[发明专利]航天发射塔结构远程在线监测与辅助决策系统

说明书

本发明公开了一种航天发射塔结构远程在线监测与辅助决策系统，属于航天测试与发射技术领域。系统包括监测数据采集模块、数据库管理模块和状态评估模块；监测数据采集模块将发射塔的应变数据传送给数据库管理模块；数据库管理模块对监测数据采集模块采集应变数据中的冗余数据进行剔出后分类存储；状态评估模块通过建立有限元模型并结合数据库管理模块中的已有的模态数据，对发射塔的质量和刚度修正后得到结构初始设计应力，结构初始设计应力与测量应力相加得到使用状态结构实际应力；将结构实际应力与发射塔承载能力等级及阀值进行对比，依据分级评价指标，进行分类评估判断，从而实现发射塔安全可靠性的远程在线监测与评估。

技术领域

本发明涉及一种航天发射塔结构的在线监测与辅助决策系统，属于航天测试与发射技术领域。

背景技术

航天发射塔是用于发射运载火箭的基础设施，发射塔的结构复杂且体积庞大，为了掌握发射塔在发射前、发射中和发射后的结构应力变化情况，需要对其进行应力检测，以应对发射塔的日常维护。

目前针对发射塔的检测均是采用人工检测，塔架射前状态检测时间周期长、射中及射后均无状态数据信息，使得发射塔的结构状态信息严重滞后，影响了对发射塔维护的实时性，同时也使维护成本居高不下。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种航天发射塔结构远程在线监测与辅助决策系统，能够实现远程专家可靠性诊断，不仅可以减少日常维护的开支费用，同时可推进我国航天发射场的信息化建设。

航天发射塔结构远程在线监测与辅助决策系统，系统包括监测数据采集模块、数据库管理模块和状态评估模块；

所述监测数据采集模块布置在发射塔上并将发射塔的应变数据传送给数据库管理模块；

所述数据库管理模块采用误差统计分析方法对监测数据采集模块采集应变数据中的冗余数据进行剔出后分类存储，并对数据曲线进行平滑处理；

所述状态评估模块通过有限元软件建立有限元模型，有限元模型结合数据库管理模块中的已有的模态数据，对发射塔的质量和刚度修正后得到结构初始设计应力，结构初始设计应力与数据库管理模块中的测量应力相加得到使用状态结构实际应力；将结构实际应力与发射塔承载能力等级及阀值进行对比，依据分级评价指标，进行分类评估判断，从而实现发射塔安全可靠性的远程在线监测与评估。

进一步地，所述有限元模型对发射塔质量和刚度的修正过程如下：采用区域分布法将发射塔结构单元按照层数和不同的位置进行分区，表示如下：其中为分区向量，ε_i为分向量，j表示为区间号，i表示为向量号；

单元的应变与受力和单元的刚度存在以下的函数关系表示为:

其中，p为发射状态气流冲击压力，V为风速，g为地震状态的加速度峰值，G(p,V,g)为三种状态下的结构单元受力函数；

由于理论建模与实际模型存在差异，其计算中有一定的假设条件，因此实际测量与数值计算必然存在着误差，但实际测量值与理论计算值存在相似关系；

因此，需要对有限元分析模型进行修正，主要根据其频率和质量进行修正，对上述有限元模型采用子空间法进行模态分析；

根据修正后的有限元模型得到结构初始设计应力，然后与测量应力相加，即为使用状态结构实际应力；

梁应力监测数据计算：

支撑应力监测数据计算：

柱应力监测数据计算：