CN102944145B - 一种轻武器试验用纵横比为180∶1的低速自由射流设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻武器试验用纵横比为180∶1的低速自由射流设备，包括钢架、吊梁、测控系统和68组设备本体。通过测控系统设定68个独立的轴流风机的风速，气流通过加速增压后进入扩散段；扩散段中气流进入下游的等直段，等直段中的阻尼网对气流进行整流后进入收缩段；在收缩段中，气流速度增加，均匀程度进一步增加，达到一定的速度后排入试验舱体，试验舱体内形成一个自由射流区。该装置能够形成横风试验区尺寸比180∶1，风速3m/s～10m/s范围内连续可调，为轻武器试验提供了试验平台。

Description

一种轻武器试验用纵横比为180∶1的低速自由射流设备

技术领域

本发明涉及一种低速自由射流设备，特别涉及一种轻武器试验用纵横比为180∶1的低速自由射流设备。

背景技术

在研究横风气象条件对轻武器弹药外弹道性能的影响过程中，需要建造产生横风气象条件的低速自由射流风洞，生成可测可控的横风带，提供横风实验中弹丸飞行的气象环境和空间，用于研究横风气象条件对轻武器弹药外弹道性能的影响，并兼顾产品有关性能试验验证等功能于一体的综合性实验系统。由于试验用轻武器弹药运动速度非常快，为达到一定的试验时间，设备的纵横比需要很大，成本过高，设计和建筑的难度均难以实现。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种轻武器试验用纵横比为180∶1的低速自由射流设备，该设备能够形成横风试验区尺寸纵横比180∶1，且风速连续可调。

本发明的技术解决方案：

一种轻武器试验用纵横比为180∶1的低速自由射流设备，包括：包括钢架、吊梁、测控系统和68组设备本体；

所述68组设备本体结构相同，每组设备本体均包括轴流风机、扩散段、等直段和收缩段；轴流风机为圆柱状，扩散段为圆变方结构，其入口截面为圆形，出口截面为矩形，轴流风机与扩散段的入口通过钢制法兰连接且轴流风机与扩散段之间装有隔振橡胶垫；等直段为立方体结构，扩散段的出口端与等直段的入口端通过钢制法兰连接；收缩段的入口端和出口端均为矩形，收缩段的入口端到出口端之间呈收缩曲面状；等直段的出口端与收缩段的入口端通过钢制法兰连接，在扩散段和等直段的内部均设置有阻尼网；收缩段固定在地面上同时还通过吊梁悬挂在钢架上；测控系统与轴流风机连接，控制轴流风机的转速；

所述收缩段与吊梁连接的面和收缩段与地面连接的面均为二元双三次收缩曲面。

所述68组设备本体并列放置，总宽度为180m，每个设备本体中的收缩段的出口高度均为1m，出口宽度均为2.65m。

所述阻尼网的规格为10～30目。

所述轴流风机的进风口直径为1.4m，扩散段、等直段和收缩段三部分总长为5.75m。所述设备本体的中轴线保持水平。

本发明的技术方与现有技术相比带来的有益效果：

本发明低速自由射流设备采用68台轴流风机并行排列，为了得到均匀稳定的风场，在轴流风机后方布置了扩散段、等直段和收缩段，并在扩散段和等直段内部安装阻尼网。系统采用变频调速闭环控制方案。为轻武器试验提供了试验平台，解决了现有无法实现大纵横比的技术难题(横风方向尺寸及风速范围不满足试验要求)，形成了稳定的横风带流场。

附图说明

图1为本发明低速自由射流设备结构主视示意图；

图2为本发明低速自由射流设备结构俯视示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述：

如图1所示，本发明提供了一种轻武器试验用纵横比为180∶1的低速自由射流设备，包括：包括钢架6、吊梁5、测控系统和68组设备本体；

所述68组设备本体结构相同，每组设备本体均包括轴流风机1、扩散段2、等直段3和收缩段4，设备本体的中轴线保持水平，轴流风机1为圆柱状，扩散段2为圆变方结构，其入口截面为圆形，出口截面为矩形，轴流风机1与扩散段2的入口通过钢制法兰连接且轴流风机1与扩散段2之间装有隔振橡胶垫；等直段3为立方体结构，扩散段2的出口端与等直段3的入口端通过钢制法兰连接；收缩段4的入口端和出口端均为矩形，收缩段4的入口端到出口端之间呈收缩曲面状，(收缩段4与吊梁5连接的面和收缩段4与地面连接的面均为二元双三次收缩曲面)；等直段3的出口端与收缩段4的入口端通过钢制法兰连接，在扩散段2和等直段3的内部均设置有阻尼网7，阻尼网7的规格为10～30目；收缩段4固定在地面上同时还通过吊梁5悬挂在钢架6上；测控系统与轴流风机1连接，控制轴流风机1的转速；扩散段2、等直段3、收缩段4均由3mm钢板拼焊而成，并在钢板上布置有加强肋；吊梁5由工字钢组焊成型；钢架6由工字钢和方钢组焊成型；

如图2所示，68组设备本体并列放置，总宽度为180m，每个设备本体中的收缩段4的出口高度均为1m，出口宽度均为2.65m，轴流风机1的进风口直径为1.4m，扩散段2、等直段3和收缩段4三部分总长为5.75m。

测控系统包括68台变频器、配电柜及横风带风速传感器；68台变频器通过RS-485总线形成网络，与控制间内的中心控制台相连，每个变频器均与一个轴流风机的电机相连，变频器通过380V电缆线与配电柜相连；4个横风带风速传感器布置在横风带不同位置处，其自带RS-485总线通讯网络，将测量到的风速值实时回传至中心控制台；中心控制台安装有测控软件，根据接收到的风速值，通过RS-485总线向变频器发送控制指令，通过改变轴流风机电机的工作频率改变轴流风机的转速，从而实现对68组设备本体实现远程控制。

为满足技术要求提出的分段控制风速的要求，每台风机采用一台变频电机和一台变频器组成独立的驱动控制单元，便于灵活分组运行和控制，满足试验要求。系统配置高精度风速仪进行风速测量和反馈，采用工业控制计算机进行横风带风速实时监测和风速的闭环自动控制调节。

设备工作时，首先通过测控系统设定68个独立的轴流风机的风速，轴流风机开始启动工作，气流通过加速增压后进入扩散段；在扩散段中速度降低，整个气流截面增大，使风充满整个型腔；扩散段中气流进入下游的等直段，等直段中的阻尼网对气流进行整流，气流经过阻尼网后，流场的速度降低、均匀程度增加，然后进入收缩段；在收缩段中，气流速度增加，均匀程度进一步增加，达到一定的速度后排入试验舱体，试验舱体内形成一个自由射流区。

为了实现横风气象参数生成风速调节范围为3～10m/s，且连续可调，该发明采用变频器控制变频电机实现风机转速控制实现流场调节的效果，通过调节风机的风量和全升压，从而改变风机风速，实现自动、平滑的增速和减速，从而大幅度提高工作效率，而且调速精确，速度平稳。

该发明配备4个横风带风速传感器，测量范围为1～15m/s，精度可达0.1m/s。该发明通过闭环控制技术，并通过多次试验设计部件参数，最终实现了180∶1(2.65＊68/1.0＝180∶1)大纵横比的射流，为轻武器试验提供了试验平台，解决了现有无法实现大纵横比的技术难题(横风方向尺寸下及风速范围不满足试验要求)，形成了稳定的横风带流场。

该发明阻尼网层数及目数可根据实际需要进行必要调整，收缩段承重方式也可以采用支撑形式，测控实现方式可以采用其它类型总线形式或控制方式。

Claims (1)

1.一种轻武器试验用纵横比为180∶1的低速自由射流设备，其特征在于包括：包括钢架(6)、吊梁(5)、测控系统和68组设备本体；

所述68组设备本体结构相同，每组设备本体均包括轴流风机(1)、扩散段(2)、等直段(3)和收缩段(4)；轴流风机(1)为圆柱状，扩散段(2)为圆变方结构，其入口截面为圆形，出口截面为矩形，轴流风机(1)与扩散段(2)的入口通过钢制法兰连接且轴流风机(1)与扩散段(2)之间装有隔振橡胶垫；等直段(3)为立方体结构，扩散段(2)的出口端与等直段(3)的入口端通过钢制法兰连接；收缩段(4)的入口端和出口端均为矩形，收缩段(4)的入口端到出口端之间呈收缩曲面状；等直段(3)的出口端与收缩段(4)的入口端通过钢制法兰连接，在扩散段(2)和等直段(3)的内部均设置有阻尼网(7)；收缩段(4)固定在地面上同时还通过吊梁(5)悬挂在钢架(6)上；测控系统与轴流风机(1)连接，控制轴流风机(1)的转速；

所述收缩段(4)与吊梁(5)连接的面和收缩段(4)与地面连接的面均为二元双三次收缩曲面；

所述68组设备本体并列放置，总宽度为180m，每个设备本体中的收缩段(4)的出口高度均为1m，出口宽度均为2.65m；

所述阻尼网(7)的规格为10～30目；

所述轴流风机(1)的进风口直径为1.4m，扩散段(2)、等直段(3)和收缩段(4)三部分总长为5.75m；

所述设备本体的中轴线保持水平；

所述低速自由射流设备所产生的风速调节范围为3～10m/s，且连续可调；每台轴流风机采用一台变频电机和一台变频器组成独立的驱动控制单元。