CN103089104B - 舱盖开启机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舱盖开启机构，舱盖为风洞实验舱在闭合状态下圆弧圆心位于实验舱舱体轴向中心线上的圆弧形翻盖，该舱盖开启机构包括弹性连杆及转动三脚架，弹性连杆的第一末端与圆弧形翻盖铰链连接，弹性连杆的第二末端与转动三脚架的第一顶角铰链连接，转动三脚架的第二顶角、第三顶角分别铰链连接有动力驱动机构及支撑机构，转动三脚架在动力驱动机构的驱动下带动弹性连杆以开启或者关闭圆弧形翻盖。本发明为打开和关闭圆弧形翻盖提供了执行机构，且本发明中采用的圆弧形翻盖为实验舱提供开口角度广、空间度大的出入口，提高了大型实验模型风洞实验的实验效率，降低了风洞实验过程中的劳动强度。

Description

舱盖开启机构

技术领域

本发明涉及风洞实验领域，特别地，涉及一种应用于风洞实验的高超声速风洞实验舱的舱盖开启机构。

背景技术

风洞实验是依据运动的相对原理，将实验模型或者实物固定在地面人工环境中，人为制造气流通过，以模拟空中各种飞行状态，获取实验数据。风洞实验广泛应用于导弹、高超声速飞行器、空天飞机的模型实验，是航空航天领域内非常重要的地面试验设备。高超声速风洞一般包括加热器、喷管、实验舱、扩压器、引射器（或真空罐）、气源系统、控制系统等，实验舱是实验模型的场所，是风洞的重要部件，要满足不同实验模型、实验任务的需要。

实验舱上游与喷管相连，下游与扩压器连接，风洞实验是将实验模型放置于实验舱中进行相应实验。实验舱需满足以下几个方面的基本要求：

1）、实验舱的气动性能好，空气动力学性能要求好，以确保高超声速推进风洞的启动性能和实验性能；

2）、实验舱具有足够的空间，以保证大尺寸的实验模型进入舱体后，余下的空间仍能满足实验雷诺数及几何模拟精确性的要求；

3）、气密性好，实验时实验舱内压力一般情况下接近真空，但出现特殊情况时也有正压力，不能出现气体泄漏现象，否则影响风洞气动和实验性能，因此，实验舱的气密性要好；

4）、结构和刚度高，由于试验过程中，不管是在真空条件或者正压条件下，为防止实验舱舱体受力变形，所选用舱体需要能承受相应气压的压力，而不能变形或者破坏；

5）、进出方便，风洞实验中，部分模型需要安装在实验舱内、或者需要进一步调整模型的姿态。此时，相关操作人员就需要进入实验舱内。因此，模型或者操作人员能否方便的进出实验舱也成为考验实验舱的一个重要指标；

6）、数据采集方便，不同实验条件下，实验舱需要满足测量、数据采集、流场显示的要求。

现有的风洞设备中的实验舱，其基本的原理图如图1所示，实验舱1的上游与喷管2连接，下游与扩压器3连接，实验模型4置于喷管2的出口并且位于实验舱1的中心位置。对于风洞实验舱的外形设计，一般有两种，即方形实验舱和圆形实验舱。方形实验舱和圆形实验舱各有优缺点，这两种类型的实验舱在风洞设备中均使用过，这里不再详细讨论。

为了满足实验模型及操作人员进出舱体的要求，传统的实验舱一般都在侧面上设有舱盖，具体结构如图2及图3所示，包括实验舱舱体10、舱盖20’、支撑件30等主要部分，舱盖20’一般都开在实验舱舱体10的侧面，舱盖20’的尺寸依据实验模型的大小而不同。当处理大尺寸的实验模型时，舱盖20’的尺寸亦较大。实验舱的舱盖20’质量都较大，从几十公斤到几百公斤，甚至数吨。

当大型的实验模型进行风洞实验时，由于实验模型的尺寸大、质量大，进出实验舱1将非常困难，且实验模型在实验舱1内部还需要安装、调整位置，同时实验人员、仪器设备、操作工具等均需要进出实验舱1，由于舱盖20’的空间有限，实验舱1将非常不方便实验和操作，且操作人员的劳动强度大，实验效率低。为此，亟需设计一种新型的舱盖及用于开启该新型的舱盖的舱盖开启机构，以满足对大型实验模型进行风洞实验的需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种舱盖开启机构，在风洞实验中对风洞实验舱的舱盖进行开闭操作，以解决风洞实验舱的开口空间有限、实验效率低及操作强度大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种舱盖开启机构，适用于开启或者关闭风洞实验舱的舱盖，舱盖为风洞实验舱在闭合状态下圆弧圆心位于实验舱舱体轴向中心线上的圆弧形翻盖，舱盖开启机构包括弹性连杆及转动三脚架，弹性连杆的第一末端与圆弧形翻盖铰链连接，弹性连杆的第二末端与转动三脚架的第一顶角铰链连接，转动三脚架的第二顶角铰链连接有动力驱动机构、第三顶角铰链连接有支撑机构，转动三脚架在动力驱动机构的驱动下带动弹性连杆移动以开启或者关闭圆弧形翻盖。

进一步地，支撑机构包括与地面固定连接的支撑架，支撑架与转动三脚架的第三顶角铰链连接，支撑架上还固定有一带倾斜设置的承重面的托架，托架上的承重面用于在打开圆弧形翻盖后支撑转动三脚架。

进一步地，动力驱动机构包括液压油缸，液压油缸连接有提供液压动力源的液压系统，液压油缸的缸体经一铰链机构与地面活动连接，液压油缸的活塞杆与转动三脚架的第二顶角铰链连接，在液压系统的驱动下，活塞杆以铰链机构为支点转动并带动转动三脚架。

进一步地，舱盖开启机构包括沿实验舱舱体的轴向平行设置的多个弹性连杆，每个弹性连杆分别经转动三脚架与动力驱动机构铰链连接，在多个弹性连杆的共同作用下推拉圆弧形翻盖。

进一步地，弹性连杆包括套筒，套筒内置有一弹簧，位于套筒内腔的弹簧的一端连接有一延伸出套筒外部的活动杆，活动杆在套筒内可沿轴向移动，弹簧的另一端连接有一旋转柄，旋转柄与套筒的内壁卡合连接并延伸出套筒外部，活动杆延伸出套筒外部的末端与圆弧形翻盖铰链连接，旋转柄延伸出套筒外部的末端与转动三脚架的第一顶角铰链连接。

进一步地，活动杆在位于套筒内的一端设有第一凸部，套筒在相应的轴向端部设有第二凸部，第一凸部与第二凸部配合以阻止活动杆整体沿轴向滑出套筒外部。

进一步地，旋转柄与套筒的内壁通过螺纹卡合连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明舱盖开启机构，通过弹性连杆与圆弧形翻盖活动连接，弹性连杆的另一端又经转动三脚架分别连接有动力驱动机构及支撑机构，从而为打开和关闭圆弧形翻盖提供了执行机构，且本发明中采用的圆弧形翻盖为实验舱提供开口角度广、空间度大的出入口，以方便大型实验模型进出实验舱内，从而提高了大型实验模型风洞实验的实验效率，降低了风洞实验过程中的劳动强度。

进一步，本发明舱盖开启机构中采用弹性推拉杆，在实验过程，当实验舱内压力突然升高时，可以对实验舱内的高压气体进行泄压，以保证该舱盖开启机构的安全可靠。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中风洞实验舱的剖面结构示意图；

图2是现有技术中风洞实验舱的主视示意图；

图3是图2的侧面示意图；

图4是本发明优选实施例中高超声速风洞实验舱的舱盖原理示意图；

图5是图4中舱盖处于打开状态的原理示意图；

图6是本发明优选实施例中圆弧形翻盖打开后的实验舱的状态示意图；

图7是本发明优选实施例中舱盖开启机构打开圆弧形翻盖的状态示意图；

图8是图7的侧面示意图；

图9是本发明优选实施例中舱盖开启机构的立体结构示意图；

图10是图9的侧面示意图；

图11是本发明优选实施例中弹性连杆的结构示意图；

图12是图11的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖多种不同方式实施。

现有的风洞实验舱，由于舱盖采用开设在风洞实验舱舱体的侧面的设计，故舱盖的开启空间有限，特别是在对大型的实验模型进行风洞实验时，需要相应增大开设在风洞实验舱舱体侧面的舱盖的尺寸，且由于舱盖敞开的空间有限，将有碍于对实验模型的放置及进一步对实验模型的空间姿态调整，进而影响了风洞实验的实验效率，增大了操作人员的劳动强度。

本发明一方面对现有的风洞实验舱的舱盖设计进行了改良，具体参照图4，实验舱舱体10沿纵向的截面为圆形，沿图4所示的圆的直径AB剖开分为两个半圆部分，分别构成本实施例中的实验舱舱体10及圆弧形翻盖20。圆弧形翻盖20即为本发明设计的新型的舱盖，其与实验舱舱体10活动连接，以为实验舱舱体10提供较大的开口空间。当然，本领域技术人员可以理解，圆弧形翻盖20的圆弧角度α并非一定是180°，较佳地，圆弧角度α的范围可以在120°至180°之间变化，只要满足圆弧形翻盖20与实验舱舱体10在闭合状态下构成一个完整的圆形，即在闭合状态下，圆弧形翻盖20的圆弧圆心位于实验舱舱体10沿轴向的中心线上。这样，只要将圆弧形翻盖20与实验舱舱体10活动连接，即可通过打开圆弧形翻盖20获得较大的出入空间（参照图5）。参照图6，作为舱盖的圆弧形翻盖20通过翻盖活页21与实验舱舱体10铰链连接，圆弧形翻盖20在外力的借助下被打开后，在实验舱舱体10上形成了敞开度大、活动空间自由的开口，以方便实验模型的吊装、安装调整及其他仪器设备或者操作人员进出实验舱舱体10。

本发明另一方面还提供了一种用于开启圆弧形翻盖20的舱盖开启机构。由于圆弧形翻盖20较传统的舱盖相比，尺寸和质量都更大，大型推进风洞实验舱的圆弧形翻盖20的直径可达1-2米，长度达2-3米，重量至几吨，故需要设计一种舱盖开启机构以安全、可靠及稳定的开闭圆弧形翻盖20。

参照图7，圆弧形翻盖20与实验舱舱体10之间经翻盖活页21活动链接，圆弧形翻盖20在舱盖开启机构40的作用下可打开，从而在实验舱舱体10与圆弧形翻盖20之间形成有供实验模型及操作人员进出的出入口。图8为图7的侧面示意图。舱盖开启机构40可保证圆弧形翻盖20可靠、稳定的开启或者关闭。

参照图9及图10，本发明舱盖开启机构40包括弹性连杆410及转动三脚架420，弹性连杆410的第一末端经舱体铰链461与圆弧形翻盖20铰链连接，弹性连杆410的第二末端与转动三脚架420的第一顶角421经连杆铰链462铰链连接，转动三脚架420的第二顶角422经油缸上铰链464活动连接有液压油缸450的活塞杆452，液压油缸450的缸体451经油缸下铰链465与地面活动连接，液压油缸450经油路连接有为其提供液压动力源的液压系统470。转动三脚架420的第三顶角423经三脚架铰链463与支撑架430的台面活动连接，支撑架430与地面固定用于承重，在支撑架430上还固定设有托架440，托架440具有倾斜设置的承重面441，当圆弧形翻盖20被打开后，托架440上的承重面441与转动三脚架420的斜面相配合以支撑转动三脚架420。

较佳地，当圆弧形翻盖20的尺寸较大时，其质量亦会较大，为了提高舱盖开启机构40运行的可靠性，弹性连杆410的个数可以为沿实验舱舱体10的轴向平行分布的多个。本实施例中示出的弹性连杆410的个数为两个，当然，本领域技术人员可以理解，弹性连杆410的个数还可为两个以上。相应地，每个弹性连杆410均活动连接有转动三脚架420，每个转动三脚架420又分别与支撑架430及液压油缸450铰链连接。这样，在多个平行设置的弹性连杆410的共同作用下来打开或者关闭圆弧形翻盖20，从而提高了系统运行的可靠性。

本发明舱盖开启机构40的工作过程如下：

开启液压系统470，液压系统驱动液压油缸450的活塞杆452产生纵向的推力，活塞杆452经油缸上铰链464推动转动三脚架420，转动三脚架420绕三脚架铰链463旋转并通过连杆铰链462带动弹性连杆410向图10所示的右方运动，弹性连杆410又通过舱体铰链461带动圆弧形翻盖20绕翻盖活页21旋转，从而实现开启的目的。当圆弧形翻盖20完全打开后，转动三脚架420抵靠在固定在支撑架430上的托架440上，从而将转动三脚架420承受的重力传递至支撑架430上，而支撑架430牢靠地固定在地面上，以保证整个机构的稳固性。

参照图11及图12，在本发明具体实施例中，弹性连杆410包括套筒412，套筒412内置有一弹簧413，位于套筒412内腔的弹簧413的一端连接有一延伸出套筒412外部的活动杆411，活动杆411在套筒412内可沿轴向移动，弹簧413的另一端连接有一旋转柄414，旋转柄414与套筒412的内壁卡合连接并延伸出套筒412外部，活动杆411延伸出套筒412外部的一端设有第一定位孔411a,以通过舱体铰链461的配合与圆弧形翻盖20铰链连接。旋转柄414延伸出套筒412外部的一端设有第二定位孔414a，以通过连杆铰链462与转动三脚架420活动连接。本发明采用上述结构的弹性连杆410，保证了实验舱及圆弧形翻盖20的安全。因为在风洞运行过程中，如果风洞不能启动，实验舱内气体在短时间内大量聚积，实验舱内的气压瞬时升高，若实验舱舱体10上设置的泄压阀来不及快速泄压，则圆弧形翻盖20在气体的压力作用下会自动向上打开，推动弹性连杆410的活动杆411在套筒412内沿轴向挤压与活动杆411相连接的弹簧413，以将实验舱内的气体快速泄掉，从而保证了实验舱、圆弧形翻盖20及舱盖开启机构40的安全运行。

较佳地，参照图12，活动杆411在位于套筒412内的一端设有第一凸部411b，套筒412在相应的轴向端部设有第二凸部412a，通过第一凸部411b与第二凸部412a的配合以阻止活动杆411整体沿轴向滑出套筒412外部。旋转柄414与套筒412的内壁通过螺纹415卡合连接。

本发明舱盖开启机构40，通过弹性连杆410与圆弧形翻盖20活动连接，弹性连杆410的另一端又经转动三脚架420分别连接有动力驱动机构及支撑机构，从而为打开和关闭圆弧形翻盖20提供了执行机构，且本发明中采用的圆弧形翻盖20为实验舱提供开口角度广、空间度大的出入口，以方便大型实验模型进出实验舱内，从而提高了大型实验模型风洞实验的实验效率，降低了风洞实验过程中的劳动强度。

进一步，本发明舱盖开启机构40中采用弹性推拉杆410，在实验过程中，当实验舱内压力突然升高时，可以对实验舱内的高压气体进行泄压，以保证该舱盖开启机构40的安全可靠。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种舱盖开启机构，适用于开启或者关闭风洞实验舱的舱盖，所述舱盖为所述风洞实验舱在闭合状态下圆弧圆心位于实验舱舱体(10)轴向中心线上的圆弧形翻盖(20)，其特征在于：

所述舱盖开启机构(40)包括弹性连杆(410)及转动三脚架(420)，所述弹性连杆(410)的第一末端与所述圆弧形翻盖(20)铰链连接，所述弹性连杆(410)的第二末端与所述转动三脚架(420)的第一顶角(421)铰链连接，所述转动三脚架(420)的第二顶角(422)铰链连接有动力驱动机构、第三顶角(423)铰链连接有支撑机构，所述转动三脚架(420)在所述动力驱动机构的驱动下带动所述弹性连杆(410)移动以开启或者关闭所述圆弧形翻盖(20)；

所述支撑机构包括与地面固定连接的支撑架(430)，所述支撑架(430)与所述转动三脚架(420)的所述第三顶角(423)铰链连接，所述支撑架(430)上还固定有一带倾斜设置的承重面(441)的托架(440)，所述托架(440)上的所述承重面(441)用于在打开所述圆弧形翻盖(20)后支撑所述转动三脚架(420)。

2.根据权利要求1所述的舱盖开启机构，其特征在于：

所述动力驱动机构包括液压油缸(450)，所述液压油缸(450)连接有提供液压动力源的液压系统(470)，所述液压油缸(450)的缸体(451)经一铰链机构与地面活动连接，所述液压油缸(450)的活塞杆(452)与所述转动三脚架(420)的所述第二顶角(422)铰链连接，在所述液压系统(470)的驱动下，所述活塞杆(452)以所述铰链机构为支点转动并带动所述转动三脚架(420)。

3.根据权利要求1所述的舱盖开启机构，其特征在于：

所述舱盖开启机构(40)包括沿所述实验舱舱体(10)的轴向平行设置的多个所述弹性连杆(410)，每个所述弹性连杆(410)分别经所述转动三脚架(420)与所述动力驱动机构铰链连接，在多个所述弹性连杆(410)的共同作用下推拉所述圆弧形翻盖(20)。

4.根据权利要求1所述的舱盖开启机构，其特征在于：

所述弹性连杆(410)包括套筒(412)，所述套筒(412)内置有一弹簧(413)，位于所述套筒(412)内腔的所述弹簧(413)的一端连接有一延伸出所述套筒(412)外部的活动杆(411)，所述活动杆(411)在所述套筒(412)内可沿轴向移动，所述弹簧(413)的另一端连接有一旋转柄(414)，所述旋转柄(414)与所述套筒(412)的内壁卡合连接并延伸出所述套筒(412)外部，所述活动杆(411)延伸出所述套筒(412)外部的末端与所述圆弧形翻盖(20)铰链连接，所述旋转柄(414)延伸出所述套筒(412)外部的末端与所述转动三脚架(420)的所述第一顶角(421)铰链连接。

5.根据权利要求4所述的舱盖开启机构，其特征在于：

所述活动杆(411)在位于所述套筒(412)内的一端设有第一凸部(411b)，所述套筒(412)在相应的轴向端部设有第二凸部(412a)，所述第一凸部(411b)与所述第二凸部(412a)配合以阻止所述活动杆(411)整体沿轴向滑出所述套筒(412)外部。

6.根据权利要求4所述的舱盖开启机构，其特征在于：

所述旋转柄(414)与所述套筒(412)的内壁通过螺纹(415)卡合连接。