CN105571817A - 高超声速风洞三自由度模型投放装置 - Google Patents

高超声速风洞三自由度模型投放装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高超声速风洞三自由度模型投放装置，包括攻角变化模块、竖直投放模块和水平移动模块，所述攻角变化模块为侧面按照固定转心加工有多组成对的安装通孔的弯刀，进行试验时根据需要选择一个成对的安装通孔安装模型；固定在风洞顶壁安装孔的所述水平移动模块设置有模型投放孔，所述竖直投放模块安装在所述水平移动模块上，所述弯刀安装于竖直投放模块下方，所述竖直投放模块能够在高速液压缸驱动下，经由所述模型投放孔将安装有模型的所述弯刀竖直投放到风洞中。该模型投放装置具有三个方向的自由度，结构简单、紧凑，适应多种尺寸规格的模型，可满足风洞测热等需要高速投放的特种试验需求。

Description

高超声速风洞三自由度模型投放装置
技术领域
本发明属于空气动力学风洞试验领域，具体涉及一种高超声速风洞三自由度模型投放装置。
背景技术
在高超声速风洞试验中，在对模型进行测热等特种试验时，为减小风洞流场建立前紊乱的高速气流对试验模型及其支撑机构的冲击，同时为了等待气流温度等参数达到试验要求值，需要将试验模型预先置于流场之外，在流场平稳，温度达到要求值后再通过投放装置将试验模型快速投放到流场之内。
在某大型高超声速风洞的设计中，需要一种满足以下要求的模型投放装置：(1)可实现三个自由度的变化：即攻角方向角度变化，竖直方向位置变化和水平方向位置变化；(2)可根据不同角度要求在试验前对模型攻角值进行预置；(3)可在试验中由高速液压缸驱动对模型进行竖直方向的快速投放；(4)模型所受的气动载荷较大，需要该装置具有足够的强度与刚度；(5)在满足功能要求的前提下，做到结构简单、紧凑、可靠。
目前，还缺少满足以上所有要求的投放装置。为此，设计一种新的高超声速风洞三自由度模型投放装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种高超声速风洞三自由度模型投放装置。其具有三个方向的自由度，结构简单、紧凑，适应多种尺寸规格的模型，可满足风洞测热等需要高速投放的特种试验需求。
本发明的高超声速风洞三自由度模型投放装置包括攻角变化模块、竖直投放模块和水平移动模块，所述攻角变化模块为侧面按照固定转心加工有多组成对的安装通孔的弯刀，进行试验时根据需要选择一个成对的安装通孔安装模型；固定在风洞顶壁安装孔的所述水平移动模块设置有模型投放孔，所述竖直投放模块安装在所述水平移动模块上，所述弯刀安装于竖直投放模块下方，所述竖直投放模块能够在高速液压缸驱动下，经由所述模型投放孔将安装有模型的所述弯刀竖直投放到风洞中。
优选所述弯刀的成对安装通孔的中心连线过转心，相邻两组安装通孔之间的中心连线夹角为2°。
优选所述竖直投放模块包括弯刀连接件、立架、投放支架、竖直滑块、竖直导轨、耳座、高速液压缸；所述立架底面与所述水平移动模块连接，所述立架正面对称安装有两条竖直导轨，每条所述竖直导轨上安装有两个竖直滑块，所述立架横截面为凹槽型，凹槽竖直贯通整个立架，所述高速液压缸安装于所述立架的凹槽内，所述高速液压缸活塞杆端部与所述耳座铰接，所述投放支架与所述耳座及四个所述竖直滑块连接，从而能够在所述高速液压缸的作用下沿着所述熟知导轨上下滑动，所述投放支架下端安装有弯刀连接件。所述弯刀安装在所述弯刀连接件上。
优选所述弯刀连接件为凹槽型，所述弯刀直接插入所述弯刀连接件的凹槽进行定位连接。
优选所述高速液压缸竖直倒置安装，其活塞杆全部伸出状态为模型未投放状态，全部收回状态为模型投放状态。
优选所述竖直投放模块还包括安全销机构，在所述立架两侧各安装有一套所述安全销机构，两套所述安全销机构结构相同，关于所述立架对称，所述安全销机构包括安全销液压缸、安全销支座和安全销，所述安全销液压缸的活塞杆前端螺纹连接有圆柱体安全销，所述安全销前端伸入固定在所述立架侧壁上的安全销支座的通孔内，当高速液压缸的活塞杆全部伸出，模型处于未投放状态时，所述安全销液压缸能够推动所述安全销伸出到所述投放支架下端，防止所述高速液压缸发生油压不足等故障时而使所述投放支架坠落。
优选所述水平移动模块包括底板、底座、螺旋推杆、电机、减速器、第一支座、第二支座、第三支座、联轴器、连接轴、水平导轨和水平滑块；所述底板安装在所述风洞的顶壁上开设的安装孔中，加工有方形模型投放孔，所述底板上表面对称安装有两条所述水平导轨，每条所述水平导轨上安装有两个所述水平滑块，四个所述水平滑块上连接有所述底座，所述底座加工有凸形模型投放孔，所述底座短边中心线上安装有所述电机和所述减速器，所述减速器为双端输出，两侧对称通过所述联轴器和所述连接轴与两个所述螺旋推杆连接，两个所述螺旋推杆分别安装在两个对称的所述第一支座上，所述第一支座安装在所述底座上，两个所述螺旋推杆的推杆端部与两个对称的所述第二支座连接，两个所述第二支座底面与两个对称的所述第三支座连接，两个所述第三支座安装在所述底板的上表面。
本发明的有益效果是：
1)本发明可以提供三个自由度的运动，通过攻角变化模块对模型进行不同攻角值的手动预置；通过竖直投放模块实现模型的竖直运动，将模型快速投放到稳定流场中；通过水平移动模块实现模型沿风洞中心轴线方向的移动，调整模型与喷管口的位置关系。
2)弯刀侧面加工有多组成对的安装通孔，可在试验前根据不同角度要求将模型安装到对应的成对安装通孔上，定位准确、简单。
3)模型连接接口灵活，可适应一定范围内的多种尺寸规格的试验模型。
4)高速液压缸竖直倒置安装，其活塞杆全部伸出状态为模型未投放状态，全部收回状态为模型投放状态，与常规安装方式相比，可减少立架、投放支架、竖直导轨的高度，结构更加紧凑。
5)攻角变化模块、竖直投放模块和水平移动模块可分为互不干涉的三部分，方便维修、拆装和运输。
6)采用安全销机构，可防止高速液压缸发生油压不足等故障时投放装置坠落。
附图说明
图1是模型投放装置结构示意图。
图2是模型投放装置攻角变化模块和竖直投放模块结构示意图。
图3是竖直投放模块高速液压缸位置示意图。
图4是装置未投放状态时的示意图。
图5是装置投放状态时的示意图。
图6是模型投放装置水平移动模块结构示意图。
图7是模型投放装置水平移动模块的部分结构示意图。
符号说明
1-弯刀，2-弯刀连接件，3-底板，4-底座，5-螺旋推杆，6-立架，7-投放支架，8-电机，9-减速器，10-第一支座，11-第二支座，12-第三支座，13-安全销液压缸，14-安全销支座，15-安全销，16-竖直滑块，17-竖直导轨，18-耳座，19-高速液压缸，20-联轴器，21-连接轴，22-水平导轨，23-水平滑块。
具体实施方式
结合附图，给出如下具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示，一种高超声速风洞三自由度模型投放装置，包括攻角变化模块、竖直投放模块和水平移动模块。
如图1和图2所示，攻角变化模块安装于竖直投放模块下方，由弯刀1组成，可以对模型不同攻角值进行手动预置；弯刀1侧面按照固定转心加工有多组成对的安装通孔，成对安装通孔的中心连线过转心，相邻两组安装通孔之间的中心连线夹角为2°，安装模型时，可根据不同角度要求将模型安装到对应的成对安装通孔上。
如图1～图3所示，竖直投放模块安装在水平移动模块上，包括弯刀连接件2、立架6、投放支架7、竖直滑块16、竖直导轨17、耳座18、高速液压缸19和安全销机构；立架6底面与水平移动模块连接，立架6两侧各安装有一套安全销机构，两套安全销机构结构相同，关于立架6对称，安全销机构包括安全销液压缸13、安全销支座14和安全销15，安全销液压缸13的活塞杆前端螺纹连接有圆柱体安全销15，安全销15前端伸入安全销支座14的通孔内，当模型处于未投放状态时，安全销液压缸13推动安全销15伸出到投放支架7下端，防止高速液压缸19发生油压不足等故障时投放装置坠落；立架6正面对称安装有两条竖直导轨17，每条竖直导轨17上安装有两个竖直滑块16，立架6横截面为凹槽型，凹槽竖直贯通整个立架6，高速液压缸19安装于立架6的凹槽内，高速液压缸19活塞杆端部与耳座18铰接，投放支架7与耳座18及四个竖直滑块16连接，投放支架7下端与弯刀连接件2连接，弯刀连接件2为凹槽型，弯刀1直接插入弯刀连接件2的凹槽进行定位连接。
由图4和图5所示，高速液压缸19竖直倒置安装，其活塞杆全部伸出状态为模型未投放状态，全部收回状态为模型投放状态，与常规安装方式相比，可减少立架6、投放支架7、竖直导轨17的高度，结构更加紧凑。竖直投放模块能够在高速液压缸19驱动下，经由水平移动模块的模型投放孔将安装有模型的弯刀1竖直投放到风洞中。
由图6和图7所示，水平移动模块包括底板3、底座4、螺旋推杆5、电机8、减速器9、第一支座10、第二支座11、第三支座12、联轴器20、连接轴21、水平导轨22和水平滑块23；底板3加工有方形模型投放孔，底板3上表面对称安装有两条水平导轨22，每条水平导轨22上安装有两个水平滑块23，四个水平滑块23上连接有底座4，底座4加工有凸形模型投放孔，底座4短边中心线上安装有电机8和减速器9，减速器9为双端输出，两侧对称通过联轴器20和连接轴21与两个螺旋推杆5连接，两个螺旋推杆5分别安装在两个对称的第一支座10上，第一支座10安装在底座4上，两个螺旋推杆5的推杆端部与两个对称的第二支座11连接，两个第二支座11底面与两个对称的第三支座12连接，两个第三支座12与底板3上表面连接，在水平移动模块运动时，螺旋推杆5本体跟随底座4一起水平运动。
本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (7)

1.一种高超声速风洞三自由度模型投放装置，其特征在于：包括攻角变化模块、竖直投放模块和水平移动模块，所述攻角变化模块为侧面按照固定转心加工有多组成对的安装通孔的弯刀，进行试验时根据需要选择一个成对的安装通孔安装模型；固定在风洞顶壁安装孔的所述水平移动模块设置有模型投放孔，所述竖直投放模块安装在所述水平移动模块上，所述弯刀安装于竖直投放模块下方，所述竖直投放模块能够在高速液压缸驱动下，经由所述模型投放孔将安装有模型的所述弯刀竖直投放到风洞中。
2.根据权利要求1所述的高超声速风洞三自由度模型投放装置，其特征在于：所述弯刀的成对安装通孔的中心连线过转心，相邻两组安装通孔之间的中心连线夹角为2°。
3.根据权利要求1所述的高超声速风洞三自由度模型投放装置，其特征在于：所述竖直投放模块包括弯刀连接件、立架、投放支架、竖直滑块、竖直导轨、耳座、高速液压缸；所述立架底面与所述水平移动模块连接，所述立架正面对称安装有两条竖直导轨，每条所述竖直导轨上安装有两个竖直滑块，所述立架横截面为凹槽型，凹槽竖直贯通整个立架，所述高速液压缸安装于所述立架的凹槽内，所述高速液压缸活塞杆端部与所述耳座铰接，所述投放支架与所述耳座及四个所述竖直滑块连接，从而能够在所述高速液压缸的作用下沿着所述熟知导轨上下滑动，所述投放支架下端安装有弯刀连接件。所述弯刀安装在所述弯刀连接件上。
4.根据权利要求3所述的高超声速风洞三自由度模型投放装置，其特征在于：所述弯刀连接件为凹槽型，所述弯刀直接插入所述弯刀连接件的凹槽进行定位连接。
5.根据权利要求3所述的高超声速风洞三自由度模型投放装置，其特征在于：所述高速液压缸竖直倒置安装，其活塞杆全部伸出状态为模型未投放状态，全部收回状态为模型投放状态。
6.根据权利要求5所述的高超声速风洞三自由度模型投放装置，其特征在于：所述竖直投放模块还包括安全销机构，在所述立架两侧各安装有一套所述安全销机构，两套所述安全销机构结构相同，关于所述立架对称，所述安全销机构包括安全销液压缸、安全销支座和安全销，所述安全销液压缸的活塞杆前端螺纹连接有圆柱体安全销，所述安全销前端伸入固定在所述立架侧壁上的安全销支座的通孔内，当高速液压缸的活塞杆全部伸出，模型处于未投放状态时，所述安全销液压缸能够推动所述安全销伸出到所述投放支架下端，防止所述高速液压缸发生油压不足等故障时而使所述投放支架坠落。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的高超声速风洞三自由度模型投放装置，其特征在于：所述水平移动模块包括底板、底座、螺旋推杆、电机、减速器、第一支座、第二支座、第三支座、联轴器、连接轴、水平导轨和水平滑块；所述底板安装在所述风洞的顶壁上开设的安装孔中，加工有方形模型投放孔，所述底板上表面对称安装有两条所述水平导轨，每条所述水平导轨上安装有两个所述水平滑块，四个所述水平滑块上连接有所述底座，所述底座加工有凸形模型投放孔，所述底座短边中心线上安装有所述电机和所述减速器，所述减速器为双端输出，两侧对称通过所述联轴器和所述连接轴与两个所述螺旋推杆连接，两个所述螺旋推杆分别安装在两个对称的所述第一支座上，所述第一支座安装在所述底座上，两个所述螺旋推杆的推杆端部与两个对称的所述第二支座连接，两个所述第二支座底面与两个对称的所述第三支座连接，两个所述第三支座安装在所述底板的上表面。
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