CN109580159B - 一种用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置及使用方法，所述收布线装置包括支撑框架、采样布样机构以及控制系统；所述采样布样机构包括送线器、卷线机构以及驱动装置；所述驱动装置包括牵引杆以及用于驱动牵引杆在支撑框架上做横向运动的横向驱动机构，所述卷线机构安装在所述牵引杆上，且与所述送线器一一对应，该卷线机构包括卷线筒以及用于驱动卷线筒转动的收卷驱动机构；所述控制系统用于控制横向驱动机构工作以实现将单丝线布置在风洞内和控制收卷驱动机构工作以实现将单丝线收卷在所述卷线筒中。所述收布线装置能够快速在风洞内安装使用，大大提高了风洞飘移试验的工作效率。

Description

一种用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置及使用方法

技术领域

本发明涉及农业航空检测技术领域，具体涉及一种用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置及使用方法。

背景技术

近年来，以飞机为主要载体的精准农业航空技术逐步发展起来，相较于传统的作业方式，航空作业大大提高了农业作业效率，但是由于我国农业航空起步较晚，相关技术还不是很成熟，仍旧存在着一些问题与技术难点需要解决攻克。

以航空喷施农药为例，飞机航空施药大多采用低容量或超低容量施药，由于雾滴粒径小，因此更容易受到环境气流与飞机自身流场的影响，与传统施药方法相比，农药雾滴飘移的风险更高。减少雾滴飘移、提高农药在靶标上的沉积已成为中国航空植保机械与施药技术领域的研究重点。风洞是空气动力学研究和试验中最广泛使用的工具，风洞试验通过模拟田间实际作业条件，可准确控制风速、风向等作业参数，避免外界条件对试验重复性的影响以达到不同的飘移特性分析需要，具有很好的可控性，开始逐步在农业航空领域得到应用。

风洞飘移测定试验的通常做法是首先对喷施药液添加荧光示踪剂，然后在风洞内各测试截面横向布置单丝线作为雾滴的接收载体进行飘移量采集，喷施结束后按顺序回收单丝线以便后期进行荧光洗脱分析。这些前期操作往往都需要科研人员在风洞洞体内进行，但由于风洞洞体空间狭小，人员活动不便，导致单丝线的布置和收集工作比较费时费力，工作效率大大降低，影响试验整体进程。同时由于风洞经常进行喷施试验，洞体内会有一定量的试验药剂分子残留，试验药剂通常具有毒性，人员长时间暴露在含有药剂的风洞试验环境中作业，难免会对身体健康造成一定的损伤。为克服上述缺点，设计一种快捷、高效的适用于风洞内雾滴飘移量测定的快速收布线装置便具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，该收布线装置能够快速在风洞内安装使用，大大提高了风洞飘移试验的工作效率。

本发明的另一个目的在于提供一种上述用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置的使用方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，包括支撑框架、采样布样机构以及控制系统，其中，

所述采样布样机构包括送线器、卷线机构以及用于驱动所述卷线机构运动以实现将单丝线布置在风洞内的驱动装置，其中，

所述单丝线环绕在所述送线器内，所述送线器为多个，所述多个送线器安装在所述支撑框架上；所述驱动装置包括牵引杆以及用于驱动牵引杆在支撑框架上做横向运动的横向驱动机构，所述卷线机构安装在所述牵引杆上，且与所述送线器一一对应，该卷线机构包括卷线筒以及用于驱动卷线筒转动的收卷驱动机构；

所述控制系统用于控制横向驱动机构工作以实现将单丝线布置在风洞内和控制收卷驱动机构工作以实现将单丝线收卷在所述卷线筒中。

优选的，所述支撑框架包括支撑底座、设置在支撑底座上的纵向布样支撑杆以及横向支撑杆，其中，所述纵向布样支撑杆包括送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆，所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆竖直设置在所述支撑底座上，所述横向支撑杆为两组，两组横向支撑杆一上一下设置，每根横向支撑杆的长度与纵向布样支撑杆的长度方向垂直；所述两组横向支撑杆与所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆首尾连接。

优选的，所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆的表面标有高度刻度，该送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆的表面的高度刻度一一对应，其中，所述送线前端布样支撑杆的表面还竖直设置有若干个用于安装送线器的安装卡位，所述多个送线器竖直排列在所述送线前端布样支撑杆上。

优选的，所述牵引杆上竖直设置有多个用于安装卷线机构的安装卡位，所述卷线机构竖向排列在所述牵引杆上，且与所述送线前端布样支撑杆上的送线器一一对应。

优选的，所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆的上端设置有用于与风洞上壁面贴合的触顶接触软垫，所述触顶接触软垫为具有高摩察系数和大接触面积的软垫。

优选的，所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆在与所述触顶接触软垫之间设置有用于调节触顶接触软垫的高度的手动旋转伸缩机构，所述手动旋转伸缩机构包括设置在所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆上的外螺纹以及设置在所述触顶接触软垫上的与所述外螺纹配合的内螺纹。

优选的，所述横向驱动机构包括设置在其中一根或两根横向支撑杆上的导向槽以及用于驱动所述牵引杆在所述横向支撑杆的导向槽中运动的第一驱动机构，其中，所述牵引杆设置在所述上下两组横向支撑杆之间，所述导向槽沿着所述横向支撑杆的长度方向延伸；所述第一驱动机构包括设置在所述牵引杆上的行走机构以及用于驱动行走机构运动的第一驱动电机，其中，所述行走机构包括设置在牵引杆的上端或/和下端的行走轮架以及设置在所述行走轮架上的行走轮，所述行走轮位于所述导向槽内，所述第一驱动电机安装在行走轮架上，且该第一驱动电机的主轴与所述行走轮连接。

优选的，所述收卷驱动机构包括设置在所述牵引杆上的安装座以及设置在安装座上的第二驱动电机，其中，所述卷线筒为一次性卷线筒，该一次性卷线筒一端开有用于对单丝线进行卡紧固定的细槽；另一端通过连接轴与第二驱动电机连接。

优选的，所述送线器采用具有自锁功能的防水单丝线卷轮，测试用的单丝线预先缠绕存放在该送线器内。

一种用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)、试验前，配置一定浓度的荧光示踪剂溶液作为喷施液，调试风洞喷施系统，测试风洞的风速大小，保证设备能够正常工作；

(2)、根据风洞的截面尺寸合理选择适合的支撑框架中的纵向布线支撑杆以及横向支撑杆长度，在风洞内开始搭建支撑框架；

(3)、根据试验设计，在送线前端布样支撑杆上安装送线器；

(4)、安装牵引杆及横向驱动机构，对其进行调试，调试无误后，控制横向驱动机构将牵引杆移至送线前端布样支撑杆一侧；

(5)、从送线前端布样支撑杆上的各个送线器中引出单丝线，并将单丝线引至牵引杆上与之对应的卷线机构中的卷线筒中并固定；

(6)、所有单丝线连接完毕后，送线器开始放线，同时控制横向驱动机构将牵引杆移至送线末端布样支撑杆一侧，使得所有单丝线全部处于绷紧状态；

(7)、开始按照试验要求在风洞内输出对应的风速，待风速稳定后，风洞内的喷施系统开始工作，进行雾滴飘移测试试验；

(8)、喷施特定时长后，喷施系统停止工作，停止输出风速；

(9)、等待雾滴沉降完全后，通过控制系统控制横向驱动机构将牵引杆移至送线前端布样支撑杆一侧；在牵引杆移动的同时，所有的收卷驱动机构也受控制系统控制开始工作，带动卷线筒转动以进行收线工作；

(10)、当牵引杆滑动至送线前端布样支撑杆一侧时，所有单丝线已经缠绕到对应的卷线筒上，将所有缠绕有单丝线的卷线筒按顺序收集到有对应标号的密封袋里；

(11)、重复步骤(5)-(10)，开始进行下一组雾滴飘移测试试验，直至所有测试结束。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置适用性强，能够根据不同截面的大小的风洞进行对应调节，从而适用于不同种类的农业航空风洞。

2、本发明相对于现有的人工收布线方式而言，操作更加简单、灵活，可以实现风洞同一测试截面上所有单丝线的同时布置和收取，缩短了试验间隔时间，大大提高了风洞飘移试验的工作效率。

3、在试验过程中，实验人员无需长时间在风洞内进行收布线操作，大大降低了劳动强度。同时，也缩短了试验人员在风洞内的操作时间，减轻了直接长时间暴露在风洞试验环境中的试验药剂对于人体的伤害。

4、本发明的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置的整体结构简单，便于安装、转移搬运、拆卸，收起后占用空间小，成本低，易于推广普及，为研究人员提供了一种更为可靠便捷的测试手段，进而为我国农用航空植保技术的快速健康发展起到良好的推动促进作用。

附图说明

图1为本发明的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置的具体实施方式的结构示意图。

图2为图1中A处的局部放大图。

图3为图1中B处的局部放大图。

图4为图1中C处的局部放大图。

图5为图1中D处的局部放大图。

图6为图1所示的送线器的结构示意图。

图7为图1所示的卷线机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参见图1-图7，本发明的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置包括支撑框架、采样布样机构以及控制系统，其中，所述采样布样机构包括送线器7、卷线机构9以及用于驱动所述卷线机构9运动以实现将单丝线11布置在风洞内的驱动装置，其中，所述单丝线11环绕在所述送线器7内，所述送线器7为多个，所述多个送线器7安装在所述支撑框架上；所述驱动装置包括牵引杆8以及用于驱动牵引杆8在支撑框架上做横向运动的横向驱动机构，所述卷线机构9安装在所述牵引杆8上，且与所述送线器7一一对应，该卷线机构9包括卷线筒14以及用于驱动卷线筒14转动的收卷驱动机构；所述控制系统用于控制横向驱动机构工作以实现将单丝线11布置在风洞内和控制收卷驱动机构工作以实现将单丝线11收卷在所述卷线筒14中。

参见图1-图7，所述支撑框架包括支撑底座1、设置在支撑底座1上的纵向布样支撑杆以及横向支撑杆6，其中，所述纵向布样支撑杆包括送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2，所述送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2竖直设置在所述支撑底座1上，所述横向支撑杆6为两组，两组横向支撑杆6一上一下设置，每根横向支撑杆6的长度与纵向布样支撑杆的长度方向垂直；所述两组横向支撑杆6与所述送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2首尾连接。通过上述结构，使得所述送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2与两根横向支撑杆6组成一个框架结构，从而提高本发明的收布线装置的牢固性和稳定性。

参见图1-图7，所述送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2的表面标有高度刻度，该送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2的表面的高度刻度一一对应，其中，所述送线前端布样支撑杆3的表面还竖直设置有若干个用于安装送线器7的安装卡位，所述多个送线器7竖直排列在所述送线前端布样支撑杆3上。通过在送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2的表面标有高度刻度，可以精准地调节各个送线器7的高度，以此提高试验精度。

参见图1-图7，所述牵引杆8上竖直设置有多个用于安装卷线机构9的安装卡位，所述卷线机构9竖向排列在所述牵引杆8上，且与所述送线前端布样支撑杆3上的送线器7一一对应。

参见图1-图7，所述送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2的上端设置有用于与风洞上壁面贴合的触顶接触软垫5，所述触顶接触软垫5为具有高摩察系数和大接触面积的软垫。通过设置触顶接触软垫5，可以使得本发明的收布线装置与风洞上壁面较好地贴合，进一步保证了本发明的收布线装置的整体稳固。

参见图1-图7，所述送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2在与所述触顶接触软垫5之间设置有用于调节触顶接触软垫5的高度的手动旋转伸缩机构4，所述手动旋转伸缩机构4包括设置在所述送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2上下两端的外螺纹以及设置在所述触顶接触软垫5与所述支撑底座1上的与所述外螺纹配合的内螺纹。通过手动旋转伸缩机构4高度调节后可与风洞上壁面较好的贴合，进一步保证了装置的整体稳固。此外，采用螺纹配合的连接方式，既可以使得触顶接触软垫5、送线前端布样支撑杆3和送线末端布样支撑杆2以及支撑底座1三者达到在竖直方向稳固支撑的目的，又可以使得本发明的收布线装置便于安装与拆卸。

参见图1-图7，所述横向驱动机构包括设置在其中一根或两根横向支撑杆6上的导向槽601以及用于驱动所述牵引杆8在所述横向支撑杆6的导向槽601中运动的第一驱动机构10，其中，所述牵引杆8设置在所述上下两组横向支撑杆6之间，所述导向槽601沿着所述横向支撑杆6的长度方向延伸，所述第一驱动机构10包括设置在所述牵引杆8上的行走机构以及用于驱动行走机构运动的第一驱动电机，其中，所述行走机构包括设置在牵引杆8的上端或/和下端的行走轮架以及设置在所述行走轮架上的行走轮，所述行走轮位于所述导向槽601内，所述第一驱动电机安装在行走轮架上，且该第一驱动电机的主轴与所述行走轮连接。通过第一驱动电机带动行走轮转动，从而带动牵引杆8以及牵引杆8上的卷线机构9沿着横向支撑杆6的长度方向运动，从而将单丝线11布置在风洞内。

在本实施例中，两根横向支撑杆6上均设置有导向槽601，所述牵引杆8的上下两端也设置有第一驱动机构10，其中，位于所述牵引杆8下端的第一驱动机构10并没有设置第一驱动电机，该位置处的第一驱动机构相当于一个导向机构。

参见图1-图7，所述收卷驱动机构包括设置在所述牵引杆8上的安装座16以及设置在安装座16的第二驱动电机12，其中，所述卷线筒14为一次性卷线筒14，该一次性卷线筒14一端开有用于对单丝线11进行卡紧固定的细槽15；另一端通过连接轴13与第二驱动电机12连接。通过第二驱动电机12带动所述卷线筒14转动，再配合横向驱动机构的横向运动，实现对单丝线11的自动收集，从而无需人工收集，进而保护工作人员的身体健康。此外，由于所述卷线筒14为一次性卷线筒14，因此这也进一步保护了工作人员的身体健康。

参见图1-图7，所述送线器7采用具有自锁功能的防水单丝线卷轮，测试用的单丝线11预先缠绕存放在送线器7内。

参见图1-图7，所述第一驱动电机和第二驱动电机12采用远程无线控制模式，由控制系统进行控制工作。

参见图1-图7，本实施例中的送线器7和卷线机构9均为七个。

参见图1-图7，本发明的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)、试验前，配置一定浓度的荧光示踪剂溶液作为喷施液，调试风洞喷施系统，测试风洞的风速大小，保证设备能够正常工作；

(2)、根据风洞的截面尺寸合理选择适合的支撑框架中纵向布线支撑杆以及横向支撑杆6长度，在风洞内开始搭建支撑框架；

(3)、根据试验设计，在送线前端布样支撑杆3上的安装卡位上安装送线器7；

(4)、安装牵引杆8及第一驱动电机，对其进行调试，调试无误后，控制第一驱动电机将牵引杆8移至送线前端布样支撑杆3一侧；

(5)、从送线前端布样支撑杆3上的各个送线器7中引出单丝线11，并将单丝线11引至牵引杆8上与之对应的卷线机构9中的卷线筒14中并固定；

(6)、所有单丝线11连接完毕后，送线器7开始放线，同时控制第一驱动电机将牵引杆8移至送线末端布样支撑杆2一侧，使得所有单丝线11全部处于绷紧状态；

(7)、开始按照试验要求在风洞内输出对应的风速，待风速稳定后，风洞内的喷施系统开始工作，进行雾滴飘移测试试验；

(8)、喷施特定时长后，喷施系统停止工作，停止输出风速；

(9)、等待雾滴沉降完全后，通过控制系统控制第一驱动电机将牵引杆8移至送线前端布样支撑杆3一侧；牵引杆8移动的同时，所有的第二驱动电机12也受控制系统控制开始工作，带动卷线筒14转动以进行收线工作；

(10)、当牵引杆8滑动至送线前端布样支撑杆3一侧时，所有单丝线11已经缠绕到了对应的卷线筒14上，将所有缠绕有单丝线11的卷线筒14按顺序收集到有对应标号的密封袋里；

(11)、重复步骤(5)-(10)，开始进行下一组雾滴飘移测试试验，直至所有测试结束。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，包括支撑框架、采样布样机构以及控制系统，其特征在于，

所述支撑框架包括支撑底座、设置在支撑底座上的纵向布样支撑杆以及横向支撑杆，其中，所述纵向布样支撑杆包括送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆，所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆竖直设置在所述支撑底座上，所述横向支撑杆为两组，两组横向支撑杆一上一下设置，每根横向支撑杆的长度与纵向布样支撑杆的长度方向垂直；所述两组横向支撑杆与所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆首尾连接；

所述采样布样机构包括送线器、卷线机构以及用于驱动所述卷线机构运动以实现将单丝线布置在风洞内的驱动装置，其中，

所述单丝线环绕在所述送线器内，所述送线器为多个，多个送线器安装在所述支撑框架上；所述驱动装置包括牵引杆以及用于驱动牵引杆在支撑框架上做横向运动的横向驱动机构，所述卷线机构安装在所述牵引杆上，且与所述送线器一一对应，该卷线机构包括卷线筒以及用于驱动卷线筒转动的收卷驱动机构；

所述控制系统用于控制横向驱动机构工作以实现将单丝线布置在风洞内和控制收卷驱动机构工作以实现将单丝线收卷在所述卷线筒中。

2.根据权利要求1所述的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，其特征在于，所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆的表面标有高度刻度，该送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆的表面的高度刻度一一对应，其中，所述送线前端布样支撑杆的表面还竖直设置有若干个用于安装送线器的安装卡位，所述多个送线器竖直排列在所述送线前端布样支撑杆上。

3.根据权利要求2所述的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，其特征在于，所述牵引杆上竖直设置有多个用于安装卷线机构的安装卡位，所述卷线机构竖向排列在所述牵引杆上，且与所述送线前端布样支撑杆上的送线器一一对应。

4.根据权利要求1所述的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，其特征在于，所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆的上端设置有用于与风洞上壁面贴合的触顶接触软垫，所述触顶接触软垫为具有高摩察系数和大接触面积的软垫。

5.根据权利要求4所述的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，其特征在于，所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆在与所述触顶接触软垫之间设置有用于调节触顶接触软垫的高度的手动旋转伸缩机构，所述手动旋转伸缩机构包括设置在所述送线前端布样支撑杆和送线末端布样支撑杆上的外螺纹以及设置在所述触顶接触软垫上的与所述外螺纹配合的内螺纹。

6.根据权利要求1所述的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，其特征在于，所述横向驱动机构包括设置在其中一根或两根横向支撑杆上的导向槽以及用于驱动所述牵引杆在所述横向支撑杆的导向槽中运动的第一驱动机构，其中，所述牵引杆设置在上下两组横向支撑杆之间，所述导向槽沿着所述横向支撑杆的长度方向延伸；所述第一驱动机构包括设置在所述牵引杆上的行走机构以及用于驱动行走机构运动的第一驱动电机，其中，所述行走机构包括设置在牵引杆的上端或/和下端的行走轮架以及设置在所述行走轮架上的行走轮，所述行走轮位于所述导向槽内，所述第一驱动电机安装在行走轮架上，且该第一驱动电机的主轴与所述行走轮连接。

7.根据权利要求6所述的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，其特征在于，所述收卷驱动机构包括设置在所述牵引杆上的安装座以及设置在安装座上的第二驱动电机，其中，所述卷线筒为一次性卷线筒，该一次性卷线筒一端开有用于对单丝线进行卡紧固定的细槽；另一端通过连接轴与第二驱动电机连接。

8.根据权利要求1所述的用于风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置，其特征在于，所述送线器采用具有自锁功能的防水单丝线卷轮，测试用的单丝线预先缠绕存放在该送线器内。

9.一种用于权利要求7所述的风洞内雾滴飘移量测定的收布线装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、试验前，配置一定浓度的荧光示踪剂溶液作为喷施液，调试风洞喷施系统，测试风洞的风速大小，保证设备能够正常工作；

(2)、根据风洞的截面尺寸合理选择适合的支撑框架中的纵向布线支撑杆以及横向支撑杆长度，在风洞内开始搭建支撑框架；

(3)、根据试验设计，在送线前端布样支撑杆上安装送线器；

(4)、安装牵引杆及横向驱动机构，对其进行调试，调试无误后，控制横向驱动机构将牵引杆移至送线前端布样支撑杆一侧；

(5)、从送线前端布样支撑杆上的各个送线器中引出单丝线，并将单丝线引至牵引杆上与之对应的卷线机构中的卷线筒中并固定；

(6)、所有单丝线连接完毕后，送线器开始放线，同时控制横向驱动机构将牵引杆移至送线末端布样支撑杆一侧，使得所有单丝线全部处于绷紧状态；

(7)、开始按照试验要求在风洞内输出对应的风速，待风速稳定后，风洞内的喷施系统开始工作，进行雾滴飘移测试试验；

(8)、喷施特定时长后，喷施系统停止工作，停止输出风速；

(9)、等待雾滴沉降完全后，通过控制系统控制横向驱动机构将牵引杆移至送线前端布样支撑杆一侧；在牵引杆移动的同时，所有的收卷驱动机构也受控制系统控制开始工作，带动卷线筒转动以进行收线工作；

(10)、当牵引杆滑动至送线前端布样支撑杆一侧时，所有单丝线已经缠绕到对应的卷线筒上，将所有缠绕有单丝线的卷线筒按顺序收集到有对应标号的密封袋里；

(11)、重复步骤(5)-(10)，开始进行下一组雾滴飘移测试试验，直至所有测试结束。

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