CN110006616A - 高速风洞模型的准备平台及其使用方法以及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准备平台，特别是一种高速风洞模型的准备平台及其使用方法以及制作方法，属于高速风洞试验准备阶段所使用的设备技术领域。本发明的一种高速风洞模型的准备平台，包括平台机架，装配于平台机架上的2个支撑座，可上下摆动的装配于两支撑座间的外轴套，可转动的套设于外轴套内的内轴杆，设于内轴杆前端的模型安装接头；以及，用于驱动外轴套在两支撑座间摆动的第一驱动机构，用于驱动内轴杆在外轴套内转动的第二驱动机构。本发明结构简单，实用性强，操作方便，在准备平台的型安装接头上安装上待进行高速风洞试验的模型时，通过准备平台的第一驱动机构、第二驱动机构，能够按需求调整模型的迎角、滚转角度。

Description

高速风洞模型的准备平台及其使用方法以及制作方法

技术领域

本发明涉及一种准备平台，特别是一种高速风洞模型的准备平台及其使用方法以及制作方法，属于高速风洞试验准备阶段所使用的设备技术领域。

背景技术

高速风洞试验是采用高速风洞测量处理系统对高速风洞模型进行的试验,高速风洞测量处理系统是完成风洞试验的基础设备，一般由压力和温度传感器、应变天平、信号调理器、数据采集测量装备、电子扫描阀测压系统、数据处理分析系统等组成。

其主要任务是在计算机的控制和管理下，通过传感器把风洞试验过程中产生的压力、温度、力、力矩、角度、位移、速度、加速度等物理量，转化为电压或电流信号，通过数据采集设备进行采样，再量化成数字信号存入计算机，按照设定的方法和软件进行计算处理，将数据结果显示打印输出，并进行进一步的分析和管理。

在高速风洞试验开始之前，首先需要将模型准备好，特别是需要使得模型的迎角、滚转角度满足试验的要求，为了缩短模型准备所占用的风洞时间，提高模型的准备质量，能够灵活的调节模型的迎角、滚转角度。因此，亟需设计一种高速风洞模型的准备平台，旨在解决在模型的准备阶段的两个技术问题：（1）上下摆动模型，使模型的迎角（或者称为攻角）满足试验要求;（2）绕模型的轴线转动模型，使模型的滚转角度满足试验要求。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高速风洞模型的准备平台,能够按需求调整模型的迎角、滚转角度。

本发明采用的技术方案如下：

一种高速风洞模型的准备平台，包括平台机架，装配于平台机架上的2个支撑座，可上下摆动的装配于两支撑座间的外轴套，可转动的套设于外轴套内的内轴杆，设于内轴杆前端的模型安装接头；以及，用于驱动外轴套在两支撑座间摆动的第一驱动机构，用于驱动内轴杆在外轴套内转动的第二驱动机构。

采用本发明的准备平台时，首先将待进行高速风洞试验的模型安装到准备平台的模型安装接头上；然后，通过第一驱动机构驱动外轴套在两支撑座间摆动，带动模型上下摆动，使得模型的迎角满足试验要求；通过第二驱动机构驱动内轴杆在外轴套内转动，带动模型绕其自身轴线转动，使得模型的滚转角度满足试验要求。

可供选择的，还包括用于显示外轴套摆动角度的第一指示装置，用于显示内轴杆转动角度的第二指示装置。第一指示装置能够实现显示模型的迎角大小的目的，第二指示装置能够实现显示模型的转动角度大小的目的。

可供选择的，所述第一驱动机构包括丝杠螺母副，丝杠螺母副的螺母通过连接板与外轴套相连，其中，连接板与外轴套固定连接，连接板与螺母铰接，丝杠螺母副的丝杠连接有用于驱动丝杠转动的第一驱动装置。通过第一驱动装置驱动丝杠转动时，能够实现驱动外轴套在两支撑座间摆动的目的，从而能够实现使得模型的迎角满足试验要求的目的。

进一步的，第一驱动装置与丝杠之间通过减速机相连。

进一步的，所述第一驱动装置为电动机或手柄。

可供选择的，所述第二驱动机构包括蜗轮蜗杆副，蜗轮蜗杆副的蜗轮固定套设于内轴杆上，蜗轮蜗杆副的蜗杆连接有用于驱动蜗杆转动的第二驱动装置。通过第二驱动装置驱动蜗杆转动时，能够实现驱动内轴杆在外轴套内转动的目的，从而能够实现使得模型的滚转角度满足试验要求的目的。

进一步的，所述第二驱动装置为电动机或手柄。

进一步的，所述电动机上连接有编码器。采用本设计时，第一驱动装置或/和第二驱动装置为电动机，首先能够实现驱动丝杠/蜗杆转动的目的，在电动机上连接有编码器上时，编码器能够检测电动机转速，编码器电连接控制器后，能够实现较高精度的调节模型的迎角/转动角度。

一种高速风洞模型的准备平台的使用方法，采用上述准备平台，所述使用方法包括以下步骤：

将待进行高速风洞试验的模型安装到准备平台的模型安装接头上；

通过第一驱动机构驱动外轴套在两支撑座间摆动，使得模型的迎角满足试验要求；

通过第二驱动机构驱动内轴杆在外轴套内转动，使得模型的滚转角度满足试验要求。

一种高速风洞模型的准备平台的制作方法，包括下述步骤：

制备平台机架、2个支撑座、外轴套、前端设有模型安装接头的内轴杆、包括涡轮和蜗杆的蜗轮蜗杆副、包括丝杠和螺母的丝杠螺母副、连接板；

将内轴杆通过轴承套装于外轴套内；

将涡轮固定套装于内轴杆上，蜗杆可转动的穿入外轴套内，蜗杆与涡轮相啮合，蜗杆外端连接有第二驱动装置；

将两支撑座固定于平台机架上；

将外轴套的两侧通过转轴连接于两支撑座之间，外轴套与转轴固定连接，转轴与支撑座通过轴承连接；

将连接板的上端与外轴套固定连接，连接板的下端与螺母铰接，丝杠端部连接有第一驱动装置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的一种高速风洞模型的准备平台，结构简单，实用性强，操作方便，在准备平台的型安装接头上安装上待进行高速风洞试验的模型时，通过准备平台的第一驱动机构、第二驱动机构，能够按需求调整模型的迎角、滚转角度，使得模型的迎角、滚转角度满足试验要求。

采用本发明的准备平台时，能够缩短模型准备所占用的风洞时间，提高模型的准备质量，能够灵活的调节模型的迎角、滚转角度，按需求改变模型的状态，使得模型的迎角、滚转角度满足试验要求，从而能够提高试验效率，提高试验准备工作质量，有利于完成天平加载、数据采集和试验计算程序验证等工作。由于提高了风洞试验准备工作质量，还能够提早发现并解决模型自身或与天平装配之间出现的各种问题并及时解决，有效地缩短风洞试验准备时间。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是准备平台的正视图；

图2是图1中A-A向剖视图；

图3是图1中B-B向剖视图；

图4是准备平台的左视图；

图5是图4中C-C向剖视图；

图6是准备平台的俯视图；

图7是准备平台的上半部分的立体图；

图8是准备平台的上半部分的正视图。

图中标记：1-平台机架、11-支撑座、12-转轴、21-外轴套、22-内轴杆、23-模型安装接头、31-丝杠、32-螺母、33-连接板、34-减速机、35-第一驱动装置、41-蜗轮、42-蜗杆、43-第二驱动装置、5-第一指示装置、6-第二指示装置。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

如图1至图8所示，本实施例的一种高速风洞模型的准备平台，包括平台机架1，装配于平台机架1上的2个支撑座11，可上下摆动的装配于两支撑座11间的外轴套21，可转动的套设于外轴套21内的内轴杆22 ，设于内轴杆22前端的模型安装接头23；以及，用于驱动外轴套21在两支撑座11间摆动的第一驱动机构，用于驱动内轴杆22在外轴套21内转动的第二驱动机构。

采用本发明的准备平台时，首先将待进行高速风洞试验的模型安装到准备平台的模型安装接头23上；然后，通过第一驱动机构驱动外轴套21在两支撑座11间摆动，带动模型上下摆动，使得模型的迎角满足试验要求；通过第二驱动机构驱动内轴杆22在外轴套23内转动，带动模型绕其自身轴线转动，使得模型的滚转角度满足试验要求。外轴套21的上下摆动角度范围为-15°～15°。具体的，将外轴套21的两侧通过转轴12连接于两支撑座11之间，外轴套21与转轴12固定连接，转轴12与支撑座11通过轴承连接（或转轴12与支撑座11可转动的间隙配合），从而实现外轴套21可上下摆动的装配于两支撑座11间的目的，明显的该上下摆动指的是，外轴套21绕转轴12上下摆动（或者说仰俯摆动）。内轴杆22与模型安装接头23可以是一体制成结构，作为优选，内轴杆22与模型安装接头23为分体结构，模型安装接头23通过螺栓固定于内轴杆22前端。

可供选择的，在另一实施例中，如图7、图8所示，还包括用于显示外轴套摆动角度的第一指示装置5，用于显示内轴杆转动角度的第二指示装置6。第一指示装置5能够实现显示模型的迎角大小的目的，第二指示装置6能够实现显示模型的转动角度大小的目的。本实施中还公开了一种第一指示装置5和一种第二指示装置6的具体设计。该第一指示装置5包括相适配的摆角刻度盘、摆角指针，摆角刻度盘固定在其中一个支撑座11外侧，摆角指针的针尾固定在连接该支撑座11的转轴12上，摆角指针的针尖指在摆角刻度盘上，当使外轴套摆动时，与外轴套连接的转轴12转动，从而带动摆角指针摆动，从而显示了外轴套摆动角度，达到显示模型的迎角大小的目的。该第二指示装置6包括相适配的滚角刻度盘、滚角指针，滚角刻度盘固定在外轴套的前端外周，滚角指针固定在模型安装接头23上（也可以固定在内轴杆22上），滚角指针的针尖指向滚角刻度盘，当使内轴杆22转动时（内轴杆22、模型安装接头23同步转动），将带动滚角指针转动，从而显示了内轴杆转动角度，达到显示模型的转动角度大小的目的。

可供选择的，在其中一实施例中，如图1、图2、图5、图6所示，所述第一驱动机构包括丝杠螺母副，丝杠螺母副的螺母32通过连接板33与外轴套21相连，其中，连接板33与外轴套21固定连接，连接板33与螺母32铰接，丝杠螺母副的丝杠31连接有用于驱动丝杠转动的第一驱动装置35。通过第一驱动装置35驱动丝杠31转动时，丝杠31驱动螺母32沿丝杠31运动，螺母32带动连接板33摆动，连接板33带动外轴套21摆动，能够实现驱动外轴套21在两支撑座11间摆动的目的，从而能够实现使得模型的迎角满足试验要求的目的。本设计是一种直线运动的来驱动摆动的机构。具体的，连接板33上端与外轴套21可通过螺栓或焊接方式固定连接，而连接板33下端与螺母32铰接并不存在技术难题，比如，连接板33固定连接U形安装座，螺母32位于U形安装座的U形腔体里面，螺母32两侧固定的连接有转动轴，转动轴通过轴承（或间隙配合）与U形安装座的两侧边可转动的相连。丝杠螺母副可以是仅包括丝杠31和螺母32的啮合传动结构；丝杠螺母副还可以是包括丝杠31、螺母32、滚珠的PRTT滚珠丝杠螺母副。

进一步的，在另一实施例中，如图1、图2、图5、图6所示，第一驱动装置35与丝杠31之间通过减速机34相连。具体的，丝杠31通过轴承可转动的装配于平台机架1内，丝杠31的外端连接减速机34的输出端，减速机34的壳体与平台机架1固定连接，减速机34的输入端连接第一驱动装置35 。

进一步的，在另一实施例中，所述第一驱动装置35为电动机或手柄。图1、图2、图5、图6表示了第一驱动装置35为手柄的示意图，第一驱动装置35为电动机虽然未图示，但是不影响本领域技术人员对该方案的理解。

可供选择的，在其中一实施例中，如图3所示，所述第二驱动机构包括蜗轮蜗杆副，蜗轮蜗杆副的蜗轮41固定套设于内轴杆22上，蜗轮蜗杆副的蜗杆42连接有用于驱动蜗杆转动的第二驱动装置43。通过第二驱动装置43驱动蜗杆42转动时，蜗杆42驱动蜗轮41转动，蜗轮41带动轴杆22转动，能够实现驱动内轴杆22在外轴套21内转动的目的，从而能够实现使得模型的滚转角度满足试验要求的目的。明显的，蜗杆42可转动的穿入外轴套21后与蜗轮41相啮合。具体的，蜗轮41过盈配合的固定套设于内轴杆22后端，蜗杆42可转动的穿入外轴套21后端侧向，在蜗杆42与蜗轮41啮合处的蜗杆42两侧段，蜗杆42与外轴套21间隙配合（或通过轴承装配蜗杆42的该两侧段也是可行的）。

进一步的，在另一实施例中，所述第二驱动装置42为电动机或手柄。作为优选，第二驱动装置42为手柄。图3、图7表示了第二驱动装置42为手柄的示意图，第二驱动装置42为电动机虽然未图示，但是不影响本领域技术人员对该方案的理解。

基于第一驱动机构与第二驱动机构具体设计的基础上，在其中一实施例中，所述电动机上连接有编码器。采用本设计时，第一驱动装置35和第二驱动装置43为电动机，首先能够实现驱动丝杠31/蜗杆42转动的目的，在电动机上连接有编码器上时，编码器能够检测电动机转速，编码器电连接控制器后，能够实现较高精度的调节模型的迎角/转动角度。

实施例二

本实施例的一种高速风洞模型的准备平台的使用方法，采用如图1至图7所示的实施例一的准备平台，所述使用方法包括以下步骤：

将待进行高速风洞试验的模型安装到准备平台的模型安装接头23上；

通过第一驱动机构驱动外轴套21在两支撑座11间摆动，使得模型的迎角满足试验要求；

通过第二驱动机构驱动内轴杆22在外轴套23内转动，使得模型的滚转角度满足试验要求。

实施例三

本实施例的一种高速风洞模型的准备平台的制作方法，包括下述步骤：

制备平台机架1、2个支撑座11、外轴套21、前端设有模型安装接头23的内轴杆22、包括涡轮41和蜗杆42的蜗轮蜗杆副、包括丝杠31和螺母32的丝杠螺母副、连接板33；

将内轴杆22通过轴承套装于外轴套21内；

将涡轮41固定套装于内轴杆22上，蜗杆43可转动的穿入外轴套22内，蜗杆43与涡轮41相啮合，蜗杆43外端连接有第二驱动装置43；

将两支撑座11固定于平台机架1上；

将外轴套21的两侧通过转轴12连接于两支撑座11之间，外轴套21与转轴12固定连接，转轴12与支撑座11通过轴承连接；

将连接板33的上端与外轴套21固定连接，连接板33的下端与螺母32铰接，丝杠31端部连接有第一驱动装置35。

进一步的，在其中一个支撑座11外侧固定上摆角刻度盘，在连接与该支撑座11的转轴12上固定摆角指针，摆角指针的针尖指在摆角刻度盘上。当外轴套21摆动时，与外轴套21连接的转轴12转动，从而带动摆角指针摆动，从而显示了外轴套摆动角度，达到显示模型的迎角大小的目的。

进一步的，外轴套21的前端圆周方向上固定上滚角刻度盘，在模型安装接头23上固定上滚角指针，滚角指针的针尖指向滚角刻度盘。当内轴杆22转动时（内轴杆22、模型安装接头23同步转动），将带动滚角指针转动，从而显示了内轴杆22转动角度，达到显示模型的转动角度大小的目的。

进一步的，第一驱动装置35、第二驱动装置43为电动机或手柄。第一驱动装置35与丝杠31之间通过减速机34相连。制成的准备平台如图1至图8所示。

综上所述，采用本发明的一种高速风洞模型的准备平台，结构简单，操作方便，实用性强，在准备平台的型安装接头上安装上待进行高速风洞试验的模型时，通过准备平台的第一驱动机构、第二驱动机构，能够按需求调整模型的迎角、滚转角度，使得模型的迎角、滚转角度满足试验要求。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种高速风洞模型的准备平台，其特征在于：包括平台机架（1），装配于平台机架（1）上的2个支撑座（1），可上下摆动的装配于两支撑座（11）间的外轴套（21），可转动的套设于外轴套（21）内的内轴杆（22），设于内轴杆（22）前端的模型安装接头（23）；以及，

用于驱动外轴套（21）在两支撑座（11）间摆动的第一驱动机构，

用于驱动内轴杆（23）在外轴套（21）内转动的第二驱动机构。

2.如权利要求1所述的准备平台，其特征在于：还包括用于显示外轴套摆动角度的第一指示装置（5），用于显示内轴杆转动角度的第二指示装置（6）。

3.如权利要求1所述的准备平台，其特征在于：所述第一驱动机构包括丝杠螺母副，丝杠螺母副的螺母（32）通过连接板（33）与外轴套（21）相连，其中，连接板（33）与外轴套（21）固定连接，连接板（33）与螺母（32）铰接，丝杠螺母副的丝杠（31）连接有用于驱动丝杠转动的第一驱动装置（35）。

4.如权利要求4所述的准备平台，其特征在于：第一驱动装置（35）与丝杠（31）之间通过减速机（34）相连。

5.如权利要求4所述的准备平台，其特征在于：所述第一驱动装置（35）为电动机或手柄。

6.如权利要求1所述的准备平台，其特征在于：所述第二驱动机构包括蜗轮蜗杆副，蜗轮蜗杆副的蜗轮（41）固定套设于内轴杆上，蜗轮蜗杆副的蜗杆（42）连接有用于驱动蜗杆转动的第二驱动装置（43）。

7.如权利要求7所述的准备平台，其特征在于：所述第二驱动装置（42）为电动机或手柄。

8.如权利要求5或7所述的准备平台，其特征在于：所述电动机上连接有编码器。

9.一种高速风洞模型的准备平台的使用方法，其特征在于：采用如权利要求1-8所述的准备平台，所述使用方法包括以下步骤：

将待进行高速风洞试验的模型安装到准备平台的模型安装接头（23）上；

通过第一驱动机构驱动外轴套（21）在两支撑座（11）间摆动，使得模型的迎角满足试验要求；

通过第二驱动机构驱动内轴杆（22）在外轴套（23）内转动，使得模型的滚转角度满足试验要求。

10.一种高速风洞模型的准备平台的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：

制备平台机架（1）、2个支撑座（11）、外轴套（21）、前端设有模型安装接头（23）的内轴杆（22）、包括涡轮（41）和蜗杆（42）的蜗轮蜗杆副、包括丝杠（31）和螺母（32）的丝杠螺母副、连接板（33）；

将内轴杆（22）通过轴承套装于外轴套（21）内；

将涡轮（41）固定套装于内轴杆（22）上，蜗杆（43）可转动的穿入外轴套（22）内，蜗杆（43）与涡轮（41）相啮合，蜗杆（43）外端连接有第二驱动装置（43）；

将两支撑座（11）固定于平台机架（1）上；

将外轴套（21）的两侧通过转轴（12）连接于两支撑座（11）之间，外轴套（21）与转轴（12）固定连接，转轴（12）与支撑座（11）通过轴承连接；

将连接板（33）的上端与外轴套（21）固定连接，连接板（33）的下端与螺母（32）铰接，丝杠（31）端部连接有第一驱动装置（35）。