CN110082059A - 一种新型风洞流场校测机构及使用方法 - Google Patents

一种新型风洞流场校测机构及使用方法 Download PDF

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姚裕
李先影
吴洪涛
柯世堂
陈彬
易弢
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M9/02—Wind tunnels
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing

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Abstract

本发明涉及一种新型风洞流场校测机构，包括多自由度机械臂、基座、导轨、滑块、探针、作动筒、整流罩。多自由度机械臂由多个单机械臂组成，并分别由电机控制其自由度。多自由度机械臂首端通过基座安装在导轨的滑块上，多自由度机械臂末端安装有测量流场的探针，所有机械臂外围均附有整流罩。导轨安装于风洞试验段洞壁，并与风洞试验段轴线垂直铺设。本发明可实现探针在空间三维坐标系中自由移动，具有结构简单、自由度多、自动化程度高且对流场干扰性小的特点，能广泛应用于风洞流场测试。本发明同时提供了该风洞流场校测机构的使用方法。

Description

一种新型风洞流场校测机构及使用方法
技术领域
本发明涉及一种实验空气动力学领域，尤其涉及一种新型风洞流场校测机构及使用方法。
背景技术
流场校测机构作为风洞试验的标准配套设备，主要用于实现探针位置的移动，从而获得试验段各截面位置点的流场参数，其位置精度对风洞流场的性能指标至关重要。现有流场校测机构均采用三坐标架形式，为了达到较高的测量精度，一般采用滚珠丝杠进行自动控制，但也仅局限于中小型风洞，大型风洞由于行程长还需要增设辅助支撑装置以提高刚度。流场校测机构在使用过程中，普遍存在刚度不高、定位精度低、自动化程度不够高以及堵塞度大等问题。
发明内容
发明目的：本发明提供一种风洞流场校测机构，该风洞流场校测机构具有结构简单、刚度高、定位精度高、自动化程度高的优点。
本发明同时提供上述风洞流场校测机构的流场校测方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明风洞流场校测机构采用以下技术方案。
一种新型风洞流场校测机构，包括导轨、位于导轨上且沿导轨滑动的滑块、安装在滑块上的基座、安装在基座上的多自由度机械臂、在多自由度机械臂末端设有用于测量流场的探针；
所述导轨安装在风洞试验段洞壁上，与风洞试验段轴线垂直铺设；
所述多自由度机械臂至少包括安装在基座上的首节机械臂、与首节机械臂连接的末节机械臂、与中间节机械臂铰接的末节机械臂；所述探针安装在末节机械臂的末端。
进一步的，所述多自由度机械臂还包括连接首节机械臂与末节机械臂的至少一节中间节机械臂；所述中间节机械臂一端与首节机械臂铰接，另一端与末节机械臂铰接。
进一步的，所述末节机械臂上设置有作动筒，该作动筒通过电机控制以驱使末节机械臂沿其轴线方向做伸缩运动。
进一步的，所述首节机械臂、中间节机械臂及末节机械臂均包裹有整流罩。
进一步的，首节机械臂、中间节机械臂、末节机械臂均通过电机控制自由度。
而本发明风洞流场校测机构的使用方法可采用以下技术方案：
进行风洞流场测量时，先通过多自由度机械臂的控制模块解算出每个机械臂需要转动的角度和作动筒需要调节的长度，然后向每个电机发送控制指令，使每个单机械臂处于期望的位置，最终使探针位于目标测量点，从而实现流场的测量。
有益效果：本发明可实现探针在空间三维坐标系中自由移动，具有结构简单、刚度高、自由度多、自动化程度高且对流场干扰性小的特点，可广泛应用于风洞流场测试。
附图说明
图1为本发明一种新型风洞流场校测机构的结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为本发明中机械臂与整流罩装配示意图；
图4为本发明在风洞试验段中使用时的三维示意图。
图中，1、多自由度机械臂，1-1、首节机械臂，1-2、中间节机械臂，1-3、末节机械臂，2、基座，3、导轨，4、滑块，5、探针，6、作动筒，7、整流罩，8、风洞试验段洞壁
具体实施方式
请参阅图1至图2所示，本发明公开以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-4所示，本发明的一种新型风洞流场校测机构，包括导轨3、位于导轨3上且沿导轨滑动的滑块4、安装在滑块4上的基座2、安装在基座2上的多自由度机械臂1、安装在多自由度机械臂1末端设有用于测量流场的探针5。所述导轨3安装在风洞试验段洞壁8上，并与风洞试验段轴线垂直铺设。所述多自由度机械臂1包括安装在基座上的首节机械臂1-1、与首节机械臂1-1铰接的中间节机械臂1-2、与中间节机械臂1-2铰接的末节机械臂1-3。多自由度机械臂的每节机械臂均能够绕着相互之间用以铰接的连接轴转动，多自由度机械臂的末节机械臂1-3附有作动筒6，可使末节机械臂1-3沿其轴线方向做伸缩运动。首节机械臂1-1、中间节机械臂1-2、末节机械臂1-3和作动筒6均通过电机控制。
在本实施方式中，导轨安装在了风洞试验段底壁，但本领域中，导轨安装在风洞试验段上壁或侧壁均为可替换的结构，在此不再赘述。
在本实施方式中，多自由度机械臂选用了三节机械臂的结构，但本领域中，多自由度机械臂选用两节机械臂(即首节机械臂和末节机械臂)或者超过三节机械臂(即含有多节的中间节机械臂)的结构均为可替换的结构，在此不再赘述。
首节机械臂1-1、中间节机械臂1-2及末节机械臂1-3均包裹有整流罩7，以降低机械臂对流场的干扰。
如图4所示，本发明同时提供了该新型风洞流场校测机构的使用方法：
进行风洞流场测量时，先通过多自由度机械臂的控制模块解算出每个机械臂需要转动的角度和作动筒需要调节的长度，然后向每个电机发送控制指令，使每个单机械臂处于期望的位置，最终使探针位于目标测量点，从而实现流场的测量。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)

1.一种新型风洞流场校测机构，其特征在于：包括导轨、位于导轨上且沿导轨滑动的滑块、安装在滑块上的基座、安装在基座上的多自由度机械臂、在多自由度机械臂末端设有用于测量流场的探针；
所述多自由度机械臂至少包括安装在基座上的首节机械臂、与首节机械臂连接的末节机械臂或与中间节机械臂铰接的末节机械臂；所述探针安装在末节机械臂的末端。
2.如权利要求1所述的新型风洞流场校测机构，其特征在于：所述多自由度机械臂还包括连接首节机械臂与末节机械臂的至少一节中间节机械臂；所述中间节机械臂一端与首节机械臂铰接，另一端与末节机械臂铰接。
3.如权利要求1或2所述的新型风洞流场校测机构，其特征在于：所述末节机械臂上设置有作动筒，该作动筒通过电机控制以驱使末节机械臂沿其轴线方向做伸缩运动。
4.如权利要求2所述的新型风洞流场校测机构，其特征在于：所述首节机械臂、中间节机械臂及末节机械臂均包裹有整流罩。
5.如权利要求4所述的新型风洞流场校测机构，其特征在于：首节机械臂、中间节机械臂、末节机械臂均通过电机控制自由度。
6.一种使用权利要求1至5中任一项所述风洞流场校测机构的使用方法，其特征在于，先通过多自由度机械臂的控制模块解算出每个机械臂需要转动的角度和作动筒需要调节的长度，然后向每个电机发送控制指令，使每个单机械臂处于期望的位置，最终使探针位于目标测量点，从而实现流场的测量。
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