CN111521367B - 一种风洞防撞装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风洞防撞装置。该风洞防撞装置在真空管段的空腔内从前至后设置有三个转筒，三个转筒分别位于所在横截面的左侧、中间和右侧；转筒的中部设置有叶片，第一个转筒的叶片为偏向顺时针方向布置，第三个转筒的叶片为偏向逆时针方向布置；转筒的上部和下部设置有对称的圆筒，沿圆筒周向开有均匀分布的竖直的通槽；转筒的竖直中轴线上设置有转轴，转轴上端和下端套装有滚柱轴承，通过固定卡板安装在横截面的上方和下方的安装座上；转轴的下端还套装有圆锥滚柱止推轴承。该风洞防撞装置中的转筒在试验气流的作用下可绕转轴转动，降低了膜片碎渣或碎瓣等对风洞防撞装置的冲击，避免了膜片碎渣或碎瓣等对真空管段末端的破坏。

Description

一种风洞防撞装置
技术领域
本发明属于高超声速风洞设备领域，具体涉及一种风洞防撞装置。
背景技术
在激波风洞等脉冲设备中，一般使用膜片将风洞的高压部段和低压部段隔开，在进行风洞试验时，在膜片两边的部段中分别充入不同压力的气体，膜片在高压气体的作用下破裂后，在膜片处产生激波，激波将低压部段的试验气体压缩后形成高温高压的试验气体，试验气体冲破低压部段末端的膜片后，进入喷管膨胀后形成试验气流。
激波风洞等脉冲风洞的膜片一般采用金属或者聚酯纤维材料。金属膜片在被高压气流撕裂的过程中，可能会产生碎渣，也可能产生较大的碎瓣。聚酯纤维在高温的气体熔融后汽化，但存在汽化不完全的问题，也会产生碎渣。这些膜片碎渣或碎瓣等随高速气流到达真空管段，由于膜片碎渣或碎瓣等的速度很高，在撞击到真空管段的末端时，容易对真空管段产生破坏。
M.S.Holden,J.Harvey,M.MacLean等人在“Development and Application of aNew Ground Test Capability to Conduct Full-Scale Shroud and Stage SeparationStudies at Duplicated Flight Conditions”(AIAA 2005-696)文献中公开了在美国LENSII激波风洞上，为了阻止膜片碎渣或碎瓣等进入真空管段中，在风洞的被驱动段和喉道之间设计了中心体阀，这个中心体阀可以阻止高压的驱动气体进入真空管段中，同时也避免了膜片碎渣或碎瓣等进入真空管段中，这个装置的不足之处在于延长了流场建立时间，这对于短时间运行的风洞来讲，实际上导致了风洞有效运行时间的损失。
当前，亟需发展一种适用于激波风洞等脉冲风洞的防撞装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种风洞防撞装置。
本发明的风洞防撞装置，其特点是，所述的风洞防撞装置包括转筒、固定卡板、安装座、滚柱轴承、圆锥滚柱止推轴承、转轴和叶片；
真空管段为一端连接试验段出口，另一端封闭的圆管；真空管段通过底座固定安装在地面上；在真空管段的空腔内从前至后设置有三个横截面，每个横截面分别安装一组上、下对称布置的安装座，三组安装座分别布置在三个横截面的左侧、中间和右侧；每组安装座的上安装有一个转筒，沿顺气流方向从前往后看，三个转筒的投影位于真空管段的流场均匀区横截面，第一横截面的转筒和第三横截面的转筒的高度相等，均小于第二横截面的转筒的高度；
所述的转筒的主体为圆筒，转筒的竖直中轴线上设置有转轴，转筒的中部设置有叶片，第一横截面的转筒的叶片为偏向顺时针方向布置，第三横截面的转筒的叶片为偏向逆时针方向布置；转筒的上部和下部设置有对称的圆筒，沿圆筒周向开有均匀分布的竖直的通槽；
转轴上端和下端套装有滚柱轴承，通过固定卡板安装在上方和下方的安装座上；在转轴的下端还套装有圆锥滚柱止推轴承；
所述的固定卡板为一组2块对称安装的板状卡板，板状卡板的一端为凸出端，板状卡板的另一端为平板端；2块板状卡板的凸出端对接后，凸出端组成带有内孔的圆柱，内孔与滚柱轴承配装并套装在滚柱轴承上；板状卡板的平板端设置有螺栓孔，通过穿过螺栓孔的螺栓将固定卡板固定安装在安装座上。
所述的转筒的上部和下部的圆筒的材质为不锈钢。
所述的三组安装座还可分别布置在三个横截面的右侧、中间和左侧，第一横截面的转筒的叶片为偏向逆时针方向布置，第三横截面的转筒的叶片为偏向顺时针方向布置。
所述的叶片的材质为高强度合金钢。
本发明的风洞防撞装置中的转筒在试验气流的作用下可绕转轴转动，降低了膜片碎渣或碎瓣等对风洞防撞装置的冲击。
本发明的风洞防撞装置能够将膜片碎渣或碎瓣等阻挡在风洞真空管段内，避免了膜片碎渣或碎瓣等对真空管段末端的破坏。
附图说明
图1为本发明的风洞防撞装置在真空管段内的安装立体示意图；
图2为本发明的风洞防撞装置沿竖直对称中心面剖开的正视图；
图3为本发明的风洞防撞装置沿试验气流方向的正视图；
图4为本发明的风洞防撞装置中的转筒立体图；
图5为本发明的风洞防撞装置中的转筒沿竖直对称中心面剖开的正视图；
图6为本发明的风洞防撞装置中的转筒沿水平中心面剖开的正视图；
图7为图2中的A局部放大图；
图8为图2中的B局部放大图；
图9为本发明的风洞防撞装置中的固定卡板立体图。
图中，1.转筒 2.固定卡板 3.真空管段 4.底座 5.安装座 6.滚柱轴承 7.圆锥滚柱止推轴承 8.转轴 9.叶片。
具体实施方案
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1～图3所示，本发明的风洞防撞装置包括转筒1、固定卡板2、安装座5、滚柱轴承6、圆锥滚柱止推轴承7、转轴8和叶片9；
真空管段3为一端连接试验段出口，另一端封闭的圆管；真空管段3通过底座4固定安装在地面上；在真空管段3的空腔内从前至后设置有三个横截面，每个横截面分别安装一组上、下对称布置的安装座5，三组安装座5分别布置在三个横截面的左侧、中间和右侧；每组安装座5的上安装有一个转筒1，沿顺气流方向从前往后看，三个转筒1的投影位于真空管段3的流场均匀区横截面，第一横截面的转筒1和第三横截面的转筒1的高度相等，均小于第二横截面的转筒1的高度；
如图4、图5所示，所述的转筒1的主体为圆筒，转筒1的竖直中轴线上设置有转轴8，转筒1的中部设置有如图6所示的叶片9，第一横截面的转筒1的叶片9为偏向顺时针方向布置，第三横截面的转筒1的叶片9为偏向逆时针方向布置；转筒1的上部和下部设置有对称的圆筒，沿圆筒周向开有均匀分布的竖直的通槽；
如图7、图8所示，转轴8上端和下端套装有滚柱轴承6，通过固定卡板2安装在上方和下方的安装座5上；在转轴8的下端还套装有圆锥滚柱止推轴承7；
如图9所示，所述的固定卡板2为一组2块对称安装的板状卡板，板状卡板的一端为凸出端，板状卡板的另一端为平板端；2块板状卡板的凸出端对接后，凸出端组成带有内孔的圆柱，内孔与滚柱轴承6配装并套装在滚柱轴承6上；板状卡板的平板端设置有螺栓孔，通过穿过螺栓孔的螺栓将固定卡板2固定安装在安装座5上。
所述的转筒1的上部和下部的圆筒的材质为不锈钢。
所述的三组安装座5还可分别布置在三个横截面的右侧、中间和左侧，第一横截面的转筒1的叶片9为偏向逆时针方向布置，第三横截面的转筒1的叶片9为偏向顺时针方向布置。
所述的叶片9的材质为高强度合金钢。
实施例1
本实施例的风洞防撞装置的具体工作过程如下：
当含有膜片碎渣或碎瓣等的试验气流流到真空管段3时，在试验气流的作用下，转筒1发生转动，膜片碎渣或碎瓣等在撞击到转筒1后动能降低并改变飞行方向，避免了对真空管管段3末端的直接撞击破坏。

Claims (4)

1.一种风洞防撞装置，其特征在于，所述的风洞防撞装置包括转筒(1)、固定卡板(2)、安装座(5)、滚柱轴承(6)、圆锥滚柱止推轴承(7)、转轴(8)和叶片(9)；
真空管段(3)为一端连接试验段出口，另一端封闭的圆管；真空管段(3)通过底座(4)固定安装在地面上；在真空管段(3)的空腔内从前至后设置有三个横截面，每个横截面分别安装一组上、下对称布置的安装座(5)，三组安装座(5)分别布置在三个横截面的左侧、中间和右侧；每组安装座(5)的上安装有一个转筒(1)，沿顺气流方向从前往后看，三个转筒(1)的投影位于真空管段(3)的流场均匀区横截面，第一横截面的转筒(1)和第三横截面的转筒(1)的高度相等，均小于第二横截面的转筒(1)的高度；
所述的转筒(1)的主体为圆筒，转筒(1)的竖直中轴线上设置有转轴(8)，转筒(1)的中部设置有叶片(9)，第一横截面的转筒(1)的叶片(9)为偏向顺时针方向布置，第三横截面的转筒(1)的叶片(9)为偏向逆时针方向布置；转筒(1)的上部和下部设置有对称的圆筒，沿圆筒周向开有均匀分布的竖直的通槽；
转轴(8)上端和下端套装有滚柱轴承(6)，通过固定卡板(2)安装在上方和下方的安装座(5)上；在转轴(8)的下端还套装有圆锥滚柱止推轴承(7)；
所述的固定卡板(2)为一组2块对称安装的板状卡板，板状卡板的一端为凸出端，板状卡板的另一端为平板端；2块板状卡板的凸出端对接后，凸出端组成带有内孔的圆柱，内孔与滚柱轴承(6)配装并套装在滚柱轴承(6)上；板状卡板的平板端设置有螺栓孔，通过穿过螺栓孔的螺栓将固定卡板(2)固定安装在安装座(5)上。
2.根据权利要求1所述的风洞防撞装置，其特征在于，所述的转筒(1)的上部和下部的圆筒的材质为不锈钢。
3.根据权利要求1所述的风洞防撞装置，其特征在于，所述的三组安装座(5)分别布置在三个横截面的右侧、中间和左侧，第一横截面的转筒(1)的叶片(9)为偏向逆时针方向布置，第三横截面的转筒(1)的叶片(9)为偏向顺时针方向布置。
4.根据权利要求1所述的风洞防撞装置，其特征在于，所述的叶片(9)的材质为高强度合金钢。
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