CN111999029B

CN111999029B - 一种用于螺旋桨试验的支撑装置

Info

Publication number: CN111999029B
Application number: CN202011152244.3A
Authority: CN
Inventors: 孙冬宁; 赖庆仁; 赵献礼
Original assignee: Low Speed Aerodynamics Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Current assignee: Low Speed Aerodynamics Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2040-10-26
Also published as: CN111999029A

Abstract

本发明适用于一种结冰风洞试验技术领域，尤其是涉及一种用于螺旋桨试验的支撑装置。该支撑装置包括横支杆、竖支杆和支撑基座；所述横支杆包括第一舱和第二舱；所述第一舱内设置驱动装置和测量装置；所述竖支杆包括第一支架、第二支架和圆柱承力筒，所述的第一支架、圆柱承力筒、第二支架依次固定连接；所述第一舱、所述第二舱、所述圆柱承力筒依次同轴可拆卸地连接。本发明提供的支撑装置，采用双支撑结构使得支撑更加稳固，并且将支点设置在远离螺旋桨的位置，减少了支撑装置对试验的干扰；并且支撑装置各段连接简单，拆装方便；并且通过对支撑装置各段形状以及连接结构的设计,进一步降低了对试验流场的干扰。

Description

一种用于螺旋桨试验的支撑装置

技术领域

本发明涉及一种结冰风洞试验技术领域，尤其是涉及一种用于螺旋桨试验的支撑装置。

背景技术

结冰风洞是一种特种风洞，可以用于模拟高空低雷诺数的环境，螺旋桨试验是为了测量螺旋桨对飞行器气动特性的影响，为飞机设计、气动特性预测、飞行性能评估提供可靠的试验数据。

试验中需要用到螺旋桨模型、电机、天平、扫描阀等驱动和测量设备，并且需要采用支撑装置将试验模型固定在风洞中。现有技术一般是采用腹部单支撑，即采用悬臂或支撑座支撑试验模型，并且将支点设置在放置动力设备的位置，例如专利CN201911079278.1即采用悬臂单支撑、专利CN201911080551.2采用支撑座支撑。但是这种支撑方式由于支撑在动力装置的位置，动力装置离螺旋桨较近，在实际试验过程中，支撑装置对试验的流场会产生较大的干扰，为了降低或消除这种干扰，需要后续复杂的数据处理。

另外，现有的支撑装置结构复杂，而由于试验中用到了多种驱动和/或测量设备，当试验中设备损坏进行更换时对设备拆装不便。

发明内容

为了解决现有螺旋桨的腹部支撑装置对试验的干扰需要复杂的数据处理，以及设备拆装不便的技术问题，本发明提供一种用于螺旋桨试验的支撑装置，将支点设置在远离螺旋桨的位置，减少了支撑装置对试验的干扰，并且支撑装置各段连接简单，拆装方便。

本发明是这样实现的，一种用于螺旋桨试验的支撑装置，包括横支杆、竖支杆和支撑基座；

所述横支杆包括第一舱和第二舱；

所述第一舱内设置驱动装置和测量装置；

所述竖支杆包括第一支架、第二支架和圆柱承力筒，所述第一支架、圆柱承力筒、第二支架依次固定连接；

所述支撑基座包括第一支撑基座和第二支撑基座，所述第一支架与所述第一支撑基座可拆卸地连接，所述第二支架与所述第二支撑基座可拆卸地连接；

所述第一舱、所述第二舱、所述圆柱承力筒依次同轴可拆卸地连接。

进一步地，所述支撑装置还包括前整流罩和后整流罩，所述前整流罩和后整流罩上布置有螺纹沉头孔，所述前整流罩与所述第一舱连接，所述后整流罩与所述圆柱承力筒连接。

进一步地，所述前整流罩的外侧壁直径从第一端向第二端逐渐减小，所述第一端设置螺纹沉头孔与所述第一舱螺纹连接，所述第二端端面上开设有测压管安装孔。

进一步地，所述第一舱和第二舱采用法兰连接，所述法兰包括第一法兰盘和第二法兰盘，所述第一法兰盘和所述第二法兰盘的径向上均匀设置有螺纹孔，所述第二法兰盘焊接在所述第二舱的一端。

进一步地，所述第一法兰盘的圆盘外周上开设有一凹槽，所述第一法兰盘和第二法兰盘之间的连接圆柱上开设第一平椭圆孔，所述凹槽和所述第一平椭圆孔在同一水平线上。

进一步地，所述第二舱与所述圆柱承力筒连接的一端在周向上均匀开设多个连接槽，并在连接槽内朝向所述圆柱承力筒的一侧设置螺纹孔；所述圆柱承力筒朝向所述第二舱的一侧设置法兰接头，对应地开设螺纹孔。

进一步地，所述第一支架包括第一支杆和第二支杆，所述第一支杆和所述第二支杆通过第一肋条连接；所述第二支架包括第三支杆和第四支杆，所述第三支杆和所述第四支杆通过第二肋条连接；所述第一支杆、第二支杆、第三支杆、第四支杆为中空平椭圆结构，并且所述第一肋条和第二肋条平行对称设置在靠近所述圆柱承力筒一侧。

进一步地，所述竖支杆还包括第一三角形肋板和第二三角形肋板，所述第一三角形肋板和所述第二三角形肋板分别被所述第二支杆和所述第四支杆贯穿，并分别对称焊接在所述第一肋条和所述第二肋条上靠近所述圆柱承力筒一侧。

进一步地，所述的三角形肋板为等腰三角形，并且顶角朝向螺旋桨的方向，所述第一三角形肋板的两底角通过耳片和条状肋板与第二三角形肋板的两底角焊接；所述耳片开设铰制螺栓孔。

进一步地，所述支撑基座包括底板和连接套，所述连接套为凸出的平椭圆孔结构，用于插接所述支杆；所述底板上开设多个螺栓通孔，与风洞的试验侧壁连接。

采用本发明的用于螺旋桨试验的支撑装置，至少具有以下有益效果：

（1）本发明采用上下支杆固定在试验风洞侧壁上进行双支撑，一阶和二阶固有频率提高，结构更加稳固，使得支撑点即竖支杆的圆柱承力筒可以尽可能远离螺旋桨，从而减小支架本身对螺旋桨试验流场的干扰。

（2）本发明在第一舱与第二舱的连接法兰盘上设置了穿线结构，并且所有的支撑结构均为中空结构，使得前端的测压管、设置在第一舱中的驱动装置和测量装置的电源线和控制通讯线能够从支撑装置的内部的中空结构引出试验段，进一步减少了这些测试线对试验的干扰。

（3）本发明的支撑装置的前整流罩、第一舱、第二舱、竖支杆的圆柱承力筒、后整流罩均采用螺钉或螺栓连接，连接稳固，并且便于拆装。

（4）本发明的支撑装置不仅能够对前端螺旋桨及其驱动和测量装置进行支撑，还可以通过竖支杆上的耳片与动力舱进行连接，或去除第一舱和第二舱的情况下，通过竖支杆的与圆柱承力筒接口安装风速管对流场进行校测，同时支撑其它所需试验设备，实用性更强。

（5）本发明通过对前整流罩、第一舱、第二舱、后整流罩的外形结构设计，以及多个螺纹沉头孔的设计，进一步降低了支撑装置本身对试验流场的干扰。

（6）本发明通过螺栓将支撑基座与试验风洞侧壁进行固定连接，螺栓本身的长度可调，使得该支撑装置在高度方向上能够有一定的余量适应其在风洞中的不同位置进行测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明支撑装置结构示意图；

图2是本发明中的前整流罩的结构示意图；

图3是本发明中的后整流罩的结构示意图；

图4是本发明第二舱结构示意图；

图5是本发明第二舱法兰盘结构示意图；

图6是本发明的竖支杆结构示意图；

图7是本发明的三角肋板和耳片的结构示意图；

图8是本发明支撑基座结构示意图。

图中，1-横支杆，2-竖支杆，3-前整流罩，4-第一舱，5-第二舱，6-圆柱承力筒，7-后整流罩，8-第一支撑基座，9-第二支撑基座，10-第一支架，11-第二支架，13-螺纹沉头孔，14-第一法兰盘，15-第二法兰盘，16-第一平椭圆孔，17-凹槽，18-连接槽，19-螺纹孔，1011-第一支杆，1012-第二支杆，1111-第三支杆，1112-第四支杆，20-第一肋条，21-第二肋条，22-第一三角形肋板，23-第二三角形肋板，24-耳片，25-法兰接头，26-底板，27-连接套。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

一种用于螺旋桨试验的支撑装置，如图1所示，包括横支杆1、竖支杆2支撑基座、前整流罩3、后整流罩7；横支杆1包括第一舱4和第二舱5；其中，第一舱4内设置驱动装置和测量装置；一般地，在第一舱4内安装天平、驱动电机以及各类所需的传感器，驱动电机用于驱动螺旋桨转动，螺旋桨安装在前整流罩3前方。

其中，前整流罩3的结构如图2所示，前整流罩的外侧壁直径从第一端（朝向第一舱4的一端）向第二端（朝向螺旋桨的一端）逐渐减小，所述第一端设置螺纹沉头孔13与所述第一舱4螺纹连接，所述第二端端面上开设有多个测压管安装孔（图中未示出），用于安装试验过程中所需的测压管。

第一舱4和第二舱5采用法兰连接，如图4所示，其中，在第二舱5的一端设置法兰盘，包括第一法兰盘14和第二法兰盘15，第一法兰盘14和第二法兰盘15的径向上均匀设置有螺纹孔19，用于将第一舱4和第二舱5螺纹连接；第二法兰盘15与第二舱5的一端焊接在一起。

相应地，第一舱4朝向前整流罩3的一端设置螺纹孔，用于与前整流罩3螺纹连接，第一舱4朝向第二舱5的一端在轴向上均匀地设置两排螺纹孔，分别对应第一法兰盘14和第二法兰盘15，用于与第二舱通过法兰螺纹连接在一起。

如图4所示，第二舱5的另一端在周向上均匀设置了多个连接槽18，并在连接槽18内朝向圆柱承力筒6的一侧设置螺纹孔。相应地，如图6所示，圆柱承力筒6一端上设置了法兰接头25，开设对应的螺纹孔，用于与第二舱5螺纹连接。

竖支架2的结构如图1、5所示，包括第一支架10、第二支架11和圆柱承力筒6，所述的第一支架10、圆柱承力筒6、第二支架11依次固定连接，可以采用焊接的方式将这三部分焊接在一起。

第一支架包括第一支杆1011和第二支杆1012，第一支杆1011和第二支杆1012通过第一肋条20连接；第二支架11包括第三支杆1111和第四支杆1112，第三支杆1111和第四支杆1112通过第二肋条21连接；第一支杆1011、第二支杆1012、第三支杆1111、第四支杆1112均为中空平椭圆结构，该平椭圆结构便于支杆与圆通承力筒6的连接。优选四个支杆尺寸相同，从而便于加工和安装。第一肋条20和第二肋条21平行对称设置在靠近圆柱承力筒6的一侧。

同时，竖支杆上还设置了第一三角形肋板22和第二三角形肋板23，第一三角形肋板22和第二三角形肋板23分别被第二支杆1012和第四支杆1112贯穿，并分别对称焊接在第一肋条20和第二肋条21上靠近圆柱承力筒6的一侧上。

作为优选，三角形肋板均为等腰三角形，并且顶角朝向螺旋桨的方向，即试验时的来流方向，以尽可能减小装置对试验流场的影响。同时，第一三角形肋板22两底角通过耳片24和条状肋板与第二三角形肋板23的两底角焊接，形成一个盒型的抗扭结构，从而增强该支撑装置的支撑强度，如图7所示。

耳片24上还开设了铰制螺栓孔，用于连接其后的试验用设备（未示出）。如此，该用于螺旋桨试验的支撑装置不仅能够支撑螺旋桨及其动力和测量装置，还能够同时支撑螺旋桨试验的其它试验装置（如动力舱，或去除第一舱和第二舱的情况下）。

本发明的支撑装置可通过上、下底板与风洞上、下转盘连接（可通过转盘调整螺旋桨侧滑角），或通过支撑座与风洞洞壁连接（可在洞壁开设不同的侧滑角孔位调整螺旋桨侧滑角）具体地，如图1所示，支撑基座包括第一支撑基座8和第二支撑基座9，第一支架10与第一支撑基座8可拆卸地连接，第二支架11与第二支撑基座9可拆卸地连接。如图8所示，第一支撑基座（第二支撑基座结构相同）包括底板26和连接套27，连接套27为凸出的平椭圆孔结构，该平椭圆孔与支杆1011/1012/1111/1112相配合，使得支杆1011/1012/1111/1112恰好能够卡入该平椭圆孔，又便于拆装。

优选地，在连接套27的平椭圆孔的一侧面上开设螺栓孔，用于将插入的支杆固定。

作为优选，在底板26上开设减重孔，用于减轻整个装置的重量。

底板26上开设多个螺栓孔，用于将整个支撑装置与试验风洞的试验侧壁固定连接。作为优选，通过调节螺栓的长度可以在一定尺寸范围内适应不同试验风洞的高度。

本发明的支撑装置，将螺旋桨的支撑力通过横支杆传递到竖直杆，再传递到风洞的试验侧壁，并且竖直杆采用上下双支撑，结构稳定性更好。

进一步地，如图4所示，第一法兰盘14的圆盘外周上开设有一凹槽17，第一法兰盘14和第二法兰盘15之间的连接圆柱上开设第一平椭圆孔16，如图5所示，并且凹槽17和第一平椭圆孔16在同一水平线上。如此，设置在第一舱内的动力装置（电机）和测量装置（天平、传感器、测压管等）的电线和/或信号线通过凹槽17和第一平椭圆孔16进入第二舱5，从中空的第二舱5穿过法兰盘25进入竖支杆，并从第一竖支杆10和/或第二竖支杆11的支撑空腔引出试验段，进而避免了试验中电线和/或信号线缠绕在支撑装置外壁对试验流场的干扰。

作为优选，如图3所示，后整流罩7为翼型的旋转的锥形壳体，该结构能够减小对流场的干扰；并且设置螺栓连接盘与圆柱承力筒6连接。

作为优选，后整流罩7上设置一个开孔，用于在安装调试阶段接入控制装置的电源和/或信号线，调试完成后将调试用装置拆除，进行正常试验。

作为优选，第一舱4与第二舱5连接的法兰盘的第一法兰盘14上轴向设置有多个螺纹孔，用于将测试用天平与之固定，避免测试用天平在试验过程中发生位置偏移等对试验结果造成不良的影响。

本发明的支撑装置的前整流罩、第一舱、第二舱、竖支杆的圆柱承力筒、后整流罩均采用螺钉或螺栓连接，连接稳固，并且便于拆装。例如当测试设备或动力设备损坏后，只需要拆开第一舱与第二舱连接的法兰连接结构即可以对测试设备或动力设备进行检修和/或更换。

同时，本发明的竖支杆2经过了第二舱5和第一舱4以及前整流罩3，将其设置在远离螺旋桨的位置，并且进行了上下双支撑，有效地避免了支撑装置对螺旋桨试验中流场的影响，也无需在试验后进行复杂的数据处理消除干扰。

在试验过程中，为了进一步减少干扰，可以堵住螺纹沉头孔以及连接槽，例如采用真空密封泥填堵槽孔后用胶带封住表面。

值得说明的是，本发明中横支杆中的第一舱用于安装驱动设备和测试设备，第二舱中间可以安装电机控制器及电源线和控制通讯线通过，可以通过试验优化第二舱的长度尺寸以匹配不同型号和尺寸的螺旋桨的试验需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于螺旋桨试验的支撑装置，其特征在于，包括横支杆、竖支杆和支撑基座；所述横支杆包括第一舱和第二舱；所述第一舱内设置驱动装置和测量装置；所述竖支杆包括第一支架、第二支架和圆柱承力筒，所述的第一支架、圆柱承力筒、第二支架从上至下依次固定连接；所述的支撑基座包括第一支撑基座和第二支撑基座，所述第一支架与所述第一支撑基座可拆卸地连接，所述第二支架与所述第二支撑基座可拆卸地连接；所述第一舱、所述第二舱、所述圆柱承力筒依次同轴可拆卸地连接；

所述第一支架包括第一支杆和第二支杆，所述第一支杆和所述第二支杆通过第一肋条连接；所述第二支架包括第三支杆和第四支杆，所述第三支杆和所述第四支杆通过第二肋条连接；所述第一支杆、第二支杆、第三支杆、第四支杆为中空平椭圆结构，并且所述第一肋条和第二肋条平行对称设置在靠近所述圆柱承力筒一侧。

2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，还包括前整流罩和后整流罩，所述前整流罩和后整流罩上布置有螺纹沉头孔，所述前整流罩与所述第一舱连接，所述后整流罩与所述圆柱承力筒连接。

3.根据权利要求2所述的支撑装置，其特征在于，所述前整流罩的外侧壁直径从第一端向第二端逐渐减小，所述第一端设置螺纹沉头孔与所述第一舱螺纹连接，所述第二端端面上开设有测压管安装孔。

4.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述第一舱和第二舱采用法兰连接，所述法兰包括第一法兰盘和第二法兰盘，所述第一法兰盘和所述第二法兰盘的径向上均匀设置有螺纹孔，所述第二法兰盘焊接在所述第二舱的一端。

5.根据权利要求4所述的支撑装置，其特征在于，所述第一法兰盘的圆盘外周上开设有一凹槽，所述第一法兰盘和第二法兰盘之间的连接圆柱上开设第一平椭圆孔，所述凹槽和所述第一平椭圆孔在同一水平线上。

6.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述第二舱与所述圆柱承力筒连接的一端在周向上均匀开设多个连接槽，并在连接槽内朝向所述圆柱承力筒的一侧设置螺纹孔；所述圆柱承力筒朝向所述第二舱的一侧设置法兰接头，对应地开设螺纹孔。

7.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，还包括第一三角形肋板和第二三角形肋板，所述第一三角形肋板和所述第二三角形肋板分别被所述第二支杆和所述第四支杆贯穿，并分别对称焊接在所述第一肋条和所述第二肋条上靠近所述圆柱承力筒一侧。

8.根据权利要求7所述的支撑装置，其特征在于，所述第一三角形肋板和所述第二三角形肋板为等腰三角形，并且顶角朝向螺旋桨的方向，所述第一三角形肋板的两底角通过耳片和条状肋板与第二三角形肋板的两底角焊接；所述耳片开设铰制螺栓孔。

9.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑基座包括底板和连接套，所述连接套为凸出的平椭圆孔结构，用于插接所述竖支杆；所述底板上开设多个螺栓通孔，与风洞的试验侧壁连接。