CN115355427A - 一种试车间流场测试用防倾倒支架及支架系统 - Google Patents

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孔祥雪
刘琳琳
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Abstract

本发明公开了一种试车间流场测试用防倾倒支架及支架系统，防倾倒支架包括三角桁架、连接法兰、提升装置，多个对应规格的三角桁架通过连接法兰实现首尾连接；连接法兰包括法兰接头一、法兰接头二，法兰接头一与法兰接头二的连接采用吊环螺钉结构，具有拆装方便的特点；位于防倾倒支架最下方的三角桁架的底部安装有提升装置；位于防倾倒支架最上方的三角桁架的顶部顶紧试车间的屋顶；三角桁架的竖杆上对应安装有多组传感器装卡机构。本发明主要用于航空发动机室内试车间的流场测试，将传感器装置按照测点布置安装固定在该防倾倒支架上，可以保证传感器稳固，保证试车间流场测试数据的准确性。

Description

一种试车间流场测试用防倾倒支架及支架系统
技术领域
本发明涉及航空发动机流场测试技术领域，更具体地说，涉及一种航空发动机试车间流场测试用防倾倒支架及支架系统。
背景技术
发动机作为飞机的心脏，其设计、制造、安装、投入使用都对航空事业的发展起着至关重要的作用，推力是航空发动机最重要的参数之一，而推力的准确测量对于发动机的研制试验具有重要意义，其中气动附加阻力修正方法在推力测量中具有重要地位。气动附加阻力修正需要用试车间流场测试来提供数据支撑。
由于现代军机和民用发动机的尺寸及空气流量不断增加，试车间流量和尺寸也要求较大，目前航空发动机试车间有10m×10m、12m×12m、14m×14m等不同规格。因此，流场测试需要布置的测点多，测量范围大，需要有相当强度和稳定性的支架来确保传感器布置的安全稳固。而试车间内为了流场测量数据的准确性，在布置支架的时候不能够采取破坏墙面或地面的措施，因此支架搭建过程中膨胀螺栓、预埋件等措施都不能采用，导致目前现有的测量架比较笨重，存在长度不可调节，拆装繁琐，移动不便的问题，并且在设计上欠缺防止倾倒结构。
因此，如何为试车间流场测试提供安全有效的测量手段，保证测试数据的准确性，是本领域技术人员的一个重要研究课题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种试车间流场测试用防倾倒支架及支架系统，其具体技术方案如下：
一种试车间流场测试用防倾倒支架，包括三角桁架、连接法兰、提升装置，所述三角桁架根据不同长度规格设计有多个，多个对应规格的所述三角桁架通过所述连接法兰实现首尾连接；所述连接法兰包括能够上下配合连接的法兰接头一、法兰接头二，相连接的两所述三角桁架的对应连接端各自安装有所述法兰接头一、所述法兰接头二，所述法兰接头一和所述法兰接头二的法兰盘体外周边缘上均等间距开设有数个凹槽一；所述法兰接头一远离所述法兰接头二的一面上在对应所述凹槽一的位置均铰接安装有吊环螺钉，所述吊环螺钉绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应所述法兰接头二的所述凹槽一内，每一所述吊环螺钉上还对应旋装有螺母；位于防倾倒支架最下方的所述三角桁架的底部安装有可自锁的所述提升装置；位于所述防倾倒支架最上方的所述三角桁架的顶部顶紧试车间的屋顶；所述三角桁架的竖杆上对应安装有多组传感器装卡机构，传感器装置通过所述传感器装卡机构固定到所述三角桁架的测点位置。
本发明一种试车间流场测试用防倾倒支架主要用于航空发动机室内试车间的流场测试，将传感器装置按照测点布置安装固定在该防倾倒支架上，可以保证传感器稳固，保证试车间流场测试数据的准确性。
优选地，所述提升装置包括平台、机械螺旋千斤顶、底座、万向轮，所述平台与位于所述防倾倒支架最下方的所述三角桁架的底部连接，所述平台与底座之间装有机械螺旋千斤顶，所述机械螺旋千斤顶通过加压机构提升所述平台，所述底座下方装有带自锁机构的万向轮。
优选地，位于所述防倾倒支架最上方的所述三角桁架的顶部安装有橡胶垫。
优选地，所述传感器装置包括总静压探针和风速计。
一种试车间流场测试用支架系统，包括所述防倾倒支架以及横单杆、竖单杆、十字连接卡具，所述防倾倒支架包括两组，所述横单杆与所述竖单杆各包括多根，多根所述横单杆由上至下排列安装于两所述防倾倒支架之间，多根所述竖单杆由左至右排列设置于两所述防倾倒支架之间；所述竖单杆上对应安装有多组所述传感器装卡机构，所述传感器装置通过所述传感器装卡机构固定到所述竖单杆的测点位置；所述横单杆的两端与对应侧所述防倾倒支架上的所述三角桁架的竖杆通过所述十字连接卡具相连接；所述横单杆与所述竖单杆的交叉处也通过所述十字连接卡具相连接；每根所述竖单杆同样由多根短竖杆通过所述连接法兰首尾连接而成，所述竖单杆的底部安装有可自锁的所述提升装置，顶部顶紧试车间的屋顶。
优选地，所述传感器装卡机构包括能够上下配合连接的装卡机构法兰片一、装卡机构法兰片二，所述装卡机构法兰片一与所述装卡机构法兰片二之间夹固对应的主杆；所述装卡机构法兰片一与所述装卡机构法兰片二的法兰片主体外边缘处上下对应开设有数个凹槽二，所述装卡机构法兰片一远离所述装卡机构法兰片二的一面上在对应所述凹槽二的位置均铰接安装有所述吊环螺钉，所述吊环螺钉绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应所述装卡机构法兰片二的所述凹槽二内，每一所述吊环螺钉上还对应旋装有所述螺母；所述装卡机构法兰片一或所述装卡机构法兰片二远离所述主杆的一侧安装有所述传感器装置；所述主杆为所述三角桁架的竖杆或者所述竖单杆。
优选地，所述装卡机构法兰片一与所述装卡机构法兰片二的内表面上均粘接有橡胶垫。
优选地，所述十字连接卡具包括交叉设置的第一半扣和第二半扣，所述第一半扣和所述第二半扣的中间均设有用于夹固对应杆体的弧形槽；所述第一半扣和所述第二半扣的外边缘处上下对应开设有数个凹槽三，所述第一半扣远离所述第二半扣的一面上在对应所述凹槽三的位置均铰接安装有所述吊环螺钉，所述吊环螺钉绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应所述第二半扣的所述凹槽三内，每一所述吊环螺钉上还对应旋装有所述螺母。
优选地，所述三角桁架和所述竖单杆上均开有用于将信号线穿管布置的出线孔。
优选地，所述三角桁架、所述横单杆、所述竖单杆为碳纤维材质，所述连接法兰、所述传感器装卡机构、所述十字连接卡具为铝合金材质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为试车间流场测试用防倾倒支架的整体示意图。
图2为三角桁架的示意图。
图3为连接法兰的示意图。
图4为试车间流场测试用支架系统的示意图。
图5为传感器装卡机构的示意图。
图6为十字连接卡具的示意图。
图中：1-三角桁架，2-连接法兰，3-提升装置，4-法兰接头一，5-法兰接头二，6-凹槽一，7-吊环螺钉，8-螺母，9-传感器装卡机构，10-传感器装置，11-平台，12-机械螺旋千斤顶，13-底座，14-万向轮，15-总静压探针，16-风速计，17-横单杆，18-竖单杆，19-十字连接卡具，20-装卡机构法兰片一，21-装卡机构法兰片二，22-凹槽二，23-第一半扣，24-第二半扣，25-凹槽三。
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，需要理解的是，术语“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。
实施例：
如图1-图3所示，本发明一种试车间流场测试用防倾倒支架，包括三角桁架1、连接法兰2、提升装置3，三角桁架1根据不同长度规格设计有多个，多个对应规格的三角桁架1通过连接法兰2实现首尾连接。
连接法兰2包括能够上下配合连接的法兰接头一4、法兰接头二5，相连接的两三角桁架1的对应连接端各自安装有法兰接头一4、法兰接头二5，法兰接头一4和法兰接头二5的法兰盘体外周边缘上均等间距开设有数个凹槽一6；法兰接头一4远离法兰接头二5的一面上在对应凹槽一6的位置均铰接安装有吊环螺钉7，吊环螺钉7绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应法兰接头二5的凹槽一6内，且每一吊环螺钉7上还对应旋装有螺母8。
本发明中法兰接头一4与法兰接头二5的连接采用吊环螺钉结构，具有拆装方便的特点，简化了安装流程。吊环螺钉7和螺母8一直装在法兰接头一4上，与普通法兰相比，本发明的连接法兰2在安装时，不需要将每个螺钉穿孔拧螺母8，只需要将吊环螺钉7绕中心轴旋转然后嵌套进另一法兰接头的凹槽中，然后用电动工具将螺母8拧紧即可，同样，拆卸时，只需要使用电动工具将螺钉拧松，即可将法兰打开，不需要将法兰上的每个螺钉拆下，大大提升了拆装效率。
位于防倾倒支架最下方的三角桁架1的底部安装有可自锁的提升装置3。
在进一步的具体实施例中，提升装置3包括平台11、机械螺旋千斤顶12、底座13、万向轮14，位于防倾倒支架最下方的三角桁架1的底部安装有底座法兰，平台11通过底座法兰与对应三角桁架1的底部连接，平台11与底座13之间装有机械螺旋千斤顶12，机械螺旋千斤顶12通过加压机构提升平台11，底座13下方装有带自锁机构的万向轮14。
本发明中，提升装置3采用机械螺旋千斤顶12，具有自锁功能，相比液压方式更可靠。万向轮14也带有自锁功能，方便支架到位以后整体位置固定。
位于防倾倒支架最上方的三角桁架1的顶部顶紧试车间的屋顶。
在进一步的具体实施例中，位于防倾倒支架最上方的三角桁架1的顶部安装有橡胶垫，橡胶垫起缓冲作用的同时也增大了三角桁架1与试车间屋顶间的摩擦力。
本发明试车间流场测试用防倾倒支架使用时，组装的三角桁架组合体整体高度比试车间略低0.5m左右，通过提升装置3自身的提升来补充高度差值。具体通过提升装置3的螺旋式千斤顶提供预紧力，使三角桁架上下受力，起到固定作用。由于三角桁架1采用大横截面设计，因此即使遇到提升装置3失效的问题，三角桁架1也可以通过自身的横截面来与屋顶接触，防止发生倾倒。
三角桁架1的竖杆上对应安装有多组传感器装卡机构9，传感器装置10通过传感器装卡机构9固定到三角桁架1的测点位置。
具体的，传感器装置10包括用以测量气流总压与静压的总静压探针15和用以测量风速的风速计16。
如图4所示，本发明还进一步提供了一种试车间流场测试用支架系统，包括上述中的防倾倒支架以及横单杆17、竖单杆18、十字连接卡具19。
防倾倒支架包括两组，横单杆17与竖单杆18各包括多根，多根横单杆17由上至下排列安装于两防倾倒支架之间，多根竖单杆18由左至右排列设置于两防倾倒支架之间；竖单杆18上对应安装有多组传感器装卡机构9，传感器装置10通过传感器装卡机构9固定到竖单杆18的测点位置；横单杆17的两端与对应侧防倾倒支架上的三角桁架1的竖杆通过十字连接卡具19相连接；横单杆17与竖单杆18的交叉处也通过十字连接卡具19相连接。
与三角桁架1的连接方式相同，每根竖单杆18同样由多根短竖杆通过连接法兰2首尾连接而成，竖单杆18的底部安装有可自锁的提升装置3，顶部顶紧试车间的屋顶。
在本发明具体实施例中，三角桁架根据不同规格试车间需要，设计了不同的长度尺寸，然后通过连接法兰拼接使用。三角桁架设计了具有2m、3.5m、5.5m、6m四种长度规格，提升装置可控提升高度为0.5m，10m×10m试车间支架可以由3.5m三角桁架+6m三角桁架+提升装置组成，12m×12m试车间支架可以由5.5m三角桁架+6m三角桁架+提升装置组成，14m×14m试车间支架可以由6m三角桁架+5.5m三角桁架+2m三角桁架+提升装置组成。因此，本发明的支架系统可以适配目前绝大多数的试车间规格。
与此同时，本发明还在三角桁架1和竖单杆18上还开有椭圆出线孔，将信号线穿管布置，保证信号稳定传输。
需要说明的是，本发明中的短竖杆也可以根据不同规格试车间需要，设计不同的长度尺寸规格，然后通过连接法兰2拼接使用。同时，竖单杆18的顶部也安装有橡胶垫。
在进一步的具体实施例中，如图5所示，传感器装卡机构9包括能够上下配合连接的装卡机构法兰片一20、装卡机构法兰片二21，装卡机构法兰片一20与装卡机构法兰片二21之间夹固对应的主杆。
装卡机构法兰片一20与装卡机构法兰片二21的法兰片主体外边缘处上下对应开设有数个凹槽二22，装卡机构法兰片一20远离装卡机构法兰片二21的一面上在对应凹槽二22的位置均铰接安装有吊环螺钉7，吊环螺钉7绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应装卡机构法兰片二21的凹槽二22内，且每一吊环螺钉7上还对应旋装有螺母8；装卡机构法兰片一20或装卡机构法兰片二21远离主杆的一侧安装有传感器装置10；主杆为三角桁架1的竖杆或者竖单杆18。
本发明中的传感器装卡机构9通过装卡机构法兰片一20、装卡机构法兰片二21将主杆夹紧，装卡机构法兰片一20与装卡机构法兰片二21的连接同样采用吊环螺钉结构，具有拆装方便的特点，简化了安装流程。
进一步的，装卡机构法兰片一20与装卡机构法兰片二21的内表面上均粘接有橡胶垫，利用橡胶垫的弹性可进一步保证装卡的牢固可靠。
在进一步的具体实施例中，如图6所示，十字连接卡具19包括交叉设置的第一半扣23和第二半扣24，第一半扣23和第二半扣24的中间均设有用于夹固对应杆体的弧形槽；第一半扣23和第二半扣24的外边缘处上下对应开设有数个凹槽三25，第一半扣23远离第二半扣24的一面上在对应凹槽三25的位置均铰接安装有吊环螺钉7，吊环螺钉7绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应第二半扣24的凹槽三25内，且每一吊环螺钉7上还对应旋装有螺母8。
本发明中第一半扣23与第二半扣24的连接同样采用吊环螺钉结构，具有拆装方便的特点，简化了安装流程。
本发明中，三角桁架1、横单杆17、竖单杆18为碳纤维材质，碳纤维材料具有比重轻，强度高，抗冲击等优点，通过做成桁架结构形式以及横单杆、竖单杆，提升了支架系统整体的强度和稳定性。连接法兰2、传感器装卡机构9、十字连接卡具19为铝合金材质，铝合金材料具有较好的强度和刚度，重量相比金属件更轻。
本发明支架系统是试车间流场测试的一部分。
进行试车间测试时，首先根据试车间空间尺寸将三角桁架1通过连接法兰2拼接到需要的使用长度，然后将传感器装置10通过传感器装卡机构9固定到三角桁架1上的测点位置，然后通过升降平台将拼装好的三角桁架1直立，将三角桁架1底部与提升装置3连接，然后将防倾倒支架整体推到指定位置，调整方向，然后将万向轮14锁住，再使用提升装置3将三角桁架1提升，使三角桁架1顶部顶到试车间屋顶，使桁架固定。
使用上述同样的方法安装并固定竖单杆18，保证桁架截面和竖单杆18在同一截面（0截面），然后再用横单杆17将桁架和竖单杆18连接。同理，1截面和9截面支架系统的桁架也是如此安装。待所有支架安装完毕以后，将传感器装置10与采集设备连接供电，然后等待试车。待试车完成以后，先将采集设备拆除，然后将提升装置3卸载，将桁架放倒，拆除传感器装置10，断开法兰连接。
本发明的测量支架系统有效解决了目前试车间流场测试过程中支架存在的长度不可调节、重量大、拆装繁琐，移动不便的问题，大大提升了流场测试准备工作的效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种试车间流场测试用防倾倒支架，其特征在于，包括三角桁架、连接法兰、提升装置，所述三角桁架根据不同长度规格设计有多个，多个对应规格的所述三角桁架通过所述连接法兰实现首尾连接；所述连接法兰包括能够上下配合连接的法兰接头一、法兰接头二，相连接的两所述三角桁架的对应连接端各自安装有所述法兰接头一、所述法兰接头二，所述法兰接头一和所述法兰接头二的法兰盘体外周边缘上均等间距开设有数个凹槽一；所述法兰接头一远离所述法兰接头二的一面上在对应所述凹槽一的位置均铰接安装有吊环螺钉，所述吊环螺钉绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应所述法兰接头二的所述凹槽一内，每一所述吊环螺钉上还对应旋装有螺母；位于防倾倒支架最下方的所述三角桁架的底部安装有可自锁的所述提升装置；位于所述防倾倒支架最上方的所述三角桁架的顶部顶紧试车间的屋顶；所述三角桁架的竖杆上对应安装有多组传感器装卡机构，传感器装置通过所述传感器装卡机构固定到所述三角桁架的测点位置。
2.根据权利要求1所述的一种试车间流场测试用防倾倒支架，其特征在于，所述提升装置包括平台、机械螺旋千斤顶、底座、万向轮，所述平台与位于所述防倾倒支架最下方的所述三角桁架的底部连接，所述平台与底座之间装有机械螺旋千斤顶，所述机械螺旋千斤顶通过加压机构提升所述平台，所述底座下方装有带自锁机构的万向轮。
3.根据权利要求1所述的一种试车间流场测试用防倾倒支架，其特征在于，位于所述防倾倒支架最上方的所述三角桁架的顶部安装有橡胶垫。
4.根据权利要求1所述的一种试车间流场测试用防倾倒支架，其特征在于，所述传感器装置包括总静压探针和风速计。
5.一种试车间流场测试用支架系统，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的防倾倒支架以及横单杆、竖单杆、十字连接卡具，所述防倾倒支架包括两组，所述横单杆与所述竖单杆各包括多根，多根所述横单杆由上至下排列安装于两所述防倾倒支架之间，多根所述竖单杆由左至右排列设置于两所述防倾倒支架之间；所述竖单杆上对应安装有多组所述传感器装卡机构，所述传感器装置通过所述传感器装卡机构固定到所述竖单杆的测点位置；所述横单杆的两端与对应侧所述防倾倒支架上的所述三角桁架的竖杆通过所述十字连接卡具相连接；所述横单杆与所述竖单杆的交叉处也通过所述十字连接卡具相连接；每根所述竖单杆同样由多根短竖杆通过所述连接法兰首尾连接而成，所述竖单杆的底部安装有可自锁的所述提升装置，顶部顶紧试车间的屋顶。
6.根据权利要求5所述的一种试车间流场测试用支架系统，其特征在于，所述传感器装卡机构包括能够上下配合连接的装卡机构法兰片一、装卡机构法兰片二，所述装卡机构法兰片一与所述装卡机构法兰片二之间夹固对应的主杆；所述装卡机构法兰片一与所述装卡机构法兰片二的法兰片主体外边缘处上下对应开设有数个凹槽二，所述装卡机构法兰片一远离所述装卡机构法兰片二的一面上在对应所述凹槽二的位置均铰接安装有所述吊环螺钉，所述吊环螺钉绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应所述装卡机构法兰片二的所述凹槽二内，每一所述吊环螺钉上还对应旋装有所述螺母；所述装卡机构法兰片一或所述装卡机构法兰片二远离所述主杆的一侧安装有所述传感器装置；所述主杆为所述三角桁架的竖杆或者所述竖单杆。
7.根据权利要求6所述的一种试车间流场测试用支架系统，其特征在于，所述装卡机构法兰片一与所述装卡机构法兰片二的内表面上均粘接有橡胶垫。
8.根据权利要求5所述的一种试车间流场测试用支架系统，其特征在于，所述十字连接卡具包括交叉设置的第一半扣和第二半扣，所述第一半扣和所述第二半扣的中间均设有用于夹固对应杆体的弧形槽；所述第一半扣和所述第二半扣的外边缘处上下对应开设有数个凹槽三，所述第一半扣远离所述第二半扣的一面上在对应所述凹槽三的位置均铰接安装有所述吊环螺钉，所述吊环螺钉绕其中心轴旋转后能够嵌套进对应所述第二半扣的所述凹槽三内，每一所述吊环螺钉上还对应旋装有所述螺母。
9.根据权利要求5所述的一种试车间流场测试用支架系统，其特征在于，所述三角桁架和所述竖单杆上均开有用于将信号线穿管布置的出线孔。
10.根据权利要求5所述的一种试车间流场测试用支架系统，其特征在于，所述三角桁架、所述横单杆、所述竖单杆为碳纤维材质，所述连接法兰、所述传感器装卡机构、所述十字连接卡具为铝合金材质。
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