CN117848648A - 一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风洞试验领域，更具体的说是一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统。包括移动带、支撑基体、真空预压空气轴承模组、高压供气子系统、负压抽气子系统、监测子系统和控制子系统，所述支撑基体上设置有真空预压空气轴承模组，真空预压空气轴承模组设置在移动带上表面的下方；所述真空预压空气轴承模组由1224个真空预压空气轴承组成；每个真空预压空气轴承上表面具有均匀密度的微纳孔隙，用来吹高压气体；每个真空预压空气轴承的中心环形区用作形成真空区域。在真空预压空气轴承与移动带间形成硬的气膜，即可抗压又可抗拉，以达到高速运行的移动带上表面在不同载荷下保持平整的目的。
Description
技术领域
本发明涉及风洞试验领域，更具体的说是一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统。
背景技术
风洞试验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。这种试验方法，流动条件容易控制。试验时，常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风，通过测控仪器和设备取得试验数据。但是，真实飞行时，静止大气是无边界的。而在风洞中，气流是有边界的，边界的存在使风洞流场有别于真实飞行的流场。这种边界效应将导致试验对象的空气动力学参数得不到准确的测量。因此，在风洞试验中试验段的地面往往是需要移动起来的。目前的方法是在风洞中使用回转运动的移动带来模拟移动路面，其中移动带具有大幅面的平整上表面，并且速度与风速相同。但是，由于试验模型或实物需要固定在移动带的上方进行反复吹风，这就不可避免的会对移动带产生不同的载荷，进而会导致移动带上表面的平整度被破坏，而移动带的平整度直接关系到试验数据的准确度。因此，保证高速移动带在不同的载荷下具有平整的上表面是移动路面模拟设备所必须具有功能。
发明内容
本发明的目的在于保持高速移动带在不同载荷下具有平整的上表面，提供了一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统。实现策略是在移动带的下方增设具有均匀密布的真空预压空气轴承。真空预压空气轴承具有环形真空区域和环形微纳孔隙，真空区域由真空泵进行负压抽气，微纳孔隙由空气压缩机进行高压吹气，进而在真空预压空气轴承与移动带间形成硬的气膜，即可抗压又可抗拉，以达到高速运行的移动带上表面在不同载荷下保持平整的目的。
一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，包括移动带、支撑基体、真空预压空气轴承模组、高压供气子系统、负压抽气子系统、监测子系统和控制子系统，所述支撑基体上设置有真空预压空气轴承模组，真空预压空气轴承模组设置在移动带上表面的下方；
所述真空预压空气轴承模组由1224个真空预压空气轴承组成；每个真空预压空气轴承上表面具有均匀密度的微纳孔隙，用来吹高压气体；每个真空预压空气轴承的中心环形区用作形成真空区域。
所述支撑基体由钢骨架构成，为真空预压空气轴承提供安装位置。
所述高压供气子系统由空气压缩机、气罐、高压气路、调压阀组成，为真空预压空气轴承中的微纳孔隙提供清洁的高压气体。
所述负压抽气子系统由真空泵、真空调节阀组成，在真空预压空气轴承的中心环形区与移动带之间形成负压区域。
所述监测子系统由35个位移传感器组成，实时监测移动带各区域的跳动量，位移传感器安装在支撑基体上。
所述位移传感器是非接触激光传感器，通过射出激光并接收反射光从而判断移动带的位置变化，位移传感器型号为基恩士IL-065。
所述控制子系统以PLC主控单元为核心，针对移动带各区域在运行过程中所受载荷的实际工况，实时控制负压抽气子系统为该区域所提供的负压大小。
通过35个所述位移传感器综合评定移动带上表面整体的起伏状态，进而控制真空泵为不同区域提供不同的负压大小，以调整移动带的抗压抗拉能力，达到保持移动带平整的目的。
本发明的有益效果为：
在真空预压空气轴承与移动带间形成硬的气膜，即可抗压又可抗拉，以达到高速运行的移动带上表面在不同载荷下保持平整的目的；
调整所述各个真空预压空气轴承的高压气压值能够调整各区域移动带的鼓起程度，创造模拟粗糙路面的空气动力学试验系统；
调整所述移动带边缘一侧下方真空预压空气轴承的高压气压值，能够将一侧移动带张的更紧，当移动带发生偏移时，在非均匀的张紧下能够对移动带进行纠偏。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1为多点位监测与调整系统的整体组成示意图；
图2为多点位监测与调整系统局部示意图；
图3为真空预压空气轴承的示意图一；
图4为真空预压空气轴承的示意图二；
图5为位移传感器的示意图；
图6为移动带的示意图；
图7为支撑基体的示意图；
图8为控制子系统进行控制的流程图；
图9为激光位移传感器的分布图；
图10为三维表面形貌图。
图中：真空预压空气轴承1；位移传感器2；移动带3；支撑基体4。
具体实施方式
如图1-2和图6-7所示，一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，包括移动带3、支撑基体4、真空预压空气轴承模组、高压供气子系统、负压抽气子系统、监测子系统和控制子系统，所述支撑基体4上设置有真空预压空气轴承模组，真空预压空气轴承模组设置在移动带3上表面的下方；
所述真空预压空气轴承模组由1224个真空预压空气轴承1组成；每个真空预压空气轴承1上表面具有均匀密度的微纳孔隙，用来吹高压气体；每个真空预压空气轴承1的中心环形区用作形成真空区域。
当移动带3受到上拉力时，移动带3会向上跳动。此时，增强真空预压空气轴承1的吸气负压，从而为移动带3提供更高的下拉力。同样，当移动带3受到下压力时，移动带3会向下跳动。此时，减弱真空预压空气轴承1的吸气负压，从而为移动带3提供更高的上拉力。
如图1、2、7所示，所述支撑基体4由钢骨架构成，为真空预压空气轴承1提供安装位置。
所述高压供气子系统由空气压缩机、气罐、高压气路、调压阀组成，为真空预压空气轴承1中的微纳孔隙提供清洁的高压气体。通过空气压缩机获得高压气体，并通过气罐存储，在此过程中可以使空气中的水/油沉淀，并初步冷却，还可以为后续提供稳定的气源，随后通过气路通向各个真空预压空气轴承1，并在进入真空预压空气轴承1之前先通过电动调压阀，为了方便调节单个真空预压空气轴承1的高压压力，从而为移动带3提供不同的上拉力。
所述负压抽气子系统由真空泵、真空调节阀组成，在真空预压空气轴承1的中心环形区与移动带3之间形成负压区域。通过真空泵抽气，真空泵与真空预压空气轴承通过真空气路连接，从而提供负压力。在真空气路接入真空预压空气轴承之前，设置一个真空调节阀，为了方便调节单个真空预压空气轴承的吸气负压，从而为移动带3提供不同的下拉力。
如图1、2、5、7、9所示，所述监测子系统由35个位移传感器2组成，实时监测移动带3各区域的跳动量，位移传感器2安装在支撑基体4上。
共计在移动带3工作面下方均布35个激光位移传感器2，35个激光位移传感器2的分布图如图9所示，在移动带3初始平整位置进行归零，当移动带3表面各位置发生跳动时，根据各激光位移传感器2所测移动带3位移变化，进行插值平滑处理后绘制三维表面形貌图，三维表面形貌图如图10所示，并根据移动带3位移变化，调整对应真空预压空气轴承1的高压，从而为不同区域的移动带3提供不同的支撑力，以保证移动带3的平整。
所述位移传感器2是非接触激光传感器，通过射出激光并接收反射光从而判断移动带3的位置变化，位移传感器2型号为基恩士IL-065。
所述控制子系统以PLC主控单元为核心，针对移动带3各区域在运行过程中所受载荷的实际工况，实时控制负压抽气子系统为该区域所提供的负压大小。
PLC主控单元具体是西门子1200系列标准CPU1215C。
PLC主控单元的控制过程：当PLC主控单元通过激光位移传感器监测到某一区域的移动带的跳动值超过所设定的阈值时，PLC主控单元可直接控制真空泵输出真空负压值，也可通过控制真空调节阀来控制不同区域真空预压空气轴承1的真空负压值。同理，PLC主控单元可直接控制空气压缩机输出高压气体值，也可通过控制调压阀来控制不同区域真空预压空气轴承1的高压气压值。
通过35个所述位移传感器2综合评定移动带3上表面整体的起伏状态，进而控制真空泵为不同区域提供不同的负压大小，以调整移动带3的抗压抗拉能力，达到保持移动带3平整的目的。
如图8所示，移动带3高速运行时，当试验模型或实物调整姿态导致移动带3上表面受到的载荷变化时，由监测子系统的35个位移传感器2监测各区域移动带3上表面的起伏状态。当检测到移动带3某区域上表面起伏超过一定阈值时，由控制系统控制该区域节流阀来输出不同的负压，以达到调节该区域移动带3上表面抗压抗拉能力的目的，进而保证移动带3上表面的平整。当移动带3上表面的起伏剧烈，通过调整负压大小无法满足时，由控制系统调整对应区域调压阀来控制输出气体的压力值，再配合负压调节以应对恶劣工况。
进一步的，调整所述各个真空预压空气轴承1的高压气压值能够调整各区域移动带3的鼓起程度，创造模拟粗糙路面的空气动力学试验系统。
进一步的，调整所述移动带3边缘一侧下方真空预压空气轴承1的高压气压值，能够将一侧移动带3张的更紧，当移动带3发生偏移时，在非均匀的张紧下能够对移动带3进行纠偏。
Claims (10)
1.一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，包括移动带(3)、支撑基体(4)、真空预压空气轴承模组、高压供气子系统、负压抽气子系统、监测子系统和控制子系统，其特征在于：所述支撑基体(4)上设置有真空预压空气轴承模组，真空预压空气轴承模组设置在移动带(3)上表面的下方；
所述真空预压空气轴承模组由1224个真空预压空气轴承(1)组成；每个真空预压空气轴承(1)上表面具有均匀密度的微纳孔隙，用来吹高压气体；每个真空预压空气轴承(1)的中心环形区用作形成真空区域。
2.根据权利要求1所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：所述支撑基体(4)由钢骨架构成，为真空预压空气轴承(1)提供安装位置。
3.根据权利要求1所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：所述高压供气子系统由空气压缩机、气罐、高压气路、调压阀组成，为真空预压空气轴承(1)中的微纳孔隙提供清洁的高压气体。
4.根据权利要求1所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：所述负压抽气子系统由真空泵、真空调节阀组成，在真空预压空气轴承(1)的中心环形区与移动带(3)之间形成负压区域。
5.根据权利要求1所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：所述监测子系统由35个位移传感器(2)组成，位移传感器(2)安装在支撑基体(4)上。
6.根据权利要求5所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：所述位移传感器(2)是非接触激光传感器，通过射出激光并接收反射光从而判断移动带(3)的位置变化，位移传感器(2)型号为基恩士IL-065。
7.根据权利要求6所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：所述控制子系统以PLC主控单元为核心，针对移动带(3)各区域在运行过程中所受载荷的实际工况，实时控制负压抽气子系统为该区域所提供的负压大小。
8.根据权利要求7所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：通过35个所述位移传感器(2)综合评定移动带(3)上表面整体的起伏状态，控制真空泵为不同区域提供不同的负压大小，以调整移动带(3)的抗压抗拉能力。
9.根据权利要求1所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：调整所述各个真空预压空气轴承(1)的高压气压值能够调整各区域移动带(3)的鼓起程度。
10.根据权利要求1所述的一种保持大幅面高速移动带平整的多点位监测与调整系统，其特征在于：调整所述移动带(3)边缘一侧下方真空预压空气轴承(1)的高压气压值，能够将一侧移动带(3)张的更紧。
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