CN208653751U - 离心式鸟撞试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离心式鸟撞试验系统，包括用于使鸟体进行旋转且用于在鸟体的线速度达到设定值时引导鸟体撞击试验件的离心式旋转装置和为离心式旋转装置提供驱动力的驱动电机。本实用新型的离心式鸟撞试验系统，采用电动机提供源动力，配合离心式旋转装置，不需要较长的炮管与高压装置，试验系统整体占用空间小，且无需对高压装置进行特殊管理；而且试验系统噪音小，鸟体发射无激烈的爆炸声响，环境友好。

Description

离心式鸟撞试验系统

技术领域

本实用新型属于鸟撞试验技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种离心式鸟撞试验系统。

背景技术

鉴于鸟撞问题的复杂性，要想对其建立完善的数学和力学模型进行理论分析，进而得到解析解，难度很大。试验研究鸟撞问题是最早、最基本的方法，也是验证结构抗鸟撞能力、指导飞机鸟撞设计的最直接最有效的手段和途径。目前，地面鸟撞试验最常用的方法就是空气炮法。试验时，按照设计所要求的撞击载荷大小，用储气罐中的高压气体将鸟体在较长的炮管中加速到预定速度后出膛撞击试验件，该试验装置需要设计较长的炮管，根据不同的鸟体重量与撞击速度组合，炮管的长度在5米到20米不等，炮管有密封性要求，加工难度大，且空间占用率较大。储气罐为高压装置，每次试验前都需要较长时间的充压，且高压装置为危险源，定期需进行耐压测试检查，高压储气罐对试验室的安全管理也提出较大挑战。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种离心式鸟撞试验系统，目的是提高鸟撞试验的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：离心式鸟撞试验系统，包括用于使鸟体进行旋转且用于在鸟体的线速度达到设定值时引导鸟体撞击试验件的离心式旋转装置和为离心式旋转装置提供驱动力的驱动电机。

所述离心式旋转装置包括外壳体、可旋转的设置于外壳体上的旋转轴、与旋转轴连接的鸟体旋转臂和设置于鸟体旋转臂上的鸟体脱扣机构，鸟体旋转臂和鸟体脱扣机构设置于外壳体的内部且鸟体旋转臂和鸟体脱扣机构与旋转轴同步旋转。

所述外壳体为内部中空的壳体结构且外壳体为圆形，外壳体的内腔体为圆形腔体，所述旋转轴与外壳体为同轴设置，所述鸟体旋转臂的一端与旋转轴固定连接，所述鸟体脱扣机构设置于鸟体旋转臂的另一端。

所述离心式旋转装置还包括与所述旋转轴连接的平衡配重旋转臂和设置于平衡配重旋转臂上的配重块，平衡配重旋转臂和所述鸟体旋转臂分别朝向旋转轴的一侧延伸。

所述平衡配重旋转臂位于所述鸟体旋转臂的长度方向上且平衡配重旋转臂和鸟体旋转臂沿所述外壳体的径向延伸，平衡配重旋转臂和鸟体旋转臂之间的夹角为180度。

所述离心式旋转装置还包括与所述外壳体连接且用于在所述鸟体脱扣机构释放鸟体后引导鸟体撞击试验件的引导管，引导管朝向外壳体的外部延伸，引导管的长度方向与外壳体相切。

所述引导管为两端开口且内部中空的结构，引导管的一端与所述外壳体连接且引导管的内腔体与外壳体的内腔体连通，引导管的另一端开口为让鸟体释放出的鸟体发射出口。

所述驱动电机通过变速器与所述旋转轴连接。

所述鸟体脱扣机构包括用于容纳鸟体且具有让鸟体通过的避让孔的收纳盒、设置于收纳盒中且用于将鸟体推出收纳盒的推板、用于对推板施加推动其进行移动的弹性作用力的弹性元件和用于实现避让孔的打开与关闭的盖板，收纳盒与所述鸟体旋转臂连接。

所述收纳盒为一端开口且内部中空的结构，所述推板和所述弹性元件设置于收纳盒的内腔体中，弹性元件为圆柱螺旋弹簧。

本实用新型的离心式鸟撞试验系统，采用电动机提供源动力，配合离心式旋转装置，不需要较长的炮管与高压装置，试验系统整体占用空间小，且无需对高压装置进行特殊管理；而且试验系统噪音小，鸟体发射无激烈的爆炸声响，环境友好。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本实用新型离心式鸟撞试验系统的结构示意图；

图2是离心式旋转装置的结构示意图；

图3是鸟体脱扣机构释放后鸟体位置示意图；

图4是鸟体射出位置示意图；

图5是鸟体脱扣机构处于关闭状态时的结构示意图；

图6是鸟体脱扣机构处于打开状态时的结构示意图；

图中标记为：1、驱动电机；2、第一联轴器；3、变速器；4、第二联轴器；5、外壳体；6、鸟体旋转臂；7、平衡配重旋转臂；8、鸟体脱扣机构；801、收纳盒；802、弹性元件；803、推板；804、盖板；9、鸟体；10、配重块；11、引导管；12、试验件；13、试验夹具；14、承力墙；15、第三传感器；16、摄像头；17、照明灯、18、第四传感器；19、第一传感器；20、第二传感器；21、口盖；22、抽真空口；23、旋转轴。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种离心式鸟撞试验系统，包括用于使鸟体进行旋转且用于在鸟体的线速度达到设定值时引导鸟体撞击试验件的离心式旋转装置和为离心式旋转装置提供驱动力的驱动电机1。

具体地说，如图1至图4所示，本实用新型的离心式鸟撞试验系统是采用离心的方式对鸟体进行加速，使鸟体的速度能够达到鸟撞试验要求的设定值，相应的，设置驱动电机1与离心式旋转装置相配合，驱动电机1用于控制离心式旋转装置进行运转，离心式旋转装置对鸟体进行加速，最终可以使鸟体的线速度达到设定值。因此，本实用新型的离心式鸟撞试验系统，相比于现有技术，不需要较长的炮管与高压装置，试验系统整体占用空间小，且无需对高压装置进行特殊管理；而且试验系统噪音小，鸟体发射时无激烈的爆炸声响，环境友好。

如图1至图4所示，离心式旋转装置包括外壳体5、可旋转的设置于外壳体5上的旋转轴23、与旋转轴23连接的鸟体旋转臂6和设置于鸟体旋转臂6上的鸟体脱扣机构8，鸟体旋转臂6和鸟体脱扣机构8设置于外壳体5的内部且鸟体旋转臂6和鸟体脱扣机构8与旋转轴23同步旋转，鸟体脱扣机构8用于夹紧和释放鸟体。旋转轴23用于接收驱动电机1产生的驱动力，外壳体5为固定设置，外壳体5和试验件为相对布置，外壳体5和试验件处于与第一方向相平行的同一直线上，第一方向为水平方向。外壳体5对旋转轴23提供支撑作用，旋转轴23的轴线与第二方向相平行，第二方向为水平方向且第二方向与第一方向相垂直。旋转轴23相对于外壳体5可旋转，驱动电机1运转后，旋转轴23进行旋转，旋转轴23并带动鸟体旋转臂6、鸟体脱扣机构8和鸟体同步进行360°旋转，对鸟体进行加速。

如图1至图4所示，外壳体5为内部中空的壳体结构且外壳体5为圆形，外壳体5的内腔体为圆形腔体，旋转轴23与外壳体5为同轴设置，鸟体旋转臂6的一端与旋转轴23固定连接，鸟体脱扣机构8设置于鸟体旋转臂6的另一端。鸟体旋转臂6具有一定的长度，鸟体旋转臂6的长度方向与第二方向相垂直，鸟体旋转臂6沿外壳体5的径向延伸，旋转轴23是在外壳体5的中心处安装在外壳体5上，旋转轴23和鸟体脱扣机构8分别安装在旋转轴23的长度方向上的一端，鸟体脱扣机构8与旋转轴23的轴线之间的垂直距离略小于外壳体5的内腔体的半径。

如图1至图4所示，离心式旋转装置还包括与旋转轴23连接的平衡配重旋转臂7和设置于平衡配重旋转臂7上的配重块10，平衡配重旋转臂7和鸟体旋转臂6分别朝向旋转轴23的一侧延伸。平衡配重旋转臂7具有一定的长度，平衡配重旋转臂7位于鸟体旋转臂6的长度方向上且平衡配重旋转臂7和鸟体旋转臂6沿外壳体5的径向延伸，平衡配重旋转臂7的长度方向与第二方向相垂直，平衡配重旋转臂7沿外壳体5的径向延伸，旋转轴23和配重块10分别安装在平衡配重旋转臂7的长度方向上的一端，平衡配重旋转臂7的长度小于鸟体旋转臂6的长度，配重块10与旋转轴23的轴线之间的垂直距离小于鸟体脱扣机构8与旋转轴23的轴线之间的垂直距离，平衡配重旋转臂7的长度方向和鸟体旋转臂6的长度方向之间的夹角为180度。配重块10是用于平衡鸟体高速旋转离心力，使设备平稳运行，提高运行稳定性，配重块10优选为铅块。

如图1至图4所示，离心式旋转装置还包括与外壳体5连接且用于在鸟体脱扣机构8释放鸟体后引导鸟体撞击试验件的引导管11，引导管11朝向外壳体5的外部延伸，引导管11具有一定的长度，引导管11的长度方向与外壳体5相切。引导管11为两端开口且内部中空的结构，引导管11的一端与外壳体5连接且引导管11的内腔体与外壳体5的内腔体连通，引导管11的另一端开口为让鸟体释放出的鸟体发射出口。引导管11的长度方向与第一方向相平行，鸟体脱扣机构8将鸟体释放后，鸟体穿过引导管11，最终鸟体从引导管11的鸟体发射出口向外射出，引导管11引导鸟体沿第一方向射向试验件，冲击试验件。外壳体5为竖直设置，外壳体5的轴线与第二方向相平行，引导管11是在外壳体5的外圆面的底部与外壳体5固定连接，引导管11的长度方向与外壳体5的外圆面相切。

如图1至图4所示，当鸟体的线速度达到设定值时，此时平衡配重旋转臂7和鸟体旋转臂6均处于竖直状态且鸟体脱扣机构8位于旋转轴23的下方，鸟体旋转臂6的长度方向与引导管11的长度方向相垂直，鸟体脱扣机构8释放鸟体，鸟体从的引导管11的鸟体发射出口向外射出，撞击试验件。

在进行鸟撞试验前，需将外壳体5的内部空气抽净，以减少外壳体5的内部空气给旋转部件，如鸟体旋转臂6、平衡配重旋转臂7、鸟体脱扣机构8和配重块10产生的阻力。如图1至图4所示，外壳体5具有一个抽真空口22，该抽真空口22为在外壳体5的侧壁上贯穿设置的通孔，外壳体5是在抽真空口22处与外部设置的抽真空设备进行连接，抽真空设备将外壳体5中的空气抽出，抽真空设备可以是抽真空负压风机。在对外壳体5抽真空结束后，外壳体5的抽真空口22可由密封盖进行密封，密封盖插入抽真空口22中且密封盖与外壳体5为螺纹连接，方便拆装，抽真空口22处设有内螺纹，密封盖设有外螺纹。

如图1至图4所示，引导管11的鸟体发射出口处设有用于实现鸟体发射出口的打开与关闭的口盖21，该口盖21与第一旋转电磁阀连接，第一旋转电磁阀设置于引导管11上，口盖21与第一旋转电磁阀的输出轴固定连接，第一旋转电磁阀用于控制口盖21进行旋转，口盖21的旋转中心线与引导管11的长度方向相垂直，口盖21的旋转角度不小于90度，第一旋转电磁阀为可输出旋转力的旋转电磁阀，其结构如同本领域技术人员，在此不再赘述。口盖21的面积不小于鸟体发射出口的面积，在对外壳体5进行抽真空时，口盖21与引导管11的端面贴合，口盖21将引导管11的鸟体发射出口封闭，此时鸟体发射出口处于关闭状态，外壳体5整体处于封闭状态，然后可进行抽真空；在进行鸟撞试验时，第一旋转电磁阀驱动口盖21朝向引导管11的外侧上方旋转，使口盖21与引导管11脱离接触，口盖21逐渐将鸟体发射出口开启，最终使得鸟体发射出口处于完全打开的状态，确保鸟体能够向外射出。在进行鸟撞试验时，驱动电机1开始工作前，需先保证鸟体发射出口与抽真空口22处于封闭状态，并将外壳体5内部的空气抽净。

如图1所示，驱动电机1通过变速器3与旋转轴23连接，驱动电机1和变速器3位于外壳体5的外部，变速器3用于将驱动电机1产生的驱动力传递至旋转轴23，变速器3并起到增速作用。变速器3的输入轴(低速端)通过第一联轴器2与驱动电机1的电机轴连接，变速器3的输出轴(高速端)通过第二联轴器4与旋转轴23连接，变速器3的输入轴和输出轴相平行且变速器3的输入轴的轴线与第二方向相平行，变速器3的输入轴的转速小于输出轴的转速。作为优选的，变速器3为无级变速器，其结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。无级变速器能够连续调节变速比，实现鸟体发射速度的连续调整，无炮管摩擦力影响，发射速度控制精度高。

如图5和图6所示，鸟体脱扣机构8包括用于容纳鸟体且具有让鸟体通过的避让孔的收纳盒801、设置于收纳盒801中且用于将鸟体推出收纳盒801的推板803、用于对推板803施加推动其进行移动的弹性作用力的弹性元件802和用于实现避让孔的打开与关闭的盖板804，收纳盒801与鸟体旋转臂6连接。收纳盒801为一端开口且内部中空的结构，推板803和弹性元件802设置于收纳盒801的内腔体中。避让孔为收纳盒801的开口端设置的开口，收纳盒801具有一定的长度，收纳盒801的长度方向与鸟体旋转臂6的长度方向相垂直且与鸟体旋转臂6的旋转中心线在空间上相垂直，鸟体旋转臂6的一端与旋转轴23固定连接，鸟体旋转臂6的另一端是在收纳盒801的长度方向上的中间位置处与收纳盒801固定连接。推板803为移动的设置于收纳盒801中，推板803与收纳盒801为滑动连接，收纳盒801的内部设有对推板803起导向作用的导向槽，推板803嵌入导向槽中，导向槽为沿收纳盒801的长度方向延伸设置，在弹性元件802的作用下，推板803可沿收纳盒801的长度方向朝向靠近避让孔的位置进行移动，进而可将鸟体推出收纳盒801。避让孔设置于收纳盒801的长度方向上的一端，收纳盒801的长度方向上的另一端为封闭端，推板803和弹性元件802设置于收纳盒801的内腔体中，弹性元件802夹在推板803与收纳盒801的封闭端之间，推板803位于弹性元件802与避让孔之间，弹性元件802优选为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，在收纳盒801中塞入鸟体后，弹性元件802被挤压，处于压缩状态。盖板804用于控制避让孔在打开状态与关闭状态之间进行切换，该盖板804与第二旋转电磁阀连接，第二旋转电磁阀设置于收纳盒801上，盖板804与第二旋转电磁阀的输出轴固定连接，第二旋转电磁阀用于控制盖板804进行旋转，盖板804的旋转中心线与收纳盒801的长度方向相垂直，盖板804的旋转角度不小于90度，盖板804的面积不小于避让孔的面积，第二旋转电磁阀为可输出旋转力的旋转电磁阀，其结构如同本领域技术人员，在此不再赘述。在将鸟体塞入收纳盒801中时，需先向收纳盒801外侧旋转盖板804，以将避让孔打开，然后将鸟体塞入收纳盒801中，最后旋转盖板804将避让孔关闭，盖板804对鸟体形成阻挡。当盖板804与收纳盒801的开口端的端面贴合，盖板804将收纳盒801的避让孔封闭，此时避让孔处于关闭状态，收纳盒801处于封闭状态，经避让孔塞入收纳盒801中的鸟体夹在推板803与盖板804之间；在进行鸟撞试验的过程中，当鸟体的线速度达到设定值时，收纳盒801处于引导管11的长度方向上，第二旋转电磁阀驱动盖板804朝向收纳盒801的外侧上方旋转，使盖板804与收纳盒801脱离接触，盖板804将避让孔开启，使得避让孔与引导管11的内腔体处于连通状态，弹性元件802伸长，弹性元件802推动推板803朝向靠近避让孔的位置移动，推板803将鸟体推出收纳盒801，收纳盒801中的鸟体经避让孔射入引导管11中，完成鸟体的释放，最终鸟体从的引导管11的鸟体发射出口向外射出，撞击试验件。

如图2至图4所示，设鸟体在引导管11中移动时的速度为V，即鸟体出射速度V＝ω*L，其中ω为旋转轴23的旋转速度，L为鸟体旋转臂6的长度。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.离心式鸟撞试验系统，其特征在于，包括用于使鸟体进行旋转且用于在鸟体的线速度达到设定值时引导鸟体撞击试验件的离心式旋转装置和为离心式旋转装置提供驱动力的驱动电机；

所述离心式旋转装置包括外壳体、可旋转的设置于外壳体上的旋转轴、与旋转轴连接的鸟体旋转臂和设置于鸟体旋转臂上的鸟体脱扣机构，鸟体旋转臂和鸟体脱扣机构设置于外壳体的内部且鸟体旋转臂和鸟体脱扣机构与旋转轴同步旋转；

所述驱动电机通过变速器与所述旋转轴连接。

2.根据权利要求1所述的离心式鸟撞试验系统，其特征在于，所述外壳体为内部中空的壳体结构且外壳体为圆形，外壳体的内腔体为圆形腔体，所述旋转轴与外壳体为同轴设置，所述鸟体旋转臂的一端与旋转轴固定连接，所述鸟体脱扣机构设置于鸟体旋转臂的另一端。

3.根据权利要求2所述的离心式鸟撞试验系统，其特征在于，所述离心式旋转装置还包括与所述旋转轴连接的平衡配重旋转臂和设置于平衡配重旋转臂上的配重块，平衡配重旋转臂和所述鸟体旋转臂分别朝向旋转轴的一侧延伸。

4.根据权利要求3所述的离心式鸟撞试验系统，其特征在于，所述平衡配重旋转臂位于所述鸟体旋转臂的长度方向上且平衡配重旋转臂和鸟体旋转臂沿所述外壳体的径向延伸，平衡配重旋转臂和鸟体旋转臂之间的夹角为180度。

5.根据权利要求2至4任一所述的离心式鸟撞试验系统，其特征在于，所述离心式旋转装置还包括与所述外壳体连接且用于在所述鸟体脱扣机构释放鸟体后引导鸟体撞击试验件的引导管，引导管朝向外壳体的外部延伸，引导管的长度方向与外壳体相切。

6.根据权利要求5所述的离心式鸟撞试验系统，其特征在于，所述引导管为两端开口且内部中空的结构，引导管的一端与所述外壳体连接且引导管的内腔体与外壳体的内腔体连通，引导管的另一端开口为让鸟体释放出的鸟体发射出口。

7.根据权利要求1至4任一所述的离心式鸟撞试验系统，其特征在于，所述鸟体脱扣机构包括用于容纳鸟体且具有让鸟体通过的避让孔的收纳盒、设置于收纳盒中且用于将鸟体推出收纳盒的推板、用于对推板施加推动其进行移动的弹性作用力的弹性元件和用于实现避让孔的打开与关闭的盖板，收纳盒与所述鸟体旋转臂连接。

8.根据权利要求7所述的离心式鸟撞试验系统，其特征在于，所述收纳盒为一端开口且内部中空的结构，所述推板和所述弹性元件设置于收纳盒的内腔体中，弹性元件为圆柱螺旋弹簧。