CN219391305U - 一种直立式三分力测力天平 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直立式三分力测力天平，包括长方形的底座，底座上设置有安装支座，安装支座顶端的右侧固定有俯仰力矩传感器，俯仰力矩传感器的承力点上设置有阻力测量机构，阻力测量机构上设置有升力传感器和L型连接件，L型连接件上固定连接有导轨，升力传感器上设置有升力感测支座，升力感测支座上固定连接有U型结构件，U型结构件上固定连接有轮滑组件，轮滑组件与导轨配合连接，U型结构件上设置有角度测量座，角度测量座上设置有模型安装座，U型结构件右端设置有仰角调节机构；本实用新型中迎角调节机构在模型安装座下方，可以直接进行手工调节模型的迎角，角度任意变化，调节方便；并且结构紧凑精巧、可靠，不易出机械故障。

Description

一种直立式三分力测力天平

技术领域

本实用新型涉及测力天平技术领域，尤其涉及一种直立式三分力测力天平。

背景技术

风洞实验是航空航天飞行器研制过程中了解飞行器性能、降低飞行器研制风险和成本的重要手段之一，风洞天平则是直接感应和测量作用在模型六个自由度上气动力和力矩的高精度测量装置。

随着航空科学技术以及空气动力实验的发展，风洞实验变得非常重要，风洞实验中的测力天平不可或缺。风洞实验的测力天平可以将飞行器(或实验模型)在风洞中受到的力通过测力传感器测得，以便更好地分析飞行器(或实验模型)的空气动力特性。

在风洞实验中，测力用的空气动力天平，又称风洞天平，是测量风洞中作用在模型上的空气动力和力矩的精密设备。它能将空气动力和力矩沿3个相互垂直的坐标轴系分解并进行精确测量。风洞天平按测力的性质分为静态测力天平和动态测力天平两类，分别测量定常飞行和非定常飞行时模型所受到的空气动力。本测力天平为静态机械式测力天平，实验中安放形式为直立形式。

中小型风洞实验在飞行器设计研究中，特别是小型飞机、无人机的研制中，因其体积小，实验条件相对简单，无需大型专用设备和仪器、系统，近年来在无人机领域获得广泛应用和飞速发展，而且小型高精密的气动实验研究有大发展的趋势，这些代表着未来实验技术的一个重要发展方向。本发明研究的

直立式风洞实验用测力天平，通过采用紧凑的机械结构，把飞机模型在气流中受到的很精确地测量出来，而且在实验中操作简便、直观，所测数据稳定、可靠，不漂移，使得风洞实验更为准确、有效，而且节省飞行器的研制经费，并可提高效率；同时，本测力天平也可用于小型动力装置的综合测试，如电机带螺旋桨的动力特性测试等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种直立式三分力测力天平。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是，一种直立式三分力测力天平：包括长方形的底座，所述底座上设置有安装支座，所述安装支座顶端的右侧固定有俯仰力矩传感器，所述俯仰力矩传感器的承力点上设置有阻力测量机构，所述阻力测量机构包括有阻力测量滑轨，所述安装支座顶部左侧设置有导槽座，所述导槽座上设置有导槽，所述阻力测量滑轨与所述导槽配合，所述阻力测量机构上设置有升力传感器和L型连接件，所述L型连接件上固定连接有导轨，所述升力传感器上设置有升力感测支座，所述升力感测支座上固定连接有U型结构件，所述U型结构件上固定连接有轮滑组件，所述轮滑组件与所述导轨配合连接，所述U型结构件上设置有角度测量座，所述角度测量座上设置有模型安装座，所述U型结构件右端设置有仰角调节机构，所述仰角调节机构与所述模型安装座连接。

优选的，所述安装支座设置有传感器垫块，所述阻力测量滑轨为中空结构，且所述阻力测量滑轨内左侧设有阻力传感器和阻力机构导轮，所述阻力机构导轮与所述阻力传感器配合连接，所述阻力传感器固定设置在所述传感器垫块上。

优选的，所述俯仰力矩传感器通过螺栓固定在所述传感器垫块上，所述俯仰力矩传感器上设置有“]”型的卡槽导板，所述阻力测量滑轨右侧设置有俯仰力矩测量支撑轮，所述俯仰力矩测量支撑轮位于所述卡槽导板内的中心位置。

优选的，所述仰角调节机构包括设置在所述U型结构件的右端的迎角调节螺杆和固定的螺杆卡座，所述迎角调节螺杆的上端与所述模型安装座的右端通过螺栓连接，所述迎角调节螺杆的下端穿过所述螺杆卡座、U型结构件，且所述迎角调节螺杆与所述螺杆卡座连接处设置有迎角调节螺母。

优选的，所述角度测量座与所述模型安装座之间设置有用于显示所述模型安装座的仰角角度的迎角刻度显示盘。

本实用新型有益效果：

1.本实用新型中迎角调节机构在模型安装座下方，可以直接进行手工调节模型的迎角，角度任意变化，调节方便；并且结构紧凑精巧、可靠，不易出机械故障。

2.本实用新型在测力过程中，不易跳动、变化，不受温度、磁场影响，三个力之间互不干扰，独立测得，准确可靠，测得数据精度高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型优选实施例整体结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例A向的L型连接件的连接示意图；

图3是本实用新型优选实施例B向的L型连接件的连接示意图。

附图标注：

1-底座2-安装支座3-传感器垫块4-阻力传感器5-导槽座6-导槽7-阻力机构导轮8-升力传感器9-升力感测支座10-L型连接件11-导轨12-轮滑组件13-U型结构件14-角度测量座15-迎角显示刻度盘16-模型安装座17-迎角调节螺杆18-迎角调节螺母19-螺杆卡座20-阻力测量滑轨21-俯仰力矩测量支撑轮22-卡槽导板23-俯仰力矩传感器。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-图3，本实用新型的优选实施例，一种直立式三分力测力天平，包括长方形的底座1，所述底座1上设置有安装支座2，所述安装支座2顶端的右侧固定有俯仰力矩传感器23，所述俯仰力矩传感器23的承力点上设置有阻力测量机构，所述阻力测量机构包括有阻力测量滑轨20，阻力测量机构可以通过所述阻力测量滑轨20做微量的左右滑动；所述安装支座2顶部左侧设置有导槽座5，所述导槽座5上设置有导槽6，所述阻力测量滑轨20与所述导槽6配合，所述阻力测量机构上设置有升力传感器8和L型连接件10，所述L型连接件10上固定连接有导轨11，所述升力传感器8上设置有升力感测支座9，所述升力感测支座9上固定连接有U型结构件13，所述U型结构件13上固定连接有轮滑组件12，所述轮滑组件12与所述导轨11配合连接，所述U型结构件13上设置有角度测量座14，所述角度测量座14上设置有模型安装座16，所述U型结构件13右端设置有仰角调节机构，所述仰角调节机构与所述模型安装座16连接。

作为本实用新型的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：

本实施例中，所述安装支座2设置有传感器垫块3，所述阻力测量滑轨20为中空结构，且所述阻力测量滑轨20内左侧设有阻力传感器4和阻力机构导轮7，所述阻力机构导轮7与所述阻力传感器4配合连接，所述阻力传感器4固定设置在所述传感器垫块3上。

本实施例中，所述俯仰力矩传感器23通过螺栓固定在所述传感器垫块3上，所述俯仰力矩传感器23上设置有“]”型的卡槽导板22，所述阻力测量滑轨20右侧设置有俯仰力矩测量支撑轮21，所述俯仰力矩测量支撑轮21位于所述卡槽导板22内的中心位置。

本实施例中，所述仰角调节机构包括设置在所述U型结构件13右端的迎角调节螺杆17和固定的螺杆卡座19，所述迎角调节螺杆17的上端与所述模型安装座16的右端通过螺栓连接，所述迎角调节螺杆17的下端穿过所述螺杆卡座19、U型结构件13，且所述迎角调节螺杆17与所述螺杆卡座19连接处设置有迎角调节螺母18。

本实施例中，所述角度测量座14与所述模型安装座16之间设置有用于显示所述模型安装座16的仰角角度的迎角刻度显示盘15。

本实用新型工作原理：

升力部分：当飞机模型安装在模型安装座16上时，在空气动力的作用下，飞机模型会产生升力、阻力和俯仰力矩；这时，飞机模型的升力通过U型结构件13把升力的大小传到升力传感器8的承力点上去，从而测得升力。

阻力部分：飞机模型的阻力通过U型结构件13、轮滑组件12和L型连接件10传到阻力测量滑轨20上，通过阻力测量滑轨20向右滑动，阻力机构导轮7在导槽6中往右移动，挤压阻力传感器4，使阻力传感器4产生变形，从而输出阻力大小。

俯仰力矩部分：飞机模型受到的俯仰力矩时，L型连接件10往卡槽导板22挤压，使得俯仰力矩测量支撑轮21往下挤压俯仰力矩传感器23，产生变形，得到俯仰力，在以阻力机构导轮7为受力点，其与俯仰力矩测量支撑轮21之间的距离是固定的，用俯仰力矩传感器23的力的大小乘以力的距离，从而测得俯仰力矩的大小。

现结合风洞实验(或气动实验)过程来简述本实用新型的具体实施方式。其方式如下：

(1)升力测量：将实验飞机模型安装在模型安装座16上，螺钉紧固，将装有飞机模型的本实用新型放置于风洞中，或开口式风洞的气流出口处，飞机模型的机头迎着气流，飞机模型在气流的作用下产生升力，这个升力通过U型结构件13把升力的大小传到升力传感器8的承力点上去，从而测得升力。

(2)阻力测量：将实验飞机模型安装在模型安装座16上，螺钉紧固，将装有飞机模型的本实用新型放置于风洞中，或开口式风洞的气流出口处，飞机模型的机头迎着气流，飞机模型在气流的作用下产生阻力，这个阻力通过U型结构件13、轮滑组件12和L型连接件10传到阻力测量滑轨20上，通过阻力测量滑轨20向右滑动，把阻力传到阻力传感器4的承力点上，从而测得阻力。

(3)俯仰力矩测量：将实验飞机模型安装在模型安装座上16，螺钉紧固，将装有飞机模型的本实用新型放置于风洞中，或开口式风洞的气流出口处，飞机模型的机头迎着气流，飞机模型在气流的作用下产生俯仰力矩，这个力矩也通过U型结构件13、轮滑组件12和L型连接件10传到阻力测量滑轨20上，通过阻力测量滑轨20的右端下压，把俯仰力矩的大小传到俯仰力矩传感器23的承力点上，根据阻力测量滑轨20中阻力机构导轮7中心点到俯仰力矩测量支撑轮21中心点的距离，从而测得俯仰力矩的大小。

(4)模型迎角的调节：飞机模型安装好之后，将迎角调节螺杆17上的迎角调节螺母18左、右旋转即可任意调节模型安装座16上飞机模型的迎角大小。

(5)小型动力装置的性能测量：与实验模型一样，将被测的动力装置(如电机带桨)，其轴线沿水平方向固定在模型安装座16上，动力装置的推力(或拉力)也可以通过阻力传感器4测得。

本实用新型中迎角调节机构在模型安装座16下方，可以直接进行手工调节飞机模型的迎角，角度任意变化，调节方便；并且结构紧凑精巧、可靠，不易出机械故障；另外本实用新型在测力过程中，不易跳动、变化，不受温度、磁场影响，三个力之间互不干扰，独立测得，准确可靠，测得数据精度高。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直立式三分力测力天平，其特征在于：包括长方形的底座(1)，所述底座(1)上设置有安装支座(2)，所述安装支座(2)顶端的右侧固定有俯仰力矩传感器(23)，所述俯仰力矩传感器(23)的承力点上设置有阻力测量机构，所述阻力测量机构包括有阻力测量滑轨(20)，所述安装支座(2)顶部左侧设置有导槽座(5)，所述导槽座(5)上设置有导槽(6)，所述阻力测量滑轨(20)与所述导槽(6)配合，所述阻力测量机构上设置有升力传感器(8)和L型连接件(10)，所述L型连接件(10)上固定连接有导轨(11)，所述升力传感器(8)上设置有升力感测支座(9)，所述升力感测支座(9)上固定连接有U型结构件(13)，所述U型结构件(13)上固定连接有轮滑组件(12)，所述轮滑组件(12)与所述导轨(11)配合连接，所述U型结构件(13)顶部设置有角度测量座(14)，所述角度测量座(14)上设置有模型安装座(16)，所述U型结构件(13)右端设置有仰角调节机构，所述仰角调节机构与所述模型安装座(16)连接。

2.根据权利要求1所述的一种直立式三分力测力天平，其特征在于：所述安装支座(2)设置有传感器垫块(3)，所述阻力测量滑轨(20)为中空结构，且所述阻力测量滑轨(20)内左侧设有阻力传感器(4)和阻力机构导轮(7)，所述阻力机构导轮(7)与所述阻力传感器(4)配合连接，所述阻力传感器(4)固定设置在所述传感器垫块(3)上。

3.根据权利要求2所述的一种直立式三分力测力天平，其特征在于：所述俯仰力矩传感器(23)通过螺栓固定在所述传感器垫块(3)上，所述俯仰力矩传感器(23)上设置有“]”型的卡槽导板(22)，所述阻力测量滑轨(20)右侧设置有俯仰力矩测量支撑轮(21)，所述俯仰力矩测量支撑轮(21)位于所述卡槽导板(22)内的中心位置。

4.根据权利要求1所述的一种直立式三分力测力天平，其特征在于：所述仰角调节机构包括设置在所述U型结构件(13)的右端的迎角调节螺杆(17)和固定的螺杆卡座(19)，所述迎角调节螺杆(17)的上端与所述模型安装座(16)的右端通过螺栓连接，所述迎角调节螺杆(17)的下端穿过所述螺杆卡座(19)、U型结构件(13)，且所述迎角调节螺杆(17)与所述螺杆卡座(19)连接处设置有迎角调节螺母(18)。

5.根据权利要求1所述的一种直立式三分力测力天平，其特征在于：所述角度测量座(14)与所述模型安装座(16)之间设置有用于显示所述模型安装座(16)的仰角角度的迎角刻度显示盘(15)。