本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于暫沖式超聲速風(fēng)洞沖擊防護(hù)裝置，用于在風(fēng)洞在啟動(dòng)和關(guān)車時(shí)，避免氣流的急劇變化導(dǎo)致作用在模型的上的沖擊載荷對(duì)天平的影響甚至破壞，提高測(cè)量精度。

背景技術(shù)：

暫沖式超風(fēng)洞在啟動(dòng)和關(guān)車時(shí)氣流在各個(gè)方向上極不穩(wěn)定，氣流的急劇變化導(dǎo)致作用在模型上的沖擊載荷非常大，模型支撐系統(tǒng)在固有頻率下強(qiáng)烈震動(dòng)。特別是法向的沖擊載荷因子往往在5-10左右。實(shí)驗(yàn)表明，在二維風(fēng)洞中模型主升力面在水平方向平行于噴管對(duì)稱面時(shí)所受的沖擊載荷會(huì)更大。這就要求在設(shè)計(jì)天平設(shè)計(jì)時(shí)其量程和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須承足夠的受沖擊載荷。而風(fēng)洞流場(chǎng)穩(wěn)定時(shí)模型所受的載荷往往比沖擊載荷小的多，這就導(dǎo)致天平設(shè)計(jì)時(shí)增加數(shù)倍于測(cè)量需求的量程，導(dǎo)致天平測(cè)量精度的降低，限制了風(fēng)洞試驗(yàn)精度的提高。此外沖擊載荷對(duì)天平系統(tǒng)和模型具有很強(qiáng)的破壞性。

作用于特定風(fēng)洞和特定模型上的巨大的沖擊載荷具有很大的隨機(jī)性，而且引起巨大載荷的形成機(jī)理仍不十分了解。然而有人提出這可能時(shí)由于從某些發(fā)生彎曲部分發(fā)生氣流分離引起的極不對(duì)稱的流動(dòng)，產(chǎn)生較大的氣流角，升力面的一側(cè)是超音速流動(dòng)另一側(cè)伴隨著亞音速流動(dòng)。超音速流動(dòng)的一側(cè)壓力低，亞音速流動(dòng)的一側(cè)壓力高，這樣的流場(chǎng)引起了大載荷。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)型風(fēng)洞亞跨超風(fēng)洞一般無(wú)減少?zèng)_擊載荷的保護(hù)或抑制措施，這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn)精度普遍低于俄羅斯或美國(guó)同類型風(fēng)洞，是提高測(cè)力風(fēng)洞試驗(yàn)精度的一個(gè)瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：通過(guò)解決降低天平受到的沖擊載荷影響問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種適用于暫沖式超聲速風(fēng)洞的沖擊防護(hù)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種應(yīng)用于暫沖式超聲速風(fēng)洞沖擊防護(hù)裝置，包括連接殼體、蝸輪、蝸桿、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

連接殼體的兩端分別與天平、模型支桿連接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在連接殼體內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器連接蝸桿，至少三個(gè)蝸輪周向均布且通過(guò)轉(zhuǎn)軸安裝在連接殼體上，當(dāng)風(fēng)洞處于啟動(dòng)和關(guān)車狀態(tài)時(shí)，蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，打開(kāi)蝸輪，使蝸輪上未與蝸桿嚙合部分的端面對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷撞績(jī)?nèi)腔進(jìn)行支撐，當(dāng)風(fēng)洞內(nèi)氣流穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)蝸桿、蝸輪，收縮蝸輪，使整個(gè)裝置外表面與裝配后的模型支桿外表面平齊。

連接殼體與天平、模型支桿之間采用錐配合方式進(jìn)行連接。

所述的蝸輪為異型結(jié)構(gòu)，包括與蝸桿嚙合的齒面部分和起支撐作用的部分；其中，轉(zhuǎn)軸位于齒面部分的旋轉(zhuǎn)中心，齒面部分的圓心角至少保證蝸輪充分打開(kāi)時(shí)，蝸輪與蝸桿的嚙合點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)中心的連線與蝸桿軸線垂直，蝸輪起支撐作用的部分與連接殼體上加工的配合面接觸進(jìn)行定位，且在蝸輪收縮完全時(shí)，齒面部分的一端與連接殼體上加工的臺(tái)階面配合進(jìn)行定位，使的支撐部分外表面與連接殼體的外表面平齊。

所述的平齊保證支撐部分外表面與連接殼體外表面之間的階差小于0.1mm。

所述的蝸輪起支撐作用的部分的支撐端面固連緩沖墊。

天平外引線從蝸輪之間的縫隙穿出，并沿著驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與殼體之間的縫隙，與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線一起從連接殼體與模型支桿的引線孔穿出。

螺桿兩端通過(guò)軸承支撐，兩端軸承座外端面加工引線孔，引線孔的軸線與蝸桿的軸線平行。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)線與天平外引線之間進(jìn)行電磁屏蔽。

轉(zhuǎn)軸和軸承座均采用玻璃鋼或陶瓷材料加工。

通過(guò)蝸輪與連接殼體電路短路，蝸輪的齒面部分或支撐部分與連接殼體設(shè)計(jì)的定位臺(tái)階接觸時(shí)，蝸輪和連接殼體電路短路來(lái)對(duì)蝸輪的打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)行控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：

(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種應(yīng)用于暫沖式超聲速風(fēng)洞沖擊防護(hù)裝置在風(fēng)洞啟動(dòng)和關(guān)車階段處于打開(kāi)狀態(tài)，可以將模型的受到的沖擊載荷通過(guò)本裝置的蝸輪的支撐部分傳遞到模型支桿，減小天平的受到的沖擊載荷，天平在設(shè)計(jì)階段可以減小其設(shè)計(jì)載荷，使得其設(shè)計(jì)載荷與使用載荷更加匹配，提高試驗(yàn)的測(cè)試精度；在風(fēng)洞流場(chǎng)穩(wěn)定時(shí)，本設(shè)計(jì)裝置處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)不會(huì)造成影響。

(2)蝸輪采用異型設(shè)計(jì)，其打開(kāi)時(shí)可以起到對(duì)模型的附加支撐作用，關(guān)閉時(shí)與支桿平面平齊不會(huì)對(duì)風(fēng)洞測(cè)試造成影響。

(3)蝸輪起支撐作用的末端安裝有緩沖墊，風(fēng)洞啟動(dòng)和關(guān)車階段蝸輪處于打開(kāi)狀態(tài)，可以避免對(duì)模型內(nèi)腔的損壞。

(4)蝸輪轉(zhuǎn)軸(13)和軸承(11)安裝座采用玻璃鋼等硬質(zhì)絕緣材料設(shè)計(jì)，連接殼體設(shè)計(jì)定位配合面，可以對(duì)其進(jìn)行電路限位設(shè)計(jì)，提高蝸輪的到位精度。

(5)本裝置可以根據(jù)不同的模型支桿的尺寸進(jìn)行系列設(shè)計(jì)，以滿足不同模型試驗(yàn)的需求，提高試驗(yàn)應(yīng)用能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述的風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)力系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明示意圖；

圖3、4是本發(fā)明所述支撐機(jī)構(gòu)打開(kāi)、關(guān)閉時(shí)的示意圖.

具體實(shí)施方式

本發(fā)明主要是為暫沖式超聲速風(fēng)洞在風(fēng)洞啟動(dòng)和關(guān)車時(shí)，減小測(cè)試天平受到?jīng)_擊載荷的影響，提高測(cè)試的精準(zhǔn)度。主要途徑是通過(guò)在天平后端增加一套支撐機(jī)構(gòu)，使得在風(fēng)洞開(kāi)啟和關(guān)車時(shí)將模型尾部與支撐機(jī)構(gòu)連接，減小天平受到?jīng)_擊載荷，進(jìn)而達(dá)到對(duì)天平的保護(hù)，屬于亞跨超聲速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)控制技術(shù)領(lǐng)域、試驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域。如圖1所示，模型1直接與天平2左端連接，天平2右端與該防護(hù)裝置3連接，最后該裝置3與支桿相連接，最后模型支桿4安裝在風(fēng)洞的支架上。

如圖2所示，本發(fā)明裝置包括連接殼體10、蝸輪7、蝸桿6、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；連接殼體10的兩端分別與天平2、模型支桿4連接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在連接殼體10內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器8連接蝸桿6，蝸桿6兩端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)部件11與支撐機(jī)構(gòu)外殼10連接，至少三個(gè)蝸輪7周向均布且通過(guò)轉(zhuǎn)軸13安裝在連接殼體10上，當(dāng)風(fēng)洞處于啟動(dòng)和關(guān)車狀態(tài)時(shí)，通過(guò)電機(jī)9驅(qū)動(dòng)蝸桿6旋轉(zhuǎn)，蝸桿6帶動(dòng)蝸輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，打開(kāi)蝸輪，使蝸輪7上未與蝸桿6嚙合部分的端面對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?底部?jī)?nèi)腔進(jìn)行支撐，當(dāng)風(fēng)洞內(nèi)氣流穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)電機(jī)9反向驅(qū)動(dòng)蝸桿6、蝸輪7，收縮蝸輪，使整個(gè)裝置外表面與裝配后的模型支桿外表面平齊。連接殼體與天平、模型支桿之間采用錐配合方式進(jìn)行連接。

如圖3所示，的蝸輪7為異型結(jié)構(gòu)，包括與蝸桿嚙合的齒面部分和起支撐作用的部分；其中，轉(zhuǎn)軸13位于齒面部分的旋轉(zhuǎn)中心，齒面部分的圓心角至少保證蝸輪充分打開(kāi)時(shí)，蝸輪與蝸桿的嚙合點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)中心的連線與蝸桿軸線垂直，蝸輪起支撐作用的部分與連接殼體上加工的配合面接觸進(jìn)行定位，且在蝸輪收縮完全時(shí)，齒面部分的一端與連接殼體上加工的臺(tái)階面配合進(jìn)行定位，使的支撐部分外表面與連接殼體的外表面平齊，如圖4所示，平齊保證支撐部分外表面與連接殼體外表面之間的階差小于0.1mm。

如圖3所示，蝸輪7起支撐作用的部分的支撐端面固連緩沖墊，當(dāng)蝸輪7完全打開(kāi)時(shí)，避免因模型抖動(dòng)造成蝸輪對(duì)模型底部?jī)?nèi)腔的破壞。

如圖2所示，螺桿6兩端通過(guò)軸承(即轉(zhuǎn)動(dòng)部件11)支撐，兩端軸承座外端面加工引線孔，引線孔的軸線與蝸桿的軸線平行。天平外引線先穿過(guò)左側(cè)軸承座(靠近天平2)的引線孔，在蝸輪蝸桿區(qū)域從蝸輪之間的縫隙14穿過(guò)，之后穿過(guò)右側(cè)軸承座(靠近驅(qū)動(dòng)電機(jī)9)的引線孔，并沿著驅(qū)動(dòng)電機(jī)9與連接殼體10之間的縫隙，與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線一起從連接殼體穿線孔12、模型支桿穿線孔5一并引出風(fēng)洞外。電機(jī)驅(qū)動(dòng)線與天平外引線之間進(jìn)行電磁屏蔽。

如圖2、圖3、圖4所示，轉(zhuǎn)軸13和軸承座均采用絕緣材料設(shè)計(jì)加工，根據(jù)機(jī)構(gòu)承載條件對(duì)絕緣材料進(jìn)行選擇(例如玻璃鋼、陶瓷等材料)。機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，連接殼體10接正電，蝸輪7、蝸桿6接負(fù)電；蝸輪7打開(kāi)完全時(shí)，蝸輪7起支撐作用的部分與連接殼體10上加工的配合面接觸形成短路，蝸輪7完全關(guān)閉時(shí)，蝸輪7齒面部分與連接殼體10上加工的臺(tái)階面接觸形成短路。基于此可以對(duì)蝸輪的打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)行電路限位設(shè)計(jì)。

本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。