CN112697385A - 一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，包括支撑框架，支撑框架上焊接有Y向滑轨安装座，Y向滑轨安装座上通过滑轨定位螺钉安装有Y向滑轨，Y向滑轨上部通过四个Y向滑块安装有Y向平台，Y向平台的上表面安装有两条X向滑轨；X向滑轨上部通过X向滑块安装有X向平台，支撑框架的两端安装有Y向机械限位装置，Y向平台的两侧安装X向机械限位装置。本发明提高了稳定段更换效率，降低了更换的劳动强度，从而提高了风洞试验效率；一套支撑装置上可以根据需要布置多个稳定段安装工位，可以满足多个马赫数喷管使用；提高了喷管与稳定段更换后的复位定位精度，可推广应用于不同口径的高超声速风洞稳定段支撑。

Description

一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置

技术领域

本发明涉及高超声速风洞试验设备领域，具体来说，涉及一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置。

背景技术

高超声速风洞稳定段的作用是对用于试验气流来流进行均流、整流，并在稳定上设置“一”字尖劈排架，对稳定段内气流的总压、总温等试验参数进行测量用于计算马赫数、试验模型各个力与力矩分量等。

稳定段是高超声速风洞设备组成中的一个重要部件，一般来说，稳定段内的气流流速v范围在3m/s-30m/s，流速通过流经稳定段内的压力、流量以及稳定段的内径计算确定。不同的马赫数运行时的压力、流量和温度相差很大，一套稳定段难以满足对流速v的要求，因此高超声速风洞一般有两套以上的稳定段，多套喷管可以共用一套稳定段。

常规高超声速风洞模拟马赫数范围一般在3～10之间，根据不同的马赫数运行时的压力、流量和温度，一般配置三套稳定段，稳定段I满足马赫数4以下使用，稳定段II满足马赫数大于4小于等于8，稳定段III满足马赫数大于8小于等于10。

常规的稳定段支撑固定方式为单一的固定支座与水泥基础螺栓连接方式，或者采用小车轨道的方式支撑，稳定段放置在支撑小车上，沿在风洞中心轴线运动，空间距离有限。

高超声速风洞在更换不同马赫数试验状态时，需要更换喷管。常规的喷管与稳定段拆卸步骤为：首先将喷管与稳定段、稳定段与过渡段之间的连接螺栓打开，喷管朝试验段方向运动一定的距离，提供用于稳定段的拆卸与吊装间隙，同时需要拆掉稳定段上的各种测试线缆，然后松开稳定段与支撑之间的连接螺栓后利用厂房内的行车吊开稳定段，将喷管退出试验段并吊走。常规的稳定段与喷管复原安装步骤为：首先更换需要的喷管并伸入到试验段内一定的距离，安装稳定段并与过渡段连接，紧固与支撑的连接螺栓，然后喷管后退与稳定段连接紧固，连接各种测试电缆。

采用常规的稳定段支撑方式，喷管与稳定段更换过程繁琐，劳动强度大，更换时间长。为了提高风洞设备的试验效率，缩短喷管更换时间，降低劳动强度，亟需发展一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，包括支撑框架，所述支撑框架上焊接有Y向滑轨安装座，所述Y向滑轨安装座上通过滑轨定位螺钉安装有Y向滑轨，所述Y向滑轨上部通过四个与Y向滑轨配套使用的Y向滑块安装有Y向平台，所述Y向平台的上表面通过滑轨定位螺钉安装有两条X向滑轨；所述X向滑轨上部通过与X向滑轨配套使用的X向滑块安装有X向平台，所述支撑框架的两端安装有Y向机械限位装置，所述Y向平台的两侧安装X向机械限位装置。

进一步地，所述X向平台设置有1-3个工位，三个工位中设置三个不同的稳定段，相邻工位之间通过拉杆连接并形成一个移动整体。

进一步地，所述X向平台的总长度L1≥(n+1)×L，其中，n为工位数，L为相邻两个不同工位之间的间距；所述X向平台上安装有电机，电机通过齿轮、齿条或钢丝绳滑轮组合与工位传动连接，且每个所述工位上均安装有多套用于调节稳定段中心高度的微调螺钉组。

进一步地，所述Y向滑轨的承重强度为稳定段重量、Y向滑块的重量、X向平台的重量、X向滑轨的重量与X向滑块的重量总和的3-5倍，所述X向滑轨的承重强度为稳定段重量、X向平台的重量、X向滑块的重量总和的3-5倍。

进一步地，所述支撑框架由方管焊接制成，两条Y向滑轨安装座由条形钢板制成。

进一步地，所述Y向平台和X向平台均由厚度不小于3cm的碳钢板制成，X向平台的上平面开设有用于安装X向滑块的沉头螺钉通孔II以及与稳定段底座连接的螺纹孔III；Y向平台的上平面开设有用于安装Y向滑块的沉头螺钉通孔I以及用于安装X向滑轨的固定螺纹孔II，其中，两条固定螺纹孔II中心连线之间的平行度小于0.05/100，所述Y向平台的下平面开设有用于减重的方形沉槽。

进一步地，两条所述Y向滑轨的平面高度差小于0.1mm，且Y向滑轨上开设有固定螺纹孔I，两侧固定螺纹孔I中心连线之间的平行度小于0.05/100。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，提高了稳定段更换效率，降低了更换的劳动强度，从而提高了风洞试验效率；

2、本发明提供的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，一套支撑装置上可以根据需要布置多个稳定段安装工位，可以满足多个马赫数喷管使用；

3、本发明提供的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，提高了喷管与稳定段更换后的复位定位精度。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置一个工位在风洞中布置安装的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置三个工位在风洞中布置安装的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置单个工位时的俯视图；

图4是根据本发明实施例图3中的A-A剖面结构示意图；

图5是根据本发明实施例图3中的B-B剖面结构示意图；

图6是根据本发明实施例的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置三个工位时的俯视图；

图7是根据本发明实施例的图6中的C-C剖面结构示意图；

图8是根据本发明实施例的框架与导轨安装座俯视图；

图9是根据本发明实施例的框架与导轨安装座剖面图；

图10是根据本发明实施例的Y向平台结构图；

图11是根据本发明实施例的X向平台结构图。

图中：

1、过渡段；2、稳定段；3、喷管；4、试验段；5、Y向机械限位装置；6、支撑框架；7、Y向滑轨；8、滑轨定位螺钉；9、Y向平台；10、X向滑轨；11、X向机械限位装置；12、X向平台；13、稳定段I；14、拉杆；15、稳定段II；16、稳定段III；17、Y向滑块；18、X向滑块；19、Y向滑轨安装座；20、连接螺钉；21、微调螺钉组；22、固定螺纹孔I；23、沉头螺钉通孔I；24、固定螺纹孔II；25、沉头螺钉通孔II；26、螺纹孔III。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据本发明的实施例，

本发明所要解决的技术问题是提供一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，满足不同马赫数喷管的使用与更换需要，至少提高喷管与稳定段更换效率和降低劳动强度上达到良好的效果，同时可以提高喷管与稳定段更换后的定位精度。

请参阅图1-11，一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，包括支撑框架6，所述支撑框架6上焊接有Y向滑轨安装座19，所述Y向滑轨安装座19上通过滑轨定位螺钉8安装有Y向滑轨7，所述Y向滑轨7上部通过四个与Y向滑轨7配套使用的Y向滑块17安装有Y向平台9，所述Y向平台9的上表面通过滑轨定位螺钉8安装有两条X向滑轨10；所述X向滑轨10上部通过与X向滑轨10配套使用的X向滑块18安装有X向平台12，所述支撑框架6的两端安装有Y向机械限位装置5，所述Y向平台9的两侧安装X向机械限位装置11。

具体的，所述X向平台12设置有1-3个工位，三个工位中设置三个不同的稳定段2，具体为稳定段I13、稳定段II 15、稳定段III 16，相邻工位之间通过拉杆14连接并形成一个移动整体。

具体的，所述X向平台12的总长度L1≥n+1×L，其中，n为工位数，L为相邻两个不同工位之间的间距；所述X向平台12上安装有电机，电机通过齿轮、齿条或钢丝绳滑轮组合与工位传动连接，且每个所述工位上均安装有多套用于调节稳定段2中心高度的微调螺钉组21，稳定段2通过连接螺钉20连接在工位上。

具体的，所述Y向滑轨7的承重强度为稳定段2重量、Y向滑块17的重量、X向平台12的重量、X向滑轨10的重量与X向滑块18的重量总和的3-5倍，所述X向滑轨10的承重强度为稳定段2重量、X向平台12的重量、X向滑块18的重量总和的3-5倍。

具体的，所述支撑框架6由方管焊接制成，两条Y向滑轨安装座19由条形钢板制成。

具体的，所述Y向平台9和X向平台12均由厚度不小于3cm的碳钢板制成，X向平台12的上平面开设有用于安装X向滑块18的沉头螺钉通孔II 25以及与稳定段底座连接的螺纹孔III 26；Y向平台9的上平面开设有用于安装Y向滑块17的沉头螺钉通孔I 23以及用于安装X向滑轨10的固定螺纹孔II 24，其中，两条固定螺纹孔II 24中心连线之间的平行度小于0.05/100，所述Y向平台9的下平面开设有用于减重的方形沉槽。

具体的，两条所述Y向滑轨7的平面高度差小于0.1mm，且Y向滑轨7上开设有固定螺纹孔I 22，两侧固定螺纹孔I 22中心连线之间的平行度小于0.05/100。

本发明的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，两自由度为Y(垂直轴线方向)和X(轴线方向)移动的自由度，整套稳定段支撑装置垂直于风洞轴线方向安装。

在更换不同马赫数喷管试验状态时拆卸步骤为：将喷管3与稳定段2、稳定段2与过渡段1之间的连接螺栓打开，喷管3朝试验段4方向运动一定的距离，提供用于稳定段Y向运动的间隙；通过X向自由度使稳定段2与过渡段1止口脱离，将稳定段2推到支撑装置的空余位置上；喷管3退出试验段4并吊走。

复原安装步骤为：将需要更换的喷管3并伸入到试验段4内一定的距离，稳定段2退回到原来安装位置并与过渡段1连接，然后喷管3后退与稳定段2连接紧固。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，提高了稳定段更换效率，降低了更换的劳动强度，从而提高了风洞试验效率；一套支撑装置上可以根据需要布置多个稳定段安装工位，可以满足多个马赫数喷管使用；提高了喷管与稳定段更换后的复位定位精度。本发明结构简单，可推广应用于不同口径的高超声速风洞稳定段支撑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，其特征在于：包括支撑框架(6)，所述支撑框架(6)上焊接有Y向滑轨安装座(19)，所述Y向滑轨安装座(19)上通过滑轨定位螺钉(8)安装有Y向滑轨(7)，所述Y向滑轨(7)上部通过四个与Y向滑轨(7)配套使用的Y向滑块(17)安装有Y向平台(9)，所述Y向平台(9)的上表面通过滑轨定位螺钉(8)安装有两条X向滑轨(10)；所述X向滑轨(10)上部通过与X向滑轨(10)配套使用的X向滑块(18)安装有X向平台(12)，所述支撑框架(6)的两端安装有Y向机械限位装置(5)，所述Y向平台(9)的两侧安装X向机械限位装置(11)。

2.根据权利要求1所述的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，其特征在于，所述X向平台(12)设置有1-3个工位，三个工位中设置三个不同的稳定段(2)，相邻工位之间通过拉杆(14)连接并形成一个移动整体。

3.根据权利要求1所述的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，其特征在于，所述X向平台(12)的总长度L1≥(n+1)×L，其中，n为工位数，L为相邻两个不同工位之间的间距；所述X向平台(12)上安装有电机，电机通过齿轮、齿条或钢丝绳滑轮组合与工位传动连接，且每个所述工位上均安装有多套用于调节稳定段(2)中心高度的微调螺钉组(21)。

4.根据权利要求1所述的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，其特征在于，所述Y向滑轨(7)的承重强度为稳定段(2)重量、Y向滑块(17)的重量、X向平台(12)的重量、X向滑轨(10)的重量与X向滑块(18)的重量总和的3-5倍，所述X向滑轨(10)的承重强度为稳定段(2)重量、X向平台(12)的重量、X向滑块(18)的重量总和的3-5倍。

5.根据权利要求1所述的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，其特征在于，所述支撑框架(6)由方管焊接制成，两条Y向滑轨安装座(19)由条形钢板制成。

6.根据权利要求1所述的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，其特征在于，所述Y向平台(9)和X向平台(12)均由厚度不小于3cm的碳钢板制成，X向平台(12)的上平面开设有用于安装X向滑块(18)的沉头螺钉通孔II(25)以及与稳定段底座连接的螺纹孔III(26)；Y向平台(9)的上平面开设有用于安装Y向滑块(17)的沉头螺钉通孔I(23)以及用于安装X向滑轨(10)的固定螺纹孔II(24)，其中，两条固定螺纹孔II(24)中心连线之间的平行度小于0.05/100，所述Y向平台(9)的下平面开设有用于减重的方形沉槽。

7.根据权利要求1所述的一种高超声速风洞稳定段两自由度支撑装置，其特征在于，两条所述Y向滑轨(7)的平面高度差小于0.1mm，且Y向滑轨(7)上开设有固定螺纹孔I(22)，两侧固定螺纹孔I(22)中心连线之间的平行度小于0.05/100。

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