CN115541172B

CN115541172B - 一种冰风洞云雾场连续测量装置

Info

Publication number: CN115541172B
Application number: CN202211535568.4A
Authority: CN
Inventors: 金福旭; 李斯; 张付昆; 张志强; 许岭松; 邢汉奇
Original assignee: AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Current assignee: AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2042-12-02
Also published as: CN115541172A

Abstract

本发明涉及一种冰风洞云雾场连续测量装置，属于结冰试验技术领域。解决的是风洞云雾场单点测量数据无法全面反映试验件区域云雾参数的问题。包括主支架、相位多普勒测量仪、平动机构和旋转机构，平动机构与旋转机构输出端连接，平动机构的输出端与相位多普勒测量仪连接，旋转机构与主支架连接。本发明中第一伺服电机通过转轴带动平动机构转动，从而使相位多普勒测量仪转动，从而改变周向位置，第二伺服电机带动丝杠转动，使连接套带动支撑结构沿直线导轨运动，从而改变径向位置精准定位，实现了对风洞试验段截面上任一点进行连续云雾参数测量，从而实现云雾参数的空间多点测量和校准，校测范围覆盖整个试验段尺寸。

Description

一种冰风洞云雾场连续测量装置

技术领域

本发明涉及一种云雾场连续测量装置，属于结冰试验技术领域。

背景技术

冰风洞是开展飞行器结冰及防除冰的重要试验设备。通过模拟云雾环境，评估飞行器在该环境下的结冰特性和防除冰措施的有效性。云雾场参数包括云雾粒径、水含量，现有技术中多采用单点测量，如公开号为：CN114152402A，发明创造名称为：一种风洞试验水含量测量装置，其技术方案为：通过支撑立柱将探头固定在冰风洞试验段，仅能测量单点的含水量数据，无法测量和校准整个试验件区域的云雾参数，影响对结冰不确定性的判断。

基于上述问题，亟需提出一种冰风洞云雾场连续测量装置，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种冰风洞云雾场连续测量装置，解决的是风洞云雾场单点测量数据无法全面反映试验件区域云雾参数的问题。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种冰风洞云雾场连续测量装置，包括主支架、相位多普勒测量仪、平动机构和旋转机构，平动机构与旋转机构输出端连接，平动机构的输出端与相位多普勒测量仪连接，旋转机构与主支架连接。

优选的：主支架为弯刀，旋转机构的轴心与弯刀的中线重合设置。

优选的：所述旋转机构包括架体、第一伺服电机、转轴和轴承，所述第一伺服电机设置在架体内，第一伺服电机的输出端与转轴连接，转轴通过轴承与架体连接，转轴的端部与平动机构连接。

优选的：所述旋转机构还包括第一减速器、第一联轴器、锁紧螺母和法兰，所述第一伺服电机的输出端设置有第一减速器，第一减速器通过第一联轴器与转轴连接，转轴上设置有两个轴承，转轴上与轴承对应位置设置有锁紧螺母，转轴的端部通过法兰与平动机构连接。

优选的：所述架体为中空的圆柱形。

优选的：所述平动机构包括支撑结构、安装板、连接套、丝杠、直线导轨、第二伺服电机和滑块，安装板上设置有第二伺服电机和平行设置的丝杠、直线导轨，直线导轨上设置有滑块，丝杠上设置有连接套，丝杠与第二伺服电机的输出端连接，支撑结构与连接套、滑块连接，支撑结构上设置有相位多普勒测量仪。

优选的：所述平动机构还包括可动防护罩、第二联轴器和第二减速器，所述第二伺服电机的输出端设置有第二减速器，第二减速器通过第二联轴器与丝杠连接，可动防护罩与安装板连接，可动防护罩的截面U型，安装板为平板，可动防护罩与安装板之间形成空腔，安装板、连接套、丝杠、直线导轨、第二伺服电机和滑块设置在空腔内，所述安装板或可动防护罩与法兰连接。

优选的：所述可动防护罩包括第一防护罩、第二防护罩、第三防护罩和第四防护罩，所述第二防护罩、第四防护罩设置在安装板的两端，支撑结构的两侧设置有第一防护罩、第三防护罩。

优选的：相位多普勒测量仪的型号为PDI-FPDR。

本发明具有以下有益效果：

本发明中第一伺服电机通过转轴带动平动机构转动，从而使相位多普勒测量仪转动，从而改变周向位置，第二伺服电机带动丝杠转动，使连接套带动支撑结构沿直线导轨运动，从而改变径向位置精准定位，实现了对风洞试验段截面上任一点进行连续云雾参数测量，从而实现云雾参数的空间多点测量和校准，校测范围覆盖整个试验段尺寸；

本发明可动防护罩可跟随支撑结构伸缩运动，使平动机构始终在防护范围内，避免平动机构结冰而影响使用。

本发明自动化程度高，提高试验效率。

附图说明

图1是一种冰风洞云雾场连续测量装置的结构示意图；

图2是一种冰风洞云雾场连续测量装置的剖视图；

图3是一种冰风洞云雾场连续测量装置的局部结构示意图；

图4是可动防护罩的结构示意图。

图中：1-架体，2-相位多普勒测量仪，3-支撑结构，4-第一伺服电机，5-第一减速器，6-第一联轴器，7-锁紧螺母，8-转轴，9-轴承，10-法兰，11-安装板，12-连接套，13-丝杠，14-直线导轨，15-第二联轴器，16-第二减速器，17-第二伺服电机，18-滑块，100-平动机构，200-旋转机构，300-主支架，400-可动防护罩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种冰风洞云雾场连续测量装置，包括主支架300、相位多普勒测量仪2、平动机构100和旋转机构200，平动机构100与旋转机构200输出端连接，平动机构100的输出端与相位多普勒测量仪2连接，旋转机构200与主支架300连接；

主支架300为弯刀，旋转机构200的轴心与弯刀的中线重合设置；本发明安装在风洞试验段内，与试验段弯刀机构连接，正常情况下，在弯刀与风洞轴线无夹角时，平动机构100沿风洞径向方向运动，相位多普勒测量仪2与风洞轴向平行，可通过平动机构100驱动相位多普勒测量仪2沿径向运动，从而测量位置为线，当旋转机构200转动时，其测量位置为面，主要用于结冰试验前风洞云雾参数的校测，通过全面的数据采集以调整风洞喷雾参数，满足试验对云雾的需求；在异常情况下，当弯刀与风洞轴线具备夹角时，可观察、收集相位多普勒测量仪2异常数据，将异常情况、正常情况的数据进行比对，即使主支架300采用与风洞连接的普通支架，也可为相位多普勒测量仪2安装、设置提供指导；

所述旋转机构200包括架体1、第一伺服电机4、转轴8和轴承9，所述第一伺服电机4设置在架体1内，第一伺服电机4的输出端与转轴8连接，转轴8通过轴承9与架体1连接，转轴8的端部与平动机构100连接；第一伺服电机4通过转轴8带动平动机构100转动，从而使相位多普勒测量仪2转动，从而改变周向位置；

所述旋转机构200还包括第一减速器5、第一联轴器6、锁紧螺母7和法兰10，所述第一伺服电机4的输出端设置有第一减速器5，第一减速器5通过第一联轴器6与转轴8连接，转轴8上设置有两个轴承9，转轴8上与轴承9对应位置设置有锁紧螺母7，转轴8的端部通过法兰10与平动机构100连接；

所述架体1为中空的圆柱形；减小干扰，便于安装；

所述平动机构100包括支撑结构3、安装板11、连接套12、丝杠13、直线导轨14、第二伺服电机17和滑块18，安装板11上设置有第二伺服电机17和平行设置的丝杠13、直线导轨14，直线导轨14上设置有滑块18，丝杠13上设置有连接套12，连接套12为丝母，丝杠13与第二伺服电机17的输出端连接，支撑结构3与连接套12、滑块18连接，支撑结构3上设置有相位多普勒测量仪2，支撑结构3与相位多普勒测量仪2的连接处远离相位多普勒测量仪2的检测端，减小对检测端的干扰；第二伺服电机17带动丝杠13转动，使连接套12带动支撑结构3沿直线导轨14运动，从而改变径向位置，旋转机构200、平动机构100可根据需要同时或单独进行动作，精准定位，实现了对风洞试验段截面上任一点进行连续云雾参数测量，从而实现云雾参数的空间多点测量和校准，校测范围覆盖整个试验段尺寸，相比于二坐标形式的测量装置，其更加适合风洞圆形截面，连续性好；本发明最大阻塞度20%，符合结冰试验对阻塞度的要求，设备结构精巧，自动化程度高，提高试验效率；

所述平动机构100还包括可动防护罩400、第二联轴器15和第二减速器16，所述第二伺服电机17的输出端设置有第二减速器16，第二减速器16通过第二联轴器15与丝杠13连接，可动防护罩400与安装板11连接，可动防护罩400的截面U型，安装板11为平板，可动防护罩400与安装板11之间形成空腔，安装板11、连接套12、丝杠13、直线导轨14、第二伺服电机17和滑块18设置在空腔内，所述安装板11或可动防护罩400与法兰10连接；

所述可动防护罩400包括第一防护罩19、第二防护罩20、第三防护罩21和第四防护罩22，所述第二防护罩20、第四防护罩22设置在安装板11的两端，支撑结构3的两侧设置有第一防护罩19、第三防护罩21；在结冰风洞云雾场测量时，第二防护罩20、第四防护罩22为第一防护罩19、第三防护罩21的移动留出空间，在移动时，仍可将述第二防护罩20、第四防护罩22之间的空隙进行遮挡，保证始终形成封闭的防护，保证平动机构内零部件不结冰，避免影响装置使用；

相位多普勒测量仪2的型号为PDI-FPDR；直观、简便的采集云雾参数。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

本实施方式只是对本发明的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本发明的精神实质，都在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种冰风洞云雾场连续测量装置，其特征在于：包括主支架（300）、相位多普勒测量仪（2）、平动机构（100）和旋转机构（200），平动机构（100）与旋转机构（200）输出端连接，平动机构（100）的输出端与相位多普勒测量仪（2）连接，旋转机构（200）与主支架（300）连接；

所述旋转机构（200）包括架体（1）、第一伺服电机（4）、转轴（8）、轴承（9）和法兰（10），所述第一伺服电机（4）设置在架体（1）内，第一伺服电机（4）的输出端与转轴（8）连接，转轴（8）通过轴承（9）与架体（1）连接，转轴（8）的端部通过法兰（10）与平动机构（100）连接；

所述平动机构（100）包括支撑结构（3）、安装板（11）、连接套（12）、丝杠（13）、直线导轨（14）、第二伺服电机（17）和滑块（18），安装板（11）上设置有第二伺服电机（17）和平行设置的丝杠（13）、直线导轨（14），直线导轨（14）上设置有滑块（18），丝杠（13）上设置有连接套（12），丝杠（13）与第二伺服电机（17）的输出端连接，支撑结构（3）与连接套（12）、滑块（18）连接，支撑结构（3）上设置有相位多普勒测量仪（2）；

所述平动机构（100）还包括可动防护罩（400）、第二联轴器（15）和第二减速器（16），所述第二伺服电机（17）的输出端设置有第二减速器（16），第二减速器（16）通过第二联轴器（15）与丝杠（13）连接，可动防护罩（400）与安装板（11）连接，可动防护罩（400）的截面U型，安装板（11）为平板，可动防护罩（400）与安装板（11）之间形成空腔，安装板（11）、连接套（12）、丝杠（13）、直线导轨（14）、第二伺服电机（17）和滑块（18）设置在空腔内，所述安装板（11）或可动防护罩（400）与法兰（10）连接；

可动防护罩可跟随支撑结构伸缩运动，使平动机构始终在防护范围内，避免平动机构结冰。

2.根据权利要求1所述的一种冰风洞云雾场连续测量装置，其特征在于：主支架（300）为弯刀，旋转机构（200）的轴心与弯刀的中线重合设置。

3.根据权利要求1所述的一种冰风洞云雾场连续测量装置，其特征在于：所述旋转机构（200）还包括第一减速器（5）、第一联轴器（6）和锁紧螺母（7），所述第一伺服电机（4）的输出端设置有第一减速器（5），第一减速器（5）通过第一联轴器（6）与转轴（8）连接，转轴（8）上设置有两个轴承（9），转轴（8）上与轴承（9）对应位置设置有锁紧螺母（7）。

4.根据权利要求1所述的一种冰风洞云雾场连续测量装置，其特征在于：所述架体（1）为中空的圆柱形。

5.根据权利要求1所述的一种冰风洞云雾场连续测量装置，其特征在于：所述可动防护罩（400）包括第一防护罩（19）、第二防护罩（20）、第三防护罩（21）和第四防护罩（22），所述第二防护罩（20）、第四防护罩（22）设置在安装板（11）的两端，支撑结构（3）的两侧设置有第一防护罩（19）、第三防护罩（21）。

6.根据权利要求1所述的一种冰风洞云雾场连续测量装置，其特征在于：相位多普勒测量仪（2）的型号为PDI-FPDR。