JP2000356567A - Vibration device for testing wind tunnel - Google Patents
Vibration device for testing wind tunnelInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機等の飛翔体
が備えている翼まわりの非定常流れ現象を調べるために
好適な風洞試験用の２次元翼加振装置に関するものであ
り、特に、３台のモ−タ−をパソコンで制御することに
より疑似正弦波加振が出来るとともに、翼模型の平均迎
角、振動振幅、振動数を自動的に変更可能にできるよう
にした風洞試験用加振装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-dimensional wing vibrating apparatus for wind tunnel tests suitable for investigating unsteady flow phenomena around wings provided in a flying object such as an aircraft. Pseudo sine wave excitation can be performed by controlling three motors with a personal computer, and the average angle of attack, vibration amplitude and frequency of the wing model can be automatically changed. The present invention relates to a vibration device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】非定常空気力に関する風洞試験では２次
元翼模型を周期加振し、その翼まわりの非定常空気力の
測定、あるいは気流の可視化などを行う場合がある。こ
れらの実験では、風速と翼模型の平均迎角、振動振幅、
振動数等のパラメ−タ変更をするので実験時間が長くな
り、パラメ−タの変更を自動化し作業効率を上げること
は重要である。2. Description of the Related Art In a wind tunnel test relating to unsteady aerodynamic force, a two-dimensional wing model may be periodically vibrated, and the unsteady aerodynamic force around the wing may be measured or the airflow may be visualized. In these experiments, wind speed and average angle of attack of the wing model, vibration amplitude,
Since the parameters such as the frequency are changed, the experiment time becomes longer, and it is important to automate the change of the parameters and increase the work efficiency.
【０００３】これまで周期加振する方法として良く使用
されてきたのがクランク・レバ−機構であるがこの機構
は自動化するためには構成が複雑になるため自動化は難
しい。また最近１台のダイレクト・ドライブ・モ−タ−
を使用して三角波加振する方法でパラメ−タ変更を自動
化したものがあるが、高い振動数で精度よく加振するこ
とは難しいし、制御が複雑となるなど難点も多い。Heretofore, a crank lever mechanism has been often used as a method of applying a periodic vibration, but it is difficult to automate this mechanism because its structure is complicated. Also recently one direct drive motor
There is a method in which the parameter change is automated by a method of exciting a triangular wave using the method described above. However, it is difficult to accurately apply the vibration at a high frequency, and there are many difficulties such as complicated control.
【０００４】そこで、本発明は、３台のモ−タ−を使用
することにより、高級な制御則を使用することなくパソ
コンからの簡単な指令だけで疑似正弦波加振が出来ると
ともに、翼模型の平均迎角、振動振幅、振動数を自動的
に変更出来る新規な２次元翼模型加振装置を提供し、上
記のような問題点を解決することを目的とする。Accordingly, the present invention uses three motors to perform pseudo sine wave excitation only by a simple command from a personal computer without using a high-level control law. It is an object of the present invention to provide a novel two-dimensional wing model vibration device capable of automatically changing the average angle of attack, the vibration amplitude, and the vibration frequency, and to solve the above problems.
【０００５】この装置を使用することにより、制御が簡
単で動作が確実な３台のモ−タ−をパソコンで制御する
ことにより疑似正弦波加振が出来るとともに，翼模型の
平均迎角，振動振幅，振動数を自動的に変更することが
できる。By using this apparatus, pseudo sine wave excitation can be achieved by controlling three motors, which are easy to control and operate reliably, with a personal computer. The amplitude and frequency can be changed automatically.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】このため、本発明が採用
した技術解決手段は、風洞に対して固定された固定軸受
と、前記固定軸受を貫通して前記軸受によって回転自在
に支持される模型翼と連結可能な軸と、前記固定軸受の
外周に回転自在に取り付けた回転ベースと、前記回転ベ
ースの回転により模型翼と連結可能な軸を回転し、模型
翼の平均迎角を設定する迎角設定手段と、前記模型翼の
回転角を検出する迎角検出手段と、前記回転ベース上に
取り付けた加振手段と、前記加振手段により前記模型翼
と連結可能な軸を揺動振動させる振動伝達手段とを備え
てなる風洞試験用加振装置であり、前記迎角設定手段
は、回転ベースと、回転ベースに取り付け回転ベースの
回転中心と同じ回転中心を持つベース回転プーリと、こ
の回転プーリを回転させる回転手段と、回転プーリの回
転により、前記模型翼と連結可能な軸を回転させること
ができるようにしたことを特徴とする風洞試験用加振装
置であり、前記回転プーリを回転させる回転手段は、回
転プーリと当接し回転プーリに回転力を付与することが
できるスライドプレートと、スライドプレートをスライ
ドさせるスクリュウシャフトと、このスクリュウシャフ
トを回転するモータとからなり、スライドプレートの移
動により回転プーリを回転することができることを特徴
とした風洞試験用加振装置であり、前記迎角検出手段
は、前記模型翼と連結可能な軸に取り付けた第１検出プ
ーリと第２検出プーリと、第２検出プーリに設けたポテ
ンショメータとからなることを特徴とする風洞試験用加
振装置であり、前記加振手段は、回転ベースに回転自在
に取り付けた加振振幅設定プーリと、このプーリ上に取
り付けた加振モータと、この加振モータの回転軸に取り
付けた回転斜板と、この回転斜板の端面に対して揺動運
動が可能に連結されたスライドロッドとからなることを
特徴とする風洞試験用加振装置であり、前記加振振幅設
定プーリは、振幅設定モータにより回転可能に構成され
ていることを特徴とする風洞試験用加振装置であり、前
記振動伝達手段は、前記加振手段のスライドロッドに設
けた連結金具と、前記連結金具に連結され、かつ、前記
模型翼と連結可能な軸に取り付けた加振プーリとからな
ることを特徴とする風洞試験用加振装置であり、前記模
型翼と連結可能な軸は中空軸として構成し、中空軸の中
空部を煙道として構成したことを特徴とする風洞試験用
加振装置である。For this reason, the technical solution adopted by the present invention is a fixed bearing fixed to a wind tunnel, and a model that passes through the fixed bearing and is rotatably supported by the bearing. A shaft connectable to the wing, a rotation base rotatably mounted on the outer periphery of the fixed bearing, and a rotation that rotates the shaft connectable to the model wing by rotation of the rotation base to set an average angle of attack of the model wing. Angle setting means, angle-of-attack detection means for detecting the rotation angle of the model wing, vibrating means mounted on the rotating base, and oscillating vibration of a shaft connectable to the model wing by the vibrating means. A wind tunnel test vibrating device comprising: a vibration transmitting means; wherein the angle of attack setting means comprises: a rotating base; a base rotating pulley attached to the rotating base and having the same rotating center as the rotating center of the rotating base; Rotate pulley A rotating means for rotating the rotating pulley, and a shaft connectable to the model wing can be rotated by rotating the rotating pulley, wherein the rotating means rotates the rotating pulley. Consists of a slide plate that can contact the rotary pulley and apply a rotational force to the rotary pulley, a screw shaft that slides the slide plate, and a motor that rotates the screw shaft. A wind tunnel test vibrating device characterized by being rotatable, wherein the angle of attack detecting means includes a first detection pulley and a second detection pulley attached to a shaft connectable to the model wing, and a second detection pulley. A wind tunnel test vibrator comprising a potentiometer provided on a pulley. A vibration amplitude setting pulley rotatably mounted on the pulley, a vibration motor mounted on the pulley, a rotating swash plate mounted on the rotating shaft of the vibration motor, and an end face of the rotating swash plate. A wind tunnel test vibrating device, comprising a slide rod connected so as to be capable of dynamic movement, wherein the vibrating amplitude setting pulley is configured to be rotatable by an amplitude setting motor. The vibration transmitting means is attached to a connecting metal provided on a slide rod of the vibrating means, and to a shaft connected to the connecting metal and connectable to the model wing. A wind tunnel test vibration device characterized by comprising a vibration pulley, wherein a shaft connectable to the model wing is configured as a hollow shaft, and a hollow portion of the hollow shaft is configured as a flue. Wind tunnel test excitation Device.
【０００７】[0007]
【実施の形態】以下、図面に基づいて本発明に係る２次
元翼加振装置の構成を説明すると、図１は本装置の正面
図、図２は同一部断面側面図である。本加振装置は、低
速風洞で振動翼まわりの非定常流れを煙を使って可視化
するために製作されたものであり、翼模型取り付け用側
板、駆動系、パソコンによる制御システムより構成され
ている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view of the two-dimensional blade vibration device according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional side view of the same part. This exciter was designed to visualize the unsteady flow around the vibrating wing in a low-speed wind tunnel using smoke, and consists of a wing model mounting side plate, a drive system, and a control system using a personal computer. .
【０００８】図２において、２０は風洞であり、この風
洞内に翼模型２１が軸２２、２３によって揺動自在に保
持されている。風洞の側面は観測用の透明アクリル板２
７が取り付けられている。翼模型２１の一端側に取り付
けた軸２２は煙道２４を有する中空軸１に固定されてお
り、中空軸１は風洞２０の側板２５に固定されている固
定軸受２６を貫通して回転自在に軸支持され、さらに中
空軸１には図１に示すように中空軸１と同軸に加振プー
リ２および第１検出プーリ１５が固定されている。中空
軸１は回転継手を介して煙導供給口に接続されている。In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a wind tunnel, in which a wing model 21 is swingably held by shafts 22 and 23. The side of the wind tunnel is a transparent acrylic plate for observation 2
7 is attached. A shaft 22 attached to one end of the wing model 21 is fixed to a hollow shaft 1 having a flue 24, and the hollow shaft 1 is rotatable through a fixed bearing 26 fixed to a side plate 25 of the wind tunnel 20. The vibration pulley 2 and the first detection pulley 15 are fixed to the hollow shaft 1 coaxially with the hollow shaft 1 as shown in FIG. The hollow shaft 1 is connected to a smoke supply port via a rotary joint.
【０００９】前記固定軸受２６の外周には軸受２８によ
って回転ベース９が回転自在に取り付けられており、こ
の回転ベース９には固定軸受２６と同軸に回転プーリ１
０がボルト等の固定手段１０ａにより固定されていて、
中空軸１と同じ回転中心でスム−ズに回転出来る構成と
なっている。図１において、回転ベース９には振幅設定
プーリ７が回転自在に取り付けられており、振幅設定プ
ーリ７の回転中心は後述するスライドロッド３の軸方向
の延長線上に配置されており、この振幅設定プーリ７に
は加振手段を構成する加振モータ６が取り付けられてい
る。加振モータ６は翼模型を疑似正弦波加振するための
モータであり、加振モータ６の回転軸は回転斜板５の回
転面の回転中心に垂直に結合しており、前記回転斜板５
には、コネクティングロッド４の上端が回転斜板５の端
面に対して揺動運動が可能なベアリングにより結合され
ている。コネクティングロッド４の下端はスライドロッ
ド３の上端の溝に差し込んでピン結合されている。A rotary base 9 is rotatably mounted on the outer periphery of the fixed bearing 26 by a bearing 28. The rotary base 9 is rotatably mounted on the rotary base 9 coaxially with the fixed bearing 26.
0 is fixed by fixing means 10a such as bolts,
It is configured to be able to smoothly rotate around the same rotation center as the hollow shaft 1. In FIG. 1, an amplitude setting pulley 7 is rotatably attached to a rotation base 9, and the center of rotation of the amplitude setting pulley 7 is disposed on an axial extension of a slide rod 3 described later. A vibration motor 6 constituting vibration means is attached to the pulley 7. The exciting motor 6 is a motor for exciting a simulated sine wave on the wing model, and the rotating shaft of the exciting motor 6 is vertically connected to the rotation center of the rotating surface of the rotating swash plate 5. 5
, The upper end of the connecting rod 4 is connected to the end face of the rotary swash plate 5 by a bearing capable of swinging motion. The lower end of the connecting rod 4 is inserted into the groove at the upper end of the slide rod 3 and is pin-connected.
【００１０】スライドロッド３は回転プーリ１０上に取
り付けられている軸受２９、３０によって上下移動、か
つ回転自在に軸支されており、軸受２９、３０の間のス
ライドロッド３には連結金具１２が取り付けられてい
る。前記連結金具１２は振動伝達手段を構成しており、
前記加振プーリ２の周囲に取り付けたスチールベルトに
連結され、スライドロッド３が上下することによって発
生する連結金具１２の上下運動は、スチールベルトを介
して加振プーリ２の揺動運動に変換される。前記振幅設
定プーリ７は、振幅設定モータ８によって振幅設定プー
リ７の回転軸廻りに回転可能に構成されている。The slide rod 3 is vertically supported and rotatably supported by bearings 29 and 30 mounted on the rotary pulley 10, and a connecting fitting 12 is provided on the slide rod 3 between the bearings 29 and 30. Installed. The connection fitting 12 constitutes a vibration transmission unit,
The vertical movement of the connection fitting 12 which is connected to the steel belt attached around the vibration pulley 2 and which is generated by the slide rod 3 going up and down is converted into the swinging movement of the vibration pulley 2 via the steel belt. You. The amplitude setting pulley 7 is configured to be rotatable around a rotation axis of the amplitude setting pulley 7 by an amplitude setting motor 8.
【００１１】また、前記中空軸１に取り付けられている
第１検出プ−リ１５は前記回転ベース９とは別の支持部
材に取り付け固定した第２検出プ−リ１６とスチ−ルベ
ルトで連結しており、第２検出プーリ１６はポテンショ
メータと結合されている。この第１検出プーリ１５と第
２検出プ−リ１６は翼模型の迎角αを検出する迎角検出
手段としての機能を果たす。前記回転プーリ１０は周囲
に取り付けたスチールベルトを介してスライドプレート
１３と当接しており、スライドプレート１３はスライド
プレートと一体の支持部においてボ−ルスクリュウ１４
に螺合しており、ボールスクリュウ１４は平均迎角を決
める迎角設定モータ１１に直結され、迎角設定モータ１
１の回転によりボールスクリュウ１４も回転自在に構成
されている。迎角設定モータ１１の回転によりボールス
クリュウ１４が回転し、スライドプレート１３が図１中
左右に移動し、これによって回転プーリ１０が回転し
て、回転ベース９を同じ角だけ回転する。なお、回転プ
ーリを回転させる機構を迎角設定手段とする。A first detection pulley 15 attached to the hollow shaft 1 is connected to a second detection pulley 16 fixed to a support member different from the rotary base 9 by a steel belt. The second detection pulley 16 is connected to a potentiometer. The first detection pulley 15 and the second detection pulley 16 function as an angle of attack detecting means for detecting the angle of attack α of the wing model. The rotary pulley 10 is in contact with a slide plate 13 via a steel belt attached to the periphery thereof, and the slide plate 13 is mounted on a ball screw 14 at a support portion integral with the slide plate.
, And the ball screw 14 is directly connected to the angle-of-attack setting motor 11 for determining the average angle of attack.
The ball screw 14 is also configured to be rotatable by one rotation. The rotation of the angle-of-attack setting motor 11 causes the ball screw 14 to rotate, and the slide plate 13 to move left and right in FIG. 1, thereby rotating the rotary pulley 10 and rotating the rotary base 9 by the same angle. The mechanism for rotating the rotary pulley is referred to as angle-of-attack setting means.
【００１２】上記構成からなる２次元翼加振装置の作動
を説明する。まず、振幅設定モ−タ８、迎角設定モータ
１１を初期設定し、そのその位置を保持する。これによ
り翼模型の平均迎角および翼模型に与える振動の振幅を
設定できる。この状態で加振モータ６を決められた速度
で回転すると、所定の平均迎角を持った翼模型を加振す
ることができる。具体的には、迎角設定モータ１１を回
転するとボールスクリュウ１４が回転し、ボールスクリ
ュウ１４と螺合しているスライドプレート１３がスライ
ドする。スライドプレート１３のスライドによりスライ
ドプレート１３と当接している回転プーリ１０が回転
し、回転プーリ１０と一体の回転ベース９も回転する。
この時、回転ベース９上に取り付けられている加振プー
リ７、振動振幅モータ８も回転プーリ１０と同じ回転中
心で回転する。ここで加振モータ６と振動振幅モ−タ８
の回転をロックするとスライドロッド３の動きもロック
し、この結果、スライドロッド３に連結している加振プ
ーリ２が回転ベースの回転により回転し加振プーリ２に
固定されている中空軸１が回転し、中空軸１に結合して
いる翼模型２１の平均迎角（α）を決めることができ
る。この迎角αは前記第１検出プ−リ１５と、第１検出
プ−リ１５とスチールベルトで連結している第２検出プ
ーリ１６と、第２検出プーリ１６に取り付けたポテンシ
ョメータによって検出する。第２検出プーリ１６は前記
回転ベース９とは別の支持部材に取り付け固定されてい
る。The operation of the two-dimensional blade vibration device having the above configuration will be described. First, the amplitude setting motor 8 and the angle of attack setting motor 11 are initialized, and their positions are maintained. Thereby, the average angle of attack of the wing model and the amplitude of the vibration applied to the wing model can be set. When the vibration motor 6 is rotated at a predetermined speed in this state, a wing model having a predetermined average angle of attack can be vibrated. Specifically, when the angle of attack setting motor 11 is rotated, the ball screw 14 rotates, and the slide plate 13 screwed with the ball screw 14 slides. As the slide plate 13 slides, the rotary pulley 10 in contact with the slide plate 13 rotates, and the rotary base 9 integrated with the rotary pulley 10 also rotates.
At this time, the excitation pulley 7 and the vibration amplitude motor 8 mounted on the rotation base 9 also rotate around the same rotation center as the rotation pulley 10. Here, the vibration motor 6 and the vibration amplitude motor 8
When the rotation of the slide rod 3 is locked, the movement of the slide rod 3 is also locked. As a result, the excitation pulley 2 connected to the slide rod 3 is rotated by the rotation of the rotation base, and the hollow shaft 1 fixed to the excitation pulley 2 is rotated. The average angle of attack (α) of the wing model 21 rotating and connected to the hollow shaft 1 can be determined. The angle of attack α is detected by the first detection pulley 15, a second detection pulley 16 connected to the first detection pulley 15 by a steel belt, and a potentiometer attached to the second detection pulley 16. The second detection pulley 16 is attached and fixed to a support member different from the rotation base 9.
【００１３】また、加振振幅は振幅設定モータ８により
決定する。振幅設定モータ８を回転すると、振幅設定プ
ーリ７が回転し、振幅設定プーリ７上に取り付けた加振
モータ６も移動する。このため、加振モータ６の軸に固
定した回転斜板５とコネクティングロッド４結合角度θ
が変化し、これによってスライドロッド３の上下の振幅
を変更することができる。即ち振幅設定モータ８を駆動
することで振幅設定プーリ７を回転しスライドロッドの
上下移動量を決めることができる。The vibration amplitude is determined by the amplitude setting motor 8. When the amplitude setting motor 8 rotates, the amplitude setting pulley 7 rotates, and the vibration motor 6 mounted on the amplitude setting pulley 7 also moves. For this reason, the connecting angle 4 of the rotating swash plate 5 fixed to the shaft of the vibration motor 6 and the connecting rod 4
Is changed, whereby the vertical amplitude of the slide rod 3 can be changed. That is, by driving the amplitude setting motor 8, the amplitude setting pulley 7 is rotated, and the vertical movement amount of the slide rod can be determined.
【００１４】こうして振幅設定モータ８、迎角設定モー
タ１１により翼模型の平均迎角および翼模型の振幅量を
決定した状態で、即ち、図１のように回転斜板５の回転
軸がスライドロッド３の軸方向に対して傾いている時に
加振モータ６を回転するとコネクティングロッド４は上
下運動、公転運動および揺動運動を行い、スライドロッ
ド３は回転運動と直線運動を行う。スライドロッド３か
ら連結金具１２によって取り出した直線運動はスチ−ル
ベルトを介して加振プーリ２の回転軸回りの揺動運動に
変換される。加振プーリ２は翼模型２１と中空軸１によ
り直結しているので翼模型２１は加振プ−リ２と同じ揺
動運動を行う。この揺動運動は回転斜板５の一回転を一
周期とする疑似正弦波軌跡を描く。With the amplitude setting motor 8 and the angle-of-attack setting motor 11 thus determining the average angle of attack of the wing model and the amplitude of the wing model, that is, as shown in FIG. When the vibration motor 6 is rotated while being inclined with respect to the axial direction of 3, the connecting rod 4 performs a vertical motion, a revolving motion and a swinging motion, and the slide rod 3 performs a rotating motion and a linear motion. The linear motion taken out from the slide rod 3 by the connection fitting 12 is converted into a swinging motion of the vibrating pulley 2 around the rotation axis via a steel belt. Since the excitation pulley 2 is directly connected to the wing model 21 by the hollow shaft 1, the wing model 21 performs the same swinging motion as the excitation pulley 2. This oscillating motion describes a pseudo sine wave trajectory with one rotation of the rotary swash plate 5 as one cycle.
【００１５】スライドロッド３の上下動による振幅
（Ａ）は回転斜板５の回転軸とスライドロッド３の軸方
向に対する傾き角（θ）によって決まるので、加振モー
タ６と回転斜板５を振幅設定プ−リ７上に乗せて、加振
モータ６の回転軸と振幅設定プ−リ７の回転軸が直行す
る位置に回転斜板５が来るようにすると振幅設定プ−リ
７の回転角は回転斜板５の傾き角（θ）と等しくなる。
振幅設定モ−タ８は振幅設定プ−リ７を任意の角度に回
転して振幅（Ａ）を決める。The amplitude (A) due to the vertical movement of the slide rod 3 is determined by the rotation axis of the rotary swash plate 5 and the inclination angle (θ) of the slide rod 3 with respect to the axial direction. When the rotating swash plate 5 is placed on the setting pulley 7 so that the rotation axis of the vibration motor 6 and the rotation axis of the amplitude setting pulley 7 are perpendicular to each other, the rotation angle of the amplitude setting pulley 7 is set. Is equal to the tilt angle (θ) of the rotary swash plate 5.
The amplitude setting motor 8 rotates the amplitude setting pulley 7 at an arbitrary angle to determine the amplitude (A).
【００１６】前記加振モータ６、振幅設定モータ８、迎
角設定モータ１１には回転速度と回転角度を制御できる
パルスモ−タ・コントロ−ル、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａおよびカ
ウンタ−の各々のボ−ドを差し込み、ソフト（例えば、
Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｕｓ ９５Ｂｏｒｌａ
ｎｄ Ｄｅｌｐｈｉｏ Ｄｅｓｋｔｏｐ Ｖｅｒ。２。
０）を使用してボ−ドを制御するプログラムを作成す
る。この時、操作し易くするためにマウスとキ−ボ−ド
を使用してパラメ−タの変更、モ−タのスタ−ト、スト
ップ等が出来る用に画面を作成すれば良い。The vibration motor 6, the amplitude setting motor 8, and the angle-of-attack setting motor 11 include a pulse motor control, an A / D, a D / A, and a counter capable of controlling a rotation speed and a rotation angle. Insert the board and use software (for example,
Microsoft Windows 95Borla
nd Delphi Desktop Top. 2.
Use (0) to create a program for controlling the board. At this time, in order to facilitate the operation, a screen may be created by using a mouse and a keyboard to change parameters, start and stop the motor, and the like.
【００１７】この２次元翼加振装置で加振される振動翼
模型の迎角は次の近似式により表すことが出来る。 α＝αｍ＋Ａｓｉｎｗｔ Ａ＝Ｒ１／Ｒ２ｓｉｎθ ここで ｔ：時間 α：迎角 αｍ：平均迎角 Ａ：振幅 ｗ：回転振動数（ｒａｄｉａｎｓ／ｓｅｃ） θ：回転斜板の傾き角 Ｒ１：回転斜板の回転半径 Ｒ２：加振プーリ２の回転半径 である。The angle of attack of the vibrating blade model vibrated by the two-dimensional blade vibrating device can be expressed by the following approximate expression. α = αm + Asinwt A = R1 / R2sin θ where t: time α: angle of attack αm: average angle of attack A: amplitude w: rotational frequency (radians / sec) θ: tilt angle of rotary swash plate R1: rotation of rotary swash plate Radius R2: radius of rotation of the excitation pulley 2.
【００１８】つづいて駆動系の主要部の詳細を説明す
る。 １）ベルト伝導機構と各モ−タとの連結 駆動系にはスチ−ルベルトを用いたベルト伝導機構を使
用している。スチ−ルベルトは張力調整を容易にする為
に右巻き、左巻き用に各々一本ずつ使用し、右巻き、左
巻き用の２本の溝が点いたベルトプ−リの原車、従車の
各々に、たすきがけに１８０°回転分だけ巻き付けた後
に端を２本のビスで固定する方式を基本にしている。こ
のような方式で使用すベルト伝導機構の特徴には「機構
を小型に納められる」、「ベルトの伸縮が小さい」、
「ベルトの滑りが無い」、「ベルトの張力の調整が容
易」が挙げられる。また、駆動系のモ−タには３個の同
じ使用の原点センサ−付き５相パルスモ−タ（オリエン
タルモ−タ（株）製ＵＰＫ５９６ＡＳ）を使用してい
る。パルスモ−タはＤＣモ−タと比較して小型で保持力
が強く、制御が簡単という特徴がある。Next, the details of the main part of the drive system will be described. 1) Connection between belt transmission mechanism and each motor A belt transmission mechanism using a steel belt is used for the drive system. Steel belts are used one each for right-handed and left-handed windings to facilitate tension adjustment. Each belt pulley with two grooves for right-handed and left-handed windings The method is based on a system in which the end is fixed with two screws after being wound by 180 ° for the crossing. The features of the belt transmission mechanism used in such a method are "the mechanism can be stored in a small size", "the belt expands and contracts less",
"No belt slippage" and "Easy adjustment of belt tension". Also, three 5-phase pulse motors with the same origin sensor (UPK596AS manufactured by Oriental Motor Co., Ltd.) are used as motors of the drive system. The pulse motor is characterized in that it is smaller than the DC motor, has a higher holding force, and is easier to control.
【００１９】２）平均迎角αｍ用駆動系 平均迎角αｍを設定する為に振幅Ａ、回転振動数ｗの駆
動系を乗せた回転ベ−ス９を翼模型の回転軸１まわりに
回転させる駆動系である。迎角設定モ−タ１１には原点
センサ−付き５相パルスモ−タを使用し、出力はボ−ル
スクリュウで駆動するリニア−ガイドとベルトプ−リを
スチ−ルベルトで連結した特殊なベルト伝導機構で減速
され、最大負荷トルクは２４０ｋｇ／ｃｍである。スチ
−ルベルトは厚さ０．１５ｍｍ、幅１０ｍｍのステンレ
ス製を採用し、両端は各々リニア−ガイドと従車のベル
トプ−リにビス二本で固定している。設定位置精度は大
きい負荷トルク、伸縮が小さく滑りの無いスチ−ルベル
トを使用したベルト伝導機構とガタの小さいボ−ルネジ
により高い精度で維持される。回転ベ−ス９と固定軸受
２６の結合にはラジアル荷重、モ−メント、スラスト荷
重の複合荷重に対する剛性の高い（株）ＴＨＫ製のクロ
スロ−ラベアリング２８を使用している。過回転防止の
為に、リニアガイドの両端部にリミットスイッチとして
フォトセンサ−２個使用し、回転ベ−スの両側には±５
５°回転した位置にミニチュアダンパ−付きのストッパ
−を設けている。このストッパ−は伝導機構の調整時に
電源を切った際に、フリ−になった回転ベ−スを支持す
る役目もある。2) Driving system for average angle of attack αm In order to set the average angle of attack αm, the rotating base 9 on which the driving system with the amplitude A and the rotating frequency w is mounted is rotated around the rotating shaft 1 of the wing model. Drive system. The angle-of-attack setting motor 11 uses a 5-phase pulse motor with an origin sensor. The output is a special belt transmission mechanism that connects a linear guide driven by a ball screw and a belt pulley with a steel belt. It is decelerated and the maximum load torque is 240 kg / cm. The steel belt is made of stainless steel having a thickness of 0.15 mm and a width of 10 mm, and both ends are fixed to a linear guide and a belt pulley of a driven vehicle with two screws. The set position accuracy is maintained at a high accuracy by a large load torque, a belt transmission mechanism using a steel belt with small expansion and contraction and no slip, and a ball screw with small play. For the connection between the rotating base 9 and the fixed bearing 26, a THK cross-roller bearing 28 having high rigidity against a combined load of a radial load, a moment and a thrust load is used. To prevent over rotation, two photo sensors are used as limit switches at both ends of the linear guide, and ± 5 on both sides of the rotating base.
A stopper with a miniature damper is provided at a position rotated by 5 °. The stopper also serves to support the free rotating base when the power is turned off when adjusting the transmission mechanism.
【００２０】３）加振振幅Ａを設定する為に加振モータ
６の載った振幅設定プ−リ７を回転して回転斜板５の角
度θを変化させる駆動系。 振幅設定モ−タ８は原点センサ−付き５相パルスモ−タ
を使用し、出力はスチ−ルベルトを使用したベルト伝導
機構によって減速して最大負荷トルクは２４０ｋｇ／ｃ
ｍである。スチ−ルベルトは平均迎角αｍ用駆動系と同
じものを使用し、両端は各々原車、従車に１８０°巻き
付けてからビス二本で固定している。設定位置精度は大
きい負荷トルクと伸縮が小さく滑りの無いスチ−ルベル
トを使用したベルト伝導機構により高い精度で維持され
る。過回転防止の為に従車側のベルトプ−リにリミット
スイッチとしてフォトセンサ−２個を使用している。3) A drive system for changing the angle θ of the rotary swash plate 5 by rotating the amplitude setting pulley 7 on which the vibration motor 6 is mounted to set the vibration amplitude A. The amplitude setting motor 8 uses a 5-phase pulse motor with an origin sensor. The output is reduced by a belt transmission mechanism using a steel belt, and the maximum load torque is 240 kg / c.
m. The same steel belt as the drive system for the average angle of attack αm is used, and both ends are wrapped 180 ° around the original vehicle and the driven vehicle, and then fixed with two screws. The set position accuracy is maintained with high accuracy by a belt transmission mechanism using a steel belt with large load torque and small expansion and contraction and no slippage. In order to prevent over rotation, two photo sensors are used as limit switches on the belt pulley on the side of the vehicle.
【００２１】４）翼模型振動駆動系 翼模型２１を疑似正弦波加振するために加振モ−タ６の
回転運動を回転斜板５とコネクティンッロッド４でスラ
イドロッド３の上下運動に変換する。次いで、再びベル
ト伝導機構で加振プーリ２の回転運動に変換して翼模型
を回転軸廻りに揺動運動させる駆動系である。加振モ−
タ６は原点センサ−付き５相パルスモ−タを使用し、出
力は回転車板とスチ−ル・ベルト伝導機構によって減速
され最大負荷トルクは１２０ｋｇ／ｃｍである。加振モ
−タ６の回転軸にはラジアル荷重以外に大きいモ−メン
トが作用するのでφ８ｍｍの回転軸をφ１２ｍｍ〜φ３
０ｍｍ程度に太くし、ボールベアリングで支持してから
回転斜板５と（株）椿本チェイン性のパワ−ロックを使
用して強固に結合している。回転斜板５の形は負荷変動
による速度変動を小さくする為にフライホイルの役目も
しており、約８０％の変動エネルギ−を吸収をするよう
に成形している。4) Blade Model Vibration Driving System The rotary motion of the excitation motor 6 is converted into the vertical motion of the slide rod 3 by the rotary swash plate 5 and the connecting rod 4 in order to generate a pseudo sine wave excitation of the blade model 21. I do. Next, the driving system is converted into the rotational motion of the excitation pulley 2 again by the belt transmission mechanism and swings the wing model around the rotation axis. Excitation mode
The motor 6 uses a five-phase pulse motor with an origin sensor, the output of which is reduced by a rotating vehicle plate and a steel belt transmission mechanism, and the maximum load torque is 120 kg / cm. Since a large moment acts on the rotating shaft of the excitation motor 6 in addition to the radial load, the rotating shaft having a diameter of 8 mm should be adjusted to 12 mm to 3 mm.
After being thickened to about 0 mm and supported by a ball bearing, the rotary swash plate 5 and Tsubakimoto Chain Power Lock are firmly connected to each other. The shape of the rotary swash plate 5 also serves as a flywheel to reduce speed fluctuations due to load fluctuations, and is formed so as to absorb about 80% of fluctuation energy.
【００２２】コネクティングロッド４の下端部はスライ
ドロッド３の上端部の溝に差し込みピン結合しているの
で、コネクティングロッド４は上下運動、公転運動と揺
動運動が可能である。回転運動と上下運動をするスライ
ドロッド３は両端をメタル軸受支持され凹形金具（連結
金具）１２のメタル軸受を貫通している。連結金具１２
をスライドロッド３の中間位置に固定しているので連結
金具１２はスライドロッド３から上下運動のみ取り出す
ことが出来て、取り出した上下運動をスチ−ルベルト
（幅８ｍｍ、厚さ０。１５ｍｍ）を使用したベルト伝導
機構で翼模型加振用の加振プ−リ２に伝達する。加振プ
ーリ２と翼模型回転軸（中空軸）１との結合には（株）
椿本チェイン製のパワ−ロックを使用して強固に結合し
ている。Since the lower end of the connecting rod 4 is inserted into the groove at the upper end of the slide rod 3 and is connected with the pin, the connecting rod 4 can move up and down, revolve and swing. The slide rod 3 that rotates and moves up and down is supported at both ends by metal bearings, and penetrates the metal bearing of the concave fitting (connecting fitting) 12. Connection bracket 12
Is fixed to the intermediate position of the slide rod 3, so that the connecting fitting 12 can take out only the vertical movement from the slide rod 3, and use the steel belt (8 mm wide, 0.15 mm thick) for the vertical movement taken out. The vibration is transmitted to the vibration pulley 2 for vibrating the wing model by the belt transmission mechanism. Co., Ltd. for coupling the excitation pulley 2 and the blade model rotating shaft (hollow shaft) 1
It is firmly connected using a power lock made by Tsubakimoto Chain.
【００２３】５）迎角αセンサ− 翼模型の迎角αの測定は、翼模型側を第１検出プーリ１
５、ポテンショメ−タ側を第２検出プーリ１６とし、ス
チ−ルベルト（幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ）を使用し
たベルト伝導機構によって翼模型の迎角αをポテンショ
メ−タに伝達し、安定化電源を使用して正確なアナログ
値を出力する。5) Attack angle α sensor The angle of attack α of the wing model is measured by using the first detection pulley 1 on the wing model side.
5. The potentiometer side is the second detection pulley 16, and the angle of attack α of the wing model is transmitted to the potentiometer by a belt transmission mechanism using a steel belt (8 mm wide and 0.15 mm thick), Use a regulated power supply to output accurate analog values.
【００２４】６）パソコンによる制御システム パソコンと各モ−タ及びセンサーはインタ−フェ−ス回
路を介して接続し、ソフトウェアによって制御する。 ａ）各モ−タの制御 基本的にパルスモ−タは１個ずつ回転子、同時に複数個
回転することはない。これは、機構的にも安全であり、
運転者からも各動作を確認しやすい。各パラメ−タの設
定は操作画面から行い値が不適当であれば入力できな
い。また、設定されたパラメ−タは必要に応じて確認す
ることができる。6) Control system by personal computer The personal computer and each motor and sensor are connected via an interface circuit and controlled by software. a) Control of each motor Basically, one pulse motor is a rotor, and a plurality of motors are not simultaneously rotated. This is mechanically safe,
It is easy for the driver to check each operation. The setting of each parameter is performed from the operation screen and cannot be input if the value is inappropriate. Also, the set parameters can be confirmed as needed.
【００２５】ｂ）動作 各動作とも原点位置に移動することから開始する。原点
位置に移動出来ない時は何らかのトラブルであるから以
後の動作を行うことは出来ない。また、何らかの原因に
より正規の動作範囲外に移動した場合はその方向への移
動は停止する。この場合、不用意にモ−タの電流を切る
と返って危険なので動作司令パルスを停止することす
る。正規の状態であれば０．１〜８Ｈｚの範囲で翼模型
を加振する。 ｃ）トリガ−信号 パラメ−タセット画面の中でカメラのシャッタを切るた
めのトリガー信号を出力するタイミングを設定する。 ｄ）デ−タファイル ポテンショメ−タの出力電圧をサンプリングした上でＡ
／Ｄ変換を行い、デ−タファイルに保管する。サンプリ
ングの周期は画面上で設定することができるが、その値
はパルスモ−タの駆動パルスを分周したものとする。B) Operation Each operation starts by moving to the origin position. If it cannot be moved to the home position, it is not possible to perform subsequent operations because of some trouble. Further, when the movement is out of the normal operation range for some reason, the movement in that direction is stopped. In this case, if the motor current is cut off carelessly, the operation command pulse is stopped because it is dangerous to return. In a normal state, the wing model is vibrated in the range of 0.1 to 8 Hz. c) Trigger signal Set the timing to output a trigger signal for releasing the shutter of the camera in the parameter set screen. d) Data file After sampling the output voltage of the potentiometer, A
Performs / D conversion and stores it in a data file. The sampling cycle can be set on the screen, and the value is obtained by dividing the driving pulse of the pulse motor.
【００２６】本加振装置を使用した実験例 使用する風洞は風速範囲が１〜６５ｍ／ｓで測定部の大
きさが〔５５０ｍｍ幅×６５０ｍｍ高さ×１、５００ｍ
ｍ長さ〕の回流形（ゲッチンゲン形）である。測定部は
固定壁で、４本の角柱梁に上下壁および側壁をビスで固
定する構造になっている。本加振装置は測定部の側壁の
一部を外し、代わりの側壁と一体に成形して装着する。
加振する翼模型は、翼型「ＮＡＳＡ−ＧＡ（Ｗ）−
１」、翼弦１５０ｍｍ、翼幅５５０ｍｍ、重量１．２６
ｋｇの２次元翼である。Experimental Example Using This Exciter The wind tunnel used had a wind speed range of 1 to 65 m / s and the size of the measuring section was [550 mm width × 650 mm height × 1,500 m
m length]. The measuring section is a fixed wall, and has a structure in which the upper and lower walls and the side walls are fixed to four prismatic beams with screws. In this vibration device, a part of the side wall of the measuring unit is removed, and the vibration unit is formed integrally with the alternative side wall and mounted.
The wing model to be vibrated is the wing type “NASA-GA (W)-
1 ", chord 150 mm, wing width 550 mm, weight 1.26
kg two-dimensional wings.
【００２７】回転軸の構造は、着脱を容易にする為に観
測窓側にベアリングの孔に差し込むφ７ｍｍの回転軸を
取り付け、駆動装置側にはφ１２ｍｍの嵌合穴を設け、
駆動系から中空軸を差し込む用にしている。また、トル
ク伝達するのに駆動装置側に回転中心から２０ｍｍのと
ころにφ５ｍｍ嵌合孔を設け、駆動装置の回転軸からピ
ンを差し込み結合できる様にしている。負荷条件とし
て、風速１５ｍ／ｓおいて、振動数８Ｈｚ、振幅±１０
°で加振可能としている。翼模型取り付け用側壁の寸法
は約縦５６６ｍｍ×横５９５ｍｍで観測窓側は厚さ１０
ｍｍの透明アクリル板を使用。翼模型の回転軸が貫通す
る部分には翼厚を越えない外径 １６ｍｍのボ−ル・ベ
アリングを入れている。駆動装置側の側壁は厚さ１５ｍ
ｍのジュラルミン製とし、駆動装置と一体に製作してい
る。The structure of the rotating shaft is such that a φ7 mm rotating shaft to be inserted into a bearing hole is mounted on the observation window side to facilitate attachment and detachment, and a φ12 mm fitting hole is provided on the driving device side.
The hollow shaft is inserted from the drive system. Further, a φ5 mm fitting hole is provided at a position 20 mm from the center of rotation on the drive device side for transmitting torque, so that a pin can be inserted and coupled from the rotation shaft of the drive device. As load conditions, at a wind speed of 15 m / s, a frequency of 8 Hz and an amplitude of ± 10
Vibration is possible in °. The dimensions of the side wall for attaching the wing model are about 566 mm long x 595 mm wide, and the observation window side has a thickness of 10
mm transparent acrylic plate. A ball bearing having an outer diameter of 16 mm which does not exceed the wing thickness is provided in a portion where the rotation axis of the wing model penetrates. The drive side wall is 15m thick
m duralumin, and integrated with the drive unit.
【００２８】なお、上記実施形態としては、駆動系とし
てスチールベルトを使用しているが、たとえば、他の材
料からなるベルトや歯車伝導機構等を使用することも可
能である。また、本発明はその精神又は主要な特徴から
逸脱することなく他の色々な形で実施することができ、
また、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎ
ず、限定的に解釈してはならない。In the above embodiment, a steel belt is used as a drive system. However, for example, a belt made of another material, a gear transmission mechanism, or the like may be used. Also, the present invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit or main characteristics thereof,
In addition, the above-described embodiment is merely an example in all aspects, and should not be construed as limiting.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上詳細に述べた如く本発明によれば、
３台のモ−タ−を制御することにより疑似正弦波加振が
出来るとともに，翼模型の平均迎角，振動振幅，振動数
を自動的に変更することができる。パソコン画面等の操
作手段からの指令で翼模型の平均迎角、振幅、振動数を
自動的に短時間で変更できる。等の優れた効果を奏する
ことができる。As described in detail above, according to the present invention,
By controlling the three motors, a pseudo sine wave can be excited, and the average angle of attack, vibration amplitude and frequency of the wing model can be automatically changed. The average angle of attack, amplitude, and frequency of the wing model can be automatically changed in a short time by commands from operating means such as a personal computer screen. And the like.
【図１】本発明の実施形態に係わる加振装置の正面図で
ある。FIG. 1 is a front view of a vibration device according to an embodiment of the present invention.
【図２】同装置の一部断面側面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional side view of the device.
１ 中空軸 ２ 加振プーリ ３ スライドロッド ４ コネクティングロッド ５ 回転斜板 ６ 加振モータ ７ 振幅設定プーリ ８ 振幅設定モータ ９ 回転ベース １０ 回転プーリ １１ 迎角設定モータ １２ 連結金具 １３ スライドプレート １４ ボールスクリュウ １５ 第１検出プーリ、 １６ 第２検出プーリ ２０ 風洞 ２１ 翼模型 ２２、２３ 軸 ２４ 煙道 ２５ 側板 ２６ 固定軸受 ２７ アクリル板 ２８、２９、３０、３１ 軸受 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hollow shaft 2 Exciting pulley 3 Slide rod 4 Connecting rod 5 Rotating swash plate 6 Exciting motor 7 Amplitude setting pulley 8 Amplitude setting motor 9 Rotation base 10 Rotary pulley 11 Attack angle setting motor 12 Connecting bracket 13 Slide plate 14 Ball screw 15 1st detection pulley, 16 2nd detection pulley 20 Wind tunnel 21 Airfoil model 22, 23 Axis 24 Flue 25 Side plate 26 Fixed bearing 27 Acrylic plate 28, 29, 30, 31 Bearing
Claims (8)
持される模型翼と連結可能な軸と、 前記固定軸受の外周に回転自在に取り付けた回転ベース
と、 前記回転ベースの回転により模型翼と連結可能な軸を回
転し、模型翼の平均迎角を設定する迎角設定手段と、 前記模型翼の回転角を検出する迎角検出手段と、 前記回転ベース上に取り付けた加振手段と、 前記加振手段により前記模型翼と連結可能な軸を揺動振
動させる振動伝達手段とを備えてなる風洞試験用加振装
置。1. A fixed bearing fixed to a wind tunnel, a shaft penetrating the fixed bearing and connectable to a model wing rotatably supported by the bearing, and rotatably mounted on an outer periphery of the fixed bearing. Attachment angle setting means for rotating an axis connectable to the model wing by rotation of the rotation base attached thereto, and setting an average angle of attack of the model wing, and detecting an angle of attack for detecting a rotation angle of the model wing. Means, a vibrating means mounted on the rotating base, and a vibration transmitting means for oscillating a shaft connectable to the model wing by the vibrating means.
ベースに取り付け回転ベースの回転中心と同じ回転中心
を持つベース回転プーリと、この回転プーリを回転させ
る回転手段と、回転プーリの回転により、前記模型翼と
連結可能な軸を回転させることができるようにしたこと
を特徴とする請求項１に記載の風洞試験用加振装置。2. The angle-of-attack setting means includes: a rotation base; a base rotation pulley mounted on the rotation base and having the same rotation center as the rotation center of the rotation base; rotation means for rotating the rotation pulley; The wind tunnel test vibration device according to claim 1, wherein a shaft connectable to the model wing can be rotated.
回転プーリと当接し回転プーリに回転力を付与すること
ができるスライドプレートと、スライドプレートをスラ
イドさせるスクリュウシャフトと、このスクリュウシャ
フトを回転するモータとからなり、スライドプレートの
移動により回転プーリを回転することができることを特
徴とした請求項２に記載の風洞試験用加振装置。3. A rotating means for rotating the rotary pulley,
It consists of a slide plate that can contact the rotary pulley and apply a rotational force to the rotary pulley, a screw shaft that slides the slide plate, and a motor that rotates the screw shaft, and rotates the rotary pulley by moving the slide plate. The wind tunnel test vibration device according to claim 2, wherein the vibration device can be used for a wind tunnel test.
能な軸に取り付けた第１検出プーリと第２検出プーリ
と、第２検出プーリに設けたポテンショメータとからな
ることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載
の風洞試験用加振装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein the angle of attack detection means comprises a first detection pulley and a second detection pulley mounted on a shaft connectable to the model wing, and a potentiometer provided on the second detection pulley. The wind tunnel test vibrating device according to claim 1.
取り付けた加振振幅設定プーリと、このプーリ上に取り
付けた加振モータと、この加振モータの回転軸に取り付
けた回転斜板と、この回転斜板の端面に対して揺動運動
が可能に連結されたスライドロッドとからなることを特
徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の風洞試験
用加振装置。5. A vibration amplitude setting pulley rotatably mounted on a rotating base, a vibration motor mounted on the pulley, and a rotary swash plate mounted on a rotating shaft of the vibration motor. 5. The wind tunnel test vibration device according to claim 1, further comprising: a slide rod connected to an end surface of the rotary swash plate so as to be capable of swinging motion. 6.
タにより回転可能に構成されていることを特徴とする請
求項５に記載の風洞試験用加振装置。6. The vibration device for wind tunnel test according to claim 5, wherein said vibration amplitude setting pulley is configured to be rotatable by an amplitude setting motor.
イドロッドに設けた連結金具と、前記連結金具に連結さ
れ、かつ、前記模型翼と連結可能な軸に取り付けた加振
プーリとからなることを特徴とする請求項１〜請求項６
の何れかに記載の風洞試験用加振装置。7. The vibration transmitting means includes a connecting fitting provided on a slide rod of the vibrating means, and an exciting pulley attached to a shaft connected to the connecting fitting and connectable to the model wing. Claim 1 to Claim 6
The vibration device for wind tunnel test according to any one of the above.
構成し、中空軸の中空部を煙道として構成したことを特
徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の風洞試験
用加振装置。8. The wind tunnel according to claim 1, wherein a shaft connectable to the model wing is formed as a hollow shaft, and a hollow portion of the hollow shaft is formed as a flue. Test shaker.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16615899A JP3684389B2 (en) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Exciting device for wind tunnel test |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP16615899A JP3684389B2 (en) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Exciting device for wind tunnel test |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356567A true JP2000356567A (en) | 2000-12-26 |
| JP3684389B2 JP3684389B2 (en) | 2005-08-17 |
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| JP16615899A Expired - Fee Related JP3684389B2 (en) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Exciting device for wind tunnel test |
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| JP (1) | JP3684389B2 (en) |
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