一种应用于暂冲式超声速风洞冲击防护装置，包括连接壳体(10)、蜗轮(7)、蜗杆(6)、驱动机构；连接壳体(10)的两端分别与天平、模型支杆连接；驱动机构安装在连接壳体(10)内部，驱动机构的输出端通过联轴器连接蜗杆(6)，至少三个蜗轮(7)周向均布且通过转轴(13)安装在连接壳体(10)上，当风洞处于启动和关车状态时，蜗杆(6)带动蜗轮(7)转动，打开蜗轮，使蜗轮(7)上未与蜗杆(6)啮合部分的端面对试验模型(1)底部内腔进行支撑，当风洞内气流稳定时，通过驱动机构驱动蜗杆(6)、蜗轮(7)，收缩蜗轮，使整个装置外表面与装配后的模型支杆外表面平齐。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于暂冲式超声速风洞冲击防护装置
本专利技术涉及一种应用于暂冲式超声速风洞冲击防护装置，用于在风洞在启动和关车时，避免气流的急剧变化导致作用在模型的上的冲击载荷对天平的影响甚至破坏，提高测量精度。
技术介绍
暂冲式超风洞在启动和关车时气流在各个方向上极不稳定，气流的急剧变化导致作用在模型上的冲击载荷非常大，模型支撑系统在固有频率下强烈震动。特别是法向的冲击载荷因子往往在5-10左右。实验表明，在二维风洞中模型主升力面在水平方向平行于喷管对称面时所受的冲击载荷会更大。这就要求在设计天平设计时其量程和结构强度必须承足够的受冲击载荷。而风洞流场稳定时模型所受的载荷往往比冲击载荷小的多，这就导致天平设计时增加数倍于测量需求的量程，导致天平测量精度的降低，限制了风洞试验精度的提高。此外冲击载荷对天平系统和模型具有很强的破坏性。作用于特定风洞和特定模型上的巨大的冲击载荷具有很大的随机性，而且引起巨大载荷的形成机理仍不十分了解。然而有人提出这可能时由于从某些发生弯曲部分发生气流分离引起的极不对称的流动，产生较大的气流角，升力面的一侧是超音速流动另一侧伴随着亚音速流动。超音速流动的一侧压力低，亚音速流动的一侧压力高，这样的流场引起了大载荷。国内生产型风洞亚跨超风洞一般无减少冲击载荷的保护或抑制措施，这导致国内风洞测力试验精度普遍低于俄罗斯或美国同类型风洞，是提高测力风洞试验精度的一个瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：通过解决降低天平受到的冲击载荷影响问题，设计一种适用于暂冲式超声速风洞的冲击防护装置。本专利技术的技术解决方案是：一种应用于暂冲式超声速风洞冲击防护装置，包括连接壳体、蜗轮、蜗杆、驱动机构；连接壳体的两端分别与天平、模型支杆连接；驱动机构安装在连接壳体内部，驱动机构的输出端通过联轴器连接蜗杆，至少三个蜗轮周向均布且通过转轴安装在连接壳体上，当风洞处于启动和关车状态时，蜗杆带动蜗轮转动，打开蜗轮，使蜗轮上未与蜗杆啮合部分的端面对试验模型底部内腔进行支撑，当风洞内气流稳定时，通过驱动机构驱动蜗杆、蜗轮，收缩蜗轮，使整个装置外表面与装配后的模型支杆外表面平齐。连接壳体与天平、模型支杆之间采用锥配合方式进行连接。所述的蜗轮为异型结构，包括与蜗杆啮合的齿面部分和起支撑作用的部分；其中，转轴位于齿面部分的旋转中心，齿面部分的圆心角至少保证蜗轮充分打开时，蜗轮与蜗杆的啮合点与旋转中心的连线与蜗杆轴线垂直，蜗轮起支撑作用的部分与连接壳体上加工的配合面接触进行定位，且在蜗轮收缩完全时，齿面部分的一端与连接壳体上加工的台阶面配合进行定位，使的支撑部分外表面与连接壳体的外表面平齐。所述的平齐保证支撑部分外表面与连接壳体外表面之间的阶差小于0.1mm。所述的蜗轮起支撑作用的部分的支撑端面固连缓冲垫。天平外引线从蜗轮之间的缝隙穿出，并沿着驱动机构与壳体之间的缝隙，与电机的驱动线一起从连接壳体与模型支杆的引线孔穿出。螺杆两端通过轴承支撑，两端轴承座外端面加工引线孔，引线孔的轴线与蜗杆的轴线平行。电机驱动线与天平外引线之间进行电磁屏蔽。转轴和轴承座均采用玻璃钢或陶瓷材料加工。通过蜗轮与连接壳体电路短路，蜗轮的齿面部分或支撑部分与连接壳体设计的定位台阶接触时，蜗轮和连接壳体电路短路来对蜗轮的打开和关闭进行控制。本专利技术与现有技术相比有益效果为：(1)本专利技术设计的一种应用于暂冲式超声速风洞冲击防护装置在风洞启动和关车阶段处于打开状态，可以将模型的受到的冲击载荷通过本装置的蜗轮的支撑部分传递到模型支杆，减小天平的受到的冲击载荷，天平在设计阶段可以减小其设计载荷，使得其设计载荷与使用载荷更加匹配，提高试验的测试精度；在风洞流场稳定时，本设计装置处于关闭状态，对风洞试验不会造成影响。(2)蜗轮采用异型设计，其打开时可以起到对模型的附加支撑作用，关闭时与支杆平面平齐不会对风洞测试造成影响。(3)蜗轮起支撑作用的末端安装有缓冲垫，风洞启动和关车阶段蜗轮处于打开状态，可以避免对模型内腔的损坏。(4)蜗轮转轴(13)和轴承(11)安装座采用玻璃钢等硬质绝缘材料设计，连接壳体设计定位配合面，可以对其进行电路限位设计，提高蜗轮的到位精度。(5)本装置可以根据不同的模型支杆的尺寸进行系列设计，以满足不同模型试验的需求，提高试验应用能力。附图说明图1是本专利技术所述的风洞试验测力系统示意图；图2为本专利技术示意图；图3、4是本专利技术所述支撑机构打开、关闭时的示意图.具体实施方式本专利技术主要是为暂冲式超声速风洞在风洞启动和关车时，减小测试天平受到冲击载荷的影响，提高测试的精准度。主要途径是通过在天平后端增加一套支撑机构，使得在风洞开启和关车时将模型尾部与支撑机构连接，减小天平受到冲击载荷，进而达到对天平的保护，属于亚跨超声速风洞实验控制
、试验空气动力学领域。如图1所示，模型1直接与天平2左端连接，天平2右端与该防护装置3连接，最后该装置3与支杆相连接，最后模型支杆4安装在风洞的支架上。如图2所示，本专利技术装置包括连接壳体10、蜗轮7、蜗杆6、驱动机构；连接壳体10的两端分别与天平2、模型支杆4连接；驱动机构安装在连接壳体10内部，驱动电机9的输出端通过联轴器8连接蜗杆6，蜗杆6两端通过转动部件11与支撑机构外壳10连接，至少三个蜗轮7周向均布且通过转轴13安装在连接壳体10上，当风洞处于启动和关车状态时，通过电机9驱动蜗杆6旋转，蜗杆6带动蜗轮7转动，打开蜗轮，使蜗轮7上未与蜗杆6啮合部分的端面对试验模型1底部内腔进行支撑，当风洞内气流稳定时，通过电机9反向驱动蜗杆6、蜗轮7，收缩蜗轮，使整个装置外表面与装配后的模型支杆外表面平齐。连接壳体与天平、模型支杆之间采用锥配合方式进行连接。如图3所示，的蜗轮7为异型结构，包括与蜗杆啮合的齿面部分和起支撑作用的部分；其中，转轴13位于齿面部分的旋转中心，齿面部分的圆心角至少保证蜗轮充分打开时，蜗轮与蜗杆的啮合点与旋转中心的连线与蜗杆轴线垂直，蜗轮起支撑作用的部分与连接壳体上加工的配合面接触进行定位，且在蜗轮收缩完全时，齿面部分的一端与连接壳体上加工的台阶面配合进行定位，使的支撑部分外表面与连接壳体的外表面平齐，如图4所示，平齐保证支撑部分外表面与连接壳体外表面之间的阶差小于0.1mm。如图3所示，蜗轮7起支撑作用的部分的支撑端面固连缓冲垫，当蜗轮7完全打开时，避免因模型抖动造成蜗轮对模型底部内腔的破坏。如图2所示，螺杆6两端通过轴承(即转动部件11)支撑，两端轴承座外端面加工引线孔，引线孔的轴线与蜗杆的轴线平行。天平外引线先穿过左侧轴承座(靠近天平2)的引线孔，在蜗轮蜗杆区域从蜗轮之间的缝隙14穿过，之后穿过右侧轴承座(靠近驱动电机9)的引线孔，并沿着驱动电机9与连接壳体10之间的缝隙，与驱动电机的驱动线一起从连接壳体穿线孔12、模型支杆穿线孔5一并引出风洞外。电机驱动线与天平外引线之间进行电磁屏蔽。如图2、图3、图4所示，转轴13和轴承座均采用绝缘材料设计加工，根据机构承载条件对绝缘材料进行选择(例如玻璃钢、陶瓷等材料)。机构运行时，连接壳体10接正电，蜗轮7、蜗杆6接负电；蜗轮7打开完全时，蜗轮7起支撑作用的部分与连接壳体10上加工的配合面接触形成短路，蜗轮7完全关闭时，蜗轮7齿面部分与连接壳体10上加工本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用于暂冲式超声速风洞冲击防护装置，其特征在于：包括连接壳体(10)、蜗轮(7)、蜗杆(6)、驱动机构；连接壳体(10)的两端分别与天平、模型支杆连接；驱动机构安装在连接壳体(10)内部，驱动机构的输出端通过联轴器连接蜗杆(6)，至少三个蜗轮(7)周向均布且通过转轴(13)安装在连接壳体(10)上，当风洞处于启动和关车状态时，蜗杆(6)带动蜗轮(7)转动，打开蜗轮，使蜗轮(7)上未与蜗杆(6)啮合部分的端面对试验模型(1)底部内腔进行支撑，当风洞内气流稳定时，通过驱动机构驱动蜗杆(6)、蜗轮(7)，收缩蜗轮，使整个装置外表面与装配后的模型支杆外表面平齐。
【技术特征摘要】
1.一种应用于暂冲式超声速风洞冲击防护装置，其特征在于：包括连接壳体(10)、蜗轮(7)、蜗杆(6)、驱动机构；连接壳体(10)的两端分别与天平、模型支杆连接；驱动机构安装在连接壳体(10)内部，驱动机构的输出端通过联轴器连接蜗杆(6)，至少三个蜗轮(7)周向均布且通过转轴(13)安装在连接壳体(10)上，当风洞处于启动和关车状态时，蜗杆(6)带动蜗轮(7)转动，打开蜗轮，使蜗轮(7)上未与蜗杆(6)啮合部分的端面对试验模型(1)底部内腔进行支撑，当风洞内气流稳定时，通过驱动机构驱动蜗杆(6)、蜗轮(7)，收缩蜗轮，使整个装置外表面与装配后的模型支杆外表面平齐。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：连接壳体与天平、模型支杆之间采用锥配合方式进行连接。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的蜗轮(7)为异型结构，包括与蜗杆啮合的齿面部分和起支撑作用的部分；其中，转轴(13)位于齿面部分的旋转中心，齿面部分的圆心角至少保证蜗轮充分打开时，蜗轮与蜗杆的啮合点与旋转中心的连线与蜗杆轴线垂直，蜗轮起支撑作用的部分与连接壳体上加工的配合面接触进行定位，且在蜗轮收缩完全时...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏忠武，张晨凯，李广良，何敬玉，金佳林，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
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