一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法技术

本发明专利技术公开了一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法，包括以下四个环节步骤：a.将模型机构的支撑基础设置为独立基础平台，在独立基础平台与试验段基础之间设置隔振缝隙；b.将下机构的试验段下驻室安装在独立基础平台上，用矩形波纹管来消除与试验段主驻室连接的扩压器设备产生的振动；c.喷管与试验段之间采用充气密封结构的连接方式，杜绝振动经试验段传递到模型机构上；d.上机构采用两个门型桁架组成的板凳式结构进行支撑，实现上机构与试验段上驻室的振动隔离。本发明专利技术通过采用独立基础平台支撑，避免地面振动传递到模型机构上；通过采用充气密封结构，避免喷管等主体设备的振动传递到模型机构上，且隔振效果好。且隔振效果好。且隔振效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法


[0001]本专利技术涉及高超声速风洞设备领域，具体来说，涉及一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法。

技术介绍

[0002]高超声速风洞是开展高超声速飞行器设计与性能评估的重要地面试验设备。试验段是高超声速风洞进行模型试验的场所，也是试验人员与风洞接触较多的地方，主要用于安装调整飞行器试验模型姿态的模型机构、测量天平和测量传感器、风洞流场观察等。高超声速风洞模型机构系统一般包括多个自由度的上机构和下机构，上机构和下机构上安装飞行器试验模型和测量天平，用于开展飞行器试验模型不同状态、不同姿态下的轴向力、法向力、侧向力以及力矩等重要的设计参数；上机构和下机构还用于开展模型压力、热流等测量。在试验过程中，模型机构按照预先设定的运动参数进行位置、角度的实时运动来模拟飞行器在空中的飞行姿态。模型机构的上机构和下机构分别安装在试验段的上驻室和下驻室内部。
[0003]在风洞吹风过程中，用于给风洞提供试验介质的高压气源管道与阀门系统在快速阀门启动后，高速气流的在管道中运动会造成管道与阀门的产生剧烈振动，振动通过管道支撑传递到地面，再通过地面传递到试验段的基础上，如果不采取隔振措施，这种振动会通过试验段传递到模型机构上；另外，经过加热、均流的高速气流经过风洞稳定段、喷管形成高超声速流动后也会产生低频的振动，如果试验段与喷管连接处不采取隔振措施的话，这种低频振动也通过试验段传递到模型机构上。
[0004]因不同的试验状态造成振动频率不同，无法通过数据处理或其他方法进行消除，这些振动传递到用于测量模型受力状态的天平上会造成测量数据的不准确，就无法提供可靠、真实的试验数据。因此，模型机构系统要求将周围设备产生的或其它来源的振动隔离，防止传递到机构上影响飞行器试验气动力、热流、表面压力等测量精度。
[0005]为了消除风洞运行过程中产生的振动传递到模型机构上从而影响飞行器气动力测量精度，当前，亟需发展一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法。

技术实现思路

[0006]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法，包括以下四个环节步骤：
[0009]a.将用于安装模型机构系统的支撑基础设置为独立基础平台，在独立基础平台与试验段基础之间设置隔振缝隙，隔振缝隙内部填充细沙、隔振棉或泡沫板，独立基础平台采用多根桩基支撑在地下的岩石层上；
[0010]b.将模型机构系统中的下机构的试验段下驻室安装在模型机构的独立基础平台
上，通过事先预埋的地脚螺栓固定，地脚螺栓与试验段下驻室的底板通过焊接方式来实现真空密封，在试验段下驻室与试验段主驻室之间设置矩形波纹管，用矩形波纹管来消除与试验段主驻室连接的扩压器设备产生的振动；
[0011]c.喷管与试验段之间采用充气密封结构的连接方式，充气密封圈采用硅橡胶制作，喷管出口段与试验段主驻室上的充气密封结构之间的密封间隙设置在5～7mm，充气密封圈充气压力设置为0.3～0.6MPa，充气密封圈与喷管出口段外圆之间通过线接触密封，通过这种方式消除了通过喷管加速形成的高超声速流动带来的低频振动传递到试验段上，从而杜绝振动经试验段传递到模型机构上；
[0012]d.模型机构系统中的上机构采用两个门型桁架组成的板凳式结构进行支撑，在试验段主驻室两个端面的上方设置四个带法兰的连接管，两个门型桁架分别穿过试验段上的四个连接管，连接管与门型桁架分别通过四个圆形波纹管实现连接与密封；门型桁架的立柱安装在模型机构的独立基础平台上的四个水泥制成的方形立柱上，通过地脚螺栓固定连接，实现模型机构系统中的上机构与试验段上驻室的振动隔离。
[0013]进一步地，在环节步骤a中：
[0014]a1.所述模型机构的独立基础平台为钢筋混凝土结构，且其由多根圆柱桩基、下驻室安装区和上机构的四个基础方形立柱组成；圆柱桩基在施工时，确保桩基孔挖到岩石层以下；
[0015]a2.所述模型机构的独立基础平台，其极限承载强度为其上方设备总载荷的3倍以上，该总载荷具体为模型机构的上机构和下机构的重量、上机构支撑门型桁架的重量、试验段下驻室的重量、模型机构运动时冲击载荷、模型试验时气动载荷的总和；
[0016]a3.所述模型机构的独立基础平台上用于安装上机构的方形立柱为钢筋混凝土结构，方形立柱的尺寸大小需满足独立基础平台极限承载强度的需求；
[0017]a4.所述模型机构的独立基础平台与试验段基础之间的隔振缝隙宽度L在200mm以上，隔振缝隙之间填充细沙或隔振填充棉。
[0018]进一步地，在环节步骤b中：
[0019]b1.所述试验段下驻室为方箱结构，用于存放安装模型机构的下机构，并提供安装和检修空间；试验段下驻室底板上设置有与独立基础平台的连接螺栓孔和安装模型机构的下机构的连接螺栓孔；试验段下驻室的上端为方形法兰，法兰上设置有密封槽；
[0020]b2.所述矩形波纹管为方形结构，其截面尺寸与试验段下驻室的截面相同，矩形波纹管的高度L1＞500mm；矩形波纹管的两端为方形法兰结构，方形法兰尺寸与试验段下驻室上端的方形法兰相同；矩形波纹管外四周设置安装和运输用拉杆；矩形波纹管的内外均设置有波纹节保护套。
[0021]进一步地，在环节步骤c中：
[0022]c1.所述充气密封结构包括充气密封圈安装段、充气密封圈以及配套的小型充气压缩机、软管、阀门；充气密封圈截面形状为矩形、梯形或酒杯形；
[0023]c2.喷管出口段与试验段主驻室上的充气密封结构之间的密封间隙为5～7mm，充气密封圈充气压力为0.3～0.6MPa，充气密封圈与喷管出口段外圆通过线接触密封。
[0024]进一步地，在环节步骤d中：
[0025]d1.所述安装模型上机构的门型桁架采用方钢制作，该门型桁架包括两个立柱、一
根横梁、一根加强辅助梁三部分，各段之间采用螺栓连接，便于运输与现场安装；在横梁的两侧位置各设置一个法兰，法兰内孔为方形孔，孔尺寸与方钢的外截面尺寸相同，法兰与横梁焊接在一起，并与试验段上的圆形波纹管连接，门型桁架在承受上机构的重量后中间的挠度变形小于1mm；
[0026]d2.所述安装模型上机构的门型桁架在现场安装就位后，在试验段外，两个门型桁架之间设置连接梁，增加门型桁架的稳定性；
[0027]d3.所述试验段主驻室两个端面上方的四个带法兰的连接管与试验段主驻室焊接连接，焊接时保证法兰面的垂直度以及四个孔的相对位置度符合要求，四个连接管焊接完成后安装圆形波纹管。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]1、本专利技术提供的一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法，通过采用独立基础支撑方式解决了地面振动传递到模型机构上的问题，施工简单。
[0030]2、本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法，其特征在于：包括以下四个环节步骤：a.将用于安装模型机构系统的支撑基础设置为独立基础平台(1)，在独立基础平台(1)与试验段基础(2)之间设置隔振缝隙(3)，隔振缝隙(3)内部填充细沙、隔振棉或泡沫板，独立基础平台(1)采用多根桩基支撑在地下的岩石层上；b.将模型机构系统中的下机构(4)的试验段下驻室(5)安装在模型机构的独立基础平台(1)上，通过事先预埋的地脚螺栓固定，地脚螺栓与试验段下驻室(5)的底板通过焊接方式来实现真空密封，在试验段下驻室(5)与试验段主驻室(9)之间设置矩形波纹管(6)，用矩形波纹管(6)来消除与试验段主驻室(9)连接的扩压器设备产生的振动；c.喷管与试验段之间采用充气密封结构(7)的连接方式，充气密封圈(19)采用硅橡胶制作，喷管出口段(8)与试验段主驻室(9)上的充气密封结构(7)之间的密封间隙设置在5～7mm，充气密封圈(19)充气压力设置为0.3～0.6MPa，充气密封圈(19)与喷管出口段(8)外圆之间通过线接触密封，通过这种方式消除了通过喷管加速形成的高超声速流动带来的低频振动传递到试验段上，从而杜绝振动经试验段传递到模型机构上；d.模型机构系统中的上机构(10)采用两个门型桁架(11)组成的板凳式结构进行支撑，在试验段主驻室(9)两个端面的上方设置四个带法兰的连接管(12)，两个门型桁架(11)分别穿过试验段上的四个连接管(12)，连接管(12)与门型桁架(11)分别通过四个圆形波纹管(13)实现连接与密封；门型桁架(11)的立柱安装在模型机构的独立基础平台(1)上的四个水泥制成的方形立柱(14)上，通过地脚螺栓固定连接，实现模型机构系统中的上机构(10)与试验段上驻室(17)的振动隔离。2.根据权利要求1所述的一种高超声速风洞试验段内模型机构的隔振方法，其特征在于，在环节步骤a中：a1.所述模型机构的独立基础平台(1)为钢筋混凝土结构，且其由多根圆柱桩基(15)、下驻室安装区(16)和上机构(10)的四个基础方形立柱(14)组成；圆柱桩基(15)在施工时，确保桩基孔挖到岩石层以下；a2.所述模型机构的独立基础平台(1)，其极限承载强度为其上方设备总载荷的3倍以上，该总载荷具体为模型机构的上机构(10)和下机构(4)的重量、上机构(10)支撑门型桁架(11)的重量、试验段下驻室(5)的重量、模型机构运动时冲击载荷、模型试验时气动载荷的总和；a3.所述模型机构的独立基础平台(1)上用于安装上机构(10)的方形立柱(14)为钢筋混凝土结构，方形立柱(14)的尺寸大小需满足独立基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙启志，张德炜，许晓斌，凌岗，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：