[发明专利]一种风洞流场启停减震装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风洞实验用装置，具体涉及一种风洞流场启停减震装置，用于风洞实验过程中在流场启动和关停时对模型或天平造成的冲击荷载的抑制和减震。

背景技术

风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。其是依据运动的相对性原理，将飞行器或其他物体的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，从而获取试验数据。

随着我国空气动力学的高速发展，风洞试验不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，而且在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是发挥着不可或缺的作用。为使试验结果准确，试验时的流动必须与实际流动状态相似，即必须满足相似律的要求。

目前，风洞试验过程中，风洞在启动和停止时，气流流场从无到达到稳定状态或者从稳定状态到消失的过程中，气流会对模型、天平等产生一个冲击荷载，使得模型和天平发生剧烈震动。这种震动不仅影响试验测试结果的准确性，而且会对模型和天平的产生破坏，甚至会导致模型和天平折断，威胁到风洞实验的安全性。

由于风洞实验过程中有大量的控制设备和测量设备放置在风洞试验段驻室中，占用了大量的空间。所以需要开发一种结构紧凑型的减震装置放置在风洞试验段驻室有限的空间中，实现在风洞启停瞬间，抑制气流对模型造成的冲击。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种风洞流场启停减震装置。该减震装置具备结构紧凑、动态性能好的特点，可在受限空间的风洞内安装和使用，能够很好抑制流场启动和关停瞬间对模型、天平造成的冲击等不利影响，从而提高试验数据采集的准确性。该减震装置特别适合于超声速风洞的流场启动和关停时使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种风洞流场启停减震装置，所述减震装置包括平动板、连杆、滚珠丝杠、直线导轨、伺服电机、箱体、壁板和滑块连接件，所述箱体安装在壁板上方，箱体具有侧面板和上面板，所述伺服电机固定在箱体的侧面板一端，伺服电机通过联轴器与侧面板另一端的滚珠丝杠进行轴连接；所述直线导轨固定在箱体的上面板下部，直线导轨位于滚珠丝杠上方，直线导轨上安装有滑块，所述滑块上固定安装滑块连接件，所述滑块连接件与滚珠丝杠通过螺母固定连接；所述连杆采用曲柄连杆结构，曲柄连杆的一端与滑块连接件通过铰链连接，另一端与平动板通过铰链连接；所述平动板与壁板始终保持平行设置。

本发明提供的上述减震装置，可很好地用于风洞流场启停时的减震，大大减少气流流场从无到稳定状态或者从稳定状态到消失的过程中，气流对模型或天平造成的冲击。当将该装置放置于风洞中时，在流场启动建立之前，在天平或模型的上下部均放置该减震装置，可先手动把平动板调整至相应工作位置（主要调节平动板与模型或天平的间距），使上下部的两块平动板位于天平或模型之间，然后通过伺服电机驱动滚珠丝杠做回转运动，并通过滚珠丝杠上的螺母带动连杆发生回转，从而带动连杆端部的平动板做圆弧运动，实现平动板的收板和放板运动，通过平动板的限制实现减弱流场启动和关停时对模型或天平造成的冲击，很好地抑制了流场（特别是超声速流场）启动和关停瞬间未稳定时对模型或天平造成的冲击荷载，产生了很好的减震效果。

本发明的减震装置设置直线导轨，并在直线导轨上安装滑块和滑块连接件，通过滑块连接件与滚珠丝杆上的螺母连接，实现滚珠丝杠上的螺母能够沿着直线导轨做直线运动，很好地保证了控制平动板运动位置的准确性和精确性。本发明的减震装置不仅具备动态性能好的特点，而且整体结构紧凑，完全能够在有限的风洞中进行使用，解决了风洞流场对模型或天平造成的冲击影响。

本发明的滚珠丝杆由伺服电机进行驱动，伺服电机可与外部的控制系统相联系或连接，通过控制系统设定伺服电机的运转速度，从而带动滚珠丝杆进行直线运动，实现平动板的精准收板和放板操作。

进一步的，所述连杆包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆和第二连杆上端均与箱体通过铰链连接，下端均与平动板通过铰链连接；所述第三连杆一端与第二连杆的曲柄中部通过铰链连接，第三连杆另一端与滑块连接件通过铰链连接。采用三组曲柄连杆的结构设计，能够更加方便和精确地控制平动板的运动轨迹和位置。