[发明专利]一种对风洞天平进行隔热防护的水冷结构

说明书

本发明公开了一种对风洞天平进行隔热防护的水冷结构，包括支杆和与支杆连接的杆式天平，所述杆式天平上套有水冷套，所述支杆内沿着其轴线方向设置有两路水路，所述杆式天平的非测量元件区设置有两路水路与支杆的两路水路相对应，所述杆式天平上的两路水路通过波纹管连接到水冷套上，冷水在水路内循环流动；本发明能够同时对天平和支杆进行水冷，对影响天平温度变化的热传导和热辐射均有防护效果；支杆外表面对支杆进行水冷的方法与传统的水冷环方法相比隔热效果更加显著。

技术领域

本发明属于航空航天测力实验气动力测量技术领域，尤其是涉及高超声速风洞试验天平隔热防护领域。

背景技术

天平和支杆的隔热防护工作在风洞测力试验中具有重要意义。特别在高超声速风洞试验中，由于风洞试验段环境温度很高，天平温度效应明显，对天平和支杆进行隔热防护尤为重要。风洞试验中天平热量来源主要有三个方面：第一是模型受热后在模型和天平之间发生热传导；第二是支杆受热后在支杆与天平之间发生热传导；第三是天平受到的热辐射。传统的降低天平温度的装置有两类：一类是利用隔热套（主要成分为玻璃纤维）减少模型与天平间的热传导和天平受到的热辐射，同时利用水冷环和相应的进出水水路降低支杆温度，从而减少支杆与天平间的热传导。由于隔热套厚度受到模型内腔和天平尺寸的限制，通常情况下只能设计为2-4mm左右，隔热效果不理想，特别在连续多次风洞试验后，隔热套温度逐渐升高，隔热效果明显下降。支杆水冷方面，由于水冷环安装在支杆中心孔中，通水面积小，在降低支杆外表面的热传导方面效果有限。另一类装置是通过水冷套和相应的进出水水路减小模型和天平间的热传导和天平受到的热辐射。进出水水路由两根铜管构成，设置在支杆中心孔中，由于支杆中心孔尺寸限制，现有方法无法同时安装水冷套和水冷环，导致支杆与天平间的热传导不能得到有效的抑制。此外，传统水冷套内部水路采用直线型结构，通水面积较小，也在一定程度上影响水冷效果。

发明专利：一种水冷天平（2014104506883）公开了一种在天平内设置进出水路，通过从天平的端部将水引入到水冷套中，再通过水冷套将水循环后从天平内部水路引出。这种设计从理论上来讲是非常优秀的设计，但是在实际工程应用中，除了极个别的特大型天平能够在天平内设置水道以外，一般的杆式天平因为测量元件尺寸的原因是无法进行打孔的。导致该专利中的方案存在无法实施的可能。

发明内容

本发明的目的是克服现有的技术缺陷，仍然通过传统的水冷套方式给天平降温，但是采用特殊结构，在给天平降温的同时给支杆进行降温，实现天平与支杆同步降温。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种对风洞天平进行隔热防护的水冷结构，包括支杆和与支杆连接的杆式天平，所述杆式天平上套有水冷套，所述支杆内沿着其轴线方向设置有两路水路，所述杆式天平的非测量元件区设置有两路水路与支杆的两路水路相对应，所述杆式天平上的两路水路通过波纹管连接到水冷套上，冷水在水路内循环流动。

在上述技术方案中，所述支杆上的两路水路的两端分别设置在支杆的两个端面上，所述杆式天平上的两路水路的一端设置在杆式天平的连接端面上，杆式天平的水路与支杆的水路连通。

在上述技术方案中，所述支杆上的两路水路，每一路水路的出水口与进水口均同轴设置。

在上述技术方案中，所述支杆上的每一路水路的进水口与出水口与支杆的轴线平行。

在上述技术方案中，支杆内的一路水路采用直孔从杆身一端到另一端，另一条水路通过直孔和缠绕着支杆杆身的螺旋管道从支杆一端到另一端。

在上述技术方案中，所述两路水路为相互独立的密封水路。

在上述技术方案中，所述密封水路包括在支杆内加工直孔或者在支杆杆身上通过机加工铣削出螺旋形水槽，在螺旋形水槽表面通过焊接覆盖密封盖板。

在上述技术方案中，所述水冷套内的水道为双螺旋结构，水道从水冷套的一端延伸到另一端的锥部。