[发明专利]一种适用于风洞实验探头定位的三维坐标架

说明书

本发明提供一种适用于风洞实验探头定位的三维坐标架，属于流体力学风洞实验领域。该装置包括：支撑结构、位移机构、坐标控制机构、探头支架。支撑结构包括平面框架、竖梁支撑架、开关式磁力座；位移机构包括X轴、Y轴、Z轴移动单元；坐标控制机构用于控制所述各移动单元的具体位置；探头支架的迎风截面为翼型剖面，固定于Z轴移动单元上，用于安装实验探头。本发明的三维坐标架，使用时通过开关式磁力座与风洞实验段洞体连接，安装位置灵活、简单快捷，使用完成后可快速与风洞分离，从风洞实验段中移出，不影响风洞结构的完整性；且整体结构轻便、迎风面积小，对风洞的固有流场特性几乎不会产生影响；可提高风洞实验的工作效率。

技术领域

本发明涉及一种适用于风洞实验探头定位的三维坐标架，属于流体力学风洞实验领域。

背景技术

风洞实验涉及大量的数据测量，但现有的许多测量设备只能对空间单点进行测量，如皮托管、热线探针、激光多普勒测速仪等，此时仪器探头的风洞实验段内安装及空间测量点的精确定位，给实验带来不少调整。而一些风洞在设计之初并未考虑到测量设备的安装问题，没有配备便于操作的位移机构和风洞洞壁上的仪器探头固定接口。因此，本发明公开一种适用于风洞实验探头定位的三维坐标架，通过开关式磁力座与风洞实验段洞壁相连，实现测量仪器探头的精确定位。

发明内容

为了解决风洞设计之初未考虑测量设备安装，风洞未配备便于操作的位移机构及风洞洞壁上未设置仪器安装固定口等问题，本发明提供了一种适用于风洞实验探头定位的三维坐标架，其安装位置灵活、简单快捷，使用后可快速与风洞分离，从风洞实验段中移出，不影响风洞结构的完整性；整体结构轻便、迎风面积小，安装在风洞内对风洞的固有流场特性几乎不产生影响。

本发明采用的技术方案如下：

一种适用于风洞实验探头定位的三维坐标架，包括支撑结构、位移机构、坐标控制机构、探头支架。

所述支撑结构，包括平面框架、四个竖梁支撑架、四个开关式磁力座、四个三角固定件；四个竖梁支撑架分别通过一个三角固定件固定在平面框架的四角，每个竖梁支撑架的顶端各以螺栓连接一个开关式磁力座，用于与风洞实验段不锈钢洞体的固定；

所述位移机构，为设置在平面框架上的X轴、Y轴、Z轴移动单元，各单元均包括导轨、丝杆、移动滑块、驱动电机及丝杆支撑座；

所述坐标控制机构，用于控制各移动单元中移动滑块的精确移动及限位，包括限位传感器、控制盒、信号线、上位机软件；

所述探头支架，固定于Z轴移动单元的移动滑块上，迎风截面为对称翼型剖面。

进一步的，所述的X轴移动单元中导轨固定于平面框架上，Y轴移动单元中导轨固定于X轴移动单元的移动滑块上，Z轴移动单元中导轨固定于Y轴移动单元的移动滑块上。

进一步的，所述的X轴移动单元中导轨以螺栓固定于平面框架上；所述的丝杆两端固定于丝杆支撑座上，一端与驱动电机出轴以联轴器相连；所述的移动滑块开设导轨限位孔和丝杆通孔，丝杆螺母固定于丝杆通孔两端；其中，驱动电机转动，联动丝杆转动，使移动滑块在所述导轨上滑动。

进一步的，所述的坐标控制机构包括限位传感器、控制盒、信号线、上位机软件；所述的控制盒与各导轨驱动电机以信号线连接，控制盒以信号线连接至计算机，使用上位机软件控制电机实现移动滑块的具体位置控制；所述限位传感器的接收端安装于导轨两端，限位传感器的发射端安装于滑块两侧，用于防止滑块移动超过导轨行程。

进一步的，所述的探头支架，支架一端以螺栓固定于Z轴移动单元的移动滑块上，另一端以夹具连接实验探头；探头支架的顺气流方向截面为对称翼型剖面。

进一步的，所述的X轴移动单元中移动滑块需带动Y方向和Z方向的导轨运动，采用一对相互平行的导轨与一对电机同步控制两个移动滑块，两个移动滑块以连接板相连，同步运动，Y轴移动单元固定在连接板上。