流場校測裝置製造方法
2023-06-26 02:18:11 2
流場校測裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種流場校測裝置，其包括安裝框架、支撐框架、測量機構和驅動機構，安裝框架通過螺栓固定在試驗艙的噴管出口上下的側壁上，支撐框架包括上斜支撐和下斜支撐，上斜支撐和下斜支撐分別具有用於安裝測量機構的安裝斜面，通過安裝框架將上斜支撐和下斜支撐分別固定在噴管正上方和正下方，上斜支撐和下斜支撐的安裝斜面分別與噴管軸線平行，在上斜支撐和所述下斜支撐上分別設置有一排螺栓孔，並且在上斜支撐和下斜支撐的沿噴管軸線方向上的壁上具有多排彼此對應的螺栓孔，測量機構包括測量框架、測量耙組和轉接件，測量框架安裝在支撐框架上，測量耙組安裝在測量框架上，驅動機構安裝在測量機構上，能夠驅動測量耙組在測量框架上作直線運動。
【專利說明】流場校測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種流場校測裝置，特別涉及一種用於高空模擬試車臺的流場校測裝置。
【背景技術】
[0002]為了確定固體火箭發動機的高空特性，需要在高空模擬試車臺上進行試驗驗證。在進行模擬試驗之前，需要對試車臺的流場進行校測，通過對流場中的溫度、動壓、靜壓進行測量，了解該試車臺的流場品質，為後續試驗數據的處理提供幫助。
[0003]流場校測一般採用平動或擺動的方式測量噴管出口氣流的溫度和壓力。平動測量方式是將測量機構和驅動機構均置於流場中，測量機構通過驅動機構的推動迎著氣流方向運動。由於試驗對噴管出口的堵塞比須控制在一定比例，對這個裝置的結構大小有很大的限制。擺動測量方式是將測量機構置於流場中，它的一端沿著類似圓弧導軌的機構運動，另一端限制其上下運動。
[0004]為了模擬高空中發動機受不同角度氣流的影響，試車臺的噴管有一定的仰角。噴管出口氣流的最高設計溫度910K，最高設計壓力2.0MPa0由於氣流方向有一定的仰角，如果採用平動測量方式，需要的空間比較大。由於動壓比較大，整個裝置皆處在流場中，受衝擊載荷的比較大，驅動運行的扭矩也比較大，增大了電機和減速器的選取難度。測量系統也處在流場中，根據調研，電機和減速器最高使用溫度在373K左右。如果採用擺動測量方式，雖然驅動機構可以置於流場之外，加以保護的情況下可以滿足使用溫度的要求，但是噴管出口直徑為1.4m，在衝擊載荷和測量耙受熱膨脹的影響下，測量裝置的擺動端的固定結構難以解決。
[0005]由於流場校測裝置只是在校測流場時使用，當更換噴管時才需要對流場進行標定，一般做實驗時須從試驗艙內拆除，因此要求整個裝置拆裝方便且安裝重複性好。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於克服上述現有技術不足和面臨的新問題。提供一種用於高空模擬試車臺的流場校測裝置，該裝置能夠實現對試車臺流場的靜壓、總壓、總溫進行測量。
[0007]本發明的用於試車臺的流場校測裝置包括安裝框架、支撐框架、測量機構和驅動機構，所述安裝框架通過螺栓固定在試驗艙的噴管出口上下的側壁上，所述支撐框架包括上斜支撐和下斜支撐，所述上斜支撐和所述下斜支撐分別具有用於安裝測量機構的安裝斜面，通過所述安裝框架將所述上斜支撐和所述下斜支撐分別固定在所述噴管的正上方和正下方，安裝完成後的所述上斜支撐和所述下斜支撐的安裝斜面分別與所述噴管軸線平行，以所述測量機構能夠對與所述噴管軸線垂直的面上的流場的數據進行測量的方式，在所述上斜支撐和所述下斜支撐上分別設置有彼此對應的用於安裝所述測量機構的一排螺栓孔，並且在所述上斜支撐和所述下斜支撐的沿所述噴管軸線方向上的壁上具有多排彼此對應的所述螺栓孔，所述測量機構包括測量框架、測量耙組和轉接件，所述測量框架通過彼此對應的一排所述螺栓孔被安裝在所述支撐框架的，所述測量耙組通過所述轉接件安裝在所述測量框架上，所述驅動機構安裝在所述測量機構上，能夠驅動所述測量耙組在所述測量框架上作直線運動。
[0008]優選所述測量框架為方形框架結構，其上下左右的架梁的長度均大於所述噴管口的直徑，並且保證除了所述測量耙組處於所述噴管正對的流場內，其他部件均處於該流場之外，所述測量框架的上下架梁通過螺栓連接固定在上斜支撐、下斜支撐上，在所述上下架梁上分別對應地安裝有導軌，在所述測量框架的左右架梁中的一個上安裝有換向器支架和電機支架，所述轉接件包括滑塊連接板、卡槽組和擋板，所述滑塊連接板上連接有滑塊，所述轉接件為兩個，通過所述滑塊將兩個所述轉接件分別安裝在所述上下所述架梁的所述導軌上，所述卡槽組通過螺栓固定在所述滑塊連接板上，所述卡槽組包括多個卡槽，所述測量耙組包括多個測量耙，所述測量耙卡裝在上下兩個所述轉接件上所對應的所述卡槽內，所述卡槽與所述測量耙之間在所述所述測量耙得長度方向上具有間隙，所述擋板通過螺栓與所述卡槽組相連，用於限制所述測量耙的左右移動。
[0009]優選所述驅動機構包括電機、換向器和絲槓，所述電機安裝在所述電機支架上，所述電機支架安裝在所述架梁的中間，所述換向器支架具有兩個，分別安裝在所述架梁上下兩端，在兩個所述換向器支架上分別安裝有一個換向器，所述絲槓具有兩個，分別通過換向器將其一端與所述電機相連，各自的另一端通過連接螺母分別與所述轉接件連接，從而通過所述滑塊和所述導軌帶動測量耙組作直線運動。
[0010]優選在所述上下架梁上分別設置有兩條導軌，每個所述絲槓通過安裝在所述測量框架上的兩個支撐端被設置於兩條所述導軌之間，每個所述轉接件通過螺栓安裝有兩對滑塊。
[0011]優選所述卡槽組上具有5個卡槽，相鄰的兩個所述卡槽之間的間距為70mm，所述測量耙組具有3個測量耙，從而能夠實現測量耙之間間距70mm與140mm的調換。
[0012]優選所述測量耙為一長條板，在其上布置有多個測壓點或測溫點。
[0013]本發明的有益效果是:上斜支撐和下斜支撐保證了測量機構與噴管出口氣流方向垂直，解決了噴管具有仰角帶來的困擾。整個裝置可以分化為三個模塊，便於反覆拆裝。
[0014]所述測量機構包括測量框架、電機支架、換向器支架、測量耙組、轉接件和驅動系統。所述測量框架由若干槽鋼和筋板通過焊接和機加而成的一個方形結構，它的上下兩端分別與上斜支撐、下斜支撐通過螺栓連接。所述電機支架與測量框架通過螺栓連接。所述換向器支架與測量框架通過螺栓連接，所述測量耙組的兩端分別安裝在轉接件上的卡槽內，所述驅動系統通過螺栓與測量框架相連，驅動系統帶動測量耙組沿直線運動。
[0015]發明效果
[0016]通過上斜支撐和下斜支撐保證了測量機構與噴管出口氣流方向垂直，解決了噴管具有仰角帶來的困擾。
[0017]通過將整個測量機構和驅動固接在一起，將整個裝置可以分化為三個模塊，便於反覆拆裝，避免反覆拆裝帶來的安裝精度問題。
[0018]測量耙被放置在連接板的卡槽內，沒有被完全固定，測量耙可以沿著長度方向在卡槽內自由膨脹。驅動系統中的電氣設備置於流場之外，減小了高溫氣流帶來的影響。
[0019]通過導軌和滑塊構成承力機構，能夠承受比較大的彎矩和力，同時導軌可以起到導向作用，使測量耙平穩移動。導軌與滑塊之間為滾動摩擦，滾動摩擦係數比較小，降低了測量耙組兩端的阻力。測量耙組的兩端採用相同的支撐結構，使得兩端受力基本一致，一個電機驅動，滿足了輸出功率的同步性，從而保證了兩端運動的同步性。
[0020]通過將測量框架固定在不同排的螺栓孔內，測量耙距離噴管出口的距離就不同，從而可以得到測量機構沿著氣流方向不同截面的測量數據。
[0021]本發明的流場校測裝置在氣流壓力高、溫度高的條件下，依然能夠測量沿著氣流方向上不同截面的數據，測量結果可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為流場校測裝置結構示意圖。
[0023]圖2為沿氣流反方向觀察流場校測裝置結構的示意圖。
[0024]圖3為測量機構結構示意圖。
[0025]圖4為驅動系統部分結構示意圖。
[0026]圖5為轉接件結構示意圖。
[0027]圖6為轉接件與絲槓連接處的局部放大示意圖。
【具體實施方式】
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，試車臺用流場校測裝置包括上支架1、上斜支撐2、測量機構3、下斜支撐4、下支架5。測量機構3包括測量框架11、轉接件12、測量耙組13、換向器支架14、電機支架15和驅動系統16。
[0029]上支架I是為L型，具有兩個相互垂直的平面,一個平面通過螺栓固定在噴管6正上方的試驗艙7上，另一面作為上斜支撐2的安裝平面伸出在噴管6前面的正上方的流場中。上斜支撐2是一個帶4度斜面的支架，該斜面的度數根據噴管6仰角的度數可變化，斜面相反一面為平面，通過該平面的一側用螺栓與上支架I相連，斜面的一側用於安裝測量框架11。在該斜面上沿噴管6的軸線方向布置有多排螺栓孔，用於安裝測量機構3，當測量機構3的測量框架11安裝在不同排的螺栓孔時，測量耙13與噴管出口的距離就不同。
[0030]下斜支撐4和下支架5與上支架I和上斜支撐2的形狀結構和連接關係相同，只不過以相反的方式安裝在噴管6的正下方，安裝完成後，下斜支撐4的斜面必須與上斜支撐2的斜面相互平行，並與噴管6的軸線平行。上斜支撐2和下斜支撐4上的多排螺栓孔必須彼此對應，當測量框架11安裝在對應排的螺栓孔內時，必須保證測量機構3的測量耙組13沿測量框架11運動軌跡所在的平面與噴管6的軸線垂直。
[0031]將測量機構3固定在上斜支撐2和下斜支撐4上不同的對應排的螺孔內，就可以得到測量機構3與噴管6出口截面的不同距離，從而得到測量機構3沿著氣流方向不同截面的測量數據。
[0032]圖3為測量機構3結構示意圖，測量機構3可以作為一個整體進行安裝。
[0033]測量框架11為一個長方體結構，其四個架梁可通過螺接或焊接連接在一起，其四個架梁的長度均大於噴管6出口的直徑，並保證將測量機構3安裝完成後，除了測量耙組13位於噴管6正前方的流場中，其他部件均處於該流場之外。上下架梁的內外兩側均有安裝面，左右架梁中的一個架梁的外側具有安裝面，本實施例採用左側架梁的外側具有安裝面。所謂的上下左右，以面對噴管6時為準，即是指面對圖2的紙面時的上下左右。所謂內外側是以框架所圍的部分為內側，反之為外側。
[0034]測量框架11通過上下兩個架梁的外側安裝面分別用螺栓安裝在上斜支撐2和下斜支撐4上。在上下兩個架梁的內側安裝面上分別通過螺栓安裝有兩條導軌24，在左側架梁的外側的中間部分的安裝面上安裝有電機支架15，在其兩端對應上下架梁處分別安裝有一個換向器支架14。
[0035]轉接件12包括滑塊連接板31、卡槽組32和擋板33。測量耙組13包括3個測量耙28。驅動系統16包括電機21、換向器22、絲槓23、導軌24和滑塊25，所述絲槓23含有一個連接螺母27。
[0036]電機21通過螺栓固定在電機支架15上，通過減速器、聯軸器、光軸分別與兩個換向器22相連，換向器22安裝在換向器支架14上，通過聯軸器、光軸與絲槓23相連，換向器22的輸出方向須保證上下兩組轉接件12運動方向一致。絲槓23通過兩個支撐端安裝在測量框架11上，其上的連接螺母27通過螺栓與轉接件12相連。
[0037]圖4為驅動系統16中的一組示意圖，共兩組，對稱布置在測量框架11上下內側。每組包括2根導軌24、4個滑塊25和一根絲槓23。導軌24通過螺栓安裝在測量框架11上,滑塊25兩個一組布置在導軌24上，絲槓23布置在兩根平行導軌24的中間，絲槓23兩端通過兩個支撐端固定在測量框架11上(參考圖6)。滑塊25通過螺栓固定在轉接件12的滑塊連接板31上，絲槓23上的連接螺母27通過螺栓固定滑塊連接板31上。通過電機21帶動兩根絲槓23轉動，利用連接螺母27將轉動轉化為平動，推動轉接件12，從而通過滑塊25在導軌24上滑動。兩根導軌24和四個滑塊25組成一個承力機構，通過兩組承力機構承受測量耙組13在流場中受到的衝擊載荷，每組承力機構的一根絲槓23布置在兩根導軌24中間，帶動轉接件12在導軌24上直線運動。其中支撐絲槓23兩端的支撐端為標準件，可以購買或自行設計。
[0038]圖5為轉接件結構的示意圖，它在驅動系統16和測量耙組13之間起承上啟下的作用。轉接件12中的滑塊連接板31與滑塊25相連，滑塊連接板31 —個側面與連接螺母27相連，卡槽組32通過螺栓固定在滑塊連接板31的安裝有滑塊25的面相反一面上，卡槽組32上共有5個卡槽，卡槽與卡槽之間的間距為70mm。卡槽的數量和間距可以根據需要而改變。當測量耙組13被放置卡槽32內時，利用擋板33能夠限制其左右運動，擋板33通過螺栓與卡槽32相連。
[0039]轉接件12為兩個，對稱安裝在上下兩組導軌上。測量耙組13包括3個測量耙28，測量耙28外形為一長條板，在其一端面布置若干測量管，測量管的端頭型式根據測量不同參數進行設計，可以在其上布置多個測壓點或測溫點。測量管的尺寸、數量、間距可以根據要求進行布置。如本裝置中，測量管為Φ4Χ I的管，管長為90mm，管間距為70，共19個，對稱布置在測量耙的端面上。
[0040]每個測量耙28上下兩端卡裝在轉接件12上的卡槽32內，並利用擋板33限制其左右運動。卡槽組32和擋塊33限制了測量耙28兩個方向的自由度，但測量耙28沒有被完全固定，測量耙28與卡槽之間在測量耙28的長度方向上具有間隙，當測量耙組13進入高溫高壓流場中時，允許測量耙28沿其長度方向自由膨脹。另外，通過改變所放置的卡槽，可以實現測量耙28之間間距70mm與140mm的調換。
[0041]由此，通過電機21帶動兩根絲槓23轉動，利用連接螺母27將轉動轉化為平動，推動轉接件12在導軌24上直線運動，從而帶動測量耙組13沿著導軌24進入噴管出口的流場，利用測量耙28上的測量點，測量出噴管出口截面上不同點的溫度、壓力等參數。並且能夠通過改變測量框架11的安裝位置，測量距離噴管6出口不同距離的截面上的流場參數。
[0042]以上，對本發明的優選實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述實施例。對本領域的技術人員來說，在權利要求書所記載的範疇內，顯而易見地能夠想到各種變更例或者修正例，當然也屬於本發明的技術範疇。
【權利要求】
1.一種流場校測裝置，其特徵在於:包括安裝框架、支撐框架、測量機構和驅動機構， 所述安裝框架通過螺栓固定在試驗艙的噴管出口上下的側壁上， 所述支撐框架包括上斜支撐和下斜支撐，所述上斜支撐和所述下斜支撐分別具有用於安裝測量機構的安裝斜面，通過所述安裝框架將所述上斜支撐和所述下斜支撐分別固定在所述噴管的正上方和正下方，安裝完成後的所述上斜支撐和所述下斜支撐的安裝斜面分別與所述噴管軸線平行，以所述測量機構能夠對與所述噴管軸線垂直的面上的流場的數據進行測量的方式，在所述上斜支撐和所述下斜支撐上分別設置有彼此對應的用於安裝所述測量機構的一排螺栓孔，並且在所述上斜支撐和所述下斜支撐的沿所述噴管軸線方向上的壁上具有多排彼此對應的所述螺栓孔， 所述測量機構包括測量框架、測量耙組和轉接件，所述測量框架通過彼此對應的一排所述螺栓孔被安裝在所述支撐框架的，所述測量耙組通過所述轉接件安裝在所述測量框架上， 所述驅動機構安裝在所述測量機構上，能夠驅動所述測量耙組在所述測量框架上作直線運動。
2.據權利要求1所述的流場校測裝置，其特徵在於:所述測量框架為方形框架結構，其上下左右的架梁的長度均大於所述噴管口的直徑，並且保證除了所述測量耙組處於所述噴管正對的流場內，其他部件均處於該流場之外，所述測量框架的上下架梁通過螺栓連接固定在上斜支撐、下斜支撐上，在所述上下架梁上分別對應地安裝有導軌，在所述測量框架的左右架梁中的一個上安裝有換向器支架和電機支架， 所述轉接件包括滑塊連接板、卡槽組和擋板，所述滑塊連接板上連接有滑塊，所述轉接件為兩個，通過所述滑塊將兩個所述轉接件分別安裝在所述上下所述架梁的所述導軌上，所述卡槽組通過螺栓固定在所述滑塊連接板上，所述卡槽組包括多個卡槽，所述測量耙組包括多個測量耙，所述測量耙卡裝在上下兩個所述轉接件上所對應的所述卡槽內，所述卡槽與所述測量耙之間在所述所述測量耙得長度方向上具有間隙，所述擋板通過螺栓與所述卡槽組相連，用於限制所述測量耙的左右移動。
3.根據權利要求2所述的流場校測裝置，其特徵在於:所述驅動機構包括電機、換向器和絲槓，所述電機安裝在所述電機支架上，所述電機支架安裝在所述架梁的中間，所述換向器支架具有兩個，分別安裝在所述架梁上下兩端，在兩個所述換向器支架上分別安裝有一個換向器，所述絲槓具有兩個，分別通過換向器將其一端與所述電機相連，各自的另一端通過連接螺母分別與所述轉接件連接，從而通過所述滑塊和所述導軌帶動測量耙組作直線運動。
4.根據權利要求3所述的流場校測裝置，其特徵在於:在所述上下架梁上分別設置有兩條導軌，每個所述絲槓通過安裝在所述測量框架上的兩個支撐端被設置於兩條所述導軌之間，每個所述轉接件通過螺栓與四個滑塊相連，每個所述導軌上安裝有兩個滑塊。
5.根據權利要求2?4中任一項所述的流場校測裝置，其特徵在於:所述卡槽組上具有5個卡槽，相鄰的兩個所述卡槽之間的間距為70_，所述測量耙組具有3個測量耙，從而能夠實現測量耙之間間距70mm與140mm的調換。
6.根據權利要求2?4中任一項所述的流場校測裝置，其特徵在於:所述測量耙為一長條板，在其上布置有多個測壓點或測溫點。
【文檔編號】G01M9/06GK104390759SQ201410554981
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】程利鋒, 黃景博, 趙小運, 劉懷印, 王盛楠 申請人:北京航天益森風洞工程技術有限公司