一种用于风洞超声速流校大行程单点移测装置的制作方法

本实用新型涉及风洞超声速流场校核技术领域，更具体地说，它涉及一种用于风洞超声速流校大行程单点移测装置。

背景技术：

单点移测装置是风洞超声速流场校核中必不可少的工具，其主要用于测量风洞内关键区域的来流压力，包括总压和静压。通过对所测压力数据的处理分析，可为风洞运行控制策略及流场指标的优化提供方向，从而提升风洞整体性能。

在以往一米量级风洞流校中，传统的单点移测装置的行程较短，只有1.6m，其执行机构采用伺服油缸，在定位控制精度上仍有上升空间，且传统的单点移测装置的堵塞度也略微偏大。随着风洞建设的飞速发展，对流场指标要求也越来越高，传统的单点移测装置已无法满足新风洞超声速流场校核的需求，必须针对单点移测装置的行程及其堵塞度方面进行改进。同时，单点移测装置的测量点布置在活动部件上，而其测量传感器及处理器等测量模块设在风洞体外面，因此，单点移测装置的测量管路必须跟随活动部件从风洞内引出至洞体外面。然而，风洞体内气流紊乱，工作环境十分恶劣且单点移测装置的使用频率较高，若要增加单点移测装置的执行机构的行程，这就对单点移测装置的管路布线方法提出了巨大挑战。

因此，为赶超世界一流风洞，使流场指标达到世界先进水平，亟需设计一种行程长且堵塞度小的单点移测装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于风洞超声速流校大行程单点移测装置，该单点移测装置较现有的单点移测装置而言，增大了执行机构的行程，使测量区域更加广泛，且该装置的测量管路布线结构简单，成本低，测量管路的走线贴近装置，减小了风洞中紊乱气流对测量管路的干扰，降低了该装置的堵塞度，经济适用；同时，该装置的位置控制精度高，测量数据更加可靠，操作与维护方便。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于风洞超声速流校大行程单点移测装置，包括风洞壁板、尾支撑、主支撑、执行机构和测压部，所述尾支撑和主支撑与风洞壁板固定连接，所述执行机构为伺服电动缸，所述伺服电动缸固定于尾支撑和主支撑上，且所述伺服电动缸的活塞杆靠近主支撑；所述伺服电动缸的活塞杆的端部固定连接有连接段；所述连接段远离伺服电动缸的端部连接有探头转接段；所述测压部安装于探头转接段远离连接段的端部；所述测压部包括总压探头和静压探头，且所述总压探头和静压探头的感压端位于同一横截面上；所述总压探头和静压探头连接有测量管路，所述测量管路经探头转接段与伺服电动缸的活塞杆固定缠绕；所述测量管路的自由端经过滑轮组机构连接有位于风洞外的平衡重物。

通过采用上述技术方案，在使用该单点移测装置时，尾支撑和主支撑固定安装于风洞壁板的侧壁上，通过尾支撑和主支撑，便于执行机构的安装固定；执行机构采用伺服电动缸，通过适当增加伺服电动缸的规格，既可增加大行程时执行机构的稳定性，也能满足执行机构的输出力矩要求；通过连接段，便于探头转接段与伺服电动缸的活塞杆之间的连接，也方便与其它流校机构进行连接；通过探头转接段，便于总压探头和静压探头的安装固定，同时，便于通过控制伺服电动缸的活塞杆的伸出量来控制总压探头和静压探头的位置，从而能够在风洞的吹风过程中测量不同区域的压力数据；总压探头和静压探头的测量管路的自由端经过滑轮组机构连接有位于风洞外的平衡重物，使得伺服电动缸的活塞杆伸出时平衡重物跟随测量管路上升，伺服电动缸的活塞杆缩回时，测量管路在平衡重物的自重下能始终保持张紧地往洞外回退，从而使测量管路始终处于受力张紧状态，避免风洞内紊乱气流的干扰；通过总压探头和静压探头，便于测量风洞内关键区域的来流的总压和静压；该单点移测装置较现有的单点移测装置而言，增大了执行机构的行程，使测量区域更加广泛，且该装置的测量管路布线结构简单，成本低，测量管路的走线贴近装置，减小了风洞中紊乱气流对测量管路的干扰，降低了该装置的堵塞度，经济适用；同时，该装置的位置控制精度高，测量数据更加可靠，操作与维护方便。

本实用新型进一步设置为：所述尾支撑顶面设有耳座；所述伺服电动缸通过耳座与尾支撑固定连接，所述尾支撑与伺服电动缸之间通过连接销轴连接。

通过采用上述技术方案，通过耳座和连接销轴，便于伺服电动缸与尾支撑之间的连接固定，且安装与拆卸方便。

本实用新型进一步设置为：所述测量管路外壁套设有保护管。

通过采用上述技术方案，通过保护管，便于对测量管路承载及易磨损部分进行保护。

本实用新型进一步设置为：所述静压探头与探头转接段连接处设有具导流作用的加强筋。

通过采用上述技术方案，通过加强筋，便于对静压探头的安装固定进行加强，同时加强筋具备导流作用，能够减小机构对流场的影响，从而确保机构的测量精度。

本实用新型进一步设置为：所述总压探头呈圆柱状，所述总压探头的感压端口为1个，且所述总压探头的感压端口与来流方向一致。

通过采用上述技术方案，总压探头呈圆柱状，总压探头的感压端口为1个，总压探头的感压端口与来流方向一致，便于确保总压探头对风洞内来流的总压进行精准测量的同时，减少其对流场的干扰。

本实用新型进一步设置为：所述静压探头呈尖劈状，所述静压探头的感压端口垂直于来流方向且周向布置为8个。

通过采用上述技术方案，静压探头呈尖劈状，且静压探头的感压端口垂直于来流方向且周向布置为8个，便于确保静压探头对风洞内来流的静压进行精准测量的同时，减少其对流场的干扰。

本实用新型进一步设置为：所述伺服电动缸的电机线贴靠伺服电动缸外壁和支撑板，所述伺服电动缸的电机线的外壁套设有保护罩。

通过采用上述技术方案，通过保护罩，便于对伺服电动缸的电机线进行保护。

本实用新型进一步设置为：所述测量管路穿过风洞壁板引出风洞外，且所述测量管路穿过风洞壁板处设有耐磨滑套。

通过采用上述技术方案，通过耐磨滑套，在执行机构进行伸缩的过程中，便于测量管路跟随执行机构的动作进行相对位移，减小测量管路的磨损。

该用于风洞超声速流校大行程单点移测装置的布线方法，包括以下步骤：

s1、安装保护管，将总压探头和静压探头连接的测量管路穿过保护管，确保测量管路承载及磨损部分外套保护管，其中，保护管表面光滑耐磨且具备刚度；

s2、确定单点移测装置的管路布线位置，在风洞壁板上钻取走线孔，并进行耐磨滑套和滑轮组机构的安装；

s3、管路布线，将总压探头和静压探头连接的测量管路在伺服电动缸的活塞杆的外壁缠绕一圈，然后将测量管路经滑轮组机构穿过风洞壁板上钻取的走线孔引出风洞外，并在风洞外将测量管路绑上平衡重物，其中，平衡重物在伺服电动缸的行程中具有充足的活动空间；

s4、固定测量管路，采用铁丝将缠绕于伺服电动缸的活塞杆的外壁的测量管路进行固定，确保测量管路不会承载；

s5、进行空载和试验荷载调试，并根据空载和试验荷载调试的结果，优化平衡重物的质量和铁丝的固定位置，确保单点移测装置工作的可靠性。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、该单点移测装置的执行机构的执行位置的控制精度高，且测量数据更加可靠；

2、该单点移测装置的执行机构采用伺服电动缸，通过适当增加伺服电动缸的规格，既可增加大行程时执行机构的稳定性，也能满足执行机构的输出力矩要求，在增加了单点移测装置的行程的同时，使该装置的测量区域更广泛；

3、该装置测量管路的布线结构简单，成本低，其走线采用在执行机构的活动部件缠绕一圈且尽量贴近装置，减小了风洞中紊乱气流对测量管路的干扰，且降低了该装置堵塞度，经济适用；

4、该装置的操作和维护方便，尤其是对其测量管路安装和拆卸，能够节省安装与拆卸的时间，提高安装与拆卸的效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的主视图；

图2是本实用新型实施例中的俯视图；

图3是本实用新型实施例中的左视图；

图4是本实用新型实施例中的等轴侧视图；

图5是本实用新型实施例中的局部剖视图；

图6是本实用新型实施例中的三维视图；

图7是本实用新型实施例中布线方法的流程图。

图中：1、连接销轴；2、伺服电动缸；3、电机线；4、保护罩；5、连接段；6、探头转接段；7、总压探头；8、静压探头；9、尾支撑；10、测量管路；11、主支撑；12、平衡重物；13、滑轮组机构；14、耐磨滑套；15、风洞壁板；16、耳座；17、加强筋；18、保护管。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：一种用于风洞超声速流校大行程单点移测装置，如图1至图6所示，包括风洞壁板15、尾支撑9、主支撑11、执行机构和测压部，尾支撑9和主支撑11与风洞壁板15固定连接，执行机构为伺服电动缸2，伺服电动缸2固定于尾支撑9和主支撑11上，且伺服电动缸2的活塞杆靠近主支撑11。伺服电动缸2的活塞杆的端部固定连接有连接段5。连接段5远离伺服电动缸2的端部连接有探头转接段6。测压部安装于探头转接段6远离连接段5的端部。测压部包括总压探头7和静压探头8，且总压探头7和静压探头8的感压端位于同一横截面上。总压探头7和静压探头8连接有测量管路10，测量管路10经探头转接段6与伺服电动缸2的活塞杆固定缠绕。测量管路10的自由端经过滑轮组机构13连接有位于风洞外的平衡重物12。

在本实施例中，耳座16与尾支撑9、尾支撑9与风洞壁板15、伺服电动缸2与主支撑11、主支撑11与风洞壁板15均采用销子和螺钉连接，以保证其连接定位的可靠性。尾支撑9、主支撑11等支撑结构加工有导流结构(图中未示出)，以减小对风洞中流场的干扰。风洞壁板15为上、下、左、右共四块(附图中仅仅画了右侧风洞壁板15)。测量管路10绕伺服电动缸2的活塞杆缠绕一圈(能增加阻尼，显著减小测量管路10的摆动)后经过滑轮组几个穿过风洞壁板15引出风洞外与平衡重物12连接。伺服电动缸2的活塞杆与连接段5的轴向通过螺纹连接，同时，伺服电动缸2的活塞杆与连接段5的周向采用螺钉和销子定位。连接段5与探头转接段6的轴向采用8个螺钉拉紧连接，连接段5与探头转接段6的周向通过平键定位。总压探头7和静压探头8与探头转接段6通过平键和径向的螺钉及销子连接与定位。滑轮组机构13由三个滑轮构成，其中两个滑轮位于风洞外，其中一个滑轮安装于主支撑11上。

在使用该单点移测装置时，尾支撑9和主支撑11固定安装于风洞壁板15的侧壁上，通过尾支撑9和主支撑11，便于执行机构的安装固定。执行机构采用伺服电动缸2，通过适当增加伺服电动缸2的规格，既可增加大行程时执行机构的稳定性，也能满足执行机构的输出力矩要求。通过连接段5，便于探头转接段6与伺服电动缸2的活塞杆之间的连接，也方便与其它流校机构进行连接。通过探头转接段6，便于总压探头7和静压探头8的安装固定，同时，便于通过控制伺服电动缸2的活塞杆的伸出量来控制总压探头7和静压探头8的位置，从而能够在风洞的吹风过程中测量不同区域的压力数据。总压探头7和静压探头8的测量管路10的自由端经过滑轮组机构13连接有位于风洞外的平衡重物12，使得伺服电动缸2的活塞杆伸出时平衡重物12跟随测量管路10上升，伺服电动缸2的活塞杆缩回时，测量管路10在平衡重物12的自重下能始终保持张紧地往洞外回退，从而使测量管路10始终处于受力张紧状态，避免风洞内紊乱气流的干扰。通过总压探头7和静压探头8，便于测量风洞内关键区域的来流的总压和静压。该单点移测装置较现有的单点移测装置而言，增大了执行机构的行程，使测量区域更加广泛，且该装置的测量管路10布线结构简单，成本低，测量管路10的走线贴近装置，减小了风洞中紊乱气流对测量管路10的干扰，降低了该装置的堵塞度，经济适用。同时，该装置的位置控制精度高，测量数据更加可靠，操作与维护方便。

尾支撑9顶面通过销子和螺钉固定连接有耳座16。伺服电动缸2通过耳座16与尾支撑9固定连接，尾支撑9与伺服电动缸2之间通过连接销轴1固定连接。

在本实施例中，通过耳座16和连接销轴1，便于伺服电动缸2与尾支撑9之间的连接固定，且安装与拆卸方便。

测量管路10外壁套有保护管18。

在本实施例中，保护管18采用高压防爆pvc胶管。通过保护管18，便于对测量管路10承载及易磨损部分进行保护。

静压探头8与探头转接段6连接处设置有具导流作用的加强筋17。

在本实施例中，加强筋17加工有导流结构(图中未示出)，以减小对流场的干扰。通过加强筋17，便于对静压探头8的安装固定进行加强，同时加强筋17具备导流作用，能够减小机构对流场的影响，从而确保机构的测量精度。

总压探头7呈圆柱状，总压探头7的感压端口为1个，且总压探头7的感压端口与来流方向一致。

在本实施例中，总压探头7呈圆柱状，总压探头7的感压端口为1个，总压探头7的感压端口与来流方向一致，便于确保总压探头7对风洞内来流的总压进行精准测量的同时，减少其对流场的干扰。

静压探头8呈尖劈状，静压探头8的感压端口垂直于来流方向且周向布置为8个。

在本实施例中，静压探头8呈尖劈状，且静压探头8的感压端口垂直于来流方向且周向布置为8个，便于确保静压探头8对风洞内来流的静压进行精准测量的同时，减少其对流场的干扰。

伺服电动缸2的电机线3贴靠伺服电动缸2外壁和支撑板，伺服电动缸2的电机线3的外壁套有保护罩4。

在本实施例中，通过保护罩4，便于对伺服电动缸2的电机线3进行保护。

测量管路10穿过风洞壁板15引出风洞外，且测量管路10穿过风洞壁板15处安装有耐磨滑套14。

在本实施例中，通过耐磨滑套14，在执行机构进行伸缩的过程中，便于测量管路10跟随执行机构的动作进行相对位移，减小测量管路10的磨损。

该用于风洞超声速流校大行程单点移测装置的布线方法，如图7所示，包括以下步骤：

s1、安装保护管18，将总压探头7和静压探头8连接的2根测量管路10穿过保护管18，确保测量管路10承载及磨损部分外套保护管18，其中，保护管18表面光滑耐磨且具备刚度。

s2、确定单点移测装置的管路布线位置，在风洞壁板15上钻取走线孔，并进行耐磨滑套14和滑轮组机构13的安装。

s3、管路布线，将总压探头7和静压探头8连接的测量管路10在伺服电动缸2的活塞杆的外壁缠绕一圈，然后将测量管路10经滑轮组机构13穿过风洞壁板15上钻取的走线孔引出风洞外，并在风洞外将测量管路10绑上平衡重物12，其中，平衡重物12在伺服电动缸2的行程中具有充足的活动空间，且平衡重物12不与其它物体接触。

s4、固定测量管路10，采用铁丝将缠绕于伺服电动缸2的活塞杆的外壁的测量管路10进行固定，确保测量管路10不会承载。

s5、进行空载和试验荷载调试，并根据空载和试验荷载调试的结果，优化平衡重物12的质量和铁丝的固定位置，确保单点移测装置工作的可靠性。

工作原理：在使用该单点移测装置时，尾支撑9和主支撑11固定安装于风洞壁板15的侧壁上，执行机构的安装固定于尾支撑9和主支撑11上。采用伺服电动缸2作为执行机构，通过适当增加伺服电动缸2的规格，既可增加大行程时执行机构的稳定性，也能满足执行机构的输出力矩要求。通过连接段5，便于探头转接段6与伺服电动缸2的活塞杆之间的连接，也方便与其它流校机构进行连接。通过探头转接段6，便于总压探头7和静压探头8的安装固定，同时，便于通过控制伺服电动缸2的活塞杆的伸出量来控制总压探头7和静压探头8的位置，从而能够在风洞的吹风过程中测量不同区域的压力数据。总压探头7和静压探头8的测量管路10的自由端经过滑轮组机构13连接有位于风洞外的平衡重物12，使得伺服电动缸2的活塞杆伸出时平衡重物12跟随测量管路10上升，伺服电动缸2的活塞杆缩回时，测量管路10在平衡重物12的自重下能始终保持张紧地往洞外回退，从而使测量管路10始终处于受力张紧状态，避免风洞内紊乱气流的干扰。通过总压探头7和静压探头8，便于测量风洞内关键区域的来流的总压和静压。该单点移测装置较现有的单点移测装置而言，增大了执行机构的行程，由传统的1.6m增至2.8m，使测量区域更加广泛，且该装置的测量管路10布线结构简单，成本低，测量管路10的走线贴近装置，减小了风洞中紊乱气流对测量管路10的干扰，降低了该装置的堵塞度，装置堵塞度由以前的5.7％降至4.1％，经济适用。同时，该装置的位置控制精度高，测量数据更加可靠，操作与维护方便。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。