專(zhuān)利名稱(chēng)：一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置，屬于實(shí)驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué) 邊界層風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
空氣動(dòng)力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，研究飛行器或其它物體在與空氣或其它氣 體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力特性、氣體流動(dòng)的規(guī)律以及伴隨發(fā)生的物理化學(xué)變化等。
風(fēng)洞是進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種主要設(shè)備，它不僅在航空和航天工程的 研究和發(fā)展中起著重要作用，也在交通運(yùn)輸、房屋建筑、風(fēng)能利用和環(huán)境保護(hù) 等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。風(fēng)洞原理是使用動(dòng)力設(shè)備在一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的管 道內(nèi)驅(qū)動(dòng)-股速度可控的穩(wěn)定氣流，使其流過(guò)安置在實(shí)驗(yàn)段的模型，測(cè)量作用 在模型上的空氣動(dòng)力，觀測(cè)模型表面及周?chē)牧鲃?dòng)現(xiàn)象等。
邊界層風(fēng)洞是用于進(jìn)行流動(dòng)邊界層研究的風(fēng)洞，具有長(zhǎng)試驗(yàn)段以便形成一 定厚度的湍流邊界層的特征。這類(lèi)風(fēng)洞除用于邊界層流動(dòng)的基礎(chǔ)研究外，多用
于模擬大氣邊界層的風(fēng)洞模擬試驗(yàn)，可以進(jìn)行建筑物、結(jié)構(gòu)物的風(fēng)荷載與風(fēng)振 試驗(yàn)，近地風(fēng)特性試驗(yàn)，環(huán)境流體力學(xué)試驗(yàn)等；因此，按照其主要的研究任務(wù)， 邊界層風(fēng)洞也稱(chēng)作環(huán)境風(fēng)洞、建筑風(fēng)洞等。
風(fēng)洞移測(cè)架是一種在風(fēng)洞中進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量的試驗(yàn)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的邊界層風(fēng)洞 中使用的移測(cè)架通常具有三個(gè)移動(dòng)測(cè)量的自由度，即沿風(fēng)洞試驗(yàn)段軸線(xiàn)方向的 軸向、垂直于地面的垂向和水平面上與風(fēng)洞軸線(xiàn)垂直的側(cè)向，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。 在兩條平行于風(fēng)洞軸線(xiàn)的導(dǎo)軌上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的架車(chē)可以實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)；橫在架 車(chē)上的電機(jī)一絲杠一滑塊—光杠機(jī)構(gòu)可以使滑塊沿兩條光杠實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)；與此相似，連在垂向滑塊上的垂直方向的電機(jī)一絲杠_滑塊一光杠系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn) 垂向移動(dòng)。這里可以看到，側(cè)向和垂向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，都是由電機(jī)、絲杠、滑塊和 光杠四個(gè)基本部件組成(見(jiàn)圖2)，我們稱(chēng)其為一個(gè)一級(jí)移測(cè)部件，其操作機(jī)理 是電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊沿光杠移動(dòng)，這樣，安裝在滑塊上的測(cè)量元件 就可以實(shí)現(xiàn)沿光杠軸線(xiàn)方向的移動(dòng)測(cè)量。測(cè)量的最大距離是滑塊在光杠上的最 大移動(dòng)距離，其被稱(chēng)為移測(cè)部件行程或量程?，F(xiàn)有的邊界層風(fēng)洞移測(cè)架，如圖1 所示，由縱向移動(dòng)架車(chē)和側(cè)向與垂向各一個(gè)一級(jí)移測(cè)部件構(gòu)成，這種邊界層風(fēng) 洞移測(cè)架存在的缺點(diǎn)是其側(cè)向和垂向移動(dòng)測(cè)量距離都達(dá)不到風(fēng)洞的寬度和高 度。具體是指，在邊界層風(fēng)洞里，垂向測(cè)量范圍往往是從風(fēng)洞試驗(yàn)段底面到70 Q"以上高度，為了能夠滿(mǎn)足這樣的高度測(cè)量要求，就需要使移測(cè)部件的行程不 低于70%風(fēng)洞試驗(yàn)段高度，這時(shí)移測(cè)部件的實(shí)際高度近似等于風(fēng)洞試驗(yàn)段的高 度。另一方面，考慮到風(fēng)洞試驗(yàn)段底板上還有建筑物模型、地形模型等，常常 需要在模型上方進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量，所以，移測(cè)部件的高度又不能太高。因此，通 常的邊界層風(fēng)洞移測(cè)架一般不能連續(xù)測(cè)量超過(guò)二分之一試驗(yàn)段高度，這給風(fēng)洞 試驗(yàn)帶來(lái)許多不便，例如，當(dāng)計(jì)劃測(cè)量的高度超過(guò)垂向移測(cè)部件的行程時(shí)，就需 要停風(fēng)調(diào)節(jié)安裝探頭的輔助支桿等，這不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)影響試驗(yàn)效率，還會(huì)因?yàn)?移動(dòng)輔助支桿和探頭增加了測(cè)量誤差。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)上述結(jié)構(gòu)的不足，本實(shí)用新型提供一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng) 洞移測(cè)架裝置，其具有獨(dú)特的兩級(jí)聯(lián)動(dòng)垂向移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)，使其所帶探頭能夠 連續(xù)在垂向測(cè)量區(qū)移動(dòng)，既可以從風(fēng)洞底面附近連續(xù)測(cè)量到風(fēng)洞頂面附近，使 測(cè)量行程增大；同時(shí)又可以使該移測(cè)機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞中的建筑物或地形模型的上方 和周?chē)M(jìn)行測(cè)量(也即跨越測(cè)量)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置， 一級(jí)風(fēng)洞移測(cè)架由縱向移動(dòng)架車(chē)、兩 條平行于風(fēng)洞軸線(xiàn)的縱向?qū)к?， 一個(gè)側(cè)向一級(jí)移動(dòng)部件和第一垂向一級(jí)移測(cè)部 件構(gòu)成，其中，所述側(cè)向一級(jí)移動(dòng)部件和所述第一垂向一級(jí)移動(dòng)部件均由電機(jī)1、
絲杠2、光杠3和滑塊4四個(gè)基本部件構(gòu)成，所述滑塊4包含側(cè)向滑塊41和垂向滑 塊42，所述駕車(chē)的兩側(cè)各有兩個(gè)移動(dòng)架輪6，所述垂向移測(cè)部件的垂向滑塊42 上安裝有探頭架7;其中，所述架車(chē)通過(guò)移測(cè)架輪6安裝在所述導(dǎo)軌5上，由電機(jī) 1驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)；所述側(cè)向一級(jí)移測(cè)部件橫在所述架車(chē)上，通過(guò)側(cè)向滑塊41 沿兩條光杠3實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)；所述第一垂向一級(jí)移測(cè)部件通過(guò)電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)軸垂 直連接在側(cè)向滑塊41上，垂向滑塊42在電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)垂向移動(dòng)。
該程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是在一級(jí)風(fēng)洞移測(cè) 架基礎(chǔ)上，通過(guò)垂向滑塊42在所述第一垂向一級(jí)移測(cè)部件上聯(lián)結(jié)第二垂向一級(jí) 移測(cè)部件，構(gòu)成兩級(jí)移測(cè)部件，所述第二垂向一級(jí)移測(cè)部件與所述第一垂向一 級(jí)移測(cè)部件結(jié)構(gòu)相同；所述聯(lián)結(jié)是指，第二垂向一級(jí)移測(cè)部件安裝在第一垂向 一級(jí)移測(cè)部件的垂向滑塊42上。所述第二垂向移測(cè)部件的探頭架7能夠連續(xù)在垂
向測(cè)量區(qū)移動(dòng)，既可以從風(fēng)洞底面附近連續(xù)測(cè)量到風(fēng)洞頂面附近，同時(shí)又可以 在吹風(fēng)過(guò)程中在底部上的地形模型和建筑物模型區(qū)進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量。該兩級(jí)移測(cè) 部件的行程是兩個(gè)一級(jí)移測(cè)部件行程之和，而該兩級(jí)移測(cè)部件的高度只有一個(gè) 一級(jí)移測(cè)部件的高度。該裝置利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一級(jí)移測(cè)部件的步進(jìn)電機(jī)的 程控，使這兩個(gè)一級(jí)移測(cè)部件的步進(jìn)電機(jī)聯(lián)合執(zhí)行移動(dòng)操作，從而移動(dòng)安裝在 第二個(gè)移測(cè)部件的滑塊上的探頭。所述兩級(jí)移測(cè)部件具有測(cè)量高(長(zhǎng))度高(長(zhǎng)) 和跨越模型高度高的雙重優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了移測(cè)部件的跨越測(cè)量。
本實(shí)用新型的有益效果是根據(jù)本實(shí)用新型提供的程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè) 架裝置使邊界層風(fēng)洞移測(cè)架的測(cè)量范圍大為提高，同時(shí)也減小了移測(cè)部件的尺
6寸，解決了移測(cè)部件的量程與跨越測(cè)量性能之間的矛盾，克服因現(xiàn)有移測(cè)架量 程不夠帶來(lái)的重復(fù)安裝探測(cè)儀器造成的不便和影響測(cè)量精度的缺點(diǎn)。

圖l為現(xiàn)有技術(shù)中典型的一級(jí)風(fēng)洞移測(cè)架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中典型的垂向一級(jí)移測(cè)部件結(jié)構(gòu)示意圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移測(cè)部件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的邊界層風(fēng)洞兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移測(cè)架結(jié)構(gòu)示意圖。 說(shuō)明在圖1中，1—電機(jī)，2—絲杠，3—光杠，4一滑塊(其中，41一側(cè) 向滑塊，42—垂向滑塊)，5—縱向?qū)к墸?—移測(cè)架輪；在圖2中，1—電機(jī)，2 —絲杠，3—光杠，4—滑塊，7—探頭架；在圖4中，IO—駕車(chē)，20—側(cè)向一級(jí) 移測(cè)部件，30—垂向兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移測(cè)部件。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述 實(shí)施例l:結(jié)合圖2的垂向一級(jí)移測(cè)部件結(jié)構(gòu)圖所示，圖3所示的根據(jù)本實(shí)
用新型的兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移測(cè)部件由兩個(gè)一級(jí)移測(cè)部件組合而成，第一垂向一級(jí)移測(cè)
部件通過(guò)垂向滑塊42聯(lián)結(jié)第二垂向一級(jí)移測(cè)部件，第一、第二垂向一級(jí)移測(cè)部
件構(gòu)成兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移測(cè)部件，第二垂向一級(jí)移測(cè)部件與第一垂向一級(jí)移測(cè)部件結(jié) 構(gòu)相同。
將兩個(gè)一級(jí)移測(cè)部件的滑塊都回到零位，兩級(jí)移測(cè)部件的行程是兩個(gè)一級(jí) 移測(cè)部件行程之和，而其高度只有一個(gè)移測(cè)部件的高度。用計(jì)算機(jī)程控兩個(gè)一級(jí) 移測(cè)部件的歩進(jìn)電機(jī)使它們聯(lián)合執(zhí)行移動(dòng)安裝在第二個(gè)移測(cè)部件的滑塊上的探 頭。因此兩級(jí)移測(cè)部件具有測(cè)量高(長(zhǎng))度較高(長(zhǎng))和跨越模型高度較高的 雙重優(yōu)點(diǎn)，解決了只有一級(jí)移測(cè)部件的現(xiàn)有的移測(cè)架的缺點(diǎn)。
實(shí)施例2:圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架部件結(jié)構(gòu)示意圖，其由架在風(fēng)洞軸向的雙軌上的架車(chē)IO、側(cè)向一級(jí)移測(cè)部件20和垂向兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移 測(cè)部件30構(gòu)成。
結(jié)合圖1和圖4中所示，側(cè)向一級(jí)移動(dòng)部件20和垂向兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移測(cè)部件30的 第一、第二垂向一級(jí)移動(dòng)部件均由電機(jī)1、絲杠2、光杠3和滑塊4四個(gè)基本部件 構(gòu)成?；瑝K4包含側(cè)向滑塊41和垂向滑塊42，駕車(chē)10的兩側(cè)各4個(gè)移動(dòng)架輪6， 第一垂向一級(jí)移測(cè)部件的垂向滑塊42上安裝有探頭架7;架車(chē)通過(guò)移測(cè)架輪6安 裝在導(dǎo)軌5上，由電機(jī)1驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)；側(cè)向一級(jí)移測(cè)部件橫在所述架車(chē)上， 通過(guò)側(cè)向滑塊41沿兩條光杠3實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)；第一垂向一級(jí)移測(cè)部件通過(guò)電機(jī)1 的驅(qū)動(dòng)軸垂直連接在側(cè)向滑塊41上，垂向滑塊42在電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)垂向移 動(dòng)。在一級(jí)風(fēng)洞移測(cè)架基礎(chǔ)上，通過(guò)垂向滑塊42在第一垂向一級(jí)移測(cè)部件上聯(lián) 結(jié)第二垂向一級(jí)移測(cè)部件，第一、第二垂向一級(jí)移測(cè)部件構(gòu)成兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移測(cè)部 件，第二垂向一級(jí)移測(cè)部件與第一垂向一級(jí)移測(cè)部件結(jié)構(gòu)相同。
通過(guò)控制架車(chē)電機(jī)帶動(dòng)車(chē)輪，側(cè)向一級(jí)移測(cè)架可以沿軸向移動(dòng)，通過(guò)控制 側(cè)向一級(jí)移測(cè)部件的電機(jī)一絲杠，可以帶動(dòng)側(cè)向滑塊41及其上安裝的兩級(jí)聯(lián)動(dòng) 移測(cè)部件沿風(fēng)洞側(cè)向移動(dòng)，控制兩級(jí)聯(lián)動(dòng)移測(cè)部件的兩個(gè)電機(jī)，可以使安裝在 第二垂向一級(jí)移測(cè)部件上的探頭架進(jìn)行垂向移動(dòng)。該裝置利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)
一級(jí)移測(cè)部件的步進(jìn)電機(jī)的程控，使這兩個(gè)一級(jí)移測(cè)部件的步進(jìn)電機(jī)聯(lián)合執(zhí)行 移動(dòng)操作，從而移動(dòng)安裝在第二個(gè)移測(cè)部件的滑塊上的探頭。由于本裝置實(shí)現(xiàn) 兩級(jí)聯(lián)動(dòng)，這使得第二個(gè)移測(cè)部件的滑塊上探頭既能夠從風(fēng)洞試驗(yàn)段底面附近 連續(xù)測(cè)量到超過(guò)70%以上試驗(yàn)段高度，同時(shí)又可以在底部上的模型(如地形模 型，建筑物模型，其高度可達(dá)40%試驗(yàn)段高度)上方進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量。
上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用來(lái)限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。 也就是說(shuō)，任何依照本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍所做的同等變化與修改，皆為 本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置，一級(jí)風(fēng)洞移測(cè)架由縱向移動(dòng)架車(chē)、兩條平行于風(fēng)洞軸線(xiàn)的縱向?qū)к?5)、一個(gè)側(cè)向一級(jí)移動(dòng)部件和第一垂向一級(jí)移測(cè)部件構(gòu)成，其中，所述側(cè)向一級(jí)移動(dòng)部件和所述第一垂向一級(jí)移動(dòng)部件均由電機(jī)(1)、絲杠(2)、光杠(3)和滑塊(4)四個(gè)基本部件構(gòu)成，所述滑塊(4)包含側(cè)向滑塊(41)和垂向滑塊(42)，所述駕車(chē)具有兩側(cè)各4個(gè)移動(dòng)架輪(6)，所述垂向移測(cè)部件的垂向滑塊(42)上安裝有探頭架(7)；其中，所述架車(chē)通過(guò)移測(cè)架輪(6)安裝在所述導(dǎo)軌(5)上，由電機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)；所述側(cè)向一級(jí)移測(cè)部件橫在所述架車(chē)上，通過(guò)側(cè)向滑塊(41)沿兩條光杠(3)實(shí)現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)；所述第一垂向一級(jí)移測(cè)部件通過(guò)電機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)軸垂直連接在垂向滑塊(42)上，在電機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)垂向移動(dòng)，其特征是在一級(jí)風(fēng)洞移測(cè)架基礎(chǔ)上，通過(guò)垂向滑塊(42)在所述第一垂向一級(jí)移測(cè)部件上聯(lián)結(jié)第二垂向一級(jí)移測(cè)部件，構(gòu)成兩級(jí)垂向移測(cè)部件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置，其 特征在于，所述第二垂向一級(jí)移測(cè)部件與所述第一垂向一級(jí)移測(cè)部件 結(jié)構(gòu)相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置，其 特征在于，所述聯(lián)結(jié)是指第二垂向一級(jí)移測(cè)部件安裝在第一垂向一級(jí) 移測(cè)部件的垂向滑塊(42)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置，其 特征在于，所述第二垂向一級(jí)測(cè)量部件的探頭架能夠連續(xù)在垂向測(cè)量區(qū)移動(dòng)，既可以從風(fēng)洞底面附近連續(xù)測(cè)量到風(fēng)洞頂面附近，同時(shí)又可 以在吹風(fēng)過(guò)程中在底部上的地形模型和建筑物模型區(qū)進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置，其 特征在于，所述兩級(jí)移測(cè)部件的行程是兩個(gè)一級(jí)移測(cè)部件行程之和， 而所述兩級(jí)移測(cè)部件的高度只有一個(gè)一級(jí)移測(cè)部件的高度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置，其 特征在于，計(jì)算機(jī)連接兩個(gè)垂向一級(jí)移測(cè)部件的歩進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī) 連接第二個(gè)移測(cè)部件的滑塊上的探頭。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種程控兩級(jí)聯(lián)動(dòng)風(fēng)洞移測(cè)架裝置，該裝置具有程控聯(lián)動(dòng)的兩級(jí)聯(lián)動(dòng)垂向移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)的特征，使其所帶探頭能夠連續(xù)在垂向測(cè)量區(qū)移動(dòng)，這樣，該裝置既可以從風(fēng)洞底面附近連續(xù)測(cè)量到風(fēng)洞頂面附近，又可以在吹風(fēng)過(guò)程中在底部上的地形模型和建筑物模型區(qū)進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量。本實(shí)用新型提供的裝置解決了移測(cè)架量程與跨越測(cè)量性能的矛盾，可以顯著提高風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的移動(dòng)測(cè)量能力。
文檔編號(hào)G01M9/04GK201318987SQ20082012249
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者王亞利, 王建明, 魏慶鼎 申請(qǐng)人:北京大學(xué)