本發(fā)明涉及高溫風(fēng)洞試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置。

背景技術(shù)：

高溫超聲速燃?xì)饬黠L(fēng)洞是高溫?zé)岣魺岬孛婵己撕万炞C最重要、最有效的試驗手段之一，可以有效降低飛行試驗風(fēng)險和研制成本。高溫超聲速燃?xì)饬黠L(fēng)洞主要由燃?xì)獍l(fā)生器、超音速噴管、試驗艙、模型投放裝置、模型支架及試驗?zāi)Ｐ?、燃?xì)馐占?、擴(kuò)壓器、噴水降溫段、噴淋冷凝段及抽真空裝置等組成。

模型投放裝置作為高溫超聲速燃?xì)饬黠L(fēng)洞試驗系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用在于試驗初始階段能夠保證風(fēng)洞系統(tǒng)的順利啟動，以及試驗結(jié)束階段對試驗?zāi)Ｐ偷谋Ｗo(hù)。

為保證高溫超聲速燃?xì)饬黠L(fēng)洞在負(fù)壓狀態(tài)下的順利啟動，最大限度降低試驗?zāi)Ｐ蛯︼L(fēng)洞系統(tǒng)的堵塞效應(yīng)，通常在試驗前將試驗?zāi)Ｐ桶惭b在模型投放裝置上，但并不放置在試驗艙內(nèi)的高溫燃?xì)饬鲌鲈囼瀰^(qū)域內(nèi)，不堵塞超音速噴管出口，確保高溫超聲速燃?xì)饬黠L(fēng)洞在試驗初始階段能夠順利啟動。在風(fēng)洞順利啟動、高溫燃?xì)饬鲌龇€(wěn)定后，再通過模型投放裝置將試驗?zāi)Ｐ蛣討B(tài)投放至試驗流場的指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行高溫防隔熱考核驗證試驗。

在試驗結(jié)束階段，為避免試驗結(jié)束時高溫燃?xì)饬鞣礇_對試驗?zāi)Ｐ蛶淼膿p壞，通常在試驗結(jié)束前就通過模型投放裝置將試驗?zāi)Ｐ统冯x高溫燃?xì)饬鲌鲈囼瀰^(qū)域。

目前，國內(nèi)外具備模型投放功能的高溫風(fēng)洞(如美國八英尺風(fēng)洞等)所采用的模型投放方案均為底部投放方案(如附圖1所示)，該方案雖具有熱防護(hù)難度低、模型尺寸限制小等優(yōu)點(diǎn)，但其不僅結(jié)構(gòu)和地基較復(fù)雜，成本較高，而且所需投放力很大，一般都需要引入液壓系統(tǒng)，會對高溫風(fēng)洞帶來額外的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：相比于現(xiàn)有技術(shù)，提供了一種高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置，不僅使得結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、便于操作和維護(hù)，而且所需投放力相對較小。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置，包括：驅(qū)動底座、安裝平臺和電動缸；其中，所述驅(qū)動底座與所述安裝平臺相連接，所述安裝平臺能夠相對于所述驅(qū)動底座運(yùn)動；所述電動缸與所述安裝平臺相連接，所述電動缸用于驅(qū)動所述安裝平臺運(yùn)動；所述安裝平臺用于放置試驗?zāi)Ｐ汀?/p>

上述高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置中，所述驅(qū)動底座包括基座、滑塊和兩個導(dǎo)軌；其中，所述兩個導(dǎo)軌平行的安裝于所述基座；所述滑塊的底部設(shè)置于所述導(dǎo)軌，所述滑塊能夠沿著所述導(dǎo)軌運(yùn)動；所述滑塊的上部與所述安裝平臺相連接。

上述高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置中，所述滑塊包括第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊和第四滑塊；其中，第一滑塊和第二滑塊設(shè)置于一個導(dǎo)軌，第三滑塊和第四滑塊設(shè)置于另一個導(dǎo)軌；第一滑塊和第二滑塊的間隔距離等于第三滑塊和第四滑塊的間隔距離；第一滑塊和第三滑塊的連線與導(dǎo)軌的軸向垂直。

上述高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置中，所述安裝平臺的上表面為正方形，其中，邊長為1.0m-1.5m。

上述高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置中，電動缸包括電機(jī)、主螺紋絲杠、螺母和若干個小螺紋滾柱絲杠；其中，所述螺母與所述電機(jī)相連接；所述螺母套設(shè)于所述主螺紋絲杠；所述主螺紋絲杠與所述安裝平臺相連接；若干個小螺紋滾柱絲杠行星設(shè)置于所述螺母與所述主螺紋絲杠之間。

上述高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置中，所述小螺紋滾柱絲杠的數(shù)量為6-12個，6-12個小螺紋滾柱絲杠沿所述螺母的周向均勻分布。

上述高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置中，所述安裝平臺的材料為HT200材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，便于操作和維護(hù)，有效降低成本，并且所需的投放力較?。?/p>

(2)本發(fā)明通過電動缸提供動力，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的液壓系統(tǒng)安全可靠；

(3)本發(fā)明通過采用行星滾柱絲杠副的電動缸作為動力源，與現(xiàn)有的滾珠絲杠副不同，行星滾柱絲杠副載荷傳遞的元件為螺紋滾柱，由眾多的螺紋線來支撐負(fù)載，不僅接觸面顯著增加，而且有效避免了高速旋轉(zhuǎn)時滾珠間相互碰撞的問題，具有高剛性、高承載能力，抗沖擊性能好、輸出速度高、啟動特性好、壽命長的特點(diǎn)；

(4)本發(fā)明的安裝平臺選擇為HT200材料，滿足熱變形小，熱傳導(dǎo)率小，比熱容相對要大，剛度大，吸震效果好，加工性好的效果；

(5)本發(fā)明選用此導(dǎo)軌，動載荷安全系數(shù)為3、靜載荷安全系數(shù)為4.5，根據(jù)《產(chǎn)品樣本》，滑塊可以承受加大振動。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的模型底部投放裝置示意圖；

圖2是本發(fā)明的高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的驅(qū)動底座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的安裝平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的電動缸中行星滾柱絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置在試驗艙內(nèi)投放示意圖；

圖7(a)是本發(fā)明的安裝平臺與滑塊的連接示意圖；

圖7(b)是本發(fā)明的安裝平臺與滑塊的連接又一示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

圖2是本發(fā)明的高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該高溫風(fēng)洞試驗艙內(nèi)的模型橫向投放裝置包括：驅(qū)動底座100、安裝平臺200和電動缸300；其中，驅(qū)動底座100設(shè)置于安裝平臺200，安裝平臺200能夠相對于驅(qū)動底座100運(yùn)動；電動缸300與安裝平臺200相連接；安裝平臺200用于放置試驗?zāi)Ｐ汀?/p>

如圖6所示，試驗前將本實(shí)施例的模型橫向投放裝置放置于超音速噴管出口側(cè)方，確保高溫超聲速燃?xì)饬黠L(fēng)洞在試驗初始階段能夠順利啟動。在風(fēng)洞順利啟動、高溫燃?xì)饬鲌龇€(wěn)定后，再通過模型投放裝置將試驗?zāi)Ｐ蜋M向投放至試驗流場的指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行高溫防隔熱考核驗證試驗。試驗結(jié)束前，通過模型投放裝置將試驗?zāi)Ｐ蜋M向撤離高溫燃?xì)饬鲌鲈囼瀰^(qū)域，避免試驗結(jié)束時高溫燃?xì)饬鞣礇_對試驗?zāi)Ｐ蛶淼膿p壞。通過在試驗艙內(nèi)氣流中心水平面內(nèi)氣流的垂直方向上設(shè)置驅(qū)動底座，按照試驗要求對試驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行橫向投放操作。通過采用模型橫向投放技術(shù)，將需要平衡的垂直方向的重力改為了水平方向的摩擦力，可以大幅減小模型投放所需驅(qū)動力，還可以簡化結(jié)構(gòu)，降低地基要求，便于操作和維護(hù)，有效降低成本。

本實(shí)施例的模型橫向投放裝置簡化結(jié)構(gòu)，降低地基要求，便于操作和維護(hù)，有效降低成本，并且所需的投放力較小。

上述實(shí)施例中，如圖2所示，驅(qū)動底座100包括基座110、滑塊120和兩個導(dǎo)軌130；其中，兩個導(dǎo)軌130平行的安裝于基座110；滑塊120的底部設(shè)置于導(dǎo)軌130，滑塊120能夠沿著導(dǎo)軌130運(yùn)動；滑塊120的上部與安裝平臺200相連接。

具體的，基座110與試驗艙基礎(chǔ)相連接，兩個導(dǎo)軌130和滑塊120承受軸向載荷、垂直載荷和翻轉(zhuǎn)力矩。

驅(qū)動底座上的導(dǎo)軌滑塊需承擔(dān)除了電動缸方向，其它兩個方向的力，以及受力點(diǎn)到滑塊因高度差產(chǎn)生的力矩。通過分析平臺和滑塊等部件的受力和力矩，對導(dǎo)軌進(jìn)行合理設(shè)計選型。

對于本實(shí)施例中通過分析平臺和滑塊部件的受力和力矩，對滑動導(dǎo)軌進(jìn)行合理設(shè)計選型具體步驟如下:

導(dǎo)軌滑塊需承擔(dān)除了電動缸方向，其它兩個方向的力，以及受力點(diǎn)到滑塊因高度差產(chǎn)生的力矩。具體選型過程如下：

作用在平臺下表面的力和力矩：如圖7(a)和圖7(b)所示X為沿運(yùn)動平臺運(yùn)動方向；Z為噴管軸向方向；Y為鉛垂方向。其中，安裝平臺與滑塊整體受力為：F_X＝50KN、F_Z＝20KN、F_Y＝30KN，安裝平臺與滑塊重力G＝30KN，其作用點(diǎn)距安裝平臺臺面1.5m，所造成的力矩為：

M_z＝F_X×H＝50×1.5＝75KNm

M_x＝F_Z×H＝20×1.5＝30KNm

滑塊受力分析：經(jīng)過分析滑塊在其壓向承受最大載荷為：

P_max＝(F_y+G)/4+(F_X×H)/(L×2)+(F_z×H)/(b×2)

＝(30+30)/4+(50×1.5)/(0.8×2)+(20×1.5)/(0.7×2)

＝84kN

根據(jù)平臺和滑塊部件的受力和力矩可選擇導(dǎo)軌為：選用導(dǎo)軌型號：MSA65LE；技術(shù)指標(biāo)：動態(tài)C＝260KN；靜態(tài)C₀＝380KN。

本實(shí)施例選用此導(dǎo)軌，動載荷安全系數(shù)為3、靜載荷安全系數(shù)為4.5，根據(jù)《產(chǎn)品樣本》，滑塊可以承受加大振動，滿足設(shè)計要求。

基座110由350mm×150mm×10mm(寬×高×厚)的矩形Q345鋼管焊接而成的框架結(jié)構(gòu)。

上述實(shí)施例中，如圖3所示，滑塊120包括第一滑塊121、第二滑塊122、第三滑塊123和第四滑塊124；其中，第一滑塊121和第二滑塊122設(shè)置于一個導(dǎo)軌130，第三滑塊123和第四滑塊124設(shè)置于另一個導(dǎo)軌130；第一滑塊121和第二滑塊122的間隔距離等于第三滑塊123和第四滑塊124的間隔距離；第一滑塊121和第三滑塊123的連線與導(dǎo)軌130的軸向垂直。

具體的，第一滑塊121、第二滑塊122、第三滑塊123和第四滑塊124四個滑塊設(shè)置于安裝平臺200的四個底角上，由于安裝平臺200的形狀一般為長方體，從而使得四個滑塊能夠很好的與安裝平臺的形狀相匹配，由于四個滑塊如圖2所示的分布形式，從而使得各個滑塊受到的力相當(dāng)大小，從而能夠很好的支撐安裝平臺，有利于安裝平臺在導(dǎo)軌上運(yùn)動。

上述實(shí)施例中，如圖4所示，安裝平臺200的上表面為正方形，其中，邊長為1.0m-1.5m。具體實(shí)施時，安裝平臺200的材質(zhì)選用大多數(shù)機(jī)床立柱、床身、箱體等器件優(yōu)選的HT200材料，這種材料能夠滿足熱變形小，熱傳導(dǎo)率小，比熱容相對要大，剛度大，吸震效果好，加工性好等效果。安裝平臺200的上表面設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)梯形螺栓槽孔，可將其上表面作為安裝試驗?zāi)Ｐ图澳Ｐ椭Ъ艿幕鶞?zhǔn)平面，用于連接安裝試驗?zāi)Ｐ突蚰Ｐ椭Ъ苣Ｐ停⑶野惭b平臺的下表面設(shè)置有多個盲孔，從而可以減小其安裝平臺的重量，能夠方便的推動安裝平臺運(yùn)動，從而大大減小了電動缸的輸出動力。

上述實(shí)施例中，如圖5所示，電動缸300包括電機(jī)、主螺紋絲杠310、螺母320和若干個小螺紋滾柱絲杠330；其中，螺母320與電機(jī)相連接；螺母320套設(shè)于主螺紋絲杠310；主螺紋絲杠310與安裝平臺200相連接；若干個小螺紋滾柱絲杠330行星設(shè)置于螺母320與主螺紋絲杠310之間。主螺紋絲杠310、螺母320和若干個小螺紋滾柱絲杠330組成了行星滾柱絲杠。

具體的，電動缸是驅(qū)動電機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為輸出軸直線運(yùn)動的機(jī)械裝置，其原理主要依靠當(dāng)中的行星滾柱絲杠來實(shí)現(xiàn)。通過在主螺紋絲杠310和螺母320之間，行星布置了若干根小螺紋滾柱絲杠330，這樣在電機(jī)帶動螺母320的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，數(shù)根小螺紋滾柱絲杠330圍繞主螺紋絲杠310軸心做行星運(yùn)動，螺母320軸向位置不動，主螺紋絲杠310做軸向直線運(yùn)動。不僅接觸面顯著增加，而且有效避免了高速旋轉(zhuǎn)時現(xiàn)有技術(shù)中滾珠間相互碰撞的問題，具有高剛性、高承載能力，抗沖擊性能好、輸出速度高、啟動特性好、壽命長等特點(diǎn)。本實(shí)施中的主螺紋絲杠310速度可達(dá)2000mm/s，最大加速度可達(dá)近30m/s²，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中模型橫向投放機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度慢的問題。

上述實(shí)施例中，小螺紋滾柱絲杠330的數(shù)量為6-12個，6-12個小螺紋滾柱絲杠330沿螺母320的周向均勻分布。6-12個小螺紋滾柱絲杠330通過這種布置，使得螺母320通過小螺紋滾柱絲杠330很容易帶動主螺紋絲杠310運(yùn)動，從而節(jié)省了動力。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，便于操作和維護(hù)，有效降低成本，并且所需的投放力較??；并且本發(fā)明通過電動缸提供動力，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的液壓系統(tǒng)安全可靠；并且本發(fā)明通過采用行星滾柱絲杠副的電動缸作為動力源，與現(xiàn)有的滾珠絲杠副不同，行星滾柱絲杠副載荷傳遞的元件為螺紋滾柱，由眾多的螺紋線來支撐負(fù)載，不僅接觸面顯著增加，而且有效避免了高速旋轉(zhuǎn)時滾珠間相互碰撞的問題，具有高剛性、高承載能力，抗沖擊性能好、輸出速度高、啟動特性好、壽命長的特點(diǎn)；并且本發(fā)明的安裝平臺選擇為HT200材料，滿足熱變形小，熱傳導(dǎo)率小，比熱容相對要大，剛度大，吸震效果好，加工性好的效果。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。