一种多探头水冷式测试排架的制作方法

本发明属于航天飞行器气动防热地面试验设备技术领域，尤其涉及一种多探头水冷式测试排架。

背景技术：

电弧加热设备(电弧加热器)是利用电弧加热试验气体，产生能模拟高超声速飞行时的热环境的设备。电弧加热设备是重要的防热与热结构试验装置。电弧加热设备主要用于模拟滞止压力和温度或热流密度，评定再入飞行器的防热材料和防热系统的性能，是解决防热设计的最重要的试验工具，也可用于高温气体动力学的研究。目前，开展电弧加热器地面防热试验时，需利用测试排架对流场参数分布测量，但目前的测试排架存在对流场参数测试效率低以及无法保证传感器在高温流场中进行稳定测量等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能实现多点测量，测试效率高以及能保证传感器在高温流场中进行稳定测量的多探头水冷式测试排架，以至少解决现有技术中存在的一个技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多探头水冷式测试排架，包括排架本体、防护盖板和多个用于安装传感器的探头结构；多个所述探头结构间隔设置在所述排架本体的一侧，所述防护盖板设置在所述排架本体远离多个所述探头结构的一侧；所述探头结构与所述排架本体的内部连通，所述排架本体远离多个所述探头结构的一侧开设有多个用于供与所述传感器连接的测试线穿过的通孔；所述排架本体和所述防护盖板内各自独立地设置有冷却水管路，所述冷却水管路上设置有进水口和出水口。

优选地，所述防护盖板与所述排架本体之间可拆卸连接。

优选地，所述探头结构包括圆柱形结构和半球形结构；所述圆柱形结构的两端分别连接有所述排架本体和所述半球形结构；所述测试排架还包括传感器，所述传感器安装在所述圆柱形结构内，所述传感器的测试端伸入所述半球形结构内，所述传感器的输出端与测试线连接。

优选地，多个所述探头结构沿所述排架本体的长度方向间隔均匀设置。

优选地，所述排架本体从左至右包括左区段和右区段，所述左区段和所述右区段的内部连通；多个所述探头结构设置在所述左区段的一侧，所述右区段设置有内部具有容纳空间的用于供所述测试线通过的延伸部，所述延伸部的侧壁开设有多个供所述测试线伸出所述延伸部的出线口。

优选地，所述防护盖板靠近所述右区段的一端设置有卡接凸起，所述右区段靠近所述左区段的一端为与所述卡接凸起相匹配的卡接槽，所述防护盖板与所述排架本体之间通过所述卡接凸起和所述卡接槽可拆卸连接。

优选地，所述排架本体远离多个所述探头结构的一侧设置有滑槽，所述防护盖板上设置有与所述滑槽相匹配的滑块。

优选地，所述滑槽呈长条形。

优选地，所述防护盖板远离所述右区段的一端设置有插块，所述左区段的一端设置有与所述插块相匹配的插槽。

优选地，所述防护盖板和所述排架本体的侧壁均开设有用于分别穿设所述冷却水管路的进水端和出水端的过孔；所述进水口和所述出水口分别设置在所述冷却水管路的进水端和出水端。

本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明中的所述测试排架结构简单，其包括的所述排架本体的一侧间隔设置有多个用于安装传感器的所述探头结构，可同时实现多点测量，同时，所述排架本体和所述防护盖板均设置有水冷结构，本发明中采用多探头结构和水冷结构布置的测试排架可适用于多种测试方法，可以有效提高对流场参数分布测量的精确度以及测试效率；此外，水冷结构的设置使得本发明中的所述测试排架适用于高温流场，并且能够有效保证传感器在高温流场中进行稳定且精确的测试。

(2)本发明中设置的排架本体和防护盖板可对传感器和测试线进行有效的保护，保证所述传感器在流场工作时的安全性。

(3)本发明的一些优选实施方案中，所述防护盖板与所述排架本体之间可拆卸连接，极大地方便了所述传感器的安装和拆卸；所述探头结构包括圆柱形结构和半球形结构，所述传感器安装在所述圆柱形结构内，所述半球形结构的设置能有效降低流场中密布的多探头间的相互干扰，有利于提高对流场参数测量的精确度。

附图说明

本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明一个具体实施方式中多探头水冷式测试排架的结构示意图。

图2是图1中排架本体和探头结构沿a-a的纵向剖视图。

图3是本发明中另一个具体实施方式中排架本体和具有安装孔的探头结构的剖视图。

图4是图1中防护盖板沿a-a的纵向剖视图。

图5是图1中排架本体的左区段的仰视图。

图6是图1中排架本体沿b-b的横向剖视图。

图7是图1中排架本体和探头结构的立体结构示意图。

图8是图1中防护盖板的立体结构示意图。

图中：1：排架本体；11：左区段；111：通孔；112：滑槽；113：插槽；114：凸块；12：右区段；121：延伸部；122：出线口；123：卡接槽；2：探头结构；21：半球形结构；22：圆柱形结构；3：防护盖板；31：滑块；32：插块；33：凹槽；34：卡接凸起；4：冷却水管路；41：冷却水接头；5：传感器；51：测试线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种多探头水冷式测试排架，图1是本发明一个具体实施方式中多探头水冷式测试排架的结构示意图；图2是图1中排架本体和探头结构沿a-a的纵向(竖向)剖视图；图3是本发明中另一个具体实施方式中排架本体和具有安装孔的探头结构的剖视图；图4是图1中防护盖板沿a-a的纵向(竖向)剖视图；图5是图1中排架本体的左区段的仰视图；图6是图1中排架本体沿b-b的横向(水平)剖视图；图7是图1中排架本体和探头结构的立体结构示意图；图8是图1中防护盖板的立体结构示意图；其中，图2、图3和图4中均未示意出冷却水管路；图6中未示意出测试线。

在本发明中，例如，如图1所示，所述多探头水冷式测试排架包括排架本体1、防护盖板3和多个用于安装传感器5(测试传感器)的探头结构2；多个所述探头结构2间隔设置在所述排架本体1的一侧(例如如图1所示的上侧)，所述防护盖板3设置在所述排架本体1远离多个所述探头结构2的一侧(例如如图1所示的下侧)；所述探头结构2与所述排架本体1的内部连通，所述排架本体1远离多个所述探头结构2的一侧开设有多个用于供与所述传感器5连接的测试线51穿过的通孔111；所述排架本体1和所述防护盖板3内各自独立地设置有冷却水管路4，所述冷却水管路4上设置有进水口和出水口；在本发明中，安装时，例如所述传感器也可从所述通孔穿过。

本发明中的多探头水冷式测试排架，布置有多个探头结构2，所述探头结构2可安装测试传感器5，可同时实现多点测量，测试传感器5及与测试传感器5连接的测试线51可通过所述防护盖板3和所述排架本体1进行保护，避免所述传感器5和所述测试线51直接暴露于流场中，保证所述传感器5在流场工作时的安全性，此外，所述排架本体1还可起到支撑、连接和引出所述测试线51的作用；同时，所述排架本体1和所述防护盖板3均设置有水冷结构，本发明中采用多探头结构和水冷结构布置的测试排架可适用于多种测试方法，可以有效提高对流场参数测量的精确度以及测试效率；此外，水冷结构的设置使得本发明中的所述测试排架适用于高温流场，并且能够有效保证传感器在高温流场中进行稳定且精确的测试；本发明中的所述测试排架适用在电弧加热器地面防热试验中进行流场测试。

本发明对所述传感器5的种类没有特别的限制，例如可以为温度传感器、压力传感器、热流传感器等，安装在每个所述探头结构内的每个所述传感器可以相同或者不相同。在本发明中，所述传感器例如可以通过安装环安装在所述探头结构内或者所述探头结构内开设有与所述传感器相匹配的安装孔，所述传感器通过螺纹连接的方式安装在所述安装孔内。

根据一些优选的实施方式，所述进水口连接有进水管接头，所述出水口连接有出水管接头，所述进水管接头和所述出水管接头分别连接(例如通过焊接或螺纹连接的方式连接)在所述进水口和所述出水口的位置，所述进水管接头用于与冷却水源连接，所述出水管接头用于将流经所述冷却水管路4中的冷却水排出。在本发明中，优选为以高压循环水作为冷却水源对所述测试排架进行冷却；在本发明中，将进水管接头和出水管接头统称为冷却水接头41。在本发明中，当采用所述测试排架进行测试时，优选为所述冷却水接头连通高压循环水对所述测试排架进行冷却。

根据一些优选的实施方式，所述防护盖板3与所述排架本体1之间可拆卸连接，如此可以极大地方便所述传感器的安装和拆卸。

根据一些优选的实施方式，所述探头结构2包括圆柱形结构22和半球形结构21，例如，如图1、图2、图3和图7所示；所述圆柱形结构22的两端分别连接有所述排架本体1和所述半球形结构21；所述测试排架还包括传感器5，所述传感器5安装在所述圆柱形结构22内，所述传感器5的测试端伸入所述半球形结构21内，所述传感器5的输出端与测试线51连接，例如，如图2和图3所示；在本发明中，每个所述圆柱形结构22内安装有一个所述传感器5，优选为所述传感器通过安装环安装在所述圆柱形结构内或者优选为所述圆柱形结构内开设有与所述传感器相匹配的安装孔，所述传感器通过螺纹连接的方式安装在所述安装孔内。图2仅示意传感器在所述探头结构内的分布，未示意出安装环或者与所述传感器相匹配的安装孔；从图3中可以看出，所述圆柱形结构内开设有安装孔，所述传感器通过所述安装孔安装在所述圆柱形结构内；在本发明中，所述探头结构2例如可以由所述圆柱形结构22和所述半球形结构21通过螺纹连接而成，或者可以由所述圆柱形结构22和所述半球形结构21一体化成型而成。在本发明中，所述传感器5的测试端伸入所述半球形结构21内，所述半球形结构21的驻点位置可作为测试点，所述半球形结构21的设置能有效降低流场中密布的多探头间的相互干扰，有利于进一步提高对流场参数测量的精确度。

根据一些优选的实施方式，所述圆柱形结构22与所述排架本体1连接的一端开设有穿孔，使得所述圆柱形结构22与所述排架本体1相连通，所述穿孔用于供所述测试线51和所述传感器5穿过。

根据一些优选的实施方式，多个所述探头结构2沿所述排架本体1的长度方向(如图1中箭头所示的方向)间隔均匀设置(呈线性排列)，例如，如图1和图7所示。

根据一些优选的实施方式，所述排架本体1从左至右包括左区段11和右区段12，所述左区段11和所述右区段12的内部连通；多个所述探头结构2设置在所述左区段11的一侧，所述右区段12设置有内部具有容纳空间的用于供所述测试线51通过的延伸部121，例如，如图1、图2、图3和图7所示，所述延伸部121的侧壁开设有多个供所述测试线51伸出所述延伸部121的出线口122，例如，如图1和图7所示。在本发明中，所述排架本体例如可以由左区段和右区段一体化成型而成，所述延伸部例如可以一体化成型于所述右区段上。

根据一些优选的实施方式，所述防护盖板3靠近所述右区段12的一端设置有卡接凸起34，例如，如图8所示，所述右区段12靠近所述左区段11的一端为与所述卡接凸起34相匹配的卡接槽123，例如，如图2、图3和图7所示，所述防护盖板3与所述排架本体1之间通过所述卡接凸起34和所述卡接槽123可拆卸连接。

根据一些优选的实施方式，所述卡接槽123呈u形。

根据一些优选的实施方式，所述排架本体1远离多个所述探头结构2的一侧设置有滑槽112，例如，如图2、图3和图5所示，所述防护盖板3上设置有与所述滑槽112相匹配的滑块31，例如，如图4所示。在本发明中，优选为设置所述滑槽112和所述滑块31，所述防护盖板3通过所述滑块31可以在所述滑槽112内滑动，从而便于所述防护盖板3安装在所述排架本体1上。

根据一些优选的实施方式，所述滑槽112呈长条形。

根据一些优选的实施方式，所述滑槽112之间形成了凸块114，例如，如图2、图3和图5所示，所述滑块31之间形成了凹槽33，例如，如图4所示；所述滑块31的高度小于所述凹槽33的深度，当所述防护盖板3连接在所述排架本体1上时，使得所述防护盖板3与所述排架本体1之间具有间隙，该间隙用于供所述测试线51穿过。

根据一些优选的实施方式，所述凸块114呈长条形。

根据一些优选的实施方式，多个所述通孔111沿所述凸块114的长度方向间隔均匀设置，例如，如图5所示。

根据一些优选的实施方式，所述防护盖板3远离所述右区段12的一端设置有插块32，例如，如图1和图8所示，所述左区段11的一端设置有与所述插块32相匹配的插槽113，例如，如图5和图7所示；当所述防护盖板3连接在所述排架本体1上时，所述插块32插接在所述插槽113内。

根据一些优选的实施方式，所述防护盖板3和所述排架本体1的侧壁均开设有用于分别穿设所述冷却水管路4的进水端和出水端的过孔；所述进水口和所述出水口分别设置在所述冷却水管路4的进水端和出水端。在本发明中，所述冷却水管路4在所述排架本体1内的分布示意图例如可以如图6所示，所述冷却水管路4在所述防护盖板3中的分布可以与排架本体1内的冷却水管路相同。

特别说明的是，在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设施或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。