专利名称：一种程控两级联动风洞移测架装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种程控两级联动风洞移测架装置，属于实验空气动力学 边界层风洞实验设备领域。
背景技术：
空气动力学是力学的一个分支，研究飞行器或其它物体在与空气或其它气 体作相对运动时的受力特性、气体流动的规律以及伴随发生的物理化学变化等。
风洞是进行空气动力学实验的一种主要设备，它不仅在航空和航天工程的 研究和发展中起着重要作用，也在交通运输、房屋建筑、风能利用和环境保护 等领域得到越来越广泛的应用。风洞原理是使用动力设备在一个专门设计的管 道内驱动-股速度可控的稳定气流，使其流过安置在实验段的模型，测量作用 在模型上的空气动力，观测模型表面及周围的流动现象等。
边界层风洞是用于进行流动边界层研究的风洞，具有长试验段以便形成一 定厚度的湍流边界层的特征。这类风洞除用于边界层流动的基础研究外，多用
于模拟大气边界层的风洞模拟试验，可以进行建筑物、结构物的风荷载与风振 试验，近地风特性试验，环境流体力学试验等；因此，按照其主要的研究任务， 边界层风洞也称作环境风洞、建筑风洞等。
风洞移测架是一种在风洞中进行移动测量的试验系统。现有的边界层风洞 中使用的移测架通常具有三个移动测量的自由度，即沿风洞试验段轴线方向的 轴向、垂直于地面的垂向和水平面上与风洞轴线垂直的侧向，其结构如图1所示。 在两条平行于风洞轴线的导轨上的电机驱动的架车可以实现轴向移动；横在架 车上的电机一丝杠一滑块—光杠机构可以使滑块沿两条光杠实现侧向移动；与此相似，连在垂向滑块上的垂直方向的电机一丝杠_滑块一光杠系统可以实现 垂向移动。这里可以看到，侧向和垂向移动机构，都是由电机、丝杠、滑块和 光杠四个基本部件组成(见图2)，我们称其为一个一级移测部件，其操作机理 是电机带动丝杠转动，使滑块沿光杠移动，这样，安装在滑块上的测量元件 就可以实现沿光杠轴线方向的移动测量。测量的最大距离是滑块在光杠上的最 大移动距离，其被称为移测部件行程或量程。现有的边界层风洞移测架，如图1 所示，由纵向移动架车和侧向与垂向各一个一级移测部件构成，这种边界层风 洞移测架存在的缺点是其侧向和垂向移动测量距离都达不到风洞的宽度和高 度。具体是指，在边界层风洞里，垂向测量范围往往是从风洞试验段底面到70 Q"以上高度，为了能够满足这样的高度测量要求，就需要使移测部件的行程不 低于70%风洞试验段高度，这时移测部件的实际高度近似等于风洞试验段的高 度。另一方面，考虑到风洞试验段底板上还有建筑物模型、地形模型等，常常 需要在模型上方进行移动测量，所以，移测部件的高度又不能太高。因此，通 常的边界层风洞移测架一般不能连续测量超过二分之一试验段高度，这给风洞 试验带来许多不便，例如，当计划测量的高度超过垂向移测部件的行程时，就需 要停风调节安装探头的辅助支杆等，这不仅费工费时影响试验效率，还会因为 移动辅助支杆和探头增加了测量误差。
发明内容
为了克服现有技术上述结构的不足，本实用新型提供一种程控两级联动风 洞移测架装置，其具有独特的两级联动垂向移动测量机构，使其所带探头能够 连续在垂向测量区移动，既可以从风洞底面附近连续测量到风洞顶面附近，使 测量行程增大；同时又可以使该移测机构在风洞中的建筑物或地形模型的上方 和周围进行测量(也即跨越测量)。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
一种程控两级联动风洞移测架装置， 一级风洞移测架由纵向移动架车、两 条平行于风洞轴线的纵向导轨5， 一个侧向一级移动部件和第一垂向一级移测部 件构成，其中，所述侧向一级移动部件和所述第一垂向一级移动部件均由电机1、
丝杠2、光杠3和滑块4四个基本部件构成，所述滑块4包含侧向滑块41和垂向滑 块42，所述驾车的两侧各有两个移动架轮6，所述垂向移测部件的垂向滑块42 上安装有探头架7;其中，所述架车通过移测架轮6安装在所述导轨5上，由电机 1驱动实现轴向移动；所述侧向一级移测部件横在所述架车上，通过侧向滑块41 沿两条光杠3实现侧向移动；所述第一垂向一级移测部件通过电机1的驱动轴垂 直连接在侧向滑块41上，垂向滑块42在电机1的驱动下实现垂向移动。
该程控两级联动风洞移测架装置技术方案的结构要点是在一级风洞移测 架基础上，通过垂向滑块42在所述第一垂向一级移测部件上联结第二垂向一级 移测部件，构成两级移测部件，所述第二垂向一级移测部件与所述第一垂向一 级移测部件结构相同；所述联结是指，第二垂向一级移测部件安装在第一垂向 一级移测部件的垂向滑块42上。所述第二垂向移测部件的探头架7能够连续在垂
向测量区移动，既可以从风洞底面附近连续测量到风洞顶面附近，同时又可以 在吹风过程中在底部上的地形模型和建筑物模型区进行移动测量。该两级移测 部件的行程是两个一级移测部件行程之和，而该两级移测部件的高度只有一个 一级移测部件的高度。该装置利用计算机实现两个一级移测部件的步进电机的 程控，使这两个一级移测部件的步进电机联合执行移动操作，从而移动安装在 第二个移测部件的滑块上的探头。所述两级移测部件具有测量高(长)度高(长) 和跨越模型高度高的双重优点，实现了移测部件的跨越测量。
本实用新型的有益效果是根据本实用新型提供的程控两级联动风洞移测 架装置使边界层风洞移测架的测量范围大为提高，同时也减小了移测部件的尺
6寸，解决了移测部件的量程与跨越测量性能之间的矛盾，克服因现有移测架量 程不够带来的重复安装探测仪器造成的不便和影响测量精度的缺点。
图l为现有技术中典型的一级风洞移测架结构示意图； 图2是现有技术中典型的垂向一级移测部件结构示意图3是根据本实用新型的两级联动移测部件结构示意图； 图4是根据本实用新型的边界层风洞两级联动移测架结构示意图。 说明在图1中，1—电机，2—丝杠，3—光杠，4一滑块(其中，41一侧 向滑块，42—垂向滑块)，5—纵向导轨，6—移测架轮；在图2中，1—电机，2 —丝杠，3—光杠，4—滑块，7—探头架；在图4中，IO—驾车，20—侧向一级 移测部件，30—垂向两级联动移测部件。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述 实施例l:结合图2的垂向一级移测部件结构图所示，图3所示的根据本实
用新型的两级联动移测部件由两个一级移测部件组合而成，第一垂向一级移测
部件通过垂向滑块42联结第二垂向一级移测部件，第一、第二垂向一级移测部
件构成两级联动移测部件，第二垂向一级移测部件与第一垂向一级移测部件结 构相同。
将两个一级移测部件的滑块都回到零位，两级移测部件的行程是两个一级 移测部件行程之和，而其高度只有一个移测部件的高度。用计算机程控两个一级 移测部件的歩进电机使它们联合执行移动安装在第二个移测部件的滑块上的探 头。因此两级移测部件具有测量高(长)度较高(长)和跨越模型高度较高的 双重优点，解决了只有一级移测部件的现有的移测架的缺点。
实施例2:图4是根据本实用新型的两级联动风洞移测架部件结构示意图，其由架在风洞轴向的双轨上的架车IO、侧向一级移测部件20和垂向两级联动移 测部件30构成。
结合图1和图4中所示，侧向一级移动部件20和垂向两级联动移测部件30的 第一、第二垂向一级移动部件均由电机1、丝杠2、光杠3和滑块4四个基本部件 构成。滑块4包含侧向滑块41和垂向滑块42，驾车10的两侧各4个移动架轮6， 第一垂向一级移测部件的垂向滑块42上安装有探头架7;架车通过移测架轮6安 装在导轨5上，由电机1驱动实现轴向移动；侧向一级移测部件横在所述架车上， 通过侧向滑块41沿两条光杠3实现侧向移动；第一垂向一级移测部件通过电机1 的驱动轴垂直连接在侧向滑块41上，垂向滑块42在电机1的驱动下实现垂向移 动。在一级风洞移测架基础上，通过垂向滑块42在第一垂向一级移测部件上联 结第二垂向一级移测部件，第一、第二垂向一级移测部件构成两级联动移测部 件，第二垂向一级移测部件与第一垂向一级移测部件结构相同。
通过控制架车电机带动车轮，侧向一级移测架可以沿轴向移动，通过控制 侧向一级移测部件的电机一丝杠，可以带动侧向滑块41及其上安装的两级联动 移测部件沿风洞侧向移动，控制两级联动移测部件的两个电机，可以使安装在 第二垂向一级移测部件上的探头架进行垂向移动。该装置利用计算机实现两个
一级移测部件的步进电机的程控，使这两个一级移测部件的步进电机联合执行 移动操作，从而移动安装在第二个移测部件的滑块上的探头。由于本装置实现 两级联动，这使得第二个移测部件的滑块上探头既能够从风洞试验段底面附近 连续测量到超过70%以上试验段高度，同时又可以在底部上的模型(如地形模 型，建筑物模型，其高度可达40%试验段高度)上方进行移动测量。
上述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用来限定本实用新型的实施范围。 也就是说，任何依照本实用新型的权利要求范围所做的同等变化与修改，皆为 本实用新型的权利要求范围所涵盖。
权利要求1.一种程控两级联动风洞移测架装置，一级风洞移测架由纵向移动架车、两条平行于风洞轴线的纵向导轨(5)、一个侧向一级移动部件和第一垂向一级移测部件构成，其中，所述侧向一级移动部件和所述第一垂向一级移动部件均由电机(1)、丝杠(2)、光杠(3)和滑块(4)四个基本部件构成，所述滑块(4)包含侧向滑块(41)和垂向滑块(42)，所述驾车具有两侧各4个移动架轮(6)，所述垂向移测部件的垂向滑块(42)上安装有探头架(7)；其中，所述架车通过移测架轮(6)安装在所述导轨(5)上，由电机(1)驱动实现轴向移动；所述侧向一级移测部件横在所述架车上，通过侧向滑块(41)沿两条光杠(3)实现侧向移动；所述第一垂向一级移测部件通过电机(1)的驱动轴垂直连接在垂向滑块(42)上，在电机(1)的驱动下实现垂向移动，其特征是在一级风洞移测架基础上，通过垂向滑块(42)在所述第一垂向一级移测部件上联结第二垂向一级移测部件，构成两级垂向移测部件。
2. 根据权利要求l所述的一种程控两级联动风洞移测架装置，其 特征在于，所述第二垂向一级移测部件与所述第一垂向一级移测部件 结构相同。
3. 根据权利要求l所述的一种程控两级联动风洞移测架装置，其 特征在于，所述联结是指第二垂向一级移测部件安装在第一垂向一级 移测部件的垂向滑块(42)上。
4. 根据权利要求l所述的一种程控两级联动风洞移测架装置，其 特征在于，所述第二垂向一级测量部件的探头架能够连续在垂向测量区移动，既可以从风洞底面附近连续测量到风洞顶面附近，同时又可 以在吹风过程中在底部上的地形模型和建筑物模型区进行移动测量。
5. 根据权利要求l所述的一种程控两级联动风洞移测架装置，其 特征在于，所述两级移测部件的行程是两个一级移测部件行程之和， 而所述两级移测部件的高度只有一个一级移测部件的高度。
6. 根据权利要求l所述的一种程控两级联动风洞移测架装置，其 特征在于，计算机连接两个垂向一级移测部件的歩进电机，步进电机 连接第二个移测部件的滑块上的探头。
专利摘要本实用新型提供一种程控两级联动风洞移测架装置，该装置具有程控联动的两级联动垂向移动测量机构的特征，使其所带探头能够连续在垂向测量区移动，这样，该装置既可以从风洞底面附近连续测量到风洞顶面附近，又可以在吹风过程中在底部上的地形模型和建筑物模型区进行移动测量。本实用新型提供的装置解决了移测架量程与跨越测量性能的矛盾，可以显著提高风洞实验的移动测量能力。
文档编号G01M9/04GK201318987SQ20082012249
公开日2009年9月30日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者王亚利, 王建明, 魏庆鼎 申请人:北京大学