一种连接与测量装置的制作方法

本发明属于传感与测控技术领域，涉及一种用于飞行器模型空间六维力测量的模型连接与测量装置。

背景技术：

风洞即风洞实验室，是以人工的方法产生气流并控制气流的流速和流向的一种管道状实验设备。风洞试验，指在风洞中安置飞行器模型或其部分零部件，研究气体与模型之间的相互作用，以此来计算出实际飞行器的空气动力学特性。飞行器模型以及其连接系统的零件设计、材料选择、结构设计等都是力学性能研究的重要内容。在进行风洞试验时，飞行器模型需要借助模型支撑系统支撑或悬挂于风洞中。但是在风洞场中，支撑系统会改变飞行器模型的实际形状，进而干扰模型周围的流场，由此产生的支架干扰会极大地干扰飞行器模型空气力学特性的测量结果，即使通过支架干扰试验扣除干扰量来修正试验结果，也不能满足实验数据的精准度。为解决支架干扰问题，提出一种张线式测量天平用于模型在风洞试验中的支撑和力学性能测量。张线式测量天平可以降低支架干扰的影响，但是其普通结构的测力天平或者传感器都存在于模型内部，这样大大限制了张线的连接位置，也给模型多角度、多位置的调整造成了诸多不便。而且张线在和模型进行连接时，张线的多层缠绕，多个张线扣的连接都对风洞试验造成了不同程度的干扰，以上所述均影响系统的测试精度。

本发明提出一种基于线上传感器、钢丝绳、绳夹组合连接的空气动力学测量装置。本装置具有测试精度高、方便调节和安装的优点，有效解决大质量、狭长形飞行器模型在飞行测试测试中干扰大，不易调节的难题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术性问题是提供一种在风洞试验中连接飞行器模型并检测其所受六维力的装置。

本发明的技术方案：

一种连接与测量装置，包括一个传感器，四个绳夹与两根钢丝绳；两根钢丝绳的两端分别与四个绳夹相连；第一钢丝绳两端的两个绳夹中的一个绳夹与传感器相连，实现钢丝绳与传感器的连接；第一钢丝绳两端的两个绳夹中的另一个绳夹与飞行器模型任意位置的螺纹孔相连，实现钢丝绳与飞行器模型的连接；第二钢丝绳的两个绳夹中的一个绳夹与传感器相连，实现钢丝绳与传感器的连接；第二钢丝绳两端的两个绳夹中的另一个绳夹与风洞固定连接，实现飞行器模型以及连接监测系统的整体固定。

传感器在整个系统中与两个绳夹相连，并直接连接于钢丝绳，传感器与钢丝绳的轴线在一条直线上，始终测量钢丝绳上的拉力。

绳夹与钢丝绳不贯穿连接，每个绳夹包括锥形圆柱套、锥形连接体和预紧螺母；锥形圆柱套与锥形连接体过盈配合连接，钢丝绳穿进锥形连接体中；锥形连接体下部开有开口槽，锥形连接体下部的锥形孔中有锥螺纹，当锥形圆柱套与锥形连接体配合好后拧入预紧螺栓，将锥形圆柱套和锥形连接体进一步预紧，同时防止锥形圆柱套从后脱出；钢丝绳通过预紧螺母和锥形圆柱套的过盈配合被牢牢的挤压在锥形连接体的螺纹孔中。

所述的传感器为压电传感器。

本发明的有益效果：实现了对所述飞行器模型的悬挂连接以及对所受空间六维力的精确测量，本装置具有测试精度高、方便调节和安装的优点，有效解决大质量、狭长形飞行器模型在飞行测试中干扰大，不易调节的难题。绳夹与钢丝绳通过过盈配合直接连接，避免了钢丝绳和连接件的扣压连接，通过调节绳夹和连接件连接的螺纹长度可以调节钢丝绳的长度，实现了飞行器模型位姿的调整，从而减少了钢丝绳悬挂飞行器模型时多余的连接件，提高了测试精度。省去了计算钢丝绳长度这一繁琐程序，同时由于两端均采用螺纹连接，简化了安装过程，能实现飞行器模型任意位置的连接与测量。所采用的传感器为线上传感器，传感器直接与钢丝绳连接，不必将其安装在模型上，这样极大的提高了连接与测试的灵活性，而且传感器直接与张线相连，也能直接测出钢丝绳所受的拉力，不必受钢丝绳与模型连接角度不同带来的测试误差。

附图说明

图1为整个连接装置的结构示意图；

图2为线上传感器系统的结构图；

图3为绳夹系统的装配图；

图4为锥形连接体的结构图；

图5为锥形连接体沟槽的放大图。

图中：1预紧螺栓；2锥形圆柱套；3锥形连接体；4钢丝绳；ⅰ传感器；ⅱ1第一绳夹；ⅱ2第二绳夹；ⅱ3第三绳夹；ⅱ4第四绳夹；ⅲ1第一钢丝绳；ⅲ2第二钢丝绳。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

图1为整个连接装置的结构示意图。如图1所示第一钢丝绳ⅲ1的一端与第一绳夹ⅱ1相连，第一绳夹ⅱ1的另一端与传感器ⅰ相连，传感器ⅰ的具体结构如图2所示，实现第一钢丝绳ⅲ1一端与传感器ⅰ的连接；第一钢丝绳ⅲ1的另一端与第二绳夹ⅱ2相连，第二绳夹ⅱ2连接在被测模型上，实现第一钢丝绳ⅲ1与模型的连接。第二钢丝绳ⅲ2的一端与第三绳夹ⅱ3相连，第三绳夹ⅱ3与传感器ⅰ相连，实现第二钢丝绳ⅲ2与传感器ⅰ的连接；第二钢丝绳ⅲ2的另一端与第四绳夹ⅱ4相连，第四绳夹ⅱ4连接在一固定位置处，实现整体连接测量装置与飞行器模型的固定连接。

图3、4、5为绳夹系统的装配图、锥形连接体的结构图以及其沟槽放大图。如图3所示，锥形圆柱套2与锥形连接体3过盈配合连接，钢丝绳4穿进锥形连接体3中。锥形连接体3下部打有宽度为1mm的开口槽，在图4中以一条粗实线近似表示，其具体结构如图5所示。当锥形圆柱套2向下移动时，锥形连接体3能很好的收缩，从而极大的挤压穿入锥形连接体3的钢丝绳4实现紧固。同时锥形连接体3下部的锥形孔中有锥螺纹，在挤压钢丝绳4时能增大摩擦力，同时该锥螺纹的牙尖被磨平，防止螺纹拉断钢丝绳4。当锥形圆柱套2与锥形连接体3配合好后拧入预紧螺栓1，将锥形圆柱套2和锥形连接体3进一步预紧，同时能防止锥形圆柱套2从后脱出。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于传感与测控技术领域，提供了一种连接与测量装置，包括一个传感器，四个绳夹与两根钢丝绳。两根钢丝绳的两端分别与四个绳夹相连。第一根钢丝绳的两个绳夹一个与传感器相连，实现钢丝绳与传感器的连接；另一个与飞行器模型任意位置的螺纹孔相连，实现钢丝绳与飞行器模型的连接。第二跟钢丝绳的两个绳夹一个与传感器相连，实现钢丝绳与传感器的连接；另一个与风洞固定连接，实现飞行器模型以及连接监测系统的整体固定。本装置实现了对所述飞行器模型的悬挂连接以及对所受空间六维力的精确测量，并具有测试精度高、方便调节和安装的优点，有效解决大质量、狭长形飞行器模型在飞行测试测试中干扰大，不易调节的难题。

技术研发人员：任宗金;李洋;张军;徐田国;姜明岩;赵毅;赵凯;赵顺义
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2019.07.01
技术公布日：2019.11.12