專利名稱：艙蓋開啟機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及風洞實驗領域，特別地，涉及一種應用于風洞實驗的高超聲速風洞實驗艙的艙蓋開啟機構。
背景技術：
風洞實驗是依據運動的相對原理，將實驗模型或者實物固定在地面人工環境中，人為制造氣流通過，以模擬空中各種飛行狀態，獲取實驗數據。風洞實驗廣泛應用于導彈、高超聲速飛行器、空天飛機的模型實驗，是航空航天領域內非常重要的地面試驗設備。高超聲速風洞一般包括加熱器、噴管、實驗艙、擴壓器、引射器(或真空罐)、氣源系統、控制系統等，實驗艙是實驗模型的場所，是風洞的重要部件，要滿足不同實驗模型、實驗任務的需要。實驗艙上游與噴管相連，下游與擴壓器連接，風洞實驗是將實驗模型放置于實驗艙中進行相應實驗。實驗艙需滿足以下幾個方面的基本要求:I)、實驗艙的氣動性能好，空氣動力學性能要求好，以確保高超聲速推進風洞的啟動性能和實驗性能；2)、實驗艙具有足夠的空間，以保證大尺寸的實驗模型進入艙體后，余下的空間仍能滿足實驗雷諾數及幾何模擬精確性的要求；3)、氣密性好，實驗時實驗艙內壓力一般情況下接近真空，但出現特殊情況時也有正壓力，不能出現氣體泄漏現象，否則影響風洞氣動和實驗性能，因此，實驗艙的氣密性要好；4)、結構和剛度高，由于試驗過程中，不管是在真空條件或者正壓條件下，為防止實驗艙艙體受力變形，所選用艙體需要能承受相應氣壓的壓力，而不能變形或者破壞；5)、進出方便，風洞實驗中，部分模型需要安裝在實驗艙內、或者需要進一步調整模型的姿態。此時，相關操作人員就需要進入實驗艙內。因此，模型或者操作人員能否方便的進出實驗艙也成為考驗實驗艙的一個重要指標；6)、數據采集方便，不同實驗條件下，實驗艙需要滿足測量、數據采集、流場顯示的要求。現有的風洞設備中的實驗艙，其基本的原理圖如圖1所示，實驗艙I的上游與噴管2連接，下游與擴壓器3連接，實驗模型4置于噴管2的出口并且位于實驗艙I的中心位置。對于風洞實驗艙的外形設計，一般有兩種，即方形實驗艙和圓形實驗艙。方形實驗艙和圓形實驗艙各有優缺點，這兩種類型的實驗艙在風洞設備中均使用過，這里不再詳細討論。為了滿足實驗模型及操作人員進出艙體的要求，傳統的實驗艙一般都在側面上設有艙蓋，具體結構如圖2及圖3所示，包括實驗艙艙體10、艙蓋20’、支撐件30等主要部分，艙蓋20’ 一般都開在實驗艙艙體10的側面，艙蓋20’的尺寸依據實驗模型的大小而不同。當處理大尺寸的實驗模型時，艙蓋20’的尺寸亦較大。實驗艙的艙蓋20’質量都較大,從幾十公斤到幾百公斤，甚至數噸。當大型的實驗模型進行風洞實驗時，由于實驗模型的尺寸大、質量大，進出實驗艙I將非常困難，且實驗模型在實驗艙I內部還需要安裝、調整位置，同時實驗人員、儀器設備、操作工具等均需要進出實驗艙1，由于艙蓋20’的空間有限，實驗艙I將非常不方便實驗和操作，且操作人員的勞動強度大，實驗效率低。為此，亟需設計一種新型的艙蓋及用于開啟該新型的艙蓋的艙蓋開啟機構，以滿足對大型實驗模型進行風洞實驗的需求。
發明內容
本發明目的在于提供一種艙蓋開啟機構，在風洞實驗中對風洞實驗艙的艙蓋進行開閉操作，以解決風洞實驗艙的開口空間有限、實驗效率低及操作強度大的技術問題。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:一種艙蓋開啟機構，適用于開啟或者關閉風洞實驗艙的艙蓋，艙蓋為風洞實驗艙在閉合狀態下圓弧圓心位于實驗艙艙體軸向中心線上的圓弧形翻蓋，艙蓋開啟機構包括彈性連桿及轉動三腳架，彈性連桿的第一末端與圓弧形翻蓋鉸鏈連接，彈性連桿的第二末端與轉動三腳架的第一頂角鉸鏈連接，轉動三腳架的第二頂角鉸鏈連接有動力驅動機構、第三頂角鉸鏈連接有支撐機構，轉動三腳架在動力驅動機構的驅動下帶動彈性連桿移動以開啟或者關閉圓弧形翻蓋。進一步地，支撐機構包括與地面固定連接的支撐架，支撐架與轉動三腳架的第三頂角鉸鏈連接，支撐架上還固定有一帶傾斜設置的承重面的托架，托架上的承重面用于在打開圓弧形翻蓋后支撐轉動三腳架。進一步地，動力驅動機構包括液壓油缸，液壓油缸連接有提供液壓動力源的液壓系統，液壓油缸的缸體經一鉸鏈機構與地面活動連接，液壓油缸的活塞桿與轉動三腳架的第二頂角鉸鏈連接，在液壓系統的驅動下，活塞桿以鉸鏈機構為支點轉動并帶動轉動三腳架。進一步地，艙蓋開啟機構包括沿實驗艙艙體的軸向平行設置的多個彈性連桿，每個彈性連桿分別經轉動三腳架與動力驅動機構鉸鏈連接，在多個彈性連桿的共同作用下推拉圓弧形翻蓋。進一步地，彈性連桿包括套筒，套筒內置有一彈簧，位于套筒內腔的彈簧的一端連接有一延伸出套筒外部的活動桿，活動桿在套筒內可沿軸向移動，彈簧的另一端連接有一旋轉柄，旋轉柄與套筒的內壁卡合連接并延伸出套筒外部，活動桿延伸出套筒外部的末端與圓弧形翻蓋鉸鏈連接，旋轉柄延伸出套筒外部的末端與轉動三腳架的第一頂角鉸鏈連接。進一步地，活動桿在位于套筒內的一端設有第一凸部，套筒在相應的軸向端部設有第二凸部，第一凸部與第二凸部配合以阻止活動桿整體沿軸向滑出套筒外部。 進一步地,旋轉柄與套筒的內壁通過螺紋卡合連接。本發明具有以下有益效果:本發明艙蓋開啟機構，通過彈性連桿與圓弧形翻蓋活動連接，彈性連桿的另一端又經轉動三腳架分別連接有動力驅動機構及支撐機構，從而為打開和關閉圓弧形翻蓋提供了執行機構，且本發明中采用的圓弧形翻蓋為實驗艙提供開口角度廣、空間度大的出入口，以方便大型實驗模型進出實驗艙內，從而提高了大型實驗模型風洞實驗的實驗效率，降低了風洞實驗過程中的勞動強度。
進一步，本發明艙蓋開啟機構中采用彈性推拉桿，在實驗過程，當實驗艙內壓力突然升高時，可以對實驗艙內的高壓氣體進行泄壓，以保證該艙蓋開啟機構的安全可靠。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:圖1是現有技術中風洞實驗艙的剖面結構示意圖；圖2是現有技術中風洞實驗艙的主視示意圖；圖3是圖2的側面示意圖；圖4是本發明優選實施例中高超聲速風洞實驗艙的艙蓋原理示意圖；圖5是圖4中艙蓋處于打開狀態的原理示意圖；圖6是本發明優選實施例中圓弧形翻蓋打開后的實驗艙的狀態示意圖；圖7是本發明優選實施例中艙蓋開啟機構打開圓弧形翻蓋的狀態示意圖；圖8是圖7的側面示意圖；圖9是本發明優選實施例中艙蓋開啟機構的立體結構示意圖；圖10是圖9的側面示意圖；圖11是本發明優選實施例中彈性連桿的結構示意圖；圖12是圖11的剖面示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋多種不同方式實施。現有的風洞實驗艙，由于艙蓋采用開設在風洞實驗艙艙體的側面的設計，故艙蓋的開啟空間有限，特別是在對大型的實驗模型進行風洞實驗時，需要相應增大開設在風洞實驗艙艙體側面的艙蓋的尺寸，且由于艙蓋敞開的空間有限，將有礙于對實驗模型的放置及進一步對實驗模型的空間姿態調整，進而影響了風洞實驗的實驗效率，增大了操作人員的勞動強度。本發明一方面對現有的風洞實驗艙的艙蓋設計進行了改良，具體參照圖4，實驗艙艙體10沿縱向的截面為圓形，沿圖4所示的圓的直徑AB剖開分為兩個半圓部分，分別構成本實施例中的實驗艙艙體10及圓弧形翻蓋20。圓弧形翻蓋20即為本發明設計的新型的艙蓋，其與實驗艙艙體10活動連接，以為實驗艙艙體10提供較大的開口空間。當然，本領域技術人員可以理解，圓弧形翻蓋20的圓弧角度α并非一定是180° ,較佳地，圓弧角度α的范圍可以在120°至180°之間變化，只要滿足圓弧形翻蓋20與實驗艙艙體10在閉合狀態下構成一個完整的圓形，即在閉合狀態下，圓弧形翻蓋20的圓弧圓心位于實驗艙艙體10沿軸向的中心線上。這樣，只要將圓弧形翻蓋20與實驗艙艙體10活動連接，即可通過打開圓弧形翻蓋20獲得較大的出入空間(參照圖5)。參照圖6，作為艙蓋的圓弧形翻蓋20通過翻蓋活頁21與實驗艙艙體10鉸鏈連接，圓弧形翻蓋20在外力的借助下被打開后，在實驗艙艙體10上形成了敞開度大、活動空間自由的開口，以方便實驗模型的吊裝、安裝調整及其他儀器設備或者操作人員進出實驗艙艙體10。本發明另一方面還提供了一種用于開啟圓弧形翻蓋20的艙蓋開啟機構。由于圓弧形翻蓋20較傳統的艙蓋相比，尺寸和質量都更大，大型推進風洞實驗艙的圓弧形翻蓋20的直徑可達1-2米，長度達2-3米，重量至幾噸，故需要設計一種艙蓋開啟機構以安全、可靠及穩定的開閉圓弧形翻蓋20。參照圖7，圓弧形翻蓋20與實驗艙艙體10之間經翻蓋活頁21活動鏈接，圓弧形翻蓋20在艙蓋開啟機構40的作用下可打開，從而在實驗艙艙體10與圓弧形翻蓋20之間形成有供實驗模型及操作人員進出的出入口。圖8為圖7的側面示意圖。艙蓋開啟機構40可保證圓弧形翻蓋20可靠、穩定的開啟或者關閉。參照圖9及圖10，本發明艙蓋開啟機構40包括彈性連桿410及轉動三腳架420，彈性連桿410的第一末端經艙體鉸鏈461與圓弧形翻蓋20鉸鏈連接，彈性連桿410的第二末端與轉動三腳架420的第一頂角421經連桿鉸鏈462鉸鏈連接，轉動三腳架420的第二頂角422經油缸上鉸鏈464活動連接有液壓油缸450的活塞桿452，液壓油缸450的缸體451經油缸下鉸鏈465與地面活動連接，液壓油缸450經油路連接有為其提供液壓動力源的液壓系統470。轉動三腳架420的第三頂角423經三腳架鉸鏈463與支撐架430的臺面活動連接，支撐架430與地面固定用于承重，在支撐架430上還固定設有托架440，托架440具有傾斜設置的承重面441，當圓弧形翻蓋20被打開后，托架440上的承重面441與轉動三腳架420的斜面相配合以支撐轉動三腳架420。較佳地，當圓弧形翻蓋20的尺寸較大時，其質量亦會較大，為了提高艙蓋開啟機構40運行的可靠性，彈性連桿410的個數可以為沿實驗艙艙體10的軸向平行分布的多個。本實施例中示出的彈性連桿410的個數為兩個，當然，本領域技術人員可以理解，彈性連桿410的個數還可為兩個以上。相應地，每個彈性連桿410均活動連接有轉動三腳架420，每個轉動三腳架420又分別與支撐架430及液壓油缸450鉸鏈連接。這樣，在多個平行設置的彈性連桿410的共同作用下來打開或者關閉圓弧形翻蓋20，從而提高了系統運行的可靠性。本發明艙蓋開啟機構40的工作過程如下:開啟液壓系統470,液壓系統驅動液壓油缸450的活塞桿452產生縱向的推力，活塞桿452經油缸上鉸鏈464推動轉動三腳架420，轉動三腳架420繞三腳架鉸鏈463旋轉并通過連桿鉸鏈462帶動彈性連桿410向圖10所示的右方運動，彈性連桿410又通過艙體鉸鏈461帶動圓弧形翻蓋20繞翻蓋活頁21旋轉，從而實現開啟的目的。當圓弧形翻蓋20完全打開后，轉動三腳架420抵靠在固定在支撐架430上的托架440上，從而將轉動三腳架420承受的重力傳遞至支撐架430上，而支撐架430牢靠地固定在地面上，以保證整個機構的穩固性。參照圖11及圖12，在本發明具體實施例中，彈性連桿410包括套筒412，套筒412內置有一彈簧413，位于套筒412內腔的彈簧413的一端連接有一延伸出套筒412外部的活動桿411，活動桿411在套筒412內可沿軸向移動，彈簧413的另一端連接有一旋轉柄414，旋轉柄414與套筒412的內壁卡合連接并延伸出套筒412外部，活動桿411延伸出套筒412外部的一端設有第一定位孔411a，以通過艙體鉸鏈461的配合與圓弧形翻蓋20鉸鏈連接。旋轉柄414延伸出套筒412外部的一端設有第二定位孔414a，以通過連桿鉸鏈462與轉動三腳架420活動連接。本發明采用上述結構的彈性連桿410，保證了實驗艙及圓弧形翻蓋20的安全。因為在風洞運行過程中，如果風洞不能啟動，實驗艙內氣體在短時間內大量聚積，實驗艙內的氣壓瞬時升高，若實驗艙艙體10上設置的泄壓閥來不及快速泄壓，則圓弧形翻蓋20在氣體的壓力作用下會自動向上打開，推動彈性連桿410的活動桿411在套筒412內沿軸向擠壓與活動桿411相連接的彈簧413，以將實驗艙內的氣體快速泄掉，從而保證了實驗艙、圓弧形翻蓋20及艙蓋開啟機構40的安全運行。較佳地，參照圖12，活動桿411在位于套筒412內的一端設有第一凸部411b，套筒412在相應的軸向端部設有第二凸部412a，通過第一凸部411b與第二凸部412a的配合以阻止活動桿411整體沿軸向滑出套筒412外部。旋轉柄414與套筒412的內壁通過螺紋415卡合連接。本發明艙蓋開啟機構40，通過彈性連桿410與圓弧形翻蓋20活動連接，彈性連桿410的另一端又經轉動三腳架420分別連接有動力驅動機構及支撐機構，從而為打開和關閉圓弧形翻蓋20提供了執行機構，且本發明中采用的圓弧形翻蓋20為實驗艙提供開口角度廣、空間度大的出入口，以方便大型實驗模型進出實驗艙內，從而提高了大型實驗模型風洞實驗的實驗效率，降低了風洞實驗過程中的勞動強度。進一步，本發明艙蓋開啟機構40中采用彈性推拉桿410，在實驗過程中，當實驗艙內壓力突然升高時，可以對實驗艙內的高壓氣體進行泄壓，以保證該艙蓋開啟機構40的安
全可靠。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種艙蓋開啟機構，適用于開啟或者關閉風洞實驗艙的艙蓋，所述艙蓋為所述風洞實驗艙在閉合狀態下圓弧圓心位于實驗艙艙體(10)軸向中心線上的圓弧形翻蓋(20)，其特征在于: 所述艙蓋開啟機構(40 )包括彈性連桿(410 )及轉動三腳架(420 )，所述彈性連桿(410 )的第一末端與所述圓弧形翻蓋(20)鉸鏈連接，所述彈性連桿(410)的第二末端與所述轉動三腳架(420 )的第一頂角(421)鉸鏈連接，所述轉動三腳架(420 )的第二頂角(422 )鉸鏈連接有動力驅動機構、第三頂角(423)鉸鏈連接有支撐機構，所述轉動三腳架(420)在所述動力驅動機構的驅動下帶動所述彈性連桿(410)移動以開啟或者關閉所述圓弧形翻蓋(20)。
2.根據權利要求1所述的艙蓋開啟機構，其特征在于: 所述支撐機構包括與地面固定連接的支撐架(430)，所述支撐架(430)與所述轉動三腳架(420 )的所述第三頂角(423 )鉸鏈連接，所述支撐架(430 )上還固定有一帶傾斜設置的承重面(441)的托架(440 )，所述托架(440 )上的所述承重面(441)用于在打開所述圓弧形翻蓋(20 )后支撐所述轉動三腳架(420 )。
3.根據權利要求1所述的艙蓋開啟機構，其特征在于: 所述動力驅動機構包括液壓油缸(450)，所述液壓油缸(450)連接有提供液壓動力源的液壓系統(470)，所述液壓油缸(450)的缸體(451)經一鉸鏈機構與地面活動連接，所述液壓油缸(450 )的活塞桿(452 )與所述轉動三腳架(420 )的所述第二頂角(422 )鉸鏈連接，在所述液壓系統(470)的驅動下，所述活塞桿(452)以所述鉸鏈機構為支點轉動并帶動所述轉動三腳架(420)。
4.根據權利要求1所述的艙蓋開啟機構，其特征在于: 所述艙蓋開啟機構(40)包括沿所述實驗艙艙體(10)的軸向平行設置的多個所述彈性連桿(410)，每個所述彈性連桿(410)分別經所述轉動三腳架(420)與所述動力驅動機構鉸鏈連接，在多個所述彈性連桿(410)的共同作用下推拉所述圓弧形翻蓋(20)。
5.根據權利要求1所述的艙蓋開啟機構，其特征在于: 所述彈性連桿(410)包括套筒(412)，所述套筒(412)內置有一彈簧(413)，位于所述套筒(412)內腔的所述彈簧(413)的一端連接有一延伸出所述套筒(412)外部的活動桿(411)，所述活動桿(411)在所述套筒(412)內可沿軸向移動，所述彈簧(413)的另一端連接有一旋轉柄(414 ),所述旋轉柄(414 )與所述套筒(412 )的內壁卡合連接并延伸出所述套筒(412)外部，所述活動桿(411)延伸出所述套筒(412)外部的末端與所述圓弧形翻蓋(20)鉸鏈連接，所述旋轉柄(414)延伸出所述套筒(412)外部的末端與所述轉動三腳架(420)的所述第一頂角(421)鉸鏈連接。
6.根據權利要求5所述的艙蓋開啟機構，其特征在于: 所述活動桿(411)在位于所述套筒(412)內的一端設有第一凸部(411b)，所述套筒(412)在相應的軸向端部設有第二凸部(412a)，所述第一凸部(411b)與所述第二凸部(412)配合以阻止所述活動桿(411)整體沿軸向滑出所述套筒(412)外部。
7.根據權利要求5所述的艙蓋開啟機構，其特征在于: 所述旋轉柄(414)與所述套筒(412)的內壁通過螺紋(415)卡合連接。
全文摘要
本發明公開了一種艙蓋開啟機構，艙蓋為風洞實驗艙在閉合狀態下圓弧圓心位于實驗艙艙體軸向中心線上的圓弧形翻蓋，該艙蓋開啟機構包括彈性連桿及轉動三腳架，彈性連桿的第一末端與圓弧形翻蓋鉸鏈連接，彈性連桿的第二末端與轉動三腳架的第一頂角鉸鏈連接，轉動三腳架的第二頂角、第三頂角分別鉸鏈連接有動力驅動機構及支撐機構，轉動三腳架在動力驅動機構的驅動下帶動彈性連桿以開啟或者關閉圓弧形翻蓋。本發明為打開和關閉圓弧形翻蓋提供了執行機構，且本發明中采用的圓弧形翻蓋為實驗艙提供開口角度廣、空間度大的出入口，提高了大型實驗模型風洞實驗的實驗效率，降低了風洞實驗過程中的勞動強度。
文檔編號E05F15/04GK103089104SQ20131002227
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月22日 優先權日2013年1月22日
發明者周勇為, 王振國, 劉衛東, 梁劍寒 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學