[发明专利]一种气浮式风洞测力装置

说明书

本发明一种气浮式风洞测力装置，包括：固定框架(1)、浮动框架(2)、高精度测力传感器组件(3)、气浮支撑装置(4)、保护装置(5)、校准装置(6)、支撑平台(8)；根据被测物体轴向方向设置的高精度测力传感器组件(3)的读数，得到作用于被测物体轴向方向的阻力F，可应用于低速风洞测力试验的小载荷测力装置，解决了载荷量级小，要求精度高；模型尺度大，重力方向负载重，要求响应速度快，有效的扩充了FD‑09风洞在大尺度模型、小载荷高精度测力试验方面的试验能力。

技术领域

本发明涉及一种气浮式风洞测力装置，属于低速风洞测力试验技术领域。

背景技术

随着“科技(2022)行动计划”快速推进，利用科技助力的理念逐渐深入人心，纵观当代竞技体育世界舞台，竞技体育已然发展成为高科技竞争。一些竞速体育项目比如赛艇、有舵雪橇、短道速滑比赛等，高水平运动员之间成绩的差距有时只有毫秒量级。这些体育项目中体育器械和运动员受到的空气阻力对竞技成绩起着不可忽视的影响。借助风洞实验来测量出该阻力，从而根据试验结果能够为器械外形优化、指导运动员训练和竞技动作提供理论依据和数据支持，最终提高比赛成绩。

体育类装备低速风洞实验阻力测量数据精度要求高，载荷测量范围小，体育器械和运动员的总重量大，采用常规的测力设备不能满足要求，国内尚未有成熟的测试装置。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种气浮式风洞测力装置，可应用于低速风洞测力试验的小载荷测力，解决了载荷量级小，要求精度高；模型尺度大，重力方向负载重，要求响应速度快，有效的扩充了FD-09风洞在大尺度重模型、小载荷高精度测力试验方面的试验能力。

本发明解决的技术方案为：一种气浮式风洞测力装置，包括：固定框架(1)、浮动框架(2)、高精度测力传感器组件(3)、气浮支撑装置(4)、保护装置(5)、校准装置(6)、支撑平台(8)；

校准装置(6)，包括：轮组件(11)、钢丝绳(12)、砝码盘(13)和砝码(14)；

固定框架(1)固定在风洞中，被测物体与浮动框架(2)固定连接，浮动框架(2)与固定框架(1)之间在升力方向由气浮支撑装置(4)连接，气浮支撑装置(4)有高压空气进入时，能使浮动框架(2)和被测物体一起悬浮，悬浮高度在微米级，浮动框架(2)与固定框架(1)在升力方向无机械连接，浮动框架(2)在横向是自由状态，扰动能够使浮动框架(2)随受力方向横向移动，被测物体重量在其自身轴向方向和侧向方向产生可以忽略的摩擦阻力；在被测物体轴向方向，浮动框架(2)一端通过一个高精度测力传感器组件(3)连接，浮动框架(2)的另一端连接钢丝绳(12)，钢丝绳(12)绕过校准装置(6)的滑轮组件(11)连接砝码盘(13)，在砝码盘(13)上放置一块砝码(14)作为配重，给被测物体轴向方向对应的高精度测力传感器组件(3)施加预紧力，使得高精度测力传感器组件(3)始终呈受拉状态；在被测物体侧向方向，在固定框架(1)上相对固定框架(1)中心对称布置四个高精度测力传感器组件(3)，由四个高精度测力传感器组件(3)连接浮动框架(2)和固定框架(1)；

气浮支撑装置(4)无高压空气进入时，气浮支撑装置(4)不工作，气浮支撑装置(4)底面与支撑平台(8)接触，被测物体和浮动框架(2)重量通过支撑平台(8)传到固定框架(1)；风洞试验时，气浮支撑装置(4)通高压空气工作，浮动框架(2)悬浮于空中，风洞来流作用于被测物体的阻力通过浮动框架(2)直接传到被测物体轴向方向设置的高精度测力传感器组件(3)上，根据被测物体轴向方向设置的高精度测力传感器组件(3)的读数，得到作用于被测物体轴向方向的阻力。

优选的，浮动框架(2)与固定框架(1)之间在升力方向由气浮支撑装置(4)连接,即为浮动框架(2)与固定框架(1)之间在竖直方向由气浮支撑装置(4)连接。

优选的，悬浮高度在微米级，是指：气浮支撑装置(4)底部距离支撑平台(8)高度在微米级。