[發明專利]一種薄管內部可變質量配重及質量調整方法

有效

• 申請號: 201811289075.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109540458B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 侯英昱;劉子強;劉文斌
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01M7/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

一種薄管內部可變質量配重及質量調整方法，所述的配重包括配重滑槽、若干配重片、固定螺栓；至少兩個配重滑槽固定在試驗薄管內部；配重滑槽的底部形狀與薄管內壁形狀一致，配重滑槽的上端開口尺寸小于同一截面處底部尺寸；配重片的形狀與上述滑槽形狀一致，可以從配重滑槽的側方放置到滑槽內，配重滑槽的兩側一端設置堵頭，另一側設置固定螺栓孔；固定螺栓擰進固定螺栓孔，通過固定螺栓頂緊放置在滑槽內的配重片，將配重片與配重滑槽之間相互固定。

技術領域

本發明薄管內部可變質量配重，屬于航天航空工程領域。

背景技術

在進行一些動態風洞試驗時，需要設計模型與設計原型滿足動力學相似，這種動力學相似通常通過質量分布相似和剛度分布相似來實現。對于質量分布相似常規做法是：利用有限元計算得到模型應有的質量分布，再加工相關配重，再在模型不同位置安裝配重，保障模型的質量分布相似。

如圖1所示，現有的模型配重方式包括：薄壁模型、配重，鉚釘等固定零件。試驗室前需要使用鉚釘將配重安裝到薄壁模型的內部，配重一旦安裝固定后，則無法進行拆卸。

現有的模型配重存在以下問題：

(1)試驗設計困難，由于需要進行復雜的模型設計工作，才能獲得簡化模型上各個位置準確的質量分布，并通過等效的方法設計配重，設計過程往往很難實現設計原型完全相似，從而帶來設計誤差。

(2)配重質量不可調，一旦配重與模型相互固定，則無法拆卸，否則將損壞試驗模型，即使發現設計上出現失誤，也無法通過改變模型配重的方式修改設計模型。

(3)模型設計誤差無法避免，由于有限元計算、機械加工、安裝、設計等方面產生的誤差無法消除，實際模型動力學特征可能與預期相差較大，但仍無法改變，即使在地面過程中發現設計部件出現問題，但仍然無法改變模型。

(4)設計的配重均無法重復使用，下次進行的試驗仍需要重新設計、加工和配重，造成一定程度上的浪費。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種薄管內部可變質量配重及質量調整方法，可以在地面試驗之后簡單方便地進行模型的配重調節，從而實現降低模型設計難度、增加模型設計準確率和成功率等優點。

本發明的技術解決方案是：一種薄管內部可變質量配重，包括：配重滑槽、若干配重片、固定螺栓；至少兩個配重滑槽固定在試驗薄管內部；配重滑槽的底部形狀與薄管內壁形狀一致，配重滑槽的上端開口尺寸小于同一截面處底部尺寸；配重片的形狀與上述滑槽形狀一致，可以從配重滑槽的側方放置到滑槽內，配重滑槽的兩側一端設置堵頭，另一側設置固定螺栓孔；固定螺栓擰進固定螺栓孔，通過固定螺栓頂緊放置在滑槽內的配重片，將配重片與配重滑槽之間相互固定。

優選的，所述的配重滑槽最優為三個，且對稱固定在試驗薄管內部。

優選的，當試驗薄管為薄圓管時，配重滑槽的截面形狀為扇環形狀；當試驗薄管為方管時，配重滑槽的截面形狀為梯形。

優選的，當配重滑槽為三個時，若試驗薄管為圓管，則扇環所對應的圓心角不大于100°，若試驗薄管為方管，則梯形兩側邊所成的角度不大于90°。

優選的，當配重滑槽為三個時，若試驗薄管為圓管，則扇環所對應的圓心角60°～100°，若試驗薄管為方管，則梯形兩側邊所成的角度60°～80°。

優選的，所述的固定螺栓孔為半封閉的螺紋孔，螺紋孔的開口角度b取值120°±10°。

優選的，所述的配重滑槽、配重片、固定螺栓采用密度超過15000kg/m³合金或金屬制作。

優選的，所述的固定螺栓端部為平頭。

優選的，所述的配重片厚度在1mm～2mm之間。