用于空間低氣壓環境下的風速發生裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于空間低氣壓環境下的風速發生裝置，包括試驗平臺(1)、風扇系統(2)、傳動系統(3)、驅動系統(4)及已有空間環境模擬器(5)。所述試驗平臺(1)由整流涵道(11)、熱球式風速儀(12)、試驗件支架(13)組成，試驗段氣流流速可控；所述低壓風扇系統(2)由多片高雷諾數風扇葉片組成，提高了風速發生效率；所述的傳動系統(3)包括：磁流體密封傳動裝置(31)、傳動軸承機構(32)，該傳動方案使驅動系統(4)能在常溫常壓下工作，保證其調速穩定性且避免了低壓環境下電機冷卻不足和低氣壓放電的問題；所述驅動系統(4)用于驅動風扇系統(2)，具有調速、定速及保護功能。

Wind speed generating device for space low pressure environment

The invention discloses a wind speed generating device used in a space low pressure environment, which comprises a test platform (1), a fan system (2), a transmission system (3), a driving system (4) and an existing space environment simulator (a). The test platform (1) by the rectifier culvert (11), hot bulb anemometer (12), the test piece bracket (13), the test section flow velocity is controllable; the low pressure fan system (2) composed of a plurality of high Reynolds number of fan blades and improve the efficiency of wind speed occurred; transmission system the (3) including: magnetic fluid seal transmission device (31), the transmission mechanism, the bearing (32) transmission scheme makes the drive system (4) can work at room temperature and atmospheric pressure, ensure the stability of speed and avoid the low pressure motor insufficient cooling and low pressure discharge problem; the drive the system (4) for driving the fan system (2), with the speed, speed and protection function.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術公開了一種用于空間低氣壓環境下的風速發生裝置，屬于空間環境模擬

技術介紹
火星探測是我國今后航天
發展的熱點方向,尤其著陸探測具有廣泛的現實性意義，而火星表面環境特點為：具有較為稀薄的大氣層，大氣主要成分為為二氧化碳和氮氣等，且有沙塵暴。火星表面溫度白天最高可達28℃，夜晚降低到－132℃，平均－57℃。目前對于火星表面綜合環境的模擬技術在國內還處于空白,尤其是火星表面低氣壓環境下的氣流模擬,而在火星著陸探測器發射之前需要在地面進行充分的環境試驗驗證,用于充分暴露探測器潛在的設計和制造缺陷,盡量減小其失效的可能性,提高可靠性。本專利技術中的低氣壓風速發生裝置即是用于火星表面低氣壓條件下的氣流模擬。當前對于空間環境模擬器雖然具備了熱真空環境試驗能力，但無法模擬火星表面氣體流動及風速分布情況。因此，在已有空間環境模擬器的基礎上，研究一種高效、可拆裝的低氣壓風速發生裝置，能有效解決火星著陸器環境試驗中氣流模擬的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了在已有空間環境模擬器中對低氣壓環境下的氣體流動及風速分布情況進行有效模擬，旨在解決火星表面綜合環境的模擬問題，同時滿足了火星著陸探測器等火星表面綜合環境的試驗需求。本專利技術提供了一種高效，可拆裝，操作方便簡單的低氣壓風速發生裝置，該裝置包括試驗平臺、風扇系統、傳動系統、驅動系統和由模擬器筒體與模擬器封頭組成的空間環境模擬器，試驗平臺通過底部支架設置在模擬器筒體內，傳動系統穿設固定在模擬器封頭上，模擬器封頭外部的驅動系統傳送動力給傳動系統并帶動模擬器封頭內的傳送系統輸出端固定設置的風扇系統轉動供風，試驗平臺包括整流涵道、熱球式風速儀和試驗件支架，整流涵道具有圓筒形的中間段和兩端外接的倒圓臺柱形的導風筒，進風端的導風筒還外接有供設置風速發生裝置的進風筒，整流涵道的內底面上設置試驗件支架，試驗件支架頂部掛設有熱球式風速儀以測量風速，供送的風從整流涵道的進風端進入，從整流涵道另一端流出，以便在空間環境模擬器的基礎上模擬低氣壓氣體流動及風速分布環境。其中，風扇系統在低氣壓環境下工作，改變涵道的內外壓力，使試驗段產生穩定風速。其中，試驗件支架從其底部到頂部逆著方向延伸且支撐高度逐漸升高，且位于整流涵道中間截面的圓心上。其中，驅動系統由調速電機和電機支架組成，驅動系統獨立工作。其中，傳動系統包括磁流體密封傳動裝置、傳動軸承機構，驅動系統的驅動動力通過傳動軸承機構(外部)傳至固定在空間環境模擬器封上的磁流體密封傳動裝置，磁流體密封傳動裝置用以隔絕空間環境模擬器內外環境，同時有效傳遞驅動動力；隨后，驅動動力再經過傳動軸承機構(內部)傳至風扇系統。其中，傳動軸承機構由軸承、內外梅花聯軸器、軸承支架組成，軸承支架支撐在模擬器封頭的內壁上，并保證其與空間環境模擬器筒體同軸。進一步地，軸承支架包括三根支腿，支腿的兩端分別連接軸承和空間環境模擬器封頭內壁上固定的耳片。其中，風扇系統由多片低雷諾數風扇葉片組成。其中，整流涵道通過底部支架固定在空間環境模擬器筒體內部，保證整流涵道中心與空間環境模擬器筒體同軸，整流涵道與空間環境模擬器體的軸向相對位置應不與風扇系統的結構產生干涉。其中，熱球式風速測量儀的信號線沿著整流涵道的外壁布置，與空間環境模擬器筒體上預留的數據傳輸接口相連。根據本專利技術的低氣壓風速發生裝置結構簡單，且在不改變現有空間環境模擬器結構的情況下，該裝置可重復拆裝，多次使用。這一特點使得該低氣壓風速發生裝置可在現有空間環境模擬器的基礎上模擬低氣壓氣體流動及風速分布環境，避免了空間環境模擬器的重新設計或空間環境模擬器結構修改所帶來的新問題。根據本專利技術的低氣壓風速發生裝置的風扇系統采用低雷諾數風扇，經CFD仿真分析及實驗驗證，風扇系統能有效產生穩定風速。根據本專利技術的，該風扇系統在低壓環境下能有效產生穩定風速，且與CFD仿真分析結果相近，風扇葉片數量是以效率最大為目標，通過CFD仿真分析優化得到的結果。根據本專利技術的低氣壓風速發生裝置的傳動系統將驅動系統動力經傳動軸承機構(外部)傳遞到磁流體密封傳動裝置，進一步通過傳動軸傳遞到風扇系統。該傳動方案使得驅動系統在空間環境模擬器外工作，保證了調速電機的調速穩定性并且避免了低壓環境下電機冷卻不足和低氣壓放電的問題。附圖說明以下，結合附圖詳細說明本專利技術的實施例，其中：圖1是本專利技術總體結構示意圖；圖2是本專利技術試驗平臺的結構示意圖；圖3是本專利技術風扇系統的結構示意圖；圖4是本專利技術傳動系統的結構示意圖；圖中：1-試驗平臺；2-風扇系統；3-傳動系統；4-驅動系統；5-空間環境模擬器；11-整流涵道；12-熱球式風速儀；13-試驗件支架；31-磁流體密封傳動裝置；32-傳動軸承機構；51-模擬器筒體；52-模擬器封頭。具體實施方式下面將結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術的低氣壓風速發生裝置總體上包括試驗平臺1，風扇系統2，傳動系統3，驅動系統4，空間環境模擬器5，具體參見圖1。在所示圖1的實施方式中，試驗平臺1包括整流涵道11、熱球式風速儀12和試驗件支架13(其設置方式具體參見圖2)。風扇系統2由多片低雷諾數風扇葉片組成，采用翼型。傳動系統3包括磁流體密封傳動裝置31，傳動軸承機構32,傳動軸承機構32包括內外梅花連軸器、軸承、軸承支架，傳動系統3依次序為：梅花聯軸器(外部)-磁流體密封傳動裝置-梅花聯軸器(內部)-軸承，將驅動系統4動力傳至風扇系統2。驅動系統4包括調速電機和電機支架。本專利技術的低氣壓風速發生裝置通過風扇驅動，改變風速發生截面前后壓力差實現了空間環境模擬器內氣體的循環，又通過涵道整流，得到較為穩定的試驗段。本專利技術一實施方式的低氣壓風速發生裝置中試驗平臺的結構示意圖見圖2，本專利技術試驗平臺1中，整流涵道11內將形成穩定風速，即為試驗段，整流涵道11的內底面上設置試驗件支架13，試驗件支架13頂部掛設有熱球式風速儀12以測量風速，試驗件支架13從其底部到頂部逆著方向延伸且支撐高度逐漸升高。熱球式風速儀12和試驗件支架13不局限于圖2所示的實施例，根據不同工況，應以試驗段流場擾動最小為目標，優選或優化熱球式風速儀的布置方案及試驗支架的結構形式。氣流經過氣流發生系統加速，通過試驗段后在涵道擴張段分流，再沿涵道外壁與試驗箱內壁之間的空間回流至風扇系統2，如此循環工作，具體參見圖2。整流涵道11通過底部支架固定在空間環境模擬器筒體51內部，保證整流涵道中心與空間環境模擬器筒體51同軸，整流涵道與空間環境模擬器筒體51的軸向相對位置應不與風扇系統的結構產生干涉。本專利技術的試驗平臺1中的熱球式風速測量儀12的信號線與沿著整流涵道11外壁布置，與空間環境模擬器5預留的數據傳輸接口相連。根據本專利技術的低氣壓風速發生裝置中試驗平臺1的所有部件均安裝在空間環境模擬器筒體51上，這一裝配方案避免了試驗平臺1的裝配受到空間環境模擬器封頭52的干涉，有利于試驗平臺1的裝配與調整。本專利技術的風扇系統2中單個風扇葉片的結構及其裝配結構，具體參見圖3，通過定位螺栓限位，多片風扇葉片依次首尾相連，裝配后的風扇與傳動軸法蘭相連。該裝配方案將風扇整體分解成多個單個葉片，這有利于葉片的成型加工，同時，每個風扇葉片21的結本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于空間低氣壓環境下的風速發生裝置，其包括試驗平臺、風扇系統、傳動系統、驅動系統和由模擬器筒體與模擬器封頭組成的空間環境模擬器，試驗平臺通過底部支架設置在模擬器筒體內，傳動系統穿設固定在模擬器封頭上，模擬器封頭外部的驅動系統傳送動力給傳動系統并帶動模擬器封頭內的傳送系統輸出端固定設置的風扇系統轉動供風，試驗平臺包括整流涵道、熱球式風速儀和試驗件支架，整流涵道具有圓筒形的中間段和兩端外接的倒圓臺柱形的導風筒，進風端的導風筒還外接有供設置風速發生裝置的進風筒，整流涵道的內底面上設置試驗件支架，試驗件支架頂部掛設有熱球式風速儀以測量風速，供送的風從整流涵道的進風端進入，從整流涵道另一端流出，以便在空間環境模擬器的基礎上模擬低氣壓氣體流動及風速分布環境。

【技術特征摘要】
1.一種用于空間低氣壓環境下的風速發生裝置，其包括試驗平臺、風扇系統、傳動系統、驅動系統和由模擬器筒體與模擬器封頭組成的空間環境模擬器，試驗平臺通過底部支架設置在模擬器筒體內，傳動系統穿設固定在模擬器封頭上，模擬器封頭外部的驅動系統傳送動力給傳動系統并帶動模擬器封頭內的傳送系統輸出端固定設置的風扇系統轉動供風，試驗平臺包括整流涵道、熱球式風速儀和試驗件支架，整流涵道具有圓筒形的中間段和兩端外接的倒圓臺柱形的導風筒，進風端的導風筒還外接有供設置風速發生裝置的進風筒，整流涵道的內底面上設置試驗件支架，試驗件支架頂部掛設有熱球式風速儀以測量風速，供送的風從整流涵道的進風端進入，從整流涵道另一端流出，以便在空間環境模擬器的基礎上模擬低氣壓氣體流動及風速分布環境。2.如權利要求1所述的風速發生裝置，其中，風扇系統在低氣壓環境下工作，改變涵道的內外壓力，使試驗段產生穩定風速。3.如權利要求1所述的風速發生裝置，其中，試驗件支架從其底部到頂部逆著方向延伸且支撐高度逐漸升高，且位于整流涵道中間截面的圓心上。4.如權利要求1所述的風速發生裝置，其中，驅動系統由調速電機和電機支架組成，驅動系統獨立工作。5.如權利要求1所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張磊，劉高同，呂世增，李強，丁文靜，張顯，何超，
申請(專利權)人：北京衛星環境工程研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11