本实用新型涉及风洞测量领域，具体涉及到天平支撑的水冷支杆系统。
背景技术：
风洞天平是高精度的测力元件，其测量精准度直接影响到风洞试验数据的优劣。在高超声速风洞中，由于气流温度较高，对天平性能有了更高的要求。
长期以来，天平设计人员一直关注天平本身的温度效应问题，通过对天平测量电桥进行温度补偿、温度修正等方法减小试验中温度对测量的影响，结构中研制设计出了水冷天平和中温天平（隔热套+水冷环）等方式用于减轻天平的温度效应，水冷天平是仅对天平元件进行冷却处理，中温天平的水冷环设置于支杆内部靠近天平处，长度一般为40mm，用于减少支杆传入天平的热量。
但近期的试验表明，试验过程中，天平支杆上下表面存在温度梯度会影响天平攻角，进而影响天平输出。上述水冷环虽然在支杆内部，但对支杆本身的冷却效果有限。有单位提出在支杆外再增加一层独立的水冷装置，该装置后端固定在支杆扩张段上，前端深入模型内部悬空，将整个支杆覆盖住，其内腔与支杆的间隙为1mm左右。这种方式可以有效减少支杆上下表面的温度梯度，同时具有较好的通用性。
但增加该装置后，支杆直径至少需要增大16mm，对模型尾部的直径有较高的要求，另外从气动角度讲支杆直径大会对模型的试验数据产生影响，需要对数据进行支撑干扰修正，同时，这种水冷方式会减小支杆强度和刚度的性能。此外，在气动力较大的情况下，外层的水冷装置有可能对支杆变形产生一定影响，从而影响这种情况下支杆弹性角的准确性。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种包括冷却水供给调节和全水冷支杆的冷却系统，实现具有两路进水水路，可以分别控制温度、水压和流量，同时应用于天平水冷套和水冷支杆。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种天平支杆的水冷系统，包括冷却水系统，所述冷却水系统的水流输出经过状态控制器后分别进入支杆水冷结构和天平水冷结构后，在支杆水冷结构和天平水冷结构中循环后进入冷却水系统；
所述支杆水冷结构包括杆体和套设在杆体上的支杆套，所述杆体包括同轴的等直段和扩张端，所述等直段和扩张端的表面上沿着轴向设置有若干水槽，任一的一个水槽的一端只与相邻的一个水槽连通，所有水槽依次连通后形成s形水路，所述支杆套与杆体密封连接为一体结构。
在上述技术方案中，所述水槽为沿着杆体表面内凹。
在上述技术方案中，支杆套的内壁紧密贴合在杆体的表面，所述水槽与支杆套内壁之间为密闭腔体。
在上述技术方案中，相邻水槽相互连通的一端，隔断两个水槽的杆体部分的端部为弧形端。
在上述技术方案中，所述水槽垂直杆体轴线的横截面为扇形截面，扇形截面的弧度向外扩张。
在上述技术方案中，所述支杆的扩张端的端面上设置有两个螺纹孔，各自与水路的进口和出口连接，所述水路进口和出口分别设置有过滤器。
在上述技术方案中，所述状态控制器包括压力控制器、温度控制器和流量控制器。
在上述技术方案中，从冷却水系统的水流输出端依次连接压力控制器、温度控制和流量控制器后水流进入支杆水冷结构和天平水冷结构。
在上述技术方案中，进入支杆水冷结构和天平水冷结构中的水路分别为独立水路，支杆水冷结构和天平水冷结构中的水路相互不干涉。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
在杆体表面设置水路使得水冷系统与杆体为一体结构，不会过大增加杆体的直径，不会在气动效果方面使得杆体对模型造成影响；
冷却水路设置在杆体上，因为杆体的刚性承受能力，使得水路中的水可以具有高压高速的流动，增加杆体的冷却效果，同时杆体的水冷结构与天平的水冷结构是分开的，因此杆体上的高压高速水流不会对天平带来影响；
通过增加过滤器可以有效的过滤掉在杆体水路中循环水中冷凝结水垢对水路的影响，增加水冷效果，减小水路堵塞的风险；
有效降低试验过程中支杆的温度梯度变化，减小支杆体表面的温度梯度带来的影响弹性角的缺陷。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是水冷系统示意图；
图2是支杆的结构示意图；
其中：1是冷却水系统，2是压力控制器，3是温度控制器，4是流量控制器，5是支杆，5-1是凹槽，5-2是杆体，6是天平。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实施例包括冷却水系统1、压力控制器2、温度控制器3、流量控制器4、支杆5和天平6，在整个系统中，冷却水系统1中的冷水因此通过压力控制器2、温度控制器3、流量控制器4后分为两路，分别进入到支杆5和天平6的水冷结构中，从支杆5和天平6流出的水回流到冷却水系统1。
在本实施例中，支杆5的结构如图2所示，沿着支杆的周向在杆体5-2的表面采用传统机加工的形式挖出若干个相互之间首尾相连的凹槽，使得所有凹槽构成一个完整且闭环的水路。然后在支杆杆体的表面套上一个与杆体同轴的支杆套，支杆套的内壁与杆体5-2的外表面完全贴合，使得凹槽5-1在杆体5-2与支杆套之间形成密闭的水路，冷却水从密闭水路的进口进入在整个水路中进行循环后流出。
在本实施例中，支杆杆体5-2上的凹槽也就是水槽采用扇形结构，也就是说沿着垂直杆体轴线的截面，整个水槽的截面为扇形，且扇形为从内向外扇形半径逐步增加。扇形结构的水槽不但可以增加流水与杆体5-2的接触面积，提高水冷效率，而且扇形结构有助于改善流水的内部压力从而提到水流速度。同时，在相邻两个凹槽交汇处为弧形结构，增加转角半径，减少内部水阻力，提高冷却效果。
在本实施例中，支杆套与杆体进行密封连接后，采用焊接的方式将支杆套与杆体进行固定为一体，在杆体上加工一个进水口和一个出水口，分别与水路的两端连通，实现整个水路的密封结构。
在本实施例中，支杆5包括等直段和扩张端，等直段和扩张端为一体结构，其表面沿着轴向均设置有凹槽，而进水口和出水口分别设置在扩张端的端面上。
在本实施例中，考虑到现场供水，水源中或多或少存在杂质，可能导致冷却水在水路中冷凝后堵塞水路，因此需要在水路中增加过滤装置。本实施例的进水口和出水口内设置有锥螺纹，用于连接过滤器，冷却水系统中的水先通过过进水口的滤器后进入到支杆的水路中，然后在通过出水口的过滤器回流到冷却水系统，在循环过程中不停的对水进行过滤。两组过滤器有效避免了因冷水机箱体壁面和内部制冷管凝结水垢影响冷却效果的问题，同时也减少了天平支杆和天平内部水路堵塞的风险。
在本实施例中，虽然支杆是用于支撑和连接天平的，但是天平的水冷结构和支杆的水冷结构是相互分开且相互独立的，支杆前锥与天平后锥连接，通过平键定位，楔子拉紧。支杆后端与风洞中部支架连接，通过平键定位，螺栓拉紧。因此整个支杆是主要受力单元，其内的水路可以承受高水压、高流速，而且不会影响天平的正常测量精度。
在本实施例中，通过压力控制器2、温度控制器3、流量控制器4可以精确的控制水流速度和压力，确保支杆水路中的温度满足试验需要。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
1.一种天平支杆的水冷系统，其特征在于包括冷却水系统，所述冷却水系统的水流输出经过状态控制器后分别进入支杆水冷结构和天平水冷结构后，在支杆水冷结构和天平水冷结构中循环后进入冷却水系统；
所述支杆水冷结构包括杆体和套设在杆体上的支杆套，所述杆体包括同轴的等直段和扩张端，所述等直段和扩张端的表面上沿着轴向设置有若干水槽，任一的一个水槽的一端只与相邻的一个水槽连通，所有水槽依次连通后形成s形水路，所述支杆套与杆体密封连接为一体结构。
2.根据权利要求1所述的一种天平支杆的水冷系统，其特征在于所述水槽为沿着杆体表面内凹。
3.根据权利要求2所述的一种天平支杆的水冷系统，其特征在于支杆套的内壁紧密贴合在杆体的表面，所述水槽与支杆套内壁之间为密闭腔体。
4.根据权利要求2所述的一种天平支杆的水冷系统，其特征在于相邻水槽相互连通的一端，隔断两个水槽的杆体部分的端部为弧形端。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种天平支杆的水冷系统，其特征在于所述水槽垂直杆体轴线的横截面为扇形截面，扇形截面的弧度向外扩张。
6.根据权利要求1所述的一种天平支杆的水冷系统，其特征在于所述支杆的扩张端的端面上设置有两个螺纹孔，各自与水路的进口和出口连接，所述水路进口和出口分别设置有过滤器。
7.根据权利要求1所述的一种天平支杆的水冷系统，其特征在于所述状态控制器包括压力控制器、温度控制器和流量控制器。
8.根据权利要求7所述的一种天平支杆的水冷系统，其特征在于从冷却水系统的水流输出端依次连接压力控制器、温度控制和流量控制器后水流进入支杆水冷结构和天平水冷结构。
9.根据权利要求1所述的一种天平支杆的水冷系统，其特征在于进入支杆水冷结构和天平水冷结构中的水路分别为独立水路，支杆水冷结构和天平水冷结构中的水路相互不干涉。
技术总结