CN107941404A - 一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪 - Google Patents

一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及船舶与海洋工程模型试验技术领域，特指一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，包括测量单元、电力动力传输单元与电器单元构成的动力仪，所述测量单元一端连接于螺旋桨，所述测量单元另一端连接于电力动力传输单元的一端，所述电力动力传输单元的另一端连接于电器单元的一端，所述电器单元的另一端连接于驱动电机。本发明直接从螺旋桨根部测量其发出的推拉力和扭矩，可使螺旋桨推拉力和扭矩的测量几乎不受轴和轴套之间摩擦力和摩擦力矩的影响，可提高实验测量的精度，同时安装和使用方便。

Description

一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程模型试验技术领域，特指一种用于螺旋桨敞水试验和船舶自航试验时测量螺旋桨推拉力和扭矩的测量动力仪。
背景技术
船舶快速性是船舶性能中最主要的指标，目前，船舶快速性的预报和研究主要是试验研究为主，其中快速性模型试验中的螺旋桨模型敞水试验和船模自航试验都要测量螺旋桨工作时的推力和扭矩以作为螺旋桨性能和船模性能的分析依据。
目前，螺旋桨的推力和扭矩测量是通过螺旋桨动力仪来测量，这种螺旋桨动力仪结构比较大，通常是一种螺旋桨远端测试方法(即动力仪与螺旋桨之间有一个相对较大的距离)，在这个距离中，螺旋桨的推力和扭矩通过长轴传递到动力仪进行测量，这时长轴传递载荷过程中会引入非定常的磨擦附加载荷，这种摩擦载荷对推力和扭矩测量有非定常量的干扰。另外对长轴的直线度要求和同心度要求都比较高，否则容易造成甩轴的现象，使实验根本无法进行，特别是高转速的情况。敞水试验中要避开敞水箱箱体对桨模的试验影响，轴往往较长，通常是达到一米的长轴，而且是减少摩擦的影响轴还不能过粗，这形成细长轴问题。由于摩擦载荷的不定常，和安装要求高，很难保证对称型双桨船模在自航试验测试时左右桨数据的对称性，和长轴型船模测试数据的重复性。当然这种测试方法中的摩擦量是个小量，但是在低速自航试验和缩尺比较大的船模试验时，这种小量相对实量是一个较大的量，有时达到5％以上，相似换算到实船严重影响预报数据的可靠性。
开发研究一种无摩擦地测试方法，将动力仪小型化，隔离中间传动轴的影响是螺旋桨测量中最现想的办法，这需要一款小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，通过从螺旋桨根部测量其发出的推拉力和扭矩，可使螺旋桨推拉力和扭矩的测量几乎不受轴和轴套之间摩擦力和摩擦力矩的影响，可提高实验测量的精度，同时安装和使用方便。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，包括测量单元、电力动力传输单元与电器单元，测量单元一端连接于螺旋桨，测量单元另一端连接于电力动力传输单元的一端，电力动力传输单元的另一端连接于电器单元的一端，电器单元的另一端连接于驱动电机。
进一步而言，所述测量单元包括测量单元外套，测量单元外套内设有螺旋桨连接轴、传扭卸压传动件、扭矩传感器、推拉力传感器、松紧调节器与测量单元对接头，螺旋桨连接轴一端连接于螺旋桨，螺旋桨连接轴另一端连接于测量单元对接头，测量单元对接头连接于电力动力传输单元，扭矩传感器与传扭卸压传动件对应设置构成扭矩测量机构，推拉力传感器与螺旋桨连接轴对应设置构成推拉力测量机构，松紧调节器与推拉力传感器对应设置。
进一步而言，所述测量单元外套对应连接有动力仪护套，动力仪护套设于螺旋桨连接轴外部位置。
进一步而言，所述推拉力传感器通过推拉力传感器座固定于测量单元外套内。
进一步而言，所述电力动力传输单元包括传动套管，传动套管连接于测量单元外套，传动套管内设有电力动力传输单元对接头与空心传动轴，电力动力传输单元对接头一端连接于测量单元的测量单元对接头，电力动力传输单元对接头另一端连接于电器单元。
进一步而言，所述电器单元包括电器单元外套，电器单元外套连接于传动套管，电器单元外套内设有电器单元对接头、导电滑环与传动轴，电器单元对接头连接于电力动力传输单元对接头，导电滑环分别与扭矩传感器、推拉力传感器电连接，传动轴连接于驱动电机。
进一步而言，所述电器单元外套对应连接有轴承定位外封盖，电器单元外套外部设有插座，插座外接于测量采集仪器。
进一步而言，所述插座通过插座基座设于电器单元外套上。
进一步而言，所述测量单元内还设有轴承一，轴承一与测量单元对接头对应设置，电力动力传输单元内还设有轴承二，轴承二与电力动力传输单元对接头对应设置，电器单元内还设有轴承三，轴承三与传动轴对应设置。
进一步而言，所述动力仪整体结构采用管状结构。
本发明有益效果：
1.本发明采用这样的结构设置，测量单元就近测量螺旋桨工作时的推拉力与扭矩，再通过电力动力传输单元输送到电器单元，然后通过电器单元上的插座与外界实现激励电和信号电的传输，有效提高测量的精度，测量结果更接近真实值。
2.本发明所述动力仪整体结构为管状结构，其安装工作量仅相当于远端动力仪测量方式安装中的轴套安装，可大大减少工作时间，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是图1俯视图；
图3是图2中A-A位置剖视图。
1.螺旋桨连接轴；2.传扭卸压传动件；3.扭矩传感器；4.推拉力传感器座；5.
推拉力传感器；6.轴承一；7.松紧调节器；8.测量单元对接头；10.测量单元外套；11.动力仪护套；12.电力动力传输单元对接头；13.轴承二；14.空心传动轴；15.传动套管；16.电器单元对接头；17.轴承三；18.导电滑环；19.传动轴；20.
轴承定位外封盖；21.插座；22.插座基座；23.电器单元外套。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1至图3所示，本发明所述一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，包括测量单元、电力动力传输单元与电器单元构成的动力仪，测量单元一端连接于螺旋桨，测量单元另一端连接于电力动力传输单元的一端，
电力动力传输单元的另一端连接于电器单元的一端，电器单元的另一端连接于驱动电机。采用这样的结构设置，测量单元就近测量螺旋桨工作时的推拉力与扭矩，再通过电力动力传输单元输送到电器单元，然后通过电器单元上的插座与外界实现激励电和信号电的传输，有效提高测量的精度，测量结果更接近真实值。
更具体而言，所述测量单元包括测量单元外套10，测量单元外套10内设有螺旋桨连接轴1、传扭卸压传动件2、扭矩传感器3、推拉力传感器5、松紧调节器7与测量单元对接头8，螺旋桨连接轴1一端连接于螺旋桨，螺旋桨连接轴1另一端连接于测量单元对接头8，测量单元对接头8连接于电力动力传输单元，扭矩传感器3与传扭卸压传动件2对应设置构成扭矩测量机构，推拉力传感器5与螺旋桨连接轴1对应设置构成推拉力测量机构，松紧调节器7与推拉力传感器5对应设置。采用这样的结构设置，使用时，在船模的桨轴位开孔，用动力仪代替螺旋桨桨轴和轴套副，将整个动力仪的外套于船模固定，其中，扭矩通过传扭卸压传动件2传递到扭矩传感器3，使扭矩传感器3产生变形发出应变信号，即扭矩传感器3只感应螺旋桨工作时的扭矩，推拉力通过螺旋桨连接轴1传递至推拉力传感器5，使推拉力传感器5产生变形发出应变信号，即推拉力传感器5只感应螺旋桨工作时的推拉力。另外，本发明所述传扭卸压传动件2可以使扭矩传感器3不受推力引起变形的影响，同时在推拉力传感器5两边布置轴承一6，使推拉力传感器5可以不受扭转变形的影响，并可通过松紧调节器7调节其松紧状态。
更具体而言，所述测量单元外套10对应连接有动力仪护套11，动力仪护套11设于螺旋桨连接轴1外部位置。采用这样的结构设置，通过取下动力仪护套11即可实现动力仪的螺旋桨连接轴1与螺旋桨固定安装。同时动力仪护套11起到保护螺旋桨连接轴1连接端口的作用。
更具体而言，所述推拉力传感器5通过推拉力传感器座4固定于测量单元外套10内。
更具体而言，所述电力动力传输单元包括传动套管15，传动套管15连接于测量单元外套10，传动套管15内设有电力动力传输单元对接头12与空心传动轴14，电力动力传输单元对接头12一端连接于测量单元的测量单元对接头9，电力动力传输单元对接头12另一端连接于电器单元。电力动力传输单元的作用在于将测量单元的测量数据传递至电器单元，其中空心传动轴14内可用于信号导电线的通过。
更具体而言，所述电器单元包括电器单元外套23，电器单元外套23连接于传动套管15，电器单元外套23内设有电器单元对接头16、导电滑环18与传动轴19，电器单元对接头16连接于电力动力传输单元对接头12，导电滑环18分别与扭矩传感器3、推拉力传感器5电连接，传动轴19连接于驱动电机。本发明的测量单元外套10、传动套管15与电器单元外套23对应连接后即可形成整个动力仪的外套，使用时外套与船模固定形成转动副的定子，测量单元外套10、传动套管15与电器单元外套23内部的构件通过对接头连接动力和电器，形成转动副的转子，传动轴19的自由端可通过联轴器连接于驱动电机，驱动电机带动动力仪转子旋转，螺旋桨接收动力产生旋转而工作发出推拉力和扭矩，推拉力和扭矩通过螺旋桨连接轴1传到动力仪，扭矩传感器3和推拉力传感器5变形后产生的信号电通过导线穿过转子部分的内孔到达电器单元，电器单元亦可将应变信号放大处理形成满足采集器要求的电流或电压信号。
更具体而言，所述电器单元外套23对应连接有轴承定位外封盖20，电器单元外套23外部设有插座21，插座21外接于测量采集仪器。采用这样的结构设置，连接到导电滑环18的转子部分通过导线连接到插座21即可与外界实现电和信号的对接。
更具体而言，所述插座21通过插座基座22设于电器单元外套23上。
更具体而言，所述测量单元内还设有轴承一6，轴承一6与测量单元对接头8对应设置，电力动力传输单元内还设有轴承二13，轴承二13与电力动力传输单元对接头12对应设置，电器单元内还设有轴承三17，轴承三17与传动轴19对应设置。轴承的作用主要在于可使推拉力传感器5可以不受扭转变形的影响。
更具体而言，所述动力仪整体结构采用管状结构。采用这样的结构设置，其安装工作量仅相当于远端动力仪测量方式安装中的轴套安装，可大大减少工作时间，提高工作效率。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：包括测量单元、电力动力传输单元与电器单元构成的动力仪，所述测量单元一端连接于螺旋桨，所述测量单元另一端连接于电力动力传输单元的一端，所述电力动力传输单元的另一端连接于电器单元的一端，所述电器单元的另一端连接于驱动电机。
2.根据权利要求1所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述测量单元包括测量单元外套(10)，所述测量单元外套(10)内设有螺旋桨连接轴(1)、传扭卸压传动件(2)、扭矩传感器(3)、推拉力传感器(5)、松紧调节器(7)与测量单元对接头(8)，所述螺旋桨连接轴(1)一端连接于螺旋桨，所述螺旋桨连接轴(1)另一端连接于测量单元对接头(8)，所述测量单元对接头(8)连接于电力动力传输单元，所述扭矩传感器(3)与传扭卸压传动件(2)对应设置构成扭矩测量机构，所述推拉力传感器(5)与螺旋桨连接轴(1)对应设置构成推拉力测量机构，所述松紧调节器(7)与推拉力传感器(5)对应设置。
3.根据权利要求2所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述测量单元外套(10)对应连接有动力仪护套(11)，所述动力仪护套(11)设于螺旋桨连接轴(1)外部位置。
4.根据权利要求2所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述推拉力传感器(5)通过推拉力传感器座(4)固定于测量单元外套(10)内。
5.根据权利要求2所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述电力动力传输单元包括传动套管(15)，所述传动套管(15)连接于测量单元外套(10)，所述传动套管(15)内设有电力动力传输单元对接头(12)与空心传动轴(14)，所述电力动力传输单元对接头(12)一端连接于测量单元的测量单元对接头(9)，所述电力动力传输单元对接头(12)另一端连接于电器单元。
6.根据权利要求5所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述电器单元包括电器单元外套(23)，所述电器单元外套(23)连接于传动套管(15)，所述电器单元外套(23)内设有电器单元对接头(16)、导电滑环(18)与传动轴(19)，所述电器单元对接头(16)连接于电力动力传输单元对接头(12)，所述导电滑环(18)分别与扭矩传感器(3)、推拉力传感器(5)电连接，所述传动轴(19)连接于驱动电机。
7.根据权利要求6所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述电器单元外套(23)对应连接有轴承定位外封盖(20)，所述电器单元外套(23)外部设有插座(21)，所述插座(21)外接于测量采集仪器。
8.根据权利要求7所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述插座(21)通过插座基座(22)设于电器单元外套(23)上。
9.根据权利要求1所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述测量单元内还设有轴承一(6)，所述轴承一(6)与测量单元对接头(8)对应设置，所述电力动力传输单元内还设有轴承二(13)，所述轴承二(13)与电力动力传输单元对接头(12)对应设置，所述电器单元内还设有轴承三(17)，所述轴承三(17)与传动轴(19)对应设置。
10.根据权利要求1所述的一种小巧精致的螺旋桨近端测试的动力仪，其特征在于：所述动力仪整体结构采用管状结构。
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