CN106989901B - 一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋工程与船舶模型试验技术领域，特指一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，包括直叶推进器与动力仪，动力仪包括嵌入船模的动力仪基台、主体机构、传动机构、扭矩测量机构、推拉力测量机构、正交滑动机构与调向机构，直叶推进器对应连接于动力仪基台上，传动机构与扭矩测量机构配合设置实现直叶推进器工作时扭矩的测量，正交滑动机构与推拉力测量机构配合设置实现直叶推进器工作时正推力与侧推力的测量。本发明采用这样的结构设置，通过在船模上嵌入动力仪，动力仪的基台连接于直叶推进器，通过动力仪对直叶推进器工作时发出的正推力、侧推力和扭矩进行实时测量，从而得到直叶推进器的水动力性能研究实验数据。

Description

一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪

技术领域

本发明涉及海洋工程与船舶模型试验技术领域，特指一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪。

背景技术

直叶推进器也称竖轴推进器或平旋轮推进器，由若干垂直的叶片(4叶到8叶)组成，叶片在圆盘上是等间距的，圆盘与船体底部齐平。圆盘绕垂直轴旋转，各叶片以适当的角度与水流相遇，因而产生推力，直叶推进器的偏心装置可以控制各叶片与水流相遇的角度，故能发出任何方向的推力，装有直叶推进器船舶的操纵性能良好，且在船舶倒退时也无须逆转主机，此外，直叶推进器的效率较高(约与螺旋桨相同)，在汹涌海面上，工作情况也较好。其缺点在于：机构复杂，造价昂贵，叶片的保护性差，极易损坏。目前，这类推进器常用于港口作业船或对操纵性有特殊要求的船舶，随着近年特种船舶的发展和加工制造技术的进步，直叶推进器的应用取得了一定范围的推广。

对于直叶推进器的水动力性能研究，在实验方面一直没有合适的测量设备为研究提供方便，直叶推进器敞水性能试验和装有直叶推进器的船模自航试验都无法正常获取直叶推进器的水动力参数供研究。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪,通过在船模上嵌入动力仪，动力仪的基台连接于直叶推进器，通过动力仪对直叶推进器工作时发出的正推力、侧推力和扭矩进行实时测量，从而得到直叶推进器的水动力性能研究实验数据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，包括直叶推进器与动力仪，动力仪包括嵌入船模的动力仪基台、主体机构、传动机构、扭矩测量机构、推拉力测量机构、正交滑动机构与调向机构，直叶推进器对应连接于动力仪基台上，传动机构与扭矩测量机构配合设置实现直叶推进器工作时扭矩的测量，正交滑动机构与推拉力测量机构配合设置实现直叶推进器工作时正推力与侧推力的测量。

进一步而言，所述主体机构包括动力仪基架、防尘罩与动力仪顶盖，动力仪基架底部通过螺栓与动力仪基台固定连接，动力仪基架顶部通过螺栓与动力仪顶盖固定连接，防尘罩对应套设于动力仪基架外圆上，动力仪顶盖上设有插座面板。

进一步而言，所述传动机构包括伞齿轮立座、电机连接轴、开口轴承盖、伞齿轮副、轴承、伞齿轮基座与密封轴承盖，伞齿轮立座设于主体机构的动力仪顶盖上，开口轴承盖与密封轴承盖分别设于伞齿轮立座左右两侧壁上，电机连接轴一端与伞齿轮副的上部伞齿轮对应设置，伞齿轮副的上部伞齿轮设于密封轴承盖上，电机连接轴另一端穿于开口轴承盖并对应连接于电机联轴器，伞齿轮副的下部伞齿轮通过轴承与扭矩测量机构对应连接，轴承设于伞齿轮基座上。

进一步而言，所述扭矩测量机构包括扭矩传感器支架、扭矩传感器与弹性补偿器，扭矩传感器设于扭矩传感器支架内，扭矩传感器顶部与传动机构的伞齿轮副对应连接，扭矩传感器底部通过弹性补偿器连接于直叶推进器的输入轴。

进一步而言，所述伞齿轮立座侧壁上还设有防尘板。

进一步而言，所述推拉力测量机构包括推拉力杆、校零压块、推拉力传感器支架、推拉力传感器与推拉力基准环，推拉力基准环套设于主体机构的防尘罩外圆位置，推拉力传感器设于推拉力传感器支架上，推拉力杆一端连接于推拉力传感器，另一端连接于推拉力基准环上，且在推拉力杆端部上设有校零压块。

进一步而言，所述正交滑动机构包括动力仪摆动台、上下连接板与正交轴承滑板，动力仪摆动台一端与直叶推进器的基面盘通过螺栓刚性连接，另一端连接于上下连接板，上下连接板通过直线轴承直线光轴连接于主体机构的动力仪顶盖，正交轴承滑板设于直线轴承直线光轴上，正交轴承滑板与推拉力测量机构的推拉力杆对应设置。

进一步而言，所述调向机构包括角度标尺、指针、角度调节杆与角度调节锁紧扣，角度标尺设于主体机构的动力仪顶盖上，角度调节杆一端与指针大头端固定连接，另一端与正交滑动机构的上下连接板对应连接，指针的小头端与角度标尺对应设置，角度调节锁紧扣与角度调节杆对应锁紧设置。

本发明有益效果：

本发明采用这样的结构设置，通过在船模上嵌入动力仪，动力仪的基台连接于直叶推进器，通过动力仪对直叶推进器工作时发出的正推力、侧推力和扭矩进行实时测量，从而得到直叶推进器的水动力性能研究实验数据。

附图说明

图1是本发明整体结构在船模上的安装图；

图2是图1中动力仪的侧视图；

图3是图1中动力仪的俯视图；

图4是图2中A-A位置的剖视图；

图5是图2中动力仪的带防尘罩轴测图；

图6是图2中动力仪的不带防尘罩轴测图。

1.动力仪基台；2.动力仪摆动台；3.动力仪基架；4.防尘罩；5.上下连接板；6.推拉力杆；7.校零压块；8.推拉力传感器支架；9.推拉力传感器；10.正交轴承滑板；11.动力仪顶盖；12.角度标尺；13.指针；14.角度调节杆；15.伞齿轮立座；16.电机连接轴；17.开口轴承盖；18.伞齿轮副；19.轴承；20.伞齿轮基座；21.扭矩传感器支架；22.扭矩传感器；23.推拉力基准环；24.弹性补偿器；25.角度调节锁紧扣；26.防尘板；27.密封轴承盖；28.插座面板；30.直叶推进器。

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5所示，本发明所述一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，包括直叶推进器30与动力仪，动力仪包括嵌入船模的动力仪基台1、主体机构、传动机构、扭矩测量机构、推拉力测量机构、正交滑动机构与调向机构，直叶推进器30对应连接于动力仪基台1上，传动机构与扭矩测量机构配合设置实现直叶推进器30工作时扭矩的测量，正交滑动机构与推拉力测量机构配合设置实现直叶推进器30工作时正推力与侧推力的测量。

本发明采用这样的结构设置，通过在船模上嵌入动力仪，动力仪的基台1连接于直叶推进器30，传动机构与扭矩测量机构配合设置实现直叶推进器30工作时扭矩的测量，正交滑动机构与推拉力测量机构配合设置实现直叶推进器30工作时正推力与侧推力的测量。从而得到直叶推进器的水动力性能研究实验数据。

更具体而言，所述主体机构包括动力仪基架3、防尘罩4与动力仪顶盖11，动力仪基架3底部通过螺栓与动力仪基台1固定连接，动力仪基架3顶部通过螺栓与动力仪顶盖11固定连接，防尘罩4对应套设于动力仪基架3外圆上，动力仪顶盖11上设有插座面板28。本发明所述动力仪基架3与动力仪顶盖11通过螺栓固定连接构成动力仪的壳体结构，如图所示，由于动力仪基架3上设有多个通孔，所以防尘罩4的作用在于防止灰尘进入动力仪内部，造成对测量数据的不准确，本发明采用动力仪基架3上部与下部分别设有防尘罩4，另外在动力仪顶盖11上设有插座面板28，通过插座面板28连接电源可为动力仪提供电源。

更具体而言，所述传动机构包括伞齿轮立座15、电机连接轴16、开口轴承盖17、伞齿轮副18、轴承19、伞齿轮基座20与密封轴承盖27，伞齿轮立座15设于主体机构的动力仪顶盖11上，开口轴承盖17与密封轴承盖27分别设于伞齿轮立座15左右两侧壁上，电机连接轴16一端与伞齿轮副18的上部伞齿轮对应设置，伞齿轮副18的上部伞齿轮设于密封轴承盖27上，电机连接轴16另一端穿于开口轴承盖17并对应连接于电机联轴器，伞齿轮副18的下部伞齿轮通过轴承19与扭矩测量机构对应连接，轴承19设于伞齿轮基座20上；所述扭矩测量机构包括扭矩传感器支架21、扭矩传感器22与弹性补偿器24，扭矩传感器22设于扭矩传感器支架21内，扭矩传感器22顶部与传动机构的伞齿轮副18对应连接，扭矩传感器22底部通过弹性补偿器24连接于直叶推进器30的输入轴。采用这样的结构设置，其工作原理：实验时，电机通过联轴器与电机连接轴16连接，启动电机，通过电机连接轴16带动伞齿轮副18的上部伞齿轮转动，伞齿轮副18的上部伞齿轮转动带动伞齿轮副18的下部伞齿轮转动，伞齿轮副18的下部伞齿轮转动带动扭矩传感器22的轴旋转，扭矩传感器22通过弹性补偿器24带动直叶推进器30的输入轴转动，此过程中扭矩传感器22可测出带动直叶推进器30工作所需的扭矩。

更具体而言，所述伞齿轮立座15侧壁上还设有防尘板26。采用这样的结构设置，通过防尘板26有效防止灰尘进入伞齿轮立座15内部，造成对扭矩测量数据的不准确。

更具体而言，所述推拉力测量机构包括推拉力杆6、校零压块7、推拉力传感器支架8、推拉力传感器9与推拉力基准环23，推拉力基准环23套设于主体机构的上下防尘罩4之间的外圆位置，推拉力传感器9设于推拉力传感器支架8上，推拉力杆6一端连接于推拉力传感器9，另一端连接于推拉力基准环23上，且在推拉力杆6端部上设有校零压块7；所述正交滑动机构包括动力仪摆动台2、上下连接板5与正交轴承滑板10，动力仪摆动台2一端与直叶推进器30的基面盘通过螺栓刚性连接，另一端连接于上下连接板5，上下连接板5通过直线轴承直线光轴连接于主体机构的动力仪顶盖11，正交轴承滑板10设于直线轴承直线光轴上，正交轴承滑板10与推拉力测量机构的推拉力杆6对应设置。采用这样的结构设置，可使动力仪摆动台2相对于推拉力基准环23做正交两个方向的自由移动，其工作原理：动力仪摆动台2做正交两个方向的自由移动带动推拉力杆6做正交两个方向的自由移动，由于动力仪摆动台2一端与直叶推进器30的基面盘通过螺栓刚性连接，通过推拉力传感器9可测量直叶推进器30工作时的正交两个方向的力，动力仪安装时让其中一个方向沿船长方向，则连接于推拉力杆6上的推拉力传感器9可测量直叶推进器30工作时的正推力和侧推力，其中正交轴承滑板10便于推拉力杆6正交移动时的推拉，通过旋转校零压块7实现对推拉力杆6的校零，从而提高测量数据的准确性。

更具体而言，所述调向机构包括角度标尺12、指针13、角度调节杆14与角度调节锁紧扣25，角度标尺12设于主体机构的动力仪顶盖11上，角度调节杆14一端与指针13大头端固定连接，另一端与正交滑动机构的上下连接板5对应连接，指针13的小头端与角度标尺12对应设置，角度调节锁紧扣25与角度调节杆14对应锁紧设置。采用这样的结构设置，可以通过角度调节杆14带动上下连接板5转动，再通过角度调节锁紧扣25锁紧，从而实现调节方向的作用，并可以通过指针13与角度标尺12对应设置可得出所调节的角度。

以上结合附图对本用新型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 (6)

1.一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，包括直叶推进器（30）与动力仪，其特征在于：所述动力仪包括嵌入船模的动力仪基台（1）、主体机构、传动机构、扭矩测量机构、推拉力测量机构、正交滑动机构与调向机构，所述直叶推进器（30）对应连接于动力仪基台（1）上，所述传动机构与扭矩测量机构配合设置实现直叶推进器（30）工作时扭矩的测量，所述正交滑动机构与推拉力测量机构配合设置实现直叶推进器（30）工作时正推力与侧推力的测量;

所述主体机构包括动力仪基架（3）、防尘罩（4）与动力仪顶盖（11），所述动力仪基架（3）底部通过螺栓与动力仪基台（1）固定连接，所述动力仪基架（3）顶部通过螺栓与动力仪顶盖（11）固定连接，所述防尘罩（4）对应套设于动力仪基架（3）外圆上，所述动力仪顶盖（11）上设有插座面板（28）;

所述传动机构包括伞齿轮立座（15）、电机连接轴（16）、开口轴承盖（17）、伞齿轮副（18）、轴承（19）、伞齿轮基座（20）与密封轴承盖（27），所述伞齿轮立座（15）设于主体机构的动力仪顶盖（11）上，所述开口轴承盖（17）与密封轴承盖（27）分别设于伞齿轮立座（15）左右两侧壁上，所述电机连接轴（16）一端与伞齿轮副（18）的上部伞齿轮对应设置，所述伞齿轮副（18）的上部伞齿轮设于密封轴承盖（27）上，所述电机连接轴（16）另一端穿于开口轴承盖（17）并对应连接于电机联轴器，所述伞齿轮副（18）的下部伞齿轮通过轴承（19）与扭矩测量机构对应连接，所述轴承（19）设于伞齿轮基座（20）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，其特征在于：所述扭矩测量机构包括扭矩传感器支架（21）、扭矩传感器（22）与弹性补偿器（24），所述扭矩传感器（22）设于扭矩传感器支架（21）内，所述扭矩传感器（22）顶部与传动机构的伞齿轮副（18）对应连接，所述扭矩传感器（22）底部通过弹性补偿器（24）连接于直叶推进器（30）的输入轴。

3.根据权利要求1所述的一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，其特征在于：所述伞齿轮立座（15）侧壁上还设有防尘板（26）。

4.根据权利要求1所述的一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，其特征在于：所述推拉力测量机构包括推拉力杆（6）、校零压块（7）、推拉力传感器支架（8）、推拉力传感器（9）与推拉力基准环（23），所述推拉力基准环（23）套设于主体机构的上下防尘罩（4）之间的外圆位置，所述推拉力传感器（9）设于推拉力传感器支架（8）上，所述推拉力杆（6）一端连接于推拉力传感器（9），另一端连接于推拉力基准环（23）上，且在推拉力杆（6）端部上设有校零压块（7）。

5.根据权利要求1所述的一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，其特征在于：所述正交滑动机构包括动力仪摆动台（2）、上下连接板（5）与正交轴承滑板（10），所述动力仪摆动台（2）一端与直叶推进器（30）的基面盘通过螺栓刚性连接，另一端连接于上下连接板（5），所述上下连接板（5）通过直线轴承直线光轴连接于主体机构的动力仪顶盖（11），所述正交轴承滑板（10）设于直线轴承直线光轴上，所述正交轴承滑板（10）与推拉力测量机构的推拉力杆（6）对应设置。

6.根据权利要求1所述的一种用于船模直叶推进器性能测量的动力仪，其特征在于：所述调向机构包括角度标尺（12）、指针（13）、角度调节杆（14）与角度调节锁紧扣（25），所述角度标尺（12）设于主体机构的动力仪顶盖（11）上，所述角度调节杆（14）一端与指针（13）大头端固定连接，另一端与正交滑动机构的上下连接板（5）对应连接，所述指针（13）的小头端与角度标尺（12）对应设置，所述角度调节锁紧扣（25）与角度调节杆（14）对应锁紧设置。