CN107478366B - 一种水下金属燃料发动机推力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下金属燃料发动机推力测试装置，属于水下金属燃料发动机技术领域。两个结构一样的支架分别位于水箱两侧，位于两个支架中部纵向支撑结构顶端分别与横向支撑结构两端固连，横向支撑结构水平，两个支架后部的纵向支撑结构顶端分别与平台底部固连，平台水平，平台上固定安装有压力传感器；横向支撑结构通过轴承与轴承座过盈装配，轴承座一端与力臂Ⅰ顶端固连，轴承座另一端与力臂Ⅱ顶端固连；力臂Ⅰ底端通过卡子与发动机固连，发动机位于水箱中，力臂Ⅱ底端与垫块固连，垫块紧密接触于压力传感器上方，力臂Ⅱ水平。所述装置所测水下金属燃料发动机推力真实、可靠，解决了现有推力测试装置不能模拟真实环境、精确测试微小推力的问题。

Description

一种水下金属燃料发动机推力测试装置

技术领域

本发明涉及一种水下金属燃料发动机推力测试装置，属于水下金属燃料发动机技术领域。

背景技术

水下金属燃料发动机是利用金属燃料单位体积内能量高的优点，使用金属燃料与水反应，持续稳定燃烧，产生大量高温高压的氢气，同时利用金属与水反应放出的热量加热水成为水蒸气，使氢气与水蒸气通过喷管膨胀做功的一种热力发动机。

水下金属燃料发动机应用于水下航行器动力装置有明显的优势，推力测量是水下金属燃料发动机测试的重要内容之一，对于发动机的性能检测有着重要意义。现有技术中的推力测试方法主要有间接法和直接法两大类。间接测量法是在刚度和阻尼系数已知的条件下，通过测出位移量代入二阶系统动力学微分方程间接计算出推力，但是计算较真实环境有所简化，不能精确的反应实际情况；直接测量法是通过专用的推力测试装置直接测得发动机推力，其中测试台架为推力测试系统核心，他的性能直接影响测试的准确性，但尚没有水中真实环境的测试装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下金属燃料发动机推力测试装置，可以解决现有技术中的不能真实测量水下推力、不能测量微小推力的问题。

为了实现本发明的目的，采用如下技术方案。

一种水下金属燃料发动机推力测试装置，所述测试装置包括发动机推力测试台架、压力传感器和发动机；其中，所述推力测试台架包括水箱、卡子、力臂Ⅰ、支架、横向支撑结构、轴承座、平台、力臂Ⅱ和垫块。

其中，支架具有两个纵向支撑结构，分别位于支架的中部和后部。

两个结构完全一样的支架分别位于水箱的左右两侧，位于两个支架中部的纵向支撑结构顶端分别与横向支撑结构两端固定连接，使横向支撑结构保持水平，位于两个支架后部的纵向支撑结构顶端分别与平台底部固定连接，使平台保持水平，平台上固定安装有压力传感器；所述横向支撑结构通过轴承与轴承座过盈装配在一起，所述轴承座的一端与力臂Ⅰ顶端固定连接，所述轴承座的另一端与力臂Ⅱ顶端固定连接；力臂Ⅰ底端通过卡子与发动机固定连接，发动机位于水箱中，力臂Ⅱ底端与垫块固定连接，所述垫块紧密接触于压力传感器上方，力臂Ⅱ保持水平状态。

优选所述发动机采用锅炉耐热钢材料制成。

力臂Ⅰ和力臂Ⅱ可成比例制作长度，优选长度比例为2:1，达到所测压力数据放大的作用，使所测量数据更精确。

发动机径向距离水箱侧挡板、水箱底部及水面距离不小于自身直径的10倍，发动机轴向距离水箱前后挡板距离不小于自身长度的5倍。

优选的发动机轴向与力臂Ⅰ轴向垂直，发动机轴线、力臂Ⅰ轴线和力臂Ⅱ轴线在同一平面内。

本发明所述水下金属燃料发动机的推力测试装置的工作方式如下：

所述水下金属燃料发动机推力测试装置工作时，水箱中放置水，使发动机位于水下，点火启动后，所述发动机在水箱里产生水平脉冲推力，通过力臂Ⅰ产生一个正向力矩；反作用力通过垫块作用于压力传感器，通过力臂Ⅱ产生一个反向力矩；两力矩大小相等，方向相反，所述压力传感器记录脉冲压力数据，通过串口把数据传输到电脑端，通过压力传感器测得的反作用力，应用公式：反作用力×力臂Ⅱ＝发动机推力×力臂Ⅰ，即可计算得到水下金属燃料发动机的推力。

有益效果

本发明提供了一种水下金属燃料发动机推力测试装置，所述装置可把实现发动机置于水中，而压力传感器置于空气中，保证所测水下金属燃料发动机推力真实、可靠，解决了现有技术中的推力测试装置不能模拟真实环境，不能精确的测试小推力实际情况的问题，用于各级水下金属燃料发动机，可以大大提高水下金属燃料发动机的推力测试精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种水下金属燃料发动机推力测试装置的立体结构示意图。

图2为图1所示的水下金属燃料发动机推力测试装置的右侧面视图。

图中，1—水箱，2—发动机，3—卡子，4—力臂Ⅰ，5—支架，6—横向支撑结构，7—轴承座，8—平台，9—力臂Ⅱ，10—垫块，11—压力传感器。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种水下金属燃料发动机的推力测试装置，如图1和图2所示，所述测试装置包括发动机推力测试台架、压力传感器11和发动机2；其中，所述推力测试台架包括水箱1、卡子3、力臂Ⅰ4、支架5、横向支撑结构6、轴承座7、平台8、力臂Ⅱ9和垫块10。

其中，支架5具有两个纵向支撑结构，分别位于支架5的中部和后部。

两个结构完全一样的支架5分别位于水箱1的左右两侧，位于两个支架5中部的纵向支撑结构顶端分别与横向支撑结构6两端焊接，使横向支撑结构6保持水平，位于两个支架5后部的纵向支撑结构顶端分别与平台8底部焊接，使平台8保持水平，平台8上固定安装有压力传感器11；所述横向支撑结构6通过轴承与轴承座7过盈装配在一起，所述轴承座7的一端通过螺钉与力臂Ⅰ4顶端固定连接，所述轴承座7的另一端通过螺钉与力臂Ⅱ9顶端固定连接；力臂Ⅰ4底端通过螺钉与卡子3固定连接，卡子3通过螺钉与发动机2固定连接，发动机2位于水箱1中，力臂Ⅱ9底端通过螺钉与垫块10固定连接，垫块10紧密接触于压力传感器11上方，力臂Ⅱ9保持水平状态。

所述发动机2采用锅炉耐热钢材料制成。

力臂Ⅰ4和力臂Ⅱ9的长度比例为2:1，达到所测压力数据放大的作用，使所测量数据更精确。

发动机2径向距离水箱1侧挡板、水箱1底部及水面距离不小于自身直径的10倍，发动机2轴向距离水箱1前后挡板距离不小于自身长度的5倍。

发动机2轴向与力臂Ⅰ4轴向垂直，发动机2轴线、力臂Ⅰ4轴线和力臂Ⅱ9轴线在同一平面内。

所述水下金属燃料发动机的推力测试装置的工作方式如下：

所述水下金属燃料发动机推力测试装置工作时，水箱1中放置水，使发动机2位于水下，点火启动后，所述发动机2在水箱1里产生水平脉冲推力，通过力臂Ⅰ4产生一个正向力矩；反作用力通过垫块10作用于压力传感器11，通过力臂Ⅱ9产生一个反向力矩；两力矩大小相等，方向相反，所述压力传感器11记录脉冲压力数据，通过串口把数据传输到电脑端，通过压力传感器11测得的反作用力，应用公式：反作用力×力臂Ⅱ9＝发动机推力×力臂Ⅰ4，即可计算得到水下金属燃料发动机的推力。

本实施例将发动机2置于水中，而压力传感器11置于空气中，保证所测水下金属燃料发动机推力真实、可靠，解决了现有技术中的推力测试装置不能模拟真实环境，不能精确的测试小推力实际情况的问题，用于各级水下金属燃料发动机，可以大大提高水下金属燃料发动机推力测试精度。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种水下金属燃料发动机推力测试装置，其特征在于：所述测试装置包括发动机推力测试台架、压力传感器(11)和发动机(2)；

推力测试台架包括水箱(1)、卡子(3)、力臂Ⅰ(4)、支架(5)、横向支撑结构(6)、轴承座(7)、平台(8)、力臂Ⅱ(9)和垫块(10)；

支架(5)具有两个纵向支撑结构，分别位于支架(5)的中部和后部；

两个结构一样的支架(5)分别位于水箱(1)的左右两侧，位于两个支架(5)中部的纵向支撑结构顶端分别与横向支撑结构(6)两端固定连接，使横向支撑结构(6)保持水平，位于两个支架(5)后部的纵向支撑结构顶端分别与平台(8)底部固定连接，使平台(8)保持水平，平台(8)上固定安装有压力传感器(11)；横向支撑结构(6)通过轴承与轴承座(7)过盈装配在一起，轴承座(7)的一端与力臂Ⅰ(4)顶端固定连接，轴承座(7)的另一端与力臂Ⅱ(9)顶端固定连接；力臂Ⅰ(4)底端通过卡子(3)与发动机(2)固定连接，发动机(2)位于水箱(1)中，力臂Ⅱ(9)底端与垫块(10)固定连接，垫块(10)紧密接触于压力传感器(11)上方，力臂Ⅱ(9)保持水平状态；

发动机(2)径向距离水箱(1)侧挡板、水箱(1)底部及水面距离不小于自身直径的10倍，发动机(2)轴向距离水箱(1)前后挡板距离不小于自身长度的5倍。

2.根据权利要求1所述的一种水下金属燃料发动机推力测试装置，其特征在于：发动机(2)采用锅炉耐热钢材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种水下金属燃料发动机推力测试装置，其特征在于：力臂Ⅰ(4)和力臂Ⅱ(9)的长度比例为2:1。

4.根据权利要求1所述的一种水下金属燃料发动机推力测试装置，其特征在于：发动机(2)轴线与力臂Ⅰ(4)轴线垂直，发动机(2)轴线、力臂Ⅰ(4)轴线和力臂Ⅱ(9)轴线在同一平面内。

5.根据权利要求2所述的一种水下金属燃料发动机推力测试装置，其特征在于：力臂Ⅰ(4)和力臂Ⅱ(9)的长度比例为2:1。

6.根据权利要求2所述的一种水下金属燃料发动机推力测试装置，其特征在于：发动机(2)轴线与力臂Ⅰ(4)轴线垂直，发动机(2)轴线、力臂Ⅰ(4)轴线和力臂Ⅱ(9)轴线在同一平面内。

7.根据权利要求5所述的一种水下金属燃料发动机推力测试装置，其特征在于：发动机(2)轴线与力臂Ⅰ(4)轴线垂直，发动机(2)轴线、力臂Ⅰ(4)轴线和力臂Ⅱ(9)轴线在同一平面内。