CN107878675A - 船用吊舱推进器陆上试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用吊舱推进器陆上试验装置及方法，装置包括支撑座架和升降平台机构，船用吊舱推进器底部支承在支撑座架上，上部的转舵单元支承在升降平台上，支撑座架底部通过数个万向滚动球支撑在地面上。升降平台机构包括升降平台、设置在升降平台四角的升降机构和升降导向机构，升降导向机构包括分别位于升降平台四角的导向杆和导向块，通过锁定机构锁定在对应导向杆设定高度的位置上。船用吊舱推进器上部的转舵单元中部支承在升降平台上。本发明能满足多种型号的船用吊舱推进器在陆上进行各种工况下的联调试验，解决了船用吊舱推进器陆上试验的难题，从而完善船用吊舱推进器陆上验证方法，为进一步掌握船用吊舱推进器的技术特点打下基础。

Description

船用吊舱推进器陆上试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种船舶综合电力推进设备的试验装置，特别涉及一种可满足多种不同高度的船用吊舱推进器装船前进行陆上试验的装置，属于船舶推进器试验装置技术领域。

背景技术

随着现代船舶动力装置向着绿色能源方向的不断发展，越来越多船舶推进器采用综合电力推进方式，而船用吊舱推进器是其中最具代表性的一种。相比常规推进装置，船用吊舱推进器更加复杂，技术差异极大。船用吊舱推进器由制造厂进行计算设计和制造，出厂前制造厂一般不进行设备联合试验，仅通过计算机仿真的手段进行验证。但单纯的计算机仿真对于验证整个推进装置的软硬件功能并不全面，首先，任何仿真模型都只能近似于实际系统，不可能完全一致，而且仿真的方法无法暴露设备在生产制造过程中的缺陷；而直接进行装船试验又会受到船舶建造周期、成本以及试验条件等因素的严重制约，尤其是10MW以上大型船用吊舱推进器的试错成本极高。其次，目前制造厂对船用吊舱推进器的技术特点还未完全掌握，如何验证更无经验，因此，在船用吊舱推进器装船前必须进行陆上试验，目前还没有一种支承装置能适用于各种不同高度的大型船用吊舱推进器的系列化的陆上试验。

发明内容

本发明的目的是提供一种船用吊舱推进器的陆上试验装置，能够用于各种型号的船用吊舱推进器在陆上进行各种工况下的联调试验。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种船用吊舱推进器陆上试验装置，包括支撑座架和升降平台机构，船用吊舱推进器底部支承在支撑座架上，船用吊舱推进器上部的转舵单元支承在升降平台上；支撑座架上部设有数块沿支撑座架纵向间隔排列的支撑立板，数块支撑立板顶部支撑住待试验船用吊舱推进器的纵向底部，支撑座架底部通过数个万向滚动球支撑在地面上；升降平台机构包括升降平台、升降机构和升降导向机构，升降机构分别设置在升降平台的纵向两侧外且与升降导向机构相邻，船用吊舱推进器上部的转舵单元中部支承在升降平台上；升降导向机构分别垂直设置在升降平台的四角，包括导向杆和导向块，直立的导向杆底部固定在地面上，且分别位于升降平台四角；导向块一侧嵌入导向杆的导向槽内，导向块另一侧固定在升降平台的一角上，并通过锁定机构锁定在对应导向杆设定高度的位置上。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

进一步的，数块支撑立板的上部均开有V形缺口，所述V形缺口的两倾斜支撑面与被支撑的船用吊舱推进器本体对应支撑段回转体的素线相切。

进一步的，所述升降平台包括型钢框架、防滑钢板和安全栏杆，防滑钢板固定在型钢框架的上侧，围绕升降平台上部一周的安全栏杆底部垂直固定在型钢框架上；防滑钢板中部开有圆孔，支撑法兰固定在圆孔外缘，待试验的船用吊舱推进器上部的转舵单元中部通过支撑法兰支撑在型钢框架上，转舵单元下部穿出圆孔。

进一步的，所述升降机构分成2个以升降平台纵向中心线对称设置的升降单元，每个升降单元包括分别与对应导向杆相邻的驱动电机、钢丝绳卷筒、定滑轮和动滑轮，驱动电机固定在对应导向杆外侧的地面上，钢丝绳卷筒轴两端分别支撑在钢丝绳卷筒支架上，且与驱动电机输出轴通过联轴器固定连接；钢丝绳卷筒支架固定在地面上；定滑轮通过支撑座支撑在对应导向杆的上端端头，动滑轮通过中心轴承与动滑轮芯轴外端铰接，动滑轮芯轴内端分别固定在型钢框架纵向一侧两端上；钢丝绳一端固定在驱动电机外的钢丝绳卷筒上，钢丝绳另一端向上绕过一根导向杆上端端头上的定滑轮后向下分别绕过升降平台纵向一侧两端的动滑轮，然后向上绕过升降平台纵向一侧另一端头外导向杆上端端头上的定滑轮后再向下固定在另一驱动电机外的钢丝绳卷筒上，一个升降单元的2台单元驱动电机的转向相反；升降平台纵向两侧的升降机构共同拉动升降平台及船用吊舱推进器升降。

进一步的，所述锁定机构分别设置在升降平台的四角，包括多根燕尾槽横槽、1根燕尾横槽和1根锁紧杆，所述多根燕尾槽横槽上下等间隔水平排列在导向杆的燕尾槽底部上，且贯通导向杆的两侧；燕尾横槽横穿过燕尾底部，燕尾槽横槽和燕尾横槽形状匹配，且对合的燕尾槽横槽和燕尾横槽与锁紧杆横截面的形状匹配；升降平台升降到所需的高度时，锁紧杆插进已经对齐的燕尾槽横槽和燕尾横槽中，将升降平台锁定在所需的高度。

一种使用船用吊舱推进器陆上试验装置的方法，包括以下步骤：

1）船用吊舱推进器分拆后分别安装在升降平台和支撑座架上

先将船用吊舱推进器拆分为转舵单元和吊舱推进器本体，然后将吊舱推进器本体下侧稳定地支撑在支撑座架上部数块支撑立板的V形缺口上，使其重心线位于支撑座架底部数个万向滚动球围合的区域中；启动升降平台的下降程序，升降平台四角的驱动电机带动钢丝绳卷筒转动释放钢丝绳，升降平台下降至最低点；将锁紧杆分别插进对应的导向杆最下端已经对齐的燕尾槽横槽和燕尾横槽中，将升降平台锁定在最低高度；然后将转舵单元自上而下嵌入升降平台中心的圆孔中，转舵单元底面支撑在支撑法兰上，并调整转舵单元底面至水平位置，最后并将船用吊舱推进器的空气管路和冷却单元与转舵单元连接；

2）转舵单元和推进器本体连接成一体

分别拔出升降平台四角导向杆中的锁紧杆，启动升降平台的上升程序，升降平台四角的驱动电机带动钢丝绳卷筒转动收紧钢丝绳，升降平台上升，直至其底面距地面距离H大于船用吊舱推进器本体高度A和支撑座架高度B之和10～15mm时，驱动电机停止转动；将支撑座架牵引至升降平台下方，使已安装在升降平台上的转舵单元与其下侧的吊舱推进器本体上部接口初步对齐，并完成电缆连接；然后启动升降平台的点动下降程序，升降平台缓慢下降，微量调整支撑座架的平面位置，并通过多个紧固件完成转舵单元下端与吊舱推进器本体上端的固定连接；接着再将锁紧杆顺次插进对应的导向杆已经对齐的燕尾槽横槽和导向块的燕尾横槽中，将升降平台锁定在其四角外的四根导向杆中；随后，将船用吊舱推进器的支持系统和加载系统连接完成后，即可进行船用吊舱推进器的陆上试验；

3）船用吊舱推进器的陆上转舵试验

启动船用吊舱推进器的转舵单元，通过转舵单元下端的吊舱推进器本体带动支撑座架底部的数个万向滚动球在地面以转舵单元轴线为轴心线转动，以此测试转舵单元的功能性和可靠性，完成转舵试验后，可再依次进行其他试验。

本发明的装置结构简单、方法简便，分别设置在升降平台纵向两侧的升降单元能使升降平台在其四角的升降导向机构的导向下平稳地升降，并通过分别设置在升降平台四角的锁定机构将升降平台锁定在所需的高度上，能满足多种型号的船用吊舱推进器在陆上进行各种工况下的联调试验，解决了船用吊舱推进器陆上试验的难题，从而完善船用吊舱推进器陆上验证方法，为进一步掌握船用吊舱推进器的技术特点打下基础。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的结构简图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的A-A剖视放大图；

图4是图1的B向放大视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1～图4所示，本发明的试验装置包括支撑座架1、升降平台机构2和锁定机构3，支撑座架上部设有3块沿支撑座架1纵向间隔排列的支撑立板11，支撑座架1底部通过3个万向滚动球12支撑在地面上。如图4所示，3块支撑立板11的上部均开有V形缺口111，所述V形缺口111的两倾斜支撑面与被支撑的船用吊舱推进器本体102对应的支撑段回转体的素线相切，使得三块支撑立板11的V形缺口111能稳定地支撑住吊舱推进器本体102。万向滚动球12的底部的支撑球采用多个钢球支撑的型式，转舵试验时，支承住支撑座架1和船用吊舱推进器100的3个万向滚动球12绕转舵单元101轴线D-D转动，由于万向滚动球12滚动摩擦的阻力极小，使得转舵试验时，船用吊舱推进器10能更灵活地转动。

升降平台机构2包括升降平台21、升降机构4和升降导向机构5，升降平台21包括型钢框架211、防滑钢板212和安全栏杆213，型钢框架211的外框为采用槽钢或工字钢等型钢焊接而成矩形框架，其内焊有纵横交错的型钢筋杆，以提高升降平台21的承载力。防滑钢板212焊接固定在型钢框架211的上侧，围绕升降平台21上部一周的安全栏杆213底部垂直焊接固定在型钢框架211上。防滑钢板212中部开有圆孔214，支撑法兰215焊接固定在圆孔214外缘，待试验的船用吊舱推进器100上部的转舵单元101中部通过支撑法兰215支撑在型钢框架211上，转舵单元101下部穿出圆孔214。

升降导向机构5分别垂直设置在升降平台21四角，包括导向杆51和导向块52，直立的导向杆51底部固定在地面上，且分别位于升降平台21的四角。导向块52一侧嵌入导向杆51的导向槽511内，导向块52另一侧固定在升降平台21的一角上，导向槽511和导向块52为彼此配合的燕尾槽和燕尾块，既便于导向块52的上下滑动，又能防止导向块52脱离导向槽511，从而确保升降平台21四角的同步升降。

如图1和图2所示，升降机构4分成2个以升降平台21纵向中心线对称设置的升降单元，每个升降单元包括分别与对应导向杆51相邻的驱动电机41、钢丝绳卷筒42、定滑轮43和动滑轮44，驱动电机41固定在对应导向杆51外侧的地面上，钢丝绳卷筒轴421两端分别支撑在钢丝绳卷筒支架45上，且与驱动电机输出轴通过联轴器46固定连接，钢丝绳卷筒支架45固定在地面上。定滑轮43通过支撑座47支撑在对应导向杆51的上端端头上，动滑轮44通过中心轴承441与动滑轮芯轴442外端铰接，动滑轮芯轴442内端分别固定在型钢框架211纵向一侧两端上。钢丝绳48左端固定在升降单元左侧的驱动电机41外的钢丝绳卷筒42上，钢丝绳48右端向上绕过左侧一根导向杆51上端端头上的定滑轮43后向下分别绕过升降平台21纵向一侧两端的动滑轮44，然后向上绕过升降平台21纵向一侧右端头外导向杆51上端端头上的定滑轮44后再向下固定在导向杆51升降单元右侧的驱动电机41外的钢丝绳卷筒42上。一个升降单元的2台驱动电机41的转向相反，才能实现通过2台驱动电机41同时收紧或同时释放钢丝绳48，升降平台21在纵向两侧的升降机构4共同拉动下，载着升降平台21及船用吊舱推进器100升降。在一个升降单元内，升降机构4采用一根钢丝绳48绕过两个动滑轮44、钢丝绳48两端分别固定在一个升降单元两端的钢丝绳卷筒42上的结构，改变了现有技术的升降平台21四角分别通过单独的升降机构升降的结构，当两台驱动电机41以相反方向转动时，2个钢丝绳卷筒同步释放或同步收紧，从而确保升降平台21四角的同步升降。

驱动电机41为伺服电机，钢丝绳卷筒轴421外端端头上装有光电式旋转编码器49，光电式旋转编码器49实时将钢丝绳卷筒42的转速信号输出至控制箱7内的可编程逻辑控制器（PLC），通过转速和钢丝绳卷筒42的直径计算出实时的线位移，从而实时监测升降平台21四个角的上下移动的距离是否一致，当其偏差大于设定数值时，移动的距离大的一角对应的驱动电机41自动减速或停转，并有指示灯提示告警，以保证的升降平台21纵向两侧的2个升降单元同步升降。

如图1和图3所示，锁定机构6分别设置在升降平台21的四角，包括多根燕尾槽横槽61、1根燕尾横槽62和1根锁紧杆63，在本实施例中，12根燕尾槽横槽61上下等间隔水平排列在导向杆51的燕尾槽底部上，且贯通导向杆51的左右两侧。燕尾横槽62横穿过导向块52d的燕尾底部，对合的燕尾槽横槽61和燕尾横槽62拼成矩形，所述矩形与锁紧杆63横截面的形状匹配。升降平台21升降到所需的高度时，锁紧杆63插进已经对齐的燕尾槽横槽61和燕尾横槽62中，将升降平台21锁定在所需的高度。升降平台21四角通过锁定机构6锁定在对应导向杆51设定高度的位置上。矩形横截面的锁紧杆63提高了其强度和刚度，锁定机构6采用锁紧杆63侧向插进导向杆51和导向块52对应槽内锁紧的结构，使得导向杆51和升降平台21角部的导向块52通过锁紧杆63稳定地固定在导向杆51确定的高度位置上，提高了锁紧机构6的承载能力和锁紧的可靠性。

船用吊舱推进器100陆上试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1）船用吊舱推进器100分拆后分别安装在升降平台21和支撑座架1上

先将船用吊舱推进器100拆分为转舵单元101和吊舱推进器本体102，然后将吊舱推进器本体102下侧稳定地支撑在支撑座架1上部3块支撑立板11的V形缺口111上，使其重心线位于支撑座架1底部3个万向滚动球12围合的区域中，确保推进器本体102支撑的稳定可靠。按下控制箱7的“下行”按钮，启动升降平台21的下降程序。此时控制箱7向四台驱动电机41发出启动指令，升降平台21四角的驱动电机41带动钢丝绳卷筒42转动释放钢丝绳48，升降平台21下降至最低点。将锁紧杆63分别插进对应的导向杆51最下端已经对齐的燕尾槽横槽61和燕尾横槽62中，将升降平台21锁定在最低高度。然后将转舵单元101自上而下嵌入升降平台21中心的圆孔214中，转舵单元101底面支撑在支撑法兰215上，并调整转舵单元101底面至水平位置，最后将船用吊舱推进器100的空气管路和冷却单元与转舵单元连接。

2）转舵单元101和推进器本体102连接成一体

分别拔出升降平台21四角导向杆51中的锁紧杆63，按下控制箱7的“上行”按钮，启动升降平台21的上升程序，升降平台21四角的驱动电机41带动钢丝绳卷筒42转动收紧钢丝绳48，升降平台21上升，直至其底面距地面距离H大于船用吊舱推进器本体102高度A和支撑座架1的高度B之和10～15mm时，驱动电机41停止转动；将支撑座架1牵引至升降平台21下方，使已安装在升降平台21上的转舵单元101与其下侧的吊舱推进器本体102上部接口初步对齐，并完成电缆连接。然后按下控制箱7的“点动下行”按钮，启动升降平台21的点动下降程序，升降平台21缓慢下降，微量调整吊舱推进器本体102的平面位置，并通过多个紧固件完成转舵单元101下端与吊舱推进器本体102上端的固定连接。接着再将锁紧杆63顺次插进对应的导向杆51已经对齐的燕尾槽横槽61和导向块52的燕尾横槽62中，将升降平台21锁定在其四角外的四根导向杆51中。随后，将船用吊舱推进器100的支持系统和加载系统连接完成后，即可进行船用吊舱推进器100的陆上试验。

3）船用吊舱推进器100的陆上转舵试验

启动船用吊舱推进器100的转舵单元101，通过转舵单元下端的吊舱推进器本体102带动支撑座架1底部的3个万向滚动球12在地面以转舵单元101轴线为轴心线转动，以此测试转舵单元101的功能性和可靠性，完成转舵试验后，可再依次进行其他试验。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种船用吊舱推进器陆上试验装置，其特征在于，包括支撑座架和升降平台机构，船用吊舱推进器底部支承在支撑座架上，船用吊舱推进器上部的转舵单元支承在升降平台上；支撑座架上部设有数块沿支撑座架纵向间隔排列的支撑立板，数块支撑立板顶部支撑住待试验船用吊舱推进器的纵向底部，支撑座架底部通过数个万向滚动球支撑在地面上；升降平台机构包括升降平台、升降机构和升降导向机构，升降机构分别设置在升降平台的纵向两侧外且与升降导向机构相邻，船用吊舱推进器上部的转舵单元中部支承在升降平台上；升降导向机构分别垂直设置在升降平台的四角，包括导向杆和导向块，直立的导向杆底部固定在地面上，且分别位于升降平台四角；导向块一侧嵌入导向杆的导向槽内，导向块另一侧固定在升降平台的一角上，并通过锁定机构锁定在对应导向杆设定高度的位置上。

2.如权利要求1所述的船用吊舱推进器陆上试验装置，其特征在于，数块支撑立板的上部均开有V形缺口，所述V形缺口的两倾斜支撑面与被支撑的船用吊舱推进器本体对应支撑段回转体的素线相切。

3.如权利要求1所述的船用吊舱推进器陆上试验装置，其特征在于，所述升降平台包括型钢框架、防滑钢板和安全栏杆，防滑钢板固定在型钢框架的上侧，围绕升降平台上部一周的安全栏杆底部垂直固定在型钢框架上；防滑钢板中部开有圆孔，支撑法兰固定在圆孔外缘，待试验的船用吊舱推进器上部的转舵单元中部通过支撑法兰支撑在型钢框架上，转舵单元下部穿出圆孔。

4.如权利要求1所述的船用吊舱推进器陆上试验装置，其特征在于，所述升降机构分成2个以升降平台纵向中心线对称设置的升降单元，每个升降单元包括分别与对应导向杆相邻的驱动电机、钢丝绳卷筒、定滑轮和动滑轮，驱动电机固定在对应导向杆外侧的地面上，钢丝绳卷筒轴两端分别支撑在钢丝绳卷筒支架上，且与驱动电机输出轴通过联轴器固定连接；钢丝绳卷筒支架固定在地面上；定滑轮通过支撑座支撑在对应导向杆的上端端头，动滑轮通过中心轴承与动滑轮芯轴外端铰接，动滑轮芯轴内端分别固定在型钢框架纵向一侧两端上；钢丝绳一端固定在驱动电机外的钢丝绳卷筒上，钢丝绳另一端向上绕过一根导向杆上端端头上的定滑轮后向下分别绕过升降平台纵向一侧两端的动滑轮，然后向上绕过升降平台纵向一侧另一端头外导向杆上端端头上的定滑轮后再向下固定在另一驱动电机外的钢丝绳卷筒上，一个升降单元的2台驱动电机的转向相反；升降平台纵向两侧的升降机构共同拉动升降平台及船用吊舱推进器升降。

5.如权利要求4所述的船用吊舱推进器陆上试验装置，其特征在于，所述驱动电机为伺服电机。

6.如权利要求4所述的船用吊舱推进器陆上试验装置，其特征在于，钢丝绳卷筒轴外端端头上装有光电式旋转编码器。

7.如权利要求1所述的船用吊舱推进器陆上试验装置，其特征在于，所述导向槽和导向块为彼此配合的燕尾槽和燕尾块。

8.如权利要求1所述的船用吊舱推进器陆上试验装置，其特征在于，所述锁定机构分别设置在升降平台的四角，包括多根燕尾槽横槽、1根燕尾横槽和1根锁紧杆，所述多根燕尾槽横槽上下等间隔水平排列在导向杆的燕尾槽底部上，且贯通导向杆的两侧；燕尾横槽横穿过燕尾底部，燕尾槽横槽和燕尾横槽形状匹配，且对合的燕尾槽横槽和燕尾横槽与锁紧杆横截面的形状匹配；升降平台升降到所需的高度时，锁紧杆插进已经对齐的燕尾槽横槽和燕尾横槽中，将升降平台锁定在所需的高度。

9.一种使用如权利要求1所述的船用吊舱推进器陆上试验装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）船用吊舱推进器分拆后分别安装在升降平台和支撑座架上

先将船用吊舱推进器拆分为转舵单元和吊舱推进器本体，然后将吊舱推进器本体下侧稳定地支撑在支撑座架上部数块支撑立板的V形缺口上，使其重心线位于支撑座架底部数个万向滚动球围合的区域中；启动升降平台的下降程序，升降平台四角的驱动电机带动钢丝绳卷筒转动释放钢丝绳，升降平台下降至最低点；将锁紧杆分别插进对应的导向杆最下端已经对齐的燕尾槽横槽和燕尾横槽中，将升降平台锁定在最低高度；然后将转舵单元自上而下嵌入升降平台中心的圆孔中，转舵单元底面支撑在支撑法兰上，并调整转舵单元底面至水平位置，最后将船用吊舱推进器的空气管路和冷却单元与转舵单元连接；

2）转舵单元和推进器本体连接成一体

分别拔出升降平台四角导向杆中的锁紧杆，启动升降平台的上升程序，升降平台四角的驱动电机带动钢丝绳卷筒转动收紧钢丝绳，升降平台上升，直至其底面距地面距离H大于吊舱推进器本体高度A和支撑座架高度B之和10～15mm时，驱动电机停止转动；将支撑座架牵引至升降平台下方，使已安装在升降平台上的转舵单元与其下侧的船用吊舱推进器本体上部接口初步对齐，并完成电缆连接；然后启动升降平台的点动下降程序，升降平台缓慢下降；微量调整支撑座架的平面位置，并通过多个紧固件完成转舵单元下端与吊舱推进器本体上端的固定连接；接着再将锁紧杆顺次插进对应的导向杆已经对齐的燕尾槽横槽和导向块的燕尾横槽中，将升降平台锁定在其四角外的四根导向杆中；随后，将船用吊舱推进器的支持系统和加载系统连接完成后，即可进行船用吊舱推进器的陆上试验；

船用吊舱推进器的陆上转舵试验

启动船用吊舱推进器的转舵单元，通过转舵单元下端的吊舱推进器本体带动支撑座架底部的数个万向滚动球在地面以转舵单元轴线为轴心线转动，以此测试转舵单元的功能性和可靠性，完成转舵试验后，可再依次进行其他试验。