CN109253861B - 一种喷水推进器静水试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷水推进器静水试验装置及方法，属于静水试验装置领域。本发明包括喷水推进器、泵回路系统、试验水池；所述喷水推进器包括进水流道、喷泵轴、叶轮、导叶、喷嘴和原动机；所述泵回路系统包括泵、管路、电机、文丘里管、伸缩器。在喷水推进器静水试验水池外设置一套泵回路系统，在不改变喷水推进器静水试验装置的情况下，通过泵的运行，解决静水实验中喷水推进器进水流道内压差不够吸不上水的问题，从而使得试验能够正常进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷水推进器静水试验装置及方法，属于静水试验装置领域。
背景技术
喷水推进器具有机动性高、操纵性好、抗空化能力强、阻力小、振动与噪声低、浅水航行适应性强、高速时推进效率高等优点，在高速客渡船及军用高性能舰船上有着广泛的应用。近些年，随着高性能计算机和计算流体力学(CFD)技术的快速发展，国内外关于喷水推进器的模拟与研究逐渐增多，但基于CFD方法的CAE技术仅是基于参数的仿真模拟，可以实现对喷水推进器的结构参数及工作参数的优化。众所周知，船舶在水上运行时，会遇到各种各样的特殊情况，因此，试验研究才是检验喷水推进器优化性能最直观有效的方式。
喷水推进器性能实船试验系统结构复杂，部件较多，组装复杂，成本高，而且稳定性较差，一旦性能达不到预期的结果就会导致试验资源的过度浪费。因此，相对于喷水推进器性能实船试验系统，静水试验台通过改变喷泵的转速来测试喷水推进器的推力性能，具有结构简单，加工成本低，组装简单，试验周期短。
目前喷水推进器静水试验经常会出现的问题为：当启动原动机后由于进水流道内压差不够，从而使得水流无法从试验水池中被喷泵吸上来，导致喷泵叶轮空转试验无法正常进行。
因此，亟需改进现有喷水推进器试验装置，使其进水流道内压差满足试验需求。
发明内容
本发明提供一种喷水推进器静水试验装置及方法，在不改变喷水推进器静水试验装置的情况下，通过外设一套泵回路系统，解决静水实验中喷水推进器进水流道内压差不够的问题，从而使得试验能够正常进行。
本发明第一个目的是提供一种喷水推进器静水试验装置，包括：喷水推进器、泵回路系统、试验水池；所述喷水推进器包括进水流道、喷泵轴、叶轮、导叶、喷嘴和原动机；所述泵回路系统包括泵、管路、电机、文丘里管、伸缩器；
所述喷水推进器包括进水流道、喷泵轴、叶轮、导叶、喷嘴和原动机，所述喷泵轴一端通过平键与叶轮的进口端连接，叶轮另一端通过深沟球轴承与导叶相连，喷泵轴穿过进水流道，喷泵轴另一端通过花键与原动机相连；实现喷水推进器的最基础试验功能；原动机带动喷泵轴转动，与喷泵轴连接在一起的叶轮转动，导叶防止汽蚀，保护叶轮，被抽取的水从喷嘴喷出，使喷水推进器具备反向的力；
所述泵回路系统包括泵、管路、电机、文丘里管、伸缩器，所述泵用于将水抽取并通过管路将抽取的水输送至进水流道，文丘里管实现水压的突变，使水压增大，伸缩器可调节管路与进水流道之间的距离，也可以有效提高进入进水流道的水的压力及速度，增加泵回路系统提高进水流道内压差，使喷水推进器静水试验有效进行。
优选的，所述泵回路系统包括法兰、电机、转矩仪、底座和过滤网片；所述管路包括进水管道、出水管道；所述泵、电机、转矩仪安装于底座上；所述进水管道通过法兰与试验水池壁面连接，泵通过法兰与文丘里管相连，文丘里管与试验水池壁面连接，伸缩器一端试验水池壁面连接，伸缩器另一端与出水管道相连，进水管道进口处设置有过滤网片，法兰盘通过防滑螺栓连接，出水管道的出口面与喷水推进器进水流道进口面平行正对布置；
所述过滤网片用于过滤水中杂物，避免杂物进入影响试验，从而保证不同类型喷水推进器静水试验装置都能够实现吸上作用，伸缩器及文丘里管与试验水池壁面连接可增加两部件的结构稳定性。
优选的，所述出水管道上设置有流量调节阀，实现自动消除出水管道中剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，保证泵回路系统中维持预设流量不变，有效的节约能源和解决管路中的水力失调。
优选的，所述文丘里管可更换，根据实际需求的水流速度更换相应的文丘里管。
优选的，所述泵的进水口及出水口均设置有闸阀，闸阀可以改变进出水量，实现进出水的控制。
优选的，所述出水管道的出口与喷水推进器进水流道的进口平行，出水管道的出口与喷水推进器进水流道的进口距离为30-50mm，可以回收射流周围卷吸环流层的能量。
优选的，所述试验水池的液面超出进水流道进口150-300mm，保证喷水推进器静水试验装置运行时进水流道保证正常吸水。
优选的，所述流量调节阀为电动双座式调节阀，电动双座式调节阀适用于大流量、高压降和泄漏少环境。
优选的，所述泵为大流量双吸泵；大流量双吸泵具有结构合理、运行平稳、噪音低、效率高、流量大的优点，满足喷水推进器静水试验的各项需求。
本发明第二个目的是提供一种喷水推进器静水试验的方法，包括如下步骤：
第一步：开启泵进出口处的闸阀，启动电机带动双吸泵运行，出水管道中的射流喷入喷水推进器进水流道中，进水流道内产生预压；
第二步：启动原动机带动喷泵轴旋转，带动喷水推进器叶轮运动，射流从喷嘴处喷出；
第三步：喷水推进器静水试验装置运行3-5min，缓慢关闭泵进出口处的闸阀，并且关闭泵；
第四步：移除试验水池内部的附加出水管道，使得喷水推进器静水试验装置能够正常运行。
本发明的有益效果为：
1.本发明设置一套泵回路系统，在不改变喷水推进器静水试验部件基础下，通过泵的运行，解决静水实验中喷水推进器进水流道内压差不够吸不上水的问题，从而使得试验能够正常进行，避免更换现有设备，最大节约成本，提高资源利用率。
2.本发明通过在泵的进水管道段安置了流量调节阀，从而实现自动消除管路中剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，使得管路系统中保持设定流量不变，有效的节约能源和解决管路中的水力失调问题。
3.本发明增加了可更换式的文丘里管，可以根据对流速的需求更换相应的文丘里管，水流通过文丘里管实现流速的突变，已达到试验所需的水流速度。
4.本发明增加伸缩器，伸缩器广泛应用于管路的伸缩作业需求，将伸缩器用在本发明中可以提交出水管道与进水流道的距离，避免通过泵回路系统增压后的水流经较远距离后再进入进水流道而造成过多的能力消耗。
本发明的工作原理：
原动机带动喷泵轴转动，与喷泵轴连接在一起的叶轮转动，被抽取的水从喷嘴喷出，使喷水推进器具备反向的力；大流量双吸泵通过进水管道抽取试验水池中的水，将水的压力增大，并通过出水管道将增压后的水排入进水流道，使进水流道内压差满足试验需求；根据不同的试验所需压差水平，通过更换文丘里管、调节伸缩器满足不同试验水平的需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中出水管道的右视图。
图3是电动双座式流量调节阀结构示意图。
图4是过滤网片结构示意图。
图中标号：1-进水流道、2-喷泵轴、3-叶轮、4-导叶、5-喷嘴、6-原动机、7-试验水池、8-泵、9-转矩仪、10-电机、11-闸阀、12-法兰、13-文丘里管、14-进水管道、15-流量调节阀、16-过滤网片、17-底座、18-伸缩器、19-出水管道；
具体实施方式
实施例1
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明：
如图1-4所述，一种喷水推进器静水试验装置包括：喷水推进器、泵回路系统、试验水池7；所述喷水推进器包括进水流道1、喷泵轴2、叶轮3、导叶4、喷嘴5和原动机6；所述泵回路系统包括泵8、管路、电机10、文丘里管13、伸缩器18；所述管路包括进水管道14、出水管道19；所述泵8为大流量双吸泵；
所述喷水推进器包括进水流道1、喷泵轴2、叶轮3、导叶4、喷嘴5和原动机6，所述喷泵轴2一端通过平键与叶轮3的进口端连接，叶轮3另一端通过深沟球轴承与导叶4相连，喷泵轴2穿过进水流道1，喷泵轴2另一端通过花键与原动机6相连；实现喷水推进器的最基础试验功能；
所述泵回路系统包括大流量双吸泵18、进水管道14、出水管道19、电机10、文丘里管13、伸缩器18，所述大流量双吸泵8用于将水抽取并通过管路将抽取的水输送至进水流道1，文丘里管13实现水压的突变，使水压增大，伸缩器18可调节管路与进水流道1之间的距离，也可以有效提高进入进水流道1的水的压力及速度，增加泵回路系统提高进水流道1内压差，使喷水推进器静水试验有效进行。
具体的，所述泵回路系统包括法兰12、电机10、转矩仪9、底座17和过滤网片16；所述大流量双吸泵8、电机10、转矩仪9安装于底座17上；所述进水管道14通过法兰12与试验水池7壁面连接，大流量双吸泵8通过法兰12与文丘里管13相连，文丘里管13与试验水池7壁面连接，伸缩器18一端试验水池7壁面连接，伸缩器18另一端与出水管道19相连，进水管道14进口处设置有过滤网片16，法兰12盘通过防滑螺栓连接，出水管道19的出口面与喷水推进器进水流道1进口面平行正对布置；
所述过滤网片16用于过滤水中杂物，避免杂物进入影响试验，从而保证不同类型喷水推进器静水试验装置都能够实现吸上作用，伸缩器18及文丘里管13与试验水池7壁面连接可增加两部件的结构稳定性。
具体的，所述出水管道19上设置有流量调节阀15，实现自动消除出水管道19中剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，保证泵回路系统中维持预设流量不变，有效的节约能源和解决管路中的水力失调。
具体的，所述文丘里管13可更换，根据实际需求的水流速度更换相应的文丘里管13。
具体的，所述大流量双吸泵8的进水口及出水口均设置有闸阀11，闸阀11可以改变进出水量，实现进出水的控制。
具体的，所述出水管道19的出口与喷水推进器进水流道1的进口平行，出水管道19的出口与喷水推进器进水流道1的进口距离为30-50mm，可以回收射流周围卷吸环流层的能量。
具体的，所述试验水池7的液面超出进水流道1进口150-300mm，保证喷水推进器静水试验装置运行时进水流道1保证正常吸水。
具体的，所述流量调节阀15为电动双座式调节阀，电动双座式调节阀适用于大流量、高压降和泄漏少环境。
实施例2
一种喷水推进器静水试验方法，利用实施例1所述喷水推进器静水试验装置，具体步骤如下：
第一步：开启泵进出口处的闸阀11，启动电机10带动泵8运行，出水管道19中的射流喷入喷水推进器进水流道1中，进水流道1内产生预压；
第二步：启动原动机6带动喷泵轴2旋转，带动喷水推进器叶轮3运动，射流从喷嘴5处喷出；
第三步：喷水推进器静水试验装置运行3-5min，缓慢关闭泵进出口处的闸阀11，并且关闭泵8；
第四步：移除试验水池7内部的附加出水管道19，使得喷水推进器静水试验装置能够正常运行。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种喷水推进器静水试验装置，其特征在于：包括喷水推进器、泵回路系统、试验水池(7)；
所述喷水推进器包括进水流道(1)、喷泵轴(2)、叶轮(3)、导叶(4)、喷嘴(5)和原动机(6)；所述喷泵轴(2)一端通过平键与叶轮(3)的进口端连接，叶轮(3)另一端通过深沟球轴承与导叶(4)相连，喷泵轴(2)穿过进水流道(1)，喷泵轴(2)另一端通过花键与原动机(6)相连；
所述泵回路系统包括泵(8)、管路、电机(10)、文丘里管(13)、伸缩器(18)；所述文丘里管(13)连接于试验水池(7)壁面，伸缩器(18)连接于试验水池(7)壁面，电机(10)与泵(8)相连；
所述泵回路系统还包括法兰(12)、转矩仪(9)、底座(17)和过滤网片(16)；所述管路包括进水管道(14)、出水管道(19)；所述泵(8)、电机(10)、转矩仪(9)安装于底座(17)上；所述进水管道(14)通过法兰(12)与试验水池(7)壁面连接，泵(8)通过法兰(12)与文丘里管(13)相连，文丘里管(13)与试验水池(7)壁面连接，伸缩器(18)一端与试验水池(7)壁面连接，伸缩器(18)另一端与出水管道(19)相连，进水管道(14)进口处设置有过滤网片(16)，法兰(12)通过防滑螺栓连接，出水管道(19)的出口面与喷水推进器进水流道(1)进口面平行正对布置；
文丘里管（13）可更换，根据对流速的需求更换相应的文丘里管（13）；
所述泵(8)的进水口及出水口均设置有闸阀(11)。
2.如权利要求1所述的一种喷水推进器静水试验装置，其特征在于：所述出水管道(19)上设置有流量调节阀(15)，流量调节阀(15)为电动双座式调节阀。
3.如权利要求1所述的一种喷水推进器静水试验装置，其特征在于：所述出水管道(19)的出口截面积与喷水推进器进水流道(1)进口截面积比例为1/2～3/4。
4.如权利要求1所述的一种喷水推进器静水试验装置，其特征在于：所述出水管道(19)的出口与喷水推进器进水流道(1)的进口平行，出水管道(19)的出口与喷水推进器进水流道(1)的进口距离为30-50mm。
5.如权利要求1所述的一种喷水推进器静水试验装置，其特征在于：所述试验水池(7)的液面超出进水流道(1)进口150-300mm。
6.如权利要求1所述的一种喷水推进器静水试验装置，其特征在于：所述泵(8)为大流量双吸泵。
7.一种喷水推进器静水试验的方法，所述喷水推进器静水试验的方法利用权利要求1～6任一所述的喷水推进器静水试验装置；
所述方法包括如下步骤：
第一步：开启泵进出口处的闸阀(11)，启动电机(10)带动泵(8)运行，出水管道(19)中的射流喷入喷水推进器进水流道(1)中，进水流道(1)内产生预压；
第二步：启动原动机(6)带动喷泵轴(2)旋转，带动喷水推进器叶轮(3)运动，射流从喷嘴(5)处喷出；
第三步：喷水推进器静水试验装置运行3-5min，缓慢关闭泵进出口处的闸阀(11)，并且关闭泵(8)；
第四步：移除试验水池(7)内部的出水管道(19)，使得喷水推进器静水试验装置能够正常运行。
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