CN109932123A - 螺旋桨单桨叶六分力测量装置 - Google Patents

螺旋桨单桨叶六分力测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及螺旋桨单桨叶六分力测量装置，包括用于连接六分力天平，所述六分力天平装配于带叶空心桨毂的内部，所述带叶空心桨毂的一端与艉帽螺接，所述带叶空心桨毂的另一端与连接有接插件的、且用于提供整桨推力和扭矩测量的动力仪法兰接头固接；本发明结构简单，使用方便，利用本发明可以实现螺旋桨运转时对单个桨叶六个方向的分力进行测量，从而实现对桨叶受力情况的充分分析，为螺旋桨的设计提供有效依据。通过填充密封材料使本发明水密性能大大提高。

Description

螺旋桨单桨叶六分力测量装置
技术领域
本发明涉及螺旋桨动力测量设备领域，尤其涉及螺旋桨单桨叶六分力测量装置。
背景技术
一些工作环境特殊的水下推进器螺旋桨，比如工作时受到冰块冲击的冰区螺旋桨以及工作时只有一半桨叶浸在水中的半浸桨，这些螺旋桨的桨叶受力情况复杂，设计过程中除了需要对整桨的推力和扭矩进行试验外，还需要对单个桨叶进行强度分析和疲劳分析。现阶段针对这些特殊形式的螺旋桨，尚未形成准确的性能数值和理论预报方法，必须通过试验手段测量其工作情况下水动力性能以及单叶片上受力情况，为螺旋桨设计提供依据。目前针对水下推进器螺旋桨水动力性能的试验设备只能进行整桨的推力和扭矩测量，没有配套设备可测量单个桨叶的受力情况。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种螺旋桨单桨叶六分力测量装置，其可以实现螺旋桨运转时对单个桨叶上的六个方向的分力进行测量。
本发明所采用的技术方案如下：
螺旋桨单桨叶六分力测量装置，包括用于连接六分力天平，所述六分力天平装配于带叶空心桨毂的内部，所述带叶空心桨毂的一端与艉帽螺接，所述带叶空心桨毂的另一端与连接有接插件的、且用于提供整桨推力和扭矩测量的动力仪法兰接头固接；
所述六分力天平的具体结构如下：
包括杆式主体，于所述杆式主体的一端沿周向延伸形成用于与带叶空心桨毂装配的凸台，在所述杆式主体的另一端沿轴向向外延伸形成用于装配测试桨叶的键；于所述杆式主体靠近凸台处、沿所述杆式主体的轴向均匀开设多个镂空部，各镂空部使杆式主体上形成用于测量力矩的多个第一测量元件及用于测量侧向力及法向力的第二测量元件；于所述杆式主体靠近键处、沿所述杆式主体的轴向设置用于测量轴向力的第三测量元件，在所述第三测量元件的两侧、沿所述杆式主体的径向上设置多根用于支撑的纵向筋板。
其进一步技术方案在于：
所述凸台为锥形凸台，所述锥形凸台与杆式主体同心，在所述锥形凸台上还沿轴向开设中空结构，沿所述锥形凸台的大直径端面还均设多个与所述中空结构连通的斜孔；
沿所述锥形凸台的外周还开设一对扳手孔，各扳手孔均以杆式主体的轴心对称布置；
在所述杆式主体上还沿轴向开设用于引出轴向力信号线的线槽；
所述第一测量元件为矩形梁，所述第二测量元件为方形梁，所述第三测量元件为横向剪切梁，所述第二测量元件与杆式主体的轴心同心，各第一测量元件均以所述第二测量元件为中心均布；
于所述第一测量元件、第二测量元件之间的镂空部处填充用于实现水密的密封材料，于所述第三测量元件的两侧、在所述杆式主体上也沿轴向凹陷形成用于填充水密材料的填充槽。；
所述带叶空心桨毂包括内部中空的榖体，沿所述榖体的外周均布多个第二单叶片，在所述榖体上沿轴向开设等腰梯形槽，在所述榖体上沿周向还开设多个操作窗口；在所述榖体的中空内部还设置内锥面，在所述榖体与动力仪法兰接头接触的一端还开设用于安装O型圈6的O型圈槽。
本发明的有益效果如下：
本发明结构简单，使用方便，利用本发明可以实现螺旋桨运转时对单个桨叶六个方向的分力进行测量，从而实现对桨叶受力情况的充分分析，为螺旋桨的设计提供有效依据。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中测试桨叶和六分力天平的安装示意图。
图3为本发明中测试桨叶的结构示意图。
图4为本发明中六分力天平的结构示意图。
图5为图4在C-C方向的剖视结构示意图。
图6为图4在D-D方向的剖视结构示意图。
图7为本发明中带叶空心桨毂的主视图。
图8为本发明中带叶空心桨毂的剖视图。
其中：1、测试桨叶；101、第一单叶片；102、梯形桨毂；103、矩形槽；104、沉头螺钉孔；2、六分力天平；201、纵向筋板；202、线槽；203、第一测量元件；204、第二测量元件；205、斜孔；206、键；207、第三测量元件；208、扳手孔；209、凸台；210、中空结构；3、带叶空心桨毂；301、等腰梯形槽；302、第二单叶片；303、榖体；304、操作窗口；305、内锥面；306、O型圈槽；4、锁紧螺母；5、接插件；6、O型圈；7、双头螺柱；8、螺钉；9、艉帽；10、动力仪法兰接头；11、动力仪接插件母头；12、信号线。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，螺旋桨单桨叶六分力测量装置包括用于连接六分力天平2，六分力天平2装配于带叶空心桨毂3的内部，带叶空心桨毂3的一端与艉帽9螺接，艉帽9的外表面为半椭球面，该艉帽9与带叶空心桨毂3、六分力天平2同心布置。带叶空心桨毂3的另一端与连接有接插件5的、且用于提供整桨推力和扭矩测量的动力仪法兰接头10固接。
如图1、图2、图4、图5、图6所示，六分力天平2的具体结构如下：
包括杆式主体，于杆式主体的一端沿周向延伸形成用于与带叶空心桨毂3装配的凸台209，凸台209为锥形凸台，锥形凸台与杆式主体同心，在锥形凸台上还沿轴向开设中空结构210，沿锥形凸台的大直径端面还均设多个与中空结构210连通的斜孔205。在杆式主体的另一端沿轴向向外延伸形成用于装配测试桨叶1的键206；于杆式主体靠近凸台209处、沿杆式主体的轴向均匀开设多个镂空部，各镂空部使杆式主体上形成用于测量力矩的多个第一测量元件203及用于测量侧向力及法向力的第二测量元件204；于杆式主体靠近键206处、沿杆式主体的轴向设置用于测量轴向力的第三测量元件207，在第三测量元件207的两侧、沿杆式主体的径向上设置多根用于支撑的纵向筋板201。
如图5、图6所示，第一测量元件203为矩形梁，第二测量元件204为方形梁，第三测量元件207为横向剪切梁，第二测量元件204与杆式主体的轴心同心，各第一测量元件203均以第二测量元件204为中心均布。于第一测量元件203、第二测量元件204之间的镂空部处填充用于实现水密的密封材料，于第三测量元件207的两侧、在杆式主体上也沿轴向凹陷形成用于填充水密材料的填充槽。
沿锥形凸台的外周还开设一对扳手孔208，各扳手孔208均以杆式主体的轴心对称布置，在上述杆式主体上还沿轴向开设用于引出轴向力信号线的线槽202。轴向力信号线通过线槽202引出后与其余信号线12一起从斜孔205穿出与接插件5相连，接插件5与动力仪接插件母头11连接后将信号传输至外部采集装置。
如图8所示，带叶空心桨毂3包括内部中空的榖体303，沿榖体303的外周均布多个第二单叶片302，本实施例中第二单叶片302为三片，在榖体303上沿轴向开设等腰梯形槽301，在榖体303上沿周向还开设多个操作窗口304；在榖体303的中空内部还设置内锥面305，在榖体303与动力仪法兰接头10接触的一端还开设用于安装O型圈6的O型圈槽306。
如图3所述，测试桨叶1由第一单叶片101和梯形桨毂102构成，梯形桨毂102的上表面为圆柱面，在该梯形桨毂102上开有沉头螺钉孔104，该梯形桨毂102的下表面为平面，开有矩形槽103。
本发明的具体装配过程如下：
如图1至图8所示，测试桨叶1通过矩形槽103与六分力天平2的键206连接，然后通过螺钉8固定。六分力天平2安装在带叶空心桨毂3的内部并通过凸台209与带叶空心桨毂3的内锥面305配合定位，然后通过锁紧螺母4并紧固定。动力仪法兰接头10通过双头螺柱7与带叶空心桨毂3带有O型圈槽306的一端固接，接插件5安装在动力仪法兰接头10上，通过动力仪法兰接头10带动整个装置转动，利用动力仪提供整桨推力和扭矩测量，从而实现单桨叶六分力和整桨推力、扭矩的同步测量。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (7)

1.螺旋桨单桨叶六分力测量装置，其特征在于：包括用于连接六分力天平(2)，所述六分力天平(2)装配于带叶空心桨毂(3)的内部，所述带叶空心桨毂(3)的一端与艉帽(9)螺接，所述带叶空心桨毂(3)的另一端与连接有接插件(5)的、且用于提供整桨推力和扭矩测量的动力仪法兰接头(10)固接；
所述六分力天平(2)的具体结构如下：
包括杆式主体，于所述杆式主体的一端沿周向延伸形成用于与带叶空心桨毂(3)装配的凸台(209)，在所述杆式主体的另一端沿轴向向外延伸形成用于装配测试桨叶(1)的键(206)；于所述杆式主体靠近凸台(209)处、沿所述杆式主体的轴向均匀开设多个镂空部，各镂空部使杆式主体上形成用于测量力矩的多个第一测量元件(203)及用于测量侧向力及法向力的第二测量元件(204)；于所述杆式主体靠近键(206)处、沿所述杆式主体的轴向设置用于测量轴向力的第三测量元件(207)，在所述第三测量元件(207)的两侧、沿所述杆式主体的径向上设置多根用于支撑的纵向筋板(201)。
2.如权利要求2所述的螺旋桨单桨叶六分力测量装置，其特征在于：所述凸台(209)为锥形凸台，所述锥形凸台与杆式主体同心，在所述锥形凸台上还沿轴向开设中空结构(210)，沿所述锥形凸台的大直径端面还均设多个与所述中空结构(210)连通的斜孔(205)。
3.如权利要求2所述的螺旋桨单桨叶六分力测量装置，其特征在于：沿所述锥形凸台的外周还开设一对扳手孔(208)，各扳手孔(208)均以杆式主体的轴心对称布置。
4.如权利要求1～3任一权利要求所述的螺旋桨单桨叶六分力测量装置，其特征在于：在所述杆式主体上还沿轴向开设用于引出轴向力信号线的线槽(202)。
5.如权利要求1所述的螺旋桨单桨叶六分力测量装置，其特征在于：所述第一测量元件(203)为矩形梁，所述第二测量元件(204)为方形梁，所述第三测量元件(207)为横向剪切梁，所述第二测量元件(204)与杆式主体的轴心同心，各第一测量元件(203)均以所述第二测量元件(204)为中心均布。
6.如权利要求5所述的螺旋桨单桨叶六分力测量装置，其特征在于：于所述第一测量元件(203)、第二测量元件(204)之间的镂空部处填充用于实现水密的密封材料，于所述第三测量元件(207)的两侧、在所述杆式主体上也沿轴向凹陷形成用于填充水密材料的填充槽。
7.如权利要求1所述的螺旋桨单桨叶六分力测量装置，其特征在于：所述带叶空心桨毂(3)包括内部中空的榖体(303)，沿所述榖体(303)的外周均布多个第二单叶片(302)，在所述榖体(303)上沿轴向开设等腰梯形槽(303)，在所述榖体(303)上沿周向还开设多个操作窗口(304)；在所述榖体(303)的中空内部还设置内锥面(305)，在所述榖体(303)与动力仪法兰接头(10)接触的一端还开设用于安装O型圈6的O型圈槽(306)。
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