CN111976913B - 一种直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置 - Google Patents

Abstract

一种直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，涉及实验设备领域。直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置包括变频电机及起连接的中间轴，中间轴上套设有固定盘、第一偏心座、第二偏心座、石墨铜套、固定座、偏心套、十字滑块及公转轮，第一偏心座和第二偏心座分别可沿中间轴径向移动地连接于第二偏心座和固定座，石墨铜套与第二偏心座和偏心套连接，十字滑块与偏心套和公转轮周向固定连接，公转轮连接有可旋转的转轴，转轴连接有力矩传感器及叶片，偏心套和转轴之间连接有用于在偏心套偏心移动时带动转轴往复转动的传动组件。直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置简化了叶片运动机构的复杂程度，降低了性能试验的难度。

Description

一种直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置

技术领域

本申请涉及实验设备领域，具体而言，涉及一种直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置。

背景技术

直翼式推进器是一种立式全角度高效率的船用推进器，随着探索海洋时代的来临，直翼式推进器越来越被广泛的应用于船舶与海洋工程领域。我国在直翼式推进器领域起步较晚，为研究直翼式推进器的性能及推动其发展，需要一种能够满足直翼式推进器叶片复合运动规律的试验装置对直翼式推进器叶片的水动力性能进行数据检测和性能优化。

优化直翼式推进器的性能需要检测并优化直翼式推进器叶片的水动力性能，当前主要实验室的试验方法是水池模型试验，而实验室进行直翼式叶片水动力性能试验最重要的是能够设计出符合直翼式推进器叶片复合运动规律的叶片运动试验装置，能够实现试验装置的叶片绕试验装置转轴公转以及绕叶片自身轴线自转。而当前试验装置部分大都采用工程适用直翼式推进器复合运动机构进行直翼式推进器叶片的水动力性能试验，该试验装置不仅结构复杂，体积庞大，不适用于实验室进行水动力性能试验，且部分直翼式推进器试验装置采用多伺服电机控制方法，通过同时控制多个简单运动的叠加实现控制叶片的复合运动实现其公转和自转，因此造成该机构控制繁琐，为试验增加了额外的难度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其简化了叶片运动机构的复杂程度，降低了性能试验的难度。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其包括变频电机及与变频电机传动连接的中间轴，中间轴上依次套设有固定盘、固定座、偏心套、十字滑块及公转轮，中间轴和公转轮固定连接，固定盘和固定座之间还依次设有套设于中间轴上的第一偏心座、第二偏心座及石墨铜套，第一偏心座连接于第二偏心座且被配置成可沿中间轴的第一径向移动，第二偏心座连接于固定座且被配置成可沿中间轴的第二径向移动，石墨铜套分别与第二偏心座和偏心套连接，十字滑块分别与偏心套和公转轮周向固定连接，公转轮连接有可旋转的转轴，转轴连接有同轴布置的力矩传感器及叶片，偏心套和转轴之间连接有传动组件，传动组件用于在偏心套偏心移动时带动转轴往复转动。

在一些可选的实施方案中，传动组件包括连杆、拨齿片及套设于转轴上的齿轮，连杆的两端分别通过第一悬臂销和第二悬臂销与偏心套和拨齿片铰接，拨齿片的一端通过第三悬臂销与公转轮铰接，另一端通过拨齿与齿轮啮合。

在一些可选的实施方案中，中间轴上通过轴承套设有导电滑环，导电滑环和力矩传感器之间电连接。

在一些可选的实施方案中，中间轴上套设有底部与固定盘连接的第一保护筒，轴承与第一保护筒连接。

在一些可选的实施方案中，中间轴上套设有水槽固定板及两端分别与水槽固定板和固定盘连接的第二保护筒。

在一些可选的实施方案中，水槽固定板连接有电机支座，电机支座连接有减速机，变频电机通过减速机与中间轴传动连接。

在一些可选的实施方案中，第一径向垂直于第二径向。

本申请的有益效果是：本实施例提供的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其包括变频电机及与变频电机传动连接的中间轴，中间轴上依次套设有固定盘、固定座、偏心套、十字滑块及公转轮，中间轴和公转轮固定连接，固定盘和固定座之间还依次设有套设于中间轴上的第一偏心座、第二偏心座及石墨铜套，第一偏心座连接于第二偏心座且被配置成可沿中间轴的第一径向移动，第二偏心座连接于固定座且被配置成可沿中间轴的第二径向移动，石墨铜套分别与第二偏心座和偏心套连接，十字滑块分别与偏心套和公转轮周向固定连接，公转轮连接有可旋转的转轴，转轴连接有同轴布置的力矩传感器及叶片，偏心套和转轴之间连接有传动组件，传动组件用于在偏心套偏心移动时带动转轴往复转动。本实施例提供的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其简化了叶片运动机构的复杂程度，降低了性能试验的难度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置的分解结构示意图；

图2为本申请实施例提供的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置中第一偏心座、第二偏心座和固定座的分解结构示意图；

图3为本申请实施例提供的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置中第一偏心座、第二偏心座和固定座的连接结构示意图；

图4为本申请实施例提供的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置中石墨铜套、偏心套、十字滑块、公转轮、传动组件、转轴和力矩传感器之间的第一视角的连接结构示意图；

图5为本申请实施例提供的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置中石墨铜套、偏心套、十字滑块、公转轮、传动组件、转轴和力矩传感器之间的第二视角的连接结构示意图。

图中：1、变频电机；2、减速机；3、电机支座；4、联轴器；5、水槽固定板；6、中间轴；7、轴承；8、导电滑环；9、固定盘；10、第一保护筒；11、第二保护筒；12、第一偏心座；13、第二偏心座；131、第一偏心槽；14、石墨铜套；15、固定座；151、第二偏心槽；16、偏心套；161、第一卡槽；17、十字滑块；171、上部卡块；172、下部卡块；18、第一悬臂销；19、第二悬臂销；20、第三悬臂销；21、连杆；22、拨齿片；221、拨齿；23、齿轮；24、转轴；25、公转轮；251、第二卡槽；26、力矩传感器；27、叶片。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本申请实施例提供一种直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其包括水槽固定板5，水槽固定板5的上表面连接有电机支座3，电机支座3的顶部固定有减速机2，减速机2连接有变频电机1，减速机2还通过联轴器4连接有中间轴6，中间轴6的底端可旋转的穿过水槽固定板5，中间轴6位于水槽固定板5下方的一端上从上至下依次套设有轴承7、固定盘9、固定座15、偏心套16、十字滑块17及公转轮25，固定盘9和固定座15之间还依次设有套设于中间轴6上的第一偏心座12、第二偏心座13及石墨铜套14，第二偏心座13朝向第一偏心座12的一侧开设有第一偏心槽131，第一偏心座12可沿中间轴6第一径向移动地设于第一偏心槽131内，固定座15朝向第二偏心座13的一侧开设有第二偏心槽151，第二偏心槽151可沿中间轴6第二径向移动地设于第二偏心槽151内，第一径向垂直于第二径向，中间轴6上套设有第一保护筒10，第一保护筒10的两端分别与轴承7与和固定盘9连接，第一保护筒10的外侧套设有第二保护筒11，第二保护筒11的两端分别与水槽固定板5和固定盘9连接；石墨铜套14穿过固定座15且两端分别与第二偏心座13和偏心套16连接，十字滑块17顶端和底端分别设有两个相对布置的上部卡块171和下部卡块172，偏心套16的底部设有与上部卡块171周向配合连接的第一卡槽161，公转轮25的顶部设有与下部卡块172周向配合连接的第二卡槽251，公转轮25连接有可旋转的转轴24，转轴24连接有依次同轴布置的力矩传感器26及叶片27，轴承7上套设有导电滑环8，导电滑环8和力矩传感器26之间通过电线连接；偏心套16和转轴24之间连接有传动组件，传动组件用于在偏心套16偏心移动时带动转轴24往复转动，传动组件包括连杆21、拨齿片22及套设于转轴24上的齿轮23，连杆21的两端分别通过第一悬臂销18和第二悬臂销19与偏心套16和拨齿片22铰接，拨齿片22的一端通过第三悬臂销20与公转轮25铰接，另一端通过拨齿221与齿轮23啮合，中间轴6、转轴24、第一悬臂销18、第二悬臂销19及第三悬臂销20平行布置。

本实施例提供的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置使用时，将水槽固定板5放置于水槽上固定，使中间轴6位于水槽固定板5下方的一端伸入水槽内水位以下，将导电滑环8通过电线与电脑连接，即可启动变频电机1，变频电机1通过减速机2和联轴器4带动中间轴6旋转，中间轴6旋转时带动固定连接的公转轮25绕其旋转，公转轮25绕中间轴6旋转时通过周向固定连接的十字滑块17带动偏心套16绕中间轴6旋转，进而使偏心套16带动连接的石墨铜套14、第二偏心座13和第一偏心座12绕中间轴6旋转，同时公转轮25绕中间轴6旋转时，带动其连接的连杆21、拨齿片22、转轴24及转轴24连接的力矩传感器26及叶片27绕中间轴6旋转，此外，在第二偏心座13和第一偏心座12绕中间轴6旋转时，由于离心力作用会使第一偏心座12会沿第二偏心座13上的第一偏心槽131和中间轴6的第一径向移动，并使第二偏心座13会沿固定座15上的第二偏心槽151和中间轴6的第二径向移动，使第二偏心座13相对于中间轴6产生偏心移动并通过石墨铜套14带动偏心套16偏心移动，偏心套16偏心移动时带动铰接的连杆21转动带动拨齿片22转动，使拨齿片22一端的拨齿221带动啮合的齿轮23旋转进而带动力矩传感器26和叶片27旋转，使叶片27绕中间轴6旋转的同时相对自身轴线旋转，并通过力矩传感器26实时的监控叶片27的力矩变化并将信号通过导电滑环8传递至电脑进行记录和分析。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.一种直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其特征在于，其包括变频电机及与所述变频电机传动连接的中间轴，所述中间轴上依次套设有固定盘、固定座、偏心套、十字滑块及公转轮，所述中间轴和所述公转轮固定连接，所述固定盘和所述固定座之间还依次设有套设于所述中间轴上的第一偏心座、第二偏心座及石墨铜套，所述第一偏心座连接于所述第二偏心座且被配置成可沿所述中间轴的第一径向移动，所述第二偏心座连接于所述固定座且被配置成可沿所述中间轴的第二径向移动，所述石墨铜套分别与所述第二偏心座和所述偏心套连接，所述十字滑块分别与所述偏心套和所述公转轮周向固定连接，所述石墨铜套穿过所述固定座且两端分别与所述第二偏心座和所述偏心套连接，所述十字滑块顶端和底端分别设有两个相对布置的上部卡块和下部卡块，所述偏心套的底部设有与所述上部卡块周向配合连接的第一卡槽，所述公转轮的顶部设有与所述下部卡块周向配合连接的第二卡槽；所述公转轮连接有可旋转的转轴，所述转轴连接有同轴布置的力矩传感器及叶片，所述偏心套和所述转轴之间连接有传动组件，所述传动组件用于在所述偏心套偏心移动时带动所述转轴往复转动。

2.根据权利要求1所述的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其特征在于，所述传动组件包括连杆、拨齿片及套设于所述转轴上的齿轮，所述连杆的两端分别通过第一悬臂销和第二悬臂销与所述偏心套和所述拨齿片铰接，所述拨齿片的一端通过第三悬臂销与所述公转轮铰接，另一端通过拨齿与所述齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其特征在于，所述中间轴上通过轴承套设有导电滑环，所述导电滑环和所述力矩传感器之间电连接。

4.根据权利要求3所述的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其特征在于，所述中间轴上套设有底部与所述固定盘连接的第一保护筒，所述轴承与所述第一保护筒连接。

5.根据权利要求1所述的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其特征在于，所述中间轴上套设有水槽固定板及两端分别与所述水槽固定板和所述固定盘连接的第二保护筒。

6.根据权利要求5所述的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其特征在于，所述水槽固定板连接有电机支座，所述电机支座连接有减速机，所述变频电机通过所述减速机与所述中间轴传动连接。

7.根据权利要求1所述的直翼推进器单叶片复合运动水动力性能试验装置，其特征在于，所述第一径向垂直于所述第二径向。

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