CN115182877B - 一种喷水推进泵试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷水推进泵试验系统，包括环形水箱，在环形水箱的工作段设置进水流道，进水流道与试验泵的进口相连，向试验泵内输入流体；试验泵的出口端通过管路连接稳压罐；稳压罐通过管路连接环形水箱；设置在环形水箱工作段内的调节机构；本系统通过调节机构改变喷水推进泵进水管段处水流的速度和方向，模拟船舶在不同航速下的喷水推进泵进流条件，测量获得真实工作条件下喷水推进泵的工作特性和水力性能。
Description
技术领域
本发明属于喷水推进泵领域，具体涉及一种喷水推进泵试验系统。
背景技术
喷水推进具有机动性高、操纵性好、抗空化能力强、推进效率高以及振动噪声低等优点，被广泛应用于高性能舰船中。目前，国内可进行喷水推进泵试验的试验装置为循环水筒试验台和传统的开式试验台。循环水筒试验台为闭式试验台，可以进行空化试验和性能试验，但无法改变进口水流的速度和角度，试验效果单一。在开式试验台中，喷水推进泵处于静水中试验，水流被动的吸入喷水推进泵进水管段中，不符合喷水推进泵实际工作状况，试验数据与真实数据偏差较大，一般用于进行喷水推进器的出厂试验。因此，为研究喷水推进泵在舰船航行时真实工作性能，有必要搭建符合船舶航行时喷水推进泵实际进水工况的试验系统。
经检索，申请号为CN202010239790.4的专利采用闭式试验台，通过压力罐和稳流罐配合改变喷水推进泵的运行工况，与船舶航行时喷水推进泵工作状况差异较大。申请号为CN201821858841.6的专利只适用于喷水推进泵的静水试验，无法改变泵进水流速和角度。总之，目前国内喷水推进泵的试验装置与喷水推进泵在船体上的运行条件出入较大，性能试验误差大。
因此，需要设计一种泵工作条件与船体运动时工况相似的喷水推进泵试验台，通过改变喷水推进泵进水管水流的流速和流向，模拟不同航速下喷水推进泵运行环境，测试喷水推进泵实际工作时的工作特性和水力性能。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种喷水推进泵试验系统，通过调节机构改变喷水推进泵进水管段处水流的速度和方向，模拟船舶在不同航速下的喷水推进泵进流条件，测量获得真实工作条件下喷水推进泵的工作特性和水力性能。
本发明所采用的技术方案如下：
一种喷水推进泵试验系统，包括：
环形水箱，在环形水箱的工作段设置进水流道，进水流道与试验泵的进口相连，向试验泵内输入流体；
试验泵的出口端通过管路连接稳压罐；稳压罐通过管路连接环形水箱；
设置在环形水箱工作段内的调节机构；用于调节工作段处流速和方向。
进一步，所述调节机构包括橡胶板和支撑装置，所述橡胶板设置在环形水箱工作段处，且橡胶板的边缘与环形水箱的内壁固定连接；支撑装置一端与橡胶板接触，另一端固定在环形水箱外部；通过支撑装置向环形水箱内侧推动橡胶板改变环形水箱内部流体的速度和方向。
进一步，在环形水箱内设置两组整流栅，两组整流栅分别位于工作段的上游和下游。
进一步，整流栅选用正方形整流格。
进一步，在工作段上游的转角处装导流片。
进一步，试验泵的叶轮、导叶段的外壳均采用有机玻璃。
进一步，试验泵的出口通过出口管连接稳压罐，并且在出口管上装有测压计、流量计、第一调节阀。
进一步，稳压罐与环形水箱之间的管路上设置第二调节阀。
进一步，在稳压罐与环形水箱连接处设置喷嘴。
进一步，喷嘴所处的环形水箱内壁沿水流方向，环形水箱内径逐渐增大。
本发明的有益效果：
1、本申请通过使用环形水箱，通过调节机构可改变试验泵进口水流的流速及角度，可以通过改变流速，模拟船舶在航行时喷水推进泵的工作流域；相比于常规的喷水推进泵试验台更加符合喷水推进泵的实际工作情况，因此对喷水推进泵的外特性和空化性能的研究更加精准，实验数据更具有参考价值。同时结构简单，操作方便，建造成本低，可适用于大部分实验场所。
2、由于喷水推进泵流量大，管道内流速快，仅仅依靠环形水箱无法满足试验水量需求，因此将稳压罐接入循环管路中，既满足了供水要求，又解决了水温升高的问题，还保证了试验过程流动的稳定性，有利于准确获取各种实验数据。
附图说明
图1是本发明的整体装置图；
图2是本发明装置三维图；
图3是整流栅示意图；
图4是导流片示意图；
图5是调节机构示意图。
图中，1、电机；2、转速转矩仪；3、联轴器；4、试验泵；5、外壳；6、出口管；7、测压计；8、流量计；9、第一调节阀；10、稳压罐；11、第二调节阀；12、喷嘴；13、环形水箱；14、第一整流栅；15、第二整流栅；16、调节机构；16-1、橡胶板；16-2、套筒；16-3、调节旋钮；16-4、支撑棒；17、导流片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所设计的一种喷水推进泵试验系统如图1所示，包括：
环形水箱13，在环形水箱13的工作段设置进水流道，进水流道与试验泵4的进口相连，向试验泵4内输入流体；为了能够模拟不同航速下喷水推进泵运行环境，本申请在环形水箱13的工作段设置调节机构16，通过调节机构16调节工作段处水流的速度和方向。
试验泵4的出口端通过管路连接稳压罐10；稳压罐10通过管路连接环形水箱13；将经过试验后的流体重新输入环形水箱13，实现试验流体的循环。
更具体地，试验泵4通过支架固定在环形水箱上，试验泵4的进口与环形水箱13的进水流道之间法兰连接，便于更换不同型号的试验泵4。
更具体地，试验泵4的电机1依次连接转速转矩仪2、联轴器3连接试验泵4的转子。
更具体地，试验泵4的叶轮、导叶段的外壳5均采用有机玻璃，可通过高速摄像仪拍摄试验泵内部流场，观察试验泵的内部流动。
更具体地，试验泵4的出口通过出口管6连接稳压罐10，并且在出口管6上装有测压计7、流量计8、第一调节阀9。测压计7用于测量试验泵出口压力，进口压力可用探针测量。流量计8测量管路流量，调节第一调节阀9可开启或关闭水流，进行不同流量工况下的试验。
更具体地，稳压罐10与环形水箱13之间的管路上设置第二调节阀11，调节第二调节阀11可控制试验的流量。
更具体地，在稳压罐10与环形水箱13连接处设置喷嘴12，喷嘴12朝向环形水箱13内部设置，利用喷嘴12可以加速进入环形水箱13中的水流，促进环形水箱13中水流的循环流动。
更具体地，为了进一步提升喷嘴12处水流的流动性，本申请将喷嘴12所处的环形水箱13内壁设置为渐扩型；即沿水流方向，环形水箱13内径逐渐增大。
更具体地，为了使进入水箱的高速水流稳定流动，本申请在环形水箱13内设置两组整流栅，两组整流栅分别位于工作段的上游和下游，如图1中的第一整流栅14、第二整流栅15；能够调整环形水箱13内的流态，使环形水箱13内水流更加均匀。
更具体地，如图3所示的整流栅选用正方形整流格，材料采用环氧树脂板，为防止腐蚀，边框可采用不锈钢板折边焊接而成。
更具体地，避免在试验泵进水管段处产生较大的旋涡，本申请在工作段上游的转角处装导流片17，如图4所示，导流片17选择不锈钢材料，焊接在环形水箱13侧壁上。
更具体地，如图2和5所示，试验泵4进水管下方环形水箱13底板安装调节机构16，调节机构由橡胶板16-1和支撑装置组成。橡胶板16-1具有高弹性，可拉伸一定长度。橡胶板16-1设置在环形水箱13工作段处，并与环形水箱13底板之间使用粘接剂连接固定。支撑装置由套筒16-2、调节旋钮16-3和支撑棒16-4组成，套筒16-2的底座焊接在环形水箱外壁，套筒16-2内同轴设置支撑棒16-4，调节旋钮16-3沿径向设置在套筒16-2上，且调节旋钮16-3与套筒16-2之间采用螺纹连接；在调节橡胶板16-1在环形水箱13内的形状以改变环形水箱13的内径时，通过将支撑棒16-4从套筒16-2中抽出，并通过调节旋钮16-3固定支撑棒16-4和套筒16-2的长度，支撑棒16-4上标有刻度并与橡胶板16-1之间使用粘接剂连接固定，通过上下移动四根支撑棒16-4，调节橡胶板16-1的高度和角度，实现对试验泵4进水管处水流的速度调节。同时，当四根支撑装置的长度不同时，可以改变流道内的截面，实现对方向的调节。
更具体地，试验管路和循环形水箱13均为立式安放，所占场地较少，试验泵4的出口管段6、各管段组件、稳压罐10的进水管段和出水管段、环形水箱13的进水管段均为直管。
为了更清楚的说明本申请喷水推进泵试验系统，以下结合本试验系统的工作过程做进一步说明：
步骤1：试验前，关闭电机，打开第一调节阀9和第二调节阀11，先将水引入稳压罐10中，直至稳压罐10中水位超过稳压罐10进水管口，此时环形水箱13和循环管路中充满液体。
步骤1：开启电机1，将工况点调至预定试验工况点，以流量值为调节基准，通过调节机构16将橡胶板调至预定位置，具体位置由试验研究的试验泵进水流速确定，待运行稳定后，一一记录流量计显示值、出口表压力值、泵轴转速和泵的输入功率等参数值。测量此时试验泵的水力性能和空化性能。
步骤1：测量完第一个试验工况点后，将工况调节到第二个试验工况点，运转1-2分钟，待运行稳定后，再一一记录各参数值，直至试验到最后一个试验工况点为止。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，包括：
环形水箱(13)，在环形水箱(13)的工作段设置进水流道，进水流道与试验泵(4)的进口相连，向试验泵(4)内输入流体；
试验泵(4)的出口端通过管路连接稳压罐(10)；稳压罐(10)通过管路连接环形水箱13；
设置在环形水箱(13)工作段内的调节机构(16)；用于调节工作段处流速和方向；
所述调节机构(16)包括橡胶板和支撑装置，所述橡胶板设置在环形水箱(13)工作段处，且橡胶板的边缘与环形水箱(13)的内壁固定连接；支撑装置一端与橡胶板接触，另一端固定在环形水箱(13)外部；通过支撑装置向环形水箱(13)内侧推动橡胶板改变环形水箱(13)内部流体的速度和方向。
2.根据权利要求1所述的一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，在环形水箱(13)内设置两组整流栅，两组整流栅分别位于工作段的上游和下游。
3.根据权利要求2所述的一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，整流栅选用正方形整流格。
4.根据权利要求1所述的一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，在工作段上游的转角处装导流片(17)。
5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，试验泵(4)的叶轮、导叶段的外壳(5)均采用有机玻璃。
6.根据权利要求5所述的一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，试验泵(4)的出口通过出口管(6)连接稳压罐(10)，并且在出口管(6)上装有测压计(7)、流量计(8)、第一调节阀(9)。
7.根据权利要求5所述的一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，稳压罐(10)与环形水箱(13)之间的管路上设置第二调节阀(11)。
8.根据权利要求5所述的一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，在稳压罐(10)与环形水箱(13)连接处设置喷嘴(12)。
9.根据权利要求5所述的一种喷水推进泵试验系统，其特征在于，喷嘴(12)所处的环形水箱(13)内壁沿水流方向，环形水箱(13)内径逐渐增大。
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