JPS61250534A - キヤビテ−シヨン水槽用圧力補償型プロペラ動力計 - Google Patents

キヤビテ−シヨン水槽用圧力補償型プロペラ動力計

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JPS61250534A
JPS61250534A JP9272785A JP9272785A JPS61250534A JP S61250534 A JPS61250534 A JP S61250534A JP 9272785 A JP9272785 A JP 9272785A JP 9272785 A JP9272785 A JP 9272785A JP S61250534 A JPS61250534 A JP S61250534A
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JP
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pressure
bellows
housing
thrust
wall surface
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JP9272785A
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JPH0521418B2 (ja
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Norio Ishii
規夫 石井
Chinkaku Higashijima
鎮▲かく▼ 東島
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Nissho Electric Works Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Nissho Electric Works Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/12Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring axial thrust in a rotary shaft, e.g. of propulsion plants

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、キャビテーション水槽内に収容され念模型プ
ロペラのプロペラ軸が発生するスラストおよびトルク、
特にスラストを水槽内の水圧の変化に影響されることな
く測定できるキャビテーション水槽用圧力補償型プロペ
ラ動力計に関する。
〔発明の背景〕
キャビテーション水槽内でプロペラ軸のスラストをプロ
ペラ動力計で測定する場合、スラスト検出器としては、
一般に電気回路を備えたストレンゲージが用いられてい
る。従って、スラスト検出器は水密構造罠なっておシ、
水から遮断して大気中罠配設されている。このようなス
ラスト検出器でプロペラ軸のスラストを測定すると、水
槽内の水圧と大気圧との差圧分がプロペラ軸の断面に加
わシ、あたかもプロペラ軸にスラストが発生したかのよ
うにプロペラ動力計が作動する。
〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来のプロペラ動力計では真のスラスト値
を求めることができないので、水槽内の水圧が変わると
とに、差圧分によるスラスト値をその都度計算により求
め、プロペラ動力計から出力されたスラスト値を補正し
て真のプロペラ軸のスラスト値を求めていた。
このような補正作業は非常に面倒であり、またデータの
信頼性に欠けるという問題があった。
また、プロペラ動力計を圧力補償型とし、このようなス
ラスト値の補正をする場合、静止している検出器では同
一面積のベローズを2組組合せれば圧力の補償が出来る
ことは差圧計の原理から公知であるが、検出器が回転す
ると、その周辺の圧力は表面の摩擦及び遠心力によシ異
なり単純に等面積のベローズを組合せただけでは圧力補
償を行なうことは不可能である。
本発明は、このような問題点を解決し、水槽内の水圧と
大気圧との差圧によシプロペラ軸に発生したスラストを
検出器内部で自動的に補正できるようにしたキャビテー
ション水槽用圧力補償型プロペラ動力計を提供すること
を目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
かかる目的達成のため、本発明(第1発明)は、ケース
内に回動自在に支承された負荷軸の一端に連結された連
結体を介して前記負荷軸と一体的に回転するハウジング
を前記ケース内に配置し、前記ハウジングに形成された
防水室に固定されたトルクスラスト検出器と、前記防水
室の負荷軸側壁面をシールするように!*壁面に固定さ
れた密閉用ベローズと、該密閉用ベローズの受圧面積と
同一の受圧面積に設定され前記連結体と前記防水室の負
荷軸側と反対側の壁面に該壁面をシールするようにそれ
ぞれ固定された圧力補償ベローズとを設け、前記連結体
に圧力補償ベローズの内部空間と外部雰囲気とを連通さ
せる圧力導入穴を形成するとともに1前記ハウジングに
前記圧力補償ベローズの内部空間内の大気を前記ハウジ
ングの外部空間に排出する小径の圧力補償用空気開放穴
を形成したものである。また本発明(第2発明)は、ケ
ース内に回動自在に支承された負荷軸の一端に連結体さ
れた連結体を介して前記負荷軸と一体的に回転するハウ
ジングを前記ケース内に配置し、前記ハウジングに形成
された防水室に固定されたトルクスラスト検出器と、前
記防水室の負荷軸側壁面をシールするように該壁面に固
定された密閉用ベローズと、該密閉用ベローズの受圧面
積と同一の受圧面積に設定され前記連結体と前記防水室
の負荷軸側と反対側の壁面に該壁面をシールするように
それぞれ固定された圧力補償ベローズとを設け、前記連
結体に圧力補償ベローズの内部空間と外部雰囲気とを連
通させる圧力導入穴を形成するとともに、前記ハウジン
グに前記圧力補償ベローズの内部空間内の大気を前記ハ
ウジングの外部空間に排出する小径の圧力補償用空気開
放穴を形成し、かつ前記防水室に隣接する外部空間にポ
ンプ機構を設けたものである。
〔作用〕
上述の構成によれば、プロペラ軸を低回転で回転させた
場合圧力補償ベローズ側の内部空間内の大気は、導入穴
から導入された水により外部空間に排出されることによ
抄、スラスト検出器の両端に配置された密閉用ベローズ
側と圧力補償ベローズ側にはともにキャビテーション水
槽内の水圧が加わり、しかも各ベローズ側の受圧面積が
同一に設定されておシ、各ベローズ側忙反対方向に働く
スラストは同一となシ、互に打ち消されるように作用す
る。しかし、プロペラ軸を高回転で回転させると、圧力
補償ベローズ内の水に遠心力の影響が出て、圧力補償ベ
ローズ内の圧力が半径方向に変化する。本発明では、こ
のような遠心力の影響を打消すために圧力導入穴の半径
位置を決め、また、密閉用ベローズに近ずけることKよ
シ圧力補償を行わせることができる。従って水圧の影響
を受けることなく、スラストを測定することができる。
また水槽内の水圧が減圧して真空状態に近づいたときは
、ポンプ機構を作動させることKよシ水が強制的に圧力
補償ベローズ側の内部空間に送られ、核内部空間が加圧
され真空状態圧ならない。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。
第1図および第2図は、本発明の第1実施例に係シ、キ
ャビテーション水槽用圧力補償型プロペラ動力計1は、
ケース2内に収容されておシ、負荷軸の一例たるプロペ
ラ軸3と、トルクスラスト検出器4と、圧力補償ベロー
ズ5と、密閉用ベローズ6と、駆動機構8とを備えてい
る。
プロペラ軸3は、ケース2内に形成された中空室10に
収容され、ケース2の一端に配置され軸受11によシ回
動自在に支承されている。ケース2外に突出したプロペ
ラ軸3の一端には、模塁用のプロペラ12が着脱自在に
取シ付けられるよう罠なっている。t+ケース2には、
中空室10と外部雰囲気圧るキャビテーション水槽(図
示せず)の水中とを連通する複数の開口穴2aが形成さ
れている。
トルクスラスト検出器4は、ケース2の中空室10に収
容されたノ・ウジング15に形成された防水室16内に
配置されており、トルク検出部18と、スラスト検出部
19とからなっている。またハウジング15の一側面忙
は、該−側面に直交する従動軸20が一体的に固定され
ている。トルク検出部18は、一端が防水室16の従動
軸側壁面に固定されており、スラスト検出部19(例え
ばストレンゲージ)は、トルク検出部18の他端に固定
され、トルクに無関係にスラストのみを検出できるよう
に構成されている。
圧力補償ベローズ5は、トルク検出部18に形成された
貫通穴18aに挿入され、一端が防水室16の従動軸側
壁面に該壁面をシールするように固定されている。圧力
補償ベローズ5の他端には、連結体の一例たる連結軸2
2の一端に形成されたフランジ部22aが固定されてお
シ、従動軸20および連結軸22の各軸線は、ともにプ
ロペラ軸3の軸線と同一の直線上に配置されている。
連結軸22は、スラスト検出部19の細心部に形成され
た貫通穴198に嵌挿されておシ、ノ・ウジング15の
他側面に形成された圧力導入口15aから突出し喪連結
軸22の他端は、プロペラ軸3の他端にユニバーサルジ
ヨイント23により連結されている。
密閉用ベローズ6は、連結軸22に固定されたベローズ
台24と一体的に形成されておシ、連結軸22に嵌入さ
れ、一端が防水室16の負荷軸側壁面に該壁面をシール
するように固定されている。
連結軸22には密閉用ベローズ6の他端近傍に軸心と直
交する圧力導入穴22bが形成されておシ、該圧力導入
穴22bは、連結軸22の軸心に形成された連通穴22
dを通して圧力補償ベローズ5の内部空間SaK連通す
るようになっている。またハウジング15には、内部空
間5aと中空室10とを連通する圧力補償用空気開放穴
15bが形成されておシ、該空気開放穴15bの穴径は
、連通穴22dの穴径より遥かに小さく設定されている
またケース2には、トルクスラスト検出器4近傍の中空
室10とキャビテーション水槽の水中とを連通ずる空気
排出穴2bが形成されている。
そして圧力補償ベローズ5および密閉用ベローズ6は、
スラスト方向に対して自由に移動できるように1また外
気圧に対して十分に耐え得るように設定されている。ま
たこれらのベローズ5,6のねじシばね常数は、トルク
検出部18のねじりばね常数に比べて遥かに小さく、ま
たばね常数も、スラスト検出部19のばね常数に比べて
遥か忙小さく設定されている。またこれらのベローズ5
゜6の受圧面積は同一に設定されている。
駆動機構8は、図示しないモータによシ作動するように
なっており、ケース2に形成された歯車室、25に収容
された互いに噛合する一対のかさ歯車26.28を備え
ている。一方のかさ歯車26は、従動軸20と直交して
ケース2に軸受30によシ回動自在忙支承され走部動軸
31と一体的に形成され、他方のかさ歯車28は、ケー
ス2忙一対の軸受32によシ回動自在に支承された従動
軸20と一体的に形成されている。また中空室10の従
動軸側の壁面には、オイルシール33が中空室10をシ
ールするように従動軸20に固定されている。従動軸2
0の端部にはスリップリング35が装着されておシ、該
スリップリング35は、トルクスラスト検出器4の出力
導線(図示せず)K接続され、その出力はケーブル36
により測定器に接続されている。
つぎに、本発明の第1実施例の作用を説明する。
キャビテーション水槽内の測定器にプロペラ動力計1を
取り付けると、水槽内の水はケース2の開口穴2aおよ
びハウジング15の圧力導入口15aからハウジング1
5内に流入し、連結軸22の圧力導入穴22bおよび連
結穴22dを通って圧力補償ベローズ5の内部空間5&
内に導入される。
すると該内部空間5a内の空気は、水圧によシ空気開放
穴15bから外部に排出される。
ここでモータにより駆動機構8を作動させると、駆動軸
31が回転し、一対のかさ歯車26 、28および従動
軸20を介してトルク検出部18、スラスト検出部19
とプロペラ軸3とが一体的に回転する。すると、圧力補
償ベローズ5の内部空間5aの水は、遠心力によシ開放
穴15bよシ排出されるが、この開放穴15bの穴径は
、前記の如くかなり小さく設定されているので、排出さ
れる水の量は少なく、全体の機能にはほとんど影響しな
い。
ここで、圧力補償ベローズ内に水が充満しており流れ出
ることが出来ないと、その水にはの圧力が生じる。
第6図のように、半径r6の位置に圧力導入穴がある場
合、ベローズ内の圧力は となり、ベローズ内に作用するスラストF!はとなり 
rQ =’BlfT  とすればスラストF!はπRP
Oとなシ遠心力の影響はなくなる。圧力補償ベローズ5
と密閉用ベローズ6の受圧面積は同一に設定されている
ので、圧力補償ベローズ5に作用するスラストF、と密
閉用ベローズ6に作用するスラストF! (=πRPo
)とは同一となる。
しかも、このスラス)Fl 、Fzは互いに反対方向に
作用しており、打ち消されるので、スラスト検出部19
は、水圧およびその変動による影響を全く受けることな
く、正確にヌラヌト値を求めることができる。
第3図から第5図は、本発明の第2実施例に係シ、防水
室16に隣接する外部空間に複数のポンプ機構38を設
けたものである。ペンブ機構38は、例えば遠心ポンプ
で、回転軸39に円筒状のポンプ本体40が一体的に形
成されており、該ポンプ本体40の外周面には放射状に
複数の切欠き41が形成されている。その他の構成は、
第1実施例に示すものと同一であり、その説明は省略す
る。
つぎに本発明の第2実施例の作用を説明する。
プロペラ動力計1の作動による遠心力によシ、キャビテ
ーション水槽の水圧が減圧されて真空状態に近づくと、
圧力補償ベローズ5の内部空間5&の水圧も真空状態と
なり、圧力補償の機能を果さなくなるが、このような場
合、ポンプ機構38を作動させると、ポンプ作用により
水が強制的K・・ウジフグ15内および連結軸22の圧
力導入穴22b1連通穴22dを通して内部空間5aに
導入され、放出部は小穴の開放穴15bのみであるから
内部空間5aの水圧は全体的に高くなる。これによって
、前述のようにスラスト検出部19の両端に配置され九
圧力補償ベローズ5および密閉用ベローズ6に作用する
スラストが等しくなり、シかもそのスラストは、互いに
反対方向に作用しているので打ち消される。
〔発明の効果〕
上述のとおり、本発明によれば、プロペラ動力計から出
力されたスラスト値をなんら補正することなく真のプロ
ペラ軸のスラスト値が求められるので、煩しい補正作業
が不要となり、またデータの信頼性が向上するという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の第1実施例に係り、第1
図はキャビテーション水槽用圧力補償型プロペラ動力計
の概略縦断面図、第2図はハウジング部における縦断面
図、第3図から第5図は本発明の第2実施例に係シ、第
3図はハウジング部における縦断面図、第4図はポンプ
機構の側面図、箔5図は灯4図のv−■矢視縦断面図、
第6図はベローズに作用するスラスト力の説明図である
。 1・・・キャビテーション水槽用圧力補償型プロペラ動
力計、2・・・ケース、3・・・負荷軸の一例たるプロ
ペラ軸、4・・・トルクスラスト検出器、5・・・圧力
補償ベローズ、5a・・・、内部空間、6・・・密閉用
ベローズ、15・・・ハウジング、15a・・・圧力補
償用空気開放穴、22・・・連結体の一例たる連結軸、
22b・・・圧力導入穴、38・・・ポンプ機構。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ケース内に回動自在に支承された負荷軸の一端に
    連結された連結体を介して前記負荷軸と一体的に回転す
    るハウジングを前記ケース内に配置し、前記ハウジング
    に形成された防水室に固定されたトルクスラスト検出器
    と、前記防水室の負荷軸側壁面をシールするように該壁
    面に固定された密閉用ベローズと、該密閉用ベローズの
    受圧面積と同一の受圧面積に設定され前記連結体と前記
    防水室の負荷軸側と反対側の壁面に該壁面をシールする
    ようにそれぞれ固定された圧力補償ベローズとを設け、
    前記連結体に圧力補償ベローズの内部空間と外部雰囲気
    とを連通させる圧力導入穴を形成するとともに、前記ハ
    ウジングに前記圧力補償ベローズの内部空間内の大気を
    前記ハウジングの外部空間に排出する小径の圧力補償用
    空気開放穴を形成したことを特徴とするキャビテーショ
    ン水槽用圧力補償型プロペラ動力計。
  2. (2)ケース内に回動自在に支承された負荷軸の一端に
    連結された連結体を介して前記負荷軸と一体的に回転す
    るハウジングを前記ケース内に配置し、前記ハウジング
    に形成された防水室に固定されたトルクスラスト検出器
    と、前記防水室の負荷軸側壁面をシールするように該壁
    面に固定された密閉用ベローズと、該密閉用ベローズの
    受圧面積と同一の受圧面積に設定され前記連結体と前記
    防水室の負荷軸側と反対側の壁面に該壁面をシールする
    ようにそれぞれ固定された圧力補償ベローズとを設け、
    前記連結体に圧力補償ベローズの内部空間と外部雰囲気
    とを連通させる圧力導入穴を形成するとともに、前記ハ
    ウジングに前記圧力補償ベローズの内部空間内の大気を
    前記ハウジングの外部空間に排出する小径の圧力補償用
    空気開放穴を形成し、かつ前記防水室に隣接する外部空
    間にポンプ機構を設けたことを特徴とするキャビテーシ
    ョン水槽用圧力補償型プロペラ動力計。
JP9272785A 1985-04-30 1985-04-30 キヤビテ−シヨン水槽用圧力補償型プロペラ動力計 Granted JPS61250534A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010037421A (ko) * 1999-10-16 2001-05-07 김징완 예인수조 시험용 아지포드 동력계
CN109827696A (zh) * 2019-04-01 2019-05-31 重庆交通职业学院 一种水下机器人推进器推力测试装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010037421A (ko) * 1999-10-16 2001-05-07 김징완 예인수조 시험용 아지포드 동력계
CN109827696A (zh) * 2019-04-01 2019-05-31 重庆交通职业学院 一种水下机器人推进器推力测试装置
CN109827696B (zh) * 2019-04-01 2023-08-11 重庆交通职业学院 一种水下机器人推进器推力测试装置

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JPH0521418B2 (ja) 1993-03-24

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