本發(fā)明涉及船舶的試驗裝置，尤其涉及一種波浪力作用下的船舶軸系試驗裝置。

背景技術(shù)：

船舶軸系的工作狀態(tài)受船體狀態(tài)的影響而在一定范圍內(nèi)變動，船舶軸系、尾軸承油膜和船體之間相互耦合、相互影響問題十分突出。由于推進(jìn)軸系傳遞的扭矩、推力巨大，導(dǎo)致船舶軸系振動加劇，這種振動常常表現(xiàn)為尾軸與油膜之間的互激耦合振動，振動使?jié)櫥湍ぎa(chǎn)生渦動，嚴(yán)重時導(dǎo)致潤滑油膜破裂和軸承急劇磨損，因此，研究船舶尾軸與尾軸承油膜的耦合振動機(jī)理，是綜合研究船舶尾軸磨損與振動的產(chǎn)生機(jī)理及控制技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。除理論分析之外，試驗研究是目前研究該問題的重要途徑，即通過尾軸試驗臺模擬船舶軸系的實際工作狀態(tài)，同步采集尾軸振動與尾軸承油膜力等特性數(shù)據(jù)，進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，進(jìn)而研究尾軸的潤滑振動耦合機(jī)理。

在船舶尾軸試驗臺的設(shè)計中，如果細(xì)長軸系的彎曲剛度低，可假設(shè)船體支承為剛性并按剛性鉸支來處理尾軸承，從而忽略外界載荷的影響。但是大型船的軸較粗而船體剛度不大，外界載荷作用在船體上，會加劇船舶的船體不均勻變形和隨機(jī)運(yùn)動，導(dǎo)致振動計算產(chǎn)生較大誤差，為了分析船體狀態(tài)和載荷對推進(jìn)軸系的影響，本發(fā)明將船舶推進(jìn)軸系與船體艉部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共同作為一個研究與測試對象，將影響系統(tǒng)特征參數(shù)的各種載荷當(dāng)作潤滑振動耦合形成過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了能模擬艉部結(jié)構(gòu)與尾軸相互作用的動力學(xué)性能試驗臺。

船舶尾軸試驗臺必須要對實際載荷進(jìn)行有效模擬，而船舶的航行環(huán)境中，風(fēng)、浪、流變化莫測，其中最難以模擬的是船舶受到的波浪作用。船舶在波浪中航行時，由波浪激起的振動可以大致分為兩類：一類是由船體與波浪之間產(chǎn)生的底部砰擊、外張砰擊及甲板上浪引起的瞬態(tài)強(qiáng)迫振動，稱之為鞭狀效應(yīng)，它通常發(fā)生在中高海況中船舶頂浪航行時；另一類是海浪中小而短的波，當(dāng)其遭遇頻率與船體固有振動頻率相近時誘發(fā)的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)迫振動，稱之為波激振動，又稱彈振。為了得到這些波激振動的機(jī)理與特征，目前在船舶設(shè)計中一般通過船模進(jìn)行分段模型試驗，但是分段模型試驗較難實現(xiàn)，而且難以反應(yīng)船體與軸系振動特性對周圍流場載荷的影響。

本發(fā)明提及的一種波浪載荷作用下船舶推進(jìn)系統(tǒng)性能試驗裝置通過造波機(jī)構(gòu)的位置變化，產(chǎn)生多種類型的波浪，有效模擬實際的海況中波浪對尾部結(jié)構(gòu)的各種激勵效應(yīng)，進(jìn)而分析其對尾軸-油膜-艉部結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特征的影響。該試驗臺可以使檢測的各種參數(shù)更加接近于真實，為造船及船舶推進(jìn)系統(tǒng)性能研究提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種波浪力作用下的船舶軸系試驗裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種波浪力作用下的船舶軸系試驗裝置，包括：

尾軸，所述尾軸的左端連接轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，所述尾軸通過剛性尾軸承及彈性尾軸承定位，所述剛性尾軸承及所述彈性尾軸承安裝在機(jī)座上；

輔軸，所述輔軸位于所述尾軸的上方，所述輔軸與所述剛性尾軸承及所述彈性尾軸承采用連接桿連接；

水箱，所述水箱通過連接件與所述輔軸連接，所述連接件包括氣體彈簧；

所述水箱的內(nèi)部安裝隔板，所述隔板的右側(cè)加工落水槽，所述隔板的左側(cè)加工吸水口，所述隔板可以上下活動；

造波機(jī)構(gòu)，所述造波機(jī)構(gòu)的造波軸通過固定法蘭安裝在所述隔板上方的水槽側(cè)面；

水泵，所述水泵安裝在所述隔板的左側(cè)，所述水泵連接喇叭狀的出水口。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述連接桿是中空的，兩端比中間粗，可增強(qiáng)振動傳遞效果。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述連接件包括與所述輔軸通過螺栓活動連接的下連接塊及上連接塊，所述上連接塊固定連接所述氣體彈簧。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣體彈簧上固定安裝定位銷，所述定位銷的頭部為圓柱狀的活動頭部。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述水箱的下部安裝定位法蘭，所述定位法蘭上加工導(dǎo)向孔。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述水箱的兩側(cè)面固定安裝導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊上加工導(dǎo)向槽，在所述水箱的兩邊與所述導(dǎo)向槽對應(yīng)位置安裝導(dǎo)向條。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述造波機(jī)構(gòu)包括造波底板，所述造波底板上通過螺栓活動連接造波板。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述造波底板通過抱攀固定在造波軸上。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述水箱的頂部裝有蓋板，蓋板上裝有透氣窗，透氣窗的開度可進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述水箱的底部安裝弧形部。

本發(fā)明的有益效果為：

1.通過造波機(jī)構(gòu)的位置變化，產(chǎn)生多種的波，有效模擬實際的海況在船體上的振動形式，使檢測的尾軸各種參數(shù)更加接近于真實。

2.輔軸上通過連接件連接水箱，活動頭部與導(dǎo)向孔之間有間隙，水箱在受力后的變形通過該間隙來調(diào)整，連接件起到一個軟連接的作用。

3.造波板與造波底板的活動連接，使更換各種造波板方便，同時只要調(diào)節(jié)抱攀上的螺栓，即改變造波板的斜度，可以方便模擬多種海浪。

4.尾軸采用彈性尾軸承的方法，與上部的輔軸構(gòu)成一個彈性體結(jié)構(gòu)，通過輔軸來傳遞各種彈性振動，能有效模擬實際船舶尾部的結(jié)構(gòu)特征。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種波浪力作用下的船舶軸系試驗裝置的主視圖；

圖2為本發(fā)明一種波浪力作用下的船舶軸系試驗裝置的俯視圖；

圖3為圖1中A部位的局部放大圖；

圖4為圖3中D方向的視圖；

圖5為圖2中C部位的局部放大圖；

圖6為圖1中B部位的局部放大圖；

圖7為造波機(jī)構(gòu)工作位置一示意圖；

圖8為造波機(jī)構(gòu)工作位置二示意圖。

圖中：1、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)；2、剛性尾軸承；3、尾軸；4、機(jī)座；5、彈性尾軸承；6、弧形部；7、輔軸；8、連接件；81、下連接塊；82、上連接塊；83、氣體彈簧；84、定位銷；85、活動頭部；86、定位法蘭；87、導(dǎo)向孔；9、水箱；10、隔板；11、落水槽；12、導(dǎo)向條；13、導(dǎo)向塊；14、導(dǎo)向槽；15、造波機(jī)構(gòu)；151、固定法蘭；152、抱攀；153、造波軸；154、造波底板；155、造波板；16、出水口；17、水泵；18、吸水口。

具體實施方式

如圖1-2所示，本發(fā)明實施例所述的一種波浪載荷作用下船舶推進(jìn)系統(tǒng)性能試驗裝置，包括：尾軸3的左端連接轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)1。尾軸3通過剛性尾軸承2及彈性尾軸承5定位，剛性尾軸承2及彈性尾軸承5安裝在機(jī)座4上；輔軸7位于尾軸3的上方，輔軸7與剛性尾軸承2及彈性尾軸承5采用連接桿連接，連接桿與輔軸具有軟連接。水箱9通過連接件8與輔軸7連接；水箱9的內(nèi)部安裝隔板10，隔板10的右側(cè)加工落水槽11，隔板10的左側(cè)加工吸水口18，隔板10可以上下活動。水箱9的頂部裝有蓋板，蓋板上裝有透氣窗，透氣窗的開度可進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。水箱9的底部安裝弧形部6，使造波的效果更好。造波機(jī)構(gòu)15的造波軸153通過固定法蘭151安裝在隔板10上方的水槽側(cè)面；水泵17安裝在所述隔板10的左側(cè)，水泵17連接喇叭狀的出水口16。

如圖3-4所示，連接件8包括與輔軸7通過螺栓活動連接的下連接塊81及上連接塊82，上連接塊82固定連接氣體彈簧83。氣體彈簧83上固定安裝定位銷84，定位銷84的頭部為圓柱狀的活動頭部85。水箱9的下部安裝定位法蘭86，定位法蘭86上加工導(dǎo)向孔87。該活動頭部85有間隙的安裝在導(dǎo)向孔87內(nèi)，當(dāng)水箱在受力后變形，通過該間隙來調(diào)整。

如圖5所示，水箱9的兩側(cè)面固定安裝導(dǎo)向塊13，導(dǎo)向塊13上加工導(dǎo)向槽14，在水箱9的兩邊與導(dǎo)向槽14對應(yīng)位置安裝導(dǎo)向條12，使導(dǎo)向塊沿著導(dǎo)向條作上下運(yùn)動，從而控制水箱作上下運(yùn)動。

如圖6-8所示，造波機(jī)構(gòu)15包括造波底板154，造波底板154上通過螺栓活動連接造波板155,造波底板分為幾塊，分別通過抱攀152固定在造波軸153上。只有改變造波板與水平位置的角度(通過調(diào)節(jié)抱攀上螺栓就可以簡單實現(xiàn))，就可以制造多種波浪。

通過造波機(jī)構(gòu)的位置變化，產(chǎn)生多種的波，有效模擬實際的海況，使檢測的尾軸各種參數(shù)更加接近于真實。輔軸上通過連接件連接水箱，活動頭部與導(dǎo)向孔之間有間隙，水箱在受力后的變形通過該間隙來調(diào)整，連接件起到一個軟連接的作用。造波板與造波底板的活動連接，使更換各種造波板方便，同時只要調(diào)節(jié)抱攀上的螺栓，即改變造波板的斜度，可以方便模擬多種海浪。尾軸采用彈性尾軸承的方法，上部通過輔軸來傳遞各種力，結(jié)構(gòu)更加合理。

具體使用時，為方便理解本發(fā)明，結(jié)合附圖分別描述；

水箱內(nèi)制造不同波浪產(chǎn)生波浪力(參見圖6-8)，具體描述如下：

按照實驗的要求將造浪板安裝到造浪板軸上，圖6所示為逆水狀態(tài)，圖7所示為順?biāo)疇顟B(tài)，此時，所有的造浪板安裝的角度一致，水流的狀態(tài)為層流。如圖8所示，各塊造浪板的安裝角度不一致，水流的狀態(tài)為紊流。只要改變造浪板的角度，同時調(diào)節(jié)隔板的高度，控制水泵的出水量，就能模擬各種水流的狀態(tài)。

工作時，水箱存水，調(diào)節(jié)造浪板角度及隔板的高度，開啟水泵，水泵出水口的水流沖擊造浪板，產(chǎn)生一定的波浪。產(chǎn)生的波浪力通過連接件上的氣體彈簧傳遞給輔軸，使輔軸產(chǎn)生相應(yīng)的振動變形，輔軸的力傳遞給尾軸，通過尾軸上的檢測機(jī)構(gòu)來檢測尾軸的參數(shù)特性，通過改變尾軸的轉(zhuǎn)速，水泵與造浪板的高度差，以及造浪板的各種位置變化，使檢測的數(shù)據(jù)接近現(xiàn)實的海況。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。