本發(fā)明涉及自航模測量，尤其是一種自航模大量程推扭力測量裝置。

背景技術(shù)：

1、船模自航試驗是目前研究和分析船體及螺旋槳相互影響最有效的辦法，通常在試驗水池中進(jìn)行，用于自航試驗的船模長度一般在4-10m，試驗力值范圍一般為：推力幾十公斤(kgf)量級，扭矩幾十牛米(n.m)量級，測試儀器為動力儀，其測量原理是：扭矩測量單元安裝在柔性導(dǎo)向機構(gòu)上，柔性機構(gòu)懸臂梁的微小、無偏向位移驅(qū)動推力測量單元產(chǎn)生應(yīng)變，與扭矩測量單元連接的波紋管吸收扭矩對柔性機構(gòu)影響，實現(xiàn)推力和扭矩的分離、測量。由于尺度效應(yīng)問題在水池試驗中的普遍存在和影響，航速精確預(yù)報一定程度上仍有賴于工程經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，而隨著對實船工作環(huán)境條件的準(zhǔn)確模擬、過程復(fù)現(xiàn)以及物理參量精確測量的需求日益迫切，大尺度模型、超大尺度模型(或稱中間艇)試驗技術(shù)成為目前開發(fā)和研究在重要方向和手段。

2、大尺度模型試驗的推扭力量程通常達(dá)到10000n和1000n.m量級或以上，現(xiàn)有動力儀產(chǎn)品主要面向水池試驗需求，量程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以支持大尺度模型試驗測試應(yīng)用，而支持大量程測量的傳感器產(chǎn)品，更多是針對推力或扭矩中的某單個參數(shù)(通常為扭矩)，或者能測量多個方向力但為靜態(tài)(無相對運動)測量。

3、為此我們提出一種自航模大量程推扭力測量裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點，提供一種自航模大量程推扭力測量裝置，從而使用圓筒式的天平代替復(fù)雜的動力儀機械系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，可為水下自航模尾部舵機等設(shè)備安裝提供寶貴空間，適用于大尺寸水下自航模尾軸推力扭矩測量，集密封、測量、安全驅(qū)動于一體。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種自航模大量程推扭力測量裝置，包括：

4、模型尾段；

5、推力軸，設(shè)置在模型尾段艙內(nèi)，能夠轉(zhuǎn)動提供動力；

6、槳軸，設(shè)置在模型尾段末端，水密設(shè)置；

7、天平，用于連接推力軸和槳軸；

8、其中，天平呈圓筒狀，天平上設(shè)置有推力和扭矩測量應(yīng)變片，用于測量槳軸的推力和扭矩。

9、其進(jìn)一步特征在于：

10、所述模型尾段包括第一尾段和第二尾段，第一尾段和第二尾段可拆卸連接，便于安裝零件。

11、所述推力軸通過脹套與萬向聯(lián)軸器連接，萬向聯(lián)軸器與電機的輸出軸連接。

12、所述推力軸上設(shè)置有推力軸承座，推力軸承座通過推力法蘭與模型尾段連接。

13、所述推力法蘭為輪輻式結(jié)構(gòu)，其中心能夠承受打的集中力，其外緣為花瓣狀。

14、所述天平上設(shè)置有滑環(huán)，通過滑環(huán)向天平供電和傳輸信號，滑環(huán)通過滑環(huán)支架與模型尾段連接。

15、所述滑環(huán)包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與天平固定連接，定子以自由狀態(tài)安裝在滑環(huán)支架上。

16、所述槳軸上設(shè)置有軸管，軸管的兩端均設(shè)置有滑動軸承，軸管通過鎖緊套和軸管支架與模型尾段可拆卸連接。

17、所述軸管位于出口的一端通過靜密封圈進(jìn)行密封，軸管位于艙內(nèi)的另一端通過機械密封件和壓環(huán)進(jìn)行密封。

18、所述滑動軸承為水潤滑工程塑料合金軸承，軸管的腔內(nèi)透水，為槳軸轉(zhuǎn)動提供潤滑。

19、本發(fā)明的有益效果如下：

20、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便，適用于大尺寸水下自航模尾軸推力扭矩測量，集密封、測量、安全驅(qū)動于一體。圓筒式的天平代替復(fù)雜的動力儀機械系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，可為水下自航模尾部舵機等設(shè)備安裝提供寶貴空間。推力軸承座和推力法蘭沿軸線布置，提供平穩(wěn)、安靜驅(qū)動。各構(gòu)件安裝基準(zhǔn)較為一致，安裝精度容易得到保證。由于測量元件及整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，組成零件數(shù)量少，大大降低了加工復(fù)雜性和工作量，降低了成本。

21、同時，本發(fā)明還具備如下優(yōu)點：

22、(1)模型尾段的錐形殼體為水密結(jié)構(gòu)，軸管與模型尾段之間采用密封圈靜密封，槳軸采用機械密封件水密，保證測量元件干燥環(huán)境條件及安全。

23、(2)電機通過萬向聯(lián)軸器帶動推力軸旋轉(zhuǎn)，天平安裝在槳軸和推力軸中間，用來測量槳軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的推力和扭矩，供電和信號通過滑環(huán)進(jìn)行傳輸。

24、(3)螺旋槳推力通過推力法蘭均勻傳遞到模型尾段上驅(qū)動模型航行。各安裝件具有統(tǒng)一基準(zhǔn)，便于加工、安裝保證精度。

技術(shù)特征：

1.一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述模型尾段(1)包括第一尾段(101)和第二尾段(102)，第一尾段(101)和第二尾段(102)可拆卸連接，便于安裝零件。

3.如權(quán)利要求2所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述推力軸(2)通過脹套(13)與萬向聯(lián)軸器(4)連接，萬向聯(lián)軸器(4)與電機(3)的輸出軸連接。

4.如權(quán)利要求3所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述推力軸(2)上設(shè)置有推力軸承座(11)，推力軸承座(11)通過推力法蘭(12)與模型尾段(1)連接。

5.如權(quán)利要求4所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述推力法蘭(12)為輪輻式結(jié)構(gòu)，其中心能夠承受打的集中力，其外緣為花瓣狀。

6.如權(quán)利要求2所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述天平(8)上設(shè)置有滑環(huán)(10)，通過滑環(huán)(10)向天平(8)供電和傳輸信號，滑環(huán)(10)通過滑環(huán)支架(1001)與模型尾段(1)連接。

7.如權(quán)利要求6所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述滑環(huán)(10)包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與天平(8)固定連接，定子以自由狀態(tài)安裝在滑環(huán)支架(1001)上。

8.如權(quán)利要求2所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述槳軸(9)上設(shè)置有軸管(7)，軸管(7)的兩端均設(shè)置有滑動軸承(5)，軸管(7)通過鎖緊套(6)和軸管支架(701)與模型尾段(1)可拆卸連接。

9.如權(quán)利要求8所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述軸管(7)位于出口的一端通過靜密封圈進(jìn)行密封，軸管(7)位于艙內(nèi)的另一端通過機械密封件(702)和壓環(huán)(703)進(jìn)行密封。

10.如權(quán)利要求9所述的一種自航模大量程推扭力測量裝置，其特征在于：所述滑動軸承(5)為水潤滑工程塑料合金軸承，軸管(7)的腔內(nèi)透水，為槳軸(9)轉(zhuǎn)動提供潤滑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種自航模大量程推扭力測量裝置，包括模型尾段、推力軸、槳軸和天平；推力軸設(shè)置在模型尾段艙內(nèi)，能夠轉(zhuǎn)動提供動力；槳軸設(shè)置在模型尾段末端，水密設(shè)置；天平用于連接推力軸和槳軸；其中，天平呈圓筒狀，天平上設(shè)置有推力和扭矩測量應(yīng)變片，用于測量槳軸的推力和扭矩，推力軸通過脹套與萬向聯(lián)軸器連接，萬向聯(lián)軸器與電機的輸出軸連接，所述推力軸上設(shè)置有推力軸承座，推力軸承座通過推力法蘭與模型尾段連接。本發(fā)明使用圓筒式的天平代替復(fù)雜的動力儀機械系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，可為水下自航模尾部舵機等設(shè)備安裝提供寶貴空間，適用于大尺寸水下自航模尾軸推力扭矩測量，集密封、測量、安全驅(qū)動于一體。

技術(shù)研發(fā)人員：胡科,朱愛軍,宋長友,張明輝,王文濤,倪文勝,閆朋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國船舶科學(xué)研究中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/26