【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶拖曳水池螺旋桨测力，具体涉及一种螺旋桨敞水试验装置及试验方法。
技术介绍
1、现有螺旋桨敞水动力仪一般为进口设备，为鱼雷形一体式试验装置，主要为了测量螺旋桨敞水试验时螺旋桨所受的推力、扭矩和转速，试验时要求在高转速、水密、振动、电磁干扰等多种复杂环境下进行，对试验设备的要求极高，因此，该类进口设备价格极其昂贵，设备维护保养也同样如此，国内部分研究单位对此类设备进行过仿制，但基本没有比较成功的案例，由于存在轴系同轴度不高、轴系摩擦、水密性不好等问题，国产仿制设备在螺旋桨高速、高频振动、水密性能不佳情况下，难以对推力、扭矩进行高精度测量。此外，现有设备常采用整体设计，部分构件损坏后，更换维修较困难。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种螺旋桨敞水试验装置及试验方法，不仅可以解决在敞水动力仪高速旋转、高频振动、水密性能不佳情况下推力和扭矩的高精度测量问题，还进行了模块化设计，在极大降低该类设备的制造成本的同时，也保证了测试精度。
2、本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
3、一种螺旋桨敞水试验装置，包括测桥基座、主升降机构、主测试雷体，所述测桥基座安装于试验水池上；所述主升降机构搭载于所述测桥基座上，所述主测试雷体安装于所述主升降机构的下端，通过主升降机构调节主测试雷体的高度；所述主测试雷体包括同轴依次设置并相连的水密主壳体、圆柱密封体、圆锥过渡体，所述水密主壳体内部固定安装有直流
4、上述方案中，通过所述气压传感器与进气电磁阀、压缩机的联动控制，使雷体内部气压保持稳定且大于螺旋桨浸深处总压力的15％～25％。
5、上述方案中，所述集水槽内安装有排水泵，所述排水泵与所述排水管相连，用于将集水槽内的水排出试验装置外；所述排水管上设有排水电磁阀，所述排水泵上安装有水位开关，当水位开关检测积水达到设定深度后自动启动排水泵和排水电磁阀。
6、上述方案中，所述圆柱密封体固定连接于水密主壳体上，所述圆锥过渡体通过螺纹连接于圆柱密封体上；圆柱密封体和圆锥过渡体内均设有四氟轴承，用于传动轴的定位和润滑；圆锥过渡体端部连接有导气堵头，用于内部空气的顺利导出，导气堵头上设有导气孔，所述导气孔设置于来流背面。
7、上述方案中，所述主测试雷体还包括雷体外壳，所述雷体外壳与水密主壳体固定相连，并将水密主壳体与圆柱密封体包容其中，同时与圆锥过渡体光顺连接。
8、上述方案中，所述主升降机构包括主支架、主升降电机、主升降蜗杆、翼型连接件，所述主支架固定安装于所述测桥基座上，所述主升降电机安装于主支架上，所述主升降蜗杆安装于所述主升降电机的输出端，所述翼型连接件与所述主升降蜗杆的输出端相连，通过主升降蜗杆驱动主升降蜗杆旋转从而带动翼型连接件的升降，翼型连接件的下端用于安装所述主测试雷体；所述翼型连接件上安装排水电磁阀和进气电磁阀，所述排水电磁阀和进气电磁阀分别连接所述排水管和进气管；所述翼型连接件内设有通孔，信号线、电源线、排水管、进气管经过所述通孔与所述主测试雷体内部相连；所述翼型连接件表面设有标尺。
9、上述方案中，所述主升降机构还包括导轨卡槽和测桥固定夹，所述导轨卡槽设置于所述主支架上并与所述测桥基座的凸台导轨适配安装；所述测桥固定夹垂向贯穿主支架而设置，测桥固定夹的上部分为螺纹，设有配套螺栓，通过旋转螺栓，使测桥固定夹上下移动，测桥固定夹下端与测桥基座夹紧或释放，起到固定或释放主支架的作用。
10、上述方案中，所述试验装置还包括导管测力机构和副调节机构；所述副调节机构安装于主升降机构一侧，所述导管测力机构安装于所述副调节机构下端，通过副调节机构调节导管测力机构纵向、横向和垂向的位置，以实现螺旋桨与导管的对中；所述导管测力机构包括导管三分力天平、翼型键、导管基座、导管和螺旋桨，所述导管三分力天平安装于副调节机构下端，导管三分力天平通过翼型键与导管基座相连，导管基座下方安装所述导管，导管内安装所述螺旋桨。
11、上述方案中，所述副调节机构包括纵移基座、纵移蜗杆、纵移驱动件、竖移基座、竖移蜗杆、竖移驱动件、横移基座、横移蜗杆、横移驱动件、导管连接基座；纵移基座固定安装于所述主升降机构的主支架上，纵移驱动件安装于纵移基座上，纵移蜗杆安装于纵移驱动件的输出端；所述竖移基座固定安装于纵移蜗杆的输出端，竖移驱动件安装于竖移基座上，竖移蜗杆安装于竖移驱动件的输出端；所述横移基座固定安装于竖移蜗杆的输出端，横移驱动件安装于横移基座上，横移蜗杆安装于横移驱动件的输出端；所述导管连接基座固定安装于所述横移蜗杆的输出端，导管连接基座底端安装所述三分力天平。
12、相应的，本专利技术还提出一种螺旋桨敞水试验方法，采用上述试验装置，包括以下步骤：
13、s1、安装螺旋桨于传动轴上；
14、s2、调整螺旋桨浸深：通过调节主升降机构调节主测试雷体和螺旋桨的浸深，使其符合试验要求；
15、s3、打开气阀，使雷体内部气压大于螺旋桨处水压，可见导气孔处有气泡溢出，保证雷体内部无进水，同时根据雷体内部气压值，动态调整进气速度，使雷体内部气压始终稳定，不会因为内部压力过大影响测量数据的真实性；
16、s4、若在试验过程中雷体内部进水，通过摄像头观察进水情况，然后打开积水槽的排水阀，若此时雷体内部压力较大，水可直接排出，若内部压力不足，手动打开排水泵开关，亦可顺利排水；若试验过程中出现大量漏水情况，直接设置成自动模式，排水泵设置有水位开关，水深达到一定深度后，开自动开启排水泵和排水阀，顺利排水，不影响试验的顺利进行。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、1、本专利技术通过在主测试雷体内部设置直流伺服电机，使直流伺服电机与轴系直线连接，驱动轴系较短，极大提高了轴系的同轴度，且不需要齿轮转向机构，也降低了轴系摩擦，高速时振动问题得以改善；通过直流伺服电机上编码器可测量螺旋桨转速，通过与直流伺服电机同轴连接的推扭传感器测量精确测量推力和扭矩。同时，采用内部充气的方式，保证雷体内部气压大于外部水压，可大幅提高设备的水密性能；并在水密主壳体内部于传动轴穿过的轴孔下方设有集水槽，若雷体内部由于气压过小，水沿着传动轴进入内部，则会聚集在集水槽内，并可通过排水管排出，不影响敞水试验的进行。因此，本专利技术解决了在敞水动力仪高速旋转、高频本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，包括测桥基座、主升降机构、主测试雷体，所述测桥基座安装于试验水池上；所述主升降机构搭载于所述测桥基座上，所述主测试雷体安装于所述主升降机构的下端，通过主升降机构调节主测试雷体的高度；
2.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，通过所述气压传感器与进气电磁阀、压缩机的联动控制，使雷体内部气压保持稳定且大于螺旋桨浸深处总压力的15％～25％。
3.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述集水槽内安装有排水泵，所述排水泵与所述排水管相连，用于将集水槽内的水排出试验装置外；所述排水管上设有排水电磁阀，所述排水泵上安装有水位开关，当水位开关检测积水达到设定深度后自动启动排水泵和排水电磁阀。
4.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述圆柱密封体固定连接于水密主壳体上，所述圆锥过渡体通过螺纹连接于圆柱密封体上；圆柱密封体和圆锥过渡体内均设有四氟轴承，用于传动轴的定位和润滑；圆锥过渡体端部连接有导气堵头，用于内部空气的顺利导出，导气堵头上设有导气孔，所述导气孔设置于来流背面
5.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述主测试雷体还包括雷体外壳，所述雷体外壳与水密主壳体固定相连，并将水密主壳体与圆柱密封体包容其中，同时与圆锥过渡体光顺连接。
6.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述主升降机构包括主支架、主升降电机、主升降蜗杆、翼型连接件，所述主支架固定安装于所述测桥基座上，所述主升降电机安装于主支架上，所述主升降蜗杆安装于所述主升降电机的输出端，所述翼型连接件与所述主升降蜗杆的输出端相连，通过主升降蜗杆驱动主升降蜗杆旋转从而带动翼型连接件的升降，翼型连接件的下端用于安装所述主测试雷体；所述翼型连接件上安装排水电磁阀和进气电磁阀，所述排水电磁阀和进气电磁阀分别连接所述排水管和进气管；所述翼型连接件内设有通孔，信号线、电源线、排水管、进气管经过所述通孔与所述主测试雷体内部相连；所述翼型连接件表面设有标尺。
7.根据权利要求6所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述主升降机构还包括导轨卡槽和测桥固定夹，所述导轨卡槽设置于所述主支架上并与所述测桥基座的凸台导轨适配安装；所述测桥固定夹垂向贯穿主支架而设置，测桥固定夹的上部分为螺纹，设有配套螺栓，通过旋转螺栓，使测桥固定夹上下移动，测桥固定夹下端与测桥基座夹紧或释放，起到固定或释放主支架的作用。
8.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括导管测力机构和副调节机构；所述副调节机构安装于主升降机构一侧，所述导管测力机构安装于所述副调节机构下端，通过副调节机构调节导管测力机构纵向、横向和垂向的位置，以实现螺旋桨与导管的对中；所述导管测力机构包括导管三分力天平、翼型键、导管基座、导管和螺旋桨，所述导管三分力天平安装于副调节机构下端，导管三分力天平通过翼型键与导管基座相连，导管基座下方安装所述导管，导管内安装所述螺旋桨。
9.根据权利要求8所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述副调节机构包括纵移基座、纵移蜗杆、纵移驱动件、竖移基座、竖移蜗杆、竖移驱动件、横移基座、横移蜗杆、横移驱动件、导管连接基座；纵移基座固定安装于所述主升降机构的主支架上，纵移驱动件安装于纵移基座上，纵移蜗杆安装于纵移驱动件的输出端；所述竖移基座固定安装于纵移蜗杆的输出端，竖移驱动件安装于竖移基座上，竖移蜗杆安装于竖移驱动件的输出端；所述横移基座固定安装于竖移蜗杆的输出端，横移驱动件安装于横移基座上，横移蜗杆安装于横移驱动件的输出端；所述导管连接基座固定安装于所述横移蜗杆的输出端，导管连接基座底端安装所述三分力天平。
10.一种螺旋桨敞水试验方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的试验装置，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，包括测桥基座、主升降机构、主测试雷体，所述测桥基座安装于试验水池上；所述主升降机构搭载于所述测桥基座上，所述主测试雷体安装于所述主升降机构的下端，通过主升降机构调节主测试雷体的高度；
2.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，通过所述气压传感器与进气电磁阀、压缩机的联动控制，使雷体内部气压保持稳定且大于螺旋桨浸深处总压力的15％～25％。
3.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述集水槽内安装有排水泵，所述排水泵与所述排水管相连，用于将集水槽内的水排出试验装置外；所述排水管上设有排水电磁阀，所述排水泵上安装有水位开关，当水位开关检测积水达到设定深度后自动启动排水泵和排水电磁阀。
4.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述圆柱密封体固定连接于水密主壳体上，所述圆锥过渡体通过螺纹连接于圆柱密封体上；圆柱密封体和圆锥过渡体内均设有四氟轴承，用于传动轴的定位和润滑；圆锥过渡体端部连接有导气堵头，用于内部空气的顺利导出，导气堵头上设有导气孔，所述导气孔设置于来流背面。
5.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述主测试雷体还包括雷体外壳，所述雷体外壳与水密主壳体固定相连，并将水密主壳体与圆柱密封体包容其中，同时与圆锥过渡体光顺连接。
6.根据权利要求1所述的螺旋桨敞水试验装置，其特征在于，所述主升降机构包括主支架、主升降电机、主升降蜗杆、翼型连接件，所述主支架固定安装于所述测桥基座上，所述主升降电机安装于主支架上，所述主升降蜗杆安装于所述主升降电机的输出端，所述翼型连接件与所述主升降蜗杆的输出端相连，通过主升降蜗杆驱动主升降蜗杆旋转从而带动翼型连接件的升降，翼型连接件的下端用于安装所述主测试雷体；所述翼型连接件上安装排水电磁阀和进气电磁阀，所述排水电磁阀和进气电磁阀分别连接所述排...
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