[發明專利]利用深浸沒螺旋槳模擬流載荷的實驗裝置

在審

• 申請號: 201510817259.X
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105486485A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 付世曉;位巍;歐紹武;宋春輝;劉暢
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及海洋工程，具體地，涉及一種利用深浸沒螺旋槳模擬流載荷的實驗 裝置。

背景技術

流作為重要的海洋環境條件之一，是進行船模試驗中需要模擬的重要試驗參數。 目前，海洋工程中對流的模擬通常采用一組或多組固定在岸邊或固定在拖車上的造 流管組成流陣在一定區域內形成流場的方法實現。分析此種模擬技術，發現其不足 點在于：

1、流場覆蓋范圍小，難以覆蓋整個水池范圍；

2、流場不均勻，存在衰減問題；

3、造流管安裝在拖車上的情況下，由于拖車的移動會帶動流機運動，從而影 響流場分布，所以拖車不能隨意移動，給試驗帶來很多不便；

4、產生的流場湍流現象嚴重；

5、無法快速改變流速，不能模擬變流速的情況，使用的靈活性差；

6、整套設備造價高昂，且需要消耗大量電能。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種利用深浸沒螺旋槳模擬流載 荷的實驗裝置。旨在船舶模型試驗中比較精確地模擬流載荷，以解決試驗中設備造 流能力有限、流場不均勻、覆蓋范圍有限、靈活性差、需要消耗大量電能等問題。

根據本發明提供的利用深浸沒螺旋槳模擬流載荷的實驗裝置，包括閉環伺服系統 模塊和自動控制模塊；

其中，所述閉環伺服系統模塊和所述自動控制模塊用于設置在船模上；

所述閉環伺服系統模塊包括深浸沒全回轉螺旋槳和深浸沒側推螺旋槳；

所述自動控制模塊包括六自由度光學運動測量裝置、推力分配模塊、流載荷數據庫 以及推力-轉速曲線存儲單元；

所述六自由度運動測量裝置布置用于根據船速、艏向角以及設定的流速通過推力- 轉速曲線存儲單元中存儲的推力-轉速曲線查詢流載荷數據庫求得船模所受到的流載荷， 進而通過推力分配模塊計算得到深浸沒全回轉螺旋槳和深浸沒側推螺旋槳的推力和角 度。

優選地，所述深浸沒全回轉螺旋槳包括舵機、第一伺服電機、第一固定框架、第一 軸套、第一傳動裝置、轉角傳感器以及第一螺旋槳；

其中，所述第一伺服電機的第一電機軸穿過所述第一軸套通過所述第一傳動裝置驅 動所述第一螺旋槳的葉片轉動；

所述舵機、第一伺服電機設置在所述第一固定框架上；所述第一螺旋槳設置在所述 第一軸套上；

所述舵機驅動所述第一軸套沿周向旋轉，進而帶動所述第一螺旋槳的底座沿周向旋 轉；所述轉角傳感器用于測量所述第一軸套的旋轉角度。

優選地，所述舵機包括舵機主體、舵機軸和平帶輪傳動裝置；

其中，所述舵機主體與固定框架的第一下底板相連接，所述舵機軸通過第一聯軸器 與舵機主體相連接，所述舵機軸通過平帶輪傳動裝置驅動所述軸套相配合。

優選地，所述第一伺服電機包括第一伺服電機主體和第一電機軸；

其中，所述第一電機軸通過第二聯軸器與第一伺服電機主體相連接，所述第一電機 軸穿透第一固定框架的第一下底板且通過第一軸承與第一固定框架的第一下底板相連 接。

優選地，所述第一固定框架包括第一下底板和第一下底板；

所述第一下底板通過第一焊接結構件與第一下底板焊接形成的第一箱型結構；

所述第一軸套通過第一軸承固定于固定所述第一下底板上。

優選地，所述第一傳動裝置為圓錐齒輪傳動裝置。

優選地，所述轉角傳感器固定于第一固定框架的第一下底板上。

優選地，所述第一螺旋槳包括第一螺旋槳主體和第一螺旋槳軸；

所述第一螺旋槳主體通過螺栓固定于第一螺旋槳軸上，所述第一螺旋槳軸通過第二 軸承和第三軸承與所述第一軸套相連接，第一伺服電機的第一電機軸通過第一所述傳動 裝置驅動所述第一螺旋槳軸轉動。

優選地，所述深浸沒側推螺旋槳包括第二伺服電機、第二固定框架、第二軸套、第 二傳動裝置以及第二螺旋槳；

其中，所述第二伺服電機包括第二伺服電機主體和第二電機軸，所述第二電機軸通 過第二聯軸器與第二伺服電機主體相連接；

所述第二電機軸穿過所述第二固定框架的第二下底板且通過第四軸承與第二固定 框架的第二下底板相連接；

所述第二固定框架包括第二下底板和第二下底板；第二下底板通過焊接結構件與所 述第二下底板焊接形成的第二箱型結構；