[發(fā)明專利]一種螺旋槳推力測量方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710989134.4
• 申請日: 2017-10-22
• 公開（公告）號: CN107907260B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 冀大雄;姚鑫;宋偉;朱世強
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01L5/12
• 分類號: G01L5/12;G01L5/13;G01L5/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發(fā)明涉及水下運載器技術(shù)，旨在提供一種螺旋槳推力測量方法與裝置。該裝置包括通過聯(lián)軸器相連的無刷電機和傳動軸，傳動軸的另一端與螺旋槳過盈配合；在電機底座和用于吊裝整個測量裝置的第一吊環(huán)之間設(shè)有配置拉壓力傳感器的測量模塊，電機底座與第一吊環(huán)分別固定在拉壓力傳感器的相對兩側(cè)；所述第一吊環(huán)、測量模塊、電機底座、無刷電機、聯(lián)軸器、傳動軸及螺旋槳依次布置，且無刷電機、聯(lián)軸器、傳動軸和螺旋槳的轉(zhuǎn)動軸處于同一直線上。本發(fā)明尺寸小，重量輕，操作簡便。價格低廉，有明確的用途和使用價值，便于推廣。易于加工、生產(chǎn)，工藝簡單，便于快速投放市場。便于拆卸，能快速更換不同型號的螺旋槳及電機，便于試驗不同螺旋槳的敞水性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下運載器技術(shù)，尤其涉及一種小型螺旋槳水中推力測量裝置。該小型螺旋槳推力測量裝置可同時測量螺旋槳正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的推力大小。

背景技術(shù)

螺旋槳推力性能試驗的目的在于：1、配合自航試驗、敞水試驗等結(jié)果分析水下運載器推進的各種效率成分，并預(yù)估實際推進性能；2、分析比較各種螺旋槳設(shè)計方案的優(yōu)劣，選擇性能最佳的設(shè)計方案；3、將測試結(jié)果繪制成圖譜，供設(shè)計使用；4、根據(jù)試驗結(jié)果，進行螺旋槳理論的驗證，分析幾何參數(shù)對螺旋槳性能的影響規(guī)律。因此，螺旋槳推力測試對于船舶推進系統(tǒng)建模、水下機器人動力學(xué)建模具有非常重要的意義。

目前用于獲取小型螺旋槳發(fā)動機推力和扭矩的常用方法為理論計算或六分兩天平測量。但由于測量過程中有螺旋槳的存在，對于整個測量工作的建模仿真過程比較復(fù)雜并且最終的測量結(jié)果的可信度低。此外，目前的測量設(shè)備是在空氣條件下進行測試的，同時測量設(shè)備大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴，也不適合做浸水試驗。而如果進行離水試驗會存在測量誤差較大的問題，更加無法得出螺旋槳在不同浸水深度條件下的推力數(shù)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種螺旋槳推力測量方法與裝置。這種裝置能夠直接測量螺旋槳產(chǎn)生的推力，專門針對水下運載器螺旋槳的推力性能試驗，同時結(jié)構(gòu)簡單、緊湊可靠、測量準確、便于攜帶。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種螺旋槳推力測量裝置，包括無刷電機和傳動軸，傳動軸的一端通過聯(lián)軸器與無刷電機相連，另一端與待測量的螺旋槳過盈配合；還包括用于固定安裝無刷電機的電機底座和用于吊裝整個測量裝置的第一吊環(huán)，兩者之間設(shè)有配置拉壓力傳感器的測量模塊，電機底座與第一吊環(huán)分別固定在拉壓力傳感器的相對兩側(cè)；所述第一吊環(huán)、測量模塊、電機底座、無刷電機、聯(lián)軸器、傳動軸及螺旋槳依次布置，且無刷電機、聯(lián)軸器、傳動軸和螺旋槳的轉(zhuǎn)動軸處于同一直線上。

本發(fā)明中，所述電機底座通過第二吊環(huán)固定連接至拉壓力傳感器；電機底座包括上下兩個組件，下組件為頂部設(shè)有兩條平行槽的圓柱體，其底部通過螺釘連接無刷電機；上組件由平行布置的左耳塊和右耳塊組成，第二吊環(huán)的環(huán)體位于兩者之間；多根螺栓穿過上組件和第二吊環(huán)的環(huán)體，并由配套螺母實現(xiàn)緊固；左耳塊和右耳塊的底部插入下組件頂部的槽中，并在縫隙中填入環(huán)氧樹脂使之緊密膠接。

本發(fā)明中，所述吊環(huán)與拉壓力傳感器之間通過螺紋連接，并在螺紋縫隙中添加螺紋鎖固膠使連接緊密不能發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明中，所述測量模塊還包括數(shù)顯儀，用于顯示拉壓力傳感器測量到的拉力和壓力數(shù)值。

本發(fā)明進一步提供了利用前述裝置實現(xiàn)螺旋槳推力測量的方法，包括：

(1)將第一吊環(huán)裝在吊裝支架上并固定，使兩者不會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動；將螺旋槳放入水平面以下，并使無刷電機、聯(lián)軸器、傳動軸和螺旋槳的轉(zhuǎn)動軸垂直于水面；

(2)啟動無刷電機，利用測量模塊中的數(shù)顯儀獲取拉壓力傳感器的測量數(shù)據(jù)；通過變換無刷電機的轉(zhuǎn)動方向以改變螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向，分別獲得螺旋槳的拉力和壓力數(shù)據(jù)。