[發明專利]一種水洞實驗用振蕩水翼裝置

有效

• 申請號: 201711132980.0
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107894323B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 張孟杰;黃瀚銳;黃彪;吳欽;王國玉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 毛燕

本發明涉及一種水洞實驗用振蕩水翼裝置，屬于水利水電工程、海洋船舶工程技術領域。裝置包括傳動機構固定板、伺服電機、調節套筒、裝置固定板、旋轉變壓器和力矩傳感器等；伺服電機、后外殼與前外殼依次固定連接；與軸套固定在伺服電機的電機軸上，力矩傳感器安裝在軸套上；傳動軸穿過旋轉變壓器后與力矩傳感器固定連接；兩個傳動機構固定板橫向平行固定連接在后外殼兩側；傳動機構固定板和裝置固定板通過支撐柱固定連接；調節套筒套在支撐柱上，且位于傳動機構固定板和裝置固定板之間；傳動軸與被測的水翼模型固定連接。本發明通過壓緊方式實現裝置良好密封，利用旋轉變壓器以及力矩傳感器實現對水翼運動的精確控制以及力矩的實時監測測量。

技術領域

本發明涉及一種水洞實驗用振蕩水翼裝置，屬于水利水電工程、海洋船舶工程技術領域。

背景技術

在航空航天領域，為了避免動力失速、結構上顫振和共振，振蕩翼型的動態特性受到越來越多的重視。在水力機械研究中，旋轉產生的附加作用力以及動靜部件的擾動對湍流過程、邊界層的發展、流動結構的時空分布有著重要的影響，非轉動/轉動部件的流場相互干擾的物理機制一直是研究的重點和難點。在螺旋槳、渦輪泵、水輪機啟停機、飛逸、增減負荷等瞬態過程中，暫態過程瞬變流動會使升力面的有效攻角發生改變，其內部流動復雜多變，呈現出強烈的不穩定性。因此，了解物體在動態變化下非穩態水動力載荷和振動的變化，對了解水力機械瞬態過程非定常流動機理及動力特性，優化水力機械的設計，提高水力性能有著重要的意義。

水翼是水力機械結構的基本單元。對水翼的研究工作主要在水洞中進行，然而對繞水翼流動的研究工作大多是基于靜態物體下進行，對振蕩水翼的流場結構及動力特性的研究相對較少。且現有對振蕩水翼的實驗裝置大都存在密封性不好、無法實時測量轉矩及轉速等缺點，導致水洞實驗結果不夠準確，不能滿足當前需要。例如專利(公告號CN103541328B)公布了一種水洞實驗用振蕩水翼驅動系統，其結構包括支架系統、動力裝置和傳動機構；所述支架系統由托板和支桿組成；所述動力裝置包括步進電機和減速器；所述傳動機構包括內桿、套筒螺母、套筒、內桿軸承以及內桿薄片；所述內桿為圓柱形直桿，其圓柱直徑沿軸向分三級成階梯變化，依直徑從小到大的順序依次定義為內桿第一級、內桿第二級和內桿第三級；內桿第三級中心開有一孔；所述套筒為中截面“凸”字形的圓環柱體。然而該裝置的轉軸與水箱密封性不好，容易導致漏水現象；采用步進電機和減速器控制運動屬于開式控制，水翼運動控制精度較差；與此同時該裝置不能實現對水翼力矩的實時監測測量，綜上容易影響實驗結果的準確性，進而嚴重影響對振蕩水翼水動力學問題的深入研究。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術存在密封性不好、運動控制精度不夠且無法測量力矩的問題，提供一種用于水洞實驗用的振蕩水翼裝置。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

一種水洞實驗用振蕩水翼裝置，包括：傳動機構固定板、伺服電機、調節套筒、前外殼、后外殼、支撐柱、水翼模型、密封膠墊、裝置固定板、傳動軸、旋轉變壓器、力矩傳感器和軸套。

伺服電機、后外殼與前外殼依次固定連接；與軸套固定在伺服電機的電機軸上，力矩傳感器安裝在軸套上；傳動軸穿過旋轉變壓器后與力矩傳感器固定連接；兩個傳動機構固定板橫向平行固定連接在后外殼兩側，且傳動機構固定板與電機軸向垂直；兩個裝置固定板相互平行，并與電機軸向垂直和傳動機構固定板相互垂直；傳動機構固定板和裝置固定板通過支撐柱固定連接；調節套筒套在支撐柱上，且位于傳動機構固定板和裝置固定板之間；密封膠墊位于前外殼頂端；傳動軸與被測的水翼模型固定連接。