基于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化技術(shù)的支架定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多槳船在模型試驗中進(jìn)行雙臂支架空泡優(yōu)化時的一種支架安裝定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行高航速船舶一般采用多槳推進(jìn)形式，由于吃水淺、航速高的特點，螺旋槳一般由雙臂軸支架支撐。當(dāng)多槳船在高速航行時，螺旋槳前方雙臂支架在復(fù)雜的帶攻角的非均勻入流條件及螺旋槳的強大抽吸雙重作用下，雙臂支架側(cè)面常常存在較嚴(yán)重的片空泡，此片空泡對支架本身存在一定的空泡剝蝕和引起較強的振動的風(fēng)險，同時空化后其尾流場降低了螺旋槳的綜合性能。
[0003]進(jìn)入二十一世紀(jì)，人們更加重視水面艦船隱身性能和快速反應(yīng)能力，有效提高艦船無空泡航速，避免有害空泡，是提高水面艦作戰(zhàn)能力的有效方式。為提升國產(chǎn)新一代艦船綜合性能，為此在水面艦船設(shè)計方案時就要考慮艦船的空泡性能。但是由于目前理論設(shè)計以及流體計算還不夠成熟，達(dá)不到工程實用精度。為減小實船雙臂支架空泡剝蝕和振動的風(fēng)險，采用試驗的方法優(yōu)化雙臂支架臂的迎流角和剖面，是現(xiàn)階段解決此類問題的行之有效的方法之一。利用全附體整船模型，對雙臂支架進(jìn)行精細(xì)的空泡優(yōu)化試驗，了解其空化性能。根據(jù)雙臂支架空泡生產(chǎn)的位置與程度，在指定工況下，通過改變支架內(nèi)外臂攻角及臂本身剖面形狀，觀察支架臂與螺旋槳表面空泡產(chǎn)生情況，通過試驗獲得可接受支架優(yōu)化角度。
[0004]雙臂支架空泡性能優(yōu)化是一個系統(tǒng)工程，難度極大。以往雙臂支架的安裝，是用卡板進(jìn)行三維定位，由于卡板制作的本身質(zhì)量和定位操作人員技術(shù)原因，使得安裝精度不高(毫米級)且不穩(wěn)定，引起較大的試驗誤差，已不能滿足科研的需要。必須設(shè)計一種快捷、易更換且能保證安裝精度的試驗方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于雙臂支架攻角對空泡性能的敏感影響，為保證支架本身的加工精度及安裝精度，本發(fā)明摒棄了以往分段加工、焊接拼裝以及支架臂與船模鑲嵌插入連接的方式，提供一種基于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化技術(shù)的支架定位方法，既滿足雙臂支架模型安裝便捷，又能保障試驗安裝精度，便于多槳船雙臂支架空泡性能優(yōu)化的實施。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種基于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化技術(shù)的支架定位方法，包括如下步驟:
[0008](I)加工雙臂支架；所述雙臂支架包括軸套，所述軸套上連接有內(nèi)支架臂和外支架臂，所述內(nèi)支架臂和外支架臂的端面是與所安裝位置船體表面線型一致的曲形弧面；在所述內(nèi)支架臂和外支架臂的端面分別連接有延伸桿，所述延伸桿的中心與內(nèi)支架臂和外支架臂的端面安裝中心重合且垂直于基線；
[0009](2)加工內(nèi)圓柱體和外圓柱體；所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體的中心孔直徑與所述延伸桿的直徑公差配合，所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體的下表面是與所安裝位置船體表面線型一致的曲形弧面；
[0010](3)預(yù)埋內(nèi)圓柱體和外圓柱體；將所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體預(yù)埋在船體安裝雙臂支架的位置，確保內(nèi)圓柱體和外圓柱體的下表面與所安裝位置船體表面線型重合；
[0011](4)將所述雙臂支架的延伸桿分別插入所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體的中心孔，并用螺母鎖緊，實現(xiàn)雙臂支架的精確定位。
[0012]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述延伸桿的直徑為12mm、長度大于60mm并含有20mm的Ml2螺紋段。
[0013]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體的外圓直徑大于內(nèi)支架臂和外支架臂端面弦長的80%，高度為船體厚度的1.5-2倍，中心孔直徑為12mm。
[0014]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0015]本發(fā)明提供了一種可拆卸式，簡便易行的基于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化技術(shù)的支架定位方法。采用數(shù)控銑床對雙臂支架整體加工、在雙臂支架端面中心與船體接觸三維曲面上設(shè)計便于安裝并與船體基線垂直的延伸桿、同時在船體內(nèi)植于便于支架固定的金屬內(nèi)圓柱體和外圓柱體，并采用軸孔制的公差配合，嚴(yán)格控制支架兩延伸桿的中心距的方式來實現(xiàn)對支架安裝位置的精確控制。把雙臂支架的定位方式由空間三維變?yōu)榇怪庇诨€的單向一維定位方式，可精確的把雙臂支架固定于船模表面三維曲面之上，且安裝誤差控制在0.1mm之內(nèi)，既方便安裝又大幅度提高了安裝精度，使得多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化性能試驗精度得到大大的提升，為雙臂支架的空泡性能精細(xì)化優(yōu)化及試驗的實現(xiàn)提供了一個有效的最佳試驗平臺，為多槳船綜合性能的提升創(chuàng)造了良好的試驗研宄條件。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點將在下面【具體實施方式】部分的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明定位結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0018]圖2是本發(fā)明定位結(jié)構(gòu)主視圖。
[0019]圖3是雙臂支架的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4是圖3的A向視圖。
[0021]圖5是圓柱體的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖6是圖5的B向視圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步說明。
[0024]本發(fā)明雙臂支架與船體的安裝方式如圖1和圖2所示。由圖1和圖2可知，根據(jù)船模線型及支架相對位置確定的定位依據(jù)(圖1中A、B、C、D、E、α、β尺寸，其中Α、Β和E表示軸套位置尺寸，C、D和α、β表示的是雙臂支架的定位尺寸)，是很難控制的，但通過圖1和圖2的結(jié)構(gòu)化解，就可以用相對簡單的方式來完成。
[0025]如圖3和圖4所示，先將雙臂支架I (鋁質(zhì)材料)整體加工好。首先根據(jù)雙臂支架的型線，用UG軟件建立雙臂支架的三維結(jié)構(gòu)。雙臂支架I有以下特征:包括軸套1，軸套I上連接內(nèi)支架臂2和外支架臂3，在內(nèi)支架臂2和外支架臂3與船體交接面處垂直延伸直徑為12mm的延伸桿4(與預(yù)埋在船體的圓柱體采用軸孔制的公差配合)，延伸桿4的長度必須大于60mm(含20mm長的M12螺紋段)，此延伸桿4的中心與內(nèi)支架臂2和外支架臂3端面安裝中心(圖紙要求定位點)重合且垂直于基線，內(nèi)支架臂2和外支架臂3端面(與延伸桿4相接的地方)為曲形弧面，與所安裝位置船體表面線型一致。
[0026]同樣按圖5和圖6將鑲嵌于船體的內(nèi)外圓柱體加工好。內(nèi)圓柱體5和外圓柱體6的外圓直徑必須大于內(nèi)支架臂2和外支架臂3的端面弦長(圖6中端面為梭形，梭形的上下頂點之間的距離即為弦長)的80%，高度為船模厚度的1.5-2倍，中心孔直徑12mm，與延伸桿4公差配合，滿足精度要求。
[0027]雙臂支架1、內(nèi)圓柱體5和外圓柱體6都需要用數(shù)控銑床加工。
[0028]如圖1和圖2所示，將內(nèi)圓柱體5和外圓柱體6精確固定預(yù)埋在船體相對應(yīng)的位置，由于內(nèi)圓柱體5和外圓柱體6與船體的交接面是船體型值面，雙臂支架I頂端也是船體型值面，因此將雙臂支架I的延伸桿4輕插入內(nèi)圓柱體5和外圓柱體6，通過延伸桿4與內(nèi)外圓柱體公差配合，精確地保證了雙臂支架定位的準(zhǔn)確度。并用螺母8 (包括彈簧墊圈7)鎖緊，雙臂支架I的優(yōu)化更換過程就完成了。然后在雙臂支架I的軸套I中安裝槳軸9，在槳軸9上螺旋槳10。
[0029]本發(fā)明安裝方法既方便又簡單，安裝精度達(dá)到0.1mm,比原來的靠卡板和技術(shù)人員的安裝精度2_左右，提高了幾個檔次。
[0030]此方法目前已在國內(nèi)全附體船模上首次使用。雙臂支架空泡優(yōu)化試驗對比照片表明，優(yōu)化前在支臂上存在較嚴(yán)重的片空泡，優(yōu)化后在同工況下支臂上未發(fā)現(xiàn)有空泡的產(chǎn)生。
[0031]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化技術(shù)的支架定位方法，其特征在于包括如下步驟: (1)加工雙臂支架；所述雙臂支架包括軸套，所述軸套上連接有內(nèi)支架臂和外支架臂，所述內(nèi)支架臂和外支架臂的端面是與所安裝位置船體表面線型一致的曲形弧面；在所述內(nèi)支架臂和外支架臂的端面分別連接有延伸桿，所述延伸桿的中心與內(nèi)支架臂和外支架臂的端面安裝中心重合且垂直于基線； (2)加工內(nèi)圓柱體和外圓柱體；所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體的中心孔直徑與所述延伸桿的直徑公差配合，所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體的下表面是與所安裝位置船體表面線型一致的曲形弧面； (3)預(yù)埋內(nèi)圓柱體和外圓柱體；將所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體預(yù)埋在船體安裝雙臂支架的位置，確保內(nèi)圓柱體和外圓柱體的下表面與所安裝位置船體表面線型重合； (4)將所述雙臂支架的延伸桿分別插入所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體的中心孔，并用螺母鎖緊，實現(xiàn)雙臂支架的精確定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化技術(shù)的支架定位方法，其特征在于:所述延伸桿的直徑為12_、長度大于60_并含有20_的M12螺紋段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化技術(shù)的支架定位方法，其特征在于:所述內(nèi)圓柱體和外圓柱體的外圓直徑大于內(nèi)支架臂和外支架臂端面弦長的80%，高度為船體厚度的1.5-2倍，中心孔直徑為12mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化技術(shù)的支架定位方法。在雙臂支架端面中心與船體接觸曲面上設(shè)置便于安裝并與船體基線垂直的延伸桿、同時在船體內(nèi)預(yù)埋便于雙臂支架固定的內(nèi)外圓柱體，并采用軸孔制的公差配合，嚴(yán)格控制雙臂支架兩延伸桿的中心距來實現(xiàn)對支架安裝位置的精確控制。本發(fā)明將三維定位化解為一維定位方式，可精確的把雙臂支架固定于船模表面的三維曲面之上，且安裝誤差控制在0.1mm之內(nèi)，便于多槳船雙臂支架模型空泡優(yōu)化性能試驗研究的實施。
【IPC分類】B63B9-00, B63H5-07
【公開號】CN104816783
【申請?zhí)枴緾N201510219539
【發(fā)明人】王建芳, 黃紅波, 丁恩寶, 白銀平, 周斌
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月30日