用于對船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行力學(xué)和軸系振動測量的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于船舶元件檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于對船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行力學(xué)和軸系振動測量的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對于船舶之類的水面和水下航行器而言，它的推進(jìn)器在不均勻流場中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生力的脈動和振動，引起航行器艉部振動，產(chǎn)生航行器輻射噪聲，是影響航行器隱身性能的一個重要因素。因此，在開展模型試驗(yàn)時(shí)，研宄者需要對模型航行器推進(jìn)器的力和軸系振動特性進(jìn)行測量，以此作為衡量艦艇水動力性能的一個重要參考因素。
[0003]參見圖1，在現(xiàn)有技術(shù)中，目前廣泛采用的推進(jìn)器模型力學(xué)和軸系振動特性測量方案通常是在螺旋槳I與驅(qū)動電機(jī)5之間連接一根長軸2，中間采用若干軸承3支撐；此外，在該長軸上外連一突出物，并在軸側(cè)位置來對軸向力及脈沖狀況進(jìn)行測量，而且一般用兩個壓力傳感器4來執(zhí)行對稱式測量。
[0004]然而，進(jìn)一步的研宄表明，上述現(xiàn)有技術(shù)仍然具備以下的缺陷或不足:首先，該測量系統(tǒng)對元件的軸向同軸度要求較高，導(dǎo)致安裝和調(diào)試?yán)щy，而且由于留有預(yù)緊力，容易對后續(xù)的測量精度造成較大影響，此外預(yù)緊力的存在還會使得長軸的工作壽命急劇下降；其次，在試驗(yàn)測量過程中，由于電機(jī)本身會產(chǎn)生振動，這種振動會與推進(jìn)器模型脈沖力所產(chǎn)生的振動混合在一起，相應(yīng)極大地劣化測量結(jié)果的精準(zhǔn)度和可信性，即便現(xiàn)有技術(shù)中往往采用對主機(jī)進(jìn)行優(yōu)選及在后期信號處理階段對中濾波進(jìn)行優(yōu)化，但仍然無法取得令人滿意的測量結(jié)果；再次，由于長軸作為完整的一根軸連接在螺旋槳與驅(qū)動電機(jī)之間，使得推進(jìn)器模型內(nèi)部難以執(zhí)行防水保護(hù)，使得在測量過程中動密封易發(fā)生漏水，進(jìn)而導(dǎo)致驅(qū)動電機(jī)和模型的損壞；最后，這類測量系統(tǒng)由于在軸側(cè)方位對稱地執(zhí)行軸系推力和脈沖狀況的測量，在實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)覺容易產(chǎn)生測量精度下降的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種用于對船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行力學(xué)和軸系振動測量的系統(tǒng)，其中通過結(jié)合船舶航行器推進(jìn)器模型自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來構(gòu)建試驗(yàn)測量系統(tǒng)，并對其關(guān)鍵組件如磁性盤式聯(lián)軸器、中間連接壁、力傳感器和加速度傳感器等的具體結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式進(jìn)行研宄和設(shè)計(jì)，相應(yīng)能夠使得電機(jī)與螺旋槳及測量元件從連接上徹底隔離，杜絕電機(jī)振動給測量過程帶來的不利影響，同時(shí)與現(xiàn)有技術(shù)相比可顯著提高測量的精度和可信度，并使得測量系統(tǒng)的水密環(huán)節(jié)變得容易。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型，提供了一種用于對船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行力學(xué)和軸系振動測量的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括中間連接壁、磁性盤式聯(lián)軸器、第一傳動軸、第二傳動軸、壓電式力傳感器和加速度傳感器，其中:
[0007]所述中間連接壁呈豎直設(shè)置的艙壁結(jié)構(gòu)，并安裝在船舶推進(jìn)器模型尾部的螺旋槳以及用于為該螺旋槳提供動力的驅(qū)動電機(jī)之間；所述磁性盤式聯(lián)軸器由兩個相互對置的磁盤結(jié)構(gòu)共同組成，這兩個磁盤結(jié)構(gòu)分別安裝在所述中間連接壁的左右兩側(cè)，并且各自與所述中間連接壁之間保持氣隙；
[0008]所述第一傳動軸的一端與所述驅(qū)動電機(jī)的輸出端保持相連，另外一端則通過第一墊片聯(lián)接至安裝在所述中間連接壁左側(cè)的磁盤結(jié)構(gòu)；所述第二傳動軸的一端與所述螺旋槳相連，另外一端則通過推力軸承和第二墊片聯(lián)接至安裝在所述中間連接壁右側(cè)的磁盤結(jié)構(gòu)；
[0009]所述壓電式力傳感器設(shè)置在所述第二傳動軸處于所述中間連接壁一側(cè)的軸端位置，用于對從螺旋槳經(jīng)由推力軸承傳遞至中間連接壁的軸系激振力狀況執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；所述加速度傳感器則直接安裝在所述中間連接壁的上部或下部，并用于對中間連接壁的振動信號執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一及第二傳動軸由45鋼材質(zhì)一次加工制成，并經(jīng)過淬火等工序以保證傳動軸的同軸度、硬度及抗彎抗扭等特性。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述推力軸承的工作性能參數(shù)被設(shè)計(jì)如下:其最大軸向受力為2500N，其最大工作轉(zhuǎn)速為5000r/min。
[0012]總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、通過采用中間連接壁的設(shè)計(jì)，不僅可在螺旋槳與驅(qū)動電機(jī)建立有效的水密防護(hù)，更重要的是通過與磁性盤式聯(lián)軸器及兩個傳動軸的配合安裝，有效隔絕了電機(jī)驅(qū)動的不穩(wěn)定性對測量過程的影響和干擾，與現(xiàn)有技術(shù)相比顯著提高了實(shí)時(shí)測量的準(zhǔn)確性和精確性，為研宄水面和水下航行器設(shè)計(jì)參數(shù)和振動特性提供有效的參照；
[0014]2、通過將壓力傳感器和加速度傳感器設(shè)置在第二傳動軸的軸端和中間連接壁之上，在整個測量過程中，螺旋槳的受力和軸系振動信號可通過推力軸承直接傳遞至相應(yīng)傳感器，與對稱測量方式相比能夠進(jìn)一步提高測量的精度；
[0015]3、按照本實(shí)用新型的上述測量系統(tǒng)由于采用兩個傳動軸來執(zhí)行各組件之間的相互連接，這樣在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)可允許發(fā)生一定程度的角度偏差和平行偏差，有效彌補(bǔ)軸系安裝過程中不可避免的偏差，相應(yīng)進(jìn)一步提高測量結(jié)果的高精度性。
【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中用于對船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行測量的系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖2是按照本實(shí)用新型所構(gòu)建的用于對船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行測量的系統(tǒng)整體示意圖；
[0018]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0019]1-螺旋槳2-長軸3-軸承4-壓力傳感器5-驅(qū)動電機(jī)11-中間連接壁12-磁性盤式聯(lián)軸器13-第一傳動軸14-第二傳動軸15-力傳感器16-加速度傳感器21-螺旋槳22-驅(qū)動電機(jī)23-第一墊片24-推力軸承25-第二墊片121-磁盤結(jié)構(gòu)122-磁盤結(jié)構(gòu)
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0021]圖2是按照本實(shí)用新型所構(gòu)建的用于對船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行測量的系統(tǒng)整體示意圖。如圖2中所示，該系統(tǒng)主要包括中間連接壁11、磁性盤式聯(lián)軸器12、第一傳動軸13、第二傳動軸14、力傳感器15、加速度傳感器16和信號分析單元等，其中主要通過對關(guān)鍵元件的自身結(jié)構(gòu)及其具體設(shè)置方式