[发明专利]导管测力装置

说明书

技术领域

本发明涉及水动力测量领域，尤其是一种水下船模试验中导管螺旋桨的导管测力装置。 

背景技术

目前，对于导管螺旋桨这种特种推进器推力测量的研究很少，尤其是水下船模试验中对环形导管推力的测量。传统的测试方法是在环形导管上设置剑支撑天平进行测力，但是这种方法在水下试验中，当模型的移动速度达到3～4m/s时，剑支撑天平与环形导管的接触部位在受到螺旋桨旋转产生推力的情况下，会产生抖动现象，甚至导致环形导管与螺旋桨相碰撞，此外，剑支撑天平的安装方式破坏了模型尾部整体结构。而且，由于环形导管的剖面为较薄的机翼型或折角线型，给测力天平的设计与布置带来较大困难，因测量手段的缺失致使无法深入了解并准确测量带导管螺旋桨船舶的水动力性能。 

发明内容

本申请人针对上述无法准确测量导管螺旋桨导管推力情况的缺陷，提供一种导管测力装置  ，从而可以测量在水下自航试验中导管螺旋桨的导管推力。 

本发明所采用的技术方案如下： 

一种导管测力装置，在模型内部装置尾轴，尾轴的一端连接转动轴，于转动轴上安装螺旋桨，螺旋桨的外围设置导管，在尾轴的外部还套有尾轴管；于模型内部，尾轴管的外围装置环形导管天平，环形导管天平的内周与尾轴管外周间隙配合，环形导管天平的中部外周开有环形凹槽，两端圆柱部上开有孔，在靠近口部的外周面上设置有连接螺纹；环形导管天平的一端通过连接管、支架连接在导管上，另一端与法兰盘固接在尾法兰上。

其进一步特征在于： 

所述形导管天平为圆环柱形，环形导管天平两端圆柱部上开有的孔为跑道形孔。

所述支架为三根，各支架的一端分别与导管固接并互成120°。 

所述环形导管天平可以采用铝合金材料。 

本发明的有益效果如下： 

本发明将导管推力通过支架传递到安装于模型内部的环形导管天平，通过环形导管天平上的应变测力元件，并根据惠斯顿电桥原理，反映和计算出轴向力，实现了在试验时对导管推力的准确测量；拆卸与安装方便，避免了实际测量中出现的结构弱点与安全风险；且合理的利用了模型尾部的空间，使测力天平的设计和布置方便。

附图说明

图1为本发明的剖视图。 

图2为本发明的局部结构示意图。 

图3为环形导管天平的立体示意图。 

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。 

如图1、图2所示，在模型内部装置尾轴1，尾轴1的一端连接转动轴4，于转动轴4上安装螺旋桨10，螺旋桨10的外围设置导管11；在尾轴1的外部还套有尾轴管2。于模型内部，尾轴管2的外围装置环形导管天平7，环形导管天平7与尾轴管2之间互不干涉，使环形导管天平7不会因为尾轴1的转动及尾轴管2的震动，而对测量导管推力产生影响；环形导管天平7的结构如图3所示，形导管天平7为圆环柱形，采用铝合金材料。环形导管天平7的内周与尾轴管2外周间隙配合，环形导管天平7的中部外周开有环形凹槽7-1，形成薄壁连接桥部；两端圆柱部上开有跑道形孔7-2，在靠近口部的外周面上设置有连接螺纹7-3；在环形凹槽7-1中黏贴布置应变片，应变片的黏贴方式遵循惠斯顿电桥原理（全桥电路），并采用硅胶密封固定，以满足密闭、防水和绝缘的要求。如图1、图2所示，环形导管天平7的一端与连接管8螺纹连接，另一端与法兰盘3固接在尾法兰5上。所述导管10上固接三根位置互成120°的支架9，支架9的一端穿过瓦片6与连接管8连接。瓦片6为保持模型尾部形状及线条的可拆卸与安装的结构。 

在进行试验时，通过装置于模型内部的电机（图中未示出）工作，尾轴1工作带动转动轴4一起旋转，使螺旋桨10转动。螺旋桨10旋转产生推力，推力经过支架9均匀的传递至环形导管天平7，由于环形导管天平7上布置有跑道形孔7-2及应变片（图中未示出），跑道形孔7-2起弹性支撑作用，在弹性范围内，使环形导管天平7的连接桥部轴向产生弹性变形，从而使应变片受到载荷产生形变，导致应变片产生电阻值的变化。电阻值的变化通过测量电桥转换为与力值信号成正比的电压信号，该电压信号经过标定换算，即可换算出对应的力值的大小，从而实现模型试验中导管推力的准确测量。 

采用本发明所述的导管测力装置进行的测试方法如下： 

第一步：进行系数标定后，在船舶模型上安装上述测量装置。