[发明专利]一种螺旋桨综合测试系统

说明书

技术领域

本发明涉螺旋桨测试领域，特别是涉及一种船用螺旋桨和小飞机螺旋桨综合特性测试的螺旋桨综合测试系统。

背景技术

螺旋桨作为船舶、水下机器人和小飞机的驱动机构，其特性直接影响到船舶、水下机器人和小飞机的驱动特性，乃至影响其运动特性和使用特性。

目前，螺旋桨的特性更多采用模拟方式产生，实际应用的测试系统相对比较稀缺，特别是在极端高速情况下桨叶的负荷和扭曲情况测试更是空白。

中国发明专利申请公布说明书CN102735869A公开了“一种水下直流无刷推进器螺旋桨转速的测试方法和装置”，只完成了螺旋桨转速的特定电路和方法，缺少相应的测试机构。

中国实用新型专利说明书CN202511930U（授权公告日：20012年10月31日）公开了一种“用于测量螺旋桨发动机推力和扭矩的装置”，主要用于测试发动机特性，而不是测试螺旋桨的特性，测试模式只有静态情况下的推力和扭矩。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种螺旋桨综合测试系统，实现对不同类型螺旋桨的测试，完成螺旋桨在不同转速情况下的动态和静态特性，以及在极端情况下桨叶扭曲情况的测试和研究。

为解决上述技术问题，本发明的构思是：本发明以滑动机构配合长度可调整锁链结合双拉力计来实现在滑动机构运动的动态模式和机构静止的静态模式下测试目标螺旋桨在不同转速、正反转情况下的扭矩、推力的静态和动态数据，以及在极端高速情况下桨叶的扭曲情况。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种螺旋桨综合测试系统，包括一个上位机、一个螺旋桨驱动测试机构、一个目标螺旋桨、一个投影仪、一个高速摄像机和一个大型水缸，其特征在于：所述大型水缸的四周壁和底壁为透明玻璃；所述螺旋桨驱动测试机构连接目标螺旋桨而置于大型水缸内的水中；所述投影仪置于大型水缸底部下方，所述摄像机置于大型水缸外侧面；所属螺旋桨驱动测试机构、投影仪和高速摄像机连接所述上位机，通过调整所述大型水缸中的水位可以实现对船用半浸桨、全浸桨和小飞机桨叶的不同类型螺旋桨的综合测试。

上述螺旋桨驱动测试机构安装在所述大型水缸中，通过CANbus总线与所述上位机相连；该机构包括伺服电机驱动器、一个伺服电机、一个扭矩传感器、两个拉力计、两根锁链、一个姿态传感器和一个框型移动固定机构；所述框型移动固定机构包括框形固定架、两个联轴器、输入轴、四根支撑杆、三块支撑板、两个轴承端盖、两个深沟球轴承、两个弧齿锥齿轮、箱盖、方形齿轮箱、输出轴和滑杆；所述滑杆通过螺钉固定与所述大型水缸上方铁架相连；所述滑杆穿过所述框形固定架，所述框形固定架可在所述滑杆上自由滑动；所述拉力计分别固定于所述大型水缸上方两端，通过所述锁链连接于所述框形固定架左右两侧；所述伺服电机驱动器分别与所述伺服电机和所述上位机相连，所述伺服电机驱动器和所述伺服电机一起通过螺钉固定在所述框形固定架上；所述扭矩传感器一端经所述联轴器连接所述伺服电机输出轴，所述扭矩传感器另一端通过所述联轴器连接到所述输入轴；所述四根支撑杆一端通过螺母固定连接所述框形固定架，另一端通过螺纹固定连接到所述方形齿轮箱；所述支撑杆通过过渡配合固定从上至下穿过三个支撑板；所述弧齿锥齿轮通过轴肩与键固定安装在所述输入轴上；所述深沟球轴承通过过盈配合与轴肩固定连接所述输入轴，并通过过盈配合固定安装在所述方形齿轮箱上；所述轴承端盖通过螺钉固定安装在所述方形齿轮箱上；所述弧齿锥齿轮通过轴肩与键固定安装连接所述输出轴；所述深沟球轴承通过过盈配合固定安装在所述方形齿轮箱上；所述轴承端盖通过螺钉固定安装于轴承处；所述箱盖通过螺钉固定安装在所述方形齿轮箱上，用于安装密封的目的；所述姿态传感器通过螺钉固定于所述方形齿轮箱底部；所述目标螺旋桨通过销钉固定安装在所述输出轴上；通过调整所述锁链的长短来实现螺旋桨驱动测试模式的静态和动态的切换，完成固定静态情况下测试所述目标螺旋桨在不同转速下的测试模式和所述目标螺旋桨驱动整个固定机构在所述滑杆上运动一定距离情况下，不同转速的动态测试模式；通过所述拉力计用于实现所述目标螺旋桨在旋转推动情况下轴向推力的在线测试；通过所述姿态传感器实现对螺旋桨驱动情况下机构姿态的监测，以实现对螺旋桨侧向不平衡力的监测和计算，通过姿态角度的变化情况来反映螺旋桨的平衡特性；通过调整所述两个弧齿锥齿轮之间的齿轮齿数比，来实现高速、低速测试模式的切换；所述扭矩传感器用于测试所述目标螺旋桨在不同测试模式下的等效扭矩。

上述投影仪安装于所述大型水缸的底部下方，与所述上位机相连，用于产生平面投影光束，为高速摄像提供背景对比光。