[发明专利]调距桨单片桨叶转叶力矩测量装置中的测力机构

说明书

技术领域

本发明涉及可调螺距螺旋桨水动力学试验技术领域，具体涉及在拖曳水池或者可变压水筒中测量可调螺距螺旋桨单片桨叶转叶力矩的试验装置，尤其涉及测量单片桨叶转叶力矩试验装置中的测力机构。

背景技术

可调螺距螺旋桨，又称调距桨，是目前舰船中最广泛采用的推进装置之一，与定距桨不同，调距桨可以通过驱动设置于桨毂中的运动机构，以桨叶转动和改变桨叶的角度来调节螺旋桨螺距，通过桨叶螺距角的改变实现主机负荷的增加或减小，以改善主机推进效率、降低营运成本和获得优良的操作性能和机动性。在设计实船调距桨调距机构、液压装置和桨毂时，在均匀流中不同稳态工况下(包括稳定前进、稳定后退和急速操纵)调距桨一个叶片的转叶力矩是需要考虑的重要参数，尤其是对于高转速、大盘面比的调距桨，转叶力矩是设计时必须考虑的重要参数。现有的对调距桨转叶力矩的测量通常是通过在可变压水筒中进行的转叶力矩试验来进行的，通常使用一个沿桨毂中心平放着的悬臂应变梁来实现调距桨单只桨叶转叶力矩的测量，由于其测力机构并不是直接与被测桨叶连接，因而无法将桨叶所受的力和力矩直接传递到测力机构上，间接影响转叶力矩的测量精度，另一方面，其直接测量转叶力矩单一分量，而并不测量其他可能对转叶力矩产生干扰的力和力矩，以及从试验的角度验证测量装置对这些干扰量的抗干扰能力，因此，无法确保转叶力矩测量值的可靠性。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种调距桨单片桨叶转叶力矩测量装置中的测力机构，其具有良好的静校性能以及抗干扰能力，能够确保调距桨桨叶转叶力矩的测量精度及可靠性。

本发明的技术方案如下：

调距桨单片桨叶转叶力矩测量装置中的测力机构，包括调距桨，调距桨上的单只被测桨叶通过调距机构收紧装配在测力传感器顶部的锥段一上，所述调距机构包括夹紧圈及压紧圈，夹紧圈包括两个半环，所述两个半环对合形成中部带有锥形通孔一的夹紧圈，锥形通孔一内锥面与锥段一外锥面的锥度一致，压紧圈中部带有贯通的安装孔，测力传感器的锥段一嵌合在锥形通孔一内，测力传感器的底部穿过安装孔后紧固在调距桨的桨毂内，测力传感器的中心轴线与被测桨叶的转叶轴线重合，被测桨叶通过螺钉与夹紧圈的两个半环、压紧圈紧固连接；测力传感器上贴有应变片，用于测量被测桨叶转叶力矩的应变片为全桥连接；桨毂前端固接有导流帽，桨毂的后端与连接法兰紧固且密封连接，外部的螺旋桨动力仪主轴与连接法兰传动连接，桨毂后端固接有水密接头，测力传感器的信号线经由水密接头、连接法兰被引入外部的螺旋桨动力仪。

其进一步技术方案为：

所述测力传感器的锥段一下方为横截面为正八边形的实心柱段，正八边形的实心柱段的四个边为内凹的弧形结构，且所述内凹的弧形结构间隔布置，正八边形的实心柱段的另外四个边上贴有应变片；实心柱段的下方为底座，底座与桨毂固接。

所述底座上设有引线孔及通线槽，引线孔位于通线槽的上端且二者相通，通线槽在径向上与密封槽连通，密封槽的另一端与出线孔连通，出线孔设在底座上且为通孔，密封槽内灌注有防水硅胶。

所述测力传感器为五分量传感器，用于测量被测桨叶的转叶力矩、被测桨叶在水流方向上受到的力和力矩、被测桨叶在与水流方向和被测桨叶参考线方向均垂直的方向上所受到的力和力矩，其中，用于测量在水流方向上受到的力的应变片为全桥连接，用于测量与水流方向和被测桨叶参考线方向均垂直的方向上所受到的力的应变片为全桥连接，用于测量在水流方向上受到的力矩的应变片为半桥连接，用于测量与水流方向和被测桨叶参考线方向均垂直的方向上所受到的力矩的应变片为半桥连接。

所述调距桨上的非被测桨叶通过调距圈紧固在桨毂上，调距圈包括两个半环，所述两个半环对合形成中部带有锥形通孔二的调距圈，非被测桨叶的叶根处带有锥段二，锥形通孔二内锥面与锥段二外锥面的锥度一致，非被测桨叶的锥段二嵌合在锥形通孔二内，调距圈的两个半环分别通过螺钉与桨毂紧固连接。

本发明的技术效果：

本发明通过将被测桨叶直接收紧抱死在测力传感器上的结构设计，使被测桨叶所受的力和力矩能够直接传递到测力传感器上，相比于传统的间接传递，提高了测量精度；通过均由两个半环对合形成带有锥形安装孔的夹紧圈以及调距圈的结构设计，在实现桨叶螺距可调的基础上，减小了调距桨模型的整体尺寸。