[发明专利]一种喷水推进器内流场和外特性测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及舰船推进领域，尤其涉及一种喷水推进器内流场和外特性测量的装置及其测量方法。

背景技术

喷水推进器内流场与外特性的测量是优化喷水推进水动力结构、提高预报舰船航行特性精度、以及提高喷水推进技术水平的基础。然而，长期以来，喷水推进器内流场与外特性的测量由于受到喷水推进器结构、外壳体全透明材料技术、流体测量技术、以及推进器与船体难以分离等因素的制约，很难准确的获取喷水推进器内流场以及外特性的数据。

发明内容

针对现有的喷水推进器存在的上述问题，现提供一种旨在实现结构简单、测量精度高、且可操作性强的喷水推进器内流场和外特性测量装置及其测量方法。

具体技术方案如下：

一种喷水推进器内流场和外特性测量装置，包括：

船体模型；

动力单元，悬挂于所述船体模型内部；

数据采集单元，所述数据采集单元包括两个推力采集模块、轴向力采集模块、转速和扭矩采集模块；

两个所述推力采集模块分别设置于所述船体模型的中前部和尾部；

所述轴向力采集模块设置于所述动力单元上；

所述转速和扭矩采集模块设置于所述动力单元上。

优选的，还包括：桁架，所述动力单元固定于所述桁架上。

优选的，所述动力单元包括：

推进器，所述推进器的进水口与所述船体模型底部软连接，所述推进器的喷水口与所述船体模型的尾部软连接；

轴系，与所述推进器刚性连接；

电机，所述轴系与所述电机之间设置有所述转速和扭矩采集模块。

优选的，所述轴系与所述转速和扭矩采集模块以及所述转速和扭矩采集模块与所述电机之间通过第一联轴器连接。

优选的，所述推进器与所述轴系通过第二联轴器连接。

优选的，所述推进器包括：

叶片泵，所述叶片泵的一端连接所述第二联轴器，所述叶片泵包括叶轮、导叶体、导叶出口段壳体和叶轮壳体；

进口管道，与所述叶轮壳体连通。

优选的，所述导叶出口段壳体、所述叶轮壳体和所述进口管道均采用透明有机玻璃制成。

优选的，所述轴系包括：

轴承座，所述轴承座上设置有所述轴向力采集模块；

轴承，设置于所述轴承座的内部；

中间轴，所述轴承轴向固定所述中间轴，所述中间轴的一端连接所述第二联轴器，所述中间轴的另一端连接所述第一联轴器。

优选的，所述转速和扭矩采集模块采用扭矩仪。

一种喷水推进器内流场和外特性的测量方法，包括所述喷水推进器内流场和外特性测量装置；所述推进器的外特性包括：推力、轴向力和功率；

所述测量方法包括下列步骤：

步骤一，将所述喷水推进器内流场和外特性测量装置设置于所述船体模型内，将船体模型固定于循环水槽的工作段或拖曳水池的拖车上，将所述船体模型的吃水调整至设定位置；

步骤二，启动所述数据采集单元；

步骤三，启动所述电机，将转速逐渐增加至设定转速，驱动所述推进器运转；

步骤四，将所述循环水槽水速或所述拖曳水池拖车速度调至设定速度；

步骤五，采用粒子图像测速法或激光多普勒测速法测量所述推进器内流场；

步骤六，采用所述数据采集单元测量推进器推力、推进器叶轮轴向力、扭矩和转速，根据转速和扭矩计算所述推进器的功率，以获取所述推进器的外特性。

上述技术方案的有益效果：

通过采用透明有机玻璃材质的推进器，可方便观察以及实现对喷水推进器内流场的测量；

通过数据采集单元获取推进器的推力、轴向力、转速以及扭矩，并根据转速和扭矩可获取推进器的功率，从而获取推进器的外特性：推力、轴向力和功率；

喷水推进器内流场和外特性测量装置结构简单，测量精度高且可操作性强。

附图说明

图1为本发明所述喷水推进器内流场和外特性测量装置的一种实施例的剖面示意图；

图2为本发明所述推进器的一种实施例的剖面结构示意图；

图3为本发明所述轴系的一种实施例的剖面结构示意图；

图4为本发明所述喷水推进器内流场和外特性的方法流程图。

具体实施方式