[发明专利]模拟船舶推进器的加载试验装置

说明书

本发明涉及一种模拟船舶推进器的加载试验装置，该加载试验装置主要包括螺旋桨模拟块、轴向静推力加载装置、动态力加载装置、扭矩加载装置和三分量动态力测量装置组成；所述的螺旋桨模拟块安装在推进轴艉轴末端；轴向静推力加载装置与推进轴联接，实现轴向力的传递；动态力加载装置可以实现沿轴向和径向加载动态力；扭矩加载装置对称布置在推进轴两侧，与推进轴之间通过窄V带机构实现传动；三分量动态力测量装置可以测量传递到推进轴X、Y、Z三向实际的动态力分量力值。本发明可全面模拟船舶运转过程中螺旋桨与推进轴之间相互作用的各种载荷，同时实现轴向静推力、动态力与扭矩的加载。

技术领域

本发明涉及模拟船舶推进器的加载试验装置。

背景技术

船舶主机发出的功率传递给螺旋桨，使螺旋桨产生转动，同时又将螺旋桨旋转时产生的推力通过推力轴承传给船体，推动船舶航行。在这个复杂的过程中，推进电机向螺旋桨传递着扭矩，同时，螺旋桨通过推进轴向止推轴承传递着静推力，而由于螺旋桨在船艉不均匀流场中旋转，还存在着推力的非定常分量，从而诱发船舶推进轴系振动，引起船体振动，并产生辐射噪声。

目前，国内相关高校以及科研机构已建立了一些可供教学科研用的模拟船舶推进器的加载试验装置，用来模拟船舶螺旋桨与推进轴之间的相互作用载荷。如武汉理工大学朱汉华提出了一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置(CN 104807629A)，在试验轴中间段位置采用直流电磁扭矩装置进行扭矩加载，在轴艉端采用液压方式进行轴向力加载，同时也可以进行多个方向的径向力加载，但该装置主要是用于在轴系安装前对其进行性能测试和极限加载破坏性试验，同时其采用球轴承联接会在轴向力传递时引入额外的脉动力影响；一种模拟船舶推进控制系统(发明专利：CN 102426423A)、一种船舶电力推进系统的试验系统(发明专利：CN 101221699A)和船用螺旋桨动态负载模拟装置(发明专利：CN103792853A)仅考虑了扭矩负载的影响；中国舰船研究设计中心研制的推进轴系试验台架(舰船推进轴系的螺旋桨激励力传递特性，中国舰船研究，2015，10(6)：81-86)，该台架中采用液压方式加载轴向静推力，在螺旋桨部位锤击的方式沿轴向、径向和垂向进行动态加载，而没有考虑扭矩负载对推进轴的振动影响；国防科技大学王家盛研制的推进轴系实验装置(中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集2009年),该装置配备了循环水箱来提供推进器所需的外部水环境，但受限于尺寸以及不稳定流场限制，一定程度上降低了试验台的可靠性；武汉理工大学严新平研制的船舶轴系综合试验平台(发明专利：CN102980765A；发明专利：CN103353395A)，该装置采用液压方式对推进轴加载三向轴向力以及扭矩负载，但在该装置中液压加载装置直接将力作用至轴承壳体，忽略了轴承滚动体旋转时引起的脉动分量影响，扭矩加载采用齿轮啮合也增加了推进轴受力的不均匀性；华中科技大学赵耀等研制的船舶推进轴系纵向振动模拟试验台(发明专利：CN102297753A)，该装置采用动加载模块与静加载模块来模拟螺旋桨的纵向交变激励力，忽略了扭矩对推进轴振动的影响，加载装置中采用的止推轴承同样也没有考虑轴承滚动体旋转时引起的脉动分量影响，该装置也存在一定的局限性。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种模拟船舶推进器的加载试验装置，实现能够全面模拟船舶运转过程中螺旋桨与推进轴之间相互作用的各种载荷，能够为船舶推进系统的相关理论及试验研究提供切实有效可行的试验装置。

为了解决上述问题，本发明采用如下方案：

一种模拟船舶推进器的加载试验装置，该加载试验装置主要包括螺旋桨模拟块、轴向静推力加载装置、动态力加载装置、扭矩加载装置和三分量动态力测量装置组成；所述的螺旋桨模拟块安装在推进轴艉轴末端；轴向静推力加载装置与推进轴联接，实现轴向力的传递；动态力加载装置可以实现沿轴向和径向加载动态力；扭矩加载装置对称布置在推进轴两侧，与推进轴之间通过窄V带机构实现传动；三分量动态力测量装置可以测量传递到推进轴X、Y、Z三向实际的动态力分量力值。

作为上述技术方案的进一步改进：