[发明专利]冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置，其特征在于：包括空泡水筒试验段(3)，所述空泡水筒试验段(3)横向布置，所述空泡水筒试验段(3)的上部设置有空泡水筒上盖板(2)，所述空泡水筒上盖板(2)处通过定位装置安装有布放装置(5)，所述布放装置(5)的中心线与空泡水筒上盖板(2)垂直，所述布放装置(5)穿过空泡水筒上盖板(2)伸入至空泡水筒试验段(3)内部，并在布放装置(5)的下端夹持试验模型冰(6)；所述空泡水筒试验段(3)内部还安装有长轴动力仪(7)，所述长轴动力仪(7)的端部安装有桨模(8)；所述空泡水筒试验段(3)的一侧壁安装有观察窗(4)；

位于空泡水筒试验段(3)的外部设置有桨模水动力采集卡(1)，所述桨模水动力采集卡(1)与长轴动力仪(7)通过第一数据线连接，观察窗(4)的外部还设置有高速相机(10)，所述高速相机(10)与图像采集控制器(9)连接，高速相机(10)的一旁还设置有照明光源(11)，满足高速相机(10)的光量。

2.如权利要求1所述的冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置，其特征在于：所述布放装置(5)通过定位装置实现轴向、垂向和侧向定位。

3.如权利要求1所述的冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置，其特征在于：所述布放装置(5)位于试验螺旋桨模型的来流前方上部。

4.如权利要求1所述的冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置，其特征在于：所述长轴动力仪(7)位于空泡水筒试验段(3)的来流上游出轴，长轴动力仪(7)通过支撑架与空泡水筒试验段(3)的内壁螺栓固定。

5.如权利要求1所述的冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置，其特征在于：所述高速相机(10)包括有第一相机和第二相机，第一相机和第二相机之间通过第二数据线连接，第一相机通过第三数据线与图像采集控制器(9)连接，在试验模型冰(6)释放时由图像采集控制器(9)给出触发信号，控制第一相机和第二相机开始同步进行图像拍摄；第一相机通过第四数据线与桨模水动力采集卡(1)相连接，在桨模推扭水动力的时历变化采集过程中，桨模水动力采集卡(1)可通过第四数据线获取到高速相机(10)开始和结束图像采集的信号。

6.一种利用权利要求1所述的冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

首先选择空泡水筒某一段为空泡水筒试验段(3)；

空泡水筒试验段(3)横向布置，在空泡水筒试验段(3)的顶部安装空泡水筒上盖板(2)，然后在空泡水筒上盖板(2)上垂直安装布放装置(5)，布放装置(5)伸入空泡水筒试验段(3)内部；

然后安装好长轴动力仪(7)和桨模(8)；

空泡水筒试验段(3)外部的桨模水动力采集卡(1)、照明光源(11)、高速相机(10)和图像采集控制器(9)；

启动空泡水筒的水速和螺旋桨转速至指定工况运行，由长轴动力仪(7)测量桨模(8)的推力和扭矩时历变化，并记录于桨模水动力采集卡(1)上；待桨模水动力曲线采集稳定后，由布放装置(5)释放试验模型冰(6)，然后图像采集控制器(9)给出触发信号，控制高速相机(10)从不同视角开始对冰块运动和冰桨碰撞作用过程进行同步拍摄；

桨模水动力采集卡(1)在记录桨模水动力的同时收到高速相机(10)开始和结束图像拍摄的时刻信号；

结合高速相机(10)的图像采集与桨模水动力采集卡(1)的时刻对应关系，以及高速相机(10)的图像采集帧数，可获得不同时刻的冰块运动、冰桨碰撞作用状态和对应桨模水动力性能结果。