[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

说明书

一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置及测试方法，包括空泡水筒试验段，空泡水筒试验段横向布置，空泡水筒试验段的上部设置有空泡水筒上盖板，空泡水筒上盖板处通过定位装置安装有布放装置，布放装置的中心线与空泡水筒上盖板垂直，布放装置穿过空泡水筒上盖板伸入至空泡水筒试验段内部，并在布放装置的下端夹持试验模型冰；空泡水筒试验段内部还安装有长轴动力仪，长轴动力仪的端部安装有桨模；空泡水筒试验段的一侧壁安装有观察窗；测试方便，能够实时同步采集冰块运动位置、冰桨碰撞作用过程和螺旋桨的水动力性能，为分析不同冰桨碰撞过程对螺旋桨水动力性能影响提供可靠依据。

技术领域

本发明涉及测试平台技术领域，尤其是一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置及测试方法。

背景技术

船舶在冰区航行时，破碎冰块沿船侧和船底滑动至船尾，与螺旋桨发生冰桨碰撞切削作用，对螺旋桨性能产生影响。

冰块在螺旋桨旋转抽吸力、重力和浮力等综合作用下，存在平动和转动的多自由度，与螺旋桨碰撞作用过程具有瞬态、随机和不确定性等特点，使得螺旋桨水动力性能随时间和空间非定常变化。

在冰桨碰撞螺旋桨性能模型试验中，如果仅采集螺旋桨水动力而不辅以冰桨碰撞的实时作用过程图像，难以对不同时刻的螺旋桨水动力曲线变化进行准确解释，不能达到分析冰桨碰撞过程对螺旋桨性能影响的目的。

由于冰桨碰撞是个瞬态的作用过程，捕捉冰块运动和冰桨碰撞的细节信息需要借助于高速摄影技术，且需保证高速摄影和螺旋桨水动力性能的采集实现实时同步。因此，为满足冰桨碰撞对螺旋桨水动力性能影响模型试验的测试和分析要求，需要建立一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试平台。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置及测试方法，从而能够实时同步采集冰块运动位置、冰桨碰撞作用过程和螺旋桨的水动力性能，为分析不同冰桨碰撞过程对螺旋桨水动力性能影响提供可靠依据。

本发明所采用的技术方案如下：

一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置，包括空泡水筒试验段，所述空泡水筒试验段横向布置，所述空泡水筒试验段的上部设置有空泡水筒上盖板，所述空泡水筒上盖板处通过定位装置安装有布放装置，所述布放装置的中心线与空泡水筒上盖板垂直，所述布放装置穿过空泡水筒上盖板伸入至空泡水筒试验段内部，并在布放装置的下端夹持试验模型冰；所述空泡水筒试验段内部还安装有长轴动力仪，所述长轴动力仪的端部安装有桨模；所述空泡水筒试验段的一侧壁安装有观察窗；

位于空泡水筒试验段的外部设置有桨模水动力采集卡，所述桨模水动力采集卡与长轴动力仪通过第一数据线连接，观察窗的外部还设置有高速相机，所述高速相机与图像采集控制器连接，高速相机的一旁还设置有照明光源，满足高速相机的光量。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述布放装置通过定位装置实现轴向、垂向和侧向定位。

所述布放装置位于试验螺旋桨模型的来流前方上部。

所述长轴动力仪位于空泡水筒试验段的来流上游出轴，长轴动力仪通过支撑架与空泡水筒试验段的内壁螺栓固定。

所述高速相机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连接，在试验模型冰释放时由图像采集控制器给出触发信号，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，桨模水动力采集卡可通过第四数据线获取到高速相机开始和结束图像采集的信号。

一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置的测试方法，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；