一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置制造方法及图纸

一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，包括支柱包，所述支柱包的底部通过紧固件连接齿轮箱，所述支柱包和齿轮箱的同一轴线位置开有安装孔，所述安装孔内装入输入轴，以及输出轴，所述输出轴的头部固定有空心桨毂，所述空心桨毂上固定有单叶片测力传感器，所述单叶片测力传感器上固定单片桨叶，导线密封装置固定在空心桨毂上，单叶片测力传感器的信号线穿过导线密封装置后，与整体推扭力测量元件信号线合并，经输出轴中间孔穿出后与滑环动环触点连接；所述输出轴的末端还安装有滑环，所述滑环所在空间完全水密，输出线通过穿线孔与动力仪外部信号处理装置连接，整体推扭力测量元件所在空间完全水密，并与大气连通。测量方便。

【技术实现步骤摘要】
一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置
本专利技术涉及螺旋桨动力测量设备
，尤其是一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置。
技术介绍
极地船舶在冰区航行时，推进系统螺旋桨工作于冰水混合环境，螺旋桨抽吸作用的存在使得冰块与螺旋桨之间发生流场堵塞、冰桨碰撞铣削等冰桨流作用，一方面冰块的冲击碰撞对螺旋桨结构强度提出更高要求，另一方面冰块的扰动作用对螺旋桨水动力、空泡和振动等性能产生影响，因此极地船舶螺旋桨设计需要综合评估其在冰水混合环境下的水动力和结构性能。由于冰介质的特殊性和冰桨运动的随机性，现多采用模型试验手段进行此类复杂力学作用问题的研究。与无冰水域相比，冰水混合环境中冰介质的阻塞扰动作用导致螺旋桨的空泡性能恶化、水动力性能的非定常特性加剧，常规螺旋桨水动力测量装置的频响特性不足，难以满足冰介质干扰下的螺旋桨模型水动力性能测试采集要求。由于极地船舶螺旋桨还需要获取冰桨流作用下的桨叶冰水混合载荷特性作为其强度性能评估和结构设计优化的有效输入，所以除了测试螺旋桨模型的整体水动力性能外，还需要测量冰桨流作用过程中螺旋桨模型单片桨叶的多分力载荷，目前无现有设备可满足该测量需求。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，从而可以有效的实现天平的测量功能，满足试验测试要求。本专利技术所采用的技术方案如下：一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，包括支柱包，所述支柱包的底部通过紧固件连接齿轮箱，所述支柱包和齿轮箱的同一轴线位置开有安装孔，所述安装孔内装入输入轴，所述输入轴通过一组面对面安装圆锥滚子轴承支撑在齿轮箱内，末端通过调心球轴承支撑在支柱包内；所述输入轴底部通过锥齿轮机构连接有输出轴，所述输出轴与输入轴在空间位置垂直，所述输出轴通过一组背对背安装圆锥滚子轴承支撑在齿轮箱内的内，末端通过收缩段内的轴承装置支撑，在轴承装置之后为整体推扭力测量元件，所述齿轮箱的末端通过紧固件安装有导流罩，收缩段通过紧固件与齿轮箱固定连接；所述输出轴的头部固定有空心桨毂，所述空心桨毂上固定有单叶片测力传感器，所述单叶片测力传感器上固定单片桨叶，导线密封装置固定在空心桨毂上，单叶片测力传感器的信号线穿过导线密封装置后，与整体推扭力测量元件信号线合并，经输出轴中间孔穿出后与滑环动环触点连接；所述输出轴的末端还安装有滑环，所述滑环所在空间完全水密，输出线通过穿线孔与动力仪外部信号处理装置连接，整体推扭力测量元件所在空间完全水密，并与大气连通。其进一步技术方案在于：所述输入轴通过径向密封套与齿轮箱连接。所述径向密封套成空心圆柱体结构，并在其内上半部形成有第一骨架密封圈，其外端中部延伸有径向端盖，径向端盖下部设置有凹槽，所述凹槽内安装与齿轮箱配合的第一O型圈。所述输出轴通过轴向密封套与齿轮箱连接。所述齿轮箱的结构为：成中空结构，上半部分为与支柱包匹配的翼型柱体，下半部分为圆环柱体；内部开有齿轮箱通气孔和齿轮箱穿线孔，与支柱包配合端面开有密封圈槽，在其下方开有操作窗口，并通过盖板盖住。支柱包横截面为翼型，并开有支柱包通气孔和支柱包穿线孔。输出轴上包含整体推扭力测力元件，分别为扭矩测量元件和推力测量元件，扭矩测量元件采用四柱梁形式，推力测量元件采用支撑片加剪切梁形式，并安装有筋板，除测力元件以外，轴中心处开有转轴穿线孔，在靠近推力元件一侧，开有贯穿转轴侧边穿线孔。收缩段的结构为：主体为纵剖面为等腰梯形的锥台，通过螺纹和齿轮箱固定连接，在螺纹后端装有第三O型圈，实现静密封；在出轴处采用含油轴承进行支撑，含油轴承镶嵌在上表面为弧形的轴承套内；在含油轴承两侧装有刀口向外的第二骨架密封圈，实现轴的动密封。空心桨毂周向均匀角度位置开有三个深度相同第一圆形凹槽和一个深度较大的第二圆形凹槽，第一圆形凹槽内安装单片桨叶，第二圆形凹槽内安装单叶片测力传感器；在与输出轴接触面装有密封装置，实现静密封，单片桨叶根部底面开有凹槽，装有配重块，所述单叶片测力传感器通过法兰面分别于空心桨毂和单片桨叶螺钉固定连接，传感器采用横截面为八边形单柱梁进行多分力测量，直边用于应变片粘贴，曲边用于共桥接点粘贴，同时位于底部的法兰上开有法兰穿线孔和法兰引线槽。导线密封装置与空心桨毂接触表面装有密封圈，实现结合面的静密封，中间部分开有数个小直径的导线穿线孔，导线穿过密封装置后填料孔内会填满环氧树脂，固化后可实现穿线孔的密封。本专利技术的有益效果如下：本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过动力装置带动输入轴和输出轴转动，从而带动单片桨叶转动，由于单叶片测力传感器的作用，单叶片测力传感器的信号线经导线密封装置穿出后，与整体推扭力测量元件信号线合并，经输出轴中间孔穿出后与滑环动环触点连接，滑环输出线通过齿轮箱和支柱包的穿线孔后与动力仪外部信号处理装置连接，这样在检测过程中，即可方便的检测出每一片桨叶的分力载荷以及测量元件的整体水动力性能。本专利技术使用了桨模整体推扭力和单片桨叶多分力测量天平，可实现冰水混合环境下螺旋桨模型整体水动力和桨叶冰水混合载荷特性的测量。附图说明图1为本专利技术的结构示意图(全剖视图)。图2为本专利技术径向密封套的机构示意图。图3为本专利技术齿轮箱的结构示意图(全剖视图)。图4为图3的俯视图。图5为本专利技术输出轴的结构示意图。图6为本专利技术收缩段的结构示意图。图7为图6中I部的局部放大图。图8为本专利技术空心桨毂的结构示意图。图9为图8中沿D-D截面的全剖视图。图10为本专利技术单叶片测力传感器的结构示意图。图11为图10中沿F-F的全剖视图。图12为本专利技术导线密封装置的结构示意图。其中：1、支柱包；2、输入轴；3、径向密封套；301、径向端盖；302、第一O型圈；303、第一骨架密封圈；4、齿轮箱；401、齿轮箱通气孔；402、齿轮箱穿线孔；403、盖板；404、圆环柱体；405、翼型柱体；406、密封圈槽；5、输出轴；501、转轴穿线孔；502、扭矩测量元件；503、推力测量元件；504、筋板；505、转轴侧边穿线孔；6、导流罩；7、滑环；8、轴向密封套；9、收缩段；901、锥台；902、第二骨架密封圈；903、轴承套；904、含油轴承；905、第三O型圈；10、空心桨毂；1001、密封元件；1002、第二圆形凹槽；1003、第一圆形凹槽；11、单片桨叶；12、单叶片测力传感器；1201、八边形单柱梁；1202、法兰穿线孔；1203、法兰引线槽；13、导线密封装置；1301、导线穿线孔；1302、填料孔。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本实施例的用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，包括支柱包1，支柱包1的底部通过紧固件连接齿轮箱4，支柱包1和齿轮箱4的同一轴线位置开有安装孔，安装孔内装入输入轴2，输入轴2通过一组面对面安装圆锥滚子轴承支撑在齿轮箱4内，末端通过调心球轴承支撑在支柱包1内；输入轴2底部通过锥齿轮机构与输出轴5进行动力传递，输出轴5与输入轴2在空间位置垂直，输出轴5通过一组背对背安装圆锥滚子轴承支撑在齿轮箱内4的内，末端通过收缩段9内的轴承装置支撑，在圆锥滚子轴承之后为整体推扭力测量元件，齿轮箱4的末端通过紧固件安装有导流罩6，收缩段9通过紧固件与齿轮箱4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，其特征在于：包括支柱包(1)，所述支柱包(1)的底部通过紧固件连接齿轮箱(4)，所述支柱包(1)和齿轮箱(4)的同一轴线位置开有安装孔，所述安装孔内装入输入轴(2)，所述输入轴(2)通过一组面对面安装圆锥滚子轴承支撑在齿轮箱(4)内，末端通过调心球轴承支撑在支柱包(1)内；所述输入轴(2)底部通过锥齿轮机构连接有输出轴(5)，所述输出轴(5)与输入轴(2)在空间位置垂直，所述输出轴(5)通过一组背对背安装圆锥滚子轴承支撑在齿轮箱内(4)的内，末端通过收缩段(9)内的轴承装置支撑，在轴承装置之后为整体推扭力测量元件，所述齿轮箱(4)的末端通过紧固件安装有导流罩(6)，收缩段(9)通过紧固件与齿轮箱(4)固定连接；所述输出轴(5)的头部固定有空心桨毂(10)，所述空心桨毂(10)上固定有单叶片测力传感器(12)，所述单叶片测力传感器(12)上固定单片桨叶(11)，导线密封装置(13)固定在空心桨毂(10)上，单叶片测力传感器(12)的信号线穿过导线密封装置(13)后，与整体推扭力测量元件信号线合并，经输出轴(5)中间孔穿出后与滑环(7)动环触点连接；所述输出轴(5)的末端还安装有滑环(7)，所述滑环(7)所在空间完全水密，输出线通过穿线孔与动力仪外部信号处理装置连接，整体推扭力测量元件所在空间完全水密，并与大气连通。...

【技术特征摘要】
1.一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，其特征在于：包括支柱包(1)，所述支柱包(1)的底部通过紧固件连接齿轮箱(4)，所述支柱包(1)和齿轮箱(4)的同一轴线位置开有安装孔，所述安装孔内装入输入轴(2)，所述输入轴(2)通过一组面对面安装圆锥滚子轴承支撑在齿轮箱(4)内，末端通过调心球轴承支撑在支柱包(1)内；所述输入轴(2)底部通过锥齿轮机构连接有输出轴(5)，所述输出轴(5)与输入轴(2)在空间位置垂直，所述输出轴(5)通过一组背对背安装圆锥滚子轴承支撑在齿轮箱内(4)的内，末端通过收缩段(9)内的轴承装置支撑，在轴承装置之后为整体推扭力测量元件，所述齿轮箱(4)的末端通过紧固件安装有导流罩(6)，收缩段(9)通过紧固件与齿轮箱(4)固定连接；所述输出轴(5)的头部固定有空心桨毂(10)，所述空心桨毂(10)上固定有单叶片测力传感器(12)，所述单叶片测力传感器(12)上固定单片桨叶(11)，导线密封装置(13)固定在空心桨毂(10)上，单叶片测力传感器(12)的信号线穿过导线密封装置(13)后，与整体推扭力测量元件信号线合并，经输出轴(5)中间孔穿出后与滑环(7)动环触点连接；所述输出轴(5)的末端还安装有滑环(7)，所述滑环(7)所在空间完全水密，输出线通过穿线孔与动力仪外部信号处理装置连接，整体推扭力测量元件所在空间完全水密，并与大气连通。2.如权利要求1所述的一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，其特征在于：所述输入轴(2)通过径向密封套(3)与齿轮箱(4)连接。3.如权利要求2所述的一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，其特征在于：所述径向密封套(3)成空心圆柱体结构，并在其内上半部形成有第一骨架密封圈(303)，其外端中部延伸有径向端盖(301)，径向端盖(301)下部设置有凹槽，所述凹槽内安装与齿轮箱(4)配合的第一O型圈(302)。4.如权利要求1所述的一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，其特征在于：所述输出轴(5)通过轴向密封套(8)与齿轮箱(4)连接。5.如权利要求1所述的一种用于极地船舶螺旋桨模型冰水混合载荷测量装置，其特征在于：所述齿轮箱(4)的结构为：成中空结构，上半部分为与支柱包(1)匹配的翼型柱体(405)，下半部分为圆环柱体(404)；内部开有齿轮箱通气孔(401)和齿轮箱穿线孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮伟，武珅，陆林章，张国平，曾志波，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心中国船舶重工集团公司第七零二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32