一种风力助推转子空气动力特性实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于流体力学实验技术领域，具体涉及一种风力助推转子空气动力特性实验装置。本发明专利技术通过控制液压杆可以模拟甲板纵摇、横摇、升沉等运动状态，能够精确测量转子在横向风力作用下的阻力和升力的时历曲线。本发明专利技术可以自动地调节转子的转速及转向，通过旋转轴上的联轴器，可以根据实验需求更换不同形式包括改变长径比、盘径比或表面粗糙度等的转子，以进行一系列的实验对比研究。本发明专利技术利用一套实验装置能够完成船舶摇荡运动环境下助推转子的空气动力特性研究，为后期实海域测试提供了实验基础，大大减少了实验成本，操作简单，具有综合性、经济性等优点，应用前景广泛。应用前景广泛。应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种风力助推转子空气动力特性实验装置


[0001]本专利技术属于流体力学实验
，具体涉及一种风力助推转子空气动力特性实验装置。

技术介绍

[0002]随着人类面临的能源与环境问题日益突出，利用风力助推船舶航行又重新获得关注。风力助推转子是其中一种节能效果显著、可行性高、并具有较强应用前景的创新节能技术，是目前解决船舶设计能效指数(EEDI)三阶段要求的最有效的技术手段之一。其工作原理是基于马格努斯效应：旋转的圆柱体在来流的作用下，将会受到垂直于流动方向的侧向力作用。通过在船上安装风力助推转子，驱动转子在风中旋转产生垂直于风速方向的力，从而为船舶提供前进的助推动力。
[0003]近些年来，人们研究风力助推转子空气动力特性一般都采用数值计算和百吨级船实海域测试研究为主。实海域测试虽然是最真实的实验方式，但实验成本高、实施难度大，特别是恶劣海况不可控性，给实验带来一定的破坏。为此开展风力助推转子在模拟海况下的空气动力特性实验尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种风力助推转子空气动力特性实验装置。
[0005]本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：包括运动平台1和转子5；所述的运动平台1底面中央安装有伺服电机2，在运动平台1底面四角设有液压伸缩杆，通过控制液压伸缩杆的长度模拟甲板纵摇、横摇、升沉运动状态，在运动平台1顶面安装有测量装置3；所述的测量装置3包括轴承和压力传感器7；所述的轴承通过固定圆盘支座6安装在运动平台1顶面中央；所述的轴承包括内圈9和外圈11，内圈9和外圈11之间布置有圆柱体形状的滚动体10；所述的压力传感器7有四组，四组压力传感器7环绕轴承的外圈11与其连接排布，相邻的压力传感器7的位置间隔为90
°
，压力传感器7的感应部位为圆弧凹槽型；所述的伺服电机2的输出端与传动轴8连接，传动轴穿过运动平台1并与轴承的内圈9配合；所述的转子5通过联轴器4与传动轴8上端连接。
[0006]本专利技术的有益效果在于：
[0007]本专利技术通过控制液压杆可以模拟甲板纵摇、横摇、升沉等运动状态，能够精确测量转子在横向风力作用下的阻力和升力的时历曲线。本专利技术可以自动地调节转子的转速及转向，通过旋转轴上的联轴器，可以根据实验需求更换不同形式包括改变长径比、盘径比或表面粗糙度等的转子，以进行一系列的实验对比研究。本专利技术利用一套实验装置能够完成船舶摇荡运动环境下助推转子的空气动力特性研究，为后期实海域测试提供了实验基础，大大减少了实验成本，操作简单，具有综合性、经济性等优点，应用前景广泛。
附图说明
[0008]图1为本专利技术的总体布置图。
[0009]图2(a)为本专利技术中运动平台模拟纵摇运动的状态图。
[0010]图2(b)为本专利技术中运动平台模拟横摇运动的状态图。
[0011]图2(c)为本专利技术中运动平台模拟升沉运动的状态图。
[0012]图3为本专利技术中测量装置的示意图。
[0013]图4为本专利技术中压力传感器的示意图。
[0014]图5为本专利技术中轴承的示意图。
[0015]图6(a)为风力助推转子受横向力时的受力图(主视)。
[0016]图6(b)为风力助推转子受横向力时的受力图(俯视)。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0018]本专利技术属于流体力学实验
，具体涉及一种风力助推转子空气动力特性实验装置。该实验装置主要包括运动平台、伺服电机、测量装置、联轴器和转子系统等。运动平台通过对液压杆控制可模拟甲板纵摇、横摇、升沉等运动状态，伺服电机安装在运动平台下方，依次连接测量装置、联轴器及转子系统。本专利技术能够精确测量转子在横向风力作用下的阻力和升力的时历曲线；可以自动地调节转子的转速及转向；通过旋转轴上的联轴器，可以根据实验需求更换不同形式包括改变长径比、盘径比或表面粗糙度等的转子，以进行一系列的实验对比研究；本专利技术利用一套实验装置能够完成船舶摇荡运动环境下助推转子的空气动力特性研究，为后期实海域测试提供了实验基础，大大减少了实验成本，操作简单，具有综合性、经济性等优点，应用前景广泛。
[0019]一种风力助推转子空气动力特性实验装置，包括运动平台1和转子5；所述的运动平台1底面中央安装有伺服电机2，在运动平台1底面四角设有液压伸缩杆，通过控制液压伸缩杆的长度模拟甲板纵摇、横摇、升沉运动状态，在运动平台1顶面安装有测量装置3；所述的测量装置3包括轴承和压力传感器7；所述的轴承通过固定圆盘支座6安装在运动平台1顶面中央；所述的轴承包括内圈9和外圈11，内圈9和外圈11之间布置有圆柱体形状的滚动体10；所述的压力传感器7有四组，四组压力传感器7环绕轴承的外圈11与其连接排布，相邻的压力传感器7的位置间隔为90
°
，压力传感器7的感应部位为圆弧凹槽型；所述的伺服电机2的输出端与传动轴8连接，传动轴穿过运动平台1并与轴承的内圈9配合；所述的转子5通过联轴器4与传动轴8上端连接。
[0020]本专利技术的有益在于：
[0021]本专利技术通过对液压杆控制可模拟甲板纵摇、横摇、升沉等运动状态；伺服电机安装在运动平台下方，依次连接测量装置、联轴器及转子系统，能够精确测量转子在横向风力作用下的阻力和升力的时历曲线；可以自动地调节转子的转速及转向；通过旋转轴上的联轴器，可以根据实验需求更换不同形式包括改变长径比、盘径比或表面粗糙度等的转子，以进行一系列的实验对比研究；本专利技术利用一套实验装置能够完成船舶摇荡运动环境下助推转子的空气动力特性研究，为后期实海域测试提供了实验基础，大大减少了实验成本，操作简单，具有综合性、经济性等优点，应用前景广泛。
[0022]实施例1：
[0023]本专利技术通过模拟甲板纵摇、横摇、升沉等运动状态及横向风力的海况下，完成船舶摇荡运动环境下助推转子的空气动力特性研究，可看作是介于数值计算和实海域测试之间的一种实验技术，为后期实海域测试提供了实验基础，大大减少了实验成本，具有很好的实际应用前景。
[0024]一种风力助推转子空气动力特性实验装置，包括运动平台1、伺服电机2、测量装置3、联轴器4和转子5，运动平台1通过对液压杆控制可模拟甲板纵摇、横摇、升沉等运动状态，伺服电机2安装在运动平台下方，依次连接测量装置3、联轴器4及转子5，完成船舶摇荡运动环境下转子的空气动力特性研究。
[0025]所述的运动平台1通过四个液压杆件的升降配合满足试验要求的运动状态输出，垂荡幅度范围为0～0.1m,横摇角度范围为0～25
°
和纵摇角度范围为达0～10
°
，从而实现运动平台可以模拟船舶在海洋中的摇荡运动。
[0026]所述的伺服电机2安装于运动平台下方，经测量装置、联轴器匀速转动传递给助推转子。
[0027]所述的测量装置3包括轴承、压力传感器、固定圆盘支座等部件，轴承与转动轴为过渡配合，从内到外依次连接压力传感器、固定圆盘支座。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力助推转子空气动力特性实验装置，其特征在于：包括运动平台(1)和转子(5)；所述的运动平台(1)底面中央安装有伺服电机(2)，在运动平台(1)底面四角设有液压伸缩杆，通过控制液压伸缩杆的长度模拟甲板纵摇、横摇、升沉运动状态，在运动平台(1)顶面安装有测量装置(3)；所述的测量装置(3)包括轴承和压力传感器(7)；所述的轴承通过固定圆盘支座(6)安装在运动平台(1)顶面中央；所述的轴承包括内圈(9)和外圈(11)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵大刚，庞广康，郭春雨，王超，林健峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：