风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置及方法，包括风洞、测试模型，所述测试模型包括设置在风洞内的从动组件、设置在风洞外的动力源组件，所述从动组件带动位于风洞外的螺旋桨，所述动力源组件包括气动马达，气动马达的输出轴延伸入风洞中，与从动组件相连，所述从动组件包括：齿轮箱，被气动马达带动，转轴，被齿轮箱带动，螺旋桨安装在转轴端部；风洞内模拟形成模型表面的航行流场，测试模型内安装测压组件。本发明专利技术克服了传统操作中，电磁信号干扰大、线路布置困难的技术问题。能够模拟带桨水下航行体航行状态下其表面流场；改善了模型及其周边的电磁环境，确保脉动压力测量信号在模型腔体内不会受到电磁干扰影响。磁干扰影响。磁干扰影响。

【技术实现步骤摘要】
风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及风洞模型试验
，尤其是一种风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置及方法。

技术介绍

[0002]在带桨水下航行体模型尾部脉动压力测试试验中，螺旋桨普遍通过布置于模型尾部的调速电机实现控制，由于同等功率下，交流电机比直流电机的体积更小，所以目前调速电机多采用交流电机。
[0003]目前存在的问题有：交流电机调速系统会产生高次谐波，对布置于模型尾部的脉动压力测试传感器及其线路构成电磁干扰，从而增大测试误差；由于模型尾部流场较复杂，需要布置较多数量脉动压力测试传感器，才能详细测量模型尾部脉动压力。但是因功率需求较大至使所选交流电机体积比较大，占用了较多模型尾部腔体空间,使得模型尾部腔体内脉动压力测试传感器及其线缆的布置难度较大。

技术实现思路

[0004]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置及方法，将待测试结构设置在风洞内，并根据风洞内的特殊结构简化测试装置的布置结构，从而得到简单可靠的脉动压力测试装置。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置，包括风洞、测试模型，所述测试模型包括设置在风洞内的从动组件、设置在风洞外的动力源组件，所述从动组件带动位于风洞外的螺旋桨，
[0007]所述动力源组件包括气动马达，气动马达的输出轴延伸入风洞中，与从动组件相连，
[0008]所述从动组件包括：
[0009]齿轮箱，被气动马达带动，
[0010]转轴，被齿轮箱带动，螺旋桨安装在转轴端部；
[0011]风洞内模拟形成模型表面的航行流场，测试模型内安装测压组件。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进：
[0013]所述气动马达的输出轴上通过万向轴连接传动轴，传动轴与从动组件之间亦通过万向轴连接。
[0014]所述气动马达侧边安装有激光测试传感器，在传动轴上靠近激光测试传感器处安装有激光反射贴。
[0015]所述螺旋桨配备有调速系统，调速系统具体为：
[0016]气体稳压输出装置，连接至气动马达上，
[0017]直流电动调节阀，位于气体稳压输出装置和气动马达之间，
[0018]控制装置，连接直流电动调节阀和激光测试传感器。
[0019]所述测压组件包括：
[0020]光导纤维，从光纤传声器上引出，
[0021]光电转换器，与光导纤维相连，
[0022]接线盒，与光电转换器相连，
[0023]采集仪，与接线盒相连。
[0024]所述光纤传声器固定安装在测压模型内壁，靠近螺旋桨处。
[0025]所述转轴上套设有转盘轴承，测试模型内安装有用于支撑转盘轴承的传动支架。
[0026]风洞内安装有模型支架，测试模型位于模型支架上。
[0027]一种利用风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置的测试方法，包括如下步骤：
[0028]将测试模型安装在风洞中，调节风洞内的风速，启动气动马达驱动螺旋桨运行，并控制螺旋桨的转速在预期范围内；
[0029]风洞气流在测试模型表面形成流场，流场在测试模型表面产生脉动压力，光纤传声器测得脉动压力后传输至采集盒。
[0030]作为上述技术方案的进一步改进：
[0031]风洞内模拟模型表面的航行流场具体步骤为：
[0032]通过风洞自带的风速控制系统，控制风洞内的风速，
[0033]通过调速系统控制转速，调速系统通过气体稳压输出装置产生0
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2MPa稳定压力的气流，通过控制装置为直流电动调节阀提供工作电源及控制信号，控制输出至气动马达的气体流量，实现对气动马达转速的调节。
[0034]本专利技术的有益效果如下：
[0035]本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，克服了传统操作中，电磁信号干扰大、线路布置困难的技术问题。
[0036]本专利技术中，在风洞内进行测试，尤其适用于进行带桨水下航行体模型尾部脉动压力测试试验，将带桨水下航行体模型安装于风洞中，通过风洞风速的控制，以及基于气动马达的螺旋桨调速系统转速的控制，能够模拟带桨水下航行体航行状态下其表面流场；
[0037]布置于带桨水下航行体尾部腔体内的的光纤传声器可以测量其尾部表面的脉动压力。
[0038]本专利技术中，基于气动马达的螺旋桨调速系统的气动马达由气流驱动，且其布置于模型体以外，通过传动机构实现螺旋桨控制，所以该螺旋桨调速系统一方面无电磁干扰信号产生，另一方面调速系统在模型体内占用的空间较小，从而显著的改善了模型及其周边的电磁环境，并使得模型体内的可用空间明显增加，模型尾部腔体内脉动压力测试传感器及其线路的布置难度大幅度降低。
[0039]本专利技术还采用光导纤维作为光信号的传输介质，输入、输出光纤传声器的信号均为光信号，虽然光信号也是电磁波，但是其频率均达100THz以上，远高于目前常规机电设备所产生的电磁干扰频率，且其输出介质光纤采用玻璃纤维等非导电材质，所以光纤传声器及其传输介质具备极强的抗电磁干扰能力。由于模型腔体还需要布置其他可产生电磁干扰的电气电子设备，光纤传声器的使用可以确保脉动压力测量信号在模型腔体内不会受到电
磁干扰影响。
附图说明
[0040]图1为本专利技术的整体结构示意图。
[0041]图2为本专利技术的动力源组件结构示意图。
[0042]图3为本专利技术的转调速系统结构示意图。
[0043]图4为本专利技术的光纤传声器安装结构示意图。
[0044]图5为本专利技术的测压组件原理示意图。
[0045]其中：1、风洞；2、测试模型；3、从动组件；4、动力源组件；5、螺旋桨；6、测压组件；7、万向轴；
[0046]201、模型支架；
[0047]301、齿轮箱；302、转轴；303、传动支架；
[0048]401、气动马达；402、激光测试传感器；403、激光反射贴；
[0049]601、光导纤维；602、光电转换器；603、接线盒；604、采集仪；605、光纤传声器；
[0050]801、气体稳压输出装置；802、直流电动调节阀；803、控制装置。
具体实施方式
[0051]下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。
[0052]如图1
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图5所示，本实施例的风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置，包括风洞1、测试模型2，测试模型2包括设置在风洞1内的从动组件3、设置在风洞1外的动力源组件4，从动组件3带动位于风洞1外的螺旋桨5，
[0053]动力源组件4包括气动马达401，气动马达401的输出轴延伸入风洞1中，与从动组件3相连，
[0054]从动组件3包括：
[0055]齿轮箱301，被气动马达401带动，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置，其特征在于：包括风洞(1)、测试模型(2)，所述测试模型(2)包括设置在风洞(1)内的从动组件(3)、设置在风洞(1)外的动力源组件(4)，所述从动组件(3)带动位于风洞(1)外的螺旋桨(5)，所述动力源组件(4)包括气动马达(401)，气动马达(401)的输出轴延伸入风洞(1)中，与从动组件(3)相连，所述从动组件(3)包括：齿轮箱(301)，被气动马达(401)带动，转轴(302)，被齿轮箱(301)带动，螺旋桨(5)安装在转轴(302)端部；风洞(1)内模拟形成模型表面的航行流场，测试模型(2)内安装测压组件(6)。2.如权利要求1所述的风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置，其特征在于：所述气动马达(401)的输出轴上通过万向轴(7)连接传动轴，传动轴与从动组件(3)之间亦通过万向轴(7)连接。3.如权利要求2所述的风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置，其特征在于：所述气动马达(401)侧边安装有激光测试传感器(402)，在传动轴上靠近激光测试传感器(402)处安装有激光反射贴(403)。4.如权利要求3所述的风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置，其特征在于：所述螺旋桨(5)配备有调速系统，调速系统具体为：气体稳压输出装置(801)，连接至气动马达(401)上，直流电动调节阀(802)，位于气体稳压输出装置(801)和气动马达(401)之间，控制装置(803)，连接直流电动调节阀(802)和激光测试传感器(402)。5.如权利要求1所述的风洞中带桨水下航行模型尾部脉动压力测试装置，其特征在于：所述测压组件(6)包括：光导纤维(601)，从光纤传声器(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔城诚，张璇，郑文涛，夏贤，陈默，孙海浪，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：