桨-轴系统实验平台的制作方法

本申请涉及船舶轴系试验，具体涉及一种桨-轴系统实验平台。

背景技术：

1、在船舶动力装置中，由螺旋桨和推进轴系组成的耦合系统属于较为重要的组成部分，桨-推进轴系统中存在复杂的耦合作用。在相关技术中，在对螺旋桨和推进轴系进行研究时，未能全面准确地对二者之间的耦合作用进行模拟实验，基于实验获得的动力学响应数据未能全面反映桨-轴耦合系统的激励影响因素，难以保证桨-轴耦合系统在实际使用中的可靠性和安全性。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种桨-轴系统实验平台，可以在动力学响应数据中较为全面地滤及耦合激励影响因素，提高耦合系统的可靠性和安全性。

2、本申请实施例提供的桨-轴系统实验平台，包括循环水洞、非均匀来流发生装置、桨-轴耦合单元、测量单元和不平衡激励结构：所述非均匀来流发生装置和所述循环水洞的试验段连接，用于在所述试验段内产生非均匀来流；所述桨-轴耦合单元包括依次连接的螺旋桨、推进轴系和驱动元件，所述螺旋桨设置于所述循环水洞的试验段内；所述测量单元用于测量所述推进轴系的动力学响应数据，所述不平衡激励结构设置于所述推进轴系上、用于动态模拟所述推进轴系的不平衡激励。

3、在一些实施例中，所述桨-轴系统实验平台包括安装基座，所述循环水洞和所述驱动元件分别设置于所述安装基座上，所述推进轴系延伸至所述循环水洞外、以和所述驱动元件连接。

4、在一些实施例中，所述测量单元包括水下六分量动态力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器和转速传感器，所述水下六分量动态力传感器设置于所述推进轴系上、用于测量所述推进轴系的六向动态力分量，所述第一位移传感器用于测量所述推进轴系的轴向位移，所述第二位移传感器用于测量所述推进轴系的径向位移，所述转速传感器用于测量所述推进轴系的转速。

5、在一些实施例中，所述桨-轴系统实验平台包括安装基座，所述循环水洞和所述驱动元件分别设置于所述安装基座上，所述推进轴系延伸至所述循环水洞外、以和所述驱动元件连接；所述水下六分量动态力传感器位于所述循环水洞的试验段内，所述第一位移传感器、所述第二位移传感器和所述转速传感器分别设置于所述循环水洞和所述驱动元件之间的区域，并对应所述推进轴系而进行设置。

6、在一些实施例中，所述测量单元还包括防水导电滑环，所述防水导电滑环设置于所述推进轴系上，所述防水导电滑环和所述水下六分量动态力传感器之间通过防水线缆连接。

7、在一些实施例中，所述不平衡激励结构设置于所述推进轴系上，所述不平衡激励结构可沿所述推进轴系的轴向滑动地改变其与所述推进轴系的相对位置、或者绕所述推进轴系的轴向转动地改变其与所述推进轴系的姿态角，以动态模拟所述推进轴系的不平衡激励。

8、在一些实施例中，所述循环水洞具有依次设置的第一整流段、收缩段、所述试验段和第二整流段，所述试验段的至少一侧侧壁为透明侧壁。

9、在一些实施例中，所述循环水洞为闭式低湍流循环水洞。

10、在一些实施例中，所述桨-轴耦合单元包括防水轴承，所述防水轴承设置于所述循环水洞的试验段内，所述推进轴系设置于所述防水轴承上。

11、在一些实施例中，所述桨-轴耦合单元包括变频器，所述变频器和所述驱动元件电连接。

12、本申请实施例通过设置循环水洞和非均匀来流发生装置、模拟螺旋桨在实际航行环境中所受到的非均匀来流，而通过不平衡激励结构模拟推进轴系实际存在的不平衡激励，使得测量得到的动力学响应数据包含螺旋桨的水动力激励和推进轴系的不平衡激励等主要激励影响因素，较为全面地滤及桨-轴系统的耦合激励影响因素；这样，可以基于动力学响应数据进行较为准确的研究计算，从而较好地解决耦合激励影响问题，提高耦合系统的可靠性和安全性。

技术特征：

1.一种桨-轴系统实验平台，其特征在于，包括循环水洞、非均匀来流发生装置、桨-轴耦合单元、不平衡激励结构和测量单元：

2.根据权利要求1所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述桨-轴系统实验平台包括安装基座，所述循环水洞和所述驱动元件分别设置于所述安装基座上，所述推进轴系延伸至所述循环水洞外、以和所述驱动元件连接。

3.根据权利要求1所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述测量单元包括水下六分量动态力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器和转速传感器，所述水下六分量动态力传感器设置于所述推进轴系上、用于测量所述推进轴系的六向动态力分量，所述第一位移传感器用于测量所述推进轴系的轴向位移，所述第二位移传感器用于测量所述推进轴系的径向位移，所述转速传感器用于测量所述推进轴系的转速。

4.根据权利要求3所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述桨-轴系统实验平台包括安装基座，所述循环水洞和所述驱动元件分别设置于所述安装基座上，所述推进轴系延伸至所述循环水洞外、以和所述驱动元件连接；所述水下六分量动态力传感器位于所述循环水洞的试验段内，所述第一位移传感器、所述第二位移传感器和所述转速传感器分别设置于所述循环水洞和所述驱动元件之间的区域，并对应所述推进轴系而进行设置。

5.根据权利要求3所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述测量单元还包括防水导电滑环，所述防水导电滑环设置于所述推进轴系上，所述防水导电滑环和所述水下六分量动态力传感器之间通过防水线缆连接。

6.根据权利要求1所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述不平衡激励结构设置于所述推进轴系上，所述不平衡激励结构可沿所述推进轴系的轴向滑动地改变其与所述推进轴系的相对位置、或者绕所述推进轴系的轴向转动地改变其与所述推进轴系的姿态角，以动态模拟所述推进轴系的不平衡激励。

7.根据权利要求1所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述循环水洞具有依次设置的第一整流段、收缩段、所述试验段和第二整流段，所述试验段的至少一侧侧壁为透明侧壁。

8.根据权利要求1所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述循环水洞为闭式低湍流循环水洞。

9.根据权利要求1所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述桨-轴耦合单元包括防水轴承，所述防水轴承设置于所述循环水洞的试验段内，所述推进轴系设置于所述防水轴承上。

10.根据权利要求1所述的桨-轴系统实验平台，其特征在于，所述桨-轴耦合单元包括变频器，所述变频器和所述驱动元件电连接。

技术总结
本申请实施例提供一种桨‑轴系统实验平台，包括循环水洞、非均匀来流发生装置、桨‑轴耦合单元、测量单元和不平衡激励结构：所述非均匀来流发生装置和所述循环水洞的试验段连接，用于在所述试验段内产生非均匀来流；所述桨‑轴耦合单元包括依次连接的螺旋桨、推进轴系和驱动元件，所述螺旋桨设置于所述循环水洞的试验段内；所述测量单元用于测量所述推进轴系的动力学响应数据，所述不平衡激励结构用于动态模拟所述推进轴系的不平衡激励。

技术研发人员：倪世威,姜晨醒,张恒诚,赵国锋,王曦,徐含章,孟长霖,陈宇璇,曹海峰,阳莲,赖华春,赖虹羽,赵璐,周美琴
受保护的技术使用者：嘉庚创新实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21