一种适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法与流程

1.本发明涉及吊舱推进器性能模拟测试技术领域，尤其是一种适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法。


背景技术：

2.推进器是船舶动力设备中的重要部件。吊舱式推进器是其中的佼佼者，其具有高效率电力推进，震动小以及污染小等技术优势，因此，已被应用于潜水作业供应船、石油钻井平台、补给船、穿梭油轮及滚装船、破冰船及部分军船。
3.吊舱式推进器，又称pod推进器，是一种集推进和操舵装置于一体的新型船舶推进装置。吊舱式推进器将推进电机置于船舱外部，直接与螺旋桨相连，可以在360
°
内水平转动以实现矢量推进。
4.在吊舱式推进器制造成型后，正式装船前，需对其进行各项性能参数进行测试，以使其最终满足安装在船舶上的选型要求，从而更好的推向广阔的市场。在现有技术中，通常在封闭水域进行模拟性能测试，例如，在实验空地上挖掘出大型水池，而后将吊舱式推进器整体浸入其中，虽说能检测出绝大多数性能参数（如推进电机及其驱动装置的动力输出状况、自身激振参数），然而部分性能参数未能得到真实反馈（如水动力与载荷性能），且吊舱式推进器的实际应用工况为敞开水域，从而导致部分经模拟实验合格的吊舱式推进器装船后不能满足验收要求，抑或经历一段时期应用后，吊舱式推进器故障频发。加之，开挖大型水池需要投入大量的人力及物力，实验成本较高，且还需占用大量的生产用地，因而，亟待技术人员解决上述问题。


技术实现要素：

5.故，本发明设计人员鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过从事于此行业的多年研发经验技术人员的不断实验以及修改，最终导致该适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法的出现。
6.为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，该吊舱推进器应用于极地环境，且其额定功率不小于5兆瓦。适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法包括以下步骤：s1、参照工程蓝图制造出吊舱推进器；s2、参照工程蓝图制造出外挂承载平台，以作吊舱推进器和驳船之间的连接过渡；s3、将吊舱推进器担靠于外挂承载平台上，且连接固定为一体；s4、起吊设备和起吊工装协同作用以吊起外挂承载平台，随后执行初焊前定位操作；s5、将外挂承载平台与驳船施焊为一体；s6、将驳船移位至敞开水域，且对其执行全方位系泊操作。
7.作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤s2中，外挂承载平台包括支撑平台、连
接过渡桁架以及吊耳单元。用来直接负担吊舱推进器的支撑平台呈箱体式结构，且沿其厚度方向开设有供吊舱推进器自由穿越的避让缺口。连接过渡桁架作为支撑平台和驳船之间的连接过渡，且在焊接车间将其与支撑平台施焊为一体。与起吊工装相配套应用的吊耳单元由支撑平台负担。
8.作为本发明技术方案的更进一步改进，吊耳单元由第一吊耳子单元和第二吊耳子单元构成，其中，第一吊耳子单元由多个布置于避让缺口的一侧，且线性阵列排布的第一吊耳构成。第二吊耳子单元布置于避让缺口的另一侧，其由多个呈线性阵列排布、且与第一吊耳一一对应地相对而置的第二吊耳构成。第一吊耳和第二吊耳均隐藏于支撑平台的内腔中。正对位于第一吊耳以及第二吊耳，在支撑平台的盖板上开设有供吊装钢丝绳、卸扣穿入的吊装工艺缺口。
9.作为本发明技术方案的更进一步改进，在支撑平台的内腔中施焊有多个围绕避让缺口进行周向均布的辅助支撑板。
10.作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤s4中，根据实际应用场景的不同，起吊设备可优选为门机、汽车吊或浮吊中的任一种，且额定起吊重量不低于200t。
11.作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤s4中，起吊工装为多级平衡梁式结构，且包括有一级平衡梁、左置二级平衡梁、右置两级平衡梁以及4组悬挂吊臂组件。一级平衡梁上成型出有供起吊设备直接进行牵拉的起吊耳板组件。左置二级平衡梁和右置二级平衡梁均组装于一级平衡梁上，且沿着左右方向相对称而置。4组悬挂吊臂组件均用来悬挂起吊钢丝绳，且相协作以实现对外挂承载平台连同吊舱推进器的吊装操作，其中，2组悬挂吊臂组件均与左置二级平衡梁相铰接，且沿着左右方向相对称而置，剩余2组悬挂吊臂组件均与右置二级平衡梁相铰接，亦沿着左右方向相对称而置。在执行起吊操作的进程中，各悬挂吊臂组件因受到不同拉力作用而执行自适应性偏摆运动，与此同时，左置二级平衡梁和右置两级平衡梁因受到与之相配套应用的悬挂吊臂组件的牵拉作用亦发生自适应性偏摆运动。
12.作为本发明技术方案的更进一步改进，悬挂吊臂组件包括有连杆、安装座以及滑轮。连杆直接与左置二级平衡梁或右置两级平衡梁相铰接。安装座与连杆组装为一体，且受到转动力矩作用时可沿着左右方向自由地执行偏摆运动。所述滑轮被起吊钢丝绳所直接绕经，其组装于安装座上，且其因受到来自于起吊钢丝绳的摩擦力作用而绕其中心轴线自由地执行周向旋转运动。
13.作为本发明技术方案的进一步改进，悬挂吊臂组件还包括有推力轴承。在安装座内成型出有用来容置推力轴承的安装腔。连杆插配于安装座内，且延伸至安装腔中。围绕其周向侧壁，在连杆上成型出有与推力轴承相适配的挡靠凸缘。
14.作为本发明技术方案的进一步改进，一级平衡梁上成型出有用来悬挂起吊钢丝绳的、且与起吊耳板组件沿着上下方向相对向而置的牵拉耳板组件。
15.在实际应用中，上述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法至少取得以下几方面的有益效果：1）吊舱推进器借助于外挂承载平台而组装于实验驳船上，且整体停泊至敞开水域中，从而确保所搭建的吊舱推进器海上模拟实验系统与实际航行工况相符，确保其经测试所得到各项性能参数的真实性、可靠性，且利于及时地检验出吊舱推进器所存在的设计缺陷以及性能缺陷；
2）在外场即将吊舱推进器和外挂承载平台组装为一体，且后续借由起吊设备将其整体吊装至驳船的尾部，如此，不但大大地提高了吊舱推进器的模拟装船速度以及定位精准度，而且一次性吊装成功率极高。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法中所涉及的吊舱推进器和外挂承载平台组装为一体的过程示意图。
18.图2是适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法中将吊舱推进器和外挂承载平台作为一体整体而实现装船操作的过程示意图。
19.图3是适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法中吊舱推进器和外挂承载平台作为一体整体被多个起吊工装所协同提升时的状态示意图（吊舱推进器被隐去状态下）。
20.图4是适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法中外挂承载平台的立体示意图。
21.图5是适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法中起吊工装的结构示意图。
22.图6是起吊工装中所涉及悬挂吊臂组件的结构示意图。
23.1-吊舱推进器；2-外挂承载平台；21-支撑平台；211-避让缺口；212-吊装工艺缺口；213-辅助支撑板；22-连接过渡桁架；23-吊耳单元；231-第一吊耳子单元；2311-第一吊耳；232-第二吊耳子单元；2321-第二吊耳；3-支撑墩；4-起吊工装；41-一级平衡梁；411-起吊耳板组件；412-牵拉耳板组件；42-左置二级平衡梁；43-右置两级平衡梁；44-悬挂吊臂组件；441-连杆；4411-挡靠凸缘；442-安装座；4421-安装腔；443-滑轮；444-推力轴承；5-驳船。
具体实施方式
24.根据项目标书内容，本发明所涉及的、待进行性能参数模拟测试的吊舱推进器预期被应用于极地环境，且其额定功率不小于5兆瓦。
25.下面结合具体实施例，对本发明所公开的内容做进一步详细说明，如图1、2、3中所示，适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法包括以下步骤：s1、参照工程蓝图制造出吊舱推进器1；s2、参照工程蓝图制造出外挂承载平台2，以作吊舱推进器1和驳船5之间的连接过渡；s3、将吊舱推进器1担靠于外挂承载平台2上，且连接固定为一体；s4、起吊设备（图中未示出）和起吊工装4协同作用以吊起外挂承载平台2，随后执行初焊前定位操作；且根据实际应用场景的不同，起吊设备可优选为门机、汽车吊或浮吊中
的任一种，且额定起吊重量不低于200t；s5、将外挂承载平台2与驳船5施焊为一体；s6、将驳船5移位至敞开水域，且对其执行全方位系泊操作，而后，对其各项性能参数进行测试。
26.在实际应用中，上述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法至少取得以下几方面的有益效果：1）吊舱推进器1借助于外挂承载平台2而组装于实验驳船5上，且整体停泊至敞开水域中，从而确保所搭建的吊舱推进器海上模拟实验系统与实际航行工况相符，确保其经测试所得到各项性能参数的真实性、可靠性，且利于及时地检验出吊舱推进器1所存在的设计缺陷以及性能缺陷；2）在外场即将吊舱推进器1和外挂承载平台2组装为一体，且后续借由起吊设备将其整体吊装至驳船5的尾部，如此，不但大大地提高了吊舱推进器1的模拟装船速度以及定位精准度，而且一次性吊装成功率极高。
27.已知，根据设计常识，外挂承载平台2可以采取多种设计结构以实现对吊舱推进器1的可靠承载以及与驳船5的可靠连接，不过，在此推荐一种设计结构简单，易于制造实施的技术方案，具体如下：如图4中所示，外挂承载平台2主要由支撑平台21、连接过渡桁架22以及吊耳单元23等几部分构成。其中，用来直接负担吊舱推进器1的支撑平台21呈箱体式结构，且沿其厚度方向开设有供吊舱推进器1自由穿越的避让缺口211。连接过渡桁架22作为支撑平台21和驳船5之间的连接过渡，且在焊接车间即将其与支撑平台21施焊为一体。与起吊工装4相配套应用的吊耳单元23由支撑平台21负担。
28.在此需要说明的是，当支撑平台21相对于驳船5被施焊到位后（意味着吊舱推进器1被装船完毕），可以根据待测试吊舱推进器1的自重以及功率大小将连接过渡桁架22切除或保留。一般情况下，当测试吊舱推进器1的自重大于20t，且额定功率大于10兆瓦情形下，出于确保模拟实现得以安全进行，宜保留连接过渡桁架22。
29.再者，由图4中所示还可以明确得知，吊耳单元23优选由第一吊耳子单元231和第二吊耳子单元232构成，其中，第一吊耳子单元231由4个布置于避让缺口211的后侧，且线性阵列排布的第一吊耳2311构成。第二吊耳子单元232布置于避让缺口211的前侧，其由4个呈线性阵列排布、且与第一吊耳2311一一对应地相对而置的第二吊耳2321构成。第一吊耳2311和第二吊耳2321均隐藏于支撑平台21的内腔中。正对位于第一吊耳2311以及第二吊耳2321，在支撑平台21的盖板上开设有供吊装钢丝绳、卸扣穿入的吊装工艺缺口212。如此，当测试吊舱推进器1完成装船操作后，因第一吊耳2311和第二吊耳2321均处于隐藏状态，并不会阻挡或羁绊测试人员，从而使其长期留存成为了可能，进而省去了大量火工切割作业，利于在一定程度上降低模拟测试实验成本。
30.已知，当吊舱推进器1被装船完毕后，其自身方位是否正确会直接影响到各项性能测试参数的真实性以及精准度，鉴于此，作为上述技术方案的进一步优化，如图4中所示，在支撑平台21的内腔中施焊有多个围绕避让缺口211进行周向均布的辅助支撑板213。如此，当吊舱推进器1相对于支撑平台21落定后，鉴于各辅助支撑板213的协同托顶作用，可以有效避免辅助支撑板213的盖板因过限受压而塑性形变现象发生，进而确保吊舱推进器1相对于驳船5在较长时期内始终保持有正确定位。
31.如图5中所示，起吊工装4优选为多级平衡梁式结构，且包括有一级平衡梁41、左置二级平衡梁42、右置两级平衡梁43以及4组悬挂吊臂组件44。一级平衡梁41上成型出有供起吊设备直接进行牵拉的起吊耳板组件411以及牵拉耳板组件412。牵拉耳板组件412用来悬挂起吊钢丝绳、且与起吊耳板组件411沿着上下方向相对向而置。左置二级平衡梁42和右置二级平衡梁43均组装于一级平衡梁41上，且沿着左右方向相对称而置。4组悬挂吊臂组件44均用来悬挂起吊钢丝绳，且相协作以实现对外挂承载平台2连同吊舱推进器1的吊装操作，其中，2组悬挂吊臂组件44均与左置二级平衡梁42相铰接，且沿着左右方向相对称而置，剩余2组悬挂吊臂组件42均与右置二级平衡梁43相铰接，亦沿着左右方向相对称而置。在执行起吊操作的进程中，各悬挂吊臂组件44因受到不同拉力作用而执行自适应性偏摆运动，与此同时，左置二级平衡梁42和右置两级平衡梁43因受到与之相配套应用的悬挂吊臂组件44的牵拉作用亦发生自适应性偏摆运动。如此一来，使得起吊载荷在各悬挂吊臂组件44之间得以自适应性优化分配，不但不利于确保吊舱推进器1连同外挂承载平台2得以稳定、安全起吊，而且还有效地保证了在起吊进程中吊舱推进器1始终保持于水平状态，利于后续实现与驳船5的精准定位。
32.作为上述技术方案的进一步优化，如图6中所示，悬挂吊臂组件44优选包括有连杆441、安装座442以及滑轮443。连杆441直接与左置二级平衡梁42或右置两级平衡梁43相铰接。安装座442与连杆441组装为一体，且受到转动力矩作用时可沿着左右方向自由地执行偏摆运动。滑轮443被起吊钢丝绳所直接绕经，其组装于安装座442上，且其因受到来自于起吊钢丝绳的摩擦力作用而绕其中心轴线自由地执行周向旋转运动。当起吊钢丝绳受拉时，其可根据两自由端部所受到的实时拉力的不同而自适应地分配两侧牵拉长度，如此，不但使得起吊钢丝绳的受拉工况得到有效地优化，而且还优化了滑轮443的受力状态，进而确保其具有较长的使用寿命。
33.由图6中所示还可以明确可知，悬挂吊臂组件44还增设有推力轴承444。在安装座442内成型出有用来容置推力轴承444的安装腔4421。连杆441插配于安装座442内，且延伸至安装腔4421中。围绕其周向侧壁，在连杆441上成型出有与推力轴承444相适配的挡靠凸缘4411。如此，当滑轮443处于被牵拉状态下，安装座442可以自适应性发生周向旋转运动，从而可有效地避免起吊钢丝绳因受到不合理牵拉而纠缠现象的发生。
34.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，所述吊舱推进器应用于极地环境，且其额定功率不小于5兆瓦，其特征在于，包括以下步骤：s1、参照工程蓝图制造出吊舱推进器；s2、参照工程蓝图制造出外挂承载平台，以作所述吊舱推进器和驳船之间的连接过渡；s3、将所述吊舱推进器担靠于所述外挂承载平台上，且连接固定为一体；s4、起吊设备和起吊工装协同作用以吊起所述外挂承载平台，随后执行初焊前定位操作；s5、将所述外挂承载平台与所述驳船施焊为一体；s6、将所述驳船移位至敞开水域，且对其执行全方位系泊操作。2.根据权利要求1所述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其特征在于，在步骤s2中，所述外挂承载平台包括支撑平台、连接过渡桁架以及吊耳单元；用来直接负担所述吊舱推进器的支撑平台呈箱体式结构，且沿其厚度方向开设有供所述吊舱推进器自由穿越的避让缺口；所述连接过渡桁架作为所述支撑平台和所述驳船之间的连接过渡，且在焊接车间将其与所述支撑平台施焊为一体；与所述起吊工装相配套应用的所述吊耳单元由所述支撑平台负担。3.根据权利要求2所述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其特征在于，所述吊耳单元由第一吊耳子单元和第二吊耳子单元构成；其中，所述第一吊耳子单元由多个布置于所述避让缺口的一侧，且线性阵列排布的第一吊耳构成；所述第二吊耳子单元布置于所述避让缺口的另一侧，其由多个呈线性阵列排布、且与所述第一吊耳一一对应地相对而置的第二吊耳构成；所述第一吊耳和所述第二吊耳均隐藏于所述支撑平台的内腔中；正对位于所述第一吊耳以及所述第二吊耳，在所述支撑平台的盖板上开设有供吊装钢丝绳、卸扣穿入的吊装工艺缺口。4.根据权利要求2所述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其特征在于，在所述支撑平台的内腔中施焊有多个围绕所述避让缺口进行周向均布的辅助支撑板。5.根据权利要求1所述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其特征在于，在步骤s4中，所述起吊设备为门机、汽车吊或浮吊中的任一种，且额定起吊重量不低于200t。6.根据权利要求1所述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其特征在于，在步骤s4中，所述起吊工装为多级平衡梁式结构，且包括有一级平衡梁、左置二级平衡梁、右置两级平衡梁以及4组悬挂吊臂组件；所述一级平衡梁上成型出有供所述起吊设备直接进行牵拉的起吊耳板组件；所述左置二级平衡梁和所述右置二级平衡梁均组装于所述一级平衡梁上，且沿着左右方向相对称而置；4组所述悬挂吊臂组件均用来悬挂起吊钢丝绳，且相协作以实现对所述外挂承载平台连同所述吊舱推进器的吊装操作，其中，2组所述悬挂吊臂组件均与所述左置二级平衡梁相铰接，且沿着左右方向相对称而置，剩余2组所述悬挂吊臂组件均与所述右置二级平衡梁相铰接，亦沿着左右方向相对称而置；在执行起吊操作的进程中，各所述悬挂吊臂组件因受到不同拉力作用而执行自适应性偏摆运动，与此同时，所述左置二级平衡梁和所述右置两级平衡梁因受到与之相配套应用的所述悬挂吊臂组件的牵拉作用亦发生自适应性偏摆运动。7.根据权利要求6所述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其特征在
于，所述悬挂吊臂组件包括有连杆、安装座以及滑轮；所述连杆直接与所述左置二级平衡梁或所述右置两级平衡梁相铰接；所述安装座与所述连杆组装为一体，且受到转动力矩作用时可沿着左右方向自由地执行偏摆运动；所述滑轮被起吊钢丝绳所直接绕经，其组装于所述安装座上，且其因受到来自于起吊钢丝绳的摩擦力作用而绕其中心轴线自由地执行周向旋转运动。8.根据权利要求7所述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其特征在于，所述悬挂吊臂组件还包括有推力轴承；在所述安装座内成型出有用来容置所述推力轴承的安装腔；所述连杆插配于所述安装座内，且延伸至所述安装腔中；围绕其周向侧壁，在所述连杆上成型出有与所述推力轴承相适配的挡靠凸缘。9.根据权利要求6所述适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其特征在于，所述一级平衡梁上成型出有用来悬挂起吊钢丝绳的、且与所述起吊耳板组件沿着上下方向相对向而置的牵拉耳板组件。

技术总结
本发明涉及吊舱推进器性能模拟测试技术领域，尤其一种适用于吊舱推进器的海上模拟实验系统的搭建方法，其包括以下步骤：分别参照工程蓝图制造出吊舱推进器以及外挂承载平台；将吊舱推进器担靠于外挂承载平台上，且连接固定为一体；起吊设备和起吊工装协同作用以吊起外挂承载平台，随后执行初焊前定位操作；将外挂承载平台与驳船施焊为一体；将驳船移位至敞开水域，且对其执行全方位系泊操作。如此，一方面，使得所搭建的吊舱推进器海上模拟实验系统与实际航行工况基本相符，确保经测试所得的吊舱推进器各项性能参数更为真实、可靠；另一方面，还有效地确保了吊舱推进器的模拟装船速度以及定位精准度，而且具有较高的一次性吊装成功率。功率。功率。


技术研发人员：万家平 张勇明 蔡澄军 白立袁 严春峰 宋志国 桑宏波 徐海军 周环球
受保护的技术使用者：南通中远海运船务工程有限公司
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/4/5