改良的螺旋桨模块化动力测试仪

1.本实用新型涉及船舶与海洋工程试验领域，更具体地说，涉及一种改良的螺旋桨模块化动力测试仪。


背景技术：

2.快速性是船舶各项性能中最为重要的性能之一，快速性会直接影响民用船舶的使用性与经济性，也会直接影响军用舰艇的作战性能。实验研究是研究船舶快速性最主要的方式，其中的螺旋桨敞水实验与船舶自航试验，都需要对螺旋桨的推拉力与扭力进行研究，进而对螺旋桨性能与船舶性能进行分析研究。
3.螺旋桨的推拉力与扭力是通过动力测试仪采集而得，传统的螺旋桨动力测试仪的结构较大，由于动力测试仪的测试单元与螺旋桨相隔距离较远，推拉力与扭力通过螺旋桨传动轴传递到测试单元进行测量，在传动轴转动的过程中会引入非定常的摩擦损耗，摩擦损耗会给螺旋桨的推拉力与扭力测量带来非定常的影响因素。测量的精度也对传动轴的直线度要求与同心度都有较高的要求，否则传动轴会发生甩动，使试验的难以进行。由于引入摩擦阻力的非定常性与传动轴的制作要求，就会使得双桨船模在自航试验时双桨数据的精度下降，同时带来对称性与数据可重复性的下降。在船模试验中，产生的误差可能较小，但在较大缩尺比的船模实验中，误差就会影响数据的可靠性。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种能够降低因传动轴转动而引入的非定常摩擦损耗，尽可能降低因传动轴引入的非定常摩擦阻力的改良的螺旋桨模块化动力测试仪。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种改良的螺旋桨模块化动力测试仪，包括从右至左依次连接的力学传感器、动力传输连接轴与电信号传输模块，所述力学传感器右端部设置螺旋桨，所述电信号传输模块左端设置螺旋桨驱动电机；
6.所述力学传感器包括传感器测量外壳，所述传感器测量外壳内部从右至左依次设置扭力传动器、扭力传感器、推拉力传感器、传感器限位器、力学传感器转接头与力学传感器连接头，所述传感器限位器与推拉力传感器对应设置，所述力学传感器连接头与螺旋桨启动轴的一端连接，所述螺旋桨启动轴另外一端与螺旋桨连接，所述螺旋桨启动轴外部套设动力测试仪轴系保护套，所述动力测试仪轴系保护套与传感器测量外壳可拆卸的固定连接；
7.所述动力传输连接轴包括传动套接管，所述传动套接管内设置有动力传输连接头与空心传动轴，所述动力传输连接头与力学传感器转接头连接，所述传动套接管与传感器测量外壳可拆卸的固定连接；
8.所述电信号传输模块包括电信号传输模块外壳，所述电信号传输模块外壳内设置有电信号传输模块连接头、导电滑环与驱动电机传动轴，所述电信号传输模块连接头与动
力传输连接头连接，所述导电滑环分别与扭力传感器、推拉力传感器以电信号进行连接，所述驱动电机传动轴与驱动电机电连接，所述电信号传输模块外壳上设置有轴承定位盖，所述电信号传输模块外壳外部设置有数据采集模块。
9.按上述方案，所述电信号传输模块外壳外部通过接口基座设置电信号接口，所述电信号接口外接数据采集模块。
10.按上述方案，所述推拉力传感器通过传感器固定座固定设置在传感器测量外壳内。
11.按上述方案，所述导电滑环采用多个套接的方式进行连接，多个所述导电滑环套接形成导电滑环组。
12.按上述方案，所述力学传感器连接头端部设置有第一轴承，所述第一轴承设置在传感器测量外壳内，所述动力传输连接头端部设置第二轴承，所述第二轴承设置在动力测试仪轴系保护套内，所述驱动电机传动轴端部设置第三轴承，所述第三轴承设置在传动套接管内。
13.按上述方案，所述动力测试仪轴系保护套与传感器测量外壳通过螺纹固定连接，所述传动套接管与传感器测量外壳通过螺纹固定连接，所述电信号传输模块外壳与传动套接管通过螺纹固定连接。
14.实施本实用新型的改良的螺旋桨模块化动力测试仪，具有以下有益效果：
15.1、本实用新型直接从螺旋桨根部对传至螺旋桨处的推拉力与扭力进行测量，最大程度的减小了螺旋桨测量的非定常摩擦阻力干扰，将力的大小，以电信号的方式进行表达，并传至采集模块中，极大程度的降低了来自传动轴的干扰，同时降低了在机械传导过程可能引入的误差；
16.2、本实用新型的动力测试仪整体呈管状结构，极大程度的缩小了传统动力测试仪的体积，缩短了安装时花费的时间，提高安装效率。
17.3、本实用新型的直接通过测量带动螺旋桨转动的推力矩与扭力矩，采用多层导电滑环套接的方式与推力传感器、扭力传感器相连接，大幅延长了动力测试仪的使用寿命并提高了数据测量的稳定性与精确度，在测试仪内部采用多种防水方式，极大程度的保证了在水下部分的防水性，提高了设备的耐用度，该设备适用度广，可靠度高。
附图说明
18.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
19.图1是本实用新型改良的螺旋桨模块化动力测试仪的结构示意图；
20.图2是本实用新型的图1的俯视图；
21.图3是本实用新型图2中a-a的剖视图；
22.图4是本实用新型改良的螺旋桨模块化动力测试仪的立体图。
具体实施方式
23.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
24.如图1-4所示，本实用新型的改良的螺旋桨模块化动力测试仪，包括从右至左依次
连接的力学传感器、动力传输连接轴与电信号传输模块，力学传感器右端部设置螺旋桨，电信号传输模块左端设置螺旋桨驱动电机。动力测试仪整体造型呈管状，这样的结构设置，能够大幅缩减传统的动力测试仪的结构大小，极大程度的缩短了试验的工作时间，降低了工作难度，提高了工作效率，
25.力学传感器包括传感器测量外壳10，传感器测量外壳10内部从右至左依次设置扭力传动器2、扭力传感器3、推拉力传感器5、传感器限位器7、力学传感器转接头9与力学传感器连接头8，传感器限位器7与推拉力传感器5对应设置，力学传感器连接头8与螺旋桨启动轴1的一端连接，螺旋桨启动轴1另外一端与螺旋桨连接，螺旋桨启动轴1外部套设动力测试仪轴系保护套11，动力测试仪轴系保护套11与传感器测量外壳10可拆卸的固定连接；动力传输连接轴包括传动套接管15，传动套接管15内设置有动力传输连接头12与空心传动轴14，动力传输连接头12与力学传感器转接头9连接，传动套接管15与传感器测量外壳10可拆卸的固定连接；电信号传输模块包括电信号传输模块外壳23，电信号传输模块外壳23内设置有电信号传输模块连接头16、导电滑环18与驱动电机传动轴19，电信号传输模块连接头16与动力传输连接头12连接，导电滑环18分别与扭力传感器3、推拉力传感器5以电信号进行连接，驱动电机传动轴19与驱动电机电连接，电信号传输模块外壳23上设置有轴承定位盖20，电信号传输模块外壳23外部设置有数据采集模块。
26.电信号传输模块外壳23外部通过接口基座22设置电信号接口21，电信号接口21外接数据采集模块。推拉力传感器5通过传感器固定座4固定设置在传感器测量外壳10内。导电滑环18采用多个套接的方式进行连接，多个导电滑环18套接形成导电滑环组。力学传感器连接头8端部设置有第一轴承6，第一轴承6设置在传感器测量外壳10内，动力传输连接头12端部设置第二轴承13，第二轴承13设置在动力测试仪轴系保护套11内，驱动电机传动轴19端部设置第三轴承17，第三轴承17设置在传动套接管15内。动力测试仪轴系保护套11与传感器测量外壳10通过螺纹固定连接，传动套接管15与传感器测量外壳10通过螺纹固定连接，电信号传输模块外壳23与传动套接管15通过螺纹固定连接。
27.本实用新型的优选实施例中，包括力学传感器、动力传输连接轴与电信号传输模块构成的动力测试仪。力学传感器的一端与螺旋桨相连接，力学传感器另一端连接于动力传输连接轴的一端，动力连接传输轴的另一端与电信号传输模块相连，电信号传输模块的另一端与驱动电机相连。这种结构设置，力学传感器可以在螺旋桨根部直接测量螺旋桨上的推拉力与扭力，再通过动力传输连接轴传递至电信号传输模块，通过电信号传输模块上的电信号接口21与外界的数据采集模块进行数据传递，有效提高测量数据的精度。
28.本实用新型的优选实施例中，力学传感器包括传感器测量外壳10，传感器测量外壳10内设有扭力传动器2、扭力传感器3、推拉力传感器5、传感器限位器7与力学传感器连接头8。力学传感器连接头8连接于动力传输连接轴，力学传感器连接头8与螺旋桨启动轴1一端连接，螺旋桨启动轴1另外一端与螺旋桨连接，扭力传感器3与扭力传动器2共同组成扭力测量传感器，推拉力传感器5与螺旋桨启动轴1共同组成推拉力测量传感器，传感器限位器7与推拉力传感器5对应设置。推拉力传感器5通过传感器固定座4固定于传感器测量外壳10内。在使用的时候，应在船模的船桨启动轴处开孔，用本动力测试仪代替传统的螺旋桨桨轴和轴套，将动力测试仪与螺旋桨相连接，固定于实验船模内侧。实验船模螺旋桨的扭力由扭力传动器2传递至扭力传感器3中，扭力传感器3受力发出应变信号，扭力传感器3只会采集
带动螺旋桨工作的扭力。推拉力通过螺旋桨启动轴1传递至螺旋桨，推拉力传感器5受力产生应变信号，推拉力传感器5只采集螺旋桨工作时的推拉力。扭力传动器2可以保证推拉力传感器5不受螺旋桨转动的扭力影响，同时在推拉力传感器5两侧都设置第一轴承6，使推拉力传感器5在工作时可以免受扭转变形的影响，并可通过传感器限位器7调节其具体位置。
29.本实用新型的优选实施例中，传感器测量外壳10对应连接动力测试仪轴系保护套11，动力测试仪保护套套设在螺旋桨启动轴1的外部位置。采用这样的结构，可实现戴上动力测试仪保护套对螺旋桨启动轴1连接口的保护，摘下动力测试仪保护套与螺旋桨进行安装的作用。动力传输连接轴包括传动套接管15，传动套接管15与传感器测量外壳10相连接，传动套接管15内设有动力传输连接头12与空心传动轴14，动力传输连接头12一端连接于力学传感器的力学传感器连接头8，动力传输连接头12另一端与电信号传输模块相连接。动力传输连接轴的作用在于将力学传感器的采集数据传递至电信号传输模块，同时传递驱动电机发出的转动至螺旋桨，连接轴中的空心传动轴14可以容纳电信号导线的通过。
30.本实用新型的优选实施例中，电信号传输模块包括电信号传输模块外壳23，电信号传输模块外壳23连接于传动套接管15，电信号传输模块外壳23内设有电信号传输模块连接头16、导电滑环18与驱动电机传动轴19。导电滑环18采用多个套接的方式进行连接，多个导电滑环18套接形成导电滑环组，导电滑环组分别与扭力传感器3、推拉力传感器5以电信号的方式进行连接。这样的结构设计可以通过多个滑环套接的方式减小套环的磨损，延长动力测试仪的使用时间，提高数据测量的精度。电信号传输模块连接头16连接于动力传输连接头12，驱动电机传动轴19连接于驱动电机。传感器测量外壳10、传动套接管15与电信号传输模块外壳23通过螺纹连接后，可以形成完整的动力测试仪的外壳。动力测试仪在使用时，外壳与船模紧密连接，形成转动侧的定子，传感器测量外壳10、传动套接管15与电信号传输模块外壳23的内部构件通过连接口相互连接，形成转动侧的转子。驱动电机传动轴19的自由端可通过联轴器与驱动电机相连接，进而由驱动电机带动动力测试仪转动侧的转子转动，螺旋桨收到动力测试仪转动工作产生相应的推拉力与扭力，推拉力与扭力通过螺旋桨启动轴1传至动力测试仪中，动力测试仪中的推拉力传感器5与扭力传感器3因形变而产生电信号通过导线穿过传动侧的孔洞连接至电信号传输模块，电信号传输模块可采用放大电路将形变而来的电信号放大成满足采集器要求的电流信号或电压信号。电信号传输模块外壳23对应连接有轴承定位盖20，电信号传输模块外壳23外部设有电信号接口21，电信号接口21外接数据采集模块。这样的结构设计，可以通过导线连接至导电滑环18上，导电滑环18上的转子部分通过导线连接至电信号接口21，即可与外界实现应变信号与电信号的相互转换。电信号接口21通过接口基座22安装于电信号传输模块外壳23上。
31.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

技术特征：
1.一种改良的螺旋桨模块化动力测试仪，其特征在于，包括从右至左依次连接的力学传感器、动力传输连接轴与电信号传输模块，所述力学传感器右端部设置螺旋桨，所述电信号传输模块左端设置螺旋桨驱动电机；所述力学传感器包括传感器测量外壳，所述传感器测量外壳内部从右至左依次设置扭力传动器、扭力传感器、推拉力传感器、传感器限位器、力学传感器转接头与力学传感器连接头，所述传感器限位器与推拉力传感器对应设置，所述力学传感器连接头与螺旋桨启动轴的一端连接，所述螺旋桨启动轴另外一端与螺旋桨连接，所述螺旋桨启动轴外部套设动力测试仪轴系保护套，所述动力测试仪轴系保护套与传感器测量外壳可拆卸的固定连接；所述动力传输连接轴包括传动套接管，所述传动套接管内设置有动力传输连接头与空心传动轴，所述动力传输连接头与力学传感器转接头连接，所述传动套接管与传感器测量外壳可拆卸的固定连接；所述电信号传输模块包括电信号传输模块外壳，所述电信号传输模块外壳内设置有电信号传输模块连接头、导电滑环与驱动电机传动轴，所述电信号传输模块连接头与动力传输连接头连接，所述导电滑环分别与扭力传感器、推拉力传感器以电信号进行连接，所述驱动电机传动轴与驱动电机电连接，所述电信号传输模块外壳上设置有轴承定位盖，所述电信号传输模块外壳外部设置有数据采集模块。2.根据权利要求1所述的改良的螺旋桨模块化动力测试仪，其特征在于，所述电信号传输模块外壳外部通过接口基座设置电信号接口，所述电信号接口外接数据采集模块。3.根据权利要求1所述的改良的螺旋桨模块化动力测试仪，其特征在于，所述推拉力传感器通过传感器固定座固定设置在传感器测量外壳内。4.根据权利要求1所述的改良的螺旋桨模块化动力测试仪，其特征在于，所述导电滑环采用多个套接的方式进行连接，多个所述导电滑环套接形成导电滑环组。5.根据权利要求1所述的改良的螺旋桨模块化动力测试仪，其特征在于，所述力学传感器连接头端部设置有第一轴承，所述第一轴承设置在传感器测量外壳内，所述动力传输连接头端部设置第二轴承，所述第二轴承设置在动力测试仪轴系保护套内，所述驱动电机传动轴端部设置第三轴承，所述第三轴承设置在传动套接管内。6.根据权利要求1所述的改良的螺旋桨模块化动力测试仪，其特征在于，所述动力测试仪轴系保护套与传感器测量外壳通过螺纹固定连接，所述传动套接管与传感器测量外壳通过螺纹固定连接，所述电信号传输模块外壳与传动套接管通过螺纹固定连接。

技术总结
本实用新型涉及一种改良的螺旋桨模块化动力测试仪，包括从右至左依次连接的力学传感器、动力传输连接轴与电信号传输模块，所述力学传感器右端部设置螺旋桨，所述电信号传输模块左端设置螺旋桨驱动电机；所述力学传感器包括传感器测量外壳，所述传感器测量外壳内部从右至左依次设置扭力传动器、扭力传感器、推拉力传感器、传感器限位器、力学传感器转接头与力学传感器连接头，所述传感器限位器与推拉力传感器对应设置。本实用新型大幅延长了动力测试仪的使用寿命并提高了数据测量的稳定性与精确度，在测试仪内部采用多种防水方式，极大程度的保证在水下部分的防水性，提高设备的耐用度，适用度广可靠度高。适用度广可靠度高。适用度广可靠度高。


技术研发人员：刘正国 裴志勇 周彦安 张磊 李天臣
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2022.09.29
技术公布日：2023/3/16