Устройство для измерения гидродинамических нагрузок на модели гребного винта Советский патент 1984 года по МПК B63B9/02 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, связанной с исследованием характеристик изолированного гребного винта и гребного винта, расположенного за корпусом модели судна, в частности к устройствам для измерения гидродинамических нагрузок на модели гребного винта. Известно устройство для измерения гидродинамических нагрузок на модели гребного винта, содержащее динамометр, вал которого жестко соединен с маховиком и через конический редуктор и вертикальный вал связан с электродвигателем, эластичную муфту и промежуточный вал, размещенные в подводном обтекателе 1. Однако известное устройство не может быть использовано для исследования гидродинамических характеристик изолированного гребного винта. Цель изобретения - расщирение экспериментальных возможностей устройства путем обеспечения испытаний как гребных винтов, расположенных за корпусом модели судна, так и изолированных гребных винтов. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения гидродинамических нагрузок на модели гребного винта, содержащее динамометр, вал которого жестко соединен с маховиком и через конический редуктор и вертикальный вал связан с электродвигателем, эластичную муфту и промежуточный вал, размещенные в подводном обтекателе, снабжено дополнительным маховиком, смонтированным на подщипниках в обтекателе, а основной маховик установлен на подщипниковых опорах, размещенных в указанном обтекателе, на промежуточном валу размещена шестерня конического редуктора, причем промежуточный вал через эластичную муфту связан одним концом с основным, а другим с дополнительным маховиком; при этом оба конца вертикального вала снабжены щарнирными муфтами. На чертеже изображено устройство для измерения гидродинамических нагрузок на модели гребного винта, общий вид в разрезе. Устройство состоит из корпуса динамометра 1 цилиндрической формы, гребного вала 2 с измерительными датчиками 3, установленного в подщипниковых опорах 4 и 5 и упорном подщипнике 6, сальникового уплотнения 7, токосъемника 8, маховика 9, жестко скрепленного с гребным валом при помощи накидной гайки 10 и установленного в подводном обтекателе 11на его подшипниковой опоре 12 и подшипниковой опоре 13 цилиндрического стакана 14, эластичной муфты 15, промежуточного вала 16, удерживаемого в подщипниковых опорах 17 и 18, размещенных в корпусе конического редуктора 19, дополнительно введенного маховика 20, который установлен в подшипниковой опоре 21 заднего обтекателя 22 и подщипниковой опоре 23 цилиндрического стакана 24, и зубчатого колеса 25. Вал-щес72терня 26 конического редуктора, установленный в подщипниковой опоре 27 редуктора, через шарнирную муфту 28 связан с вертикальным валом 29, который, в свою очередь, через шарнирную муфту 30 связан с приводным двигателем 31, установленным на ферме 32 на амортизаторах 33. Вертикальный вал 29 проходит внутри ножевого обтекателя 34, который жестко скрепляет ферму 32 с подводным обтекателем 11. Фиксация в корпусе обтекателя 11 в его продольном направлении цилиндрических стаканов 14 и 24 с их подшипниковыми опорами 13 и 23, а также корпуса конического редуктора 19 осуществляется распорными втулками 35 и 36. На гребном валу 2 закреплена модель гребного винта 37. Устройство работает следующим образом. Гидродинамические силы, возбуждаемые гребным винтом 37, преобразуются измерительными датчиками 3 в пропорциональные электрические сигналы, которые с помощью проводников, проложенных во внутреннем сверлении гребного вала 2, подводятся к токосъемнику 8, а от него кабелем через канал, проложенный в подводном об-,/ текателе 11, и ножевой обтекатель 34 выводятся наружу устройства. Вращение модели гребного винта 37 осуществляется двигателем 31 через приводной вал 29 с щарнирными муфтами 28 и 30, вал-шестерню 26, промежуточный вал 16 с зубчатым колесом 25, резиновую муфту 15, маховик 9 и гребной вал 2, смонтированный в подшипниковых опорах 5 и 4 скольжения и качения и упорном подщипнике 6. Сальниковое уплотнение 7 предназначено для уплотнения задней полости динамометра с расположенными там измерительными датчиками 3, токосъемником 8, опорой 4 качения и упорным подшипником 6. Маховик 20 скреплен с промежуточным валом 16 при помощи щлицевого соединения, которое обеспечивает возможность осевого перемещения. Маховик 20 предназначен для стабилизации угловой скорости вращения двигателя 31 и одновременно системы промежуточный вал 16 - эластичная муфта 15 - маховик 9 - гребной вал 2 - модель гребного винта 37. Стабилизация угловой скорости вращения гребного винта позволяет устранить инерционные силы на нем и, следовательно, повысить точность измерения Гидродинамических сил и других внешних сил, например сил взаимодействия винта со льдом. Одновременно стабилизация угловой скорости вращения двигателя и всей системы привода гребного винта устраняет вибрацию устройства и возбуждаемые от нее через систему обтекатель 11 - корпус динамоментра 1 - подщипники 4 и 6 - гребной вал 2 инерционные силы и силы со стороны потока жидкости от поперечных вибрационных колебаний винта 37 совместно с устройством.

Маховик 9 соединен с гребным валом 2 жестко, а с корпусом эластичной муфты скреплен при помощи шлицевого соединения, которое обеспечивает возможность осевого перемещения. Маховик 9 стабилизирует угловую скорость вращения модели гребного винта 37 при наличии значительных пульсаций внешних сил и обеспечивает для высокочастотных пульсаций этих сил такую высокую динамическую жесткость системы гребной винт 37 - гребной вал 2 - измерительные датчики 3 - маховик 9, при которой гребной вал с маховиком относительно неподвижны в пространстве, а упругая система измерительных датчиков 3 с гребным винтом 37 колеблется относительно неподвижного вала с маховиком. Таким образом, маховик 20 с резиновой муфтой 15 стабилизируют угловую скорость вращения гребного винта со стороны приводного двигателя 31, а маховик 9 с той же резиновой

муфтой 15 стабилизируют угловую скорость вращения винта от внешних воздействий со стороны гребного винта, а также повышают динамическую жесткость всей системы в направлении продольных и крутильных колебаний.

Резиновая муфта 15 также устраняет воздействие на систему гребной вал - измерительные датчики - гребной винт поперечных сил и колебаний, возбуждаемых при работе конического редуктора 19.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает высокую точность измерений мгновенных значений гидродинамических нагрузок на модели гребных винтов, как расположенных за корпусом модели судна, так и изолированных.

Устройство можно использовать как самостоятельную установку для испытания винтов в «свободной воде либо с внешним подводом гребного винта за корпусом модели судна, а также непосредственно монтировать в скельтоне модели.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА, содержащее динамометр, вал которого жестко соединен с маховиком и через конический редуктор и вертикальный вил связан с электродвигателем, эластичную муфту и промежуточный вал, размещенные в подводном обтекателе, отличающееся тем, что. с целью расширения его экспериментальных возможностей путем обеспечения испытаний как гребных винтов, расположенных за корпусом модели судна, так и изолиро.ванных гребных винтов, оно снабжено дополнительным маховиком, смонтированным на подшипниках в обтекателе, а основной маховик установлен на подшипниковых опорах, размещенных в указанном обтекателе, на промежуточном валу размещена шестерня конического редуктора, причем промежуточный вал через эластичную муфту связан одним концом с основным, а другим с дополнительным маховиком, при этом оба конца вертикального вала снабжены шарнирными муфтами.