[发明专利]船用测量电力直驱螺旋桨推力和扭矩的装置和方法

说明书

本发明涉及船用电力直驱螺旋桨技术领域，具体地说是一种船用测量电力直驱螺旋桨推力和扭矩的装置和方法，其特征在于该装置由上刚性梁、下刚性梁和连接上刚性梁和下刚性梁的测力单元组件组成，所述的上刚性梁两侧的下方设有竖直朝下的竖连板，竖连板上设有连接螺孔，所述的下刚性梁的两侧设有水平方向的横连板，横连板上设有连接螺孔，所述的测力单元组件由两个测力竖梁、两个测力横梁和八个应变片组成，具有结构简单、方便操作、测量精确、方便更换等优点。

技术领域

本发明涉及船用电力直驱螺旋桨技术领域，具体地说是一种结构简单、方便操作、测量精确、方便更换的船用测量电力直驱螺旋桨推力和扭矩的装置和方法。

背景技术

众所周知，现有的船用电力直驱桨分为两种：一种是吊舱式电力推进器，其特点是将电机安装在轮毂内，通过支撑结构安装在船体上；另一种是叶环式的电驱桨，将螺旋桨与环状的电机转子做成一体，将电机定子集成在管状的支撑结构内，通过安装在支撑结构上的支架来固定在船体上，二者共同的特点是轴短小或采用无轴结构，且螺旋桨和动力部件设计为一体，难以用常规的敞水动力仪来测量推力和扭矩。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、方便操作、测量精确、方便更换的船用测量电力直驱螺旋桨推力和扭矩的装置和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种测量电力直驱螺旋桨推力和扭矩的装置，其特征在于该装置由上刚性梁、下刚性梁和连接上刚性梁和下刚性梁的测力单元组件组成，所述的上刚性梁两侧的下方设有竖直朝下的竖连板，竖连板上设有连接螺孔，所述的下刚性梁的两侧设有水平方向的横连板，横连板上设有连接螺孔，所述的测力单元组件由两个测力竖梁、两个测力横梁和八个应变片组成，所述的测力横梁的两端向下并向内侧弯曲呈口字型横梁，测力横梁两端向内侧弯曲的部分设有连接螺孔，测力横梁的连接螺孔内设有连接螺栓，连接螺栓的一端穿过连接螺孔，另一端穿过下刚性梁两侧的横连板与下刚性梁相连接，所述的测力竖梁的上端设有连接孔，连接孔内设有连接螺栓，连接螺栓的一端穿过连接孔，另一端穿过上刚性梁的竖连板与上刚性梁相连接，所述的测力竖梁的下端与测力横梁的上端中部相连接，所述的下刚性梁的中部下方设有与待测螺旋桨支架上的法兰盘相配合的连接法兰，通过法兰盘与连接法兰相配合连接实现待测螺旋桨与下刚性梁配合连接，所述的两个测力竖梁的外侧对应设有两个应变片，两个测力横梁的上侧两端对应设有两个应变片，通过应变片的感应测出应变值进而测出推力和扭矩。

本发明所述的上刚性梁和下刚性梁设为刚性板，不会因为扭力或者推力过大导致变形。

本发明所述的测力横梁和测力竖梁设为不锈钢板，保证了测量结果的准确性。

本发明所述的下刚性梁与测力横梁连接处的测力横梁外侧设有倒圆面，避免应力集中，也减少水中附体的阻力，影响测量效果。

一种测量电力直驱螺旋桨推力和扭矩的方法，其特征在于测量方法步骤如下：

（1）.预估推力和扭矩，确定测力计的量程：首先根据螺旋桨推力计算公式和扭矩的计算公式，式中：为推力，单位N；为转矩，单位N.m；为水的密度，单位；为螺旋桨转速，单位rev/s；为螺旋桨直径，单位m；分别为推力系数和扭矩系数，为无量纲量，结合螺旋桨厂家给定的螺旋桨敞水性能曲线，预估系泊工况下，即进速为0时螺旋桨的推力和扭矩，系泊工况下螺旋桨的推力系数与扭矩系数均为最大值，因此对应的推力和扭矩也最大，可作为测力计的最大量程设计参考值；