一種可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于船舶機械設計領域，涉及一種試驗設施，尤其涉及一種實驗室環(huán)境下可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置。
【背景技術】
[0002]目前國內常常通過理論方法進行噴水推進操舵倒航機構操縱力估算。由于理論計算大多忽略了機構內復雜流動引起的損失，導致估算值與實際值偏差較大，影響機構設計與性能預報。此外，操舵力和倒航力在機構中力的作用點在理論方法中很難確定的。

【發(fā)明內容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，可以直接測量不同工況下噴水推進操舵倒航機構三維負荷數(shù)據(jù)。
[0004]為達到上述目的，具體技術方案如下:
[0005]一種可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，適用于在模擬工作環(huán)境中測量被測操舵倒航機構的操縱力，所述裝置包括固定系統(tǒng)、轉舵機構和測量系統(tǒng)，所述固定系統(tǒng)設于所述模擬工作環(huán)境中，所述轉舵機構包括依次相連的驅動機構、舵柄和轉軸，所述驅動機構設于所述固定系統(tǒng)上，所述舵柄與所述轉軸固定連接，所述轉軸可轉動的設于所述固定系統(tǒng)上，所述驅動機構驅動所述舵柄和轉軸轉動，所述轉軸與所述被測操舵倒航機構相連，所述測量系統(tǒng)包括操縱力傳感器，所述操縱力傳感器設于所述轉軸和被測操舵倒航機構之間。
[0006]優(yōu)選的，所述固定系統(tǒng)包括支撐臺架和設于所述支撐臺架上的兩端開口并中空的軸承外套，所述支撐臺架設于所述模擬工作環(huán)境中，所述轉軸可轉動的套設于所述軸承外套中。
[0007]優(yōu)選的，所述轉軸與所述上舵承之間設有圓錐滾子軸承。
[0008]優(yōu)選的，所述圓錐滾子軸承的一側還設有密封圈。
[0009]優(yōu)選的，所述密封圈包括唇形密封圈和/或O形密封圈。
[0010]優(yōu)選的，所述轉軸和軸承外套之間還設有滑動軸承，所述圓錐滾子軸承臨近所述固定系統(tǒng)，所述滑動軸承臨近所述被測操舵倒航機構，所述密封圈設于所述圓錐滾子軸承和滑動軸承之間。
[0011]優(yōu)選的，所述操縱力傳感器包括六分量力扭矩傳感器。
[0012]優(yōu)選的，還包括接收、分析和計算數(shù)據(jù)的計算機，所述計算機與所述操縱力傳感器相連。
[0013]優(yōu)選的，所述驅動機構為操舵液壓缸。
[0014]優(yōu)選的，所述支撐臺架上還設有操舵缸支架，所述操舵液壓缸的兩端分別與所述操舵缸支架和舵柄相連。
[0015]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的技術方案可以直接測量不同工況下噴水推進操舵倒航機構三維負荷數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)計算得到操舵力和倒航力，還能計算得出操舵力和倒航力在機構中力的作用點，可以直觀、實時地觀測噴水推進操舵倒航機構的操縱力，具有結構精巧、可操作性強等特點。
【附圖說明】
[0016]構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0017]圖1是本發(fā)明實施例的結構示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實施例固定系統(tǒng)的結構示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明實施例轉舵機構的結構示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明實施例密封圈的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0023]以下將結合附圖對本發(fā)明的實施例做具體闡釋。
[0024]如圖1中所示的本發(fā)明的實施例的一種可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，適用于在模擬工作環(huán)境中測量被測操舵倒航機構I的操縱力。
[0025]并結合如圖2、圖3和圖4中所示，裝置包括固定系統(tǒng)2、轉舵機構3和測量系統(tǒng)4。固定系統(tǒng)2設于模擬工作環(huán)境中。模擬工作環(huán)境優(yōu)選為循環(huán)水槽或者拖曳水池。
[0026]轉舵機構3包括依次相連的驅動機構5、舵柄6和轉軸7。驅動機構5，優(yōu)選為操舵液壓缸，設于固定系統(tǒng)2上，舵柄6與轉軸7固定連接，轉軸7可轉動的設于固定系統(tǒng)5上，驅動機構5驅動舵柄6和轉軸7轉動，轉軸7與被測操舵倒航機構I相連。測量系統(tǒng)4包括操縱力傳感器，操縱力傳感器設于轉軸7和被測操舵倒航機構I之間。操縱力傳感器優(yōu)選為可以直接測量操舵力和扭矩的六分量力扭矩傳感器和布置在機構上的壓力傳感器。
[0027]本發(fā)明的實施例是針對噴水推進操舵倒航機構設計而提出的，它以具有自由液面的循環(huán)水槽為測試環(huán)境，通過在試驗設施中合理設置六分量測量儀、壓力傳感器等儀器，剝離干擾因素，模擬實船工作環(huán)境，得到真實可靠的機構操縱力和負荷分布等數(shù)據(jù)，有效指導機構的水動力與結構權衡設計，為噴水推進技術的應用提供驗證手段。
[0028]如圖1和圖2中所示，在本發(fā)明的實施例中，固定系統(tǒng)2將整個測量裝置固定在循環(huán)水槽或拖曳水池上。固定系統(tǒng)2包括支撐臺架8、軸承支架9和軸承外套10。測量設施安裝在支撐臺架8上，由支撐臺架8將其固定在循環(huán)水槽或拖曳水池的工作段上。支撐臺架8采用型材焊接而成，優(yōu)選上面還焊接有操舵液壓缸的安裝支架，即操舵缸支架13。
[0029]如圖1、圖3和圖4中所示，在本發(fā)明的實施例中，轉舵系統(tǒng)3包括舵柄6、上舵承
11、轉軸7及滑動軸承12等。
[0030]轉舵系統(tǒng)3中的操舵液壓缸推動舵柄6，舵柄6帶動轉軸7轉動，進而帶動連接在轉軸7下方的被測操舵倒航機構I轉動，模擬裝置的操舵動作。上舵承11里面裝有圓錐滾子軸承14，承受試驗過程中產生的軸向力和部分徑向力。上舵承11里面裝有唇形密封圈15和O形圈用于密封圓錐滾子軸承14的潤滑脂。這是轉舵機構3的第一個支撐點。
[0031]滑動軸承12與固定結構2的軸承外套10有相對轉動，可承受試驗過程中產生的部分徑向力。這是轉舵機構3的第二個支撐點。如此，軸系上具有兩種支撐點，一為圓錐滾子軸承14，一為滑動軸承12。
[0032]液壓缸由液壓系統(tǒng)驅動，通過液壓缸推動舵柄6，進而推動和舵柄6相連的轉軸7帶動被測操舵倒航機構I繞軸線水平旋轉。且其可以停在行程范圍內的任何位置，所以轉舵機構3可以保持在任意舵角位置。
[0033]測量系統(tǒng)4通過六分量力扭矩傳感器直接測量操舵倒航機構產生的操舵力和倒航力在三維方向的分力和扭矩。。六分量力扭矩傳感器安裝在轉舵機構3的轉軸7下面，被測操舵倒航機構I安裝在六分量力扭矩傳感器的下面，其轉動軸線和轉軸7的軸線重合。噴射水流作用在被測操舵倒航機構上的三個軸向的力和扭矩可以同時被傳感器測量。與傳感器相連的計算機根據(jù)測量的力和力矩的關系，還可以計算出力的作用點。
[0034]本發(fā)明實施例的測量系統(tǒng)的操作步驟如下:
[0035]步驟一，測量裝置安裝完畢后，安裝被測操舵倒航機構，安裝在六分量力扭矩傳感器下方，緊固。
[0036]步驟二，將測量設施和被測操舵倒航機構整體吊裝至測試臺位，固定。調整水線位置至設計要求。
[0037]步驟三，啟動液壓系統(tǒng)，調整方向舵的舵角或倒航機構的倒航斗張開的角度至要求值。
[0038]步驟四，啟動測量系統(tǒng)(六分量力扭矩傳感器供電)，啟動數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。
[0039]步驟五，啟動噴射水流沖擊被測操舵倒航機構，采集六分量力扭矩傳感器的測量數(shù)據(jù)。
[0040]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內。
【主權項】
1.一種可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，適用于在模擬工作環(huán)境中測量被測操舵倒航機構的操縱力，其特征在于，所述裝置包括固定系統(tǒng)、轉舵機構和測量系統(tǒng)，所述固定系統(tǒng)設于所述模擬工作環(huán)境中，所述轉舵機構包括依次相連的驅動機構、舵柄和轉軸，所述驅動機構設于所述固定系統(tǒng)上，所述舵柄與所述轉軸固定連接，所述轉軸可轉動的設于所述固定系統(tǒng)上，所述驅動機構驅動所述舵柄和轉軸轉動，所述轉軸與所述被測操舵倒航機構相連，所述測量系統(tǒng)包括操縱力傳感器，所述操縱力傳感器設于所述轉軸和被測操舵倒航機構之間。
2.如權利要求1所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，所述固定系統(tǒng)包括支撐臺架和設于所述支撐臺架上的兩端開口并中空的軸承外套，所述支撐臺架設于所述模擬工作環(huán)境中，所述轉軸可轉動的套設于所述軸承外套中。
3.如權利要求2所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，所述轉軸與所述上舵承之間設有圓錐滾子軸承。
4.如權利要求3所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，所述圓錐滾子軸承的一側還設有密封圈。
5.如權利要求4所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，所述密封圈包括唇形密封圈和/或O形密封圈。
6.如權利要求5所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，所述轉軸和軸承外套之間還設有滑動軸承，所述圓錐滾子軸承臨近所述固定系統(tǒng)，所述滑動軸承臨近所述被測操舵倒航機構，所述密封圈設于所述圓錐滾子軸承和滑動軸承之間。
7.如權利要求6所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，所述操縱力傳感器包括六分量力扭矩傳感器。
8.如權利要求7所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，還包括接收、分析和計算數(shù)據(jù)的計算機，所述計算機與所述操縱力傳感器相連。
9.如權利要求8所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，所述驅動機構為操舵液壓缸。
10.如權利要求9所述的可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，其特征在于，所述支撐臺架上還設有操舵缸支架，所述操舵液壓缸的兩端分別與所述操舵缸支架和舵柄相連。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可以直接測量操舵倒航機構操縱力的裝置，屬于船舶機械設計領域，適用于在模擬工作環(huán)境中測量被測操舵倒航機構的操縱力，包括固定系統(tǒng)、轉舵機構和測量系統(tǒng)，固定系統(tǒng)設于模擬工作環(huán)境中，轉舵機構包括依次相連的驅動機構、舵柄和轉軸，驅動機構設于固定系統(tǒng)上，舵柄與轉軸固定連接，轉軸可轉動的設于固定系統(tǒng)上，驅動機構驅動舵柄和轉軸轉動，轉軸與被測操舵倒航機構相連，測量系統(tǒng)包括操縱力傳感器，操縱力傳感器設于轉軸和被測操舵倒航機構之間。本發(fā)明的技術方案可以直觀、實時地觀測噴水推進操舵倒航機構的操縱力，具有結構精巧、可操作性強等特點。
【IPC分類】B63B9-00
【公開號】CN104787238
【申請?zhí)枴緾N201510192284
【發(fā)明人】翟志紅, 張巖
【申請人】中國船舶工業(yè)集團公司第七〇八研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月20日