基于仿生的水下射流表面减阻测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于仿生的水下射流表面减阻测试装置。
【背景技术】
[0002]目前国内外的减阻技术的研究成果主要有沟槽减阻法、柔壁法、气泡法、壁面振动减阻法、涂层减阻法、高聚物添加剂减阻法、联合减阻及仿生射流表面减阻等。针对减阻的巨大意义，国内外都致力于发展高效、环保的减阻技术，而仿生射流表面减阻技术一直是国内外研究的热点问题之一。其减阻效果明显，工作过程环保无污染。针对多种多样的减阻方法，需要有一种测试装置对该方法下的样件表面摩擦阻力进行测试，以便评估该方法的减阻效果，继而比较减阻性能的优劣。
[0003]传统的对流体摩擦阻力的测试的试验装置大多数采用水洞，风洞，水池等实验设备，采用上述试验技术手段不仅体积大、成本高，并且对试验环境要求较高并且需要耗费大量的费用，从而在诸多方面都将受到一定的局限和制约。因此，使用试验的方法对仿生射流表面技术进行定量的研究就显得比较重要。
[0004]所以仿生射流减阻测试试验平台的设计应满足以下3点设计要求。
[0005](1)仿生射流减阻测试试验平台应具有体积小，结构简单、成本低，试验能力强的特点，通过不同的试验样件既能做射流表面减阻测试试验又能做非光滑表面减阻测试试验。安装在仿生射流减阻测试试验平台负载上的试验样件部分要能根据试验的需要随时更换，且拆卸方便。
[0006](2)仿生射流减阻测试试验平台的数据采集硬件系统要求设计简单、成本低，便于使用者操作和维护，信号线引出方便，输出的信号直接、准确。数据采集软件系统的界面要简洁直观，能够完成参数的输入设置、数据的实时采集、显示及存储等功能。
[0007](3)系统存在系统误差和随机误差，在试验之前要对系统进行系统校正，以保证系统保持在合理的误差范围内。在试验中因为很难保持绝对稳定，并且还伴有不可避免的噪声干扰，所以采集到的数据会有波动，因此应采用有效的数据处理方法以获得较满意的数据结果。
[0008]试验装置可以作为射流表面及非光滑表面减阻测试的装置。当作为射流减阻测试装置时，采用测量试验件上的扭矩来测量试验样件在射流时所受到的阻力大小。
[0009]因此，研发设计一台造价低廉、性能稳定的小型阻力测试装置对于仿生表面课题的研究具有积极意义。
【发明内容】
[0010]本发明针对上述的问题，提出了一种提供仿生的水下射流表面的试验装置，同时能通过该装置进行射流表面减阻效果测试以及非光滑表面结构减阻的效果测试，要求试验装置结构简单、操作容易、测试精确的基于仿生的水下射流表面减阻测试装置。
[0011]本发明所述的基于仿生的水下射流表面减阻测试装置，其特征在于:包括射流部件、动力输入组件、配水组件、移动组件、磁流体密封组件和信号处理组件，所述的动力输入组件的电机通过第一联轴器与所述的射流部件的输入轴相连，所述的射流部件的输出轴通过第二联轴器与所述的信号处理组件的扭矩信号耦合器相连，所述的信号处理组件、所述的射流部件都安装在所述的移动组件上；所述的配水组件的进水管与所述的射流部件的入水口管道连接，所述的配水组件的出水管与所述的射流部件的出水口管道连通；所述的射流部件通过磁流体密封组件密封；
[0012]所述的射流部件包括密封筒组件、外筒组件、内筒组件、输入轴和输出轴，所述的密封筒组件、所述的外筒组件和所述的内筒组件依次从外向内同轴排布形成三层的套筒式结构；所述的输入轴的动力输入端与所述的动力输入组件的动力输出端相连，所述的外筒组件右侧装有磁流体密封组件，并且所述的外筒组件通过相应的磁流体密封组件与所述的密封筒组件密封，所述的内筒组件密封装在所述的输入轴穿过密封筒组件的密封筒右端盖的动力输出端，并保证所述的内筒组件与所述的输入轴同步运转；所述的输出轴的动力输入端与所述的外筒组件的外筒左端盖密封连接，所述的输出轴的动力输出端通过第二联轴器与所述的信号处理组件连接；
[0013]所述的配水组件包括水槽、离心栗、进水管和出水管，所述的离心栗的进水口通过管路引入所述的水槽内，所述的离心栗的出水口与所述的进水管的进水端相连，所述的进水管的出水端与所述的密封筒组件的入水孔相连，所述的出水管的进水端与密封筒组件的出水孔连通，所述的出水管的出水端引入所述的水槽内，实现测试用水的循环；所述的进水管上设置流量计和压力表，所述的出水管上设有球阀；
[0014]所述的移动组件包括底部支架、V型导轨和V型导轨移动平台，所述的V型导轨水平安装在所述的支架的上部，所述的V型导轨移动平台与所述的V型导轨滑动连接，所述的
V型导轨移动平台上安装所述的信号处理组件，所述的射流部件、所述的动力输出组件均安装在所述的底部支架上，并保持所述的信号处理组件、所述的射流部件和所述的动力输出组件处于同一轴线上；
[0015]所述的信号处理组件包括扭矩信号耦合器基座、键槽板、扭矩信号耦合器和信号处理器，所述的扭矩信号耦合器基座安装在所述的V型导轨移动平台上，所述的扭矩信号耦合器基座上部安装所述的键槽板，所述的扭矩信号耦合器的一端通安装在所述的键槽板上，另一端通过第二联轴器与所述的输出轴的动力输出端相连；所述的扭矩信号耦合器的信号输出端与外部的信号处理器信号连接。
[0016]所述的密封筒组件包括带有入水孔的密封筒、密封筒左端盖和密封筒右端盖，所述的密封筒左端盖、密封筒右端盖分别密封安装在所述的密封筒的两端；所述的外筒组件设置在所述的密封筒的内部，所述的外筒组件包括筒形试验样件、外筒左端盖和外筒右端盖，所述的外筒左端盖和所述的外筒右端盖分别密封安装在所述的试验样件的两端，并且所述的外筒右端盖外侧配有磁流体密封组件，所述的外筒右端盖通过相应的磁流体密封组件实现外筒右端盖与密封筒右端盖圆台处之间的密封；所述的内筒组件包括内筒、内筒左端盖和内筒右端盖，其中所述的内筒左端盖和所述的内筒右端盖密封安装在所述的内筒的两端，所述的内筒右端盖与所述的输入轴的输出端螺接，保持内筒右端盖、所述的外筒右端盖以及所述的密封筒右端盖同轴。
[0017]所述的密封筒上壁设有用于排气的第一螺纹孔，所述的密封筒的下壁设有用于排水的第二螺纹孔，所述的第一螺纹孔和第二螺纹孔均配有相应的密封螺栓；所述的密封筒的入水孔上方焊有用以连接输水管的螺纹凸台。
[0018]所述的磁流体密封组件包括圆环形永久磁铁、两块与永久磁铁相配合的相同的极靴，每块极靴内壁或外壁上有齿槽；两块极靴、形成相对运动的旋转件以及极靴与旋转件之间的间隙构成磁性回路，形成密封在旋转件上的磁性密封件。
[0019]所述的输出轴的外部套接左连接筒，左连接筒的一端通过螺栓与所述的密封筒左端盖固接，并且保持左连接筒和密封筒左端盖同轴；左连接筒的另一端装有左连接筒端盖，所述的左连接筒与所述的输出轴之间配有一套所述的磁流体密封组件，其中左连接筒的内孔与磁流体密封组件的两块极靴过渡配合，两块极靴、输出轴以及极靴与输出轴之间的间隙形成磁性回路，形成密封在输出轴上的磁性密封件。
[0020]所述的左连接筒与所述的密封筒左端盖之间夹有调整垫片，并且所述的密封筒左端盖的安装孔内嵌有防水轴承，所述的左连接筒端盖处配有深沟球轴承，所述的输出轴的两端装在相应的深沟球轴承和所述的防水轴承上。
[0021]所述的输入轴的外部套接右连接筒，其中右连接筒的一端与所述的密封筒右端盖固接，另一端装有相应的轴承透盖；所述的右连接筒与所述的密封筒右端盖之间夹有用于密封的毡圈端盖；所述的密封筒右端盖的安装孔处嵌有防水轴承，所述的右连接筒与所述的输入轴之间的间隙配有深沟球轴承，所述的输入轴的两端装在相应的防水轴承和深沟球轴承上；所述的输入轴的输入端配有用于密封的毡圈，毡圈与输入轴为过盈配合。
[0022]所述的密封筒右端盖的内表面设有轴向圆台，所述的外筒右端盖和所述的密封筒右端盖的圆台之间配有另一套磁流体密封组件，其中外筒右端盖的内孔与相应的磁流体密封组件的两块极靴过渡配合，两块极靴、圆台以及极靴和圆台之间的间隙形成磁性回路，形成密封在圆台上的磁性密封件。
[0023]所述的第一联轴器为弹性注销联轴器，所述的第二联轴器为梅花型联轴器。
[0024]所述的左连接筒采用非导磁材料铝合金制成。
[0025]所述的V型导轨的末端配有限位挡块。
[0026]本发明中的磁流体密封组件为磁流体密封，由圆环形永久磁铁(N-S)，极靴和旋转轴所构成的磁性回路，在磁铁产生的磁场作用下，把放置在轴与极靴顶端缝隙间的磁流体加以集中，使其形成一个的“0”形环，将缝隙通道堵死达到密封的目的。磁流体密封因为是液体形成的密封，只要是在允许的压差范围内，可以实现零泄漏，并且是非接触式密封，不会在密封元件与旋转轴的摩擦，因此可以提高扭矩测量的精确度，对系统测试结果无明显干扰。左连接筒采用非导磁材料铝合金制成，其内孔与两块极靴过渡配合。输入轴处采用毡圈密封，毡圈端盖通过螺栓固连在密封筒右端盖上，为防止流体泄漏，毡圈与输入轴为过盈配合。试验样件右端盖与密封筒右端盖之间采用磁流体密封；配水组件的离心栗从水槽中抽取液体通过管送入进水管中，并通过管上安装阀、压力表和流量计控制管内水的流速；本试验设计V型导轨平台用于试验样件的更换。在移动平台装置上，密封筒左端盖通过肋板