一种模块化可变量程的断轴式自航仪的制作方法

本发明涉及船舶自航领域，具体涉及一种模块化可变量程的断轴式自航仪。

背景技术：

船模自航仪是船模自航实验中的最关键精密的实验仪器，用于测量螺旋桨的扭矩与推力，对表征船舶快速性、研究船桨匹配有着至关重要的的作用。

现阶段世界范围内最常用的螺旋桨自航仪为德国kempf&remmers公司设计的自航仪，现kempf&remmers公司被英国cussons公司收购。我国一些研究机构也曾仿制其自航仪，然而仪器性能并不稳定，且因国内无动态矩阵标定标准及标定设备，仪器串扰严重

目前，现有的船模自航仪的电机会产生电流的干扰，其扭矩及推力在进行测量时，此二维力传感系统存在串扰问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供拆装便捷、可以根据需求调整仪器的量程，同时能够胜任不同环境下的各类试验测量工作的一种模块化可变量程的断轴式自航仪。

本发明的目的是这样实现的：

一种模块化可变量程的断轴式自航仪，包括：伺服电机1、电机底座2、梅花联轴器3、扭矩传感器4、绝缘垫5、薄膜联轴器6、轴锁7、调心球轴承8、轴承座9、力传感器10、测试底座11、直线轴承12、输出轴13、塞打螺栓14；

伺服电机1位于电机底座2上，伺服电机1的输出端连接在梅花联轴器3一端；梅花联轴器3另一端与扭矩传感器4一端连接；扭矩传感器4固定在测试底座11上，扭矩传感器4另一端通过薄膜联轴器6与输出轴13连接；绝缘垫5位于电机底座2和测试底座11之间；输出轴13的一端安有轴锁7和调心球轴承8，输出轴13通过外部的轴承座9与两个力传感器10固定，输出轴13另一端穿出测试底座11连接船尾轴系；

技术说明：

断轴式自航仪整体结构模块化，通过底座分割为两部分；

扭矩传感器与力传感器的量程可以根据试验需求进行调整；

扭矩传感器采用非接触式扭矩传感器，将数字信号调理的灵活性和载频放大器技术相结合。

本发明的有益效果在于：

1.本发明测量部分模块化，数据可靠精度高。该自航仪的测量部分采用模块化分布，使用不同应变元件单独承受轴向或周向形变，解决了推力及扭矩间的串扰问题；在电机与传感器各个模块之间做了绝缘处理，极大提高了系统的精度；

2.本发明整体结构模块化，便于拆装且可改变量程。该自航仪的整体采用模块化结构设计，各个组件布置清晰、互不干扰、易于拆卸。同时，模块化的应变单元可简易替换标准型号的轴向及周向应变传感器，随时调整量程；

3.本发明安全性能高。该自航仪由于模块化的设计，结构简单，稳定性高，并且拆分后的应变单元变形单一，组件更坚固可靠，有利于布置精密应变过载保护器，过载性能超过1500％，有效保护轴系、螺旋桨，极大提高设备安全及抗冲击性能。模块化的应变单元均可达到ip67防护等级，配合全铝合金/不锈钢机械构件可实现全仪器ip67防护标准，可在潜器自航或水面模型漏水情况下保证设备安全使用；

4.本发明运行平稳、振动小。该自航仪机械结构呈模块化分布，各个模块的应变单元结构简单，所有模块安置在同一块稳定的底座上，轴系与各组件之间接触面小，因此在实验过程中振动噪声极小，运行平稳；

5.本发明具有较好的经济性。该自航仪为自主研发成果，国内实验室统一使用的集合式应变式螺旋桨自航仪为英国cussons公司垄断，在相同的量程情况下可节省数倍资金，且能够获得更精确的数据。

附图说明

图1为一种模块化可变量程的断轴式自航仪的整体示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明做进一步描述：

图1为一种模块化可变量程的断轴式自航仪的整体示意图；

图2为本发明的结构示意图。包括伺服电机1、电机底座2、联轴器3、扭矩传感器4、绝缘垫5、联轴器6、轴锁7、调心球轴承8、轴承座9、力传感器10、测试底座11、直线轴承12、输出轴13、塞打螺栓14。

本发明的技术方案是这样实现的：

从伺服电机1运作开始，通过联轴器3连接伺服电机1与扭矩传感器4一端，扭矩传感器4固定在测试底座上，另一端通过联轴器6与输出轴13连接，输出轴的一端安有轴锁7和调心球轴承8，通过外部的轴承座9与2个力传感器10固定，另一端穿出测试底座11连接船尾轴系，电机底座2与测试底座11之间安有绝缘垫5。

本发明的机械结构分为了多个模块，扭矩传感器4位于靠近伺服电机1的一侧，两者连接部分使用了梅花联轴器3，该联轴器工作稳定，除了具有良好的减振、缓冲和电绝缘性能以外，还有较大的轴向、径向和角向补偿能力，不仅能够阻绝电机运转可能产生的微小电流往传感器方向传导，还能够矫正轴系的同心度。扭矩传感器4与输出轴13的连接部分采用的是薄膜联轴器6，它的优点是没有相对滑动，不需要润滑、密封，无噪声且具有一定的扭矩刚性。调心球轴承7将轴向位移限制在游隙限度内，具有自动调心性能，允许内、外围相对倾斜不大的条件下正常工作，输出轴13的另一端穿过直线轴承12固定在底座11上。

实际工作时，根据试验需求选择各个模块仪器的型号规格，设备整体安装在尾舱中与轴系连接，并保证整体的同轴度。数据采集系统可以安装在拖车或者船舱内，通过数据线与传感器连接，实时监控传感器数据。主控制台发出指令使电机运转，从而带动整个轴系工作，螺旋桨转动。调节电机，获得实验所需的转速或航速，通过数据采集系统采集船舶的阻力及扭矩，完成一次自航试验。根据工况要求，改变试验参数，测得不同状态下的试验数据，完成整个船舶自航试验。

技术特征：

技术总结
本发明涉及船舶自航领域，具体涉及一种模块化可变量程的断轴式自航仪。该仪器包括伺服电机、电机底座、联轴器、扭矩传感器、绝缘垫、轴锁、调心球轴承、轴承座、力传感器、测试底座、直线轴承、输出轴、塞打螺栓。伺服电机通过联轴器连接伺服电机与扭矩传感器一端，扭矩传感器固定在测试底座上，另一端通过联轴器与输出轴连接，输出轴的一端安有轴锁和调心球轴承，通过外部的轴承座与两个力传感器固定，另一端穿出测试底座连接船尾轴系，电机底座与测试底座之间安有绝缘垫。本发明各个模块分工清晰、互不干扰；测量测量精度更高且可以随时调整量程；配合全铝合金/不锈钢机械构件可实现全仪器IP67防护标准，适应各类试验环境。

技术研发人员：赵大刚;汪瑜玮;张佐天;林健峰;林洪志;钟祥海;李元弟;颜培凯
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2019.02.18
技术公布日：2019.05.24