用于吊舱推进器的负载试验装置及试验方法与流程

1.本公开属于试验装置领域，特别涉及一种用于吊舱推进器的负载试验装置及试验方法。


背景技术：

2.吊舱推进器是一种船舶动力装置，用于为船舶提供航行动力。为了保证吊舱推进器在安装至船舶上后，能够正常工作，通常会通过试验装置对还未安装的吊舱推进器进行试验。
3.相关技术中，试验装置为试验架，在进行试验时，将吊舱推进器安装在试验架上，然后对吊舱推进器进行陆上联调试验。所谓的陆上联调试验是指在陆地上对吊舱推进器进行试验，以验证其各个功能部件能否正常工作。
4.然而，由于陆上联调试验中的吊舱推进器所处的环境与实际工作环境相差较大，所以无法验证吊舱推进器的功能部件是否能够正常工作。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种用于吊舱推进器的负载试验装置及试验方法，可以对吊舱推进器进行负载试验。所述技术方案如下：
6.本公开实施例提供了一种用于吊舱推进器的负载试验装置，所述吊舱推进器包括转舵电机和转舵轴管，所述转舵轴管用于在所述转舵电机的驱动下进行转动，所述负载试验装置包括试验台架、连接结构、负载支撑结构和负载块；所述试验台架分别与所述转舵电机和所述转舵轴管连接；所述连接结构包括卷筒和钢丝绳，所述卷筒可转动地连接在所述试验台架上，且所述卷筒与所述转舵轴管同轴连接，所述卷筒的转动轴沿竖直方向布置，所述钢丝绳缠绕在所述卷筒上；所述负载支撑结构间隔地位于所述试验台架的一侧，用于对所述钢丝绳进行换向，以将所述卷筒的出绳方向从水平方向变为竖直方向；所述负载块与所述钢丝绳的一端连接，以在所述钢丝绳的拉动下沿竖直方向移动。
7.在本公开的又一种实现方式中，所述负载支撑结构包括负载架和换向滑轮组；所述负载架间隔的位于所述试验台架的一侧，
8.所述换向滑轮组包括第一换向滑轮和第二换向滑轮，所述第一换向滑轮的转动轴和所述第二换向滑轮的转动轴相互平行，且均与所述卷筒的转动轴的延伸方向垂直，所述第一换向滑轮位于所述负载架和所述卷筒之间，所述第一换向滑轮用于将所述卷筒的出绳方向从水平方向变为竖直向上，所述第二换向滑轮与所述负载架连接，所述第二换向滑轮用于将从所述第一换向滑轮伸出的钢丝绳的方向变为竖直向下。
9.在本公开的又一种实现方式中，沿着所述负载块的移动方向，所述第二换向滑轮和所述第一换向滑轮之间的间距大于所述卷筒的直径的3倍。
10.在本公开的又一种实现方式中，所述第二换向滑轮为至少两个，至少两个所述第二换向滑轮在垂直于所述负载块的移动方向上间隔布置。
11.在本公开的又一种实现方式中，所述负载架包括多个支撑杆和支撑板，所述支撑板具有相反的第一板面和第二板面，所述多个支撑杆的第一端与所述支撑板的第一板面连接，且所述支撑杆的长度方向与所述负载块的移动方向相同，所述第二换向滑轮与所述支撑板的第二板面连接。
12.在本公开的又一种实现方式中，所述试验台架包括安装台和多个支腿；所述安装台具有相反的第一台面和第二台面，所述多个支腿均与所述安装台的第一台面连接，所述转舵电机与所述安装台的第二台面连接，所述转舵轴管可转动地与所述安装台连接，且所述转舵轴管的两端分别位于所述安装台的第一台面和第二台面，所述卷筒位于所述安装台的第二台面且位于所述多个支腿之间。
13.在本公开的又一种实现方式中，所述连接结构还包括多个压板，所述多个压板沿着所述卷筒的周向间隔布置，且所述多个压板分别与所述卷筒的外壁连接，所述钢丝绳远离所述负载块的一端夹设在所述多个压板与所述卷筒的外壁之间。
14.在本公开的又一种实现方式中，所述卷筒沿自身轴线方向具有螺旋绳槽，所述钢丝绳位于所述螺旋绳槽内；所述压板朝向所述螺旋绳槽的一侧具有凹槽，沿着所述卷筒的轴线方向，所述凹槽的宽度与所述螺旋绳槽的宽度相同，所述钢丝绳远离所述负载块的一端夹装在所述凹槽与所述螺旋绳槽之间。
15.在本公开的又一种实现方式中，所述负载块为重金属结构件。
16.在本公开的又一种实现方式中，还提供一种用于吊舱推进器的负载试验方法，所述负载试验方法基于以上所述的负载试验装置，所述试验方法包括：将所述负载试验装置与待试验吊舱推进器连接在一起；在钢丝绳不连接负载块的状态下，对所述吊舱推进器进行空载试验；改变钢丝绳连接负载块的质量，对所述吊舱推进器进行负载试验。
17.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
18.通过本公开实施例提供的负载试验装置在对吊舱推进器进行试验时，由于该负载试验装置包括试验台架，所以，可以先将待检测的吊舱推进器安装在试验台架上，且使得吊舱推进器中的转舵轴管可转动地位于试验台架上。
19.又由于该负载试验装置还包括连接结构、负载块和负载支撑结构，且连接结构中的卷筒与转舵轴管同轴连接，所以卷筒便可跟随转舵轴管在转舵电机的驱动下进行转动。同时，通过钢丝绳与负载块连接，以及负载支撑结构对钢丝绳导向，以便使得卷筒在转动时，能够拉动负载块沿竖直方向移动，这样就会使得卷筒受到切向力，以此转化为转舵轴管的负载扭矩上，进而实现对吊舱推进器的负载试验。
20.也就是说，在进行试验时，转舵电机可以驱动转舵轴管转动，转舵轴管带动卷筒转动，卷筒在旋转时，缠绕钢丝绳，钢丝绳带动负载块提升或者下放。这样，便可通过调整负载块的重力大小，可对吊舱推进器进行空载试验以及负载试验，以此验证吊舱推进器的可靠性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。
22.图1是本公开实施例提供的一种用于吊舱推进器的负载试验装置的结构示意图；
23.图2为本公开实施例提供的用于吊舱推进器的负载试验装置的俯视图；
24.图3是本公开实施例提供的卷筒的结构示意图；
25.图4是本公开实施例提供的用于吊舱推进器的负载试验装置的部分结构示意图；
26.图5是本公开实施例提供的另一种用于吊舱推进器的负载试验装置的结构示意图；
27.图6是本公开实施例提供的一种用于吊舱推进器的负载试验方法的流程图。
28.图中各符号表示含义如下：
29.1、试验台架；11、安装台；111、中心孔；12、支腿；13、连接杆；14、支脚；
30.2、连接结构；21、卷筒；211、螺旋绳槽；22、钢丝绳；23、压板；231、凹槽；3、负载块；
31.4、负载支撑结构；41、负载架；411、支撑杆；412、支撑板；42、换向滑轮组；421、第一换向滑轮；422、第二换向滑轮；423、第三换向滑轮；424、第四换向滑轮；
32.5、控制单元；51、制动电阻器；52、驱动启动器；
33.101、转舵电机；102、转舵轴管。
具体实施方式
34.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
35.为了清楚说明本公开实施例提供的用于吊舱推进器的负载试验装置，先对吊舱推进器的结构进行说明。
36.吊舱推进器包括转舵结构、推进结构和遥控系统。转舵结构与船体连接(一般通过焊接连接)。
37.转舵结构包括安装座架、转舵轴管和转舵驱动装置。其中，安装座架与船体连接在一起，以为转舵轴管和转舵驱动装置提供安装基础。转舵轴管通过回转支承可转动地与安装座架连接。转舵驱动装置包括转舵电机(一般为变频电机)、减速机、齿轮结构(包括相互啮合的小齿轮和大齿轮)。转舵驱动装置与安装座架连接在一起，转舵驱动装置用于驱动转舵轴管转动。
38.工作时，通过控制转舵电机和减速机转动，然后减速机带动小齿轮回转，小齿轮带动与之啮合的大齿轮转动，大齿轮带动转舵轴管转动，这样便可实现转舵轴管的360度方向回转。
39.推进结构与转舵轴管连接，以实现推进结构的360度的回转。遥控系统与转舵驱动装置电连接，以控制转舵电机以及减速机等的启闭状态。
40.当吊舱推进器在进行陆上联调试验时，吊舱推进器处于空气中，而空气密度远远小于海水的密度，使得吊舱推进器受到的负载远远小于吊舱推进器实际装船后在水中运转的负载，进而无法验证吊舱推进器的可靠性。
41.本公开实施例提供了一种用于吊舱推进器的负载试验装置，如图1所示，负载试验装置包括试验台架1、连接结构2、负载支撑结构4和负载块3。试验台架1分别与转舵电机101和转舵轴管102连接。
42.连接结构2包括卷筒21和钢丝绳22，卷筒21可转动地连接在试验台架1上，且卷筒21与转舵轴管102同轴连接，卷筒21的转动轴沿竖直方向布置，钢丝绳22缠绕在卷筒21上。负载支撑结构4间隔地位于试验台架1的一侧，用于对钢丝绳22进行换向，以将卷筒21的出绳方向从水平方向变为竖直方向。负载块3与钢丝绳22的一端连接，以在钢丝绳22的拉动下沿竖直方向移动。
43.通过本公开实施例提供的负载试验装置在对吊舱推进器进行试验时，由于该负载试验装置包括试验台架1，所以，可以先将待检测的吊舱推进器安装在试验台架1上，且使得吊舱推进器中的转舵轴管102可转动地位于试验台架1上。
44.又由于该负载试验装置还包括连接结构2、负载块3和负载支撑结构4，且连接结构2中的卷筒21与转舵轴管102同轴连接，所以卷筒21便可跟随转舵轴管102在转舵电机101的驱动下进行转动。同时，通过钢丝绳22与负载块3连接，以及负载支撑结构4对钢丝绳22导向，以便使得卷筒21在转动时，能够拉动负载块3沿竖直方向移动，这样就会使得卷筒21受到切向力，以此转化为转舵轴管102的负载扭矩上，进而实现对吊舱推进器的负载试验。
45.也就是说，在进行试验时，转舵电机101可以驱动转舵轴管102转动，转舵轴管102带动卷筒21转动，卷筒21在旋转时，缠绕钢丝绳22，钢丝绳22带动负载块3提升或者下放。这样，便可通过调整负载块3的重力大小，可对吊舱推进器进行空载试验以及负载试验，以此验证吊舱推进器的可靠性。
46.可选地，试验台架1包括安装台11和多个支腿12。安装台11具有相反的第一台面和第二台面，多个支腿12均与安装台11的第一台面连接，转舵电机101与安装台11的第二台面连接，转舵轴管102可转动地位于安装台11上，且转舵轴管102的两端分别位于安装台11的第一台面和第二台面，卷筒21位于安装台11的第二台面且位于多个支腿12之间。
47.在上述实现方式中，将试验台架1设置为以上结构，可以通过支腿12将试验台架1固定在待试验的场地中，同时可以通过支腿12对安装台11进行支撑，以便使得安装台11具有一定的高度。而安装台11的设置，可以对待试验的吊舱推进器进行支撑，以方便待试验的吊舱推进器能够与卷筒21连接。
48.图2为本公开实施例提供的用于吊舱推进器的负载试验装置的俯视图，结合图2，示例性地，安装台11为六边形板状结构件，且安装台11的中部具有中心孔111，待试验的吊舱推进器的转舵轴管102位于中心孔111中。
49.以上设置方便安装台11对待试验的吊舱推进器进行安放。
50.继续参见图1和图2，可选地，试验台架1还包括多个连接杆13，连接杆13分别连接在相邻两个支腿12之间。
51.在上述实现方式中，多个连接杆13的布置，能够增加支腿12之间的连接牢固度，进而提高该试验台架1的整体的稳定性。
52.可选地，试验台架1还包括多个支脚14，多个支脚14与多个支腿12一一对应布置，且每个支脚14连接在对应的支腿12远离安装台11的一端上。
53.在上述实现方式中，支脚14的布置能够增加支腿12在地面的接触面积，进而提高试验台架1在地面的稳定支撑程度。
54.示例性地，在试验时，支脚14可以直接焊接在相应的试验场地的地面上，这样可以使得试验台架1稳定的固定在试验场地中。
55.再次参见图1和图2，负载支撑结构4包括负载架41和换向滑轮组42。负载架41间隔的位于试验台架1的一侧。换向滑轮组42包括第一换向滑轮421和第二换向滑轮422，第一换向滑轮421的转动轴和第二换向滑轮422的转动轴相互平行，且均与卷筒21的转动轴的延伸方向垂直。第一换向滑轮421位于负载架41和卷筒21之间，第一换向滑轮421用于将卷筒21的出绳方向从水平方向变为竖直向上。第二换向滑轮422与负载架41连接，第二换向滑轮422用于将从第一换向滑轮421伸出的钢丝绳的方向变为竖直向下。
56.在上述实现方式中，负载架41用于为第二换向滑轮422提供安装基础。第一换向滑轮421用于将卷筒21的出绳方向从水平方向变为竖直向上，第二换向滑轮422用于将从第一换向滑轮421伸出的钢丝绳的方向变为竖直向下。这样便可通过第一换向滑轮421和第二换向滑轮422能够对钢丝绳22进行导向，进而通过钢丝绳22能够拉动负载块3进行升降运动。
57.可选地，沿着负载块3的移动方向，第二换向滑轮422和第一换向滑轮421之间的间距大于卷筒21的直径的3倍。
58.在上述实现方式中，将第二换向滑轮422和第一换向滑轮421之间的间距大于卷筒21的直径的3倍，这样是为了使得卷筒21在至少转动一圈时，对应的负载块3能够实现最大位移。即负载块3在最大行程之内，卷筒21可以至少转动一圈，对应的，转舵轴管102可以至少转动一圈，以此来验证吊舱推进器在完成360度的回转时，对应的功能是否符合要求。
59.示例性地，第二换向滑轮422为至少两个，至少两个第二换向滑轮422在垂直于负载块3的移动方向上间隔布置。
60.在上述实现方式中，第二换向滑轮422设置为两个，这样可以增加负载块3与卷筒21之间的距离，进而调整钢丝绳22的长度，避免负载块3在移动时，会受到干扰。
61.继续参见图2，另外，为了对钢丝绳22进行导向，换向滑轮组42还包括第三换向滑轮423和第四换向滑轮424，其中，第三换向滑轮423和第四换向滑轮424分别位于卷筒21与第一换向滑轮421之间。
62.再次参见图1，可选地，负载架41包括多个支撑杆411和支撑板412，支撑板412具有相反的第一板面和第二板面，多个支撑杆411的第一端与支撑板412的第一板面连接，且支撑杆411的长度方向与负载块3的移动方向相同。第二换向滑轮422与支撑板412的第二板面连接。
63.在上述实现方式中，将负载架41设置为多个支撑杆411和支撑板412，这样可以通过支撑杆411为支撑板412提供支撑。而支撑板412可以为第二换向滑轮422提供安装基础。
64.需要说明的是，为了简化图1，图1中支撑杆411仅仅用一根线代替。
65.可选地，支撑杆411与支撑板412可以焊接在一起，这样方便装配且又可以提高负载架41的结构强度。
66.示例性地，第二换向滑轮422通过滑轮安装座连接在支撑板412的第二台面上。这样方便第二换向滑轮422的安装与布置。
67.图3是本公开实施例提供的卷筒的结构示意图，结合图3，可选地，连接结构2还包括多个压板23，多个压板23沿着卷筒21的周向间隔布置，且多个压板23分别与卷筒21的外壁连接，钢丝绳22远离负载块3的一端夹设在所述多个压板23与所述卷筒21的外壁之间。
68.在上述实现方式中，多个压板23的布置能够将钢丝绳22未与负载块3连接的一端压紧在卷筒21上而不会脱开。
69.可选地，卷筒21沿自身轴线方向具有螺旋绳槽211，钢丝绳22位于螺旋绳槽211内。压板23朝向螺旋绳槽211的一侧具有凹槽231，沿着卷筒21的轴线方向，凹槽231的宽度与螺旋绳槽211的宽度相同，钢丝绳22远离负载块3的一端夹装在凹槽231与螺旋绳槽211之间。
70.在上述实现方式中，在卷筒21上沿自身轴线方向设置螺旋绳槽211，这样可以使得钢丝绳22稳定的位于螺旋绳槽211内，同时又可以使得卷筒21在转动时，钢丝绳22能够有序快速的进行缠绕或者释放。而压板23中布置凹槽231，这样可以与螺旋绳槽211配合来对钢丝绳22远离负载块3的一端进行收容压紧。
71.示例性地，螺旋绳槽211为选择标准槽形式，这样方便加工。
72.示例性地，压板23为四块，四块压板23沿卷筒21的周向均匀布置在卷筒21的端部。这样可以提高压板23对钢丝绳22的压紧效果，以保证钢丝绳22的绳端不会脱离。
73.可选地，钢丝绳22缠绕在卷筒21上为单层缠绕方式。即钢丝绳22只有一层，卷筒21为单层卷绕筒。这样可以避免出现钢丝绳22脱绳的情况。
74.为了方便压板23固定卷筒21上，压板23通过螺钉紧固在卷筒21的外壁上。
75.示例性地，每个压板23具有两个凹槽231，且两个凹槽231分别位于螺钉的轴线的两侧，两个凹槽231与螺旋绳槽211的两圈对应布置。
76.示例性地，卷筒21在与转舵轴管102固定连接时，为减小钢丝绳22对转舵轴管102的作用力，在卷筒21在与转舵轴管102固定之前，需要预先在卷筒21上留有5圈的安全圈。因此螺旋绳槽211的有效槽数应至少为7。
77.可选地，负载块3为重金属结构件。
78.在上述实现方式中，将负载块3设置为重金属结构件，这样可以使得负载块3在有限的体积内可以具有较大的重量，进而能够满足吊舱推进器的负载试验。
79.图4是本公开实施例提供的用于吊舱推进器的负载试验装置的部分结构示意图，结合图4，为了方便卷筒21与转舵轴管102之间拆卸连接，本公开实施例中，通过螺钉等紧固件将卷筒21与转舵轴管102同轴连接在一起。
80.图5是本公开实施例提供的另一种用于吊舱推进器的负载试验装置的结构示意图，结合图5，可选地，负载试验装置还包括控制单元5，控制单元5包括制动电阻器51和驱动启动器52，制动电阻器51与驱动启动器52电连接，驱动启动器52与转舵电机101电连接。
81.以上布置控制单元5能够方便对转舵电机101进行控制，以便对应实现不同的试验。
82.本实施例中，当启动转舵电机101时，转舵电机101通过减速机带动小齿轮回转，小齿轮带动与之啮合的大齿轮转动，大齿轮便可带动转舵轴管102以及卷筒21转动。卷筒21通过螺旋绳槽211缠绕钢丝绳22，钢丝绳22通过换向滑轮组42带动负载块3提升或者下放。
83.此时，吊舱推进器的负载大小为t＝g*r/η，其中g为负载块3的重力大小，r为卷筒21的半径，η为换向滑轮组42的效率。
84.通过调整负载块3的重力大小，可对吊舱推进器的进行空载试验以及负载试验，以此验证吊舱推进器的可靠性，同时通过控制转舵电机101的制动时间，以此验证转吊舱推进器的紧急制动功能。
85.下面简单介绍一下本公开实施例提供的负载试验装置的工作方式：
86.将控制单元5与吊舱推进器进行电连接之后，便可进行相应试验。
87.比如，进行空载试验时，可以按照以下方式操作：
88.钢丝绳22不悬挂负载块3，开启转舵电机101，转舵电机101驱动转舵轴管102转动，转舵轴管102带动卷筒21转动。转舵电机101在驱动转舵轴管102转动时，可以使得转舵轴管102转速可低于实际工作转速，顺时针及逆时针回转均不应少于1圈。并检查吊舱推进器的回转过程是否顺畅，是否有卡滞现象等问题。
89.比如，在进行负载试验时，可以按照以下方式操作：
90.钢丝绳22悬挂负载块3。开启转舵电机101，并进行调整转舵电机101的旋向，控制卷筒21顺时针及逆时针回。
91.卷筒21通过收放钢丝绳22实现负载块3的上升、下降。转舵轴管102转速为实际工作转速，顺时针及逆时针回转均不应少于2圈。检查回转过程是否顺畅，是否有卡滞现象，以及噪音等。
92.比如，在进行紧急制动试验时，可以按照以下方式操作：
93.钢丝绳22悬挂负载块3。开启转舵电机101，使得转速为实际工作转速，提升负载块3使得卷筒21的转动不少于1圈，然后再做下放动作，下放过程中紧急制动，设置制动时间，检查下列项目转舵电机以及制动器是否动作正常，以及是否有异常噪音等等问题。
94.可见，以上装置可以同时实现吊舱推进器的空载试验、负载试验以及紧急制动试验。
95.另外，本公开实施例还提供一种用于吊舱推进器的负载试验方法，如图6所示，负载试验方法基于以上的负载试验装置，试验方法包括：
96.s601：将负载试验装置与待试验吊舱推进器连接在一起。
97.s602：在钢丝绳不连接负载块的状态下，对吊舱推进器进行空载试验。
98.s603：改变钢丝绳连接负载块的质量，对吊舱推进器进行负载试验。
99.以上方法具有与前述装置相同的有益效果，这里不再赘述。
100.以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。