Способ определения силовых параметров гребного винта подвесного лодочного мотора

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытании подвесных лодочных моторов. Способ характеризуется тем, что в двух точках имитатора транцевой доски с закрепленным на нем подвесным лодочным мотором измеряют возникшие при работе гребного винта горизонтальные силы. Суммируют измеренные значения, находят величину осевого усилия P гребного винта. Для разности этих же значений определяют размах Δр их колебаний за оборот винта, по которому находят величину радиального смещения r линии действия осевого усилия гребного винта, используя для этого выражение: r = Δр В/2Р, где В - расстояние между точками измерения горизонтальных сил на имитаторе транцевой доски. Технический результат: расширение эксплуатационных возможностей. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытании подвесных лодочных моторов.

Известные технические решения, в которых производится определение силовых параметров движительных установок судов, в том числе осевых усилий гребных винтов, предназначены, в основном, для крупных судов со стационарными моторами.

Известен способ измерения осевого усилия гребного винта по а.с. 1362969 (МПК5 G 01 L 5/12, 5/13, 25/00. Публ. 30.12.87, бюл. 48), согласно которому производят измерение продольной деформации гребного вала с помощью тензорезисторов, определяют начальный отсчет осевого усилия гребного винта, а значение осевого усилия находят расчетным путем. Однако размещение тензорезисторов и токосъемников на гребном валу подвесного мотора требует достаточно места, является очень трудоемкой операцией из-за малых габаритов мотора и приводит к дополнительным погрешностям измерений из-за наличия токосъемников, кроме того, лопасти гребного винта, как правило, имеют некоторые отклонения в размерах, поэтому усилие, создаваемое одной лопастью, будет отличаться от усилия, создаваемого другой лопастью. Эта разность усилий, вызывающая радиальное смещение линии действия результирующей силы, будет создавать некий паразитный момент, оказывающий существенное влияние на ходовые качества лодки с подвесным мотором, тогда как для крупных судов его влияние не столь существенно.

Проведенный поиск патентной и научно-технической информации не выявил технические решения, предназначенные непосредственно для испытаний подвесных лодочных моторов.

Таким образом, технической задачей изобретения является создание способа определения силовых параметров, в частности осевого усилия гребного винта подвесного лодочного мотора и радиального смещения линии действия этого усилия.

Задача решается тем, что в двух точках имитатора транцевой доски с закрепленным на нем подвесным лодочным мотором измеряют горизонтальные силы, возникающие при работе гребного винта, определяют текущие значения суммы и разности этих сил, по первому из которых судят о текущей величине осевого усилия P гребного винта, а для второго значения определяют размах Δр его колебаний за оборот винта, по которому определяют текущую величину радиального смещения r линии действия осевого усилия гребного винта, используя выражение r = Δр В/2Р, где В - расстояние между точками измерения горизонтальных сил на имитаторе транцевой доски.

На фиг. 1 схематически изображен испытуемый мотор, закрепленный на имитаторе транцевой доски, и силы, возникающие при работе гребного винта, где поз. 1 - имитатор транцевой доски, поз.2 - испытуемый мотор, поз.3 - гребной винт.

На фиг. 2 схематически изображена фиксация имитатора транцевой доски в двух точках.

На фиг. 3 показаны направления действующих при работе мотора сил, где одна точка находится справа, а другая слева от закрепленного мотора на расстоянии В.

На фиг.4 изображен график изменения по времени разности сил, измеренных в правой и левой точках.

Рассмотрим, как действуют на испытуемую систему, состоящую из имитатора транцевой доски с закрепленным на ней испытуемым мотором, интересующие нас силы (фиг. 1): сила Р - осевое усилие на гребном валу, разность усилий Р' и Р'', создаваемых разными лопастями гребного винта, вызовет радиальное смещение r линии действия их результирующей силы Р, что приведет, в свою очередь, к возникновению момента смещения Мс.

Если в двух точках имитатора транцевой доски 1 (фиг.3) измеряют горизонтальные силы Рл и Рп, то осевое усилие Р будет равно сумме этих сил, т.к. силомоментный поток, создаваемый мотором, передается на имитатор транцевой доски, а в указанных точках измеряют составляющие этого силомоментного потока, действующие в горизонтальной плоскости. Расположение точек для измерения сил на имитаторе транцевой доски относительно испытуемого мотора может быть другим, но осевое усилие будет определяться как сумма измеренных в этих точках сил.

Разность усилий Р' и Р'', создаваемых различными лопастями винта (фиг. 1), обусловленная, в основном, геометрическими погрешностями их реального профиля, а также погрешностями взаимного углового расположения лопастей, будет создавать момент смещения Мс, численно равный произведению осевого усилия Р на радиальное смещение r линии его действия. В каждой точке измерения будут фиксироваться, вообще говоря, неодинаковые значения сил, при этом за один полный оборот гребного винта разность сил Рп и Рл, измеренных в правой и левой точках, будет носить периодический характер (фиг.4). Это приводит к тому, что значения сил, измеренные за полный оборот гребного винта, будут иметь попеременно максимальное и минимальное значения таким образом, что максимальному значению, зафиксированному в одной точке, будет соответствовать минимальное значение, зафиксированное в другой, и наоборот. Размах колебаний разности полученных экстремальных значении сил пропорционален радиальному смещению r линии действия осевого усилия Р, когда это смещение находится в горизонтальной плоскости, проходящей через ось гребного винта.

Момент смещения в данный момент времени Мс равен произведению текущей величины осевого усилия Р на текущую величину радиального смещения r Мс = P•r.

С другой стороны, этот же момент может быть определен как произведение половины размаха колебаний разности сил на расстояние В между точками измерения горизонтальных сил на имитаторе транцевой доски Мс = Δр В/2.

Тогда величина радиального смещения линии действия осевого усилия в текущий момент времени определяется выражением r = Δp B/2P.

Настоящий способ был апробирован в серийном производстве при проведении испытаний подвесного лодочного мотора "Салют".

В двух точках имитатора транцевой доски, находящихся по разные стороны от испытуемого мотора, измерялись силы с помощью специальных устройств, в качестве которых использовались динамометры с плоской пружиной.

Осевое усилие, развиваемое испытуемым мотором, было измерено и равнялось 542 Н, при испытании была выявлена гармоническая составляющая осевого усилия, амплитуда которого составила 3,8 Н. Эти данные позволили рассчитать радиальное смещение r линии действия осевого усилия, что при расстоянии между точками измерения горизонтальных сил, в данном случае равном ширине транцевой доски 0,25 м, составило 0,0017м (1,7 мм).

Таким образом, техническим результатом изобретения является реализация указанного способа в условиях серийного производства.

Формула изобретения

Способ определения силовых параметров гребного винта подвесного лодочного мотора, характеризующийся тем, что в двух точках имитатора транцевой доски с закрепленным на нем подвесным лодочным мотором измеряют горизонтальные силы, возникающие при работе гребного винта, определяют текущие значения суммы и разности этих сил, по первому из которых судят о текущей величине Р осевого усилия гребного винта, а для второго значения определяют размах Δр его колебаний, по которому определяют текущую величину r радиального смещения линии действия осевого усилия гребного винта, используя выражение r=Δр В/2Р, где В - расстояние между точками измерения горизонтальных сил на имитаторе транцевой доски.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4