一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置

技术领域

本发明属于船舶推进器技术领域，具体涉及一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置。

背景技术

轮缘推进器作为一种电机转子与螺旋桨集成为一体的无轴式舰船用推进装置，取消了传动轴，其结构高度集成、紧凑，理论上水噪声水平相较于传统推进器也更低，运行起来更安静。目前对于低噪声轮缘推进器的研究非常迫切，但是轮缘推进器涉及到电机的电磁激振力与螺旋桨的水动力，在振动介质方面涉及到推进器结构与流体环境，力场与振动介质的高度耦合，使得轮缘推进器的振动噪声研究难度较高。

若是能单独研究清楚电磁激振力的噪声影响水平与水动力的噪声影响水平，然后研究出相互耦合的作用关系，才能由机理方面提出切实有效的减振降噪措施。由于轮缘推进器的集成电机转子与螺旋桨在结构上高度重合，所以有必要设计一套能进行轮缘推进器集成电机的水噪声试验研究装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置，从结构上分离出轮缘推进器的水动力噪声，能用于单独的轮缘推进器集成电机水噪声试验研究。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置，包括水噪声分离模块与加载模块；所述水噪声分离模块包括固定在前支架和后支架之间的轮缘推进器、用于替代螺旋桨的转子圆盘和连接圆盘，转子圆盘外侧固定连接到轮缘推进器转子上，连接圆盘轴心连接有伸出前支架12的连接轴，转子圆盘内侧与连接圆盘连接；所述的加载模块包括设置在水密箱体内部的磁粉制动器和固定设置在水密箱体底部的隔振器，磁粉制动通过弹性联轴器与伸入水密箱体的连接轴连接；轮缘推进器的集成电机转子、转子圆盘、连接圆盘、连接轴、磁粉制动器与弹性联轴器组成了加载模块的转子部分。。

所述的一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置，其转子圆盘采用分瓣式结构，分瓣数与桨叶数相同。

所述的一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置，其前支架和后支架采用与轮缘推进器壳体外廓一致的法兰式连接。

所述的一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置，其水密箱体由上箱盖、前箱盖和壳体组成，所述的壳体与上箱盖和前箱盖的连接处分别设置有静密封，所述的前箱盖与连接轴的连接处设置有动密封。

所述的一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置，其上箱盖上还设置有起吊螺钉。

所述的一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置，其转子圆盘为圆环件，所述的连接圆盘为整圆件，所述的转子圆盘和连接圆盘的相应位置上分别设置有配合使用的第一接口和第二接口，所述的转子圆盘与连接圆盘连接组成覆盖轮缘推进器水涵道的整圆。

本发明的有益效果是：本装置分离了螺旋桨的水动力噪声，能单独进行轮缘推进器集成电机的水噪声试验；采用的转子圆盘充分利用了轮缘推进器接口，且结构简单，便于拆装；采用的磁粉制动器振动噪声小，对噪声试验干扰小；将弹性联轴器内置于水密箱体内且采用隔振器连接磁粉制动器与水密箱体，能进一步减少转子系统对水噪声试验干扰；通过判断轮缘推进器的振动噪声测试值与水密箱体上的振动噪声测试值满足信噪比条件能保证该装置测试数据的有效性。

附图说明

图1是本发明的主视剖视图；

图2是本发明的水密箱体的结构示意图；

图3是本发明的转子圆盘及其分瓣示意图；

图4是本发明的转子圆盘与连接圆盘的连接示意图；

图5是本发明前支架的结构示意图。

各附图标记为：11—轮缘推进器，12—前支架，13—后支架，14—转子圆盘，15—连接圆盘，16—连接轴，21—水密箱体，22—磁粉制动器，23—隔振器，24—弹性联轴器，211—上箱盖，212—前箱盖，213—起吊螺钉，214—静密封，215—动密封，216—壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行完整的描述，显然，所述的实施例仅为本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体的实施方式，而非限制本发明申请的示例实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”、“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和它们的组合。

除非另外具体说明，否则这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。为便于描述，附图中所示的各部分尺寸并非一定是实际尺寸的比例绘制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里被讨论的示例中，任何具体数值应被解释为示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。相似的标号与字母在下面的附图中表示类似项，一旦某一项在附图中被定义，则随后的附图中就不需要进一步解释。

若要单独进行轮缘推进器集成电机的水噪声试验，必须要将螺旋桨去掉，但是去掉螺旋桨后会导致轮缘推进器11没有输出功率。目前应用广泛的扭矩加载设备都需要轴系来带动，但是轮缘推进器11的无轴化设计导致必须要设计一段转子系统来带动扭矩加载设备。结合轮缘推进器集成电机转子目前的结构形式，考虑到便捷的拆装性，实施方案必须尽量少的引入转子搅水噪声与整个转子系统的振动噪声。由上述构思，本实施例的技术方案如下。

如图1所示，本发明公开的一种轮缘推进器的集成电机水噪声试验研究装置，包括水噪声分离模块与加载模块；所述的水噪声分离模块包括轮缘推进器11、前支架12与后支架13、用于替代螺旋桨叶的转子圆盘14和连接圆盘15、连接轴16；所述的加载模块包括水密箱体21、磁粉制动器22、隔振器23与弹性联轴器24。

需要说明的是由轮缘推进器11的集成电机转子、转子圆盘14、连接圆盘15、连接轴16、磁粉制动器22与弹性联轴器24组成了加载模块的转子部分，模拟出了加载装置的转子。磁粉制动器22的选取只需要在功率、转速、扭矩上满足轮缘推进器的额定工况，并且结构尽量简单，且振动噪声要小；连接轴16的设计需要满足能传递额定的扭矩下，结构简单与刚性足够；弹性联轴器24需满足能传递额定的扭矩，并且为了保证水噪声分离模块与加载模块之间的装配，选择弹性联轴器24既能补偿错位，还能降低整个转子系统由于不对中的振动噪声。整个转子系统的支点，利用了轮缘推进器的水润滑轴承与磁粉制动器22的自带轴承，不需要额外的引入支点，使得结构更简单。

如图2所示，水密箱体21由上箱盖211、前箱盖212、静密封214、动密封215与壳体216组成，上箱盖211上还设置有起吊螺钉213。壳体216上的开口根据所选择磁粉制动器22的外廓来确定，保证能顺利安装入水密箱体21内，相应的上箱盖211与前箱盖212根据壳体216上所开孔设计即可。整个装置需要泡水，上箱盖211、前箱盖212与壳体216的接口处需要设计相应的静密封214，根据泡水深度的压力设计即可。水密箱体21与连接轴16之间需要设计相应的动密封215，根据线速度、封严压差与使用温度综合考虑来具体设计。起吊螺钉213根据整个水噪声分离模块的总重量设计。

为保证所述的试验装置能测得有效的集成电机水噪声信号，所述轮缘推进器11的振动噪声测试值与水密箱体21上的振动噪声测试值满足信噪比要求，一般需前者比后者大6dB。

具体的，转子圆盘14与连接圆盘15代替了螺旋桨，转子圆盘14与螺旋桨背板采用相同的接口与电机转子相连接，为了拆装方便，转子圆盘14采用了分瓣式结构，分瓣数与桨叶数相同。如图3和图4所示为转子圆盘14的一个实施示意，图中转子圆盘14分瓣数为7，考虑到实际安装到集成电机的转子上时，轴向的安装平面已经确定，且结构上已经限定安装由确定平面的径向由内向外，为了避免安装干涉，转子圆盘14设计为一个圆环，圆环的外径与集成电机的转子内径一致，转子圆盘14的内径选择应尽量大，但需保证圆环上能留下与连接圆盘15相接的接口。连接圆盘15则设计为一个整圆与转子圆盘14连接组成了覆盖轮缘推进器水涵道的整圆，整个转子系统在转动的过程中不会产生较大的水动力噪声。

轮缘推进器11通过前支架12与后支架13支撑，磁粉制动器22则是安装到水密箱体21内，通过设计支撑结构，使得整个转子系统的轴线同心，并且离地高度尽量低，满足便于安装的条件即可。

图5所示为前支架12的示例，采用与轮缘推进器壳体外廓一致的法兰式连接，法兰的内外径与轮缘推进器壳体的内外径一致，可以通过螺钉连接，支架的刚性设计应足够，必要时可以设计肋板。后支架13的主要特征与前支架12类似。

本发明轮缘推进器的集成电机水噪声试验装置在运转过程中，为尽量排除装置的振动噪声干扰，较为真实的测得轮缘推进器的集成电机水噪声，需采取一些减振降噪的措施。所述磁粉制动器22与水密箱体21之间采用隔振器23连接，降低了磁粉制动器22向外辐射的振动噪声。所述水噪声分离模块与加载模块通过弹性联轴器24连接，降低了转子系统的振动噪声，且弹性联轴器24内置于水密箱体21内，尽量少的减少了搅水与转子系统的附加弯矩。

本发明结构简单，通过使用转子圆盘14、连接圆盘15分离出轮缘推进器11的螺旋桨水动力及其噪声，使用磁粉制动器22进行功率加载，能有效的进行轮缘推进器11的集成电机水噪声试验，为其机理研究提供支撑。

以上所述实例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。