本發(fā)明涉及空泡觀測(cè)，尤其是一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置及其觀測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、在船舶推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，導(dǎo)管螺旋槳作為一種高效的推進(jìn)裝置，通過將螺旋槳置于導(dǎo)管內(nèi)部，顯著提升了水下驅(qū)動(dòng)力，廣泛應(yīng)用于各類水面艦艇及潛艇上。然而，導(dǎo)管螺旋槳在實(shí)際運(yùn)行過程中，其槳葉的空泡形態(tài)、空泡區(qū)域以及槳葉與導(dǎo)管間的梢隙空泡等復(fù)雜現(xiàn)象，對(duì)螺旋槳的推進(jìn)效率、噪音控制乃至結(jié)構(gòu)安全均產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，對(duì)這些空泡現(xiàn)象的深入研究與精確測(cè)量成為了提升船舶性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、傳統(tǒng)上，針對(duì)導(dǎo)管螺旋槳空泡現(xiàn)象的研究主要依賴于模型試驗(yàn)，即通過構(gòu)建與實(shí)船螺旋槳結(jié)構(gòu)相同但尺寸比例縮小的模型，在試驗(yàn)池中模擬螺旋槳的工作狀態(tài)。然而，這種方法存在顯著的局限性。一方面，尺度效應(yīng)導(dǎo)致模型中的空泡現(xiàn)象與實(shí)船中的實(shí)際情況存在顯著差異，尺寸比例的變化往往無法準(zhǔn)確反映實(shí)船空泡的真實(shí)特征。另一方面，試驗(yàn)池的環(huán)境條件與海洋實(shí)際環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，無法全面模擬實(shí)船在不同場(chǎng)景下的空泡表現(xiàn)，如不同流速、水溫、水質(zhì)等因素的影響。

3、此外，實(shí)船觀測(cè)導(dǎo)管螺旋槳空泡現(xiàn)象面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。由于導(dǎo)管螺旋槳位置有限，且必須確保其正常運(yùn)行不受干擾，如何在不破壞螺旋槳結(jié)構(gòu)、不影響其性能的前提下，實(shí)現(xiàn)空泡現(xiàn)象的有效觀測(cè)，成為亟待解決的技術(shù)難題。因此，亟需一種能夠內(nèi)嵌于導(dǎo)管螺旋槳中，既能保證觀測(cè)的準(zhǔn)確性和全面性，又不影響螺旋槳正常運(yùn)行的空泡觀測(cè)裝置及其方法，以克服傳統(tǒng)模型試驗(yàn)的局限，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)船空泡現(xiàn)象的精準(zhǔn)捕捉與分析，為優(yōu)化螺旋槳設(shè)計(jì)、提升船舶性能提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置及其觀測(cè)方法，這種設(shè)計(jì)使得研究人員能夠在不破壞螺旋槳結(jié)構(gòu)、不影響其性能的前提下，對(duì)空泡現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的觀測(cè)，為優(yōu)化螺旋槳設(shè)計(jì)、提升船舶性能提供了寶貴的實(shí)物數(shù)據(jù)支持。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，包括艙體與艙體連接的：

4、導(dǎo)管殼體，其位于艙體外并環(huán)設(shè)螺旋槳葉，所述導(dǎo)管殼體至少一個(gè)配備透明罩的觀測(cè)通孔，所述導(dǎo)管殼體的內(nèi)壁內(nèi)嵌有提供照明的環(huán)形燈帶；

5、高速相機(jī)，安裝于艙體內(nèi)部，通過艙體上對(duì)應(yīng)的通孔及透明罩，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋槳葉及其周圍空泡現(xiàn)象的精確拍攝與觀測(cè)。

6、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)管殼體內(nèi)設(shè)置有螺旋槳組件。

7、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)管殼體通過支架固定連接在艙體外側(cè)。

8、進(jìn)一步的，所述觀測(cè)通孔為臺(tái)階孔，且透明罩的邊緣扣合在臺(tái)階孔上并通過螺栓進(jìn)行連接，同時(shí)所述透明罩的中間凸起并與導(dǎo)管內(nèi)壁平齊。

9、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)管殼體內(nèi)壁前沿處開設(shè)有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形燈帶嵌入所述環(huán)形凹槽中，且環(huán)形燈帶的厚度與環(huán)形凹槽的深度相同，環(huán)形燈帶的線束通過支架與艙體進(jìn)行連接。

10、更進(jìn)一步的，所述透明罩為有機(jī)玻璃，且透光率≥90％。

11、進(jìn)一步的，所述環(huán)形燈帶的燈光顏色為黃色或白色，且光照亮度大于5000lux。

12、進(jìn)一步的，所述相機(jī)的拍攝范圍覆蓋整個(gè)螺旋槳葉。

13、一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)方法，其采用了上述的導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，觀測(cè)方法包括如下步驟：

14、s1、設(shè)備安裝：安裝環(huán)形燈帶、透明罩、相機(jī)，并確保相機(jī)能夠觀測(cè)到螺旋槳葉的全貌；

15、s2、開啟光源：打開環(huán)形燈帶為觀測(cè)區(qū)域提供足夠且均勻的照明，確保光照亮度大于5000lux，以便清晰觀測(cè)螺旋槳葉及其周圍的空泡現(xiàn)象；

16、s3、觀測(cè)過程：?jiǎn)?dòng)高速相機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝或錄像，實(shí)時(shí)觀測(cè)到螺旋槳葉在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的空泡現(xiàn)象，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)或圖像；

17、s4、數(shù)據(jù)分析與處理：觀測(cè)結(jié)束后，結(jié)合螺旋槳葉的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行速度，將拍攝到的圖像或視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，通過對(duì)比不同時(shí)間點(diǎn)的空泡現(xiàn)象，可以深入了解螺旋槳葉的空泡特性、產(chǎn)生原因以及可能的影響因素。

18、進(jìn)一步的，還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠采集螺旋槳葉的旋轉(zhuǎn)速度以及螺旋槳葉的運(yùn)行環(huán)境。

19、本發(fā)明的有益效果如下：

20、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便，在螺旋槳原功能不變的前提下，通過在設(shè)置高速相機(jī)、透明罩和環(huán)形燈帶，同時(shí)確保了螺旋槳的正常運(yùn)行不受干擾。裝置中的透明罩采用高質(zhì)量材質(zhì)并配以精密扣合機(jī)構(gòu)，保證了觀測(cè)區(qū)域的密封性和清晰度，避免了水流滲入對(duì)觀測(cè)的干擾，同時(shí)也維持了導(dǎo)管內(nèi)流體的原有性質(zhì)。這種設(shè)計(jì)使得研究人員能夠在不破壞螺旋槳結(jié)構(gòu)、不影響其性能的前提下，對(duì)空泡現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的觀測(cè)，為優(yōu)化螺旋槳設(shè)計(jì)、提升船舶性能提供了寶貴的實(shí)物數(shù)據(jù)支持。

21、同時(shí)，本發(fā)明還具備如下優(yōu)點(diǎn)：

22、(1)本發(fā)明的檢測(cè)裝置采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，巧妙地實(shí)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)管螺旋槳空泡現(xiàn)象的實(shí)時(shí)觀測(cè)，同時(shí)確保了螺旋槳的正常運(yùn)轉(zhuǎn)不受影響。其結(jié)構(gòu)緊湊、密封嚴(yán)謹(jǐn)，有效隔絕了外部水流對(duì)觀測(cè)區(qū)域的潛在干擾，保證了觀測(cè)環(huán)境的穩(wěn)定性。透明罩的高透光性能與精密的扣合機(jī)制相結(jié)合，確保了觀測(cè)視野的清晰度和密封性，從而提升了觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。

23、(2)本發(fā)明的裝置中特別設(shè)計(jì)的環(huán)形燈帶，為觀測(cè)區(qū)域提供了穩(wěn)定而均勻的照明條件。這一設(shè)計(jì)使得在光線不足或水質(zhì)不佳的環(huán)境下，也能清晰觀察到螺旋槳葉及其周邊空泡的細(xì)微變化。這不僅極大地提高了觀測(cè)效率，還確保了觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性和可比較性。

24、(3)本發(fā)明所采用的觀測(cè)方法，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠^測(cè)流程和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空泡現(xiàn)象的全面、精確記錄。高速相機(jī)的連續(xù)拍攝能力，能夠完整捕捉空泡從產(chǎn)生到消失的全過程，為深入研究空泡現(xiàn)象提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源。同時(shí)，集成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使得觀測(cè)過程更加智能化、自動(dòng)化，進(jìn)一步提升了觀測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，其特征在于：包括艙體與艙體連接的：

2.如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，其特征在于：所述導(dǎo)管殼體內(nèi)設(shè)置有螺旋槳組件。

3.如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，其特征在于：所述導(dǎo)管殼體通過支架固定連接在艙體外側(cè)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，其特征在于：所述觀測(cè)通孔為臺(tái)階孔，且透明罩的邊緣扣合在臺(tái)階孔上并通過螺栓進(jìn)行連接，同時(shí)所述透明罩的中間凸起并與導(dǎo)管內(nèi)壁平齊。

5.如權(quán)利要求3所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，其特征在于：所述導(dǎo)管殼體內(nèi)壁前沿處開設(shè)有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形燈帶嵌入所述環(huán)形凹槽中，且環(huán)形燈帶的厚度與環(huán)形凹槽的深度相同，環(huán)形燈帶的線束通過支架與艙體進(jìn)行連接。

6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，其特征在于：所述透明罩為有機(jī)玻璃，且透光率≥90％。

7.如權(quán)利要求6所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，其特征在于：所述環(huán)形燈帶的燈光顏色為黃色或白色，且光照亮度大于5000lux。

8.如權(quán)利要求7所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，其特征在于：所述相機(jī)的拍攝范圍覆蓋整個(gè)螺旋槳葉。

9.一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)方法，其特征在于：其采用了如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置，觀測(cè)方法包括如下步驟：

10.如權(quán)利要求9所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)方法，其特征在于：還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠采集螺旋槳葉的旋轉(zhuǎn)速度以及螺旋槳葉的運(yùn)行環(huán)境。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測(cè)裝置及其觀測(cè)方法，包括艙體與艙體連接的：導(dǎo)管殼體，其位于艙體外并環(huán)設(shè)螺旋槳葉，所述導(dǎo)管殼體至少一個(gè)配備透明罩的觀測(cè)通孔，所述導(dǎo)管殼體的內(nèi)壁內(nèi)嵌有提供照明的環(huán)形燈帶；高速相機(jī)，安裝于艙體內(nèi)部，通過艙體上對(duì)應(yīng)的通孔及透明罩，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋槳葉及其周圍空泡現(xiàn)象的精確拍攝與觀測(cè)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便，在螺旋槳原功能不變的前提下，通過在設(shè)置高速相機(jī)、透明罩和環(huán)形燈帶，同時(shí)確保了螺旋槳的正常運(yùn)行不受干擾。這種設(shè)計(jì)使得研究人員能夠在不破壞螺旋槳結(jié)構(gòu)、不影響其性能的前提下，對(duì)空泡現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的觀測(cè)，為優(yōu)化螺旋槳設(shè)計(jì)、提升船舶性能提供了寶貴的實(shí)物數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：曹耀初,陸芳,羅超鋒,辛公正,曾志波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)船舶科學(xué)研究中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6