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

背景技術(shù)：

1、在船舶推進技術(shù)領(lǐng)域，導(dǎo)管螺旋槳作為一種高效的推進裝置，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)管螺旋槳在實際運行過程中，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，對螺旋槳的推進效率、噪音控制乃至結(jié)構(gòu)安全均產(chǎn)生深遠影響。因此，對這些空泡現(xiàn)象的深入研究與精確測量成為了提升船舶性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、傳統(tǒng)上，針對導(dǎo)管螺旋槳空泡現(xiàn)象的研究主要依賴于模型試驗，即通過構(gòu)建與實船螺旋槳結(jié)構(gòu)相同但尺寸比例縮小的模型，在試驗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)象與實船中的實際情況存在顯著差異，尺寸比例的變化往往無法準(zhǔn)確反映實船空泡的真實特征。另一方面，試驗池的環(huán)境條件與海洋實際環(huán)境相差甚遠，無法全面模擬實船在不同場景下的空泡表現(xiàn)，如不同流速、水溫、水質(zhì)等因素的影響。

3、此外，實船觀測導(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，實現(xiàn)空泡現(xiàn)象的有效觀測，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，既能保證觀測的準(zhǔn)確性和全面性，又不影響螺旋槳正常運行的空泡觀測裝置及其方法，以克服傳統(tǒng)模型試驗的局限，實現(xiàn)對實船空泡現(xiàn)象的精準(zhǔn)捕捉與分析，為優(yōu)化螺旋槳設(shè)計、提升船舶性能提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點，提供一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測裝置及其觀測方法，這種設(shè)計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，對空泡現(xiàn)象進行實時、準(zhǔn)確的觀測，為優(yōu)化螺旋槳設(shè)計、提升船舶性能提供了寶貴的實物數(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)管殼體至少一個配備透明罩的觀測通孔，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，安裝于艙體內(nèi)部，通過艙體上對應(yīng)的通孔及透明罩，實現(xiàn)對螺旋槳葉及其周圍空泡現(xiàn)象的精確拍攝與觀測。

6、進一步的，所述導(dǎo)管殼體內(nèi)設(shè)置有螺旋槳組件。

7、進一步的，所述導(dǎo)管殼體通過支架固定連接在艙體外側(cè)。

8、進一步的，所述觀測通孔為臺階孔，且透明罩的邊緣扣合在臺階孔上并通過螺栓進行連接，同時所述透明罩的中間凸起并與導(dǎo)管內(nèi)壁平齊。

9、進一步的，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行連接。

10、更進一步的，所述透明罩為有機玻璃，且透光率≥90％。

11、進一步的，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、進一步的，所述相機的拍攝范圍覆蓋整個螺旋槳葉。

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

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

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

16、s3、觀測過程：啟動高速相機進行連續(xù)拍攝或錄像，實時觀測到螺旋槳葉在運轉(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：觀測結(jié)束后，結(jié)合螺旋槳葉的運行環(huán)境、運行速度，將拍攝到的圖像或視頻數(shù)據(jù)進行整理和分析，通過對比不同時間點的空泡現(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、透明罩和環(huán)形燈帶，同時確保了螺旋槳的正常運行不受干擾。裝置中的透明罩采用高質(zhì)量材質(zhì)并配以精密扣合機構(gòu)，保證了觀測區(qū)域的密封性和清晰度，避免了水流滲入對觀測的干擾，同時也維持了導(dǎo)管內(nèi)流體的原有性質(zhì)。這種設(shè)計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，對空泡現(xiàn)象進行實時、準(zhǔn)確的觀測，為優(yōu)化螺旋槳設(shè)計、提升船舶性能提供了寶貴的實物數(shù)據(jù)支持。

21、同時，本發(fā)明還具備如下優(yōu)點：

22、(1)本發(fā)明的檢測裝置采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)設(shè)計，巧妙地實現(xiàn)了對導(dǎo)管螺旋槳空泡現(xiàn)象的實時觀測，同時確保了螺旋槳的正常運轉(zhuǎn)不受影響。其結(jié)構(gòu)緊湊、密封嚴謹，有效隔絕了外部水流對觀測區(qū)域的潛在干擾，保證了觀測環(huán)境的穩(wěn)定性。透明罩的高透光性能與精密的扣合機制相結(jié)合，確保了觀測視野的清晰度和密封性，從而提升了觀測結(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)計的環(huán)形燈帶，為觀測區(qū)域提供了穩(wěn)定而均勻的照明條件。這一設(shè)計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微變化。這不僅極大地提高了觀測效率，還確保了觀測數(shù)據(jù)的一致性和可比較性。

24、(3)本發(fā)明所采用的觀測方法，通過嚴謹?shù)挠^測流程和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)了對空泡現(xiàn)象的全面、精確記錄。高速相機的連續(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，集成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使得觀測過程更加智能化、自動化，進一步提升了觀測的準(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)嵌式空泡觀測裝置，其特征在于：所述觀測通孔為臺階孔，且透明罩的邊緣扣合在臺階孔上并通過螺栓進行連接，同時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行連接。

6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測裝置，其特征在于：所述透明罩為有機玻璃，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)嵌式空泡觀測裝置，其特征在于：所述相機的拍攝范圍覆蓋整個螺旋槳葉。

9.一種導(dǎo)管螺旋槳內(nèi)嵌式空泡觀測方法，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)嵌式空泡觀測裝置，觀測方法包括如下步驟：

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)嵌式空泡觀測裝置及其觀測方法，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)管殼體至少一個配備透明罩的觀測通孔，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，安裝于艙體內(nèi)部，通過艙體上對應(yīng)的通孔及透明罩，實現(xiàn)對螺旋槳葉及其周圍空泡現(xiàn)象的精確拍攝與觀測。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、透明罩和環(huán)形燈帶，同時確保了螺旋槳的正常運行不受干擾。這種設(shè)計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，對空泡現(xiàn)象進行實時、準(zhǔn)確的觀測，為優(yōu)化螺旋槳設(shè)計、提升船舶性能提供了寶貴的實物數(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
受保護的技術(shù)使用者：中國船舶科學(xué)研究中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6