技术摘要：
一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置及测试方法，包括空泡水筒试验段，空泡水筒试验段横向布置，空泡水筒试验段的上部设置有空泡水筒上盖板，空泡水筒上盖板处通过定位装置安装有布放装置，布放装置的中心线与空泡水筒上盖板垂直，布放装置穿过空泡水筒上盖板伸  全部
背景技术：
船舶在冰区航行时，破碎冰块沿船侧和船底滑动至船尾，与螺旋桨发生冰桨碰撞 切削作用，对螺旋桨性能产生影响。 冰块在螺旋桨旋转抽吸力、重力和浮力等综合作用下，存在平动和转动的多自由 度，与螺旋桨碰撞作用过程具有瞬态、随机和不确定性等特点，使得螺旋桨水动力性能随时 间和空间非定常变化。 在冰桨碰撞螺旋桨性能模型试验中，如果仅采集螺旋桨水动力而不辅以冰桨碰撞 的实时作用过程图像，难以对不同时刻的螺旋桨水动力曲线变化进行准确解释，不能达到 分析冰桨碰撞过程对螺旋桨性能影响的目的。 由于冰桨碰撞是个瞬态的作用过程，捕捉冰块运动和冰桨碰撞的细节信息需要借 助于高速摄影技术，且需保证高速摄影和螺旋桨水动力性能的采集实现实时同步。因此，为 满足冰桨碰撞对螺旋桨水动力性能影响模型试验的测试和分析要求，需要建立一种冰桨碰 撞螺旋桨水动力性能同步测试平台。
技术实现要素：
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能 同步测试装置及测试方法，从而能够实时同步采集冰块运动位置、冰桨碰撞作用过程和螺 旋桨的水动力性能，为分析不同冰桨碰撞过程对螺旋桨水动力性能影响提供可靠依据。 本发明所采用的技术方案如下： 一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置，包括空泡水筒试验段，所述空泡 水筒试验段横向布置，所述空泡水筒试验段的上部设置有空泡水筒上盖板，所述空泡水筒 上盖板处通过定位装置安装有布放装置，所述布放装置的中心线与空泡水筒上盖板垂直， 所述布放装置穿过空泡水筒上盖板伸入至空泡水筒试验段内部，并在布放装置的下端夹持 试验模型冰；所述空泡水筒试验段内部还安装有长轴动力仪，所述长轴动力仪的端部安装 有桨模；所述空泡水筒试验段的一侧壁安装有观察窗； 位于空泡水筒试验段的外部设置有桨模水动力采集卡，所述桨模水动力采集卡与 长轴动力仪通过第一数据线连接，观察窗的外部还设置有高速相机，所述高速相机与图像 采集控制器连接，高速相机的一旁还设置有照明光源，满足高速相机的光量。 作为上述技术方案的进一步改进： 所述布放装置通过定位装置实现轴向、垂向和侧向定位。 所述布放装置位于试验螺旋桨模型的来流前方上部。 所述长轴动力仪位于空泡水筒试验段的来流上游出轴，长轴动力仪通过支撑架与 4 CN 111591406 A 说　明　书 2/5 页 空泡水筒试验段的内壁螺栓固定。 所述高速相机包括有第一相机和第二相机，第一相机和第二相机之间通过第二数 据线连接，第一相机通过第三数据线与图像采集控制器连接，在试验模型冰释放时由图像 采集控制器给出触发信号，控制第一相机和第二相机开始同步进行图像拍摄；第一相机通 过第四数据线与桨模水动力采集卡相连接，在桨模推扭水动力的时历变化采集过程中，桨 模水动力采集卡可通过第四数据线获取到高速相机开始和结束图像采集的信号。 一种冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置的测试方法，包括如下操作步骤： 首先选择空泡水筒某一段为空泡水筒试验段； 空泡水筒试验段横向布置，在空泡水筒试验段的顶部安装空泡水筒上盖板，然后 在空泡水筒上盖板上垂直安装布放装置，布放装置伸入空泡水筒试验段内部； 然后安装好长轴动力仪和桨模； 空泡水筒试验段外部的桨模水动力采集卡、照明光源、高速相机和图像采集控制 器； 启动空泡水筒的水速和螺旋桨转速至指定工况运行，由长轴动力仪测量桨模的推 力和扭矩时历变化，并记录于桨模水动力采集卡上； 待桨模水动力曲线采集稳定后，由布放装置释放试验模型冰，然后图像采集控制 器给出触发信号，控制高速相机从不同视角开始对冰块运动和冰桨碰撞作用过程进行同步 拍摄； 桨模水动力采集卡在记录桨模水动力的同时收到高速相机开始和结束图像拍摄 的时刻信号； 结合高速相机的图像采集与桨模水动力采集卡的时刻对应关系，以及高速相机的 图像采集帧数，可获得不同时刻的冰块运动、冰桨碰撞作用状态和对应桨模水动力性能结 果。 本发明的有益效果如下： 本发明结构紧凑、合理，操作方便，船舶在冰区航行时，破碎冰块沿船侧和船底滑 动至船尾，与螺旋桨发生冰桨碰撞切削作用，对螺旋桨性能产生影响。冰块在螺旋桨旋转抽 吸力、重力和浮力等综合作用下，存在平动和转动的多自由度，与螺旋桨碰撞作用过程具有 瞬态、随机和不确定性等特点，使得螺旋桨水动力性能随时间和空间非定常变化。在冰桨碰 撞螺旋桨性能模型试验中，如果仅采集螺旋桨水动力而不辅以冰桨碰撞的实时作用过程图 像，难以对不同时刻的螺旋桨水动力曲线变化进行准确解释，不能达到分析冰桨碰撞过程 对螺旋桨性能影响的目的。现通过测试装置，可以方便的对试验模型冰的运动状态进行捕 捉，然后通过同步测试方法可以得到冰桨碰撞的时空多特征变化信息，为综合分析冰桨碰 撞对螺旋桨水动力性能影响提供可靠依据。 附图说明 图1为本发明冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置的结构示意图。 图2为本发明的螺旋桨水动力和高速相机的同步信号曲线示意图。 图3为本发明典型冰桨碰撞过程和螺旋桨水动力性能同步测试结果示意图 (实施例一)。 5 CN 111591406 A 说　明　书 3/5 页 图4为本发明典型冰桨碰撞过程和螺旋桨水动力性能同步测试结果示意图 (实施例二)。 其中：1、桨模水动力采集卡；2、空泡水筒上盖板；3、空泡水筒试验段；4、观察窗；5、 布放装置；6、试验模型冰；7、长轴动力仪；8、桨模；9、图像采集控制器；10、高速相机；11、照 明光源。