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专利号: 201911251007X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于包括转动驱动装置、扭矩信号采集单元、试验样件测试系统和试验样件压紧系统,所述试验样件测试系统包括用于承载水环境的试验筒装置、试验样件支撑架(26)以及试验样件(28);试验筒装置包括试验筒筒体(9)、设于试验筒筒体(9)左侧的试验筒左端盖(10)和设于试验筒筒体(9)右侧的试验筒右端盖(32),试验筒筒体(9)上设有进水管(8)和出水管(22);

所述试验筒左端盖(10)上设置有轴承套筒(25),轴承套筒(25)内密封套设有能够进行转动的传动轴(24),传动轴(24)的两端均从轴承套筒(25)内水平穿出,传动轴(24)的右端伸入试验筒筒体(9)内部并与所述试验样件支撑架(26)固定连接,所述试验样件(28)通过螺栓固定安装在试验样件支撑架(26)右侧,使得试验样件支撑架(26)和试验样件(28)一并安装在试验筒筒体(9)内部;试验样件(28)的右侧面为非光滑壁面;

所述试验筒右端盖(32)上设置有压紧套管,所述试验样件压紧系统包括密封设置在所述压紧套管内的压紧面单元、压紧面支撑单元和压紧驱动机构,在所述压紧驱动机构的驱动作用下,能够推动压紧面单元向前移动并对试验样件(28)的非光滑壁面进行顶紧,且试验筒筒体(9)的内腔保持密封状态;

所述转动驱动装置的动力输出端与扭矩信号采集单元的动力输入端相连,扭矩信号采集单元的动力输出端与传动轴(24)的左端固定连接。

2.如权利要求1所述的一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于还包括第一实验平台(1),所述转动驱动装置包括通过电机支座(2)固定安装在第一实验平台(1)上的电机(3),所述扭矩信号采集单元包括通过耦合器支座(6)固定安装在第一实验平台(1)上的扭矩信号耦合器(5),电机(3)的输出轴通过第一联轴器(4)与扭矩信号耦合器(5)的输入端相连,扭矩信号耦合器(5)的输出端通过第二联轴器(7)与所述传动轴(24)的左端固定连接。

3.如权利要求1所述的一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于所述传动轴(24)为五段阶梯轴;从左向右开始,传动轴(24)的第二段和第四段均通过轴承(33)与所述轴承套筒(25)内壁固定连接,以对传动轴(24)进行定位与固定;传动轴(24)的第三段与轴承套筒(25)内壁之间设置有第一密封环(34),以对试验筒筒体(9)进行密封。

4.如权利要求1所述的一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于还包括第二实验平台(18)和供水系统,所述供水系统包括设于第二实验平台(18)下方的水槽(19)及放置在水槽(19)内的潜水泵(20),水槽(19)内盛有水;所述试验筒筒体(9)底部通过固定腔座(23)固定安装在第二实验平台(18)上,所述出水管(22)设于试验筒筒体(9)底部,且出水管(22)下端从固定腔座(23)和第二实验平台(18)穿出并伸入到水槽(19)内的水中,出水管(22)上设置有控制阀(21);所述进水管(8)设于试验筒筒体(9)顶部,且进水管(8)的进水端伸入水槽(19)内并与潜水泵(20)的出水端连通。

5.如权利要求1所述的一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于所述压紧套管呈中空管状结构,所述压紧面单元包括设置于压紧套管内的承载面(30)、压紧面(29)和第二密封环(35),所述压紧面(29)与承载面(30)的左侧面通过螺栓固定连接,承载面(30)的外周边缘与第二密封环(35)通过螺栓连接固定,且承载面(30)的外周边缘通过所述第二密封环(35)与压紧套管内壁进行贴合密封,以控制压紧面(29)向前移动并对试验样件(28)的非光滑壁面进行顶紧的情况下,试验筒筒体(9)的内腔能保持密封状态。

6.如权利要求5所述的一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于所述压紧面支撑单元包括固定安装在承载面(30)右侧面的外接套筒(31)、滑动轴承和套筒支座(11),套筒支座(11)上设有轴承套孔,外接套筒(31)外部与所述滑动轴承套合,滑动轴承与套筒支座(11)的轴承套孔套合;在套筒支座(11)对外接套筒(31)的支撑作用下,当推动承载面(30)和压紧面(29)一并向试验样件(28)施加压紧力时,承载面(30)和压紧面(29)能够顺畅地在水平向左移动。

7.如权利要求6所述的一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于所述压紧驱动机构包括位置调整装置及安装在位置调整装置上的施力电机(13)和弹簧缓冲器(12),所述施力电机(13)的动力输出端与弹簧缓冲器(12)的一端固定连接,弹簧缓冲器(12)的另一端穿过所述外接套筒(31)并与承载面(30)固定连接,施力电机(13)能够通过位置调整装置进行左右移动,且弹簧缓冲器(12)能够将施力电机(13)输出的压紧力传输至承载面(30)右侧面上。

8.如权利要求7所述的一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于所述位置调整装置包括底部设有滚轮(15)的承载平台(14)和带有凹槽型导轨的工作平台(17),承载平台(14)底部的滚轮(15)配合设置在工作平台(17)的凹槽型导轨上,以便承载平台(14)能够在工作平台(17)的凹槽型导轨上左右移动;所述承载平台(14)底部还设有用于锁定位置的定位销(16),以便通过定位销(16)将承载平台(14)锁定在工作平台(17)上;所述承载平台(14)上端设有承载板,所述施力电机(13)固定安装在承载平台(14)上端的承载板上。

9.如权利要求1所述的一种基于水下测量的非光滑壁面摩擦阻力测试装置,其特征在于试验筒筒体(9)顶部设有排气口,并在试验筒筒体(9)顶部的排气口上配合安装有密封堵头(27)。