一种基于四象限运行的螺旋桨模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于四象限运行的螺旋桨模拟装置，包括上位机、PLC控制器、直流电机、可调节直流电机电枢电压和电枢电流的第一直流调速器、可调节直流电机励磁电流的第二直流调速器、用于检测该直流电机输出扭矩的扭矩传感器和用于检测该直流电机转速的转速传感器。本实用新型专利技术能够模拟定距桨、调距桨模式下，不同工况、不同海况时的加速航行、减速航行、紧急倒航等螺旋桨负载特性，具有结构简单、运行可靠、控制灵活等优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及船舶动力装置，尤其涉及一种螺旋桨模拟装置。
技术介绍
螺旋桨作为船舶动力系统中的重要设备，其设计、匹配的好坏直接影响到整条船的性能，为开展这方面的研究工作，目前对螺旋桨模拟多采用将其按比例缩小后放入一个水池中进行试验研究，这种装置设备庞大、费用昂贵，维护保养也不易，不适合小型研究及实验室教学使用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种可模拟螺旋桨负载特性的螺旋桨模拟装置。本技术的一种基于四象限运行的螺旋桨模拟装置，包括上位机、PLC控制器、直流电机、可调节直流电机电枢电压和电枢电流的第一直流调速器、可调节直流电机励磁电流的第二直流调速器、用于检测该直流电机输出扭矩的扭矩传感器和用于检测该直流电机转速的转速传感器；上位机与PLC控制器双向通信连接；该PLC控制器的信号输出端分别与第一直流调速器的信号输入端和第二直流调速器的信号输入端电连接；第一直流调速器的输出端与该直流电机的电枢主回路电连接，第二直流调速器的输出端与该直流电机的励磁主回路电连接；扭矩传感器的信号输出端和转速传感器的信号输出端分别与PLC控制器的信号输入端电连接。本技术能够模拟定距桨、调距桨模式下，不同工况、不同海况时的加速航行、减速航行、紧急倒航等螺旋桨负载特性，具有结构简单、运行可靠、控制灵活等优点。附图说明图I是本技术螺旋桨模拟装置一实施例的原理框图。图2是根据本技术一实施例的螺旋桨模拟装置在应用于船舶动力试验平台时的示意图。图3是根据本技术一实施例的第一直流调速器的原理图。图4是根据本技术一实施例的第二直流调速器的原理图。图5是根据本技术一实施例的上位机的原理框图。图6是根据本技术一实施例的PLC控制器的原理框图。图7是根据本技术一实施例的定距桨模式下的螺旋桨特性曲线示意图。图8是根据本技术一实施例的定距桨模式下的螺旋桨模拟装置的主控制流程不意图。图9是根据本技术一实施例的调距桨模式下的螺旋桨模拟装置的主控制流程不意图。具体实施方式以下结合附图对本技术做出进一步说明。参考图I至图4。根据本技术一实施例的基于四象限运行的螺旋桨模拟装置包括上位机I、PLC控制器2、直流电机3、可调节直流电机电枢电压和电枢电流的第一直流调速器4、可调节直流电机励磁电流的第二直流调速器5、用于检测直流电机3的输出扭矩的扭矩传感器6、用于检测直流电机3的转速的转速传感器7、水电阻负载R1、第一切换电路和第二切换电路。该螺旋桨模拟装置在应用于船舶动力试验平台时，如图2所示，主机81通过齿轮箱82与扭矩传感器6连接。上位机I与PLC控制器2双向电连接。PLC控制器2的信号输出端分别与第一直流调速器4的信号输入端和第二直流调速器5的信号输入端电连接。第一直流调速器4的输出端与直流电机3的电枢主回路31电连接，第二直流调速器5的输出端与直流电机3的励磁主回路32电连接。扭矩传感器6的信号输出端和转速传感器7的信号输出端分别与PLC控制器2的信号输入端电连接。转速传感器7可米用光电编码器。在一种实施方式中，上位机I与PLC控制器2可通过PR0FIBUS内部总线实现电连接，直流调速器4与直流调速器5之间也可通过PR0FIBUS内部总线连接，实时传输数据信息。第一切换电路的控制输入端和第二切换电路的控制输入端分别与PLC控制器2的信号输出端电连接。参考图3。第一切换电路由一接触器KM2组成，第二切换电路由一接触器KM3组成。接触器KM2设置在水电阻负载Rl与直流电机3的电枢主回路31之间，用于选择性地使该水电阻负载Rl与直流电机的电枢主回路31连接或断开；接触器KM3设置在第一直流调速器4的输出端与直流电机3的电枢主回路31之间，用于选择性地使该第一直流调速器4的输出端与直流电机的电枢主回路31连接或断开。在图3中，在接触器KM2、KM3与直流电机的电枢主回路之间还设有一电流检测装置91。参考图5，上位机I包括螺旋桨模式输入模块11、工况输入模块12、曲线存储模块13和控制模块15。螺旋桨模式输入模块11用于接收用户对螺旋桨模式的输入命令。螺旋桨模式包括定距桨模式和调据桨模式，用户可以对这两种模式进行选择。当用户选择调距桨模式时，还要对螺距进行限定。工况输入模块12用于接收用户对工况的输入命令。工况的情况种类包括例如加速工况、减速工况、紧急倒航工况等等。曲线存储模块13用于存储螺旋桨特性曲线。该螺旋桨特性曲线主要包括定距桨模式下的转速扭矩关系曲线及调距桨模式下的螺距扭矩关系曲线。控制模块15分别与螺旋桨模式输入模块11、工况输入模块12和曲线存储模块13电连接。控制模块15接收PLC控制器2传送的直流电机的当前转速，根据用户选择的螺旋桨模式和工况从曲线存储模块13读取与当前转速、所选择的螺旋桨模式和工况相匹配的螺旋桨特性曲线，并将选取的螺旋桨特性曲线、以及用户对螺旋桨模式的输入信息和用户对工况的输入信息发送给所述的PLC控制器2。在一种优选实施方式中，上位机I还包括一曲线生成模块14，曲线生成模块与控制模15电连接，其可在控制模块15的控制下，根据预先存储于曲线存储模块13内、与直流电机3的当前转速、所选择的螺旋桨模式和工况相接近的螺旋桨特性曲线，生成与直流电机3的当前转速、所选择的螺旋桨模式和工况相对应的螺旋桨特性曲线。当用户输入螺旋桨模式和工况后，控制模块15不能从曲线存储模块13内找到与直流电机3的当前转速、所选择的螺旋桨模式和工况相接近的螺旋桨特性曲线时，控制模块15会控制曲线生成模块14在预先存储于曲线存储模块13内、与直流电机3的当前转速、所选择的螺旋桨模式和工况相接近的螺旋桨特性曲线基础上通过线性偶合产生新的螺旋桨特性曲线。例如，定距桨模式下曲线生成模块14根据已有的转速从0-300RPM的加速工况曲线和转速从0-400RPM的加速工况曲线可以偶合出转速从0-350RPM、0-380RPM的加速工况转速扭矩曲线；调距桨模式下根据已有的300RPM时的螺距扭矩曲线和400RPM时的螺距扭矩曲线可以偶合出350RPM、380RPM时的螺距扭矩曲线；另外根据已有海况下的特性曲线也可以偶合出新海况下的螺旋桨特性曲线。参考图6。PLC控制器2包括接收模块21和主控模块22。接收模块21与上位机I双向电连接；主控模块22与接收模块21双向电连接，并与扭矩传感器6的信号输出端和转速传感器7的信号输出端电连接。接收模块21接收由上位机I发送的螺旋桨特性曲线、 用户对螺旋桨模式的输入信息和用户对工况的输入信息。主控模块22根据转速传感器7检测到的直流电机3的转速、扭矩传感器6检测到的直流电机3的输出扭矩、接收模块22接收到的螺旋桨特性曲线、用户对螺旋桨模式的输入信息和用户对工况的输入信息，通过第一直流调速器4和第二直流调速器5控制直流电机3按照该接收模块21接收到的螺旋桨特性曲线运行，并通过接收模块21向上位机I传送直流电机3的当前转速。主控模块22进一步包括扭矩查询单元221、励磁电流控制单元222、转速查询单元223、电枢控制单元224和管理单元225。其中，管理单元225分别与接收模块21、扭矩查询单元221、励磁电流控制单元222、转速查询单元223和电枢控制单元224电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于四象限运行的螺旋桨模拟装置，其特征在于，包括上位机、PLC控制器、直流电机、可调节直流电机电枢电压和电枢电流的第一直流调速器、可调节直流电机励磁电流的第二直流调速器、用于检测所述直流电机输出扭矩的扭矩传感器和用于检测该直流电机转速的转速传感器； 所述上位机与所述PLC控制器双向通信连接；该PLC控制器的信号输出端分别与第一直流调速器的信号输入端和第二直流调速器的信号输入端电连接；所述第一直流调速器的输出端与所述直流电机的电枢主回路电连接，所述第二直流调速器的输出端与所述直流电机的励磁主回路电连接；所述扭矩传感器的信号输出端和所述转速传感器的信号输出端分别与PLC控制器的信号输入端电连接。2.如权利要求I所述的螺旋桨模拟装置，其特征在于，该螺旋桨模拟装置还包括 水电阻负载； 第一切换电路，设置在所述水电阻负载与所述直流电机的电枢主回路之间；该第一切换电路的控制输入端与所述PLC控制器的信号输出端电连接，用于选择性地使该水电阻负载与该直流电机的电枢主回路连接或断开； 第二切换电路，设置在第一直流调速器的输出端与所述直流电机的电枢主回路之间；该第二切换电路的控制输入端与所述PLC控制器的信号输出端电连接，用于选择性地使该第一直流调速器的输出端与直流电机的电枢主回路连接或断开。3.如权利要求I或2所述的螺旋桨模拟装置，其特征在于，所述的上位机包括 螺旋桨模式输入模块，用于接收用户对螺旋桨模式的输入命令； 工况输入模块，用于接收用户对工况的输入命令； 曲线存储模块，用于存储螺旋桨特性曲线； 控制模块，分别与所述的螺旋桨模式输入模块、工况输入模块和曲线存储模块电连接；该控制模块接收PLC控制器传送的所述直流电机的当前转速，根据用户选择的螺旋桨模式和工况从所述曲线存储模块读取与当前转速、所选择的螺旋桨模式和工况相匹配的螺旋桨特性曲线，并将选取的螺旋桨特性曲线、以及用户对螺旋桨模式的输入信息和用户对工况的输入信息发送给所述的PLC控制器。4.如权利要求3所述的螺旋桨模拟装置，其特征在于，所述的上位机还包括 曲线生成模块，与所述的控制模块电连接；用于在所述控制模块的控制下，根据预先存储于该曲线存储模块内、与直流电机的当前转速、所选择的螺旋桨模式和工况相接近的螺旋桨特性曲线，生成与直流电机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱爱华，王丽杰，赵同宾，周晓洁，苏晓明，王涛，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：实用新型
国别省市：