一种船舶推进负载模拟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供的船舶推进负载模拟装置包括控制器、力矩传感器、电机、逆变器、第一采集器、第二采集器、第一可控开关K1和第二可控开关K2；控制器的第一输入端用于与推进器连接，控制器的第二输入端连接至力矩传感器的输出端；控制器的第三输入端连接至第一采集器的输出端，控制器的第四输入端连接至第二采集器的输出端；第一可控开关K1的控制端连接至控制器的第一输出端，第二可控开关K2的控制端连接至控制器的第二输出端；第一采集器的输入端连接在逆变器与第二可控开关K2连接的连接端，第二采集器的输入端连接在第二可控开关K2与市电电网连接的连接端。本实用新型可灵活的安装于各种场所，能够复现螺旋桨特性，且体积小、成本低、便于安装维护。
【专利说明】一种船舶推进负载模拟装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于船舶控制【技术领域】，更具体地，涉及一种船舶推进负载模拟装置。【背景技术】
[0002]船舶推进负载模拟装置主要用于船舶推进器的厂内台架试验及各科研场所模拟实际船舶推进负载，目前现有的船舶推进负载模拟装置主要限于以下两种方式:(I)基于负载箱的船舶推进负载模拟装置，通过推进器驱动发电机，同时通过投入或切断大小不等的负载箱来模拟推进负载的增加和减小。该实现方式优点是实现方法简单，成本较低；缺点是无法根据推进器控制端输入信号的变化来线性的增加和减小负载，无法重现船舶推进的负载特性。(2)基于水力测功器的船舶推进负载模拟装置，通过推进器驱动水力测功器来模拟实际船舶推进负载。该实现方式优点是能为推进器提供逼真的轴负载；缺点是设备体积较大，对场地布置要求较高，成本较高，不利于使用维护。
实用新型内容
[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种船舶推进负载模拟装置，其目的在于能够复现螺旋桨特性，体积小便于安装，由此解决现有技术无法重现船舶推进的负载特性或体积较大、成本较高、不便于安装维护的技术问题。
[0004]本实用新型提供的船舶推进负载模拟装置包括控制器、力矩传感器、电机、逆变器、第一采集器、第二采集器、第一可控开关Kl和第二可控开关K2 ;所述电机与外部的推进器连接，通过所述推进器驱动所述电机工作；力矩传感器的输入端连接至所述电机与所述推进器连接的连接端；所述控制器的第一输入端用于与所述推进器连接，所述控制器的第二输入端连接至所述力矩传感器的输出端；所述控制器的第三输入端连接至所述第一采集器的输出端，所述控制器的第四输入端连接至所述第二采集器的输出端；所述第一可控开关K1、所述逆变器和所述第二可控开关K2依次串联在所述电机与外部的市电电网之间；所述第一可控开关Kl的控制端连接至所述控制器的第一输出端，所述第二可控开关K2的控制端连接至所述控制器的第二输出端；所述第一采集器的输入端连接在所述逆变器与所述第二可控开关K2连接的连接端，所述第二采集器的输入端连接在所述第二可控开关K2与所述市电电网连接的连接端。
[0005]其中，所述电机为直流发电机。
[0006]本实用新型提供的船舶推进负载模拟装置可灵活的安装于各种场所，能够复现螺旋桨特性，且体积小、成本低、便于安装维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型提供的船舶推进负载模拟装置的模块结构示意图。
【具体实施方式】[0008]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0009]图1示出了本实用新型提供的船舶推进负载模拟装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分，详述如下:
[0010]在本实用新型中，船舶推进负载模拟装置包括控制器10、力矩传感器11、电机12、逆变器13、第一采集器14、第二采集器15、第一可控开关Kl和第二可控开关K2 ；电机12与外部的推进器2连接，通过推进器2驱动电机12工作；力矩传感器11的输入端连接至所述电机12与推进器2连接的连接端；控制器10的第一输入端用于与所述推进器2连接，控制器10的第二输入端连接至所述力矩传感器11的输出端；控制器10的第三输入端连接至所述第一采集器14的输出端，控制器10的第四输入端连接至第二采集器15的输出端；第一可控开关K1、逆变器13和第二可控开关K2依次串联在电机12与外部的市电电网3之间；第一可控开关Kl的控制端连接至控制器10的第一输出端，第二可控开关K2的控制端连接至控制器10的第二输出端；第一采集器14的输入端连接在逆变器13与第二可控开关K2连接的连接端，第二采集器15的输入端连接在第二可控开关K2与市电电网3连接的连接端。
[0011]推进模拟进行时，通过控制器10输出一个设定转速信号给推进器2，使之按设定转速运行并驱动电机12发电输出直流电源，然后控制器10控制第一可控开关Kl闭合向逆变器13供电；逆变器13工作后，控制器通过第一采集器14及第二采集器15采集逆变器交流输出侧及市电电网电量信号，经过数据分析，在逆变器与交流电网达到并车条件后控制可控开关K2合闸。并网成功后逆变器13及电机12将承担一部分电网负荷，此时控制器10通过力矩传感器11采集推进轴力矩信号，并将该信号与推进器2在该转速下应额定输出的力矩进行比较，形成闭环控制，若实际值力矩偏小则控制逆变器13频率上升增大负荷，若实际力矩偏大则控制逆变器13频率下降减小负荷。最终将推进器实际输出力矩与额定力矩调整一致，实现推进负载模拟功能。
[0012]在本实用新型中，因为直流发电机具有响应快、过载转矩大、易于控制和可靠性高的特点，所以本实用新型中采用直流发电机作为负载电机12。其中，直流发电机可以有多个，构成的直流发电机组和逆变器可以通过电缆连接。
[0013]在本实用新型中，控制器10用于控制推进器转速的增加和减小，同时负责接收力矩传感器11、第一采集器14及第二采集器15的采集输出信号，经过数据处理后实现可控开关的合闸、分闸及力矩反馈。力矩传感器11用于采集推进轴上力矩信号，可以采用型号为JN338-A的芯片实现。电机12可以采用QDTY-21-4型直流发电机组。逆变器13可以采用NH1-NB-1型逆变器。第一采集器14用于采集逆变器交流输出侧电量信号，可以采用型号为NH1-CJ-AC的电量采集器实现。第二采集器15用于采集市电电网电量信号，可以采用型号为NH1-CJ-AC的电量采集器实现。第一可控开关Kl和第二可控开关K2均可以采用断路器来实现。
[0014]在本实用新型中，直流发电机轴上的阻力矩与推进器工作时阻力矩一致。此时只需调整直流发电机组输出电流即可调整直流发电机组轴上输出转矩，从而调整推进器输出力矩及输出功率。考虑实际船舶推进系统运行是可以反向运行，要求直流发电机组电枢电流能够反向。在推进轴上设有力矩传感器，所测得转矩反馈到推进器与输入转速给定值换算而得的转矩值进行比较，以构成闭环转矩控制系统。系统工作时，推进器带动直流发电机旋转发电。此时控制器控制直流发电机的输出断路器(即第一可控开关K1)合闸，逆变器开始工作。控制器通过采集和比较逆变器交流侧及市电电网电压、频率及相位信号，控制逆变器与市电电网并联运行。当推进器转速信号输入后，通过变换计算得出该转速对应转矩值，系统将之与转矩反馈值进行比较，若实际反馈值小于输入值，控制器即升高逆变器交流侧输出频率，逆变器并网承受市电电网负荷变大，增大直流发电机输出电流，从而增大输出力矩；反之若实际反馈值大于输入值，控制器即降低逆变器交流侧输出频率，逆变器并网承受市电电网负荷变小,减小直流发电机输出电流，从而减小输出力矩。
[0015]本实用新型提供的船舶推进负载模拟装置可灵活的安装于各种场所，能够复现螺旋桨特性。为船舶推进器提供逼真的轴负载，不仅考虑了推进系统本身的特性，还考虑了推进器转速对推进系统的影响。
[0016]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种船舶推进负载模拟装置，其特征在于，包括控制器(10)、力矩传感器(11)、电机(12)、逆变器(13)、第一采集器(14)、第二采集器(15)、第一可控开关Kl和第二可控开关K2 ； 所述电机(12)与外部的推进器(2)连接，通过所述推进器(2)驱动所述电机(12)工作；力矩传感器(11)的输入端连接至所述电机(12)与所述推进器(2)连接的连接端；所述控制器(10)的第一输入端用于与所述推进器(2)连接，所述控制器(10)的第二输入端连接至所述力矩传感器(11)的输出端；所述控制器(10)的第三输入端连接至所述第一采集器(14)的输出端，所述控制器(10)的第四输入端连接至所述第二采集器(15)的输出端； 所述第一可控开关K1、所述逆变器(13)和所述第二可控开关K2依次串联在所述电机(12)与外部的市电电网(3)之间； 所述第一可控开关Kl的控制端连接至所述控制器(10)的第一输出端，所述第二可控开关K2的控制端连接至所述控制器(10)的第二输出端； 所述第一采集器(14)的输入端连接在所述逆变器(13)与所述第二可控开关K2连接的连接端，所述第二采集器(15)的输入端连接在所述第二可控开关K2与所述市电电网(3)连接的连接端。
2.如权利要求1所述的船舶推进负载模拟装置，其特征在于，所述电机(12)为直流发电机。
【文档编号】B63H21/17GK203558200SQ201320775174
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】蔡厚军, 吴德明, 程琳, 杨康, 付松军, 徐应年 申请人:武汉南华工业设备工程股份有限公司