[发明专利]螺旋桨及轴系起动过程状态模拟系统及方法

权利要求书

1.一种螺旋桨及轴系起动过程状态模拟系统，其特征在于，包括模拟桨、模拟轴系、螺距调节机构、推力轴承、惯性元件和摩擦力转矩施加机构；外围设备为离合器和推进电机；

所述模拟桨为螺距可调的螺旋桨；所述模拟轴系包括一个以上同轴相连的连接轴；模拟轴系的一端与模拟桨相连，另一端与离合器相连；所述离合器通过联轴器与推进电机相连，其中推进电机用于模拟原动机；

在所述模拟轴系上，模拟桨与离合器之间依次设置有螺距调节机构、推力轴承、惯性元件和摩擦力转矩施加机构；其中螺距调节机构用于调节模拟桨的螺距，推力轴承用于承受模拟桨的系柱推力，惯性元件用于调节模拟桨及模拟轴系的转动惯量，使其与待模拟的螺旋桨及轴系的转动惯量一致；所述摩擦力转矩施加机构用于调节模拟桨及模拟轴系的摩擦力转矩，使其与待模拟的螺旋桨及轴系的摩擦力转矩一致；

当待模拟的螺旋桨及轴系为原动机直接带动时，所述离合器接排，由推进电机直接带动模拟桨和模拟轴系；当待模拟的螺旋桨及轴系为通过离合器软接排时，先将推进电机起动至额定转速后再进行高速接排。

2.如权利要求1所述的螺旋桨及轴系起动过程状态模拟系统，其特征在于，所述螺距调节机构为轴式配油器。

3.如权利要求1所述的螺旋桨及轴系起动过程状态模拟系统，其特征在于，所述惯性单元为设置在模拟轴系上的圆盘，通过调整圆盘上连接的惯性块的个数、质量及旋转半径调节模拟桨及模拟轴系的转动惯量；所述摩擦力转矩施加机构为与所述圆盘压紧的挠性压板，通过调整挠性压板对圆盘的压紧力调节模拟桨及模拟轴系的摩擦力转矩。

4.螺旋桨及轴系起动过程状态模拟方法，其特征在于：该方法所采用的模拟系统包括模拟桨、与模拟桨相连的模拟轴系、以及设置在模拟轴系上的惯性元件和摩擦力转矩施加机构；

视待模拟的螺旋桨及轴系为实际系统，所述螺旋桨及轴系起动过程状态模拟指对实际系统负载和转速的模拟，所述负载包括螺旋桨的附水转矩M_P、螺旋桨及轴系的摩擦力转矩M_f和螺旋桨及轴系的惯量加速转矩；

步骤一：计算实际系统中螺旋桨及轴系的附水转矩参数A_s、惯量加速转矩参数B_s和摩擦力转矩参数C_s；

其中：附水转矩参数A_s＝η_rsK_Qsρ_sD_s⁵，η_rs为实际系统中螺旋桨的相对旋转效率，K_Qs为实际系统中螺旋桨的转矩系数，ρ_s为实际系统中螺旋桨所在敞水环境中水的密度，D_s为实际系统中螺旋桨的直径；惯量加速转矩参数B_s＝J_s,J_s为实际系统中螺旋桨及轴系的转动惯量；摩擦力转矩参数C_s为实际系统中螺旋桨及轴系的摩擦力转矩；

步骤二：将模拟桨置于敞水环境中，通过推进电机带动模拟轴系和模拟桨起动，按设定转速稳定运行模拟桨和模拟轴系，此时模拟桨及模拟轴系的惯量加速转矩参数B_m为0，计算模拟桨及模拟轴系的附水转矩参数A_m和摩擦力转矩参数C_m，其中A_m＝η_rmK_Qmρ_mD_m⁵，η_rm为模拟桨的相对旋转效率，K_Qm为模拟桨的转矩系数，ρ_m为模拟桨所在敞水环境中水的密度，D_m为模拟桨的直径；C_m为模拟桨及模拟轴系的摩擦力转矩；

步骤三：调整模拟桨的螺距，从而改变模拟桨的转矩系数K_Qm，使A_m＝A_s；通过摩擦力转矩施加机构调节调节模拟桨及模拟轴系的摩擦力，使C_m＝C_s；

步骤四：离合器接排，用推进电机直接带动模拟桨及模拟轴系起动，控制推进电机按设定规律升速，从而计算模拟桨及模拟轴系的惯量加速转矩参数B_s，B_s＝J_s,J_s为模拟桨及模拟轴系的转动惯量；

步骤五：通过惯性单元调节模拟螺旋桨及模拟轴系的惯量，使B_m＝B_s；

步骤六：用调整好的模拟系统模拟实际螺旋桨及轴系的起动状态。