(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111532234.7 (22)申请日 2021.12.14 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114372322 A (43)申请公布日 2022.04.19 (73)专利权人 武汉船用电力推进 装置研究所 （中国船舶重 工集团公司第七一 二研究所） 地址 430064 湖北省武汉市洪山区南湖汽 校大院 (72)发明人 彭俊荣　严震海　汪震　汪睿　 龙飞　别瑜　 (74)专利代理 机构 武汉凌达知识产权事务所 (特殊普通 合伙) 42221 专利代理师 刘念涛　宋国荣(51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) A62C 31/00(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) 审查员 韩征 (54)发明名称 一种电动水炮动力系统参数选型方法 (57)摘要 本发明公开了一种电动水炮动力系统参数 选型方法， 先确定水平回转动力系统基本参数， 计算水平回转密封阻力矩， 计算水平回转所需最 小力矩， 水平回转动力系统参数选择， 水平回转 力参数校核， 再确定俯仰回转动力系统， 计算俯 仰回转密封阻力矩， 计算嘴炮重力阻力矩， 计算 俯仰回转所需最小力矩， 俯仰回转动力系统参数 选择， 俯仰回转力参数校核， 最后结束参数选 型； 本发明根据控制系统的回转速度和响应速度要 求， 快速地计算和选出满足要求地动力系统参数 并进行精确的参数匹配， 最大限度利用各部件的 性能指标， 避免造成过大的设计浪费。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114372322 B 2022.12.16 CN 114372322 B 1.一种电动水炮动力系统参数选型方法， 基于设置在机座上由水炮炮体、 水平回转动 力系统和俯仰回转动力系统构成的电动水炮， 其特征在于： 所述的水炮炮体由炮体主管 (11)、 法兰弯头(12)和炮嘴(13)连接而成， 炮体主管(11)上下端分别通过活塞 杆(1)连接有 回转式密封 法兰(2)， 回转式密封 法兰(2)通过由法兰支架内圈(7a/10a)和带齿的法兰支架 外圈(7b/10b)构成的回转支承(7/10)连接有法兰支架(1a)， 位于上端的法兰支架外圈 (10b)与法兰弯头(12)连接， 位于下端的法兰支架外圈(7b)用于安装固定， 水平回转动力系 统包括水平行星齿轮减速器(6)和固定在下端法兰支架(1a )上驱动水平行星齿轮减速器 (6)的水平伺服电机(5)， 俯仰回转动力系统包括俯仰行星齿轮减速器(9)和固定在上端法 兰支架(1a)上驱动俯仰行星齿轮减速器(9)的俯仰伺服电机(8)， 俯仰行星齿轮减速器(9) 和水平行星齿轮减速器(6)分别通过回转驱动齿轮(14)与上下端法兰支架外圈(7b/10b)啮 合； 活塞杆(1)与回转式密封 法兰(2)通过密封环(3)密封； 通过任选其一的方式完成以下步 骤S1和步骤S2 步骤S1， 水平回转动力系统参数的选择： 步骤S11， 确定密封环(3)的内半径R、 密封环(3)的宽度L、 密封环(3)与活塞杆(1)之间 密封压力P， 测算水平回转的转动惯量Jy； 步骤S12， 计算水平回转密封阻力矩Tf； 步骤S13， 计算水平回转所需最小力矩Ty； 步骤S14， 水平回转动力系统参数选择： 选择水平伺服电机(5)的额定力矩TMy和额定转 速nMy、 水平伺服电机(5)到 法兰支架外圈(7b)的总减速比i1， 计算水平回转动力系统的输出 扭矩T1： T1＝TMy·i1·η1 步骤S15， 水平回转动力系统参数校核： 若不满足， 则返回步骤S14重新进行动力系统参 数选择， 通过如下公式校核参数： T1≥1.5Ty ny·i1≤nMy 步骤S16， 水平回转动力系统参数选型 结束； 步骤S2， 俯仰回转动力系统参数的选择： 步骤S21， 确定密封环(3)的半径R、 密封环(3)的宽度L， 密封压力P、 测算俯仰回转的转 动惯量Jp； 步骤S22， 计算俯仰回转密封阻力矩Tf； 步骤S23， 计算炮嘴重力作用阻力矩Tg； 步骤S24， 计算俯仰回转所需最小力矩Tp； 步骤S25， 俯仰回转动力系统参数选择： 选择俯仰伺服电机(8)的额定力矩TMp和额定转 速nMp、 俯仰伺服电机(8)到法兰支架外圈(10b)的总减速比i2， 计算俯仰回转动力系统的输 出扭矩T2： T2＝TMp·i2·η2 步骤S26， 俯仰回转动力系统参数校核： 若不满足， 则返回步骤S25重新进行动力系统参 数选择， 通过如下公式校核参数： T2≥1.5Tp权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114372322 B 2np·i2≤nMp 步骤S27， 俯仰回转动力系统参数选型 结束。 2.根据权利要求1所述的一种电动水炮动力系统参数选型方法， 其特征在于， 所述步骤 S12中的水平回转密封阻力矩Tf和步骤S2 2中的俯仰回转密封阻力矩Tf按如下公式计算： Tf＝2 π μPLR2 其中 μ为密封环(3)与活塞杆(1)之间的滑动摩擦系数， π 为圆周率。 3.根据权利要求2所述的一种电动水炮动力系统参数选型方法， 其特征在于， 所述步骤 S13中的水平回转所需最小力矩Ty按如下公式计算： Ty＝Tf+Jyβ 其中， β 为角加速度， β 的值 不小于120 °/s2。 4.根据权利要求3所述的一种电动水炮动力系统参数选型方法， 其特征在于， 所述步骤 S23中的炮嘴重力作用阻力矩Tg按如下公式计算： Tg＝mgd 其中， m为俯仰回转部件的重力， d为俯仰回转部件的重心到俯仰回转轴之间的距离， g 为重力加速度。 5.根据权利要求4所述的一种电动水炮动力系统参数选型方法， 其特征在于， 所述步骤 S24中的俯仰回转所需最小力矩Tp按如下公式计算： Tp＝Tf+Tg+Jpβ 其中， β 为角加速度， β 的值 不小于120 °/s2。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114372322 B 3