本发明涉及水下装备测试，尤其是一种用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法。
背景技术：
1、电机对拖试验是测试电机负载特性和性能的重要试验手段，可以应用于电机选型与设计、电机质量检测和电机故障分析等方面。在试验中，被测试电机被固定，并通过电源驱动起来，同时通过负载装置模拟不同的负载情况，进而测试分析评估电机的性能与质量。负载装置包括风机负载、水泵负载和电机负载等，可以根据不同的环境和工作场合进行选择。
2、但是在水下工作环境中，作为特种电机的水下电机会对对拖试验的负载装置有不同的要求，比如需要适用情况为：用于深海钻井作业的驱动电机，由于受到管柱结构尺寸限制，一般驱动电机为细长柱形结构，其特征在于外径较小，但长度通常可达到8～10m。这类电机在开展压力环境下的对拖试验很难找到与之匹配的超长形压力舱，同时也没有必要为此类试验研制专用压力舱开展双电机对拖试验。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理且空间占比小的用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，从而通过水阻尼技术利用有限空间设计能够提供稳定负载转矩的负载装置，同时将压力舱作为水阻尼技术的巨大水箱，利用庞大的水体循环，可以彻底解决阻尼机构在被动作业过程中产生的系统发热问题。
2、本发明所采用的技术方案如下：
3、一种用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，包括充满液态水的压力舱，压力舱内放置有试验电机，试验电机的输出端连接有曲柄，曲柄的两旁呈三角形布局有多个水介质恒压阻尼活塞-曲柄滑块装置；
4、以三个水介质恒压阻尼活塞-曲柄滑块装置为例，其中，曲柄滑块装置包括有三个虚拟固定点、三个活动连接点和三个滑块连接点，三个虚拟固定点均位于曲柄的中心轴线上，分别为一号虚拟固定点、二号虚拟固定点和三号虚拟固定点，三个活动连接点均位于曲柄与连杆相连处，分别为一号活动连接点、二号活动连接点和三号活动连接点，三个滑块连接点均位于活塞杆外部端点与连杆相连处，分别为一号滑块连接点、二号滑块连接点和三号滑块连接点；
5、其中，称虚拟固定点与活动连接点之间连杆为连杆，活动连接点与滑块连接点之间连杆为二连杆；
6、单个水介质恒压阻尼活塞中与有杆腔相连有一号单向阀和一号溢流阀，与无杆腔相连有二号单向阀和二号溢流阀；
7、具体方法包括如下步骤：
8、水介质恒压阻尼活塞运作对活塞杆产生的负载压力会通过曲柄滑块装置转移到曲柄上转化为负载力矩，通过对曲柄滑块装置进行受力分析可得曲柄所受力矩为m＝af0sinβ/cosλ；
9、其中：m为负载力矩，单位为n·m；a,b为连杆长度，单位为m；f0为负载压力，单位为n；β为曲柄结构活动连接点夹角，λ为曲柄结构滑块连接点夹角；
10、根据余弦定理可得，c2＝a2+b2-2abcosβ，a2＝b2+c2-2bccosλ，带入上述力矩公式可得：
11、
12、设计为a＝b，带入化简可得在试验过程中，被测试电机匀速转动，故β会随时间匀速变化；
13、其中：m为负载力矩，单位为n·m；a为连杆长度，单位为m；b为二连杆长度，单位为m；c为虚拟固定点与滑块连接点之间距离，单位为m；f0为负载压力，单位为n；β为曲柄结构活动连接点夹角；
14、水介质恒压阻尼活塞ⅰ、ⅱ、ⅲ同时运行施加给曲柄的力矩为：
15、
16、其中：m总为总负载力矩，单位为n·m；a为连杆长度，单位为m；f0为负载压力，单位为n；β为曲柄结构活动连接点夹角；
17、令得到水介质恒压阻尼活塞ⅰ、ⅱ、ⅲ同时运行施加给曲柄的力矩仿真结果，仿真曲线平均值约为270，波动范围为37.5左右，波动程度为13.8％，不超过15％，即该装置会给被测试电机提供稳定的力矩负载。
18、其进一步技术方案在于：
19、压力舱内部充满水，并增压至目标试验压力。
20、水介质恒压阻尼活塞的有杆腔与无杆腔分别连接有一个单向阀和一个溢流阀，使得水介质恒压阻尼活塞往复运动过程中产生作用在活塞杆上的压力大小、方向均不变，活塞杆连接连杆，连杆又与曲柄“凸”出部分中点相连，形成曲柄滑块模型，活塞杆所受压力最终会经过曲柄滑块模型转化为作用在被测试电机输出轴上的力矩负载。
21、三组水介质恒压阻尼活塞-曲柄滑块装置呈120°圆周阵列布置。
22、曲柄呈“凹凸”状，且每段“凸”出部分长度一致，与曲柄中心轴线相距距离一致，相邻“凸”出部分空间位置差180°。
23、“凸”出部分数量与水介质恒压阻尼活塞-曲柄滑块装置保持一致。
24、一号溢流阀、二号溢流阀设置压力分别为有杆腔、无杆腔的工作压力p1、p2；水介质恒压阻尼活塞向内压缩无杆腔液体工况中，二号溢流阀和一号单向阀处于工作状态，一号溢流阀和二号单向阀处于封闭状态，无杆腔压力为p2，有杆腔压力与外部环境一致，设为p0＝10mpa，则对活塞杆产生负载压力s2(p2-p0)；水介质恒压阻尼活塞向外压缩有杆腔液体工况中，二号溢流阀和一号单向阀处于封闭状态，一号溢流阀和二号单向阀处于工作状态，有杆腔压力为p1，无杆腔压力与外部一致，设为p0＝10mpa，则此时对活塞杆产生负载压力s1(p1-p0)，忽略水介质恒压阻尼活塞换向过程的负载压力波动，则该水介质恒压阻尼活塞在往复运动中持续向活塞杆施加稳定的负载压力f0＝s1(p1-p0)＝s2(p2-p0)。
25、本发明的有益效果如下：
26、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过独特的设计，突破了传统对拖试验两电机对转的局限，节约了空间和成本，装卸也更为方便；并通过水阻尼技术打破了液压系统的局限，不仅具有更好的动态响应特性，还解决了散热问题，同时对环境绿色友好。
27、本发明针对压力舱内部剩余空间狭小不足以使用对拖电机的问题，提出了能稳定提供力矩的阻尼负载装置，有效地解决了压力舱空间限制造成的传统对拖试验无法开展的关键难题，又针对液压马达对拖时产生的热量过多问题，提出了水阻尼技术，利用压力舱内部液态水进行散热。
28、本发明为在压力舱内开展负载试验的电机提供了一种稳定力矩的小体积水阻尼负载装置。
29、本发明尤其适用于大空间占比的深水电机中。
1.一种用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，其特征在于：包括充满液态水的压力舱，压力舱内放置有试验电机，试验电机的输出端连接有曲柄(4)，曲柄(4)的两旁呈三角形布局有三个水介质恒压阻尼活塞-曲柄滑块装置；
2.如权利要求1所述的用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，其特征在于：压力舱内部充满水，并增压至目标试验压力。
3.如权利要求1所述的用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，其特征在于：水介质恒压阻尼活塞的有杆腔与无杆腔分别连接有一个单向阀和一个溢流阀，使得水介质恒压阻尼活塞往复运动过程中产生作用在活塞杆上的压力大小、方向均不变，活塞杆连接连杆，连杆又与曲柄“凸”出部分中点相连，形成曲柄滑块模型，活塞杆所受压力最终会经过曲柄滑块模型转化为作用在被测试电机输出轴上的力矩负载。
4.如权利要求1所述的用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，其特征在于：三组水介质恒压阻尼活塞-曲柄滑块装置呈120°圆周阵列布置。
5.如权利要求1所述的用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，其特征在于：曲柄(4)呈“凹凸”状，且每段“凸”出部分长度一致，与曲柄中心轴线相距距离一致，相邻“凸”出部分空间位置差180°。
6.如权利要求5所述的用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，其特征在于：“凸”出部分数量与水介质恒压阻尼活塞-曲柄滑块装置保持一致。
7.如权利要求1所述的用于深水电机水压环境考核试验输出稳定负载转矩的方法，其特征在于：一号溢流阀(5)、二号溢流阀(6)设置压力分别为有杆腔、无杆腔的工作压力p1、p2；水介质恒压阻尼活塞向内压缩无杆腔液体工况中，二号溢流阀(6)和一号单向阀(7)处于工作状态，一号溢流阀(5)和二号单向阀(8)处于封闭状态，无杆腔压力为p2，有杆腔压力与外部环境一致，设为p0＝10mpa，则对活塞杆产生负载压力s2(p2-p0)；水介质恒压阻尼活塞向外压缩有杆腔液体工况中，二号溢流阀(6)和一号单向阀(7)处于封闭状态，一号溢流阀(5)和二号单向阀(8)处于工作状态，有杆腔压力为p1，无杆腔压力与外部一致，设为p0＝10mpa，则此时对活塞杆产生负载压力s1(p1-p0)，忽略水介质恒压阻尼活塞换向过程的负载压力波动，则该水介质恒压阻尼活塞在往复运动中持续向活塞杆施加稳定的负载压力f0＝s1(p1-p0)＝s2(p2-p0)。
