擺線型艦船推進系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)大體涉及擺線型艦船推進系統(tǒng)。在一些實施例中，本技術(shù)更特定地涉及包括多個電動馬達的擺線型艦船推進系統(tǒng)，該電動馬達用于單獨地控制多個相應(yīng)擺線型葉片中的各個。
【背景技術(shù)】
[0002]擺線型驅(qū)動推進器系統(tǒng)是允許高機動性的專用艦船推進系統(tǒng)。該系統(tǒng)允許船舶推力改變到按照命令的方向和量級。
[0003]擺線型驅(qū)動推進器系統(tǒng)廣泛地用在較低速度下的位置保持和機動性對于其而言是中心功能的船舶(例如拖船、渡船、以及近海支持運載工具)中。常規(guī)類型的擺線型驅(qū)動推進器系統(tǒng)是福伊特-施奈德推進器(VSP:Voith-Schneider propeller)系統(tǒng)。
[0004]常規(guī)擺線型推進器系統(tǒng)使用重載驅(qū)動發(fā)動機(例如，柴油馬達驅(qū)動)。驅(qū)動提供用于中間結(jié)構(gòu)的相對復雜集合的輸入功率和力矩，從而導致復雜的機械齒輪箱和十字頭布置。
[0005]常規(guī)系統(tǒng)的驅(qū)動發(fā)動機還借助于一系列的相對中間結(jié)構(gòu)和主、豎直的系統(tǒng)軸連接至機械齒輪箱和滑塊布置。中間結(jié)構(gòu)包括例如聯(lián)接件(例如，可位移聯(lián)接件)、中間驅(qū)動軸(例如，萬向軸)、和具有或不具有一個或更多個離合器的減速齒輪。
[0006]在船舶移動，并且尤其在高船舶速度操作期間，擺線型驅(qū)動的豎直推進器葉片在水中產(chǎn)生非期望的高拖力。該拖力在某些條件下尤其高，例如，在高功率下的船舶的連續(xù)運行期間。拖力減緩了運載工具，從而限制速度且因而限制船舶效率。該拖力還降低了燃料經(jīng)濟性，從而需要更多的功率和因而的燃料來克服拖力。
[0007]由于描述的相對復雜的中間結(jié)構(gòu)、機械齒輪箱、和十字頭布置，故觸發(fā)輸入(例如響應(yīng)于拉動手柄的船長而傳輸?shù)男盘?之間的響應(yīng)時間(和期望的響應(yīng))也非期望地高。復雜的機械驅(qū)動也是有噪聲的，并且引起由不平衡的力和聯(lián)接導致的不需要的振動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于前面提及的不足，需要顯著地降低拖力的擺線型艦船推進系統(tǒng)，該拖力在高船舶速度操作期間在系統(tǒng)的豎直推進器葉片處形成。
[0009]本技術(shù)在各種實施例中實現(xiàn)該目的和其他目的。在一個實施例中，系統(tǒng)包括多個電驅(qū)動，它們連接至相應(yīng)的擺線型推進器葉片，以用于選擇地控制相應(yīng)葉片。各電驅(qū)動允許其連接至的葉片的位置和移動的復雜且精密的控制。
[0010]各葉片可與其他葉片中的各個的移動無關(guān)地，并且與豎直主組件的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)地移動。這兩種無關(guān)性是與常規(guī)機械驅(qū)動系統(tǒng)相比的區(qū)別。
[0011]各葉片可以以多種方式中的任一種移動，來降低拖力并實現(xiàn)其他期望的功能，例如產(chǎn)生、增大、和/或重新定向推力。
[0012]可選擇性地重新定位或移動各葉片的一種方式是通過使葉片繞主、縱向(沿主長度延伸、通常為葉片的大體豎直的-圖1中的參考軸線117)旋轉(zhuǎn)。
[0013]在構(gòu)思的實施例中，各葉片還可為傾斜、或偏斜的，由此改變?nèi)~片軸線(例如，軸線117)的角度。在下面更多地描述了該實施例。
[0014]在又一構(gòu)思的實施例中，所有葉片軸線可朝向或遠離主系統(tǒng)軸線(例如，圖1的軸線107)移動。并且各葉片可以多于一種方式同時移動，例如在繞其葉片軸線旋轉(zhuǎn)時傾斜，并且兩者均在葉片與其他葉片一起繞主系統(tǒng)軸線移動的同時。在下面也更多地描述了這些方面。
[0015]除了提供降低拖力和(在一些情況下)增大推力的提高的能力，本技術(shù)的單獨葉片控制改善了在由輸入信號(例如，來自控制器或船舶船長的輸入信號)導致的期望的葉片動作(例如，定位或運動)之間的響應(yīng)時間，以提高速度和/或在低拖力或節(jié)能模式下操作，并且還可降低噪聲(例如，水下、或傳遞至空氣的水下和噪聲)和振動(例如，水下和進入船舶中的)。
[0016]在一些實施例中，通過直接電驅(qū)動而進一步促進了效率以及精密控制。電驅(qū)動直接聯(lián)結(jié)至主系統(tǒng)軸線軸，并且因而連接至保持推進器葉片的盤或板。直接電驅(qū)動還促進了輸入與所得的推進器動作之間的快速響應(yīng)時間。
[0017]—種擺線型艦船推進系統(tǒng)，包括:葉片安裝盤；多個推進器葉片，其各自具有相應(yīng)的主葉片軸線并且以如下方式連接至所述盤:允許所述葉片與所述推進器葉片中的其他每一個的任何繞軸線旋轉(zhuǎn)無關(guān)地繞其主葉片軸線旋轉(zhuǎn)；多個電動促動器，各促動器連接至所述推進器葉片中的相應(yīng)一個；和控制器，其選擇地與所述電動促動器中的各個通信，以用于控制所述促動器中的各個。
[0018]優(yōu)選地，所述控制器包括計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令包括控制映射，其當由所述控制器的處理器執(zhí)行時，導致所述處理器根據(jù)所述控制映射來分開地控制所述電動促動器中的各個。
[0019]優(yōu)選地，還包括:主豎直軸線驅(qū)動軸，其連接至較低的盤；和主軸線驅(qū)動，其連接至所述驅(qū)動軸以用于轉(zhuǎn)動所述軸，并且因而轉(zhuǎn)動所述較低的盤；其中，包括所述控制映射的所述計算機可執(zhí)行指令當由所述處理器執(zhí)行時，導致所述處理器根據(jù)所述控制映射來控制所述主軸線驅(qū)動的操作。
[0020]優(yōu)選地，還包括:主豎直軸線驅(qū)動軸，其連接至較低的盤；和主軸線驅(qū)動，其連接至所述驅(qū)動軸以用于轉(zhuǎn)動所述軸，并且因而轉(zhuǎn)動所述較低的盤；其中，所述主軸線驅(qū)動包括電動馬達，所述電動馬達直接連接至所述主豎直軸線驅(qū)動軸。
[0021]優(yōu)選地，還包括:主豎直軸線驅(qū)動軸，其連接至較低的盤；和主軸線驅(qū)動，其連接至所述驅(qū)動軸以用于轉(zhuǎn)動所述軸，并且因而轉(zhuǎn)動所述較低的盤；其中，所述控制器與所述主軸線驅(qū)動通信，以用于根據(jù)所述控制映射來控制所述驅(qū)動。
[0022]優(yōu)選地，所述多個推進器葉片中的各個以如下方式連接至所述盤:允許所述葉片與所述推進器葉片中的其他每一個的任何傾斜無關(guān)地傾斜。
[0023]優(yōu)選地，所述控制器包括計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令包括控制映射，其當由所述控制器的處理器執(zhí)行時，導致所述處理器根據(jù)所述控制映射來分開地控制所述電動促動器中的各個，以獨立地控制葉片傾斜。
[0024]優(yōu)選地，所述控制映射包括代碼，所述代碼當由所述處理器執(zhí)行時，基于從由下列組成的集合中選擇的至少一個數(shù)據(jù)輸入來產(chǎn)生在分開地控制所述電動促動器中的各個中使用的輸出:葉片上傳感器數(shù)據(jù)；葉片附近角度傳感器數(shù)據(jù)；主組件角度傳感器數(shù)據(jù)；當前系統(tǒng)功率數(shù)據(jù)；可獲得系統(tǒng)功率數(shù)據(jù)；當前船舶速度數(shù)據(jù)；請求船舶速度數(shù)據(jù)；風速數(shù)據(jù)；環(huán)境水溫數(shù)據(jù)；當前船舶航向數(shù)據(jù)；請求船舶航向數(shù)據(jù)；當前船舶位置數(shù)據(jù)；請求船舶位置數(shù)據(jù)；水深數(shù)據(jù)；水流數(shù)據(jù)；船舶類型數(shù)據(jù)；推進規(guī)劃數(shù)據(jù)；船舶船長命令；和控制器自動生成的命令。
[0025]優(yōu)選地，還包括:主豎直軸線驅(qū)動軸，其連接至較低的盤；其中，所述多個推進器葉片中的各個以如下方式連接至所述盤:允許所述葉片與所述主豎直軸線驅(qū)動軸的任何繞軸線旋轉(zhuǎn)、無旋轉(zhuǎn)、和位置無關(guān)地繞其主葉片軸線旋轉(zhuǎn)。
[0026]一種用于控制在艦船船舶中使用的擺線型機器推進系統(tǒng)的方法，包括:通過控制器的處理器獲得船舶動態(tài)命令；通過所述處理器訪問控制映射；通過所述處理器獲得指示與所述船舶相關(guān)的至少一個當前條件的輸入數(shù)據(jù)；使用所述船舶動態(tài)命令、所述控制映射、和所述輸入數(shù)據(jù)來確定用于獨立地控制多個擺線型推進器葉片中的各個的不同葉片控制命令；和
對多個促動器傳輸所述葉片控制命令，所述多個促動器連接至所述擺線型推進器葉片中的相應(yīng)葉片。
[0027]優(yōu)選地，所述促動器中的各個包括電動馬達。
[0028]優(yōu)選地，所述船舶動態(tài)命令指示請求，以停止所述船舶、維持所述船舶的當前運動特性、或者維持所述船舶的當前無運動特性。
[0029]優(yōu)選地，所述船舶動態(tài)命令是之前的船舶動態(tài)命令；并且所述方法還包括確定是否存在新的船舶動態(tài)命令，并且如果存在則按照所述新的船舶動態(tài)命令起作用。
[0030]優(yōu)選地，還包括:使用所述船舶動態(tài)命令、所述控制映射、和輸入數(shù)據(jù)來確定用于控制所述系統(tǒng)的主軸線驅(qū)動的主軸線驅(qū)動控制命令；和對所述主軸線驅(qū)動傳輸所述主軸線驅(qū)動控制命令。
[0031]優(yōu)選地，所述葉片控制命令請求從由下列組成的集合中選擇的至少一個改變:相應(yīng)葉片的位置的改變；繞葉片軸線的葉片旋轉(zhuǎn)的改變；和葉片的傾斜。
[0032]優(yōu)選地，所述船舶包括主豎直軸線驅(qū)動軸；所述多個推進器葉片中的各個以如下方式連接至盤:允許所述葉片與所述主豎直軸線驅(qū)動軸的任何繞軸線旋轉(zhuǎn)、無旋轉(zhuǎn)、和位置無關(guān)地繞其主葉片軸線旋轉(zhuǎn)；和使用所述船舶動態(tài)命令、所述控制映射、和所述輸入數(shù)據(jù)來確定用于獨立地控制多個擺線型推進器葉片中的各個的不同葉片控制命令包括基于主驅(qū)動軸的繞軸線旋轉(zhuǎn)移動、無移動、和位置來確定用于控制所述葉片的葉片控制命令，其中，各葉片不機械地限制至僅一個葉片位置。
[0033]一種用于控制在艦船船舶中使用的擺線型機器推進系統(tǒng)的方法，包括:通過處理器來訪問控制映射；通過所述處理器獲得指示與所述船舶相關(guān)的至少一個當前條件的輸入數(shù)據(jù)；使用所述控制映射和所述輸入數(shù)據(jù)來確定用于獨立地控制多個擺線型推進器葉片中的各個的不同葉片控制命令；和對多個促動器傳輸所述葉片控制命令，所述多個促動器連接至所述擺線型推進器葉片中的相應(yīng)葉片。
[0034]優(yōu)選地，還包括:使用所述控制映射和所述輸入數(shù)據(jù)來確定用于控制所述系統(tǒng)的主軸線驅(qū)動的主軸線驅(qū)動控制命令；和對所述主軸線驅(qū)動傳輸所述主軸線驅(qū)動控制命令。
[0035]優(yōu)選地，所述船舶包括主豎直軸線驅(qū)動軸；所述多個推進器葉片中的各個以如下方式連接至盤:允許所述葉片與所述主豎直軸線驅(qū)動軸的任何繞軸線旋轉(zhuǎn)、無旋轉(zhuǎn)、和位置無關(guān)地繞其主葉片軸線旋轉(zhuǎn)；和使用船舶動態(tài)命令、所述控制映射、和所述輸入數(shù)據(jù)來確定用于獨立地控制多個擺線型推進器葉片中的各個的不同葉片控制命令包括基于主驅(qū)動軸的繞軸線旋轉(zhuǎn)移動、無移動、和位置來確定用于控制所述葉片的葉片控制命令，其中，各葉片不機械地限制至僅一個葉片位置。
[0036]優(yōu)選地，所述葉片控制命令請求對繞葉片軸線的葉片旋轉(zhuǎn)的改變和/或所述葉片的傾斜中的至少一者。
[0037]技術(shù)方案1:一種擺線型艦船推進系統(tǒng)，包括:
葉片安裝盤；
多個推進器葉片，其各自具有相應(yīng)的主葉片軸線并且以如下方式連接至所述盤:允許所述葉片與所述推進器葉片中的其他每一個的任何繞軸線旋轉(zhuǎn)無關(guān)地繞其主葉片軸線旋轉(zhuǎn)；
多個電動促動器，各促動器連接至所述推進器葉片中的相應(yīng)一個；和
控制器，其選擇地與所述電動促動器中的各個通信，以用于控制所述促動器中的各個。
[0038]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I所述的擺線型艦船推進系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令包括控制映射，其當由所述控制器的處理器執(zhí)行時，導致所述處理器根據(jù)所述控制映射來分開地控制所述電動促動器中的各個，其中，所述控制映射可選地包括代碼，所述代碼當由所述處理器執(zhí)行時，基于從由下列組成的集合中選擇的至少一個數(shù)據(jù)輸入來產(chǎn)生在分開地控制所述電動促動器中的各個中使用的輸出:
葉片上傳感器數(shù)據(jù)；
葉片附近角度傳感器數(shù)據(jù)；
主組件角度傳感器數(shù)據(jù)；
當前系統(tǒng)功率數(shù)據(jù)；
可獲得系統(tǒng)功率數(shù)據(jù)；
當前船舶速度數(shù)據(jù)；