专利名称：控制船舶的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制船舶的方法和装置。该船至少是由二个推进装置推进和/或操纵的。更精确地说，本发明涉及根据权利要求1的序言部分的方法，和涉及根据权利要求10的序言部分的装置。
大型水上船只的推进系统通常由几个推进器装置组成，这些推进器装置的工作，控制和结构经常是彼此变化的。作为一个例子，可举出一个由主推进器和单独的操纵推进器组成的系统，或由二个固定的主推进器和一个单独的操纵装置组成的系统。另外，在推进器系统中可以有带有固定叶片的推进器和带有可调节叶片的推进器。一种有用的实现方法由在相同轴线上，一个放在另一个后面，并在相反方向转动的推进器组成，即所谓的CRP推进装置(CRP-逆向转动推进器)。
在操纵和/或推进动作是由二个不同的推进装置产生的船舶驱动装置中，操纵指令必需与推进装置的特性相适应。粗略地分组的话，必需单独地给出确定船舶方向的控制指令和确定船舶速度的控制指令。船舶操作者可以利用一个例如控制杆的控制装置给出操作指令，但推进装置的实际控制信号对不同形式的装置是单独的。相应地，利用螺距可控制的船只推进器对叶片角度的控制可与推进器的回转速度的控制分开，或者将CRP系统的推进器的共同控制分开。
在所有情况下，船舶推进系统的目的是尽可能有效地执行船舶操作者的控制指令。可调节的驱动装置的共同控制必需执行控制指令，使系统的所有部分最优地工作。在所有工作情况下，总效率必需尽可能高。例如，在以一个特定速度运转的方位角形式的系统中，由控制杆给出的操纵指令可以产生一个右方向的控制动作，但因为操纵推进器和固定推进器的位置改变，推进功率不是最优的。因此，如果推进器的速度不是和CRP功能要求的那样同时改变，只调节叶片角度可使总效率降低。
一般地说，在由二个或多个推进装置组成的系统中，集中在一个推进装置上的一个控制动作也可影响另一个推进装置的工作，因而影响整个系统的工作和效率。
在正常驱动情况下，和特别是在异常情况下，当能量和功率受到各种限制时，该船舶的驱动和能量系统关闭。这种限制可以是由能量或功率的生产与该装置的可调节性特征造成的。除了推进系统的效率以外，该控制还可影响推进系统的可靠性。当方位角机构使CRP系统的操纵推进器的角度偏转时，加在推进器上的力变化很大。
先前，假如，美国专利5061212号说明了一种推进器叶片角度的调节装置，利用该装置，可以根据速度调节叶片角度。在美国专利6190217中说明了安装在不同的轴上的二个推进器之间相互的角度差并保持噪声水平较低的控制。
本发明的目的是要形成一种新型的推进系统，利用这种系统可以尽可能有效地控制具有几个推进装置的船舶的驱动机构。这个问题可以利用其特征用权利要求1的特征部分的特点表征的方法解决。因此，根据本发明的装置的特征由权利要求10的特征部分的特点表征。
根据本发明的解决方案可使船舶推进装置的总效率非常好。从船桥或从如机器房一样的另一个操纵地方来的控制指令送至主控制器，主控制器作为控制各个推进装置的控制信号处理和输出该控制指令。这样，该主控制器可知道推进装置的工作状况，船只选择的驱动模式，推进装置的限制，能量和功率供给系统的状况。同样，根据推进装置的特性或其相应的工作值，可以确定产生控制信号时该推进装置的最优工作点。第一和第二推进器驱动装置基本上互相分开，因为它们不是在同一根轴上连接的。推进器的轴不是同轴结构，而是实际上互相分开的。
在CRP结构中，在船舶的纵向方向上一个排列在另一个后面的回转方向相反的推进器基本上安装在相同的水平高度上。对于推进结构最重要的是，推进器产生尽可能好的推进效果。因此，本发明可以应用在推进器具有共同推进效果的推进系统中。
根据一个有利的改进方案，船只推进系统由一个固定的推进装置和一个可转动的所谓方位角推进装置组成。这样，主控制产生一个控制信号给该固定的推进装置，例如直接给动力发动机。该发动机转动推进装置固定在其上的轴。同时，该主控制产生另一个控制信号，利用该控制信号控制该方位角推进装置的功率和回转速度。每一个控制信号如何影响它控制的推进装置由该推进装置的内部属性和调节装置确定。这些功能由技术上已知的方式实现，以产生船舶所希望的速度。根据本发明，调节控制信号，使推进装置的综合有效功率最优。
根据另一个有利的实施例，本发明考虑了紧急停止。同时调节第一推进器的叶片角度和第二推进器的运转速度，使它们共同具有零值和向着使船舶停止的负值调节该角度和速度。
现在参照附图，利用一个实施例详细地说明本发明。其中
图1表示根据本发明控制的船舶的推进装置；图2表示根据本发明的控制系统的示意图；和图3表示推进装置的特性。
图1所示的船只的推进系统由一个主推进器2和一个操纵推进器4组成。这二个推进器安装在船舶6的相同的纵轴线上。该二个推进器按正常模式安装，可在相反方向转动，从而构成一个所谓的CRP推进系统。该主推进器的轴8由轴承9支承在船体6上，并且该船舶的如柴油发动机一样的主发动机10将驱动功率供给至该轴。图中表示了二台柴油发动机，并且该推进器轴8通过一个齿轮11和/或一个联轴节与该发动机连接。在只使用一台主发动机的情况下，该主发动机可以直接与该推进器轴连接。如果该主推进器2具有可调节的叶片，则该叶片可用已知的方法控制。该主推进器也可具有固定叶片。该操纵推进器4安装在一个转动的，所谓方位角装置12上，使该装置的允许的转动角度可A+35°变化至±360°。由该主发动机10或其他动力发动机16转动的发电机18供电的该船舶的电气网络供电给转动该操纵推进器的电机14。该操纵推进器4和该主推进器2分别由其自己的控制装置，由方位角控制装置20和由推杆控制装置22控制。根据本发明，该方位角控制装置20和该推杆控制装置22从CRP控制装置接收其控制信号。除了包括该转动的操纵推进器以外，本发明可以用于带有一个固定的箱的推进器系统中。在这种情况下，操纵由单独的舵进行。
图1的推进系统由图2所示的控制线路控制。应当理解，该线路只表示了影响本发明的方法和控制系统的其他部分的基本部分，特别是只影响不同的推进装置或其内部控制工作的部分是示意性地表示的。控制指令是在船桥26上给出的，该控制指令确定船只的速度和方向。根据指令的位置，该指令从船桥的中部28或从口27或右舷的指令装置给出。有效的指令装置由一个选择装置以已知的方式选择。如果需要，该控制指令也可以由位于机器房中的控制装置32给出。该控制指令传递至CRP控制部件34。该控制部件根据工作阶段不同，确定送至不同的推进装置，送至方位角装置和送至主推进器的控制信号。除了控制指令以外，该控制信号还受到船上的功率，推进装置的综合的推进功率，和船舶运转模式的影响。控制信号从CRP控制装置34送至方位推进的控制装置36、该控制装置36确定驱动推进装置的电机14的旋转速度和固定在其轴上的推进器4的旋转速度。另一个控制信号从CRP控制装置送至主推进器的控制装置38。该控制装置38根据控制信号，确定推进器2的旋转速度和该推进器的叶片角度，使得产生所需要的推进功率。这点可由从柴油发动机驱动装置的控制和从螺距可控制的推进器的控制中已知的技术来进行。根据实现方式的不同，将每一个单独的控制信号40送至叶片角度控制装置42，和将单独的控制信号44送至主推进器的速度控制装置46，如图2所示那样，或者将该主推进器的公共控制信号送至该推杆控制装置。该推杆控制装置控制该主推进器的螺距和速度。
根据本发明，作为对控制指令的响应，CRP控制装置确定对该方位角推进装置和该主推进器的单独的控制信号。因此，为了执行该控制指令，单独地形成该方位角装置的控制值，以产生所需要的功率和回转速度。另外，相应地，产生控制值，以控制该主推进器的回转速度和叶片角度。在主推进器具有固定叶片的应用目标中，CRP控制装置对该主推进器和该操纵推进器确定船舶总效率达到最优的速度参考值。在图3中表示了推进电机的功率曲线。当确定推进器驱动装置的控制信号时可以使用该曲线。在每一种情况下，可以确定驱动装置的最佳总效率的电机速度和推进器螺距作为可调节变量。
在正常的驱动模式过程中，不同推进系统的控制为斜坡控制，使推进系统的共同功率比保持在所希望的范围内。
在综合推进控制模式中，由确定的共同功率/速度比驱动该方位角推进和该主发动机的推进。如果方位角电机或主发动机不能保持其参考值，则为了保持所希望的功率/速度比，可限制其他系统的参考值。在系统出故障的情况下，将功率/速度保持至该故障系统达到全功率的点。
二个推进系统可以具有绕过该CRP控制的备用模式。在图2中用控制输入36’，42’和46’表示这点。可以独立地对每一个系统或同时对二个系统选择使用这种模式。
已经用一些实施例说明了本发明。这不应视为限制，在所附权利要求书的范围内可以改变本发明的改进方案。
权利要求
1.一种控制一个推进驱动装置的方法，该驱动装置包括至少一个转动第一推进器并利用它调节该第一推进器的推进功率和/或旋转速度的第一推进器驱动装置；和至少一个转动和调节一第二推进器的第二推进器驱动装置；该第一和第二推进器驱动装置基本上互相隔开，其特征为，在该方法中，该推进驱动装置由一个控制指令控制，并且，控制该第一推进器驱动装置的第一控制信号和控制该第二推进器驱动装置的第二控制信号由该控制指令产生。
2.如权利要求1所述的方法，其特征为，产生该第一和第二控制信号，以获得最佳综合的推进和/或操纵功率。
3.如权利要求1所述的方法，其特征为，由该第一和第二推进器驱动装置驱动的推进器被安装在基本上相同的水平高度上，并且这些推进器沿相反方向转动。
4.如权利要求1所述的方法，其特征为，该第一推进器驱动装置为被设置在方位盒中的一个马达驱动装置。
5.如权利要求1所述的方法，其特征为，该第二推进器驱动装置为被设置在一个固定轴上的一个动力发动机。
6.如权利要求1所述的方法，其特征为，控制该第二推进器驱动装置的推进器叶片。
7.如权利要求1所述的方法，其特征为，该二个推进器驱动装置的推进器具有固定的叶片。
8.如权利要求1所述的方法，其特征为，控制该第二推进器驱动装置的旋转速度。
9.如权利要求1所述的方法，其特征为，控制该第一推进器驱动装置的旋转速度。
10.如权利要求1所述的方法，其特征为，控制该第一和/或第二推进器驱动装置的功率。
11.如权利要求1所述的方法，其特征为，在紧急情况下，同时调节该第一推进器的叶片角度和该第二推进器的运转速度，使它们共同具有零值，并且进一步向着相反方向调节该推进器为叶片角度和运转速度，直至使船舶停止为止。
12.一种控制推进驱动装置的装置，其特征为该装置包括至少一个转动一第一推进器并利用它可控制该推进功率和/或旋转速度的第一推进器驱动装置；和至少一个利用它可转动和控制一第二推进器的第二推进器驱动装置；该第一和第二推进器驱动装置基本上互相隔开，其特征为，该装置包括一个由经一控制指令控制该推进驱动装置的控制装置，从而根据该控制指令，该控制装置产生一个可控制该第一推进器驱动装置的第一控制信号；和一个可控制该第二推进驱动装置的第二控制信号。
全文摘要
本发明涉及控制一个推进驱动装置的方法和装置。该推进驱动装置包括至少一个转动第一推进器和可利用它控制第一推进器的推进功率和/或旋转速度的第一推进器驱动装置；和转动与控制第二推进器的第二推进器驱动装置。根据本发明，该推进驱动装置由一个控制指令控制。由该控制指令产生控制该第一推进器驱动装置的第一控制信号，和控制该第二推进器驱动装置的第二控制信号。
文档编号B63H5/125GK1798685SQ200480015246
公开日2006年7月5日 申请日期2004年4月13日 优先权日2003年4月11日
发明者V·科尔霍宁, R·帕卡斯特, A·罗霍宁, P·叙尔斯特伦, P·维罗莱宁, P·阿梅莱, M·莱蒂 申请人:Abb有限公司