專利名稱：控制船舶速度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制配有驅(qū)動(dòng)裝置的船舶的速度的裝置和方法。
本文所涉及的驅(qū)動(dòng)裝置包括以下每個(gè)部件的至少一個(gè)·可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，·由發(fā)動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的分級(jí)減速齒輪系，·可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)與分級(jí)減速齒輪系脫離的摩擦式離合器，·驅(qū)動(dòng)帶有固定槳葉的螺旋槳軸線，以及·可使得軸線減速并保持不動(dòng)的摩擦式制動(dòng)器。
配有這種類型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的船舶的向前加速和后退是通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)而對(duì)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)的速度和方向進(jìn)行作用而控制的，并且這兩個(gè)參數(shù)的任何變化可能需要離合器與制動(dòng)器的組合或者相繼的操作。改變發(fā)動(dòng)機(jī)的速度需要向已經(jīng)變?yōu)轭A(yù)定速度的發(fā)動(dòng)機(jī)施加負(fù)載，顯然，大于發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)到的轉(zhuǎn)矩的負(fù)載會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。操縱制動(dòng)器和離合器引起它們所傳動(dòng)的部分功率轉(zhuǎn)換為熱。如果超過(guò)熱耗散的極限，則可由這些部件傳送的轉(zhuǎn)矩減小隨之而來(lái)的是其某些組成部件不可恢復(fù)的損傷。
因而為了控制船舶，必須同時(shí)考慮許多參數(shù)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)例如包括通過(guò)從一個(gè)或兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)向軸線傳送功率的分級(jí)減速齒輪系驅(qū)動(dòng)單軸線的兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，這變得更為復(fù)雜。在這種情形下，視所設(shè)定的速度，例如發(fā)動(dòng)機(jī)之一可能被解除并停車。
最常見(jiàn)到的情形和船舶的速度如下·向前機(jī)動(dòng)(最低速度)及后退，·從靜止得到全速向前行駛，·在最短的距離內(nèi)制動(dòng)并停止船舶，即所謂“緊急停止”，·在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)突然失靈。
于是本發(fā)明的一個(gè)目的是提供控制船舶速度的一種方法，該方法通過(guò)對(duì)于選擇滿足所需速度的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)最佳配置過(guò)程的自動(dòng)化而幫助控制船舶的速度，同時(shí)適合發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器和離合器的性能極限與可達(dá)能力。
本發(fā)明提供了控制船舶速度的方法，所述的船舶配有驅(qū)動(dòng)裝置和用于優(yōu)化所述驅(qū)動(dòng)裝置的配置的裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括至少一個(gè)可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的分級(jí)減速齒輪系，一個(gè)使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠從相關(guān)的分級(jí)減速齒輪系脫離的摩擦式離合器，一個(gè)驅(qū)動(dòng)帶有固定槳葉的螺旋槳的軸線，以及一個(gè)能夠使得軸線減速并保持靜止的制動(dòng)器，所述方法由以下組成的步驟·選擇一個(gè)用于船舶所需的速度，·測(cè)量現(xiàn)在船舶的速度及表示發(fā)動(dòng)機(jī)，齒輪系，制動(dòng)器，離合器，和螺旋槳操作的參數(shù)，并且其特征在于包括由以下組成的步驟·對(duì)于上述現(xiàn)在船舶的速度和上述表示發(fā)動(dòng)機(jī)操作的參數(shù)的測(cè)量值與滿足所需的船舶速度將會(huì)得到的同樣參數(shù)等的數(shù)值進(jìn)行比較，·按照需要發(fā)送用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器狀態(tài)的命令，以便獲得由所需的船舶速度得到的上述參數(shù)的數(shù)值，所述用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器狀態(tài)的命令的確定使得發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器結(jié)果所需的性能不超過(guò)任何這些部件允許的最大性能。
根據(jù)本發(fā)明控制船舶速度的方法還滿足以下兩個(gè)特性·上述對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器的性能極限數(shù)值在發(fā)送每一狀態(tài)改變命令之前被計(jì)算，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的所述計(jì)算在于確定潛在可能的最大轉(zhuǎn)矩以及從發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在的狀態(tài)獲得這一轉(zhuǎn)矩的規(guī)則，并且對(duì)于離合器和制動(dòng)器的所述計(jì)算考慮了其現(xiàn)在的熱狀態(tài)及其已經(jīng)進(jìn)行的操作次數(shù)之下確定這些部件還可能承受的熱能量，·在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增加的操作的同時(shí)進(jìn)行離合器嚙合操作，使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩自身能夠建立起來(lái)同時(shí)使得離合器所產(chǎn)生的熱能最小。
根據(jù)本發(fā)明的一基本特征用于控制船舶速度特別是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置，特別意向用于包含以下部件的船舶包括至少一個(gè)可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的分級(jí)減速齒輪系，一個(gè)使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)能夠與所述相關(guān)的分級(jí)減速齒輪系脫離的摩擦式離合器，一個(gè)驅(qū)動(dòng)帶有固定槳葉的螺旋槳的軸線，以及一個(gè)使得該軸線減速和保持停止的制動(dòng)器，所述裝置的特征在于，它包括優(yōu)化該驅(qū)動(dòng)裝置的配置的裝置。
用于控制船舶速度的本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是操作能力可被連續(xù)計(jì)算。
根據(jù)本發(fā)明控制船舶速度方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于可向操作者給出驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)最佳配置的指示。
根據(jù)本發(fā)明控制船舶速度方法的又一優(yōu)點(diǎn)在于配置能夠自動(dòng)地適配所需的船舶速度。
通過(guò)閱讀用于控制船舶速度的裝置和方法的說(shuō)明，本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯然，這一說(shuō)明將結(jié)合以下附圖給出·

圖1以簡(jiǎn)略的形式和例子的方式示出一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及·圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)探測(cè)電路。
圖1以簡(jiǎn)略的形式通過(guò)例子的方式示出一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15，包括兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)1，2，每一個(gè)通過(guò)各個(gè)摩擦式離合器3，4連接到單一減速齒輪系，離合器可使得每一發(fā)動(dòng)機(jī)選擇地同減速齒輪系分離。
減速齒輪系由分別連接到離合器3和4的兩個(gè)齒狀的輸入齒輪9和10構(gòu)成。這些齒輪單一輸出齒輪11嚙合。
從減速齒輪系5的輸出驅(qū)動(dòng)連接到齒輪11的軸線7。
一個(gè)固定槳葉螺旋槳裝在軸線7的遠(yuǎn)離減速齒輪系的那端。
齒輪11通過(guò)輸入齒輪12連接到由能夠通過(guò)夾爪14被保持不動(dòng)的圓盤13所構(gòu)成的摩擦制動(dòng)器6。
根據(jù)本發(fā)明，圖2示出一探測(cè)和處理電路，用于探測(cè)所需的數(shù)值和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15的組件的操作參數(shù)數(shù)值，并還用于產(chǎn)生狀態(tài)改變命令，如同標(biāo)以16到22的方框所示。
現(xiàn)在通過(guò)例子說(shuō)明在由向前行駛到向后行駛過(guò)程中操作的執(zhí)行。
假定船舶向前運(yùn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)1被連接而提供驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)2沒(méi)有被連接并對(duì)應(yīng)于船舶向后運(yùn)動(dòng)相反的旋轉(zhuǎn)方向空轉(zhuǎn)。諸如新的行駛方向和最后的速度可能還有一些部件可達(dá)的能力等所需的數(shù)值在方框16中記錄。
這些數(shù)值被傳送到方框17，在此它們被處理以便推導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組件的操作參數(shù)為了與所需的數(shù)值相合而必須采用的數(shù)值。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15的組件現(xiàn)在的操作參數(shù)在方框18中被記錄，這些參數(shù)具體包括用于離合器和制動(dòng)器的摩擦部件的溫度，以及船舶現(xiàn)在的速度，并且還計(jì)算出當(dāng)螺旋槳脫離發(fā)動(dòng)機(jī)1時(shí)將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。在方框19確定將發(fā)送給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的改變狀態(tài)命令的特征的和理論的數(shù)值，這些數(shù)值將通過(guò)方框17和18中所進(jìn)行的處理的結(jié)果而得的數(shù)值推導(dǎo)出來(lái)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15的組件的性能極限在方框20中由來(lái)自方框18所提供的數(shù)值確定。來(lái)自方框19的理論數(shù)值與來(lái)自方框20的極限數(shù)值在方框21中進(jìn)行比較，并確定作為最終與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件的現(xiàn)在狀態(tài)相適合的狀態(tài)改變命令。
例如極限可能與制動(dòng)器可能耗散的熱能相關(guān)，該極限可能小于將由螺旋槳傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩力所產(chǎn)生的熱能。這時(shí)就必須或者限制制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，或者完全不進(jìn)行制動(dòng)并等待船舶的自然減速以便從螺旋槳獲得能夠由制動(dòng)器接受的轉(zhuǎn)矩。這時(shí)如果不能得到制動(dòng)，就必須校驗(yàn)來(lái)自螺旋槳的現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩同在適當(dāng)方向上旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)2的預(yù)期轉(zhuǎn)矩相適合，為此目的要調(diào)節(jié)離合器的嚙合轉(zhuǎn)矩使得發(fā)動(dòng)機(jī)2在發(fā)動(dòng)機(jī)1解除之后有充分的時(shí)間產(chǎn)生足夠使用的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)已知的方法是能夠加速這一轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生過(guò)程的。
然后狀態(tài)改變命令提供給方框22，該方框?qū)⑵鋫魉徒o驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15的各個(gè)部件用于執(zhí)行，同時(shí)通知船舶的值班人員。這時(shí)值班人員可以允許進(jìn)行執(zhí)行，或者可能改變或取消由處理系統(tǒng)所確定的全部或者部分這些命令。
根據(jù)本發(fā)明的用于控制船舶速度特別是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置，特別意向用于包含以下部件的船舶包括至少一個(gè)可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1，2的驅(qū)動(dòng)裝置，一個(gè)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的分級(jí)減速齒輪系5，一個(gè)使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)能夠與所述相關(guān)的分級(jí)減速齒輪系脫離的摩擦式離合器3，4，一個(gè)驅(qū)動(dòng)帶有固定槳葉的螺旋槳8的軸線7，以及一個(gè)使得該軸線減速和保持停止的制動(dòng)器6。
根據(jù)本發(fā)明，用于控制船舶速度的裝置包括用于優(yōu)化驅(qū)動(dòng)裝置15的配置的裝置16至22。從以上可知本發(fā)明的方法包括已知的步驟在于·選擇一個(gè)對(duì)于船舶所需的速度，以及·測(cè)量現(xiàn)在船舶的速度及表示發(fā)動(dòng)機(jī)，齒輪系，制動(dòng)器，離合器，和螺旋槳操作的參數(shù)。
本發(fā)明的方法還包括由以下組成的附加的步驟·對(duì)于上述現(xiàn)在船舶的速度和上述表示發(fā)動(dòng)機(jī)操作的參數(shù)的測(cè)量值與滿足所需的船舶速度將會(huì)得到的同樣參數(shù)等的數(shù)值進(jìn)行比較，以及·按照需要發(fā)送用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器狀態(tài)的命令，以便獲得由所需的船舶速度得到的上述參數(shù)的數(shù)值，所述用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器狀態(tài)的命令的確定使得發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器結(jié)果所需的性能不超過(guò)任何這些部件允許的最大性能。
此外，該方法使得對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器的性能極限數(shù)值在發(fā)送每一狀態(tài)改變命令之前被計(jì)算。
對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，該計(jì)算在于確定潛在可能得到的最大轉(zhuǎn)矩以及從發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在的狀態(tài)獲得這一轉(zhuǎn)矩的規(guī)則。
對(duì)于離合器和制動(dòng)器，該計(jì)算考慮了其現(xiàn)在的熱狀態(tài)及其已經(jīng)進(jìn)行的操作次數(shù)之下確定這些部件還可能承受的熱能量程度，最后，本發(fā)明的方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增加的操作的同時(shí)所進(jìn)行的離合器嚙合操作，使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩自身能夠建立起來(lái)，同時(shí)使得離合器所產(chǎn)生的熱能最小。
通過(guò)例子以下給出可能在根據(jù)本發(fā)明的用于船舶速度的控制方法中納入考慮的輸出和輸入?yún)?shù)。
與至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的輸入?yún)?shù)例如是正轉(zhuǎn)速度，反轉(zhuǎn)速度，“向前”命令，“后退”命令，發(fā)動(dòng)機(jī)可用，發(fā)動(dòng)機(jī)不可用，噴射點(diǎn)，渦輪壓縮機(jī)(或多個(gè)渦輪壓縮機(jī))的速度，以及增壓氣壓。
與至少一個(gè)離合器相關(guān)的輸入?yún)?shù)例如是嚙合的離合器，沒(méi)有嚙合的離合器，離合器可用，離合器不可用，操作次數(shù)，摩擦部件溫度，以及安全性參數(shù)。
與至少一個(gè)制動(dòng)器相關(guān)的輸入?yún)?shù)例如是制動(dòng)器釋放，制動(dòng)器嚙合，制動(dòng)器可用，制動(dòng)器不可用，操作次數(shù)，摩擦部件溫度，連接到船殼上的緊固件的反作用力，以及安全性參數(shù)。
與至少一個(gè)減速齒輪系相關(guān)的輸入?yún)?shù)例如是齒輪系可用，齒輪系不可用，以及安全性參數(shù)。
與螺旋槳相關(guān)的輸入?yún)?shù)例如是螺旋槳的正轉(zhuǎn)速度，以及螺旋槳的反轉(zhuǎn)速度。
與船舶相關(guān)的輸入?yún)?shù)例如是船舶的前進(jìn)速度，船舶的后退速度，以及位移。
與至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的輸出參數(shù)例如是命令向前，命令后退，命令發(fā)動(dòng)，命令給定數(shù)值的速度，以及命令停車。
與至少一個(gè)離合器相關(guān)的輸出參數(shù)例如是命令嚙合，命令解脫嚙合。
與至少一個(gè)制動(dòng)器相關(guān)的輸出參數(shù)例如是命令釋放，命令嚙合。
與船舶相關(guān)的輸出參數(shù)例如是船舶的前進(jìn)速度，船舶的后退速度。
一個(gè)部件的安全性參數(shù)例如是其潤(rùn)滑油的壓力或軸承的溫度。
權(quán)利要求
1.控制船舶速度的方法，所述的船舶配有驅(qū)動(dòng)裝置(15)，用于優(yōu)化驅(qū)動(dòng)裝置(15)的配置的裝置(16至22)，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括至少一個(gè)可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1，2)，一個(gè)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)(1，2)驅(qū)動(dòng)的分級(jí)減速齒輪系(5)，一個(gè)使得該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠與所述相關(guān)的分級(jí)減速齒輪系脫離的摩擦式離合器(3，4)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)帶有固定槳葉的螺旋槳(8)的軸線(7)，以及一個(gè)使得該軸線減速和保持停止的制動(dòng)器(6)。所述方法包括步驟為·選擇一個(gè)對(duì)于船舶所需的速度，·測(cè)量現(xiàn)在船舶的速度及表示發(fā)動(dòng)機(jī)，齒輪系，制動(dòng)器，離合器，和螺旋槳操作的參數(shù)。并且其特征在于該方法包括由以下組成的附加的步驟·對(duì)于上述現(xiàn)在船舶的速度和上述表示發(fā)動(dòng)機(jī)操作的參數(shù)的測(cè)量值與符合所需的船舶速度將會(huì)得到的同樣參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行比較；以及·按照需要發(fā)送用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器狀態(tài)的命令，以便獲得由所需的船舶速度得到的上述參數(shù)的數(shù)值，所述用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器狀態(tài)的命令的確定使得發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器結(jié)果所需的性能不超過(guò)任何這些部件允許的最大性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該方法使得對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器及離合器的性能極限數(shù)值在發(fā)送每一狀態(tài)改變命令之前被計(jì)算，所述計(jì)算對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，在于確定潛在可能得到的最大轉(zhuǎn)矩以及從發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在的狀態(tài)獲得這一轉(zhuǎn)矩的規(guī)則，并對(duì)于離合器和制動(dòng)器，在于考慮了其現(xiàn)在的熱狀態(tài)及其已經(jīng)進(jìn)行的操作次數(shù)之下確定這些部件還可能承受的熱能量程度，
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增加的操作的同時(shí)進(jìn)行離合器嚙合操作，使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩自身能夠建立起來(lái)，同時(shí)使得離合器所產(chǎn)生的熱能最小。
4.用于控制船舶速度，特別是用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)前述權(quán)利要求任何之一的方法并特別是意向用于包括以下裝置的船舶的設(shè)備包括至少一個(gè)可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1，2)的驅(qū)動(dòng)裝置(15)，一個(gè)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)(1，2)驅(qū)動(dòng)的分級(jí)減速齒輪系(5)，一個(gè)使得該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠與所述相關(guān)的分級(jí)減速齒輪系脫離的摩擦式離合器(3，4)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)帶有固定槳葉的螺旋槳(8)的軸線(7)，以及一個(gè)使得該軸線減速和保持停止的制動(dòng)器(6)，所述設(shè)備的特征在于它包括用于優(yōu)化驅(qū)動(dòng)裝置(15)的配置的裝置(16至22)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制船舶速度的設(shè)備，該設(shè)備的特征為用于優(yōu)化所述船舶的驅(qū)動(dòng)裝置(15)的配置的裝置(16至22)。本發(fā)明還涉及控制船舶速度的方法。
文檔編號(hào)B63H21/21GK1137462SQ9610069
公開日1996年12月11日 申請(qǐng)日期1996年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月19日
發(fā)明者讓-皮埃爾·布爾格昂 申請(qǐng)人:塞姆特·彼爾斯蒂克有限公司