專利名稱：一種加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置及其協(xié)控方法
技術領域：

本發(fā)明屬于船舶轉彎的控制裝置，具體涉及一種加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置及其協(xié)控方法。
背景技術：
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我國目前大部分對機動性有要求的船舶為雙槳驅動形式，由于雙槳驅動總動力規(guī)模較小，無法滿足大噸位船舶的動力需求，因此四槳驅動是未來大噸位船舶的主要驅動形式，而我國目前四槳驅動船舶的轉彎方法仍沿用了雙槳驅動船舶的轉彎方法，即保持各槳的目標轉速不變，單純采用調整不同舵角的形式進行轉彎，由于現(xiàn)有四槳驅動船舶的噸位遠大于雙槳驅動船舶，噸位至少為雙槳驅動船舶的7至8倍，采用現(xiàn)有的轉彎方法存在以下缺點:
1.轉彎半徑大，轉彎時間長:四槳船舶噸位大，現(xiàn)有的動力方法內、外槳采用相同的動力分配，無法形成外槳相對于內槳的動力差，轉彎半徑大，轉彎時間長。2.存在安全隱患:傳統(tǒng)的轉彎方法舵角和航速不進入主機監(jiān)控系統(tǒng)，船舶運行于高航速狀態(tài)下，主機運行于高負荷狀態(tài)，遇到緊急情況打大舵角時，船體由于噸位過大產生巨大的離心力，使船體向外側產生較大傾斜，四槳的負荷扭矩瞬間產生較大變化，內槳由于負荷扭矩增大，內側動力單元為保持主軸轉速不變會逐步增加動力輸出，從而可能有主軸超扭的危險；外槳由于負荷扭矩減小，如果仍保持原有的動力分配外側動力單元可能有主軸超扭的危險。發(fā)明內容:
本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置及其協(xié)控方法，它可實現(xiàn)快速轉彎的目的，其運行安全、平穩(wěn)。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的:該加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置，采用的技術方案在于:包括中央?yún)f(xié)控單元，所述的中央?yún)f(xié)控單元分別與四個驅動槳的子控制單元連接通信，所述的子控制單元分為前艙左機控制單元、后艙左機控制單元、前艙右機控制單元及后艙右機控制單元，四個子控制單元分別連接控制四個驅動槳上的調節(jié)閥，所述的調節(jié)閥分別為由前艙左機控制單元控制的前左閥、由后艙左機控制單元控制的后左閥、由前艙右機控制單元控制的前右閥及由后艙右機控制單元控制的后右閥。所述的中央?yún)f(xié)控單元分別通過四個動力分配單元為四個驅動槳的子控制單元分配動力，子控制單元按各自的動力分配單元所分配的動力來驅動各驅動槳上的調節(jié)閥。該協(xié)控裝置的協(xié)控方法為:
I)、當船舶的航速小于24節(jié)且向左打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出均保持各自打舵前的蒸汽閥門開度不變；后右閥和前右閥的閥位輸出增大，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和開大系數(shù)乘積之和；
2)、當船舶的航速小于2 4節(jié)且向右打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出增大，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和開大系數(shù)乘積之和；后右閥和前右閥的閥位輸出保持各自打舵前的蒸汽閥門開度不變；
3)、當船舶的航速大于24節(jié)且向左打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出減小，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和關小系數(shù)的乘積之差；后右閥的閥位輸出保持其打舵前的閥位輸出不變，前右閥的閥位輸出減小且等于其打舵前蒸汽閥門開度與超速保護值之差;
4)、當船舶的航速大于24節(jié)且向右打舵時，前左閥的閥位輸出減小，且等于其打舵前蒸汽閥門開度與超速保護值之差；后左閥的輸出范圍保持其打舵前蒸汽閥門開度不變；后右閥與前右閥的閥位輸出減小，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和關小系數(shù)乘積之差。本發(fā)明的有益效果是:該加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置及其協(xié)控方法，適用于3 10萬噸的船舶，其通過中央?yún)f(xié)控單元根據(jù)不同的舵角和航速進行邏輯運算，給四槳船舶的各動力單元分配不同動力輸出的協(xié)控裝置及協(xié)控方法，達
到快速轉彎的目的，其運行安全、平穩(wěn)。


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圖1是本發(fā)明的電氣原理框圖。
具體實施方式
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參照圖1，該加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置，包括中央?yún)f(xié)控單元，所述的中央?yún)f(xié)控單元分別與四個驅動槳的子控制單元連接通信，所述的子控制單元分為前艙左機控制單元、后艙左機控制單元、前艙右機控制單元及后艙右機控制單元，四個子控制單元分別連接控制四個驅動槳上的調節(jié)閥，所述的調節(jié)閥分別為由前艙左機控制單元控制的前左閥、由后艙左機控制單元控制的后左閥、由前艙右機控制單元控制的前右閥及由后艙右機控制單元控制的后右閥。所述的中央?yún)f(xié)控單元分別通過四個動力分配單元為四個驅動槳的子控制單元分配動力，子控制單元按各自的動力分配單元所分配的動力來驅動各驅動槳上的調節(jié)閥。本發(fā)明的具體內容是在動力監(jiān)控系統(tǒng)中設置一個中央?yún)f(xié)控單元，將舵角和航速信號引入該中央?yún)f(xié)控單元，中央?yún)f(xié)控單元根據(jù)不同的舵角和航速，分別通過四個動力分配單元對四個子控制單元進行不同的動力分配，四個動力分配單元再根據(jù)中央?yún)f(xié)控單元發(fā)出的不同的動力分配值以及本單元的反饋信號(包括主機轉速、主軸扭矩和蒸汽閥門開度反饋)對四個驅動槳上的調節(jié)閥進行動力輸出。該協(xié)控裝置的協(xié)控方法為
I)、當船舶的航速小于24節(jié)且向左打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出均保持各自打舵前的蒸汽閥門開度不變；后右閥和前右閥的閥位輸出增大，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和開大系數(shù)乘積之和；
2)、當船舶的航速小于2 4節(jié)且向右打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出增大，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和開大系數(shù)乘積之和；后右閥和前右閥的閥位輸出保持各自打舵前的蒸汽閥門開度不變；
3)、當船舶的航速大于24節(jié)且向左打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出減小，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和關小系數(shù)的乘積之差；后右閥的閥位輸出保持其打舵前的閥位輸出不變，前右閥的閥位輸出減小且等于其打舵前蒸汽閥門開度與超速保護值之差；
4)、當船舶的航速大于24節(jié)且向右打舵時，前左閥的閥位輸出減小，且等于其打舵前蒸汽閥門開度與超速保護值之差；后左閥的輸出范圍保持其打舵前蒸汽閥門開度不變；后右閥與前右閥的閥位輸出減小，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和關小系數(shù)乘積之差。預先設計在的子控制單元的控制邏輯如下表所示:其中X為轉彎時的舵角信號，z為打舵前的蒸汽閥門開度反饋值，y為經過邏輯運算后的最終閥位輸出，kl為高航速轉彎時最內側槳的關小系數(shù)，k2為高航速轉彎時內側第二槳的關小系數(shù)，k3是低航速轉彎時外側第二槳的開大系數(shù)，k4是低航速轉彎時最外側槳的開大系數(shù)，m為高航速下轉彎最外側槳的超速保護值，kl、k2、k3、k4都是在調試階段確定的，其中kl>k2，k4>k3。
權利要求
1.一種加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置，其特征在于:包括中央?yún)f(xié)控單元，所述的中央?yún)f(xié)控單元分別與四個驅動槳的子控制單元連接通信，所述的子控制單元分為前艙左機控制單元、后艙左機控制單元、前艙右機控制單元及后艙右機控制單元，四個子控制單元分別連接控制四個驅動槳上的調節(jié)閥，所述的調節(jié)閥分別為由前艙左機控制單元控制的前左閥、由后艙左機控制單元控制的后左閥、由前艙右機控制單元控制的前右閥及由后艙右機控制單元控制的后右閥。
2.如權利要求1所述的一種加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置，其特征在于:所述的中央?yún)f(xié)控單元分別通過四個動力分配單元為四個驅動槳的子控制單元分配動力，子控制單元按各自的動力分配單元所分配的動力來驅動各驅動槳上的調節(jié)閥。
3.如權利要求2所述的一種加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置的協(xié)控方法，其特征在于: I)、當船舶的航速小于24節(jié)且向左打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出均保持各自打舵前的蒸汽閥門開度不變；后右閥和前右閥的閥位輸出增大，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和開大系數(shù)乘積之和； 2)、當船舶的航速小于24節(jié)且向右打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出增大，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和開大系數(shù)乘積之和；后右閥和前右閥的閥位輸出保持各自打舵前的蒸汽閥門開度不變； 3)、當船舶的航速大于24節(jié)且向左打舵時，前左閥和后左閥的閥位輸出減小，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和關小系數(shù)的乘積之差；后右閥的閥位輸出保持其打舵前的閥位輸出不變，前右閥的閥位輸出減小且等于其打舵前蒸汽閥門開度與超速保護值之差； 4)、當船舶的航速大于24節(jié)且向右打舵時，前左閥的閥位輸出減小，且等于其打舵前蒸汽閥門開度與超速保護值之差；后左閥的輸出范圍保持其打舵前蒸汽閥門開度不變；后右閥與前右閥的閥位輸出減小，且分別等于各自打舵前蒸汽閥門開度與舵角和關小系數(shù)乘積之差。
全文摘要
一種加速四槳驅動船舶轉彎的協(xié)控裝置及其協(xié)控方法，其技術要點在于包括中央?yún)f(xié)控單元，中央?yún)f(xié)控單元分別與四個驅動槳的子控制單元連接通信，所述的子控制單元分為前艙左機控制單元、后艙左機控制單元、前艙右機控制單元及后艙右機控制單元，四個子控制單元分別連接控制四個驅動槳上的調節(jié)閥，所述的調節(jié)閥分別為由前艙左機控制單元控制的前左閥、由后艙左機控制單元控制的后左閥、由前艙右機控制單元控制的前右閥及由后艙右機控制單元控制的后右閥。本發(fā)明適用于3~10萬噸的船舶，其通過中央?yún)f(xié)控單元根據(jù)不同的舵角和航速進行邏輯運算，給四槳船舶的各動力單元分配不同動力輸出的協(xié)控裝置及協(xié)控方法，達到快速轉彎的目的，其運行安全、平穩(wěn)。
文檔編號B63H23/26GK103121504SQ20131007617
公開日2013年5月29日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權日2013年3月11日
發(fā)明者馮喆, 楊志丹, 韓光照, 劉祥, 王永剛 申請人:中國船舶重工集團公司第七 三研究所