用于運(yùn)行船只螺旋槳的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行船只螺旋槳(1)的方法，包括以下步驟：-借助傳感器(11)探測由氣體空穴和/或偽空穴引起的在固體(1，4，8)上的噪聲；-用無接觸的傳輸方法將傳感器(11)的測量信號(hào)從傳感器(11)傳輸給信號(hào)處理單元；以及-由信號(hào)處理單元并且依據(jù)接收到的測量信號(hào)生成控制命令，用于通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變螺旋槳轉(zhuǎn)速和/或用于通過伺服電機(jī)改變船只螺旋槳(1)的葉片迎角。
【專利說明】用于運(yùn)行船只螺旋槳的方法
[0001] 技術(shù)范圍
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行船只螺旋槳的方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 空穴一般被理解成在液體內(nèi)形成空腔。在液動(dòng)空穴的情況下，是因?yàn)橐后w內(nèi)的靜 壓力因涌流引起的變化而形成空腔。
[0004] 任何被水推動(dòng)的物體都會(huì)在達(dá)到某個(gè)特定的速度開始引起空穴效應(yīng)。在運(yùn)行一般 也被稱為"船槳"的船只螺旋槳時(shí)，從達(dá)到某個(gè)特定的轉(zhuǎn)速開始就觀察空穴效應(yīng)。在大部分 情況下，空穴是個(gè)問題，因?yàn)橐虼嗽谒性斐傻臎_擊壓可能導(dǎo)致螺旋槳葉片侵蝕和沖蝕。此 夕卜，空穴噪聲在不同的應(yīng)用場合下可能形成干擾，并且導(dǎo)致運(yùn)行受限。因此，在使用由螺旋 槳推動(dòng)的船只作為考察船時(shí)，空穴噪聲可能干擾水中的測量工作。此外，這種噪聲還可能干 擾海洋生物，由此例如可能局限巡洋船或者渡輪的運(yùn)動(dòng)直徑。空穴噪聲也使得能夠通過聲 音發(fā)現(xiàn)船只的位置，例如在潛水艇中可能不期望如此。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是，提供一種改良的、用于運(yùn)行船只螺旋槳的方法。
[0006] 該目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法和一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置得 以解決。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行船只螺旋槳的方法包括以下步驟：通過傳感器探測由氣體 空穴和/或偽空穴引起的在固體上的噪聲；通過非接觸式的傳輸方法將傳感器的測量信號(hào) 從傳感器傳輸給信號(hào)處理單元，也就是評估單元；并且生成控制指令用于通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)改 變螺旋槳的轉(zhuǎn)速和/或用于通過伺服電機(jī)改變船只螺旋槳的葉片迎角。其中，確切地說，依 據(jù)接收到的測量信號(hào)通過信號(hào)處理單元生成控制指令。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行船只螺旋槳的裝置包括傳感器裝置、信號(hào)傳輸單元和信號(hào) 處理單元。傳感器能夠探測固體上由氣體空穴和/或偽空穴引起的噪聲。信號(hào)傳輸單元適 用于在不接觸的情況下將測量信號(hào)從傳感器傳輸給信號(hào)處理單元。信號(hào)處理單元適用于向 驅(qū)動(dòng)電機(jī)生成控制指令以用于改變螺旋槳轉(zhuǎn)速和/用于向伺服電機(jī)生成控制指令以改變 船只螺旋槳的葉片迎角，其中，控制指令根據(jù)接收到的測量信號(hào)來生成。
[0009] 本發(fā)明利用了以下事實(shí)，S卩，在液動(dòng)空穴時(shí)，通常會(huì)觀察三種不同的空穴現(xiàn)象： 一方面是被稱為"硬空穴"或"冷沸騰"的蒸汽空穴，另一方面是歸納在"軟空穴"這個(gè) 概念之下的氣體空穴和偽空穴；例如參見卡爾斯魯厄大學(xué)（TH)機(jī)械制造專業(yè)的Sauer Jtogen在2000年出版的博士論文"不穩(wěn)定的空穴流-新模式，基于界面捕捉法和空泡動(dòng) 態(tài)（Instationar kavitierende Stromungen -Ein neues Model 1, basierend auf Front Capturing(VoF)und Blasendynamik)，' 網(wǎng)址 http://digbib. ubka. uni-karlsruhe. de/ volltexte/3122000。
[0010] 蒸汽空穴是指由于液體的靜壓力下降而形成充滿蒸汽的空腔（=蒸汽空泡）：根 據(jù)伯努利法則，流動(dòng)的液體的速度越快，液體靜壓力越小。如果液體的靜壓力降到液體蒸汽 壓力以下，就形成蒸汽空泡。然后大部分的蒸汽空泡連同流動(dòng)的液體一起被緊接著帶到壓 力更高的區(qū)域。如果靜壓力再次超過蒸汽壓力，蒸汽空泡就以爆炸的形式（在實(shí)踐中是以 聲波的速度）破掉。因?yàn)榭涨黄茰?，所以可能形成非常高的沖擊壓。同時(shí)在爆炸時(shí)通常出 現(xiàn)空穴噪聲，因?yàn)橐徊糠轴尫懦鰜淼哪芰恳月暡ǖ男问结尫懦鋈ァ?br> [0011] 相反地，氣體空穴的另一個(gè)作為基礎(chǔ)的現(xiàn)象是：隨著液體靜壓力的下降，溶于液體 的氣體（例如空氣）的可溶性也降低。在溶解的氣體通過擴(kuò)散過渡到非溶解狀態(tài)時(shí)，在液 體中形成小的、被氣體填充的空腔。因此，在氣體空穴中，在液體中溶解的氣體依據(jù)飽和壓 力發(fā)生不同程度的擴(kuò)散。
[0012] 在偽空穴時(shí)，其中，正如前綴"偽"已經(jīng)說明的那樣，在真正意義上沒有在液體中 "形成"空腔，只是由于液體的靜壓力下降使得液體中已經(jīng)存在的、但是由于它們顯微鏡級(jí) 別的大小迄今尚未被注意到的空泡擴(kuò)大了它們的體積。因此，偽空穴不是指"形成"空腔， 而是指在液體中未溶解的氣體的空泡因?yàn)閴毫ο陆刀?擴(kuò)展"。
[0013] 只有在那些完全脫氣的并且被清潔的液體中，空腔才僅僅填充蒸汽。在實(shí)踐中，也 就是在真實(shí)的流動(dòng)體中，空穴通常以氣體空穴、偽空穴和蒸汽空穴的組合形式出現(xiàn)。特別是 氣體空穴和蒸汽空穴以混合形式出現(xiàn)。首先在所謂的空穴核上因?yàn)闅怏w空穴和偽空穴生長 空泡，直到達(dá)到某個(gè)關(guān)鍵半徑，隨著達(dá)到這個(gè)半徑，并且因此隨之降到蒸汽壓力曲線以下， 就開始蒸汽空穴。
[0014] 盡管所有三種所述的空穴形式（蒸汽空穴、氣體空穴和偽空穴）在實(shí)際上同時(shí)出 現(xiàn)，但是它們對于用于運(yùn)行船只的技術(shù)的重要性區(qū)別很大。
[0015] 就它們對制造船只螺旋槳的材料（例如金屬）的損害潛力而言，要考慮到，相比蒸 汽空穴和偽空穴，氣體空穴是一個(gè)非常漫長的過程。在氣體空穴過程中，氣泡在較高壓力 的范圍內(nèi)并不是在瞬間就重新溶解。因此，氣體空穴通常不會(huì)導(dǎo)致材料受損；氣泡的作用 甚至像一種緩沖器，它能緩和蒸汽空穴的高頻沖擊，參見卡爾斯魯厄大學(xué)（TH)的機(jī)械制造 系 Vortmann，Claas 在 2001 年出版的博士論文 Untersuchungen zur Thermodynamik des Phaseniibergangs bei der numerischen Berechnung kavitierender DiisenstlOinungen (在計(jì)算空穴的噴管流體的數(shù)值時(shí)對相變的熱動(dòng)態(tài)的測定），網(wǎng)址http://digbib. ubka. uni-karlsruhe. de/volltexte/3202001〇
[0016] 類似于氣體空穴，偽空穴通常也不會(huì)損害船只螺旋槳，因?yàn)楸粴怏w填充的空腔只 是增長和縮小，卻不會(huì)爆炸。
[0017] 就噪聲生成而言，蒸汽空穴也與氣體空穴和偽空穴區(qū)別很大。在蒸汽空穴時(shí)的沖 擊壓會(huì)導(dǎo)致比較嚴(yán)重的噪聲生成，即典型的空穴噪聲，而另外兩種空穴類型（氣體空穴和 偽空穴）僅僅會(huì)引起比較小的噪聲。
[0018] 蒸汽空穴和氣體/偽空穴的區(qū)別在于：只有當(dāng)靜壓力超過從液態(tài)向氣態(tài)過渡的沸 點(diǎn)線時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)蒸汽空穴。然而，原則上總是只有當(dāng)水中的壓力變化時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)氣體空 穴和偽空穴，并且因此出現(xiàn)它們的"噪聲"。然而，沸點(diǎn)和氣體可溶性是相互關(guān)聯(lián)的：在蒸汽 空穴的預(yù)備階段，氣體可溶下降，使得溶解的氣體脫離。在即將達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，氣體可溶性下 降得非常劇烈，以至于開始大量形成空泡，并且因此開始出現(xiàn)可探測到的噪聲。也就是脫離 過程導(dǎo)致出現(xiàn)需要探測的噪聲。
[0019] 因此，本發(fā)明使得能夠探測到有威脅的、也就是說即將開始的蒸汽空穴。因此，可 以及時(shí)采取應(yīng)對措施，并且避免蒸汽空穴的不利的伴隨現(xiàn)象。
[0020] 在這個(gè)過程中，不是通過在包圍著船只螺旋槳的液態(tài)下進(jìn)行聲學(xué)的或者壓力的測 量來執(zhí)行對氣體空穴和/或偽空穴引起的噪聲的測量，而是通過截獲固體上的（像螺旋槳 本身上、螺旋槳軸上或關(guān)系到船體的船體上），也就是液態(tài)環(huán)境下的固體上的聲學(xué)信號(hào)。因 為氣體空穴和/或偽空穴引起的噪聲是在用作聲音導(dǎo)體的固體上，例如驅(qū)動(dòng)軸上以聲學(xué)的 方式測得的；其中，氣體空穴和/或偽空穴是因?yàn)榇宦菪龢谝簯B(tài)下旋轉(zhuǎn)引起的。
[0021] 在危險(xiǎn)情況下，例如在敵方探測船附近，水中交通工具（例如潛水艇）必須能夠盡 快離開目前的、有可能已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的位置，而不產(chǎn)生能夠幫助找到水中交通工具位置的噪 聲。在這種情況下，本發(fā)明提供了以下可能性，即，在避免蒸汽空穴并且因此避免隨之形成 的空穴噪聲的情況下最大程度優(yōu)化水中交通工具的速度，也就是船只螺旋槳的轉(zhuǎn)速。
[0022] 本發(fā)明的有利構(gòu)造方案和改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求中得出。也可以根據(jù)涉及裝置 的從屬權(quán)利要求改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明的方法，反之亦然。
[0023] 根據(jù)本方法的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案，固體是指船只螺旋槳和/或用于驅(qū)動(dòng)船只螺 旋槳的螺旋槳軸和/或船體（Schiffshaut)。
[0024] 根據(jù)本方法的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案，非接觸式的傳輸方法是利用電磁波，優(yōu)選地 利用無線電波或光波。
[0025] 根據(jù)本方法的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案，傳感器單元布置在水中交通工具上，特別是 在船只螺旋槳上和/或用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸上和/或水中交通工具的船體（Rumpf) 上。
[0026] 根據(jù)本方法的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案，提供適用于探測液體內(nèi)由氣體空穴和/或偽 空穴引起的噪聲的傳感器，在探測到噪聲時(shí)由傳感器向信號(hào)處理單元發(fā)送測量信號(hào)，并且 在收到測量信號(hào)的情況下觸發(fā)信號(hào)處理單元生成數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涉及船只螺旋槳的至少一 個(gè)運(yùn)行參量的變化。
[0027] 根據(jù)本方法的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案，探測結(jié)果被用作用于液體中的靜壓力變化的 指示器。
[0028] 根據(jù)本方法的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案，探測結(jié)果被用來測定值范圍，液體中溶解的 氣體的含量處在該值范圍之內(nèi)。
[0029] 在螺旋槳葉片的前側(cè)上形成過壓（推進(jìn)），而在螺旋槳葉片的背側(cè)上出現(xiàn)低壓（上 升）。"船只螺旋槳"這個(gè)概念在這里包括所有用于驅(qū)動(dòng)水中交通工具（例如船只或潛水艇） 的螺旋槳。在運(yùn)行船只螺旋槳的情況下，氣體空穴和偽空穴的噪聲可以用來表明，螺旋槳區(qū) 域內(nèi)的液體的靜壓力發(fā)生了變化。特別是靜壓力的下降在這個(gè)過程中很重要，因?yàn)檫@可能 意味著即將開始蒸汽空穴。
[0030] 如果探測到噪聲并且因此確認(rèn)液體中（特別是承載著水上交通工具的水中）的靜 壓力下降，那么在船只螺旋槳時(shí)作為一種可能的應(yīng)對措施可以減小螺旋槳的轉(zhuǎn)速和/或船 只螺旋槳的至少一個(gè)螺旋槳葉片的迎角，從而提升背側(cè)上的壓力，并且因此不會(huì)進(jìn)入蒸汽 空穴的范圍內(nèi)。其他用于提升螺旋槳葉片背側(cè)上的壓力的措施有：向水里吹氣；或者打開 穿過螺旋槳葉片的通道，讓水能夠穿過這些通道從過壓側(cè)流向低壓側(cè)。
[0031] 有可能的是，在運(yùn)行船只螺旋槳時(shí)采用這種方法時(shí)，提供傳感器，它能夠在用于驅(qū) 動(dòng)船只螺旋槳的螺旋槳軸上探測噪聲。螺旋槳軸與螺旋槳機(jī)械地固定連接，從而能夠使它 旋轉(zhuǎn)。傳感器優(yōu)選地接觸螺旋槳軸。也有可能的是，至少一部分傳感器固定在軸上。
[0032] 有可能的是，在船只螺旋槳的運(yùn)行中使用該方法時(shí)，提供傳感器，它能夠在船體上 探測噪聲。其中，船體構(gòu)成水上交通工具的外罩，它是借助船只螺旋槳運(yùn)動(dòng)的。傳感器優(yōu)選 地接觸船體。也有可能的是，至少一部分傳感器固定在船體上。
[0033] 有可能的是，在運(yùn)行船只螺旋槳時(shí)采用這種方法時(shí)，提供傳感器，它能夠在船只螺 旋槳上探測噪聲。傳感器優(yōu)選地接觸螺旋槳軸。也有可能的是，至少一部分傳感器固定在 螺旋槳上，例如螺旋槳葉片上。
[0034] 根據(jù)探測裝置的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案，在水上交通工具上，特別是在螺旋槳上和/ 或驅(qū)動(dòng)螺旋槳的軸上和/或水上交通工具的船體上布置了傳感器單元。
[0035] 因?yàn)榭昭ìF(xiàn)象除了液體中的靜壓力P和液體溫度T以外還與η有關(guān)，也就是液體 中溶解的氣體的數(shù)量或濃度，所以利用這種方法能夠推導(dǎo)出液體中溶解的氣體的含量或飽 和狀態(tài)。螺旋槳激發(fā)氣體空穴和/或偽空穴，以及由此引起的液體中的噪聲。為此優(yōu)選地緩 慢提升螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度，直到達(dá)到能夠探測到典型噪聲的那個(gè)點(diǎn)。因此，通過將螺旋槳裝 入散熱或加熱系統(tǒng)，例如冷水或熱水導(dǎo)管，就能夠采用根據(jù)本發(fā)明的方法發(fā)現(xiàn)氣體空穴和/ 或偽空穴。
[0036] 根據(jù)一種優(yōu)選的構(gòu)造方案，這種運(yùn)用方式包括更多的步驟：進(jìn)行校準(zhǔn)，此時(shí)，為液 體中溶解的氣體的不同含量值分別測定一個(gè)相對應(yīng)的極限速度；并且在用于所述推導(dǎo)工作 的下一個(gè)步驟中存儲(chǔ)氣體含量和極限速度的相應(yīng)配對值。通過校準(zhǔn)的步驟，針對不同的氣 體濃度測定在螺旋槳的哪種旋轉(zhuǎn)速度下會(huì)出現(xiàn)液體中的氣體空穴和偽空穴和因此引起的 噪聲。這樣測定的配對值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)，可以選擇和其他的外插或內(nèi)插的附加值一 起存儲(chǔ)。如果后來針對其中溶解的氣體含量未知的液體查出了會(huì)出現(xiàn)氣體空穴和/或偽空 穴和因此引起的噪聲時(shí)的極限速度，那么就可以從已存儲(chǔ)的配對值中推導(dǎo)出溶解的氣體的 含量值范圍。
[0037] 有可能的是，在這種運(yùn)用方式中，螺旋槳間歇性運(yùn)行，或者在達(dá)到極限速度以后持 續(xù)不斷地以這個(gè)極限速度運(yùn)行。人們可以持續(xù)不斷地在極限轉(zhuǎn)速下永久地運(yùn)行螺旋槳；如 果氣體含量超過關(guān)鍵限制，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)氣體空穴和/或偽空穴和典型的噪聲。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 結(jié)合下面對結(jié)合附圖更詳盡闡述的實(shí)施例的說明使得本發(fā)明的上述特征、特點(diǎn)和 優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)這些特征和優(yōu)點(diǎn)的方式和方法更加清楚明白并且更加容易理解。圖中分別示 意性地并且不忠實(shí)于原始尺寸地示出了
[0039] 圖1是水的相圖；
[0040] 圖2是船只螺旋槳；
[0041] 圖3是信號(hào)處理鏈；以及
[0042] 圖4是調(diào)節(jié)回路。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 圖1示出了水的ρ-Τ-相圖，其中，用線條表示的相界將三種不同的物態(tài)固態(tài)S、液 態(tài)L和氣態(tài)V分隔開。三相點(diǎn)T3和臨界點(diǎn)C之間的線，也就是液態(tài)L和氣態(tài)V之間的相界， 構(gòu)成表示蒸汽空穴的沸點(diǎn)曲線SPK。
[0044] 從第一狀態(tài)點(diǎn)P1出發(fā)，液體中的靜壓力P降低，例如因?yàn)榇宦菪龢男D(zhuǎn)。當(dāng) 靜壓力P下降到達(dá)到沸點(diǎn)曲線SPK上的第二狀態(tài)點(diǎn)P2時(shí)，開始蒸汽空穴，在壓力的進(jìn)一步 下降過程中，例如直至第三狀態(tài)點(diǎn)P3之前，蒸汽空穴還是一直保持存在。
[0045] 在液態(tài)的相區(qū)域L中，壓力在第一狀態(tài)點(diǎn)P1和第二狀態(tài)點(diǎn)P2之間變化時(shí)，已經(jīng)出 現(xiàn)氣體空穴和/或偽空穴，并且伴隨著相應(yīng)的噪聲。液態(tài)的相區(qū)域L中的壓力P沿著區(qū)段 P1-P2越接近沸點(diǎn)曲線SPK，因?yàn)闅怏w空穴和/或偽空穴引起的噪聲就清楚。
[0046] 為了避免蒸汽空穴的有害的伴隨現(xiàn)象，例如腐蝕和吵鬧的爆炸噪聲，有必要例如 在船只螺旋槳運(yùn)行時(shí)避免水中靜壓力P下降到沸點(diǎn)壓力SPK以下，也就是沿著用虛線表示 的區(qū)段P2-P3的狀態(tài)。
[0047] 圖2示出了船只螺旋槳1的俯視圖，它包括螺旋槳輪轂2和多個(gè)固定其上的螺旋 槳葉片3。在螺旋槳1在水5中運(yùn)行時(shí)，帶有螺旋槳葉片3的螺旋槳1被軸3帶動(dòng)開始旋 轉(zhuǎn)。軸4穿過船體8中用密封件10密封住的、阻止水5入侵的開口伸入船體的內(nèi)部9，它在 這里可以被驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0048] 葉片3在水5中的任何運(yùn)動(dòng)都會(huì)引起水5中靜壓力的變化。然而，只有從達(dá)到某 個(gè)特定的速度開始，這種壓力變化才會(huì)大到引起蒸汽空穴的出現(xiàn)。與之相對地，在水5中壓 力變化很小時(shí)，就已經(jīng)出現(xiàn)氣體空穴和偽空穴這些空穴類型，由此在水5中產(chǎn)生被氣體（特 別是空氣）填充的空泡6。在螺旋槳1運(yùn)行時(shí)，與氣體空穴和/或偽空穴相對應(yīng)的氣泡6不 斷地增長和縮減。因此引起的噪聲以聲波7的形式在水5中傳播。
[0049] 因?yàn)榭张?引起的聲波7到達(dá)布置在螺旋槳葉片3上的壓力傳感器lib。聲波7 也遇到船體8,并且促使其振動(dòng)。這些振動(dòng)可以由與船體8處于接觸狀態(tài)的振動(dòng)傳感器11c 探測到。此外，聲波7還傳播到螺旋槳1上，并且促使其振動(dòng)。通過螺旋槳1與軸4的固定 連接，使得這些振動(dòng)也可以被與軸4處于接觸狀態(tài)的振動(dòng)傳感器11c探測到。
[0050] 圖3示出了信號(hào)處理鏈，由傳感器11、信號(hào)處理單元12和控制單元13組成。傳感 器11是在圖2中所示的傳感器lla、llb和11c之一。當(dāng)傳感器11探測到因?yàn)榕c氣體空穴 和偽空穴關(guān)聯(lián)的氣泡6引起的噪聲，它就向信號(hào)處理單元12發(fā)送相應(yīng)的測量信號(hào)14。有可 能的是，只有當(dāng)噪聲的聲壓水平超過預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，傳感器11才向信號(hào)處理單元12發(fā)送測 量信號(hào)14。然而也有可能的是，傳感器11在不考慮噪聲的聲壓水平的情況下產(chǎn)生發(fā)送給信 號(hào)處理單元12的測量信號(hào)14。在這種情況下，可以通過信號(hào)處理單元12完成測量信號(hào)14 的評估或過濾。
[0051] 優(yōu)選地在連線的情況下完成從傳感器11到信號(hào)處理單元12的信號(hào)傳輸，例如通 過電線，因?yàn)橥ㄟ^水中的電磁波進(jìn)行的無線傳播可能因?yàn)槲粘霈F(xiàn)比較嚴(yán)重的減弱。如果 傳感器布置在旋轉(zhuǎn)的螺旋槳上，就可以借助例如布置在螺旋槳輪轂上的滑動(dòng)接觸件保持電 連接。
[0052] 如果信號(hào)處理單元12接收到相當(dāng)于聲壓水平最低的噪聲的測量信號(hào)14,它就生 成與液體中靜壓力的變化有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)15可以以標(biāo)志變量（flag-Variable)的 形式存在，它們簡單地表明了是否探測到了噪聲。作為代替或者作為附加，這些數(shù)據(jù)15可 以含有關(guān)于噪聲的聲壓水平、振動(dòng)形式、頻率和其他的特征的信息。這些數(shù)據(jù)15也可以包 括用于在輸出儀器（例如屏幕或者擴(kuò)音器）上輸出的輸出數(shù)據(jù)，從而讓使用者了解關(guān)于被 探測的噪聲的信息。
[0053] 在所示例子中，由信號(hào)處理單元12生成的數(shù)據(jù)15含有用于控制單元13的輸入數(shù) 據(jù)，控制單元13根據(jù)這些輸入數(shù)據(jù)例如在電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸4時(shí)使轉(zhuǎn)速減小，或者在調(diào)節(jié)裝置驅(qū) 控螺旋槳葉片3時(shí)使螺旋槳葉片3的迎角發(fā)生變化。這些措施的目的是，使噪聲代表的水 5中靜壓力的下降停止或逆轉(zhuǎn)，從而避免蒸汽空穴的出現(xiàn)。
[0054] 作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖4示出了用于運(yùn)行船只螺旋槳的調(diào)節(jié)回路。在 場30中，由用于探測水中因?yàn)闅怏w空穴和/或偽空穴引起的噪聲的傳感器完成對聲壓或振 動(dòng)的測量。該傳感器11可以是在圖2中所示的傳感器lla、llb和11c。
[0055] 在場31中，檢查傳感器是否已經(jīng)探測到水中因?yàn)闅怏w空穴和/或偽空穴引起的噪 聲。例如可以借助測量值的標(biāo)志性特征，例如頻率、振幅、振動(dòng)形式等等，完成被測噪聲與氣 體空穴和/或偽空穴的關(guān)聯(lián)。以這種方式能夠?qū)⒁驗(yàn)闅怏w空穴和/或偽空穴引起的噪聲與 其他的噪聲區(qū)分開。
[0056] 如果場31中進(jìn)行的檢查表明，傳感器探測到水中因?yàn)闅怏w空穴和/或偽空穴引起 的噪聲Y，那么就在場32中詢問，這個(gè)噪聲是否超過了預(yù)設(shè)的閾值，例如借助聲壓水平或者 振動(dòng)幅度。如果超過了 Y，那么達(dá)到場34,其中生成控制信號(hào)35,例如要發(fā)送到電機(jī)上的、用 于減小螺旋槳的轉(zhuǎn)速的命令或者要發(fā)送到調(diào)節(jié)裝置上的、用于減小螺旋槳葉片的迎角的命 令。因?yàn)橐袅看蟮脑肼暠砻鞔嬖谶M(jìn)入蒸汽空穴區(qū)域的危險(xiǎn)，所以必須通過這些措施提升靜 壓力，并且因此降低螺旋槳的推送力。與之平行地，同時(shí)通過環(huán)路36回到場30,從而可以重 新進(jìn)行測量。
[0057] 相反地，如果場32中的詢問結(jié)果是被探測的噪聲沒有超過預(yù)設(shè)的閾值N，那么在 場33中生成控制信號(hào)37,例如要發(fā)動(dòng)到電機(jī)上的、用于提升螺旋槳轉(zhuǎn)速的命令，或者是要 發(fā)動(dòng)到調(diào)節(jié)裝置上的、用于增大螺旋槳葉片的迎角的命令。因?yàn)橐袅啃〉脑肼暠砻鞑淮嬖?進(jìn)入蒸汽空穴區(qū)域的危險(xiǎn)，所以可以通過這些措施進(jìn)一步提升螺旋槳的推進(jìn)力，并因此進(jìn) 一步降低靜壓力。與之平行地，同時(shí)通過環(huán)路38回到場30,從而可以重新進(jìn)行測量。
[0058] 另一方面，如果場31中的檢查結(jié)果是傳感器沒有探測到水中因?yàn)闅怏w空穴和/或 偽空穴引起的噪聲N，那么就可以直接前進(jìn)到場33。
[0059] 盡管通過優(yōu)選的實(shí)施例更詳盡地闡述并說明了本發(fā)明的細(xì)節(jié)，但是本發(fā)明不受到 公開的例子的局限，并且專業(yè)技術(shù)人員可以從中推導(dǎo)出其他的變化方案，而不離開本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于運(yùn)行船只螺旋槳（1)的方法，包括以下步驟： -借助傳感器（11)探測由氣體空穴和/或偽空穴引起的在固體（1，4,8)上的噪聲； -用無接觸的傳輸方法將所述傳感器（11)的測量信號(hào)（14)從所述傳感器（11)傳輸給 信號(hào)處理單元（12);以及 -由所述信號(hào)處理單元（12)并且依據(jù)接收到的所述測量信號(hào)（14)生成控制命令，用于 通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變螺旋槳轉(zhuǎn)速和/或用于通過伺服電機(jī)改變所述船只螺旋槳（1)的葉片迎 角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體（1，4,8)是所述船只螺旋槳（1)和/或 用于驅(qū)動(dòng)所述船只螺旋槳（1)的螺旋槳軸（4)和/或船體（8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述無接觸的傳輸方法利用的是電磁波，優(yōu) 選在無線電范圍內(nèi)或者在光學(xué)范圍內(nèi)的電磁波。
4. 一種用于運(yùn)行船只螺旋槳（1)的裝置，包括傳感器單元（11)、信號(hào)傳輸單元和信號(hào) 處理單元（12)，其中，所述傳感器（11)能夠探測到由氣體空穴和/或偽空穴引起的固體 (1，4,8)上的噪聲，所述信號(hào)傳輸單元適用于無接觸地使測量信號(hào)（14)從所訴傳感器（11) 傳輸?shù)剿鲂盘?hào)處理單元（12)，并且所述信號(hào)處理單元（12)適用于依據(jù)接收到的所述測 量信號(hào)（14)生成在驅(qū)動(dòng)電機(jī)或伺服電機(jī)上的控制命令，用于改變螺旋槳轉(zhuǎn)速和/或所述船 只螺旋槳（1)的葉片迎角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述傳感器單元（11)能夠布置在水上交 通工具上，特別是布置在所述船只螺旋槳（1)上和/或用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳（1)的軸（4)上和 /或所述水上交通工具的船體（8)上。
【文檔編號(hào)】B63H3/00GK104093628SQ201380008038
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月2日
【發(fā)明者】約阿希姆·霍夫曼 申請人:西門子公司