[發(fā)明專(zhuān)利]用于船舶的效率優(yōu)化的推進(jìn)器速度控制

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880107004.2
• 申請(qǐng)日: 2008-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101827748A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫恩斯·布蘭克;盧卡·皮瓦諾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 螺旋槳控制有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): B63H21/22
• 分類(lèi)號(hào): B63H21/22
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船只的推進(jìn)器控制，特別涉及通過(guò)推進(jìn)器控制來(lái)改進(jìn)推進(jìn)效 率。

背景技術(shù)

在航道上的例如集裝箱船和油輪的大型船只消耗大量燃料。由于油價(jià)上 漲，燃料的大量消耗導(dǎo)致海運(yùn)公司花費(fèi)的百分比顯著增長(zhǎng)。而且從環(huán)境觀點(diǎn)來(lái) 看，通過(guò)船只運(yùn)送貨物而產(chǎn)生的燃料的大量消耗也是一個(gè)問(wèn)題。由此，期望減 少船只的油耗并且增加船只的推進(jìn)效率。

EP0551367公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)用于船舶推進(jìn)器的引擎功率的優(yōu)化利用的方 法，其中在通過(guò)調(diào)節(jié)船舶引擎的輸出、并且可選地調(diào)節(jié)推進(jìn)器片的螺旋角以及 推進(jìn)器軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)連續(xù)地控制功率的調(diào)節(jié)環(huán)路中使用計(jì)算機(jī)，使得力傳感器連 續(xù)地監(jiān)控推進(jìn)器軸中的縱向凈力，并且將縱向凈力用作控制功率的主要參數(shù)， 以這樣的方式與推進(jìn)器效率和經(jīng)濟(jì)的引擎油耗相關(guān)地在所有時(shí)間優(yōu)化凈力。 EP0551367的方法具有缺點(diǎn)，因?yàn)樗枰褂醚b置來(lái)監(jiān)控推進(jìn)器軸中的縱向凈 力。

但是EP0551367公開(kāi)了目的在于改善推進(jìn)器效率的方法，該方法具有通 過(guò)使用其他用于推進(jìn)器控制的方法來(lái)進(jìn)一步改善船只效率的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明優(yōu)選地單獨(dú)或以任何組合尋求減輕、緩和或消除一個(gè)或多個(gè)上述缺 點(diǎn)。特別地，本發(fā)明的目的可以看做提供一種用于改善船只的推進(jìn)器效率的系 統(tǒng)。

在本發(fā)明的第一方面通過(guò)提供一種方法獲得了該目的和若干其他目的，該 方法通過(guò)使用計(jì)算得到的最優(yōu)推進(jìn)器軸速度控制推進(jìn)器軸速度來(lái)增加船只在 波浪中的推進(jìn)效率，所述船只包括由引擎驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)器以及用于控制推進(jìn)器軸 速度的控制器，所述方法包括：

估計(jì)推進(jìn)器流入速度，所述流入速度包括由經(jīng)過(guò)推進(jìn)器的波浪導(dǎo)致的波浪 引起的流入速度的速度分量，

將最優(yōu)推進(jìn)器軸速度計(jì)算為推進(jìn)器流入速度的函數(shù)，其中計(jì)算最優(yōu)推進(jìn)器 軸速度是基于最大化推進(jìn)效率進(jìn)行的。

本發(fā)明特別地但不是排他地有利于改善推進(jìn)器效率。

由此，使用增加推進(jìn)器效率的軸速度控制提供了增加船舶、油輪和潛水艇 的效率的方法。船只包括由一個(gè)或多個(gè)引擎驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)器。并且船 只包括一個(gè)或多個(gè)控制器，例如軸速度控制器，用于控制一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)器的 推進(jìn)器軸速度。在現(xiàn)有的推進(jìn)器軸速度控制器中，通過(guò)將基于推進(jìn)器流入速度 確定的參考輸入信號(hào)提供給控制器可以利用該方法。由此，該方法可以被看做 通過(guò)利用波浪引起的水速度中的變化來(lái)改善效率。可以根據(jù)該方法通過(guò)計(jì)算最 優(yōu)推進(jìn)器軸速度來(lái)實(shí)現(xiàn)波浪的利用。通過(guò)最優(yōu)地利用水速度中的變化引起的波 浪，推進(jìn)器軸速度可以被看做關(guān)于推進(jìn)器效率是最優(yōu)的。由此，可以通過(guò)對(duì)于 推進(jìn)器流入速度的給定值最大化推進(jìn)效率來(lái)確定最優(yōu)推進(jìn)器軸速度。最大化推 進(jìn)效率可以被看做表示推進(jìn)器效率的能量函數(shù)的數(shù)學(xué)最大化。由此，推進(jìn)器效 率可以被公式化為各種能量函數(shù)，所述能量函數(shù)將例如與提供給船只引擎的功 率相比的推進(jìn)器的功率量化。

獲得的最優(yōu)推進(jìn)器軸速度可以被提供給推進(jìn)器軸速度控制器作為參考輸 入信號(hào)。

可以獲得推進(jìn)效率的最大化作為非線性?xún)?yōu)化問(wèn)題的解，由此增加平均推進(jìn) 效率。

通過(guò)利用推進(jìn)器流入速度或者流入速度的變化，有利于優(yōu)化推進(jìn)效率，因 為可以在船只中執(zhí)行該優(yōu)化而不執(zhí)行船只的任何昂貴的修改。實(shí)際上可以通過(guò) 修改船只的現(xiàn)有推進(jìn)器控制器的部分來(lái)實(shí)現(xiàn)用于確定最優(yōu)推進(jìn)器速度的方法， 在新式船只中該方法被實(shí)現(xiàn)為在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的軟件控制器。顯而易見(jiàn)，推進(jìn) 器控制器執(zhí)行的軟件的修改，即使這樣的修改不是小任務(wù)，也不需要用于控制 器的現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的昂貴改變。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，推進(jìn)效率是傳遞以推動(dòng)船只的功率和引擎消耗的功 率的比率。由此，計(jì)算最優(yōu)推進(jìn)器軸速度可以是基于求解被公式化為傳遞以推 動(dòng)船舶的功率和引擎消耗的功率的比率的平均值的優(yōu)化的優(yōu)化問(wèn)題。

在一個(gè)實(shí)施例中，使用靜態(tài)映射函數(shù)計(jì)算最優(yōu)推進(jìn)器軸速度，所述靜態(tài)映 射函數(shù)將推進(jìn)器流入速度的值(或前進(jìn)速度)映射到最優(yōu)推進(jìn)器軸速度的值。 可以在用于改善總推進(jìn)效率的推進(jìn)器控制器中使用該靜態(tài)映射函數(shù)，例如查找 表或多項(xiàng)式或分段線性函數(shù)，其可以通過(guò)求解用于最大化推進(jìn)效率的目的的優(yōu) 化問(wèn)題來(lái)確定。