[發(fā)明專利]用于防止和衰減船的橫搖的方法和設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280045080.1
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN103813958A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·洛夫格倫;托馬斯·林德奎斯特;喬治·富多爾
• 申請（專利權(quán)）人: Q-TAGG研發(fā)公司
• 主分類號: B63B39/00
• 分類號: B63B39/00;G05D1/08
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 歸瑩;張穎玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于防止和衰減具有螺旋槳推進器的機動船舶的橫搖的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

船的橫搖對船的安全來說是已知的風(fēng)險。船的橫搖能夠?qū)е卵b載物的損失、貨物固定系統(tǒng)上的高應(yīng)力以及乘客和船員的不適。船的橫搖能夠被描述為鐘擺的周期運動。相應(yīng)的時間周期稱為船的“固有橫搖周期”。例如，當(dāng)海浪使船傾斜時，船的浮力中心橫向移動并且產(chǎn)生了使船重新穩(wěn)定的恢復(fù)力矩。通常，由于恢復(fù)力矩并且由于船的船體和水之間的摩擦力，擺式的橫搖將快速地衰減。例如波浪、風(fēng)和海流的環(huán)境干擾可觸發(fā)橫搖。在一些情況下，干擾可具有非常低的能量并且仍可通過能量轉(zhuǎn)移機構(gòu)先后發(fā)展為兩個狀態(tài)之間的高振幅橫搖。例如，臨界橫搖的已知的危險變形是所謂的“參數(shù)橫搖”，當(dāng)沿著船的海浪具有的周期與船的固有周期以特定的關(guān)系匹配時，出現(xiàn)參數(shù)橫搖。

具有保持恒定的振幅和周期的橫搖是所謂的“臨界橫搖”。

歷史上，已經(jīng)提出了不同類型的設(shè)備用以減輕橫搖，所述設(shè)備例如為舭龍骨、減搖鰭或船舵裝置。然而，橫搖仍是船航行中的主要問題。

現(xiàn)有技術(shù)

以下的現(xiàn)有技術(shù)參考在以下文件中提及：（PA1）防橫搖的方法和設(shè)備，（PA2）發(fā)動機速度和負(fù)載的控制設(shè)備。

PA1-防橫搖的方法和設(shè)備（現(xiàn)有技術(shù)）

無源的防橫搖設(shè)備（例如，舭龍骨）通過使用摩擦能來消散船的橫搖能。由于通過注入能量以抵消橫搖力的控制器來操縱的特定的制動器，有源的防橫搖設(shè)備比無源的設(shè)備更有效。現(xiàn)代通常使用的防橫搖制動器是減搖鰭。

自動化的橫搖衰減方法通過H.H.DOW于1929年10月15日遞交的美國專利NO.1731236和1930年9月2日遞交的美國專利NO.1774825（陶氏專利）來展示。陶氏專利描述了將一個螺旋槳或兩個螺旋槳作為防橫搖制動器來使用，通過使用一個螺旋槳的力矩或在兩個螺旋槳之間產(chǎn)生的合力矩來平衡船的橫傾角。此外，該專利描述了一種用于所述平衡的機械裝置，控制系統(tǒng)的實施例通過20世紀(jì)30年代的技術(shù)來實現(xiàn)。

描述了有源的防橫搖設(shè)備的兩個專利是歐洲專利PA0423901A1和美國專利US20080183341A1。第一個專利將船的螺旋槳機構(gòu)（由可控制的噴水發(fā)動機組成）作為防橫搖制動器使用，并且第二個專利將同樣用于船的推進的兩個螺旋槳或兩組螺旋槳之間的扭矩差作為防橫搖制動器使用。

PA2-速度和負(fù)載的控制設(shè)備（背景技術(shù)）

船的速度和負(fù)載的控制設(shè)備的目的是將船的發(fā)動機速度和負(fù)載保持在給定的操作范圍內(nèi)。因此，船的速度也能夠被保持在給定的范圍內(nèi)。

圖2示意性地示出了用于柴油發(fā)動機的傳統(tǒng)的速度和負(fù)載的控制設(shè)備的組件。速度設(shè)定設(shè)備300被用來將要求的發(fā)動機速度設(shè)定為值n*。通常，操作者或自動導(dǎo)航系統(tǒng)將速度設(shè)置為設(shè)定值。發(fā)動機的實際速度n通過轉(zhuǎn)速傳感器314來讀取。速度比較器302從設(shè)定速度中減去發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。產(chǎn)生的速度差dn被應(yīng)用到速度控制器304。設(shè)定點P*從速度控制器輸出到燃料設(shè)備310。燃料泵比較器306從設(shè)定點的值P*中減去由燃料注入泵索引傳感器312讀取的實際的燃料注入水平p。產(chǎn)生的差dp輸出到燃料控制器308上，燃料控制器308通過功率信號fc操縱燃料設(shè)備310。燃料設(shè)備指示到柴油發(fā)動機316中的燃料注入，使得發(fā)動機速度n將被保持為接近設(shè)定點的值n*。針對大多數(shù)柴油發(fā)動機，燃料設(shè)備是機械驅(qū)動器，而針對共軌燃料系統(tǒng)，燃料設(shè)備是發(fā)動機的電子控制單元。具有內(nèi)燃電力傳動的發(fā)動機的推進器裝置以相同的方式工作，但是具有以下不同：發(fā)電機和電動機放置在柴油發(fā)動機和螺旋槳之間并且電動機是速度可控的。

附圖說明

為了更好地理解所描述的方法，將參考以下附圖。

圖1示出了傾斜的船的恢復(fù)力和恢復(fù)力矩；

圖2示出了通過相關(guān)的致動器和傳感器控制船的速度的常規(guī)配置（背景技術(shù)）；

圖3根據(jù)示例性實施例示意性地示出了防止和衰減橫搖的設(shè)備的配置；

圖4根據(jù)優(yōu)選實施例示出了針對不同的方法步驟的用于防止和衰減船的橫搖的流程圖；

圖5示出了當(dāng)防止和衰減橫搖的設(shè)備不是有源時的船的臨界橫搖；

圖6、7、8、9、10根據(jù)橫搖防止和衰減原理的各種示例性實施例來示出橫搖衰減響應(yīng)的示例。

具體實施方式

在此根據(jù)優(yōu)選實施例描述用于防止和衰減螺旋槳驅(qū)動的船舶的橫搖的設(shè)備和方法。所述方法和有關(guān)的設(shè)備通過考慮船舶的橫搖中涉及的物理學(xué)的算法部分中描述的數(shù)學(xué)形式來支持。

針對優(yōu)選實施例的設(shè)備