專利名稱：控制船舶速度的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及控制配有驅動裝置的船舶的速度的裝置和方法。
本文所涉及的驅動裝置包括以下每個部件的至少一個·可逆轉內燃發(fā)動機，·由發(fā)動機所驅動的分級減速齒輪系，·可以使得發(fā)動機與分級減速齒輪系脫離的摩擦式離合器，·驅動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的摩擦式制動器。
配有這種類型驅動機構的船舶的向前加速和后退是通過對發(fā)動機進而對螺旋槳的旋轉的速度和方向進行作用而控制的，并且這兩個參數的任何變化可能需要離合器與制動器的組合或者相繼的操作。改變發(fā)動機的速度需要向已經變?yōu)轭A定速度的發(fā)動機施加負載，顯然，大于發(fā)動機可達到的轉矩的負載會引起發(fā)動機停轉。操縱制動器和離合器引起它們所傳動的部分功率轉換為熱。如果超過熱耗散的極限，則可由這些部件傳送的轉矩減小隨之而來的是其某些組成部件不可恢復的損傷。
因而為了控制船舶，必須同時考慮許多參數，在驅動機構例如包括通過從一個或兩個發(fā)動機向軸線傳送功率的分級減速齒輪系驅動單軸線的兩個發(fā)動機時，這變得更為復雜。在這種情形下，視所設定的速度，例如發(fā)動機之一可能被解除并停車。
最常見到的情形和船舶的速度如下·向前機動(最低速度)及后退，·從靜止得到全速向前行駛，·在最短的距離內制動并停止船舶，即所謂“緊急停止”，·在驅動機構包括多個發(fā)動機時一個發(fā)動機突然失靈。
于是本發(fā)明的一個目的是提供控制船舶速度的一種方法，該方法通過對于選擇滿足所需速度的驅動機構最佳配置過程的自動化而幫助控制船舶的速度，同時適合發(fā)動機，制動器和離合器的性能極限與可達能力。
本發(fā)明提供了控制船舶速度的方法，所述的船舶配有驅動裝置和用于優(yōu)化所述驅動裝置的配置的裝置，所述驅動裝置包括至少一個可逆轉內燃發(fā)動機，一個由所述發(fā)動機驅動的分級減速齒輪系，一個使得發(fā)動機能夠從相關的分級減速齒輪系脫離的摩擦式離合器，一個驅動帶有固定槳葉的螺旋槳的軸線，以及一個能夠使得軸線減速并保持靜止的制動器，所述方法由以下組成的步驟·選擇一個用于船舶所需的速度，·測量現在船舶的速度及表示發(fā)動機，齒輪系，制動器，離合器，和螺旋槳操作的參數，并且其特征在于包括由以下組成的步驟·對于上述現在船舶的速度和上述表示發(fā)動機操作的參數的測量值與滿足所需的船舶速度將會得到的同樣參數等的數值進行比較，·按照需要發(fā)送用于改變發(fā)動機，制動器及離合器狀態(tài)的命令，以便獲得由所需的船舶速度得到的上述參數的數值，所述用于改變發(fā)動機，制動器及離合器狀態(tài)的命令的確定使得發(fā)動機，制動器及離合器結果所需的性能不超過任何這些部件允許的最大性能。
根據本發(fā)明控制船舶速度的方法還滿足以下兩個特性·上述對于發(fā)動機，制動器及離合器的性能極限數值在發(fā)送每一狀態(tài)改變命令之前被計算，對于發(fā)動機的所述計算在于確定潛在可能的最大轉矩以及從發(fā)動機現在的狀態(tài)獲得這一轉矩的規(guī)則，并且對于離合器和制動器的所述計算考慮了其現在的熱狀態(tài)及其已經進行的操作次數之下確定這些部件還可能承受的熱能量，·在發(fā)動機轉矩增加的操作的同時進行離合器嚙合操作，使得所述發(fā)動機轉矩自身能夠建立起來同時使得離合器所產生的熱能最小。
根據本發(fā)明的一基本特征用于控制船舶速度特別是用于實現本發(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可逆轉內燃發(fā)動機，一個由所述發(fā)動機驅動的分級減速齒輪系，一個使得所述發(fā)動機能夠與所述相關的分級減速齒輪系脫離的摩擦式離合器，一個驅動帶有固定槳葉的螺旋槳的軸線，以及一個使得該軸線減速和保持停止的制動器，所述裝置的特征在于，它包括優(yōu)化該驅動裝置的配置的裝置。
用于控制船舶速度的本發(fā)明的方法的一個優(yōu)點是操作能力可被連續(xù)計算。
根據本發(fā)明控制船舶速度方法的另一優(yōu)點在于可向操作者給出驅動機構最佳配置的指示。
根據本發(fā)明控制船舶速度方法的又一優(yōu)點在于配置能夠自動地適配所需的船舶速度。
通過閱讀用于控制船舶速度的裝置和方法的說明，本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點將變得顯然，這一說明將結合以下附圖給出·

圖1以簡略的形式和例子的方式示出一個驅動機構，以及·圖2表示根據本發(fā)明的一個探測電路。
圖1以簡略的形式通過例子的方式示出一個驅動機構15，包括兩個發(fā)動機1，2，每一個通過各個摩擦式離合器3，4連接到單一減速齒輪系，離合器可使得每一發(fā)動機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的兩個齒狀的輸入齒輪9和10構成。這些齒輪單一輸出齒輪11嚙合。
從減速齒輪系5的輸出驅動連接到齒輪11的軸線7。
一個固定槳葉螺旋槳裝在軸線7的遠離減速齒輪系的那端。
齒輪11通過輸入齒輪12連接到由能夠通過夾爪14被保持不動的圓盤13所構成的摩擦制動器6。
根據本發(fā)明，圖2示出一探測和處理電路，用于探測所需的數值和驅動機構15的組件的操作參數數值，并還用于產生狀態(tài)改變命令，如同標以16到22的方框所示。
現在通過例子說明在由向前行駛到向后行駛過程中操作的執(zhí)行。
假定船舶向前運動，發(fā)動機1被連接而提供驅動，發(fā)動機2沒有被連接并對應于船舶向后運動相反的旋轉方向空轉。諸如新的行駛方向和最后的速度可能還有一些部件可達的能力等所需的數值在方框16中記錄。
這些數值被傳送到方框17，在此它們被處理以便推導出驅動機構的組件的操作參數為了與所需的數值相合而必須采用的數值。驅動機構15的組件現在的操作參數在方框18中被記錄，這些參數具體包括用于離合器和制動器的摩擦部件的溫度，以及船舶現在的速度，并且還計算出當螺旋槳脫離發(fā)動機1時將產生的轉矩。在方框19確定將發(fā)送給驅動機構的改變狀態(tài)命令的特征的和理論的數值，這些數值將通過方框17和18中所進行的處理的結果而得的數值推導出來。驅動機構15的組件的性能極限在方框20中由來自方框18所提供的數值確定。來自方框19的理論數值與來自方框20的極限數值在方框21中進行比較，并確定作為最終與驅動機構組件的現在狀態(tài)相適合的狀態(tài)改變命令。
例如極限可能與制動器可能耗散的熱能相關，該極限可能小于將由螺旋槳傳動的轉矩力所產生的熱能。這時就必須或者限制制動轉矩，或者完全不進行制動并等待船舶的自然減速以便從螺旋槳獲得能夠由制動器接受的轉矩。這時如果不能得到制動，就必須校驗來自螺旋槳的現在轉矩同在適當方向上旋轉的發(fā)動機2的預期轉矩相適合，為此目的要調節(jié)離合器的嚙合轉矩使得發(fā)動機2在發(fā)動機1解除之后有充分的時間產生足夠使用的轉矩，通過已知的方法是能夠加速這一轉矩的產生過程的。
然后狀態(tài)改變命令提供給方框22，該方框將其傳送給驅動機構15的各個部件用于執(zhí)行，同時通知船舶的值班人員。這時值班人員可以允許進行執(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。
根據本發(fā)明的用于控制船舶速度特別是用于實現本發(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可逆轉內燃發(fā)動機1，2的驅動裝置，一個由所述發(fā)動機驅動的分級減速齒輪系5，一個使得所述發(fā)動機能夠與所述相關的分級減速齒輪系脫離的摩擦式離合器3，4，一個驅動帶有固定槳葉的螺旋槳8的軸線7，以及一個使得該軸線減速和保持停止的制動器6。
根據本發(fā)明，用于控制船舶速度的裝置包括用于優(yōu)化驅動裝置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·選擇一個對于船舶所需的速度，以及·測量現在船舶的速度及表示發(fā)動機，齒輪系，制動器，離合器，和螺旋槳操作的參數。
本發(fā)明的方法還包括由以下組成的附加的步驟·對于上述現在船舶的速度和上述表示發(fā)動機操作的參數的測量值與滿足所需的船舶速度將會得到的同樣參數等的數值進行比較，以及·按照需要發(fā)送用于改變發(fā)動機，制動器及離合器狀態(tài)的命令，以便獲得由所需的船舶速度得到的上述參數的數值，所述用于改變發(fā)動機，制動器及離合器狀態(tài)的命令的確定使得發(fā)動機，制動器及離合器結果所需的性能不超過任何這些部件允許的最大性能。
此外，該方法使得對于發(fā)動機，制動器及離合器的性能極限數值在發(fā)送每一狀態(tài)改變命令之前被計算。
對于發(fā)動機，該計算在于確定潛在可能得到的最大轉矩以及從發(fā)動機現在的狀態(tài)獲得這一轉矩的規(guī)則。
對于離合器和制動器，該計算考慮了其現在的熱狀態(tài)及其已經進行的操作次數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)動機轉矩增加的操作的同時所進行的離合器嚙合操作，使得所述發(fā)動機轉矩自身能夠建立起來，同時使得離合器所產生的熱能最小。
通過例子以下給出可能在根據本發(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參數。
與至少一個發(fā)動機相關的輸入參數例如是正轉速度，反轉速度，“向前”命令，“后退”命令，發(fā)動機可用，發(fā)動機不可用，噴射點，渦輪壓縮機(或多個渦輪壓縮機)的速度，以及增壓氣壓。
與至少一個離合器相關的輸入參數例如是嚙合的離合器，沒有嚙合的離合器，離合器可用，離合器不可用，操作次數，摩擦部件溫度，以及安全性參數。
與至少一個制動器相關的輸入參數例如是制動器釋放，制動器嚙合，制動器可用，制動器不可用，操作次數，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。
與至少一個減速齒輪系相關的輸入參數例如是齒輪系可用，齒輪系不可用，以及安全性參數。
與螺旋槳相關的輸入參數例如是螺旋槳的正轉速度，以及螺旋槳的反轉速度。
與船舶相關的輸入參數例如是船舶的前進速度，船舶的后退速度，以及位移。
與至少一個發(fā)動機相關的輸出參數例如是命令向前，命令后退，命令發(fā)動，命令給定數值的速度，以及命令停車。
與至少一個離合器相關的輸出參數例如是命令嚙合，命令解脫嚙合。
與至少一個制動器相關的輸出參數例如是命令釋放，命令嚙合。
與船舶相關的輸出參數例如是船舶的前進速度，船舶的后退速度。
一個部件的安全性參數例如是其潤滑油的壓力或軸承的溫度。
權利要求
1.控制船舶速度的方法，所述的船舶配有驅動裝置(15)，用于優(yōu)化驅動裝置(15)的配置的裝置(16至22)，所述驅動裝置包括至少一個可逆轉內燃發(fā)動機(1，2)，一個由所述發(fā)動機(1，2)驅動的分級減速齒輪系(5)，一個使得該發(fā)動機能夠與所述相關的分級減速齒輪系脫離的摩擦式離合器(3，4)，一個驅動帶有固定槳葉的螺旋槳(8)的軸線(7)，以及一個使得該軸線減速和保持停止的制動器(6)。所述方法包括步驟為·選擇一個對于船舶所需的速度，·測量現在船舶的速度及表示發(fā)動機，齒輪系，制動器，離合器，和螺旋槳操作的參數。并且其特征在于該方法包括由以下組成的附加的步驟·對于上述現在船舶的速度和上述表示發(fā)動機操作的參數的測量值與符合所需的船舶速度將會得到的同樣參數的數值進行比較；以及·按照需要發(fā)送用于改變發(fā)動機，制動器及離合器狀態(tài)的命令，以便獲得由所需的船舶速度得到的上述參數的數值，所述用于改變發(fā)動機，制動器及離合器狀態(tài)的命令的確定使得發(fā)動機，制動器及離合器結果所需的性能不超過任何這些部件允許的最大性能。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，該方法使得對于發(fā)動機，制動器及離合器的性能極限數值在發(fā)送每一狀態(tài)改變命令之前被計算，所述計算對于發(fā)動機，在于確定潛在可能得到的最大轉矩以及從發(fā)動機現在的狀態(tài)獲得這一轉矩的規(guī)則，并對于離合器和制動器，在于考慮了其現在的熱狀態(tài)及其已經進行的操作次數之下確定這些部件還可能承受的熱能量程度，
3.根據權利要求2的方法，其特征在于，在發(fā)動機轉矩增加的操作的同時進行離合器嚙合操作，使得所述發(fā)動機轉矩自身能夠建立起來，同時使得離合器所產生的熱能最小。
4.用于控制船舶速度，特別是用于實現根據前述權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備包括至少一個可逆轉內燃發(fā)動機(1，2)的驅動裝置(15)，一個由所述發(fā)動機(1，2)驅動的分級減速齒輪系(5)，一個使得該發(fā)動機能夠與所述相關的分級減速齒輪系脫離的摩擦式離合器(3，4)，一個驅動帶有固定槳葉的螺旋槳(8)的軸線(7)，以及一個使得該軸線減速和保持停止的制動器(6)，所述設備的特征在于它包括用于優(yōu)化驅動裝置(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備，該設備的特征為用于優(yōu)化所述船舶的驅動裝置(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B63H21/21GK1137462SQ9610069
公開日1996年12月11日 申請日期1996年1月19日 優(yōu)先權日1995年1月19日
發(fā)明者讓-皮埃爾·布爾格昂 申請人:塞姆特·彼爾斯蒂克有限公司