专利名称：控制船舶速度的装置和方法
技术领域：
本发明涉及控制配有驱动装置的船舶的速度的装置和方法。
本文所涉及的驱动装置包括以下每个部件的至少一个·可逆转内燃发动机，·由发动机所驱动的分级减速齿轮系，·可以使得发动机与分级减速齿轮系脱离的摩擦式离合器，·驱动带有固定桨叶的螺旋桨轴线，以及·可使得轴线减速并保持不动的摩擦式制动器。
配有这种类型驱动机构的船舶的向前加速和后退是通过对发动机进而对螺旋桨的旋转的速度和方向进行作用而控制的，并且这两个参数的任何变化可能需要离合器与制动器的组合或者相继的操作。改变发动机的速度需要向已经变为预定速度的发动机施加负载，显然，大于发动机可达到的转矩的负载会引起发动机停转。操纵制动器和离合器引起它们所传动的部分功率转换为热。如果超过热耗散的极限，则可由这些部件传送的转矩减小随之而来的是其某些组成部件不可恢复的损伤。
因而为了控制船舶，必须同时考虑许多参数，在驱动机构例如包括通过从一个或两个发动机向轴线传送功率的分级减速齿轮系驱动单轴线的两个发动机时，这变得更为复杂。在这种情形下，视所设定的速度，例如发动机之一可能被解除并停车。
最常见到的情形和船舶的速度如下·向前机动(最低速度)及后退，·从静止得到全速向前行驶，·在最短的距离内制动并停止船舶，即所谓“紧急停止”，·在驱动机构包括多个发动机时一个发动机突然失灵。
于是本发明的一个目的是提供控制船舶速度的一种方法，该方法通过对于选择满足所需速度的驱动机构最佳配置过程的自动化而帮助控制船舶的速度，同时适合发动机，制动器和离合器的性能极限与可达能力。
本发明提供了控制船舶速度的方法，所述的船舶配有驱动装置和用于优化所述驱动装置的配置的装置，所述驱动装置包括至少一个可逆转内燃发动机，一个由所述发动机驱动的分级减速齿轮系，一个使得发动机能够从相关的分级减速齿轮系脱离的摩擦式离合器，一个驱动带有固定桨叶的螺旋桨的轴线，以及一个能够使得轴线减速并保持静止的制动器，所述方法由以下组成的步骤·选择一个用于船舶所需的速度，·测量现在船舶的速度及表示发动机，齿轮系，制动器，离合器，和螺旋桨操作的参数，并且其特征在于包括由以下组成的步骤·对于上述现在船舶的速度和上述表示发动机操作的参数的测量值与满足所需的船舶速度将会得到的同样参数等的数值进行比较，·按照需要发送用于改变发动机，制动器及离合器状态的命令，以便获得由所需的船舶速度得到的上述参数的数值，所述用于改变发动机，制动器及离合器状态的命令的确定使得发动机，制动器及离合器结果所需的性能不超过任何这些部件允许的最大性能。
根据本发明控制船舶速度的方法还满足以下两个特性·上述对于发动机，制动器及离合器的性能极限数值在发送每一状态改变命令之前被计算，对于发动机的所述计算在于确定潜在可能的最大转矩以及从发动机现在的状态获得这一转矩的规则，并且对于离合器和制动器的所述计算考虑了其现在的热状态及其已经进行的操作次数之下确定这些部件还可能承受的热能量，·在发动机转矩增加的操作的同时进行离合器啮合操作，使得所述发动机转矩自身能够建立起来同时使得离合器所产生的热能最小。
根据本发明的一基本特征用于控制船舶速度特别是用于实现本发明方法的装置，特别意向用于包含以下部件的船舶包括至少一个可逆转内燃发动机，一个由所述发动机驱动的分级减速齿轮系，一个使得所述发动机能够与所述相关的分级减速齿轮系脱离的摩擦式离合器，一个驱动带有固定桨叶的螺旋桨的轴线，以及一个使得该轴线减速和保持停止的制动器，所述装置的特征在于，它包括优化该驱动装置的配置的装置。
用于控制船舶速度的本发明的方法的一个优点是操作能力可被连续计算。
根据本发明控制船舶速度方法的另一优点在于可向操作者给出驱动机构最佳配置的指示。
根据本发明控制船舶速度方法的又一优点在于配置能够自动地适配所需的船舶速度。
通过阅读用于控制船舶速度的装置和方法的说明，本发明的其它目的，特征和优点将变得显然，这一说明将结合以下附图给出·
图1以简略的形式和例子的方式示出一个驱动机构，以及·图2表示根据本发明的一个探测电路。
图1以简略的形式通过例子的方式示出一个驱动机构15，包括两个发动机1，2，每一个通过各个摩擦式离合器3，4连接到单一减速齿轮系，离合器可使得每一发动机选择地同减速齿轮系分离。
减速齿轮系由分别连接到离合器3和4的两个齿状的输入齿轮9和10构成。这些齿轮单一输出齿轮11啮合。
从减速齿轮系5的输出驱动连接到齿轮11的轴线7。
一个固定桨叶螺旋桨装在轴线7的远离减速齿轮系的那端。
齿轮11通过输入齿轮12连接到由能够通过夹爪14被保持不动的圆盘13所构成的摩擦制动器6。
根据本发明，图2示出一探测和处理电路，用于探测所需的数值和驱动机构15的组件的操作参数数值，并还用于产生状态改变命令，如同标以16到22的方框所示。
现在通过例子说明在由向前行驶到向后行驶过程中操作的执行。
假定船舶向前运动，发动机1被连接而提供驱动，发动机2没有被连接并对应于船舶向后运动相反的旋转方向空转。诸如新的行驶方向和最后的速度可能还有一些部件可达的能力等所需的数值在方框16中记录。
这些数值被传送到方框17，在此它们被处理以便推导出驱动机构的组件的操作参数为了与所需的数值相合而必须采用的数值。驱动机构15的组件现在的操作参数在方框18中被记录，这些参数具体包括用于离合器和制动器的摩擦部件的温度，以及船舶现在的速度，并且还计算出当螺旋桨脱离发动机1时将产生的转矩。在方框19确定将发送给驱动机构的改变状态命令的特征的和理论的数值，这些数值将通过方框17和18中所进行的处理的结果而得的数值推导出来。驱动机构15的组件的性能极限在方框20中由来自方框18所提供的数值确定。来自方框19的理论数值与来自方框20的极限数值在方框21中进行比较，并确定作为最终与驱动机构组件的现在状态相适合的状态改变命令。
例如极限可能与制动器可能耗散的热能相关，该极限可能小于将由螺旋桨传动的转矩力所产生的热能。这时就必须或者限制制动转矩，或者完全不进行制动并等待船舶的自然减速以便从螺旋桨获得能够由制动器接受的转矩。这时如果不能得到制动，就必须校验来自螺旋桨的现在转矩同在适当方向上旋转的发动机2的预期转矩相适合，为此目的要调节离合器的啮合转矩使得发动机2在发动机1解除之后有充分的时间产生足够使用的转矩，通过已知的方法是能够加速这一转矩的产生过程的。
然后状态改变命令提供给方框22，该方框将其传送给驱动机构15的各个部件用于执行，同时通知船舶的值班人员。这时值班人员可以允许进行执行，或者可能改变或取消由处理系统所确定的全部或者部分这些命令。
根据本发明的用于控制船舶速度特别是用于实现本发明方法的装置，特别意向用于包含以下部件的船舶包括至少一个可逆转内燃发动机1，2的驱动装置，一个由所述发动机驱动的分级减速齿轮系5，一个使得所述发动机能够与所述相关的分级减速齿轮系脱离的摩擦式离合器3，4，一个驱动带有固定桨叶的螺旋桨8的轴线7，以及一个使得该轴线减速和保持停止的制动器6。
根据本发明，用于控制船舶速度的装置包括用于优化驱动装置15的配置的装置16至22。从以上可知本发明的方法包括已知的步骤在于·选择一个对于船舶所需的速度，以及·测量现在船舶的速度及表示发动机，齿轮系，制动器，离合器，和螺旋桨操作的参数。
本发明的方法还包括由以下组成的附加的步骤·对于上述现在船舶的速度和上述表示发动机操作的参数的测量值与满足所需的船舶速度将会得到的同样参数等的数值进行比较，以及·按照需要发送用于改变发动机，制动器及离合器状态的命令，以便获得由所需的船舶速度得到的上述参数的数值，所述用于改变发动机，制动器及离合器状态的命令的确定使得发动机，制动器及离合器结果所需的性能不超过任何这些部件允许的最大性能。
此外，该方法使得对于发动机，制动器及离合器的性能极限数值在发送每一状态改变命令之前被计算。
对于发动机，该计算在于确定潜在可能得到的最大转矩以及从发动机现在的状态获得这一转矩的规则。
对于离合器和制动器，该计算考虑了其现在的热状态及其已经进行的操作次数之下确定这些部件还可能承受的热能量程度，最后，本发明的方法包括在发动机转矩增加的操作的同时所进行的离合器啮合操作，使得所述发动机转矩自身能够建立起来，同时使得离合器所产生的热能最小。
通过例子以下给出可能在根据本发明的用于船舶速度的控制方法中纳入考虑的输出和输入参数。
与至少一个发动机相关的输入参数例如是正转速度，反转速度，“向前”命令，“后退”命令，发动机可用，发动机不可用，喷射点，涡轮压缩机(或多个涡轮压缩机)的速度，以及增压气压。
与至少一个离合器相关的输入参数例如是啮合的离合器，没有啮合的离合器，离合器可用，离合器不可用，操作次数，摩擦部件温度，以及安全性参数。
与至少一个制动器相关的输入参数例如是制动器释放，制动器啮合，制动器可用，制动器不可用，操作次数，摩擦部件温度，连接到船壳上的紧固件的反作用力，以及安全性参数。
与至少一个减速齿轮系相关的输入参数例如是齿轮系可用，齿轮系不可用，以及安全性参数。
与螺旋桨相关的输入参数例如是螺旋桨的正转速度，以及螺旋桨的反转速度。
与船舶相关的输入参数例如是船舶的前进速度，船舶的后退速度，以及位移。
与至少一个发动机相关的输出参数例如是命令向前，命令后退，命令发动，命令给定数值的速度，以及命令停车。
与至少一个离合器相关的输出参数例如是命令啮合，命令解脱啮合。
与至少一个制动器相关的输出参数例如是命令释放，命令啮合。
与船舶相关的输出参数例如是船舶的前进速度，船舶的后退速度。
一个部件的安全性参数例如是其润滑油的压力或轴承的温度。
权利要求
1.控制船舶速度的方法，所述的船舶配有驱动装置(15)，用于优化驱动装置(15)的配置的装置(16至22)，所述驱动装置包括至少一个可逆转内燃发动机(1，2)，一个由所述发动机(1，2)驱动的分级减速齿轮系(5)，一个使得该发动机能够与所述相关的分级减速齿轮系脱离的摩擦式离合器(3，4)，一个驱动带有固定桨叶的螺旋桨(8)的轴线(7)，以及一个使得该轴线减速和保持停止的制动器(6)。所述方法包括步骤为·选择一个对于船舶所需的速度，·测量现在船舶的速度及表示发动机，齿轮系，制动器，离合器，和螺旋桨操作的参数。并且其特征在于该方法包括由以下组成的附加的步骤·对于上述现在船舶的速度和上述表示发动机操作的参数的测量值与符合所需的船舶速度将会得到的同样参数的数值进行比较；以及·按照需要发送用于改变发动机，制动器及离合器状态的命令，以便获得由所需的船舶速度得到的上述参数的数值，所述用于改变发动机，制动器及离合器状态的命令的确定使得发动机，制动器及离合器结果所需的性能不超过任何这些部件允许的最大性能。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法使得对于发动机，制动器及离合器的性能极限数值在发送每一状态改变命令之前被计算，所述计算对于发动机，在于确定潜在可能得到的最大转矩以及从发动机现在的状态获得这一转矩的规则，并对于离合器和制动器，在于考虑了其现在的热状态及其已经进行的操作次数之下确定这些部件还可能承受的热能量程度，
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，在发动机转矩增加的操作的同时进行离合器啮合操作，使得所述发动机转矩自身能够建立起来，同时使得离合器所产生的热能最小。
4.用于控制船舶速度，特别是用于实现根据前述权利要求任何之一的方法并特别是意向用于包括以下装置的船舶的设备包括至少一个可逆转内燃发动机(1，2)的驱动装置(15)，一个由所述发动机(1，2)驱动的分级减速齿轮系(5)，一个使得该发动机能够与所述相关的分级减速齿轮系脱离的摩擦式离合器(3，4)，一个驱动带有固定桨叶的螺旋桨(8)的轴线(7)，以及一个使得该轴线减速和保持停止的制动器(6)，所述设备的特征在于它包括用于优化驱动装置(15)的配置的装置(16至22)。
全文摘要
本发明涉及用于控制船舶速度的设备，该设备的特征为用于优化所述船舶的驱动装置(15)的配置的装置(16至22)。本发明还涉及控制船舶速度的方法。
文档编号B63H21/21GK1137462SQ9610069
公开日1996年12月11日 申请日期1996年1月19日 优先权日1995年1月19日
发明者让-皮埃尔·布尔格昂 申请人:塞姆特·彼尔斯蒂克有限公司