[发明专利]一种船舶推进系统以及航行控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种船舶推进系统以及与其配套使用的一种航行控制方法，特别涉及一种可回转双桨电力推进的船舶推进装置以及与其配套使用的航行操纵方法。 

背景技术：

船舶推进系统是船舶在水上航行的主动力。长期以来，船舶推进系统主要分为两种：螺旋浆式和喷射式。螺旋浆式推进系统一般由机械动力(内燃机、电动机等)通过固定艉轴带动螺旋浆，螺旋浆转动所产生的推进力作用于船舶，使船舶实现航行运动。喷射式推进系统通过吸水装置在船前端吸入大量的水，将水加压后从船的后端喷出，由此而产生作用于船舶的推进力。这二种推进系统长期以来一直在使用，但前者功率大、造价低，更适宜于普通商船。人们对船舶推进系统所做的改进都是在螺旋浆式和喷射式推进系统的基础上做出的，努力使它们的推进效率和推进控制得到提高。 

但无论是艉轴螺旋浆式还是喷射式推进系统，都须安装舵机及其操舵系统以满足船舶的操纵性要求。一些船舶，如大型战舰、海洋工程船、科学考察船、大型邮轮等，还需具备相当大的侧推力，以充分满足其易于船舶航行操纵的特性。通常的做法是在船舶的船艏或船艉使用大型导流侧推器(tunnel thruster)；有的大型船舶也使用侧推电动机组，以提供较好的操纵性。但是考虑到可靠性，有些船主认为使用侧推电动机组并不是一个很好的办法；至于导流侧推器，在空间上存在一些问题，比如，很难在船艉安装足够大的导流侧推器。 

为了提高船舶操纵性能，人们提出了一种吊舱式全回转螺旋桨推进系统，推进动力(电动机)在水下吊舱内直接带动全回转螺旋桨。这省去了常规舵机及其操舵系统，控制螺旋桨转速产生推力，控制螺旋桨水平回转角产生舵效。但是吊舱式全回转螺旋桨推进系统技术复杂、造价昂贵，至今难以在普通商船上推广应用。因而，寻找一种技术上易实现、操纵性好、造价低廉、可靠性高 的新型船舶推进系统，一直是人们长期追求的目标。 

发明内容：

本发明针对上述现有船舶推进系统所存在的不足，而提供一种舵桨合一，能够实现船舶推进与航向操纵控制智能化的船舶推进系统以及航行控制方法。 

为了达到上述目的，本发明所提供的一种船舶推进系统，该系统主要由船舶电力推进动力装置和电力推进控制装置组成；所述船舶电力推进动力装置由两套呈左、右对称安装在船艉的推进电动机和左、右回转机构以及液压系统组成，所述两套推进电动机分别安装在左、右回转机构上；所述电力推进控制装置由推进控制器、回转控制器以及驾驶操纵台组成；所述推进控制器通过左、右变频器连接并分别控制两套推进电动机；所述回转控制器通过液压系统连接并控制回转机构；所述驾驶操纵台控制推进控制器和回转控制器。 

所述推进电动机是变频调速电动机。 

所述回转机构采用全回转螺旋桨式的回转机构。 

所述液压系统包括一液压系统的回转角设定端口。 

在所述左、右推进电动机上设置有转速检测传感器和温度传感器。 

在所述左、右回转机构上设置有回转角检测传感器和回转角限位开关。 

所述推进控制器为嵌入式控制器，采用可剪裁的实时操作系统；所述推进控制器的主板上设有输入/输出模块和通信控制模块；所述输入/输出模块上的两个模拟量输出端口分别连接左、右变频器的转速值设定端口，用于设置于推进电动机输出轴上的螺旋桨转速控制；两个模拟量输入端口分别连接左、右推进电动机的转速检测传感器，获取推进电机的实际转速值；另外两个模拟量输入端口分别连接左右推进电机的温度检测传感器获取推进电动机的温升值；所述通信控制模块上CAN总线通信接口通过CAN总线与推进控制器、回转控制器和驾驶操纵台进行实时数据交换；RS-232/485调试端口连接编程调试工具。 

所述回转控制器为嵌入式控制器，采用可剪裁的实时操作系统；所述回转控制器的主板上设有输入/输出模块和通信控制模块；所述输入/输出模块上的两个模拟量输出端口分别连接液压系统的回转角设定端口，用于控制推进电动机上的螺旋桨回转角控制；两个模拟量输入端口分别连接左、右回转机构的回 转角检测传感器，分别获取左、右回转机构的实际回转角；两个开关量输入端口分别连接左、右回转机构的回转角限位开关，获取回转机构的回转角限位信号；所述通信控制模块上CAN总线通信接口通过CAN总线与推进控制器、回转控制器和驾驶操纵台进行实时数据交换；RS-232/485调试端口连接编程调试工具。