[发明专利]一种舵桨合一可回转双螺旋桨电力推进船舶的舵效补偿装置及方法

权利要求书

1.一种舵桨合一可回转双螺旋桨电力推进船舶的舵效补偿方法，该方法的步骤为：

首先计算附加舵效，当左右舷可回转螺旋桨推力P₁和P₂、回转角和时，由螺旋桨推力在船舶艏艉线的平行分量所产生的转船力矩N_d = N_1d -N_2d，这是船舶正常航行不希望的附加舵效转船力矩，即：

式中K_N为附加舵效转船力矩系数，y为螺旋桨回转立柱至船舶艏艉线的距离；

为了消除或补偿不希望的附加舵效，在螺旋桨回转操纵控制系统基础上，插入舵效补偿装置，所述舵效补偿装置作为一个可切换的独立模块；通过检测左右舷螺旋桨的转速n₁和n₂以及左右舷螺旋桨的回转角和；实时计算出附加舵效δ_N（δ_N∝N_d），自动给出合适的舵效补偿量δ_b；将此舵效补偿量δ_b叠加到左右舷可回转螺旋桨的指令回转角δ₁^*或δ₂^*上，得到的δ₁^**=δ₁^*+δ_b或δ₂^**=δ₂^*+δ_b作为实际的指令回转角输出给螺旋桨回转操纵控制系统，从而使回转操纵控制系统给出的回转角操纵信号中包含了抵消双桨转速不等或回转角不等造成的附加舵效。

2.如权利要求1中一种舵桨合一可回转双螺旋桨电力推进船舶的舵效补偿方法中所述的舵效补偿装置，其特征在于，该装置包含下述模块：

输入/输出通道，其用于连接外部信号，分别来自左右舷螺旋桨回转操纵系统的回转角指令δ₁^*和δ₂^*；经舵效补偿，叠加补偿信号δ_b后输出给回转操纵控制系统的指令舵角为δ₁^**和δ₂^**；来自转速传感器的左右舷螺旋桨转速信号n₁和n₂；来自回转角传感器的左右舷螺旋桨回转角信号和；

补偿运算电路包括了三个运算单元，分别是左右舷可回转螺旋桨推力及回转角运算单元、舵效估算单元和反相增益限幅单元；

推力及回转角运算单元的输入为左右舷螺旋桨的实际转速n₁和n₂以及实际回转角和，输出为左右舷螺旋桨转速的平方n₁²和n₂²以及回转角的余弦和；

舵效估算单元的输入是由于左右舷螺旋桨推力在船舶艏艉线的平行分量所产生的转船力矩，输出为与这种转船力矩成正比的附加舵效估算值δ_N（δ_N∝N_d），即：

反相增益限幅单元的输出是舵效补偿回转角，即：

式中K_δ为附加舵效系数，通过面板的比例增益旋钮调节其大小；A_δ为最大补偿量限制值，通过设定面板的最大补偿量旋钮调节其大小，最后进行信号反相，输出舵效补偿回转角δ_b=-δ_b'，用于抵消由于左右舷螺旋桨转速不等或回转角不等而造成的船舶附加舵效；

设定面板用于对舵效补偿的切换，以及舵效补偿控制参数的设定，包括两个补偿切换开关，当第一补偿切换开关在“1”位置时，切除舵效补偿；在“2”位置时，接通补偿运算电路，实现自动舵效补偿；在“3”位置时，接通手动舵效补偿环节；在第一补偿切换开关所设定的自动/手动补偿基础上，通过第二切换开关来切换单桨或双桨舵效补偿方式，即当第二补偿切换开关在“1”位置时，实现双桨补偿，此时须通过减幅器将舵效补偿信号衰减一半后输出；在“2”位置时，实现左桨补偿；在“3”位置时，实现右桨补偿；

手动补偿设定旋钮，通过电位器旋扭，人工设定舵效补偿量δ_b = δ_h，可视作为一个舵桨合一的“人工压舵”环节；

比例增益调节旋钮，通过电位器旋扭，调节公式（3）中的K_δ，实现附加舵效补偿的比例增益调节；

最大补偿量限制旋钮，通过电位器旋扭，调节公式（3）中的A_δ，实现附加舵效补偿的最大补偿量限制。

3.如权利要求2所述的舵效补偿装置，其特征在于，在反相增益限幅单元中，当时，取δ_b=A_δ。