[发明专利]舵驱动系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于操控船舶的舵装置的舵驱动系统，以及涉及一种用于操控船舶的舵装置的方法。

背景技术

船舶的舵装置通常装备有电动液压式舵驱动系统。公知的舵驱动系统具有两个相同构造的冗余的电动液压式主驱动装置，所述主驱动装置分别包括电动马达驱动的液压泵、所谓的马达泵组、所属的功率和控制电子装置以及液压的外围设备。根据等级认证机构的结构规定这样确定马达泵组的尺寸，即舵可以在28秒内在65°(一侧35°向另一侧35°)的角度范围上运动。在此，根据船舶类型利用仅仅一个或两个马达泵组必须达到舵运动时间或舵运动速度。

液压泵的尺寸以第一近似法由所需的油体积流量确定，然而电动马达的尺寸由液压功率、即体积流量和液压油的压力差确定。液压泵利用电动马达驱动，所述电动马达构造为具有恒定的额定转速，从而可以通过马达的转矩改变所需的可变驱动功率。

由电动马达和液压泵构成的组合的所述特性导致运行程序的缺点。马达泵组在几乎始终不变的和最大的转速下运行。因为由摩擦决定的机械损耗功率是所述转速的作用，因此，当例如不需要调节舵并且由此不需要油流时，在每个运行状态中还产生全部的损耗功率。此外在液压泵作为定量泵的情况中，液压摩擦导致损耗功率。此外，电动马达以例如异步形式在比额定功率小的功率下在极其不利的功率因数下运行，从而与对于所述功率想要的电流相比流过明显更大的有效电流。因此，电损耗功率特别是在小的功率下是相对高的。

所述的相关情况导致，舵驱动系统特别是在运行状态中产生较小的功率或者在空转时产生非常高的损耗功率，所述损耗功率可以完全处于额定功率的10％至20％的范围内。在舵装置的总效率方面，所述运行状态是非常不利的，因为舵驱动系统在直线行驶中基于所需较少的舵调整在绝大部分的运行时间仅仅需要极少的有效功率、即液压功率。

前述公知的构型虽然表明关于可靠性和安全性是有效的，但是也显示出所述技术不是高效的。在海上仅仅非常小的舵角度就可完成任务并且由此仅仅要求液压泵的小的功率。因此，相应的液压泵大部分时间在空转中运行并且由此不必要地消耗能量，因为驱动所述液压泵的电动马达没有被最优地充分使用。此外，虽然在灵活驾驶运行中期望恒定的高的舵运动速度，但是对于在直线行驶中的推进性能可能是不利的。

此外公知了一种舵驱动系统，为了在两个电动液压式主驱动装置发生不可预见的故障时保持灵活行驶能力，所述舵驱动系统具有通过液压蓄能器供能的辅助驱动装置，可以借助于所述辅助驱动装置通过卸压操纵舵。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种舵驱动系统，所述舵驱动系统消除了前述的缺点并且实现了高效地运行。此外，本发明的目的在于，提出一种用于高效地操控船舶的舵装置的方法。

该目的通过一种具有权利要求1所述特征的舵驱动系统并且通过一种具有权利要求9所述特征的方法来实现。

一种根据本发明的用于操控船舶的舵装置的舵驱动系统具有至少一个舵和两个冗余的用于操纵舵的电动液压式主驱动装置，所述主驱动装置能够彼此独立地运行。根据本发明，所述舵驱动系统具有一个可与主驱动装置无关地运行的用于操纵舵的电动液压式辅助驱动装置，所述辅助驱动装置具有一个带变频器的用于驱动液压泵的电动马达。