船舶側推裝置及側推方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種船舶側推裝置及側推方法，該船舶側推裝置包括：2n臺360o全回轉推進器，該2n臺360o全回轉推進器安裝在船舶的尾部，且相互對稱地分別設置于船舶中軸線的兩側，其中：n≥1；用于實時檢測船舶的位置坐標的第一檢測裝置；用于實時檢測船舶的航向角的第二檢測裝置；以及，側推控制裝置。側推控制裝置的信號輸入端分別與第一檢測裝置的信號輸出端和第二檢測裝置的信號輸出端連接，側推控制裝置的控制輸出端分別與2n臺360o全回轉推進器的控制輸入端連接，用于控制該2n臺360o全回轉推進器的推力方向以及推力大小，從而實現船舶的側推。

【技術實現步驟摘要】
船舶側推裝置及側推方法
本專利技術涉及一種船舶側推裝置及側推方法。
技術介紹
船舶在離靠碼頭時需要將船舶水平地移動，如內河的渡輪，每天往返碼頭幾十次，每次離靠碼頭都需要依靠船長熟練的操縱技能來控制船舶水平移動。即便經驗豐富的船長，也很難將船舶水平地靠上碼頭。要實現船舶側推平移，通常的做法是在船舶上安裝艏推裝置和艉推裝置，但基于成本考慮，這種做法僅在大型遠洋船舶上有應用價值。圖1為現有的360o全回轉推進器的結構示意圖，其包括螺旋槳91、可驅動螺旋槳91進行360o旋轉的伺服電機92以及控制螺旋槳91的轉速的推進電機93，通過控制伺服電機92可以使螺旋槳的周向轉動角度在360o范圍內改變，從而達到改變推力方向的目的，通過控制推進電機93可以改變螺旋槳的轉速，從而實現對推力大小的控制。目前，在實際應用中，人們通常利用1臺或多臺360o全回轉推進器實現普通船舶的推進（前進及后退）和轉向（左轉、右轉、左掉頭及右掉頭）功能。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種利用360o全回轉推進器實現船舶側推的裝置及其側推方法。本專利技術提供了一種船舶側推裝置，包括：2n臺360o全回轉推進器，該2n臺360o全回轉推進器安裝在船舶的尾部，且相互對稱地分別設置于船舶中軸線的兩側，其中：n≥1；第一檢測裝置，用于實時檢測船舶的位置坐標；第二檢測裝置，用于實時檢測船舶的航向角；側推控制裝置，該側推控制裝置的信號輸入端分別與第一檢測裝置的信號輸出端和第二檢測裝置的信號輸出端連接，該側推控制裝置的控制輸出端分別與該2n臺360o全回轉推進器的控制輸入端連接，用于控制該2n臺360o全回轉推進器的推力方向以及推力大小。本專利技術還公開一種實現船舶側推的方法，包括以下步驟：步驟1，將船舶調整到位于側推目標位置正前方的側推起始位置，在側推目標位置與側推起始位置之間為該船舶的預期平移路徑；步驟2，通過側推控制裝置控制2n臺360o全回轉推進器的推力方向以及推力大小，使F1x與F2x的方向相同，均指向側推目標位置，使F1y與F2y的大小相等，方向相反；其中：該2n臺360o全回轉推進器安裝在船舶的尾部，且相互對稱地分別設置于船舶中軸線的兩側，n≥1；F1x為位于船舶中軸線一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在垂直于船舶中軸線方向的分力，F2x為位于船舶中軸線另一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在垂直于船舶中軸線方向的分力；F1y為位于船舶中軸線一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在平行于船舶中軸線方向的分力，F2y為位于船舶中軸線另一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F2在平行于船舶中軸線方向的分力；步驟3，在船舶平移的過程中，側推控制裝置根據第一檢測裝置檢測到的船舶位置坐標和第二檢測裝置檢測到的船舶航向角，對2n臺360o全回轉推進器的推力方向和/或推力大小進行實時調整，以使船舶的當前移動路徑符合所述的預期平移路徑，直到船舶移動到所述的側推目標位置。本專利技術于船舶尾部、并在船舶中軸線兩側對稱地安裝有2n（n≥1）臺360o全回轉推進器，通過改變該2n臺360o全回轉推進器的推進方向和推力大小，可實現船舶的側推。附圖說明圖1為現有的360o全回轉推進器的結構示意圖。圖2是本專利技術船舶側推裝置的一個實施例的原理圖。圖3是本專利技術的GPS接收機和電羅經的安裝示意圖。圖4是本專利技術的船舶側推裝置實現船舶側推的力學原理圖。圖5是用本專利技術的船舶側推裝置實現船舶左側推的示意圖。圖6是用本專利技術的船舶側推裝置實現船舶右側推的示意圖。圖7是根據本專利技術一實施例的船舶側推平移過程示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做出進一步說明。請參考圖2至圖4。根據本專利技術一實施例的船舶側推裝置包括2臺360o全回轉推進器9a和9b、用于實時檢測船舶的位置坐標的第一檢測裝置8、用于實時檢測船舶的航向角的第二檢測裝置7以及側推控制裝置6。上述的2臺360o全回轉推進器9a和9b均安裝在船舶的尾部，且相互對稱地分別設置于船舶中軸線的兩側。側推控制裝置6的信號輸入端分別與第一檢測裝置8的信號輸出端和第二檢測裝置7的信號輸出端連接，側推控制裝置6的控制輸出端分別與該2臺360o全回轉推進器的控制輸入端連接，用于控制該2臺360o全回轉推進器的推力方向以及推力大小。在該實施例中，第一檢測裝置8為GPS接收機，第二檢測裝置7為電羅經，該GPS接收機安裝在船舶的中軸線上。優選地，GPS接收機的數量為兩臺，其中一臺GPS接收機靠近船頭，另一臺GPS接收機靠近船尾，該兩臺GPS接收機對稱地位于船舶質心（船舶質心位于船舶的中軸線上）的兩側，電羅經位于該兩臺GPS接收機之間，如圖3所示。對兩臺360o全回轉推進器的推力F1和F2進行受力分解和力矩分析，如圖4所示。其中，坐標系X軸的方向垂直于船舶中軸線，坐標系y軸的方向平行于船舶中軸線。將F1和F2進行受力分解，得F1x、F2x、F1y與F2y。船舶要水平側推，垂直方向的力需要F1y=F2y。如果水平方向的力F1x+F2x<0船舶向左運動，如圖5所示，如果F1x+F2x>0船舶向右運動，如圖6所示。對F1和F2進行力矩分析，L1為F1到船舶質心O的距離，L2為F2到質心O的距離。要使船舶不旋轉運動，推力的力矩F1×L1=F2×L2。由于本實施例中的2臺360o全回轉推進器9a和9b相互對稱地分別設置于船舶中軸線的兩側，質心O也是位于船舶中軸線上的，因此L1=L2。在這種情況下，只需要使F1=F2就能實現船舶水平側推。360o全回轉推進器的數量不限于2臺，可以是2n臺，其中，n≥1，如4臺等、6臺等。該2n臺360o全回轉推進器安裝在船舶的尾部，且相互對稱地分別設置于船舶中軸線的兩側，即，在船舶中軸線的每一側設有n臺360o全回轉推進器。進一步地，側推控制裝置6包括輸入模塊61和推進器控制模塊62。其中，輸入模塊61用于接收用戶輸入的側推指令，并將該側推指令發送給所述的推進器控制模塊62。在一種實施方式中，該輸入模塊61可以是一操作手柄。推進器控制模塊62用于在接收到該側推指令時控制2n臺360o全回轉推進器的推力方向以及推力大小，使F1x與F2x的方向相同，均指向側推目標位置，使F1y與F2y的大小相等，方向相反；其中：F1x為位于船舶中軸線一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在垂直于船舶中軸線方向的分力，F2x為位于船舶中軸線另一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在垂直于船舶中軸線方向的分力；F1y為位于船舶中軸線一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在平行于船舶中軸線方向的分力，F2y為位于船舶中軸線另一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F2在平行于船舶中軸線方向的分力；并且，在該船舶平移的過程中，推進器控制模塊62根據第一檢測裝置8檢測到的船舶位置坐標和第二檢測裝置7檢測到的船舶航向角，對2n臺360o全回轉推進器的推力方向和/或推力大小進行實時調整，以使船舶的當前移動路徑符合預期平移路徑，直到船舶移動側推目標位置。預期平移路徑是指位于側推目標位置正前方的側推起始位置與該側推目標位置之間的路徑，預期平移路徑垂直于船舶的中軸線。根據本專利技術一實施例的實現船舶側推的方法，包括本文檔來自技高網...

【技術保護點】
船舶側推裝置，其特征在于，包括：2n臺360o全回轉推進器，該2n臺360o全回轉推進器安裝在船舶的尾部，且相互對稱地分別設置于船舶中軸線的兩側，其中：n≥1；第一檢測裝置，用于實時檢測船舶的位置坐標；第二檢測裝置，用于實時檢測船舶的航向角；側推控制裝置，該側推控制裝置的信號輸入端分別與第一檢測裝置的信號輸出端和第二檢測裝置的信號輸出端連接，該側推控制裝置的控制輸出端分別與該2n臺360o全回轉推進器的控制輸入端連接，用于控制該2n臺360o全回轉推進器的推力方向以及推力大小。

【技術特征摘要】
1.船舶側推裝置，其特征在于，包括：2n臺360o全回轉推進器，該2n臺360o全回轉推進器安裝在船舶的尾部，且相互對稱地分別設置于船舶中軸線的兩側，其中：n=1；第一檢測裝置，用于實時檢測船舶的位置坐標；所述第一檢測裝置的數量為兩臺，其中一臺第一檢測裝置設置在A點，另一臺第一檢測裝置設置在B點，A點和B點均位于船舶的中軸線上，并對稱地位于船舶質心的兩側，其中B點靠近船尾；第二檢測裝置，用于實時檢測船舶的航向角；側推控制裝置，該側推控制裝置的信號輸入端分別與第一檢測裝置的信號輸出端和第二檢測裝置的信號輸出端連接，該側推控制裝置的控制輸出端分別與該2n臺360o全回轉推進器的控制輸入端連接，用于控制該2n臺360o全回轉推進器的推力方向以及推力大小；所述的側推控制裝置包括輸入模塊和推進器控制模塊，其中：輸入模塊用于接收用戶輸入的側推指令，并將該側推指令發送給所述的推進器控制模塊；推進器控制模塊用于在接收到用戶輸入的側推指令時控制2n臺360o全回轉推進器的推力方向以及推力大小，使F1x與F2x的方向相同，均指向側推目標位置，使F1y與F2y的大小相等，方向相反；其中：F1x為位于船舶中軸線一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在垂直于船舶中軸線方向的分力，F2x為位于船舶中軸線另一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在垂直于船舶中軸線方向的分力；F1y為位于船舶中軸線一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F1在平行于船舶中軸線方向的分力，F2y為位于船舶中軸線另一側的n臺360o全回轉推進器的推進合力F2在平行于船舶中軸線方向的分力；并且，在該船舶平移的過程中，所述的推進器控制模塊根據第一檢測裝置檢測到的船舶位置坐標和第二檢測裝置檢測到的船舶航向角，對2n臺360o全回轉推進器的推力方向和/或推力大小進行實時調整，以使船舶的當前移動路徑符合預期平移路徑，直到船舶移動到所述的側推目標位置；在該船舶平移的過程中：當y2≠y1且θ1≠θ2，則使F2=λ1（y2－y1）+F1；當y2=y1，θ1≠θ2，則使F2=λ2（θ2－θ1），并將F2調整到垂直于船舶中軸線方向，如果船舶左偏則F2向左垂直，如果船舶右偏F2向右垂直，同時使F1=0；當y2≠y1，θ1=θ2，則使F2=F1=λ3（y2－y1），并將F1、F2調整到平行于船舶中軸線方向；位于B點的第一檢測裝置在側推起始位置測得的位置坐標為（x1,y1），在船舶平移的過程中測得的位置坐標為（x2,y2）；第二檢測裝置在側推起始位置測得的航向角為θ1，在船舶平移的過程中測得的航向角為θ2；λ1=λ2=λ3=1。2.如權利要求1所述的船舶側推裝置，其特征在于，所述的第二檢測裝置為電羅經。3....

【專利技術屬性】
技術研發人員：周航，劉予學，蘭鋒，徐在強，馬善偉，劉赟，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七一一研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31