用于控制船的推进单元的振动的方法和控制设备技术

推进单元(20)包括具有上部部分(22)和下部部分(23)的框架结构(21)，上部部分(22)形成从船(10)的船体(11)突出的支承臂，下部部分(23)形成设置有推进器轴(41)以及驱动推进器轴(41)的第一电动马达(30)的纵向隔室，推进器轴(41)具有附接至其的至少一个推进器(55)。该方法包括：利用至少一个测量装置(300)测量推进单元(20)的振动，基于所测量的振动信号形成第一辅助扭矩控制信号(Tq11)，将第一辅助扭矩控制信号(Tq11)加到由第一电动马达(30)的第一扭矩控制器(230)产生的第一扭矩控制信号(Tq1)。第一辅助扭矩信号(Tq11)反作用于所测量的振动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制船的推进单元的振动的方法和控制设备
本专利技术涉及一种用于控制船的推进单元的振动的方法和控制设备。
技术介绍
在现有技术的解决方案中，推进单元的主动振动控制已经通过一个或更多个单独的致动器实现，这些致动器被布置成作用在推进单元上以减弱振动。已经利用合适的传感器对振动进行测量，并且已经基于振动测量来操作致动器，以便产生对振动的反作用力。推进单元中的振动可能源自不同的源。源自推进单元中的旋转质量的周期性脉冲是最重要的振动源。这些脉冲是由旋转质量的不平衡和推进器在水中的旋转引起的。推进器的叶片产生与叶片频率有关的脉冲，叶片频率通过将推进器的旋转速度乘以推进器的叶片的数目来计算。沿推进单元通过的水流也产生脉冲。当扭矩控制器控制第一电动马达的第一电力变换器的开关时，由第一电动马达和扭矩连接频率产生另外的脉冲。相邻的推进单元也可以产生到推进单元的周期性脉冲。例如每次推进单元转动并暴露于斜行的水流时，推进单元将经受振动。
技术实现思路
本专利技术的目的是用于控制船的推进单元的振动的改进的方法和改进的控制设备。在权利要求1中限定了用于控制船的推进单元的振动的方法。在权利要求10中限定了用于控制船的推进单元的振动的控制设备。该推进单元包括：框架结构，其具有上部部分和下部部分，上部部分从船的船体向外突出形成支承臂，下部部分形成具有第一端和第二相对端的纵向隔室，推进器轴，其定位在框架结构的下部部分内，附接至推进器轴的至少一个推进器，驱动推进器轴的第一电动马达。该方法包括：用至少一个测量装置测量推进单元的振动，基于所测量的振动信号形成第一辅助扭矩控制信号，将第一辅助扭矩控制信号加到由第一电动马达的第一扭矩控制器产生的第一扭矩控制信号，第一辅助扭矩控制信号反作用于所测量的振动以减弱所述振动。控制设备包括：至少一个测量装置，其用于测量推进单元的振动，第一扭矩控制器，其用于产生到第一电动马达的扭矩控制信号，第一附加扭矩控制器，其接收来自至少一个测量装置的测量的振动作为输入信号，第一主动振动控制器，其用于基于测量的振动信号产生第一辅助扭矩控制信号，由此将第一辅助扭矩控制信号加到由第一电动马达的第一扭矩控制器产生的第一扭矩控制信号，第一辅助扭矩控制信号反作用于所测量的振动以减弱所述振动。通过使用用于控制船的推进单元的振动的新颖方法和设备，在本专利技术中减少了振动的发展并且减弱了发展的振动。可以利用至少一个测量装置测量推进单元的振动，并且可以对该至少一个测量装置的输出信号进行滤波，以便产生第一辅助扭矩控制信号，该第一辅助扭矩控制信号可以被加到由第一电动马达的第一扭矩控制器产生的第一扭矩控制信号。第一辅助扭矩控制信号在与推进单元的测量振动相反的方向上产生作用。推进单元的主要自然振动发生在推进单元的纵向方向上、在推进单元的横向方向或左右方向上、以及在推进单元的旋转方向上或者产生为这些方向的任意组合。可以使用一个或若干个测量装置来测量推进单元在这三个方向上的振动。在本专利技术的方法中，不需要使用外部致动器来产生对振动的反作用力。通过辅助扭矩控制信号在电动马达内产生反作用力。附图说明下面将通过参照附图的优选实施方式对本专利技术进行更详细的描述，在附图中：图1示出了在船的推进单元的纵向方向上的竖向截面，图2示出了图1的推进单元的横向方向上的竖向截面，图3示出了图1的推进单元的水平截面，图4示出了图1的设置有测量装置的推进单元的水平截面，图5示出了驱动推进单元的推进器轴的第一电动马达的主动振动控制的主要流程图，图6示出了驱动推进单元相对于船的旋转的第二电动马达的主动振动控制的主要流程图。具体实施方式图1示出了在船的推进单元的纵向方向上的竖向截面。船10可以具有两个底，即，第二内底12和形成船的船体的第一外底11。推进单元20可以包括具有上部部分22和下部部分23的框架结构21。推进单元20的框架结构21的上部部分22可以从船10的壳11向外延伸形成支承臂。框架结构21的中空上部部分22可以从船10的船体11基本上竖直向下延伸。推进单元20可以经由框架结构21的上部部分22的上端可旋转地附接至船10，使得推进单元20可以围绕旋转的中心轴线Y-Y转动360度。在船10的底从船10的第一外底11到第二内底12可以形成有通路P1。框架结构21的上部部分22的上端可以连接至上块体60。上块体60可以穿过通路P1并且可以利用回转轴承61可旋转地附接至船10的船体。上块体60可以具有大致圆柱形形式。上块体60可以由框架结构21的上部部分22的上端部形成而非形成为单独的部件。回转密封件62可以定位在回转轴承61下方以形成海水与船10的船体内部之间的密封件。推进单元20的框架结构21的下部部分23可以形成基本上水平延伸的纵向中空隔室，其具有第一端23A和第二相对端23B。具有旋转中心轴线X-X的推进器轴41可以定位在框架结构21的下部部分23内。推进器轴41可以利用彼此相距一定距离定位在轴X-X处的轴承51、52支承在框架结构21的下部部分23中。推进器55可以附接至推进器轴41的从框架结构21的下部部分23突出的至少一端。第一电动马达30可以驱动推进器轴41。推进器轴41的第一端41A可以连接至第一电动马达30，并且推进器轴41的第二端41B可以从框架结构21的下部部分23的后端23B突出。推进器55可以连接至推进器轴41的第二外端41B。推进器轴41的旋转中心轴线X-X形成推进单元20的轴线和纵向方向。推进器轴41可以是单件轴，或者可以分成几个部分。推进器轴41的轴承51、52可以定位在第一电动马达30的轴向X-X相对侧上。在框架结构21的下部部分23的第二端23B处的第一轴承51可以有利地是径向轴承。在框架结构21的下部部分23的第二端23A处的第二轴承52可以有利地是包括径向轴承和滑动推力轴承的混合轴承，或者它可以由各种类型和数目的滚子轴承组成。滑动推力轴承或各种滚子轴承的组合将承受推进器轴41的轴向载荷。旋转构件70可以定位在船10的船体11内。旋转构件70附接至上块体60。旋转构件70可以利用第二电动马达80围绕旋转中心轴线Y-Y转动360度。第二电动马达80可以驱动旋转构件70。旋转构件70可以由齿轮形成。第二电动马达80可以通过第二轴81连接至小齿轮82，并且小齿轮82的齿可以连接至齿轮70的齿。当然，可以存在连接至齿轮70的若干个类似的第二电动马达80。齿轮70的转动将使推进单元20转动。齿轮70可以具有中间带孔的环形形状。齿轮70的齿可以定位在齿轮70的外边缘上或内边缘上。在船10内还可以存在发动机90，并且发电机92通过轴91连接至发动机90。发动机90可以是在船10中使用的常规的内燃机。发电机92产生船10和推进单元20中所需的电能。在船10中可以存在若干内燃机90和发电机92。还可以存在与齿轮70连接的滑环设备63。电力可以通过第一电缆95从发电机92传输至滑环设备63。电力还可以通过第二电缆35从滑环设备63传输至第一电动马达30。需要滑环设备63以在船的固定船体11与旋转推进单元20之间传输电力。推进器55可以是拉动推进器，由此船10的向前行进方向是箭头L1的方向。另一方面，推进器55可以是推进推进器，由此船10的向前行进方向是箭头L2所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制船(10)的推进单元(20)的振动的方法，所述推进单元(20)包括：框架结构(21)，其具有上部部分(22)和下部部分(23)，所述上部部分(22)从所述船(10)的船体(11)向外突出形成支承臂，所述下部部分(23)形成具有第一端(23A)和第二相对端(23B)的纵向隔室，推进器轴(41)，其定位在所述框架结构(21)的所述下部部分(23)内，附接至所述推进器轴(41)的至少一个推进器(55)，驱动所述推进器轴(41)的第一电动马达(30)，所述方法包括：用至少一个测量装置(300)测量所述推进单元(20)的振动，基于所测量的振动信号形成第一辅助扭矩控制信号(Tq11)，将所述第一辅助扭矩控制信号(Tq11)加到由所述第一电动马达(30)的第一扭矩控制器(230)产生的第一扭矩控制信号(Tq1)，所述第一辅助扭矩控制信号(Tq11)反作用于所测量的振动以减弱所述振动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制船(10)的推进单元(20)的振动的方法，所述推进单元(20)包括：框架结构(21)，其具有上部部分(22)和下部部分(23)，所述上部部分(22)从所述船(10)的船体(11)向外突出形成支承臂，所述下部部分(23)形成具有第一端(23A)和第二相对端(23B)的纵向隔室，推进器轴(41)，其定位在所述框架结构(21)的所述下部部分(23)内，附接至所述推进器轴(41)的至少一个推进器(55)，驱动所述推进器轴(41)的第一电动马达(30)，所述方法包括：用至少一个测量装置(300)测量所述推进单元(20)的振动，基于所测量的振动信号形成第一辅助扭矩控制信号(Tq11)，将所述第一辅助扭矩控制信号(Tq11)加到由所述第一电动马达(30)的第一扭矩控制器(230)产生的第一扭矩控制信号(Tq1)，所述第一辅助扭矩控制信号(Tq11)反作用于所测量的振动以减弱所述振动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述推进单元(20)在所述船(10)的纵向方向(L1，L2)上的振动，并且用所述第一辅助扭矩信号(Tq11)利用所述至少一个推进器(55)产生反作用推力，所述反作用推力作用在相对于所述推进单元(20)的纵向(L1，L2)振动相反的方向上，由此通过所述反作用推力减弱所述振动。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述推进单元(20)在所述船(10)的横向方向(T1，T2)上的振动，并且用所述第一辅助扭矩信号(Tq11)通过利用所述第一电动马达(20)和所述推进器(55)的转动惯量产生反作用弯矩，所述反作用弯矩作用在相对于所述推进单元(20)的横向(T1，T2)振动相反的方向上，由此通过所述反作用弯矩减弱所述振动。4.根据权利要求2和3所述的方法，其特征在于，同时测量所述推进单元(20)在所述船(10)的纵向方向(L1，L2)和所述船(10)的横向方向(T1，T2)上的振动，并且同时产生反作用推力和反作用弯矩。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述推进单元(20)还包括：在所述船(10)的所述船体(11)内的旋转构件(70)，所述旋转构件(70)连接至所述框架结构(21)的所述上部部分(22)的上端，以及连接至所述旋转构件(70)的至少一个第二电动马达(80)，所述推进单元(20)能够利用所述至少一个第二电动马达(80)经由所述旋转构件(70)围绕旋转中心轴(Y-Y)旋转，所述方法还包括：利用至少一个测量装置(300)测量所述推进单元(20)在所述推进单元(20)的旋转方向(R1，R2)上的振动，基于所测量的振动信号形成第二辅助扭矩控制信号(Tq12)，将所述第二辅助扭矩控制信号(Tq12)加到由所述第二电动马达(80)的第二扭矩控制器(235)产生的第二扭矩控制信号(Tq2)，所述第二辅助扭矩控制信号(Tq12)反作用于所测量的振动以减弱所述振动。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一辅助扭矩控制信号(Tq11)评定为在由所述第一电动马达(30)的所述第一扭矩控制器(230)产生的最大扭矩值的1％至20％范围内的值，并且将所述第二辅助扭矩控制信号(Tq12)评定为由所述第二电动马达(80)的所述第二扭矩控制器(235)产生的最大扭矩值的1％至20％的范围内的值。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一辅助扭矩控制信号(Tq11)评定为在由所述第一电动马达(30)的所述第一扭矩控制器(230)产生的最大扭矩值的1％至3％范围内的值，并且将所述第二辅助扭矩控制信号(Tq12)评定为由所述第二电动马达(80)的所述第二扭矩控制器(235)产生的最大扭矩值的1％至3％的范围内的值。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一个测量装置(310，320)用于测量所述推进单元(20)的纵向(L1，L2)振动并且使用至少一个测量装置(330，340)用于测量所述推进单元(20)的横向(T1，T2)振动，以及将所述测量装置(310，320，330，340)定位在所述推进单元(20)内的所述推进器轴(41)水平上。9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一个测量装置(350，360)用于测量所述推进单元(20)的旋转(R1，R2)振动并将所述至少一个测量装...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚里·托伊瓦，
申请(专利权)人：ABB公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI