一种用于船舶的船用推进和转向系统具有多种运行模式，具有轴向推进系统、操纵推进系统和操纵控制系统，该操纵控制系统包括领航员可控操纵杆，该操纵杆用于生成表示领航员预期的船舶运动的推进和操纵控制输入。输入环响应于操纵杆控制输入而生成表示领航员预期的船舶运动的幅度和方向的操纵指令，而致动器环控制器响应于来自该输入环的操纵指令而向船舶推进和操纵系统生成相应的船舶控制指令。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于轮船的操纵杆控制的操纵系统，并且具体地涉及一种具有输入环和致动器环的操纵杆操纵控制器，该输入环将用户操纵杆操纵输入转化成相应的轮船操纵指令，而该致动器环将轮船操纵指令转化成相应的轮船控制器和推进系统指令输入。
技术介绍
各种尺寸和功能的海船需要在狭窄或受限的水域中精确控制导航的能力，所述海船包括并且范围例如从游艇、捕鱼船和作业船、游轮以及参观小港口、峡湾、河口或其它有趣的狭窄区域的渡船到较大的船舶，所述作业船诸如是拖船、各种港口船、测量船、打捞船、 补给船和海上作业船，所述较大的船舶由于其尺寸和/或吃水而发现自己处于实际上狭窄的水域中，诸如较大的游船或客船、油轮、货船、钻机和平台等。这些船舶从而经常需要用于精确可控的平移运动，即直线运动，以及绕竖直延伸通过船舶中心线的固定轴线的精确可控的旋转的能力。这些需求典型地并且通常通过包括传统的推进和导航系统的操纵和推进系统来满足，该传统的推进和导航系统由一个或多个可转向舵以及一个或多个与操纵系统结合的可独立控制的推进器组成，该操纵系统包括一个或多个固定的或可转向的助推器，所述助推器例如是泵的或导管推进器的助推器。然而，此组合推进和操纵系统遭受许多缺点和问题，这些缺点和问题中最普遍和持久的一个是当通过此系统进行控制时，每个此系统就其自身特性和船舶本身的操纵特性而言通常是唯一的。由此，将要领航配设此推进和操纵系统的船舶的每个人需要对船舶和该推进和操纵系统进行单独地学习和广泛地实践，以便将推进和操纵系统以及船舶的单独的且唯一的操纵特性掌握到对船舶进行安全导航所必须的程度。这些问题是复合的，因为诸如主发动机、舵以及船首和船尾助推器的每个推进系统每个均具有其自己独立的用户界面。此外，人员针对一艘船舶以及推进和操纵系统所获得的知识和经历在最好的情况下仅可部分地传递给不同的船舶以及推进和操纵系统，使得必须大致对每个新的船舶以及推进和操纵系统从头开始重新学习。还必须注意的是，船舶及其推进和操纵系统的特性必须单独地确定，例如当船舶以及推进和操纵系统最初建造和交付使用时或当将此推进和操纵系统添加到现有船舶时。 在船舶或推进和操纵系统有任何明显的改变或修改时必须重复此过程，这可能影响船舶或推进和操纵系统的操纵特性。然而新的或修改的船舶或推进和操纵系统的操纵特性的确定是漫长和昂贵的过程，诸如为自动控制系统执行的“系船柱”试验。在针对自动控制系统的系船柱试验中，将船舶系泊到固定系船柱装置，并且在对船舶以及推进和操纵系统在其整个操纵和推进能力范围上进行训练时，测量由船舶施加在系泊设备上的力。一般地，根据船舶以及推进和操纵系统的测量和物理参数，诸如船舶尺寸、风力影响、质量等，利用所计算的船舶的响应来计算船舶以及推进和操纵系统的可能操纵特性。然而，显然的是，所计算的船舶以及推进和操纵系统的操纵特性可能不精确乃至不足以表示船舶以及推进和操纵系统的实际操纵特性，特别是在诸如风和水流的影响或船舶装载的影响的实际运行条件下。因此，在没有在实际运行条件下获取对船舶以及推进和操纵系统的足够实际经历之前，对船舶以及推进和操纵系统的实际操纵特性的认知未达到预期的信心水平。还将认识到，预期领航船舶的人员不能根据所计算的特性了解船舶或推进和操纵系统的操纵特性，并且对于每个船舶以及推进和操纵系统必须通过对船舶以及推进和操纵系统的实际经历来再次学习这些事项。本专利技术提供一种针对现有技术的这些和相关问题的解决方案。
技术实现思路
本专利技术致力于一种用于船舶的船用推进和转向系统，该船用推进和转向系统具有多种运行模式并且包括船舶推进系统，该船舶推进系统包括轴向推进系统、操纵推进系统和操纵系统，该轴向推进系统包括用于控制船舶的轴向运动的至少一个发动机，该操纵推进系统包括至少一个可控助推器，所述至少一个可控助推器用于控制船舶的旋转运动和平移运动。该操纵系统包括至少一个领航员可控操纵杆以及操纵处理器，该至少一个领航员可控操纵杆用于生成表示领航员预期的船舶运动的推进和操纵控制输入，而该操纵处理器包括输入环控制器和致动器环控制器，该输入环控制器和致动器环控制器响应于领航员操纵杆控制输入，用于向该至少一个助推器和向该至少一个发动机生成相应的控制输出，以按照操纵杆控制输入控制船舶的平移运动和旋转运动。该输入环控制器响应于操纵杆控制输入以生成表示领航员预期的船舶的力的幅度和方向的操纵指令，而该致动器环控制器响应于来自输入环控制器的操纵指令以向船舶推进系统生成相应的船舶控制指令，从而产生推进和操纵力，以致使船舶按照操纵杆输入指令而移动。此外本专利技术致力于一种用于控制船舶推进系统的方法，该船舶推进系统包括操纵杆控制、轴向推进系统和操纵推进系统，在该操纵杆控制中操纵杆绕操纵杆的运动轴的运动向船舶推进系统提供相应的运动控制指令，该轴向推进系统包括用于控制船舶的轴向运动的至少第一发动机以及用于控制船舶的运动方向的舵、用于控制船舶的轴向运动和方向运动的第二发动机中的至少一个，该操纵推进系统包括用于控制船舶的旋转运动和平移运动的至少一个可操纵和/或可控助推器。根据本专利技术，操作者从正常运行模式、保持方位运行模式、保持位置运行模式以及组合的保持方位和保持位置运行模式中选择一种运行模式。当处于正常运行模式中时，船舶的所有航向、轴向运动、旋转运动和横向运动均由操纵杆控制输入、通过相应的操纵杆控制输入来控制。当处于保持方位运行模式中时，系统保持船舶的当前方位恒定并且通过相应的操纵杆输入来控制船舶的轴向运动和横向运动。当处于保持位置运行模式中时，系统以船舶致动器的最佳能力保持当前的船舶位置恒定，并且当处于组合保持方位和保持位置运行模式中时，系统保持当前船舶方位和位置恒定。在用于控制船舶推进系统的方法的另一实施方式中，该系统包括基本推进运行模式、操纵运行模式以及驱动运行模式中的至少一个。在该基本推进运行模式中，船舶轴向运动指令根据操纵杆的相应运动生成，而船舶旋转指令根据操纵杆的相应旋转运动生成，并且通过操纵杆的横向运动命令该系统进入操纵运行模式，或者当操纵杆的生成轴向运动指令的运动超过驱动模式设定点时，命令系统进入驱动运行模式。在操纵运行模式中，船舶横向运动指令通过操纵杆的相应横向运动生成，而船舶轴向运动指令通过操纵杆的超过驱动模式设定点的相应运动生成。在驱动运行模式中，船舶轴向运动指令通过操纵杆的相应运动生成，而舵转向指令以及第一发动机和第二发动机转向指令中的至少一个根据操纵杆的相应横向运动生成。如此处结合助推器所使用的，术语“可转向，，意指助推器能够在至少两个相反方向上产生转向力。附图说明现有技术的上文讨论的方面以及本专利技术的下文讨论的方面在图中示出，其中图IA-图IJ是可通过本专利技术的推进和操纵系统实现的平移运动和旋转运动的类型和范围的概略图；图2A和图2B分别是本专利技术的示例性操纵杆控制的推进操纵系统的方框图以及该操纵杆控制的推进操纵系统的示例性操纵杆控制的操纵系统的概要图示；图3A、图3B、图3C和图3D是推进和操纵系统的控制系统的方框图。具体实施例方式参照图IA-图1J，其中呈现了能够通过本专利技术的操纵杆控制的推进和操纵系统实现的平移船舶运动和旋转船舶运动的示例性类型和范围的概略图，其中图IA-图IJ的每一个示出了操纵杆1的位置或运动以本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于船舶的船用推进和转向系统，包括：船舶推进系统，该船舶推进系统包括：推进系统，该推进系统用于生成推力向量，用于控制船舶的旋转运动和平移运动；以及操纵系统，该操纵系统包括：至少一个领航员输入装置，所述至少一个领航员输入装置用于生成推进和操纵控制输入，所述推进和操纵控制输入表示领航员期望的船舶运动，以及操纵控制器，该操纵控制器包括：输入环和致动器环，所述输入环和致动器环响应于所述推进和操纵控制输入以用于向所述推进系统生成对应的控制输出，以按照所述推进和操纵控制输入来控制所述船舶的轴向运动、平移运动和旋转运动，其中：所述输入环响应于所述推进和操纵控制输入以生成操纵指令，所述操纵指令表示领航员期望的船舶运动的幅度和方向，并且所述致动器环响应于来自所述输入环的操纵指令以向所述船舶推进系统的至少一个致动器生成对应的船舶控制指令，从而产生推进和操纵力，以使所述船舶按照所述推进和操纵控制输入而移动。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴夫·古斯丁，
申请(专利权)人：ZF腓德烈斯哈芬股份公司，
类型：发明
国别省市：DE
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