[发明专利]船舶中速柴油机推进动力装置的应急换向控制器

说明书

本发明公开了一种船舶中速柴油机推进动力装置应急换向控制器，其根据中速柴油主机船舶的船机桨技术参数在应急换向控制器中建立船‑机‑桨数学模型；在船舶应急换向时，通过采集包括船舶航速、装载和海况实时参数，利用模型计算输出允许主机倒车合排的标志至主机遥控装置，为其控制应急换向提供可靠依据和实现方法，缩短船舶紧急制动时间和距离，优化应急换向过程，以解决中速柴油机动力船舶应急换向易出现包括主机焖熄和倒车响应不及时的问题。本发明可在船舶应急倒航操纵时，保证柴油主机不熄火的前提下快速倒车合排成功，实现螺旋桨倒转使船舶快速制动，为紧急情况避险争取宝贵时间。

技术领域

本发明涉及船舶动力装置控制领域，特别适用于带倒顺离合器齿轮箱的柴油主机推进动力装置，属于船舶动力装置自动控制技术领域。

背景技术

船舶中速柴油主机推进动力装置，通常由柴油机经倒顺离合器减速齿轮箱驱动螺旋桨。船舶航行中如遇突发状况需要紧急倒车时，主机先紧急降速至脱排转速，齿轮箱脱排，主机怠速运行，螺旋桨呈水涡轮状态，此时倒车合排，由于螺旋桨的阻转矩很大，主机输出转矩不足以克服摩擦力矩、螺旋桨阻力矩和轴桨转动惯量，冒然合排会焖熄主机。只有当航速和螺旋桨转速下降，螺旋桨阻转矩减小，主机输出转矩足以克服摩擦力矩、螺旋桨阻力矩和轴桨转动惯量时才能倒车合排成功。然而，这一时刻在实践中很难准确把握，因为，螺旋桨阻力矩不光与航速有关，还与船舶载重和海况等因素相关。而目前，一般采用经验设置倒车合排等待时间(俗称时间原则)，即按船舶满载和最高航速估计允许倒车合排的等待时间。显然，这种应急换向控制方式，一方面，当航速比较低、装载较少和海况较好时，造成倒车合排等待时间过长，拖延避险时机；另一方面，当航速比较高、装载较重和海况恶劣时，可能造成柴油主机焖熄，危及船舶生命财产安全。

本发明依据船、机、桨三者的力矩耦合传递关系，在应急换向控制器中运行船-机-桨模型，根据采集的船舶航速、装载和海况等实时参数进行运算，得出倒车合排等待时间；输出允许合排标志指令至主机遥控装置，执行倒车合排动作。在保证柴油主机不熄火的前提下快速倒车成功合排，实现螺旋桨倒转使船舶快速制动，为紧急情况避险争取宝贵时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种船舶中速柴油机推进动力装置的应急换向控制器，在船舶应急倒航操纵时，可保证柴油主机不熄火的前提下快速倒车成功合排，实现螺旋桨倒转使船舶快速制动，为紧急情况避险争取宝贵时间。

本发明解决技术问题采用以下技术方案：

本发明提供的船舶中速柴油机推进动力装置应急换向控制器，其根据中速柴油主机船舶的船机桨技术参数在应急换向控制器中建立船-机-桨数学模型；在船舶应急换向时，通过采集包括船舶航速、转载和海况实时参数，利用模型计算输出允许主机倒车合排的标志至主机遥控装置，为其控制应急换向提供可靠依据和实现方法，缩短船舶紧急制动时间和距离，优化应急换向过程，以解决中速柴油机动力船舶应急换向易出现包括主机焖熄和倒车响应不及时的问题。

所述的船舶中速柴油机推进动力装置应急换向控制器，其包括航速仪、船舶吃水测量仪、风速风向仪、应急换向控制器、主机遥控装置、倒顺离合器、主机调速器；所述应急换向控制器与航速仪、船舶吃水测量仪和风速风向仪采用屏蔽双绞线连接，与主机遥控装置通过以太网电缆连接，主机遥控装置与倒顺离合器和主机调速器采用电连接。

所述航速仪、船舶吃水测量仪和风速风向仪通过RS485通讯线缆发送航速、船舶艏艉吃水和风速风向信号至应急换向控制器；应急换向控制器和主机遥控装置采用工业以太网线连接进行数据交换，其中，应急换向控制器接收主机遥控装置的应急换向标志和艉轴转速信号，主机遥控装置读取应急换向控制器中的允许倒车合排标志。

所述应急换向控制器由工业控制计算机组成，工业控制计算机提供点对点通讯的RS485通讯接口和以太网口。