基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)公開了基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，全向推進器包括主推進電機、舵軸及齒輪箱，主推進電機的輸入軸與齒輪箱間通過軸承而轉(zhuǎn)動配合，操縱控制系統(tǒng)包括操縱臺、控制柜、主電機驅(qū)動器、轉(zhuǎn)向電機、舵角傳感器、減速器、溫度傳感器，操縱臺與控制柜相聯(lián)，控制柜與主電機驅(qū)動器、轉(zhuǎn)向電機、舵角傳感器、溫度傳感器相聯(lián)，主電機驅(qū)動器與主推進電機相聯(lián)；溫度傳感器安裝于齒輪箱內(nèi)，用于檢測軸承的溫度；轉(zhuǎn)向電機的輸入軸通過減速器與舵軸連動，舵角傳感器安裝于減速器，用于檢測舵角。本實用新型專利技術(shù)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制環(huán)節(jié)少、可靠性高、維護簡便等特點。（*該技術(shù)在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于船舶推進及操縱控制
，特別涉及一種與船舶全向推進裝置配合而構(gòu)成的一種新型船舶電力操縱推進系統(tǒng)，其具有系統(tǒng)簡單、操作簡便、可控性高等特點。
技術(shù)介紹
長期以來人們?yōu)樘剿餍滦透咝У拇猛七M裝置進行了不懈的努力，創(chuàng)造了諸多的船舶推進形式，如槳、櫓、明輪、螺旋槳、導(dǎo)管螺旋槳、噴水推進器等。隨著航運船舶的大型化以及船舶對操縱性要求的不斷提高，迫切需要進一步提高船舶推進裝置的綜合性能，因此具有舵槳功能的電力推進操縱推進系統(tǒng)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。我國在船舶電力推進系統(tǒng)研究及應(yīng)用方面起步較晚，其操縱控制系統(tǒng)存在信號反饋工作時間長、控制算法復(fù)雜、可控程度不夠高、無模擬人機交互界面板等問題，實際船舶運用中存在操縱指令與實際反饋誤差較大的情況，故該操縱控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍受限。隨著電力電子技術(shù)迅速發(fā)展，大功率交流電機變頻調(diào)速技術(shù)日臻成熟，基于晶閘管整流/逆變方案和IGBT器件方案實現(xiàn)的船舶電力推進技術(shù)在國外得以迅速發(fā)展，并在可靠性和運行效率等方面都有了突破，從而使電力推進技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，除應(yīng)用于破冰船、挖泥船、渡輪以外，還廣泛用于大中型常規(guī)船舶，顯示出廣泛的市場前景。據(jù)統(tǒng)計，近3年來新建的油輪、渡輪、游輪、集裝箱船有30%采用電力推進系統(tǒng)。因此，電力推進將是一種被廣泛采用的先進船舶推進系統(tǒng)。杭州風(fēng)光科技有限公司向國知局申報了一種差速型船用平旋推進裝置，其專利號為CN201010549180.0，該專利產(chǎn)品已正式投入生產(chǎn)。其具有吃水淺、安裝維護方便、操縱性能好、舵槳合一等諸多優(yōu)點，該推進器可旋轉(zhuǎn)的圓盤置于船底，圓盤下面沿圓周裝有若干能轉(zhuǎn)動的直葉片深入水中。本技術(shù)提供了一種與之配套的操縱控制系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)公開了一種基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)。本技術(shù)基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)實現(xiàn)了兩臺全向推進器的轉(zhuǎn)舵控制與推進器轉(zhuǎn)速控制的功能，主要由操縱臺、控制柜、轉(zhuǎn)舵裝置、主推裝置、測量裝置等組成，具有經(jīng)濟性好、操縱性好、安全性高、節(jié)省空間、噪音低等優(yōu)點，將推進器常規(guī)意義上的舵角范圍±35度擴展到±360度，弓丨入一個全新的操舵概念。本技術(shù)采取以下技術(shù)方案:基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，所述的全向推進器包括主推進電機、舵軸及齒輪箱，主推進電機的輸入軸與齒輪箱間通過軸承而轉(zhuǎn)動配合，所述的操縱控制系統(tǒng)包括操縱臺、控制柜、主電機驅(qū)動器、轉(zhuǎn)向電機、舵角傳感器、減速器、溫度傳感器，操縱臺與控制柜相聯(lián)，控制柜與主電機驅(qū)動器、轉(zhuǎn)向電機、舵角傳感器、溫度傳感器相聯(lián)，主電機驅(qū)動器與主推進電機相聯(lián)；溫度傳感器安裝于所述的齒輪箱內(nèi)，用于檢測所述軸承的溫度；所述轉(zhuǎn)向電機的輸入軸通過所述的減速器與所述的舵軸連動，所述的舵角傳感器安裝于所述的減速器，用于檢測舵角。所述的基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，操縱臺設(shè)置觸摸屏，觸摸屏通過電線連接電源，并通過串口數(shù)據(jù)線與控制柜連接而通訊，并控制及顯示控制柜的相關(guān)信息和參數(shù)。所述的基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，操縱臺設(shè)置主推進速度手柄，與主電機驅(qū)動器連接，給主電機驅(qū)動器提供模擬量信號。所述的基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，設(shè)有一應(yīng)急手輪，應(yīng)急手輪通過減速器與舵軸連動。所述的基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，控制柜內(nèi)設(shè)有空氣開關(guān)、熱繼電器、PLC控制器、電機正反轉(zhuǎn)模塊，空氣開關(guān)連接在轉(zhuǎn)向電機的動力電源進線上，對轉(zhuǎn)向電機進行短路保護；熱繼電器接在空氣開關(guān)之后，對轉(zhuǎn)向電機進行過載報警；電機正反轉(zhuǎn)模塊接在熱繼電器之后，輸出與轉(zhuǎn)向電機相連；電機正反轉(zhuǎn)模塊接收PLC控制器發(fā)來的控制信號,對電機進行正反轉(zhuǎn)控制驅(qū)動。所述的基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，控制柜還設(shè)有模擬量模塊；PLC控制器與模擬量模塊通過總線相聯(lián)，PLC控制器接收轉(zhuǎn)向手柄開關(guān)量、熱繼電器報警開關(guān)量、失電報警開關(guān)量、主電機驅(qū)動器的速度模擬量信號；模擬量模塊接收來自舵角傳感器、溫度傳感器的模擬量輸入信號，舵角傳感器和溫度傳感器分別測量全向推進器的舵角和推進器軸承溫度。所述的基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，減速器采用兩級渦輪蝸桿減速器組合而成。本技術(shù)所涉及全向推進器的內(nèi)容參見申請?zhí)枮?01010549180.0的中國專利文獻。本技術(shù)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制環(huán)節(jié)少、可靠性高、維護簡便等特點，解決了傳統(tǒng)電力推進系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難、故障率高等問題。該系統(tǒng)響應(yīng)快速、控制精確、全向電力推進電機轉(zhuǎn)速易于調(diào)節(jié)，在正/反轉(zhuǎn)等各種轉(zhuǎn)速下都能提供恒定轉(zhuǎn)矩，因此能得到最佳的工作特性，使船舶取得優(yōu)良的操縱性等特點，較好地實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的控制，并可實現(xiàn)兩臺全向推進器的同步和異步操縱控制。本技術(shù)與申請?zhí)枮?01010549180.0差速型船用平旋推進裝置配套，這種全向推進器的電力操縱控制系統(tǒng)可使豎向翼除能跟著圓盤旋轉(zhuǎn)外，還能繞自身軸線以一定規(guī)律擺動，因而能形成任何方向推力來操縱船舶，具有靈活可靠、工作平穩(wěn)、精度高、無級變速、隨動隨停、可改變推力大小及方向的特性，且不受航速影響，在任何航速下均可操縱船舶并可進行原地回轉(zhuǎn)。附圖說明圖1是本技術(shù)操縱控制系統(tǒng)的構(gòu)成框圖。圖2是操縱臺的布置圖。圖3是觸摸屏的第一頁顯示屏。圖4是觸摸屏的第二頁顯示屏。圖5是觸摸的第二頁顯不屏。圖6是控制柜內(nèi)部功能框圖。圖7是轉(zhuǎn)舵部分框圖。圖8是測量部分的框圖。圖9是主推部分的框圖。圖10是本技術(shù)一種實施例的系統(tǒng)模塊框圖。圖11是本技術(shù)操縱控制系統(tǒng)的電路原理圖一。圖12是本技術(shù)操縱控制系統(tǒng)的電路原理圖二。圖13是轉(zhuǎn)舵控制流程圖。圖14是航角復(fù)位流程圖。圖15A、15B是轉(zhuǎn)舵處理流程圖。圖16是側(cè)推控制流程圖。圖17是側(cè)推子流程圖。圖18是速度手柄控制主機速度的流程圖。圖19是溫度顯示和報警的流程圖。圖20是初始值設(shè)定的流程圖。圖21是電路報警處理的流程圖。圖22是主機速度顯示的流程圖。圖23A、23B是控制器的總流程圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本技術(shù)實施例作詳細說明。圖1中，1-操縱臺、2-控制柜、3-主電機驅(qū)動器、4-轉(zhuǎn)向電機、5-舵角傳感器、6-減速器、7-溫度傳感器、8-全向推進器、應(yīng)急手輪9。參見圖1、11、12，全向推進器8采用申請?zhí)枮?01010549180.0所公開的差速型船用平旋推進裝置，具有吃水淺、裝維護方便、縱性能好、槳合一等諸多優(yōu)點。其包括主推進電機8-1、舵軸及齒輪箱8-2，主推進電機的輸入軸8-1-1與齒輪箱間通過軸承而轉(zhuǎn)動配合。為了與該全向推進器配套，以發(fā)揮其功能效用，本技術(shù)專門設(shè)計了一套操縱控制系統(tǒng)，該操縱控制系統(tǒng)采用純電動方式，即采用電力推進和電動轉(zhuǎn)舵的方式。而本實施例可實現(xiàn)兩臺推進器的同步和異步操縱控制。操縱控制系統(tǒng)包括操縱臺1、控制柜2、主電機驅(qū)動器3、轉(zhuǎn)向電機4、舵角傳感器5、減速器6、溫度傳感器7，操縱臺I與控制柜2相聯(lián)，控制柜2與主電機驅(qū)動器3、轉(zhuǎn)向電機4、舵角傳感器5、溫度傳感器7相聯(lián)，控制柜2通過控制柜電源線與外界電源相聯(lián)；主電機驅(qū)動器3與主推進電機8-1相聯(lián)，主電機驅(qū)動器3通過主推動力電源線與外界電源相樣；溫度傳感器7安裝于齒輪箱8-2內(nèi)，用于檢測軸承的溫度；轉(zhuǎn)向電機4的輸入軸通過減速器6與舵軸連動，舵角傳感器安裝于減速器，用于檢測舵角。在本實施例中，還設(shè)有一應(yīng)急手輪9，應(yīng)急手輪9通過減速器本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
基于全向推進器的操縱控制系統(tǒng)，所述的全向推進器包括主推進電機、舵軸及齒輪箱，主推進電機的輸入軸與齒輪箱間通過軸承而轉(zhuǎn)動配合，其特征在于：所述的操縱控制系統(tǒng)包括操縱臺、控制柜、主電機驅(qū)動器、轉(zhuǎn)向電機、舵角傳感器、減速器、溫度傳感器，操縱臺與控制柜相聯(lián)，控制柜與主電機驅(qū)動器、轉(zhuǎn)向電機、舵角傳感器、溫度傳感器相聯(lián)，主電機驅(qū)動器與主推進電機相聯(lián)；溫度傳感器安裝于所述的齒輪箱內(nèi)，用于檢測所述軸承的溫度；所述轉(zhuǎn)向電機的輸入軸通過所述的減速器與所述的舵軸連動，所述的舵角傳感器安裝于所述的減速器，用于檢測舵角。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳立新，
申請(專利權(quán))人：浙江風(fēng)神海洋工程技術(shù)有限公司，
類型：實用新型
國別省市：