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用于控制船舶的推进功率输出的方法和系统与流程

2022-05-13 12:05:05 来源:中国专利 TAG:
用于控制船舶的推进功率输出的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的方法,并且涉及一种用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的系统。本发明还涉及一种船舶,所述船舶包括用于控制施加于所述船舶的推进器轴的推进功率输出的系统。本发明还涉及一种计算机程序和计算机可读存储介质,所述计算机程序和计算机可读存储介质包括指令,当所述指令由计算机执行时,所述指令使计算机执行用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的方法。

背景技术

船舶包括推进功率源,所述推进功率源经推进器轴和其他事物与推进器连接。以这种方式,推进功率源被布置为推进船舶。

推进功率源包括至少一个内燃机ICE。船舶是例如在商业交通中使用的大型船舶,仅举几个示例,诸如例如油轮、RORO船、客渡船或沿海船。

从船舶的舰桥控制船舶的推进。在那里,人员可访问用于控制船舶的支持信息。可例如经地图、仪器和船舶内部通信装置中的一个或多个提供所述信息。在舰桥上还提供用于控制船舶的速度和航向的控制装置。

WO2019/011779公开了一种用于控制船舶的推进的用户板和控制单元,所述船舶包括引擎和可控螺距推进器。转矩和引擎速度被调整以对应于输出设置点值。所述调整使得所述船舶在具有所述引擎的引擎速度和所述可控螺距推进器的推进器螺距的操作条件下操作,以使得所述船舶的燃料消耗被带到和/或保持在预期燃料消耗范围内。可使用用户板来设置输出设置点值。



技术实现要素:

实现用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率的方法和/或系统将会是有益的。特别地,提供自适应于船舶的操作条件的方法和/或系统将会是希望的。为了更好地解决这些关切中的一个或多个,提供一种具有在独立权利要求中定义的特征的方法和/或系统。

根据本发明的一方面,提供一种用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的方法。船舶包括推进器轴和连接到推进器轴的推进功率源。所述方法包括下述步骤:

-将控制信号施加于推进功率源,

-利用推进功率源产生与控制信号对应的推进功率,

-在由控制上限值和控制下限值限制的间隔内改变控制信号,

-确定船舶的操作参数的当前值,

-将操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较,其中如果操作参数的当前值达到第一参数极限值,则所述方法包括下述步骤:

-减小控制上限值。

由于所述方法包括如果船舶的操作参数的当前值达到第一参数极限值则减小控制上限值的步骤,所以用于控制推进功率输出的所述方法考虑到船舶的操作条件以防止推进功率源将太高的功率输出施加于推进器轴,所述将太高的功率输出施加于推进器轴对于船舶而言将会是不利的。

根据本发明的另一方面,提供一种用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的系统。所述系统包括推进器轴、推进功率源和控制器械(arrangement)。控制器械包括至少一个控制单元和用于感测船舶的至少一个操作特性的至少一个传感器。控制器械被配置为:

-将控制信号施加于推进功率源以控制由推进功率源施加于推进器轴的功率输出,其中控制信号在由控制上限值和控制下限值限制的间隔内是可变的,

-使用所述至少一个传感器确定船舶的操作参数的当前值,并且

-将操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较。如果操作参数的当前值达到第一参数极限值,则控制器械被配置为:

-减小所述控制上限值。

类似地,如以上结合所述方法所讨论,由于系统的控制器械被配置为如果船舶的操作参数的当前值达到第一参数极限值则减小控制上限值,所以用于控制推进功率输出的所述系统考虑到船舶的操作条件以防止推进功率源将太高的功率输出施加于推进器轴,所述将太高的功率输出施加于推进器轴对于船舶而言将会是不利的。

第一参数极限值代表船舶的操作参数的值,该值指示:推进功率源在太高的功率输出水平操作。第一参数极限值可涉及船舶的各种方面中的一个或多个方面,诸如影响到船舶的推进器轴的负载、船舶正在海上行进所处的条件、推进功率源、船舶上的货物等。

更具体地讲,连接到船舶的推进器轴的推进功率源在功率窗口内向推进器轴提供推进功率。功率窗口通过由功率上限值和功率下限值限制的间隔定义。当船舶行进时,即当船舶由推进功率源推进时,从推进功率源施加于推进器轴的当前推进功率输出被监测,并且推进功率源被控制,以使得施加于推进器轴的推进功率保持在功率窗口内。功率上限值和功率下限值,即功率窗口的大小,可基于船舶的许多不同方面中的一个或多个方面而被设置。根据本发明,第一参数极限值被用于基于船舶的至少一个方面调整功率窗口的上限。因此,影响船舶的特定方面的当前条件被用于限制功率窗口。

实际上,这意味着:推进功率源被控制,以使得施加于推进器轴的推进功率可被防止超过功率上限值并且被防止下降到功率下限值以下,至少不会持续任何更长的时间段。用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的系统由船舶的舰桥上的人员用来控制推进功率源以将施加于推进器轴的推进功率限制在功率窗口内。所述系统可形成人员的支持系统,和/或所述系统可形成船舶的自动驾驶仪系统的一部分。如果例如在港口中机动期间,人员如此认为合适,则所述系统可被关闭、断开连接或禁用。

船舶上传统使用的控制工具的示例是舰桥上的人员和船舶的引擎室中的引擎操作人员之间的直接通信以及内燃机ICE内部安全系统,所述内燃机ICE内部安全系统自动地防止推进功率源的ICE超过最大ICE参数。

本发明人已意识到:如果不仅在功率窗口内(即,在由控制上限值和控制下限值限制的间隔内)控制由推进功率源施加于推进器轴的功率输出,而且如果功率窗口的大小也将会可适应于操作船舶所处的当前条件,则这将会是有益的。也就是说,根据船舶的当前操作条件,功率窗口可能具有不利的大小,并且将会受益于在大小方面的调整。

更具体地讲,在船舶的特定操作条件下,诸如例如在特定海洋和/或天气条件下,靠近功率上限值将推进功率输出施加于推进器轴可证明不利于船舶、推进功率源和/或货物,和/或可使推进功率源低效地、按照环境有害的方式和/或不规律地操作。而在船舶的其他操作条件下,同一功率上限值将会证明有利于船舶、推进功率源和/或货物,和/或将会提供推进功率源的高效、环境友好和/或可靠的操作。

因此,根据本发明,通过将船舶的操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较并且如果操作参数的当前值达到第一参数极限值则减小控制上限值,通过减小推进功率源的功率输出来防止船舶的不利的操作。

船舶可以是例如在商业交通中使用的大型船舶,诸如例如油轮、RORO船、客渡船或沿海船。船舶的长度可以是至少90 m。通常,船舶的载重吨位可以是至少4200吨。推进功率源的最大功率输出可以是至少3 MW。推进功率源的最大功率输出可在3-85 MW的范围内。推进功率源的ICE的最大功率输出可以是至少2 MW。然而,在比以上讨论的船舶小的船舶中,本发明也可以是适用的。

推进功率源包括至少一个ICE。根据一些实施例,推进功率源包括连接到推进器轴的至少一个另外的ICE,即至少两个ICE。

控制器械可专用于执行在本文中讨论的施加于推进器轴的推进功率输出的控制。替代地,控制器械可被配置用于执行与船舶的推进和/或推进功率源相关的另外的控制任务。类似地,控制单元可以是用于执行在本文中讨论的控制的专用控制单元。替代地,控制单元可被配置用于执行另外的控制任务。根据另一替代方案,控制单元可以是分布式控制单元,即它可包括超过一个处理器或类似的装置,所述超过一个处理器或类似的装置被配置为共同执行在本文中讨论的控制。

当船舶行进时,执行由控制上限值和控制下限值限制的间隔内的控制信号的变化,并且推进功率源的推进功率由人员或船舶的自动驾驶仪控制以便使船舶的速度适应于预期船舶速度。

推进功率的当前值可替代地被称为推进功率的瞬时值或推进功率的一般值(prevailing value)。类似地,操作参数的当前值可替代地被称为操作参数的瞬时值或操作参数的一般值。

用于感测船舶的至少一个操作特性的传感器可被至少部分地用于确定船舶的操作参数的当前值。

第一参数极限值代表船舶的操作参数的值,该值指示船舶在船舶的操作特性的上限操作,该值如果被超过则能够不利于船舶、推进功率源和/或货物中的至少一个,和/或可使推进功率源低效地、按照环境有害的方式和/或不规律地操作。根据特定操作参数,超过第一参数极限值或下降到第一参数极限值以下指示:操作参数已达到指示船舶的操作特性的上限的值。以下参照各种示例性操作参数的讨论来参见进一步内容。

因此,在船舶的操作参数的当前值达到第一参数极限值的上下文中,术语“达到”意味着:操作参数等于第一参数极限值、超过第一参数极限值或下降到第一参数极限值以下。从在操作参数的中间范围内的船舶的操作参数的前一水平,即从船舶的操作特性的中间范围,船舶的操作参数达到第一参数极限值。因此,根据相关操作参数,超过第一参数极限值或下降到第一参数极限值以下的操作参数的当前值可使控制上限值减小。自然地,另外,等于第一参数极限值的操作参数可使控制上限值减小。

根据实施例,所述方法可包括下述可选步骤:

-确定船舶的另一操作参数的当前值,并且

所述方法可包括下述步骤:

-将操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值与第二参数极限值进行比较,其中

如果操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值达到第二参数极限值,则所述方法可包括下述步骤:

-增加控制下限值。以这种方式,用于控制推进功率输出的方法考虑到船舶的操作条件以防止推进功率源将太低的功率输出施加于推进器轴,所述将太低的功率输出施加于推进器轴对于船舶而言能够是不利的。

第二参数极限值代表船舶的操作参数或船舶的所述另一操作参数的值,该值指示:推进功率源在太低的功率输出水平操作。第二参数极限值可涉及船舶的各种方面中的一个或多个方面,诸如影响到船舶的推进器轴的负载、推进功率源、船舶上的货物等。

第二参数极限值代表操作参数的值,该值指示船舶在船舶的操作特性的下限操作,该值如果被下降到以下则能够不利于船舶、推进功率源和/或货物,和/或可使推进功率源低效地、按照环境有害的方式和/或不规律地操作。根据特定操作参数或另一操作参数,下降到第二参数极限值以下或超过第二参数极限值指示:操作参数或所述另一操作参数已达到指示船舶的操作特性的下限的值。以下参照各种示例性操作参数的讨论来参见进一步内容。

因此,在船舶的操作参数或船舶的所述另一操作参数的当前值达到第二参数极限值的上下文中,术语“达到”意味着:操作参数或所述另一操作参数等于第二参数极限值、下降到第二参数极限值以下或超过第二参数极限值。从在操作参数或所述另一操作参数的中间范围内的船舶的操作参数或所述另一操作参数的前一水平,即从船舶的操作特性的中间范围,船舶的操作参数或所述另一操作参数达到第二参数极限值。因此,根据相关操作参数,下降到第二参数极限值以下或超过第二参数极限值的操作参数或所述另一操作参数的当前值可使控制下限值增加。自然地,另外,等于第二参数极限值的操作参数或所述另一操作参数可使控制下限值增加。

如以上所指示,在将操作参数的当前值与第二参数极限值进行比较的步骤中使用的操作参数可以是在将操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较的步骤中使用的相同操作参数。替代地,与在将操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较的步骤中使用的操作参数相比,在将操作参数的当前值与第二参数极限值进行比较的步骤中使用的操作参数可以是不同的操作参数,即所述另一操作参数。

根据实施例,在减小控制上限值的步骤之后,所述方法可包括下述步骤:

-确定船舶的操作参数的后续当前值,并且

-将操作参数的后续当前值与第一参数极限值和/或第三参数极限值进行比较。

如果操作参数的后续当前值达到第一参数极限值,则所述方法可包括下述步骤:

-进一步减小控制上限值,或者

如果操作参数的后续当前值远离(stay clear of)第三参数极限值,则所述方法可包括下述步骤:

-增加控制上限值。以这种方式,控制上限值可适应于船舶的改变操作条件。更具体地讲,船舶的操作参数的后续当前值可代表船舶的更新的当前操作条件。如果操作参数的后续当前值已变化到已达到第一参数极限值或未达到第三参数极限值的这种程度,则控制上限值可进一步减小或增加。因此,功率窗口的大小可连续地或间歇地适应于船舶的当前操作条件。

第三参数极限值代表船舶的操作参数的值,该值指示:船舶在船舶的操作特性的上限以下的一定距离处操作。因此,控制上限值可增加以便使用推进功率源的大部分的功率输出。

因此,在船舶的操作参数的当前值远离第三参数极限值的上下文中,术语“远离”意味着:操作参数未达到第三参数极限值。在从操作参数的中间范围(即,从船舶的操作特性的中间范围)的方向上观察,船舶的操作参数远离第三参数极限值。因此,根据相关操作参数,未超过第三参数极限值或未下降到第三参数极限值以下的操作参数的当前值可使控制上限值增加。

与第一参数极限值相比,第三参数极限值更靠近操作参数的中间范围,即更靠近船舶的操作特性的中间范围。

根据实施例,在增加控制下限值的步骤之后,所述方法可包括下述步骤:

-确定船舶的操作参数的后续当前值或船舶的所述另一操作参数的后续当前值,并且

-将操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值与第二参数极限值和/或第四参数极限值进行比较。

如果操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值达到第二参数极限值,则所述方法可包括下述步骤:

-进一步增加控制下限值,或者

如果操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值远离第四参数极限值,则所述方法可包括下述步骤:

-减小控制下限值。以这种方式,控制下限值可适应于船舶的改变操作条件。更具体地讲,操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续值可代表船舶的当前操作条件。如果操作参数或所述另一操作参数的后续当前值已变化到已达到第二参数极限值或未达到第四参数极限值的这种程度,则控制下限值可进一步增加或减小。因此,功率窗口的大小可连续地或间歇地适应于船舶的当前操作条件。

第四参数极限值代表船舶的操作参数或所述另一操作参数的值,该值指示:船舶在船舶的操作特性的下限以上的一定距离处操作。因此,控制下限值可减小以便使用推进功率源的大部分的功率输出范围。

因此,在船舶的操作参数或所述另一操作参数的当前值远离第四参数极限值的上下文中,术语“远离”意味着:操作参数或所述另一操作参数未达到第四参数极限值。在从操作参数或所述另一操作参数的中间范围(即,从船舶的操作特性的中间范围)的方向上观察,船舶的操作参数或所述另一操作参数远离第四参数极限值。因此,根据相关操作参数,未下降到第四参数极限值以下或未超过第四参数极限值的操作参数或所述另一操作参数的当前值可使控制下限值减小。

与第二参数极限值相比,第四参数极限值更靠近操作参数或所述另一操作参数的中间范围,即更靠近船舶的操作特性的中间范围。

根据实施例,船舶的操作参数和/或船舶的所述另一操作参数可涉及推进器轴的负载特性。以这种方式,当设置控制上限值和/或控制下限值时,可考虑影响推进器轴的船舶的环境条件和/或影响推进器轴的船舶内部条件。

根据实施例,船舶的操作参数和/或船舶的所述另一操作参数可涉及影响船舶的环境条件。以这种方式,当设置控制上限值和/或控制下限值时,可考虑船舶的影响船舶的环境条件。

根据实施例,推进功率源可包括连接到推进器轴的内燃机。船舶的操作参数和/或船舶的所述另一操作参数可涉及内燃机。以这种方式,当设置控制上限值和/或控制下限值时,可考虑内燃机的操作条件。

根据实施例,船舶的操作参数和/或船舶的所述另一操作参数可涉及影响船舶上的货物的货物负载特性。以这种方式,当设置控制上限值和/或控制下限值时,可考虑影响船舶上的货物的条件。

根据本发明的另一方面,提供一种船舶,所述船舶包括根据在本文中讨论的方面和/或实施例中的任何一个的系统。

根据本发明的另一方面,提供一种计算机程序,所述计算机程序包括指令,当所述程序由计算机执行时,所述指令使计算机执行根据在本文中讨论的方面和/或实施例中的任何一个的方法的步骤。

根据本发明的另一方面,提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括指令,当所述指令由计算机执行时,所述指令使计算机执行根据在本文中讨论的方面和/或实施例中的任何一个的方法的步骤。

当研究所附权利要求和下面的具体实施方式时,本发明的另外的特征和优点将会变得清楚。

附图说明

通过在下面的具体实施方式和附图中讨论的示例性实施例,将会容易地理解本发明的各种方面和/或实施例,包括本发明的特定特征和优点,在所述附图中:

图1图示根据实施例的船舶,

图2示意性地图示用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的系统的实施例,

图3示意性地图示穿过内燃机的横截面,

图4图示用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的方法,和

图5图示根据实施例的计算机可读存储介质。

具体实施方式

现在将更充分地描述本发明的各方面和/或实施例。相同标号始终指代相同元件。为了简洁和/或清楚,将会未必详细地描述公知功能或构造。

图1图示根据实施例的船舶2。船舶2被配置用于商业交通,诸如用于乘客运输和/或货物运输。

船舶2包括推进功率源4、推进器轴6和推进器8。推进功率源4被连接到推进器轴6,并且被配置用于将推进功率输出施加于推进器轴6。推进器8被连接到推进器轴6。因此,推进功率源4被布置为经推进器轴6和推进器8推进船舶2。

另外,船舶2包括用于控制施加于推进器轴6的推进功率输出的系统10。以下参照图2讨论这种系统10的示例。

在这些实施例中,船舶2包括仅一个推进器轴6以及仅一个推进功率源4。在替代实施例中,船舶2可包括一个或多个另外的推进器轴和连接到所述一个或多个另外的推进器轴中的每个推进器轴的一个另外的推进功率源。

图2示意性地图示用于控制施加于船舶2的推进器轴6的推进功率输出的系统10的实施例。船舶2可以是以上参照图1所讨论的船舶2。

系统10包括推进功率源4、推进器轴6和控制器械12。推进功率源4可包括连接到推进器轴6的内燃机ICE 14。ICE 14可以是2冲程或4冲程柴油引擎。

根据一些实施例,推进功率源4可包括连接到推进器轴6的另一ICE(未示出)。所述另一ICE可以是2冲程或4冲程柴油引擎。

控制器械12包括至少一个控制单元16、用于感测船舶2的至少一个操作特性的至少一个传感器18。在图2中,所述至少一个传感器18已被示意性地指示为位于ICE 14并且与ICE 14分开并且连接到控制单元16。参见下文,已参照另外的标号讨论传感器的一些示例。本发明不限于特定类型的传感器,只要传感器适合于直接或间接感测船舶2的至少一个操作特性即可。以下讨论船舶2的所述至少一个操作特性和所述至少一个传感器的示例。

船舶2的操作特性可以是随着施加于推进器轴6的推进功率输出而变化的船舶2的操作特性。

控制单元16包括至少一个计算单元,其可采用基本上任何合适的类型的处理器电路或微型计算机的形式,例如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器DSP)、中央处理单元(CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器或可解释和执行指令的其他处理逻辑。在本文中使用的表述“计算单元”可代表处理电路,所述处理电路包括多种处理电路,诸如例如上述处理电路中的任何处理电路、一些处理电路或全部处理电路。控制单元16包括存储单元。计算单元被连接到存储单元,存储单元为计算单元提供例如计算单元需要的存储的程序代码和/或存储的数据以使计算单元能够进行计算。这种数据可涉及船舶2的操作参数,例如加速度值和/或加速度-力相关性和/或推进器滑距和/或推进器轴转矩等。这种数据可替代地或者另外涉及ICE 14,例如燃料消耗和/或旋转速度和/或功率输出,和/或涉及涡轮增压器旋转速度、涡轮增压器压力(一个或多个)和/或气缸压力和/或ICE输出轴转矩。

计算单元还适应于将计算的部分或最终结果和/或测量和/或确定的参数存储在存储单元中,例如存储在表中以便在计算时使用或用于确定值。存储单元可包括用于在暂时或永久的基础上存储数据或程序(即,指令序列)的物理装置。根据一些实施例,存储单元可包括集成电路,所述集成电路包括基于硅的晶体管。在不同实施例中,存储单元可包括例如存储卡、闪存、USB存储器、硬盘或者用于存储数据的另一类似的易失性或非易失性存储单元,诸如例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)等。

还向控制单元16提供分别用于接收和/或发送输入和输出信号的装置。这些输入和输出信号可包括波形、脉冲或其他属性,其中输入信号接收装置能够将所述其他属性检测为信息并且所述其他属性能够被转换成可由计算单元处理的信号。

例如,用于感测船舶2的至少一个操作特性的所述至少一个传感器18提供由输入信号接收装置接收的这种信号。这些信号然后被提供给计算单元。用户界面20可向输入信号接收装置发送信号。

输出信号发送装置被布置为将来自计算单元的计算结果转换成输出信号以传达给所述信号所针对的一个或多个部件。输出信号发送装置可发送用于控制例如推进功率源4和/或ICE 14的操作的控制信号,并且可选地发送给可控螺距推进器8。输出信号发送装置可向用户界面20发送代表与推进功率源4和/或ICE 14的操作相关的数据和/或信息的信号。

与用于接收和发送输入和输出信号的相应装置的每个连接可采用从线缆、数据总线(例如,CAN(控制器区域网络)总线、MOST(面向媒体的系统传输)总线或某种其他总线配置)或无线连接之中选择的一种或多种形式中的形式。

因此,在控制单元16的控制下,控制器械12被配置为控制推进功率源4(特别地,ICE 14)的至少一部分,诸如ICE 14的旋转速度和/或功率输出。

控制器械12被配置为:

-将控制信号施加于推进功率源4以控制由推进功率源4施加于推进器轴6的功率输出,其中控制信号在由控制上限值和控制下限值限制的间隔内是可变的。

-使用所述至少一个传感器18确定船舶2的操作参数的当前值。

-将操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较。如果操作参数的当前值达到第一参数极限值,则控制器械12被配置为:

-减小控制上限值。

推进功率源4具有功率窗口,推进功率源4可在功率窗口内操作。控制信号在功率窗口内控制推进功率源4。功率窗口通过由控制上限值和控制下限值限制的间隔定义。在控制器械12中设置功率上限值和功率下限值,例如可在控制单元16中设置它们。控制器械12被配置为将施加于推进器轴6的推进功率源4的功率输出保持在功率窗口内。

由于如上所述,控制上限值能够减小,所以间隔的大小(并且因此,功率窗口的大小)是可适配的。响应于在操作参数的当前值与第一参数极限值的比较中所反映的、船舶2的操作特性的变化,可执行控制上限值的减小。

因此,由于用于控制施加于船舶2的推进器轴6的推进功率输出的系统10的控制器械12被配置为如果船舶2的操作参数的当前值达到第一参数极限值则减小控制上限值,所以用于控制推进功率输出的系统10考虑到船舶的操作条件以防止推进功率源将太高的功率输出施加于推进器轴6,所述将太高的功率输出施加于推进器轴6对于船舶2而言将会是不利的。

可至少部分地基于由所述至少一个传感器18感测到的船舶2的操作特性来确定船舶2的操作参数。

根据系统10的实施例,控制器械12可被可选地配置为:

-使用所述至少一个传感器18确定船舶2的另一操作参数的当前值。控制器械12可被配置为:

-将操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值与第二参数极限值进行比较。

如果操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值达到第二参数极限值,则控制器械12可被配置为:

-增加控制下限值。以这种方式,用于控制推进功率输出的系统10考虑到船舶2的操作条件以防止推进功率源4将太低的功率输出施加于推进器轴6。

由于如上所述,控制下限值能够增加,所以间隔的大小(并且因此,功率窗口的大小)是可适配的。响应于在操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值与第二参数极限的比较中所反映的、船舶2的操作特性的变化,可执行控制下限值的增加。

因此,由于用于控制施加于船舶2的推进器轴6的推进功率输出的系统10的控制器械12被配置为如果船舶2的操作参数的当前值达到第二参数极限值则增加控制下限值,所以用于控制推进功率输出的系统10考虑到船舶的操作条件以防止推进功率源将太低的功率输出施加于推进器轴6,所述将太低的功率输出施加于推进器轴6对于船舶2而言能够是不利的。

如从以上讨论所理解,第二参数极限值可涉及与第一参数极限值相同的操作参数,或者涉及不同的操作参数,即所述另一操作参数。

为了清楚起见,控制上限值使推进功率源4产生施加于推进器轴6的高推进功率输出,并且控制下限值使推进功率源4产生施加于推进器轴6的低推进功率输出。因此,在船舶2的理想操作条件下,功率上限可对应于施加于推进器轴6的推进功率源4的最大功率输出,并且功率下限可对应于施加于推进器轴6的推进功率源4的最小功率输出。

在推进功率源4的操作期间,它基于推进功率源4的可用功率窗口内的设置点而被控制。由人员或船舶2的自动驾驶仪系统例如经用户界面20并且例如基于船舶2在它的当前操作条件下将如何被推进来选择该设置点。

控制上限值形成设置点的上阈值,并且因此,形成从推进功率源4输出给船舶2的推进器轴6的推进功率的上阈值。最初,控制上限值可以是基于例如对船舶2的航海要求和/或预期最大船舶速度和/或推进功率源4的功率上限相关方面和/或推进器8限制和/或使潜在船舶2和/或货物损坏最小化的值。根据本发明,控制上限值可基于船舶2的操作参数的当前值而被调整。

第一参数极限值形成操作参数的阈值。在这个阈值,因为在船舶2的操作参数的当前值与第一参数极限值的比较中所确定的、推进功率源4的太高的功率输出,船舶2可能开始或者可能接近于开始表现出操作缺点。

控制下限值形成设置点的下阈值,并且因此,形成从推进功率源4输出给船舶2的推进器轴6的推进功率的下阈值。最初,控制下限值可以是基于例如对船舶2的航海要求和/或预期最小船舶速度和/或船舶2的舵效航速和/或ICE 14的空转速度的值。根据实施例,控制下限值可基于操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值而被调整。

第二参数极限值形成相关操作参数的阈值。在这个阈值,因为在船舶2的操作参数或所述另一操作参数的当前值与第二参数极限值的比较中所确定的、推进功率源4的太低的功率输出,船舶2可能开始或者可能接近于开始表现出操作缺点。

纯粹作为示例提及的是,根据例如推进功率源4的最大功率输出,控制下限值的增加可以是0.5%或1.0%,或甚至更大,诸如2-10%。作为通常规则,最大功率输出越高,可能需要越低的控制下限值的增加以便实现船舶2的操作行为的显著变化。

纯粹作为示例提及的是,根据例如推进功率源4的最大功率输出,控制上限值的减小可以是0.5%或1.0%,或甚至更大,诸如2-10%,最大功率输出越高,可能需要越低的控制上限值的减小以便实现船舶2的操作行为的显著变化。

用户界面20可连接到控制单元16。用户界面20可被布置在船舶2的舰桥上。经用户界面20,控制器械12的用户可控方面可由人员控制。例如,用户界面20可包括手动可控装置或自动驾驶仪系统以用于设置围绕其控制船舶2的推进的设置点。经用户界面20,来自控制器械12的信息/关于控制器械12的信息可被呈现给船舶2上的人员。例如,关于间隔(功率窗口)的大小和/或控制上限值和可选的控制下限值的信息可被呈现。

因此,根据一些实施例,控制器械12可包括例如以用户界面20的形式的视觉和/或听觉指示工具。如果操作参数的当前值达到第一参数极限值,则控制器械12可被配置为:

-经视觉和/或听觉指示工具指示控制上限值的减小。

根据一些实施例,如果操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值达到第二参数极限值,则控制器械12可被配置为:

-经视觉和/或听觉指示工具指示控制下限值的增加。

根据实施例,用于感测船舶2的至少一个操作特性的所述至少一个传感器18可被配置用于感测与影响船舶2的环境条件相关的特性。以这种方式,与影响船舶2的环境条件相关的特性可被用于确定船舶2的操作参数和/或船舶2的所述另一操作参数的当前值,并且用于将操作参数和/或所述另一操作参数的当前值与第一参数极限值和/或第二参数极限值进行比较。因此,在这些实施例中,操作参数和/或所述另一操作参数以及第一参数极限值和/或第二参数极限值可涉及影响船舶2的环境条件。

影响船舶2的环境条件也可被称为海洋负载。影响船舶2的环境条件可包括例如波浪、风和海深中的一个或多个。

根据这些实施例,所述至少一个传感器18可包括倾斜传感器22、风速计24、加速度计26和深度探测传感器28中的至少一个。因此:

-一个或多个倾斜传感器22可测量例如船舶的倾斜的角度,即船舶2向左舷或右舷倾斜的角度。因此,操作参数可涉及船舶2的倾斜的角度,并且第一参数极限值可涉及船舶2的最大的倾斜的角度。超过船舶2的最大的倾斜的角度的、船舶2的倾斜的角度可因此导致控制上限值的减小。

-风速计24可测量风强度和/或方向。因此,操作参数可涉及风强度和/或风向,并且第一参数极限值可涉及极限风强度,并且可选地结合特定风向。高风强度和/或不利的风向(诸如,强顶风或强侧风)可使得达到第一参数极限,并且因此,引起控制上限值的减小。

-一个或多个加速度计26可测量船舶2的船体的选定部分的沿一个、两个或三个方向的加速度。因此,操作参数和第一参数极限值可涉及作用于船舶2和/或它的船员和/或它的货物的加速度和/或力。超过对应极限值的加速度和/或力可因此导致控制上限值的减小。

-深度探测传感器28(诸如例如,声纳)可测量海深。因此,操作参数和第一参数极限值可涉及最小海深。为了减小浅水效应,在最小海深的海深可因此导致控制上限值的减小。

由所述至少一个传感器18检测到的理想天气条件可导致控制下限值的增加。例如,在某些实例中,控制下限值可被设置为涉及影响船舶2的平均环境条件。如果如在操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值与第二参数极限值的比较中所确定,环境条件好于平均值,则控制下限值可增加。

以下参照图4和方法100参见进一步内容。

根据实施例,用于感测船舶2的至少一个操作特性的所述至少一个传感器18可被配置用于感测与影响到推进器轴6的负载相关的特性。以这种方式,与影响船舶2的推进器轴6的负载相关的特性可被用于确定船舶2的操作参数和/或船舶2的所述另一操作参数的当前值,并且用于将操作参数和/或所述另一操作参数的当前值与第一参数极限值和/或第二参数极限值进行比较。因此,在这些实施例中,操作参数和/或所述另一操作参数以及第一参数极限值和/或第二参数极限值可涉及影响船舶2的推进器轴6的负载。

例如,影响推进器轴6的负载可由当推进器8被驱动以推进船舶2时由推进器8做的功来反映。因此,例如,在推进器8和推进功率源4之间经推进器轴6传送的转矩可代表影响推进器轴6的负载。影响推进器轴6的负载可由旋转速度的变化和/或当前和预期旋转速度之差来反映。影响推进器轴6的负载可由船舶2的当前和预期速度之差来反映。

根据实施例,所述至少一个传感器18可包括转矩计30、应变仪32、推进器轴6或ICE 14的旋转速度传感器34和速度测量装置35中的至少一个。因此:

-转矩计30可测量施加于推进器轴6的转矩。测得的转矩可代表影响推进器轴6的负载。因此,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及施加于推进器轴6的转矩或转矩的变化。因此,第一和/或第二参数极限值可涉及例如转矩或转矩的变化,诸如在一定时间段上施加于推进器轴6的转矩的导数的绝对值或施加于推进器轴6的转矩的变化的幅度。

-应变仪32可测量推进器轴6的扭转应变。扭转应变数据可被用于确定施加于推进器轴6的转矩。这种确定的转矩可被按照以上方式使用。替代地,扭转应变数据可代表影响推进器轴6的负载。因此,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及施加于推进器轴6的扭转应变或扭转应变的变化。因此,第一和/或第二参数极限值可涉及例如扭转应变或扭转应变的变化,诸如在一定时间段上施加于推进器轴6的扭转应变的导数的绝对值或施加于推进器轴6的扭转应变的变化的幅度。

-旋转速度传感器34可测量推进器轴6和/或ICE 14的旋转速度。旋转速度的变化可指示影响推进器轴6的负载的变化。当前旋转速度和预期旋转速度之差可指示影响推进器轴6的当前负载和影响推进器轴6的预期负载之差。因此,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及推进器轴6或ICE 14的旋转速度。在后一种情况下,ICE 14的旋转速度与推进器轴6的旋转速度相关。因此,第一和/或第二参数极限值可涉及旋转速度的变化,诸如在一定时间段上的旋转速度的导数的绝对值或旋转速度的变化的幅度。第一和/或第二参数极限值可涉及当前旋转速度和预期旋转速度之差。

-船舶2的速度测量装置35可测量船舶2的速度。速度测量装置35可例如是使用GPS数据来确定船舶2的速度的测量装置。船舶2的当前速度和预期速度之差可指示影响推进器轴6的当前负载和影响推进器轴6的预期负载之差。因此,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及船舶2的速度。因此,第一和/或第二参数极限值可涉及船舶2的当前速度和预期速度之间的负差和/或正差。

以下参照图4和方法100参见进一步内容。

根据实施例,用于感测船舶2的至少一个操作特性的所述至少一个传感器18可被配置用于感测与影响船舶2上的货物40的货物负载相关的特性。以这种方式,与影响船舶2上的货物40的货物负载相关的特性可被用于确定船舶的操作参数和/或所述另一操作参数的当前值,并且用于将操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较和/或将操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值与第二参数极限值进行比较。因此,在这些实施例中,第一参数极限值和/或第二参数值可涉及影响货物40的货物负载。

根据实施例,所述至少一个传感器18可包括应变仪42和加速度计44中的至少一个。因此:

-应变仪42可测量影响例如货物集装箱或货物固定装备(诸如,钩环)的应变。应变数据可代表影响船舶2上的货物40的货物负载。因此,操作参数可涉及影响货物40的应变。因此,第一参数极限值可涉及例如影响货物40的最大允许应变。

-一个或多个加速度计44可测量货物40的沿一个、两个或三个方向的加速度。因此,操作参数和第一参数极限值可涉及作用于货物40的加速度和/或力。超过对应极限值的加速度和/或力可因此导致控制上限值的减小。

-一个或多个振动传感器(未示出)可测量影响货物40的振动。操作参数和/或所述另一操作参数以及第一参数极限值和/或第二参数极限值可涉及影响货物40的振动。超过对应极限值的振动可因此导致控制上限值的减小和/或控制下限值的增加。

以下参照图4和方法100参见进一步内容。

以上和以下讨论的船舶2的所述至少一个操作特性的不同示例可能重叠。也就是说,与影响船舶2的环境条件相关的特性、与影响到推进器轴6的负载相关的特性、与影响船舶2上的货物40的货物负载相关的特性和/或涡轮增压器52和/或气缸器械50的参数中的至少一些可形成用于指示船舶2的特定状态或条件的同一原因的不同指示器。例如,由例如强风引起的恶劣环境条件也可引起影响推进器轴6的负载以及影响货物40的高货物负载的变化。

因此,与上述环境条件特性、推进器轴负载特性、货物负载特性以及涡轮增压器和气缸器械参数相关的来自不同传感器18的测量值可被组合以用于确定船舶2的操作参数和/或所述另一操作参数。

以上和以下提及的环境条件特性、推进器轴负载特性、货物负载特性以及涡轮增压器和气缸器械参数全都影响船舶2,并且如此,是船舶2的操作特性或涉及船舶2的操作特性。如上所述,船舶2的操作特性可以是随着施加于推进器轴6的推进功率输出而变化的船舶2的操作特性。环境条件特性、推进器轴负载特性、货物负载特性以及涡轮增压器和气缸器械参数中的每一个影响船舶2的方式随着施加于推进器轴6的推进功率输出变化而变化。

根据系统10的实施例,控制器械12可被配置为:

-使用所述至少一个传感器18确定船舶2的操作参数的后续当前值,并且

-将操作参数的后续当前值与第一参数极限值和/或第三参数极限值进行比较。如果操作参数的后续当前值达到第一参数极限值,则控制器械12可被配置为:

-进一步减小控制上限值,或者如果操作参数的后续当前值远离第三参数极限值,则控制器械12可被配置为:

-增加控制上限值。

以这种方式,控制上限值可适应于船舶2的改变操作条件。也就是说,如果船舶2的操作条件已变化,则船舶2的操作参数的后续当前值可代表这种改变的操作条件。如果操作参数的后续当前值已变化到已再次达到第一参数极限值的这种程度,则控制上限值可进一步减小。如果另一方面,操作参数的后续当前值已变化到未达到第三参数极限值的这种程度,则控制上限值可增加。因此,功率窗口的大小可连续地或间歇地适应于船舶的当前操作条件。

再一次,第一参数极限值可代表船舶2的操作参数的值,该值当被达到时指示:推进功率源4在太高的输出水平操作。在这些实施例中,对于由操作参数的后续当前值所代表的改变的操作条件,推进功率源4在太高的输出水平操作。因此,根据这些实施例,可提供控制上限值的进一步减小。

在这些实施例中,第三参数极限值可代表船舶2的操作参数的值,该值如果未被达到则指示:控制上限值被设置得低于由船舶2的操作参数的后续当前值所代表的改变的操作条件许可。因此,根据这些实施例,控制上限值可增加。

因此,在这些实施例中,第三参数极限值是比第一参数极限值低的值。

以下参照图4和方法100参见进一步内容。

根据系统10的实施例,控制器械12可被配置为:

-确定船舶2的操作参数的后续当前值或船舶2的所述另一操作参数的后续当前值,并且

-将操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值与第二参数极限值和/或第四参数极限值进行比较。如果操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值达到第二参数极限值,则控制器械12可被配置为:

-进一步增加控制下限值,或者如果操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值远离第四参数极限值,则控制器械12可被配置为:

-减小所述控制下限值。

以这种方式,控制下限值可适应于船舶2的改变操作条件。如果船舶2的操作条件已变化,则船舶2的操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值可代表这种改变的操作条件。如果操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值已变化到已再次达到第二参数极限值的这种程度,则控制下限值可进一步增加。如果另一方面,操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值已变化到未达到第三参数极限值的这种程度,则控制下限值可增加。因此,功率窗口的大小可连续地或间歇地适应于船舶的当前操作条件。

再一次,第二参数极限值可代表船舶2的操作参数或所述另一操作参数的值,该值当被达到时指示:推进功率源4在太低的输出水平操作。在这些实施例中,对于由操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值所代表的改变的操作条件,推进功率源4在太低的输出水平操作。因此,根据这些实施例,可提供控制下限值的进一步增加。

在这些实施例中,第四参数极限值可代表船舶2的操作参数或所述另一操作参数的值,该值如果未被达到则指示:控制下限值被设置得高于由船舶2的操作参数的后续当前值或船舶2的所述另一操作参数的后续当前值所代表的改变的操作条件许可。因此,根据这些实施例,控制上限值可增加。

因此,在这些实施例中,第四参数极限值是比第二参数极限值高的值。

以下参照图4和方法100参见进一步内容。

图3示意性地图示穿过图2中示出的ICE 14的横截面。在下面,参照ICE 14。相同的描述可应用于推进功率源中所包括的任何另外的ICE。

ICE 14包括至少一个气缸器械50和涡轮增压器52。气缸器械50包括燃烧室54、汽缸筒56、被配置为在汽缸筒56中往复运动的活塞58、连接到燃烧室54的气体入口60和连接到燃烧室54的气体出口62。气体出口62被连接到涡轮增压器52的涡轮64,并且气体入口60被连接到涡轮增压器52的压缩器66。

连杆53将活塞58连接到ICE 14的曲轴55。一个或多个进气阀57被布置用于控制通过气体入口32的气流。一个或多个排气阀59被布置用于控制通过气体出口34的气流。进气阀57和排气阀59由一个公共凸轮轴控制,或者进气阀57和排气阀59中的每一个由一个凸轮轴(未示出)控制。燃料经燃料喷射器61而被注入到燃烧室54中。

按照已知方式,涡轮增压器52包括涡轮64,涡轮64经公共轴(未示出)驱动压缩器66。涡轮64由从燃烧室54喷出的废气驱动。压缩器66压缩新鲜气体(通常是空气)以吸入到燃烧室54中。

通常,ICE 14可包括任何数量的气缸器械50,诸如例如4-20个气缸器械,即ICE 14可以是4-20气缸ICE。

ICE 14可包括超过一个涡轮增压器52。例如,ICE 14可包括两个涡轮增压器,每个涡轮增压器连接到ICE 14的一半的气缸器械50,或者ICE 14可包括用于每个气缸器械50的一个涡轮增压器52或任何其他合适的数量的涡轮增压器52。

涡轮增压器52的旋转速度涉及涡轮64、压缩器66和连接它们的公共轴的旋转速度。

ICE 14具有推荐的下功率输出水平和推荐的上功率输出水平。推荐的下功率输出水平和上功率输出水平定义功率范围,在该功率范围内,ICE 14可高效地和/或可靠地和/或按照环境友好的方式和/或不损害ICE 14地操作。

控制器械的控制单元16被示意性地图示在图3中。

用于感测船舶的至少一个操作特性的所述至少一个传感器18可包括用于感测ICE 14的至少一个操作参数的一个或多个传感器18、68、70。用于感测ICE 14的至少一个操作参数的所述至少一个传感器18、68、70可被配置用于感测涡轮增压器52和/或气缸器械50的参数。

可能注意的是,仅在图2和3中示意性地指示所述至少一个传感器18、22-35、42、44、68、70。因此,所述至少一个传感器18、22-35、42、44、68、70的实际位置取决于传感器的类型和待感测和/或测量的参数。

在下面,参照图2和3来讨论实施例,其中用于感测船舶的至少一个操作特性的所述至少一个传感器18包括用于感测ICE 14的至少一个操作参数的一个或多个传感器68、70。

因此,根据系统10的实施例,推进功率源4可包括连接到推进器轴6的内燃机14。内燃机14可包括至少一个气缸器械50和涡轮增压器5。所述至少一个气缸器械50包括燃烧室54、汽缸筒56、被配置为在汽缸筒56中往复运动的活塞58、连接到燃烧室54的气体入口60和连接到燃烧室54的气体出口62。气体出口62被连接到涡轮增压器52的涡轮64,并且气体入口60被连接到涡轮增压器52的压缩器66。用于感测船舶2的至少一个操作特性的所述至少一个传感器18可被配置用于感测涡轮增压器52和/或所述至少一个气缸器械50的参数。

根据实施例,所述至少一个传感器18可包括:

-涡轮增压器52的旋转速度传感器,

-涡轮增压器52的压力传感器68,

-涡轮增压器52的温度传感器68,

-气缸器械50的温度传感器70,

-燃烧室50的压力传感器70。以这种方式,船舶的操作参数和/或所述另一操作参数可与ICE 14的参数相关,并且控制上限值和/或控制下限值可适应于ICE 14的当前操作。如此,上述传感器是已知的,并且将不会在本文中进一步解释。所述至少一个传感器18、68、70可被配置为连续地或间歇地感测和/或测量ICE 14的至少一个操作参数。控制单元16被配置为从所述至少一个传感器18、68、70接收与操作参数相关的感测和/或测量的数据。

在下面的讨论中,由这些传感器18、68、70感测到的参数可如何涉及船舶2的操作条件以及控制单元16可如何被配置为可响应于操作参数的当前值和/或所述另一操作参数的当前值达到第一或第二参数极限值而改变控制上限值和/或控制下限值的一些非限制性示例。

根据一些实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及下面各项之一:

-涡轮增压器52的旋转速度,

-在涡轮增压器52的涡轮64的入口的温度,

-在涡轮增压器52的涡轮64的出口的温度,

-在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力。以这种方式,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及涡轮增压器52。

涡轮增压器52的高旋转速度可指示:ICE 14正在它的上功率输出水平操作。第一参数极限值可代表涡轮增压器52的上旋转速度阈值。如果由涡轮增压器52的当前旋转速度所代表的操作参数的当前值达到第一参数极限值,则控制上限值可减小。

涡轮增压器52的低旋转速度可指示:ICE 14正在它的下功率输出水平操作。第二参数极限值可代表涡轮增压器52的下旋转速度阈值。如果由涡轮增压器52的当前旋转速度所代表的操作参数的当前值达到第二参数极限值,则控制下限值可增加。

在涡轮增压器52的涡轮64的入口的高温可指示:ICE 14正在它的上功率输出水平操作。在涡轮增压器52的涡轮64的出口的高温可指示:ICE 14正在它的下功率输出水平操作。第一和第二参数极限值可代表在涡轮增压器52的涡轮64的入口和出口的相应高温阈值。如果达到相关参数极限值,则控制上限值可减小或者控制下限值可增加。

在涡轮增压器52的压缩器66的出口的低压可指示:ICE 14正在它的下功率输出水平操作。因此,第二参数极限值可代表在涡轮增压器52的压缩器66的出口的下压力阈值。如果由在涡轮增压器52的压缩器的出口的当前压力所代表的操作参数的当前值和/或另一操作参数的当前值达到第二参数极限值,则控制下限值可增加。

纯粹地作为示例提及的是,以二冲程柴油引擎的形式的ICE 14可包括电驱动辅助鼓风机,所述电驱动辅助鼓风机被配置用于在低引擎速度向气缸提供增压空气。也就是说,在低引擎速度,涡轮增压器不能提供足够的空气来对气缸进行增压。靠近功率下限值的推进功率源4的操作可使ICE 14在这种低速操作,从而辅助鼓风机自动地启动。这又将会增加ICE 14的功率输出,这通过涡轮增压器52的压缩器来产生更高的增压空气压力并且使辅助鼓风机关闭。为了避免这种情况,或者为了完全避免启动辅助鼓风机,操作参数或所述另一操作参数可以是在压缩器66的出口的压力,并且第二参数极限值可合适地被设置在正好在辅助鼓风机被启动之前的压力水平。

相反地,在涡轮增压器52的压缩器66的出口的高压可指示:ICE 14正在它的上功率输出水平操作。

根据一些实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及下面各项之一:

-气缸器械的温度,或

-燃烧室内的压力。以这种方式,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及气缸器械50。

气缸器械50的高温和/或燃烧室54内的高压可指示:ICE 14正在它的上功率输出水平操作。第一和第二参数极限值可代表气缸器械50的相应上温度阈值和上压力阈值。如果达到相关参数极限值,则控制上限值可减小。

替代地,用于感测引擎冷却剂和/或引擎润滑剂温度的温度传感器可被用于确定ICE 14的温度的当前值。ICE 14的温度的这种当前值可按照与以上讨论的方式类似的方式被使用。

根据一些实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及下面各项之一:

-涡轮增压器52的旋转速度的导数的绝对值,

-涡轮增压器52的旋转速度的幅度的变化,

-在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的导数的绝对值,

-在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的幅度的变化,

涡轮增压器52的旋转速度的导数的高绝对值可指示:ICE 14正在靠近动态功率输出上限操作,引起涡轮增压器52的脉动旋转。ICE 14的动态操作可例如由特定海洋条件(诸如船舶行进通过大浪)引起。涡轮增压器52的旋转速度的导数的高绝对值指示涡轮增压器52的快速旋转速度变化。这种快速变化指示脉动废气流,这又可引起涡轮增压器52的涡轮64的停转。ICE 14的功率输出的减小将会使得在ICE 14中产生更少的废气,这又减小涡轮增压器旋转速度和在压缩器66的出口侧的压力。因此,涡轮增压器52的旋转速度变化减小。第一参数极限值可被选择,以使得在涡轮增压器52的旋转速度变化期间防止涡轮64的停转。如果由涡轮增压器52的旋转速度的导数的当前绝对值所代表的操作参数的当前值达到第一参数极限值,则控制上限值可减小。

涡轮增压器52的旋转速度的幅度的变化涉及在涡轮增压器52的脉动旋转期间的涡轮增压器52的最大旋转速度和最小旋转速度之差。涡轮增压器52的脉动旋转可例如由特定海洋条件(诸如船舶行进通过大浪)引起。

涡轮增压器52的旋转速度的幅度的高变化可指示:ICE 14正在靠近动态功率输出上限操作,引起涡轮增压器52的脉动旋转。ICE 14的动态操作可例如由特定海洋条件(诸如船舶行进通过大浪)引起。涡轮增压器52的旋转速度的幅度的高变化指示涡轮增压器52的大旋转速度变化。这种大变化指示脉动废气流,这又可引起涡轮增压器52的涡轮64的停转。ICE 14的功率输出的减小将会使得在ICE 14中产生更少的废气,这又减小涡轮增压器旋转速度和在压缩器66的出口侧的压力。因此,涡轮增压器52的旋转速度变化减小。第一参数极限值可被选择,以使得在涡轮增压器52的旋转速度变化期间防止涡轮64的停转。如果由涡轮增压器52的旋转速度的导数的当前绝对值所代表的操作参数的当前值达到第一参数极限值,则控制上限值可减小。

在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的导数的高绝对值可指示:ICE 14正在靠近动态功率输出上限操作,引起涡轮增压器52的脉动旋转。ICE 14的动态操作可例如由特定海洋条件(诸如船舶行进通过大浪)引起。在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的导数的高绝对值指示涡轮增压器52的快速旋转速度变化。这种快速变化指示脉动废气流,这又可引起涡轮增压器52的涡轮64的停转。ICE 14的功率输出的减小将会使得在ICE 14中产生更少的废气,这又减小涡轮增压器旋转速度和在压缩器6648的出口侧的压力。因此,在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力变化减小。第一参数极限值可被选择,以使得在涡轮增压器52的旋转速度变化期间防止涡轮64的停转。如果由在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的导数的当前绝对值所代表的操作参数的当前值达到第一参数极限值,则控制上限值可减小。

在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的幅度的变化涉及在涡轮增压器52的脉动旋转期间的在涡轮增压器52的压缩器66的出口的最大压力和最小压力之差。涡轮增压器52的脉动旋转可例如由特定海洋条件(诸如船舶行进通过大浪)引起。

在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的幅度的高变化可指示:ICE 14正在靠近动态功率输出上限操作,引起涡轮增压器52的脉动旋转。ICE 14的动态操作可例如由特定海洋条件(诸如船舶行进通过大浪)引起。在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的幅度的高变化指示在涡轮增压器52的压缩器66的出口的大压力变化。这种大变化指示脉动废气流,这又可引起涡轮增压器52的涡轮64的停转。ICE 14的功率输出的减小将会使得在ICE 14中产生更少的废气,这又减小涡轮增压器旋转速度和在压缩器66的出口侧的压力。因此,涡轮增压器52的旋转速度变化减小。第一参数极限值可被选择,以使得在涡轮增压器52的压力变化期间防止涡轮64的停转。如果由在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的幅度的当前变化所代表的操作参数的当前值达到第一参数极限值,则控制上限值可减小。

对于新的或维修的ICE 14并且在船舶2上的普通操作条件下,在达到第一参数极限值之前,将会达到控制上限值。然而,在船舶2的特定操作条件下(诸如例如,在特定海洋和/或天气条件下)和/或在ICE 14的特定操作条件(诸如例如,与ICE 14的维护状态和/或燃料能含量相关的条件)下,在达到控制上限值之前,可达到第一参数极限值。这种条件将会然后导致控制上限值的减小。

对于新的或维修的ICE 14并且在船舶2的普通操作条件下,在达到第二参数极限值之前,将会达到通常相关的控制下限值。然而,在船舶的特定操作条件下(诸如例如,在特定海洋和/或天气条件下)和/或在ICE的特定操作条件(诸如例如,与ICE 14的维护状态和/或燃料能含量相关的条件)下,在达到控制下限值之前,可达到第二参数极限值。这种条件将会然后导致控制下限值的增加。

通过按照与在本文中关于其他操作参数讨论的方式相同的方式应用第三和第四参数极限值,以上讨论的与ICE 14相关的操作参数可被用于进一步调整控制上限值和控制下限值。

以下,参照图4,在用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的方法100的上下文中讨论与来自涡轮增压器52的上述旋转速度传感器、涡轮增压器52的压力传感器、涡轮增压器52的温度传感器、气缸器械50的温度传感器和燃烧室54的压力传感器的测量值相关的操作参数和/或另一操作参数。

图4图示用于控制施加于船舶的推进器轴的推进功率输出的方法100。

可结合以上参照图1所讨论的船舶2和以上结合图2和3所讨论的系统10来执行方法100。因此,在下面,也参照图1-3。因此,船舶2包括推进功率源4和推进器轴6。推进功率源4包括连接到推进器轴6的ICE 14。

方法100包括下述步骤:

-将控制信号施加102于推进功率源,

-利用推进功率源产生104与控制信号对应的推进功率,

-在由控制上限值和控制下限值限制的间隔内改变106控制信号,

-确定108船舶2的操作参数的当前值,

-将操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较110,其中如果操作参数的当前值达到第一参数极限值,则方法100包括下述步骤:

-减小112控制上限值。

如以上所讨论,以这种方式,将太高的功率输出施加于推进器轴6(这对于船舶2而言是不利的)被防止或者其风险被至少减小。

根据实施例,方法100可包括下述可选步骤:

-确定114船舶2的另一操作参数的当前值,并且

方法100可包括下述步骤:

-将操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值与第二参数极限值进行比较116,其中

如果操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值达到第二参数极限值,则方法100可包括下述步骤:

-增加118控制下限值。

如以上所讨论,以这种方式,将太低的功率输出施加于推进器轴(这对于船舶而言能够是不利的)可被防止或者其风险被至少减小。

还参照图1-3参见以上的讨论。

根据实施例,在减小112控制上限值的步骤之后,方法100可包括下述步骤:

-确定120船舶2的操作参数的后续当前值,

-将操作参数的后续当前值与第一参数极限值和/或第三参数极限值进行比较122。

如果操作参数的后续当前值达到第一参数极限值,则方法100可包括下述步骤:

-进一步减小124控制上限值,或者

如果操作参数的后续当前值远离第三参数极限值,则方法100可包括下述步骤:

-增加126控制上限值。

如以上所讨论,以这种方式,控制上限值可适应于船舶2的改变操作条件。更具体地讲,船舶2的操作参数的后续当前值可代表船舶的当前操作条件。如果操作参数的后续当前值已变化到已达到第一参数极限值或未达到第三参数极限值的这种程度,则控制上限值可进一步减小或增加。因此,功率窗口的大小可连续地或间歇地适应于船舶2的当前操作条件。

还参照图1-3参见以上的讨论。

根据实施例,在增加118控制下限值的步骤之后,方法100可包括下述步骤:

-确定128船舶2的操作参数的后续当前值或船舶2的所述另一操作参数的后续当前值,

-将操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值与第二参数极限值和/或第四参数极限值进行比较130。

如果操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值达到第二参数极限值,则方法100可包括下述步骤:

-进一步增加132控制下限值,或者

如果操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续当前值远离第四参数极限值,则方法100可包括下述步骤:

-减小134控制下限值。

如以上所讨论,以这种方式,控制下限值可适应于船舶2的改变操作条件。更具体地讲,船舶2的操作参数的后续当前值或所述另一操作参数的后续值可代表船舶2的当前操作条件。如果操作参数或所述另一操作参数的后续当前值已变化到已达到第二参数极限值或未达到第四参数极限值的这种程度,则控制下限值可进一步增加或减小。因此,功率窗口的大小可连续地或间歇地适应于船舶的当前操作条件。

还参照图1-3参见以上的讨论。

最初,相应的控制下限值和控制上限值可以是可基于例如推进功率源4的可用功率输出范围设置的开始值。以上讨论的控制上限值的减小和控制下限值的增加需要相应的控制上限值和控制下限值可适应于船舶2的当前操作条件。一旦再次为船舶2建立正常操作条件,功率上限值和功率下限值之一或二者可被重置为原始开始值,或使用以上讨论的步骤124、126、132、134重置为与新的要求或希望对应的新的开始值。

根据实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及推进器轴6的负载特性。以这种方式,与影响船舶2的推进器轴6的负载相关的特性可被用于确定船舶2的操作参数和/或船舶2的所述另一操作参数,并且用于将操作参数和/或所述另一操作参数的当前值与第一、第二、第三和/或第四参数极限值进行比较。

在下面,船舶2的操作参数和/或船舶2的所述另一操作参数可如何涉及推进器轴6的负载特性以及控制上限值和控制下限值的一些非限制性示例。还参照图2和3参见以上内容。

-操作参数和/或所述另一操作参数可涉及施加于推进器轴6的转矩或转矩的变化。转矩可由例如由转矩计30所提供或从例如应变数据所计算的实际转矩数据代表,或者转矩可例如由通过应变仪32所提供的扭转应变数据间接地代表。第一、第二、第三和/或第四参数极限值可涉及例如最大允许转矩、最小允许转矩之一,或者涉及不允许的转矩的变化,诸如在一定时间段上施加于推进器轴6的转矩的导数的绝对值或施加于推进器轴6的转矩的变化的最大幅度。如果这种最大允许转矩发生或者不允许的转矩的变化朝着来自推进功率源4的上可用功率输出范围发生,则它们可涉及第一和第三参数极限值。如果最小允许转矩发生或者不允许的转矩的变化朝着来自推进功率源4的下可用功率输出范围发生,则它们可涉及第二和第四参数极限值。

-操作参数和/或所述另一操作参数可涉及船舶2的推进器轴6的旋转速度的变化,和/或涉及推进器轴6的当前旋转速度和推进器轴6的预期旋转速度之差,后者可对应于过大的推进器滑距。操作参数和/或所述另一操作参数可直接涉及推进器轴6的旋转速度,或经ICE 14的旋转速度间接地涉及推进器轴6的旋转速度。在后一种情况下,ICE 14的旋转速度与推进器轴6的旋转速度相关。

船舶2的推进器轴6的旋转速度的变化可指示影响推进器轴6的负载的变化。第一、第二、第三和/或第四参数极限值可涉及不允许的旋转速度的变化,诸如在一定时间段上的旋转速度的导数的绝对值或旋转速度的变化的最大幅度。推进器轴6的当前旋转速度和推进器轴6的预期旋转速度之差可指示影响推进器轴6的当前负载和影响推进器轴6的预期负载之差。第一、第二、第三和/或第四参数极限值可涉及当前旋转速度和预期旋转速度之差。

如果不允许的旋转速度的变化朝着来自推进功率源4的上可用功率输出范围发生,则它们可涉及第一和第三参数极限值。如果不允许的旋转速度的变化朝着来自推进功率源4的下可用功率输出范围发生,则它们可涉及第二和第四参数极限值。

如果当前旋转速度和预期旋转速度之差朝着来自推进功率源4的上可用功率输出范围达到第一和/或第二参数极限值所代表的最大值,则控制上限值可减小,并且如果当前旋转速度和预期旋转速度之差朝着来自推进功率源4的下可用功率输出范围达到最大值,则控制下限值可增加。如果当前旋转速度和预期旋转速度之差朝着来自推进功率源4的上可用功率输出范围远离第三参数极限值所代表的最小值,则控制上限值可增加,并且如果当前旋转速度和预期旋转速度之差朝着来自推进功率源4的下可用功率输出范围远离第四参数极限值所代表的最小值,则控制下限值可减小。

-操作参数和/或所述另一操作参数可涉及船舶2的当前速度和船舶2的预期速度之差。船舶2的当前速度和预期速度之差可指示影响推进器轴6的当前负载和影响推进器轴6的预期负载之差。

如果由船舶2的当前速度和船舶2的预期速度之差(当前速度-预期速度)的当前值所代表的操作参数和/或所述另一操作参数的当前值达到第一参数极限值所代表的最大负值(即,船舶2正行进得慢于预期),则控制上限值可减小以便防止船舶的低效推进。如果由船舶2的当前速度和船舶2的预期速度之差的当前值所代表的操作参数和/或所述另一操作参数的当前值达到第二参数极限值所代表的最大正值(即,船舶正行进得快于预期),则控制下限值可增加以便利用船舶的良好行进条件。

如果由船舶2的当前速度和船舶2的预期速度之差的当前值所代表的操作参数和/或所述另一操作参数的当前值远离第三参数极限值所代表的最小负值(即,船舶2正行进得仅稍微慢于预期、符合预期或快于预期),则控制上限值可增加。如果由船舶2的当前速度和船舶2的预期速度之差的当前值所代表的操作参数和/或所述另一操作参数的当前值远离第四参数极限值所代表的最小正值(即,船舶正行进得仅稍微快于预期、符合预期或慢于预期),则控制下限值可减小。

根据实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及影响船舶2的环境条件。以这种方式,与影响船舶2的环境条件相关的特性可被用于确定船舶2的操作参数和/或船舶2的所述另一操作参数的当前值,并且用于将操作参数和/或所述另一操作参数的当前值与第一、第二、第三和/或第四参数极限值进行比较。

在下面,影响船舶2的环境条件可如何涉及船舶2的操作参数和/或船舶2的所述另一操作参数以及控制上限值和控制下限值的一些非限制性示例。还参照图2和3参见以上内容。

-船舶2的操作参数可涉及船舶2的倾斜的角度,并且第一和/或第三参数极限值可涉及船舶2的最大的倾斜的角度。如果由船舶2的倾斜的角度的当前值所代表的操作参数的当前值达到船舶2的最大的倾斜的角度,则控制上限值可减小。第三参数极限值可涉及船舶2的另一最大的倾斜的角度。如果由船舶2的倾斜的角度的当前值所代表的操作参数的当前值远离船舶2的所述另一最大的倾斜的角度,则控制上限值可增加。

-操作参数可涉及风强度和/或风向,并且第一参数极限值可涉及例如最大极限风强度,可选地结合特定风向。例如,如果由风强度的当前值所代表的操作参数的当前值达到最大极限风强度,则控制上限值可减小。第三参数极限值可涉及下限风强度。如果由风强度的当前值所代表的操作参数的当前值远离下限风强度,则控制上限值可增加。

-操作参数和第一参数极限值可涉及作用于船舶2和/或它的船员和/或它的货物的加速度和/或力。第一参数极限值可涉及最大加速度和/或最大力。如果由加速度或力的当前值所代表的操作参数的当前值达到最大加速度或最大力,则控制上限值可减小。第三参数极限值可涉及下加速度或下力。如果由加速度或力的当前值所代表的操作参数的当前值远离下加速度或下力,则控制上限值可增加。

-操作参数和第一参数极限值可涉及最小海深。第一参数极限值可涉及第一最小海深。如果由海深的当前值所代表的操作参数的当前值达到第一最小海深,则控制上限值可减小。第三参数极限值可涉及第二最小海深。与第一最小海深相比,第二最小海深更深。如果由海深的当前值所代表的操作参数的当前值远离第二最小海深,则控制上限值可增加。

根据实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及影响船舶2上的货物的货物负载特性。以这种方式,与影响船舶2上的货物40的货物负载相关的特性可被用于确定船舶的操作参数的当前值,并且用于将操作参数的当前值与第一参数极限值进行比较。

-操作参数可涉及影响货物40的应变。因此,第一参数极限值可涉及例如影响货物40的第一最大应变。如果由影响货物40的应变的当前值所代表的操作参数的当前值达到第一最大应变,则控制上限值可减小。第三参数极限值可涉及影响货物40的第二最大应变。第二最大应变低于第一最大应变。如果由影响货物40的应变的当前值所代表的操作参数的当前值远离第二最大力,则控制上限值可增加。

-操作参数和第一参数极限值可涉及作用于货物40的加速度和/或力。第一参数极限值可涉及第一最大加速度和/或第一最大力。如果由加速度或力的当前值所代表的操作参数的当前值达到第一最大加速度或第一最大力,则控制上限值可减小。第三参数极限值可涉及第二最大加速度或第二最大力。第二最大加速度低于第一最大加速度,并且第二最大力低于第一最大力。如果由加速度或力的当前值所代表的操作参数的当前值远离第二最大加速度或第二最大力,则控制上限值可增加。

-操作参数和/或所述另一操作参数以及第一参数极限值和/或第二参数极限值可涉及影响货物40的振动。第一参数极限值和/或第二参数极限值可涉及第一最大振动水平。如果由影响货物40的振动的当前值所代表的操作参数的当前值达到第一最大振动水平,则根据推进功率源4是在它的上最大功率输出附近操作还是在它的下最小功率输出附近操作,控制上限值可减小,或者控制下限值可增加。第三和/或第四参数极限值可涉及第二最大振动水平。第二最大振动水平低于第一最大振动水平。如果由影响货物40的振动的当前值所代表的操作参数的当前值达到第二最大振动水平,则根据推进功率源是在它的上最大功率输出附近操作还是在它的下最小功率输出附近操作,控制上限值可增加,或者控制下限值可减小。

如以上所讨论,推进功率源4可包括连接到推进器轴6的内燃机14,并且操作参数和/或所述另一操作参数可涉及内燃机14。以这种方式,当设置控制上限值和/或控制下限值时,可考虑内燃机的操作条件。另外,也如以上所讨论,内燃机14可包括至少一个气缸器械22和涡轮增压器24。气缸器械22包括燃烧室26、汽缸筒28、被配置为在汽缸筒28中往复运动的活塞30、连接到燃烧室26的气体入口32和连接到燃烧室26的气体出口34。气体出口34被连接到涡轮增压器24的涡轮64,并且气体入口32被连接到涡轮增压器24的压缩器66。操作参数和/或所述另一操作参数涉及涡轮增压器24和/或气缸器械22。

根据方法100的实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及下面各项之一:

-涡轮增压器24的旋转速度,

-在涡轮增压器24的涡轮64的入口的温度,

-在涡轮增压器24的涡轮64的出口的温度,

-在涡轮增压器24的压缩器66的出口的压力。以这种方式,这种参数可被用在方法100中。针对它们应用于第一参数极限值和/或第二参数极限值和控制上限值和/或控制下限值以及与第一参数极限值和/或第二参数极限值和控制上限值和/或控制下限值的关系的示例,参照图2和3参见以上内容。

根据方法100的实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及下面各项之一:

-气缸器械22的温度,或

-燃烧室内的压力。以这种方式,这种参数可被用在方法100中。针对它们应用于第一参数极限值和/或第二参数极限值和控制上限值和/或控制下限值以及与第一参数极限值和/或第二参数极限值和控制上限值和/或控制下限值的关系的示例,参照图2和3参见以上内容。

根据方法100的实施例,操作参数和/或所述另一操作参数可涉及下面各项之一:

-涡轮增压器24的旋转速度的导数的绝对值,

-涡轮增压器24的旋转速度的幅度的变化,

-在涡轮增压器52的压缩器66的出口的压力的导数的绝对值,

-在涡轮增压器24的压缩器66的出口的压力的幅度的变化。以这种方式,这种参数可被用在方法100中。针对它们应用于第一参数极限值和/或第二参数极限值和控制上限值和/或控制下限值以及与第一参数极限值和/或第二参数极限值和控制上限值和/或控制下限值的关系的示例,参照图2和3参见以上内容。

如以上针对影响船舶2的环境条件和理想天气条件(但其也可按照更一般的方式应用于其他操作参数)所述,在某些实例中,控制下限值可被设置为涉及影响船舶2的平均条件。如果如在操作参数的当前值或所述另一操作参数的当前值与第二参数极限值的比较中所确定,条件好于平均条件,则控制下限值可增加,例如以便利用比平均条件好的条件,以便在推进功率源高效地和/或按照环境友好的方式操作的情况下行进。

这同样可适用于控制上限值,在某些实例中,控制上限值可被设置为涉及影响船舶2的平均条件。如果如在操作参数的当前值与第一参数极限值的比较中所确定,条件好于平均条件,则控制上限值可增加,例如以便利用比平均条件好的条件,以便在推进功率源高效地和/或按照环境友好的方式操作的情况下行进。

自然地,以上讨论的船舶2的操作参数和/或船舶2的另外的操作参数中的超过一个或两个操作参数可被确定,并且与相应的参数极限值进行比较。在船舶2的一些操作条件下,船舶2的特定操作参数可指示船舶2在第一或第二参数极限值操作,而在其他操作条件下,不同的操作参数可指示船舶2在第一或第二参数极限值操作。

根据另一方面,提供一种计算机程序,所述计算机程序包括指令,当所述程序由计算机执行时,所述程序使计算机执行根据在本文中讨论的方面和/或实施例中的任何一个的方法100。

本领域技术人员将会理解,用于控制施加于船舶2的推进器轴6的推进功率输出的方法100可由编程的指令实现。这些编程的指令通常由计算机程序构成,当在控制单元的计算机或计算单元中执行所述计算机程序时,所述计算机程序确保计算机或计算单元执行预期控制,诸如方法100和与其相关的步骤102-134。计算机程序通常是计算机可读存储介质的一部分,所述计算机可读存储介质包括其上存储计算机程序的合适的数字存储介质。

图5图示计算机可读存储介质90的实施例,计算机可读存储介质90包括指令,当所述指令由计算机执行时,所述指令使计算机执行根据在本文中讨论的方面和/或实施例中的任何一个的方法100的步骤。

可例如按照携带计算机程序代码的数据载体的形式提供计算机可读存储介质90,当所述计算机程序代码被加载到控制单元16的所述一个或多个计算单元中时,所述计算机程序代码用于执行根据一些实施例的步骤102-134中的至少一些步骤。数据载体可以是例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)、硬盘、CD ROM盘、存储棒、光存储装置、磁存储装置或任何其他合适的介质,诸如可按照非暂态方式保存机器可读数据的盘或带。计算机可读存储介质可另外被提供作为服务器上的计算机程序代码,并且可例如通过互联网或内联网连接或者经其他有线或无线通信系统被远程地下载到控制单元16。

图5中示出的计算机可读存储介质90是以USB存储棒的形式的非限制性示例。

应该理解,前面说明了各种示例性实施例并且本发明仅由所附权利要求定义。本领域技术人员将会意识到:示例性实施例可被修改,并且示例性实施例的不同特征可被组合以创建除在本文中描述的那些实施例之外的实施例,而不脱离所附权利要求所定义的本发明的范围。

再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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