[发明专利]用于船舶的效率优化的推进器速度控制

说明书

技术领域

本发明涉及船只的推进器控制，特别涉及通过推进器控制来改进推进效 率。

背景技术

在航道上的例如集装箱船和油轮的大型船只消耗大量燃料。由于油价上 涨，燃料的大量消耗导致海运公司花费的百分比显著增长。而且从环境观点来 看，通过船只运送货物而产生的燃料的大量消耗也是一个问题。由此，期望减 少船只的油耗并且增加船只的推进效率。

EP0551367公开了一种实现用于船舶推进器的引擎功率的优化利用的方 法，其中在通过调节船舶引擎的输出、并且可选地调节推进器片的螺旋角以及 推进器轴的旋转来连续地控制功率的调节环路中使用计算机，使得力传感器连 续地监控推进器轴中的纵向净力，并且将纵向净力用作控制功率的主要参数， 以这样的方式与推进器效率和经济的引擎油耗相关地在所有时间优化净力。 EP0551367的方法具有缺点，因为它需要使用装置来监控推进器轴中的纵向净 力。

但是EP0551367公开了目的在于改善推进器效率的方法，该方法具有通 过使用其他用于推进器控制的方法来进一步改善船只效率的优点。

发明内容

本发明优选地单独或以任何组合寻求减轻、缓和或消除一个或多个上述缺 点。特别地，本发明的目的可以看做提供一种用于改善船只的推进器效率的系 统。

在本发明的第一方面通过提供一种方法获得了该目的和若干其他目的，该 方法通过使用计算得到的最优推进器轴速度控制推进器轴速度来增加船只在 波浪中的推进效率，所述船只包括由引擎驱动的推进器以及用于控制推进器轴 速度的控制器，所述方法包括：

估计推进器流入速度，所述流入速度包括由经过推进器的波浪导致的波浪 引起的流入速度的速度分量，

将最优推进器轴速度计算为推进器流入速度的函数，其中计算最优推进器 轴速度是基于最大化推进效率进行的。

本发明特别地但不是排他地有利于改善推进器效率。

由此，使用增加推进器效率的轴速度控制提供了增加船舶、油轮和潜水艇 的效率的方法。船只包括由一个或多个引擎驱动的一个或多个推进器。并且船 只包括一个或多个控制器，例如轴速度控制器，用于控制一个或多个推进器的 推进器轴速度。在现有的推进器轴速度控制器中，通过将基于推进器流入速度 确定的参考输入信号提供给控制器可以利用该方法。由此，该方法可以被看做 通过利用波浪引起的水速度中的变化来改善效率。可以根据该方法通过计算最 优推进器轴速度来实现波浪的利用。通过最优地利用水速度中的变化引起的波 浪，推进器轴速度可以被看做关于推进器效率是最优的。由此，可以通过对于 推进器流入速度的给定值最大化推进效率来确定最优推进器轴速度。最大化推 进效率可以被看做表示推进器效率的能量函数的数学最大化。由此，推进器效 率可以被公式化为各种能量函数，所述能量函数将例如与提供给船只引擎的功 率相比的推进器的功率量化。

获得的最优推进器轴速度可以被提供给推进器轴速度控制器作为参考输 入信号。

可以获得推进效率的最大化作为非线性优化问题的解，由此增加平均推进 效率。

通过利用推进器流入速度或者流入速度的变化，有利于优化推进效率，因 为可以在船只中执行该优化而不执行船只的任何昂贵的修改。实际上可以通过 修改船只的现有推进器控制器的部分来实现用于确定最优推进器速度的方法， 在新式船只中该方法被实现为在计算机中执行的软件控制器。显而易见，推进 器控制器执行的软件的修改，即使这样的修改不是小任务，也不需要用于控制 器的现有计算机的昂贵改变。

在本发明的实施例中，推进效率是传递以推动船只的功率和引擎消耗的功 率的比率。由此，计算最优推进器轴速度可以是基于求解被公式化为传递以推 动船舶的功率和引擎消耗的功率的比率的平均值的优化的优化问题。

在一个实施例中，使用静态映射函数计算最优推进器轴速度，所述静态映 射函数将推进器流入速度的值(或前进速度)映射到最优推进器轴速度的值。 可以在用于改善总推进效率的推进器控制器中使用该静态映射函数，例如查找 表或多项式或分段线性函数，其可以通过求解用于最大化推进效率的目的的优 化问题来确定。