[发明专利]船用全回转多舵桨单手柄操纵方法及其装置

说明书

本发明涉及船用螺旋桨式推进器回转控制方法及其装置，尤其涉及一种全回转多舵桨单手柄操纵方法及其装置。

在现有技术中，例如日本特开昭48-7493公开了一种单手柄双舵桨遥控装置，图1示出了该装置的构成示意图。图中，HL为操作手柄，它可以以O为轴心向任意方向上倾斜，PX、PY为机械方式联接于手柄HL的电位器，VC为合成回路，VD为分力设定回路，7p、7s为左、右舷螺旋桨式推进器，8p，8s为驱动推进器转向的液压马达，Amp-P、Amp-S为伺服增幅器，Fp、Fs为反馈电位器(分压器)。    

图2为图1所示装置中操作手柄HL的操作示意图。其中，座标轴X表示船舶的两弦方向，座标轴Y表示船首船尾方向，座标轴Z表示手柄HL静止时的位置。当手柄HL置于A点时，其在X-Y平面上的投影与Y轴有一个夹角θ，同时手柄HL与Z轴也有一个夹角Ω。实际上，当手柄HL及其投影与Z轴和Y轴的两个夹角Ω和θ一旦确定时，手柄HL的顶点P在X-Y平面上的投影P′即有一个确定的座标P′(x，y)。此时联接于手柄HL上的电位器Px和Py就会产生X信号和Y信号，这些信号由合成回路VC矢量演算后，得到一个合成矢量V其方向与操作手柄HL在X-Y平面上的投影方向相同，它用以设定船的推进方向；其大小与操作手柄HL的倾角Ω有关，它用以设定船的推进速度。然后，再由分力设定回路VD计算上述信号，输出与推进器7p、7s各方向相应的方向指示信号。这些信号再由增幅器Amp-P和Amp-S进行增幅，进而驱动马达8p、8s按指示方向设置推进器7p、7s。

由上述专利所提供的装置虽解决了由单手柄控制舵桨的问题，去除了以往船舶上所设置的繁琐的操舵装置，但上述装置通过单手柄只能操纵两个安装在船尾或船首的舵桨，故采用上述装置只能实现船舶的前进、后退和转弯等功能，不能实现船舶的平行移动。而且，现有技术采用模拟电路控制操舵，其环境适应性差，抗干扰能力低，控制精度不高。

本发明的目的是提供一种船用全回转多舵桨单手柄操纵方法及其装置，通过对单手柄操作信号和设置在船舶任意位置上的多个舵桨实际回转方向等信号的数字化处理，驾驶员能方便、可靠、精确地控制船舶的航向和航速，尤其可实现船舶在二维平面上360°任意方位上的平行移动。

为了实现上述目的，本发明的船用全回转多舵桨单手柄操纵方法包括如下步骤：

通过单手柄的操作产生用以代表船舶航向和航速的二维信号；

将上述二维信号转换为包括合力和合力矩的合成矢量；

选择和判断船舶执行包括普通航行、平行移动航行、任意多舵桨组合形式在内的任一种航行方式；    

将上述合成矢量演算为各个舵桨应处的角度；

随机检测各个舵桨当前所处角度；

确定各个舵桨从当前角度改变到新的角度所需转动的角度；

按最小角度差确定各个舵桨从当前角度转动到新的角度的转动方向；

根据上述确定的各个舵桨的转动角度和转动方向驱动各舵桨转动到预定位置。

根据本发明上述方法的船用全回转多舵桨单手柄操纵装置包括：

用以产生船舶航向和航速二维信号的单手柄操作装置；

用以根据预定的二进制信号选择船舶执行普通航行、平行移动航行或多舵桨任意组合形式的船航方式选择装置；    

用以检测各舵桨实际角度的同步信号发生装置；

用以对通过上述装置所产生的信号进行运算和处理的信号处理装置；以及

用以根据所述信号处理装置输出的各舵桨转角转向信号驱动各大功率液压马达运转，从而进一步驱动各舵桨转向的马达驱动装置；

上述信号处理装置进一步包括：

用以将上述航向和航速二维信号转换为合成矢量的信号合成装置；

用以将上述合成矢量演算为各舵桨应处角度的矢量演算装置；以及

用以比较上述各舵桨应处角度与当前角度，从而产生各舵桨所需转动角度和按最小角度差确定转动方向的信号的各舵桨转向定位装置。

采用本发明的船用全回转多舵桨单手柄操纵方法及其装置，驾驶员通过设置在驾驶舱内的单手柄操作杆，能遥控安装在船舶任意位置上的多个舵桨的运转，智能化地实现船舶航行的全功能，尤其可实现船舶在二维平面上360°任意方位上的平行移动，极大地提高了船舶航行的机动性和离靠码头的能力且船舶所需泊位仅为该船体大小即可，故本发明的方法及其装置特别适用于拖轮、渡轮、消防船、指标船以及作业船等船舶。

以下结合附图和实施例对本发明的船用全回转多舵桨单手柄操纵方法及其装置作进一步的详细描述。