振蕩翼推進系統(tǒng)和用于控制振蕩可動翼的運動的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶推進系統(tǒng)，尤其涉及一種振蕩翼推進系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用于控制船舶推進系統(tǒng)的振蕩可動翼的運動的方法。此外，本發(fā)明涉及一種具有存儲在其上的計算機可執(zhí)行指令組的計算機可讀介質(zhì)。此外，本發(fā)明涉及一種計算機程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在流體中使用的許多不同的船舶推進裝置是已知的，通過該裝置船舶可以被推進或推進并操縱。典型的推進系統(tǒng)包括，例如側(cè)槳輪、常規(guī)螺旋推進器、吊艙推進設(shè)備、垂直軸推進器、帆、風(fēng)箏帆或弗萊特納(Flettner)轉(zhuǎn)子。
[0003]目前，船舶，尤其是貨船，通常配備有至少一個用于推進的螺旋推進器。螺旋推進器的效率通常為約60%至70%。常規(guī)螺旋推進器的進一步優(yōu)化已變得更加困難，因此，需要新的推進裝置，其例如通過振蕩的鰭的運動產(chǎn)生移動推力，所述鰭模擬海豚或鯨游動的方式。這種海洋動物的效率已被估計為大于70%。在過去理論上的鰭推進已被廣泛研究，并且與現(xiàn)有的螺旋推進器相比，新的鰭推進系統(tǒng)可以例如導(dǎo)致實現(xiàn)更大的推進器效率。
[0004]文獻US 2011/0255971A1，其被認為是最接近的現(xiàn)有技術(shù)，公開了一種用于在流體中振蕩翼的裝置。該裝置包括第一曲柄機構(gòu)和連接到翼的第二曲柄機構(gòu)。所述第一曲柄機構(gòu)和所述第二曲柄機構(gòu)具有不同的曲柄銷偏移，它們在功能上連接，使得當(dāng)被驅(qū)動時，所述第一曲柄機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度與所述第二曲柄機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度是相同的，并且彼此不同相。
[0005]第一曲柄機構(gòu)的曲軸可繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并具有相對于所述第一旋轉(zhuǎn)軸偏移的第一曲柄銷。第二曲柄機構(gòu)的曲軸可繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并具有相對于所述第二旋轉(zhuǎn)軸偏移的第二曲柄銷。第一和第二曲軸的長度是恒定且不可調(diào)的。因此，根據(jù)文獻US2011/0255971A1的裝置允許通過調(diào)節(jié)曲柄機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)整例如翼的縱搖和起伏運動的正弦的頻率，但不允許縱搖和起伏運動的峰值幅度的可控調(diào)整，例如，根據(jù)在翼的工作區(qū)域迎面而來的局部流體流動速和方向調(diào)節(jié)攻角。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的某些實施例的一個目的是提供一種振蕩翼推進系統(tǒng)。本發(fā)明的某些實施例的另一目的是提供一種用于控制船舶推進系統(tǒng)的振蕩可動翼的運動的方法。
[0007]根據(jù)某些實施例，描述了一種船舶推進系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)船舶可以被推進。根據(jù)某些實施例，還描述了一種推進裝置，它實現(xiàn)一種例如鯨或海豚的動物的鰭的運動的方面，其中推進系統(tǒng)所要求的運動是可控和可調(diào)節(jié)的。
[0008]通過本發(fā)明，可以實現(xiàn)如在下文中描述并要求保護的這些和其它目。因此，本發(fā)明涉及一種振蕩翼推進系統(tǒng)，其包括可動翼，連接到可動翼并被配置成控制翼的縱搖運動的縱搖機構(gòu)，連接到可動翼并被配置為控制已的起伏運動的起伏機構(gòu)，并且其中所述縱搖和起伏機構(gòu)中的至少一個被配置以調(diào)節(jié)可動翼的相應(yīng)運動的幅度。
[0009]縱搖機構(gòu)被配置為調(diào)整翼的縱搖運動的縱搖角。縱搖機構(gòu)被配置成使縱搖運動的幅度從第一峰值幅度改變?yōu)榛旧喜煌姆逯捣??；旧喜煌姆逯捣葍?yōu)選大于或小于第一峰值幅度5至70度，更優(yōu)選為10至60度?？v搖機構(gòu)優(yōu)選進一步被配置成調(diào)整翼的縱搖運動的頻率。
[0010]起伏機構(gòu)被配置為調(diào)整翼的起伏運動的起伏。起伏機構(gòu)被配置成使起伏運動的幅度從第一峰值幅度改變?yōu)榛旧喜煌姆逯捣取Ｔ撈鸱鼨C構(gòu)優(yōu)選進一步被配置成調(diào)節(jié)起伏運動的頻率。
[0011]縱搖機構(gòu)和起伏機構(gòu)中的至少一個優(yōu)選包括曲柄機構(gòu)以控制縱搖和/或起伏運動的幅度。曲柄機構(gòu)優(yōu)選包括曲柄臂，其圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并且其中曲柄臂的長度是可調(diào)的?；蛘?，曲柄機構(gòu)優(yōu)選包括曲柄臂和可沿曲柄臂移動的聯(lián)結(jié)，曲柄臂圍繞旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)。曲柄機構(gòu)的聯(lián)結(jié)優(yōu)選包括曲柄銷，其被定位成距離旋轉(zhuǎn)軸線的距離可調(diào)?？v搖機構(gòu)優(yōu)選包括具有縱搖桿的曲柄機構(gòu)?？v搖桿然后被連接到縱搖機構(gòu)的聯(lián)結(jié)。起伏機構(gòu)優(yōu)選包括具有起伏桿的曲柄機構(gòu)。起伏桿然后被連接到起伏機構(gòu)的聯(lián)結(jié)?；蛘撸v搖機構(gòu)和起伏機構(gòu)中的至少一個優(yōu)選包括液壓缸，而不是曲柄機構(gòu)，以控制縱搖和/或起伏運動的幅度?？v搖和起伏運動的幅度可以優(yōu)選還借助于支架和基部模塊組件控制，其中基部模塊可沿支架線性移動，并且至少一個可動翼被連接到基部模塊。
[0012]縱搖機構(gòu)優(yōu)選包括縱搖滑塊，其被連接到縱搖機構(gòu)的曲柄機構(gòu)，并且其中縱搖滑塊可線性移動。起伏機構(gòu)優(yōu)選包括起伏滑塊，其被連接到起伏機構(gòu)的曲柄機構(gòu)，并且其中起伏滑塊可線性移動?？v搖機構(gòu)和起伏機構(gòu)中的至少一個優(yōu)選通過連接器連接到該可動翼，所述連接器包括至少具有小齒輪的凸輪。所述縱搖機構(gòu)和/或起伏機構(gòu)的相應(yīng)縱搖或起伏滑塊則包括齒條小齒輪。凸輪的齒輪然后被連接到所述齒條小齒輪。或者，縱搖機構(gòu)和起伏機構(gòu)優(yōu)選由至少一個連接器連接到可動翼，所述連接器包括曲柄機構(gòu)。連接器的曲柄機構(gòu)然后被連接到縱搖滑塊、起伏滑塊和可動翼。
[0013]縱搖機構(gòu)的至少一部分和起伏機構(gòu)的至少一部分優(yōu)選被配置成容納在船舶的船體中。可動翼被配置在船舶的船體的外側(cè)。或者，振蕩翼推進系統(tǒng)部分地被容納在全方位外殼內(nèi)。連接器然后從全方位外殼外部延伸到外殼內(nèi)部。
[0014]振蕩翼推進系統(tǒng)優(yōu)選進一步包括計算機可讀介質(zhì)，其具有存儲在其上的一組計算機可實現(xiàn)指令，所述指令能夠使得處理器連同縱搖機構(gòu)以控制可動翼的縱搖角、縱搖運動的頻率和縱搖運動的幅度。此外，振蕩翼推進系統(tǒng)優(yōu)選進一步包括計算機可讀介質(zhì)，其具有存儲在其上的一組計算機可實現(xiàn)指令，所述指令能夠使得處理器連同起伏機構(gòu)用以控制可動翼的起伏、起伏運動的頻率和起伏運動的幅度。
[0015]本發(fā)明還涉及一種用于控制船舶推進系統(tǒng)的振蕩可動翼的運動的方法，其包括以下步驟:
[0016]-改變可動翼的縱搖運動的幅度，以從第一峰值幅度改變?yōu)榛旧喜煌姆逯嫡穹?或
[0017]-改變可動翼的起伏運動的幅度，以從第一峰值幅度改變?yōu)榛旧喜煌姆逯捣取?br>[0018]該方法優(yōu)選進一步包括:
[0019]-接收至少一個輸入，所述輸入選自以下組中:船舶的速度，相對于可動翼的局部流體流動方向，相對于可動翼的局部流體流動速度，和船舶的期望推力，并且
[0020]-其中所述縱搖運動的幅度和起伏運動的幅度中的至少一個是基于所述至少一個輸入變化的。
[0021]本發(fā)明還涉及一種計算機可讀介質(zhì)，其上存儲有一組計算機可實現(xiàn)指令，所述指令能夠使得與能夠控制可動翼的縱搖運動的縱搖機構(gòu)和能夠控制可動翼的起伏運動的起伏機構(gòu)相連接的計算裝置，用以改變振蕩翼推進系統(tǒng)的翼的縱搖運動和起伏運動中的至少一個的幅度。
[0022]計算機可讀介質(zhì)優(yōu)選能夠使計算裝置根據(jù)以下項中的至少一項來改變縱搖角、起伏、縱搖運動的頻率、起伏運動的頻率、縱搖運動的幅度、起伏運動的幅度中的至少一個:
[0023]-船舶的速度，
[0024]-相對于可動翼的局部流體流動方向，
[0025]-相對于可動翼的局部流體流動速度，和
[0026]-船舶的期望推力。
[0027]此外，本發(fā)明涉及一種計算機程序，其被配置成使根據(jù)權(quán)利要求16至17中的至少一項所述的方法被執(zhí)行。
[0028]通過本發(fā)明可以獲得相當(dāng)多的優(yōu)點。船舶，例如貨船或客船，可通過根據(jù)本發(fā)明的推進系統(tǒng)被推進。推進系統(tǒng)實現(xiàn)了動物，例如鯨或海豚運動的各方面，并且所述至少一個翼所要求的運動更自然，可連續(xù)控制并可通過參數(shù)的修改調(diào)節(jié)。這些參數(shù)包括縱搖角、起伏、起伏運動的頻率、縱搖運動的頻率、起伏運動的幅度、縱搖運動的幅度、以及縱搖和起伏之間的相位差。翼的運動可以通過翼的縱搖運動的幅度和/或起伏運動的幅度的控制調(diào)節(jié)進行優(yōu)化，例如，取決于船舶的速度、局部流體流動的方向、局部流體流動的速度和/或期望推力。
[0029]本發(fā)明尤其在現(xiàn)有技術(shù)上改善了推進器的效率。效率改善導(dǎo)致船舶的燃料消耗減少，并且因此導(dǎo)致了更長的最大范圍，以及減少的排放。另一優(yōu)點是可能減少燃料罐容積，這增加了船上的更有價值的有效載荷的空間。上述優(yōu)點的組合，即減少燃料消耗和減少燃料箱容積，也是可能的。
[0030]另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的推進系統(tǒng)的模型測試表明，可以實現(xiàn)50%至70%或更高的推進器效率，這在傳統(tǒng)螺旋推進器效率的范圍內(nèi)或顯著大于傳統(tǒng)螺旋推進器的效率。該至少一個翼的潤濕的推進表面可以大于常規(guī)的螺旋推進器的面積，這減少了區(qū)域負荷。推進系統(tǒng)特別適用于所謂的水平定位的翼，其具有大的縱橫比以實現(xiàn)有利的升力和阻力系數(shù)。此外，根據(jù)本發(fā)明的推進系統(tǒng)適用于具有有限的吃水深度的船舶，例如內(nèi)河航行船舶。水翼進一步降低了噪音和振動。
[0031]此外，根據(jù)本