一种基于集成转舵系统的轮缘推进系统
阅读说明：本技术 一种基于集成转舵系统的轮缘推进系统 (Rim propulsion system based on integrated helm steering system ) 是由 贾俊国 宋锦海 聂道汶 何林 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于集成转舵系统的轮缘推进系统,包括回转支撑,回转支撑上设置有两个驱动回转支撑上的转动盘转动的转舵电机,转舵电机均与舵机变频器连接,回转支撑的固定盘上固定有显示转舵角度的舵角反馈器。回转支撑的转动盘上固定有环形电力推动器,环形电力推动器与主推变频器连接并通过主推变频器控制环形电力推动器的转动速度和方向,环形电力推动器上设置有检测其转速的速度传感器,舵角反馈器和速度传感器与PLC控制器的输入端连接,PLC控制器的输出端连接主推变频器和舵机变频器,PLC控制器的输入端还连接有位于驾驶室内的控制转舵的手柄。该推进系统结构紧凑,能保证船舶运行的稳定性。(The invention discloses a rim propulsion system based on an integrated steering system, which comprises a rotary support, wherein two steering motors for driving a rotary disc on the rotary support to rotate are arranged on the rotary support, the steering motors are connected with a steering engine frequency converter, and a steering angle feedback device for displaying a steering angle is fixed on a fixed disc of the rotary support. An annular electric power pusher is fixed on a rotating disc of the rotary support, the annular electric power pusher is connected with a main push frequency converter and controls the rotating speed and the rotating direction of the annular electric power pusher through the main push frequency converter, a speed sensor for detecting the rotating speed of the annular electric power pusher is arranged on the annular electric power pusher, a rudder angle feedback device and the speed sensor are connected with the input end of a PLC (programmable logic controller), the output end of the PLC is connected with the main push frequency converter and a steering engine frequency converter, and the input end of the PLC is further connected with a handle for controlling steering in a cab. The propulsion system has a compact structure and can ensure the stability of ship operation.)
技术领域
本发明涉及船舶轮缘式推进器控制技术领域，特别涉及一种基于集成转舵系统的轮缘推进系统。
背景技术
船舶推进器，是指船舶推进装置中的能量变化器。它将发动机产生的动力转变成船舶行进的推力，以克服船舶在水中航行的阻力，推动船的行进。最常见的是螺旋桨，此外还有明轮、喷水推进器、喷气推进器、导管推进器和平旋推进器等。无轴轮缘推进器对降低轴系建造成本、增大舱容、减小振动与噪声等方面具有突出的优势，在近些年得到广泛应用。轮缘式推进器是借助电流作用实现无轴驱动，改变了传统轴系驱动螺旋桨的推进方式。轮缘式推进器由于扭矩、大、转速低和转速波动率高，如何实现轮缘式推进器的集成转舵，保证船舶运行的稳定性，成为有待解决的问题。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种基于集成转舵系统的轮缘推进系统，结构紧凑，能保证船舶运行的稳定性，并延长了转舵系统的寿命。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于集成转舵系统的轮缘推进系统，其特征在于：包括回转支撑，所述回转支撑上设置有两个驱动回转支撑上的转动盘转动的转舵电机，所述转舵电机均与舵机变频器连接并通过所述舵机变频器控制转舵电机的转动速度和方向，所述回转支撑的固定盘上固定有显示转舵角度的舵角反馈器；所述回转支撑的转动盘上固定有环形电力推动器，所述环形电力推动器与主推变频器连接并通过所述主推变频器控制环形电力推动器的转动速度和方向，所述环形电力推动器上设置有检测其转速的速度传感器，所述舵角反馈器和速度传感器与PLC控制器的输入端连接，所述PLC控制器的输出端连接主推变频器和舵机变频器，所述PLC控制器的输入端还连接有位于驾驶室内的控制转舵的手柄。
本发明的有益效果在于：转舵电机驱动回转支撑转动，进而带动环形电力推动器转动，实现转舵。手柄用来控制转舵，舵角反馈器采集推进器的实际舵角并发送至PLC控制器，并通过PLC控制器输出端连接的主推变频器和舵机变频器，来调节转舵电机和环形电力推动器的转动速度和方向，实现船舶的稳定运行。结构紧凑，这套转舵系统能在环形电力推动器高速运行过程中需要转舵时候，能保证船舶运行的稳定性，并延长了转舵系统的寿命，环形电力推动器在转舵电机驱动下转动，使得船舶拥有最佳转舵半径并保证船舶转舵过程中的稳定性。
进一步来说，还包括分别用于检测转舵电机和环形电力推动器温度的绕组温度传感器和轴承温度传感器，所述绕组温度传感器和轴承温度传感器均与PLC控制器的输入端连接。随时检测转舵电机和环形电力推动器的温度变化，保证检测转舵电机和环形电力推动器正常运行。
进一步来说，所述PLC控制器设置在中控箱内，包括通过总线依次通信连接的热电阻输入模块、模拟量输入输出模块和CPU模块，热电阻输入模块用于温度传感器的接入，型号为EM AR04。所述绕组温度传感器和轴承温度传感器与热电阻输入模块的输入端连接。所述舵角反馈器、速度传感器和手柄与模拟量输入输出模块的输入端连接，所述主推变频器和舵机变频器与模拟量输入输出模块的输出端连接。模拟量输入输出模块便于CPU模块的扩展接入，型号为EM AM06。所述CPU模块的输出端连接还连接有报警器和显示转舵电机和环形电力推动器运行状态的指示灯，CPU模块内置有算法组件，全回转轮缘式推进器转舵过程中，手柄发出的随动舵角度指令，经过模拟量输入输出模块EM AM06读取后，并与从舵角反馈器读取的舵角信号形成一个舵角差，当舵角差大于一定角度时候，船舶推进的速度过大会影响转舵的效果，这时候可以通过算法模块的PID算法处理将控制环形电力推动器速度调低到一定范围，而舵角差缩小到一定角度时候，船舶的算法模块控制将速度逐渐回复到原来的速度，以达到转舵过程中平稳过度且能迅速回复船舶的速度。
进一步来说，所述驾驶室内设置有与CPU模块输入端连接的操作按钮，操作按钮包括转舵电机正转/反装按钮、环形电力推动器加速/减速按钮、舵机随动/手动切换按钮等，便于在驾驶室内操作。
进一步来说，所述CPU模块的输出端通过人机接口连接有位于驾驶室内的显示触摸屏，显示触摸屏显示舵角反馈器采集的实际舵角、环形电力推动器转速、绕组温度传感器和轴承温度传感器采集的温度、报警信息等。
进一步来说，所述环形电力推动器通过舵轴与回转支撑的转动盘固定连接，所述多轴上设置有驱动其相对于轴线方向能够沿垂直方向或倾斜方向移动的舵机刹车离合器，所述舵机刹车离合器与PLC控制器的输出端连接。舵机运行时舵机刹车离合器动作，刹车解除；舵机停止，刹车保持以保证舵角稳定。
进一步来说，所述转舵电机和环形电力推动器件均为变频电机。
附图说明
图1为本发明实施例的系统框图；
图2为本发明实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例的电气原理图。
图中：
1、回转支撑；2、转舵电机；3、舵机变频器；4、舵角反馈器；5、环形电力推动器；6、主推变频器；7、速度传感器；8、PLC控制器；81、热电阻输入模块；82、模拟量输入输出模块；83、CPU模块；9、手柄；10、绕组温度传感器；11、轴承温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例
参见附图1-3所示，一种基于集成转舵系统的轮缘推进系统，包括回转支撑1，回转支撑1上设置有两个驱动回转支撑1上的转动盘转动的转舵电机2。转舵电机2的输出轴固定有主动轮，转动盘上设置有能与主动轮啮合的从动轮，从动轮位于两个主动轮之间。转舵电机2均与舵机变频器3连接，并通过舵机变频器3控制转舵电机2的转动速度和方向，舵机变频器3的型号为MD500T11GB。回转支撑1的固定盘上固定有显示转舵角度的舵角反馈器4，舵角反馈器4能检测转动盘的实际转动角度，即实际舵角，舵角反馈器4的型号为FS360244B。转舵电机2为变频电机。
回转支撑1的转动盘上固定有环形电力推动器5，环形电力推动器5与主推变频器6连接，并通过主推变频器6控制环形电力推动器5的转动速度和方向，环形电力推动器5件为变频电机，主推变频器6的型号为GD300-055G-4。环形电力推动器5上设置有检测其转速的速度传感器7，速度传感器7为霍尔传感器。舵角反馈器4和速度传感器7与PLC控制器8的输入端连接，PLC控制器8的输出端连接主推变频器6和舵机变频器3，PLC控制器8可控制主推变频器6和舵机变频器3的输出频率，以改变转舵电机2和环形电力推动器5的转动，实现环形电力推动器5的加速/减速和回转支撑1的转角。PLC控制器8的输入端还连接有位于驾驶室内的控制转舵的手柄9。
转舵电机2驱动回转支撑1转动，进而带动环形电力推动器5转动，实现转舵。手柄9用来控制转舵，舵角反馈器4采集推进器的实际舵角并发送至PLC控制器8，并通过PLC控制器8输出端连接的主推变频器6和舵机变频器3，来调节转舵电机2和环形电力推动器5的转动速度和方向，实现船舶的稳定运行。结构紧凑，这套转舵系统能在环形电力推动器5高速运行过程中需要转舵时候，能保证船舶运行的稳定性，并延长了转舵系统的寿命，使得船舶拥有最佳转舵半径并保证船舶转舵过程中的稳定性。
PLC控制器8的输入端连接还连接有绕组温度传感器10和轴承温度传感器11，绕组温度传感器10和轴承温度传感器11分别用于检测转舵电机2和环形电力推动器5温度。绕组温度传感器10和轴承温度传感器11的型号为PT100。绕组温度传感器10和轴承温度传感器11随时检测转舵电机2和环形电力推动器5的温度变化，保证检测转舵电机2和环形电力推动器5正常运行。
PLC控制器8设置在中控箱内，包括通过总线依次通信连接的热电阻输入模块81、模拟量输入输出模块82和CPU模块83，热电阻输入模块81用于温度传感器的接入，型号为EMAR04。绕组温度传感器10和轴承温度传感器11与热电阻输入模块81的输入端连接。舵角反馈器4、速度传感器7和手柄9与模拟量输入输出模块82的输入端连接，主推变频器6和舵机变频器3与模拟量输入输出模块82的输出端连接。模拟量输入输出模块82便于CPU模块83的扩展接入，型号为EM AM06。CPU模块83的输出端连接还连接有报警器和显示转舵电机2和环形电力推动器5运行状态的指示灯，CPU模块83内置有算法组件，全回转轮缘式推进器转舵过程中，手柄9发出的随动舵角度指令，经过模拟量输入输出模块82EM AM06读取后，并与从舵角反馈器4读取的舵角信号形成一个舵角差，当舵角差大于一定角度时候，船舶推进的速度过大会影响转舵的效果，这时候可以通过算法模块的PID算法处理将控制环形电力推动器5速度调低到一定范围，而舵角差缩小到一定角度时候，船舶的算法模块控制将速度逐渐回复到原来的速度，以达到转舵过程中平稳过度且能迅速回复船舶的速度。
驾驶室内设置有与CPU模块83输入端连接的操作按钮，操作按钮包括转舵电机2正转/反装按钮、环形电力推动器5加速/减速按钮、舵机随动/手动切换按钮等，便于在驾驶室内操作。转舵的方式包括舵机随动和手动切换两种，由机随动/手动切换按钮切换。随动模式时，通过手柄9发出一个舵角信号，随时监测舵角反馈器4反馈信号，当达到所需舵角时，自动停止转舵。手动模式时，手按着转舵电机2正转/反装按钮不放，手松开时，转舵电机2停止，转舵结束。还设置有左右限位开关，当转舵达到左右最大舵角时，触碰左右限位开关，转舵电机2停止，转舵结束。
CPU模块83的输出端通过人机接口连接有位于驾驶室内的显示触摸屏，显示触摸屏显示舵角反馈器4采集的实际舵角、环形电力推动器5转速、绕组温度传感器10和轴承温度传感器11采集的温度、报警信息等。
环形电力推动器5通过舵轴与回转支撑1的转动盘固定连接，多轴上设置有驱动其相对于轴线方向能够沿垂直方向或倾斜方向移动的舵机刹车离合器，舵机刹车离合器与PLC控制器8的输出端连接。舵机运行时舵机刹车离合器动作，刹车解除；舵机停止，刹车保持以保证舵角稳定。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种气幕降噪的船舶喷流舵