电动式半浸桨推进装置及其驱动方法与流程

1.本技术涉及半浸桨技术领域，特别是涉及一种电动式半浸桨推进装置及其驱动方法。


背景技术：

2.半浸式螺旋桨(surface piercing propeller，spp，简称半浸桨，又称表面桨)，是一种在高速运转时只有一半桨叶浸入水中而能正常工作的螺旋桨。与传统螺旋桨推进相比，应用半浸桨推进的船舶在高速航行时，具有桨叶的推进效率高，无空泡剥蚀，推进装置附体阻力小，船机桨匹配性能好，且浅水适应性极强等特点，是当今世界新型高速船艇的首选推进方式。
3.半浸桨推进装置是一种集半浸式螺旋桨、驱动装置本体、操纵油缸、液控系统等为一体的高速船用推进装置，目前，水上交通运输工具的运输环境各不相同，然而其采用的驱动装置作业方式单一，不能满足不同环境的使用需求，极大地增加了水上交通运输工具的运输能耗。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对水上运输交通工具驱动装置作业方式单一，不能满足不同环境使用需求的问题，提供一种电动式半浸桨推进装置及其驱动方法。
5.本技术一方面提出一种电动式半浸桨推进装置，其包括推进单元、驱动单元、检测单元以及控制单元，推进单元包括并列设置的第一推进组件和第二推进组件；驱动单元包括第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器和换向组件，第一电机的输出轴通过第一离合器与换向组件连接，第二电机的输出轴通过第二离合器与换向组件连接，换向组件与第一推进组件、第二推进组件连接，第一电机和第二电机用于通过换向组件驱动第一推进组件和第二推进组件在相反的方向上旋转；检测单元用于检测推进单元所处的环境信息；控制单元与驱动单元和检测单元连接，控制单元接收环境信息，并基于环境信息控制启动第一电机和第二电机中的至少一个。
6.本技术的电动式半浸桨推进装置，通过检测单元对推进单元所处的环境信息进行检测，并将检测到的环境信息传输至控制单元，控制单元能够全程跟踪推进单元的作业环境，并基于环境信息控制并启动第一电机和第二电机中的至少一个驱动推进单元运行，使得第一电机和第二电机输出与当下运输环境相匹配的驱动力，避免驱动力与能耗值不对应的问题，满足不同环境的使用需求，降低能耗值。本技术采用纯电动的驱动方式，极大地降低了水上交通运输工具在运输过程中的噪音以及排放污染量，既节能又环保。
7.在其中一个实施例中，第一电机的额定功率与第二电机的额定功率不相同。
8.在其中一个实施例中，环境信息包括水流向信息和水流速信息，检测单元包括水流检测模块，水流检测模块用于检测水流向信息和水流速信息，水流向信息包括顺水流信息和逆水流信息，水流速信息包括实际流速参数值。
9.在其中一个实施例中，环境信息还包括风速信息，检测单元还包括风速检测模块，风速检测模块用于检测风速信息，风速信息包括实际风阻参数值。
10.在其中一个实施例中，水流检测模块包括检测件和信号传输件，检测件包括摆动部、连接部、信号触发部和安装部，连接部用于安装摆动部，信号触发部通过安装部安装于摆动部的摆动范围内，信号触发部、信号传输件、控制单元之间电性连接，摆动部的至少部分位于水流中，摆动部触发信号触发部生成所述水流向信息，信号触发部发送触发信号至信号传输件，信号传输件将信号发送至控制单元。
11.在其中一个实施例中，信号触发部设置有1个或2个，信号触发部设置2个时，2个信号触发部分别位于摆动部的两侧。
12.在其中一个实施例中，摆动部与连接部活动连接，安装部设置于摆动部与活动部的连接处。
13.在其中一个实施例中，摆动部与连接部弹性连接，安装部与连接部连接。
14.本技术另一方面提出一种电动式半浸桨推进装置的驱动方法，其步骤包括：
15.通过检测单元检测推进单元所处的环境信息并发送至控制单元；
16.控制单元基于环境信息控制启动第一电机和第二电机中的至少一个；
17.第一电机和第二电机中的至少一个驱动推进单元运行。
18.在其中一个实施例中，环境信息包括水流向信息、水流速信息和风速信息，控制单元基于环境信息控制启动第一电机和第二电机中的至少一个包括：若水流向信息为顺水流信息，控制单元控制第一离合器与换向组件连接、第二离合器与换向组件断开，启动第一电机运行；若水流向信息为逆水流信息，控制单元控制第二离合器与换向组件连接、第一离合器与换向组件断开，启动第二电机运行；若水流向信息为逆水流信息且实际流速参数达到预设流速参数值，控制单元控制第一离合器、第二离合器均与换向组件连接，启动第一电机和第二电机运行；若水流向信息为逆水流信息且实际风阻参数达到预设风阻参数值，控制单元控制第一离合器、第二离合器均与换向组件连接，启动第一电机和第二电机运行，其中，第一电机的额定功率小于第二电机的额定功率。
19.本技术的电动式半浸桨推进装置的驱动方法，通过检测单元实时获取推进单元所处的环境信息，环境因素对运输工具的阻力大小，决定了运输工具所需的能耗值大小，通过控制单元基于不同的环境信息控制第一电机和第二电机中的至少一个驱动推进单元运行，实现多工况下驱动力的多种输出，并输出与实际所需能耗相匹配的驱动力，避免能量损失。
附图说明
20.图1为本技术一实施例中半浸桨推进装置安装在船尾板的剖视图；
21.图2为本技术一实施例中换向组件的剖视图；
22.图3为本技术一实施例中推进单元以及调节单元的结构示意图；
23.图4为本技术一实施例中螺旋桨的结构示意图；
24.图5为本技术一实施例中纵倾机构、转舵机构的侧视图；
25.图6为本技术一实施例中连接组件的结构示意图。
26.图7为本技术一实施例中驱动单元、调节单元、检测单元与控制单元之间的连接示意图；
27.图8为本技术一实施例中检测件设置1个信号触发部的示意图；
28.图9为本技术一实施例中检测件设置2个信号触发部的示意图；
29.图10为本技术另一实施例中检测件设置1个信号触发部的示意图；
30.图11为本技术另一实施例中检测件设置2个信号触发部的示意图。
31.其中，船尾板1、驱动单元10、第一电机101、第二电机102、第一离合器103、第二离合器104、换向组件105、壳体1051、第一齿轮1052、第二齿轮1053、第三齿轮1054、第四齿轮1055、推进单元20、第一推进组件201、螺旋桨210、螺旋桨叶211、桨壳体212、桨杆213、连接孔2131、紧固组件214、紧固销2141、紧固座2142、紧固槽2142a、第四连接头215、加强鳍216、稳定鳍217、连接座220、第二推进组件202、旋转轴线203、调节单元30、纵倾机构310、第一连接座311、转舵机构320、联桨杆330、连接组件340、第一连接头341、连接耳3411、第二连接头342、连接头本体3420、第一贯穿孔3421、第二贯穿孔3422、连接销3424、第三连接头343、检测单元40、水流检测模块410、检测件411、摆动部4111、第一信号触发部4112、安装部4113、第一连接部4114、第二信号触发部4115、第三信号触发部4116、第四信号触发部4117、第二连接部4118、滑块4119、信号传输件412、流速仪413、第一数据处理器414、风速检测模块420、风速仪421、第二数据处理器422、控制单元50。
具体实施方式
32.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
38.参阅图1，本技术一实施例提供的电动式半浸桨推进装置适用于水上交通运输工具，电动式半浸桨推进装置安装在船尾板2，电动式半浸桨推进装置包括驱动单元10、推进单元20、调节单元30、检测单元40以及控制单元50。驱动单元10提供给推进单元20动作的驱动力，推进单元20动作以驱动水上交通运输工具运动。调节单元30用于调节推进单元20的动作形态，以调节水上交通运输工具的方向等运动状态。检测单元40用于检测推进单元20所处的环境信息，控制单元50与驱动单元10、调节单元30以及检测单元40电连接，控制单元50用于接收检测单元40检测的环境信息，并基于环境信息控制启动驱动单元10驱动推进单元20运行，控制单元还用于控制调节单元30工作并使其互相配合以使水上交通运输工具按照所需的运动方式运动。
39.驱动单元10包括第一电机101、第二电机102、第一离合器103、第二离合器104和换向组件105。第一电机101和第二电机102用于输出驱动力，本实施例中采用纯电动式的驱动方式，降低水上交通运输工具在运输过程中的噪音以及排放污染量。第一电机101的输出轴通过第一离合器103与换向组件105连接，第二电机102的输出轴通过第二离合器104与换向组件105连接，换向组件105与推进单元20连接，推进单元20包括第一推进组件201和第二推进组件202，第一电机101和第二电机102用于通过所述换向组件105驱动第一推进组件201和第二推进组件202在相反的方向上旋转，进而驱动水上交通运输工具运动。第一离合器103用于连接或断开第一电机101和换向组件105，第二离合器104用于连接或断开第二电机102和换向组件105。
40.参考图2所示，换向组件105包括壳体1051、第一齿轮1052、第二齿轮1053、第三齿轮1054以及第四齿轮1055。第一离合器103通过第一齿轮1051与第一推进组件201连接，第二离合器104通过第四齿轮1055与第二推进组件202连接，相邻两个齿轮之间互相啮合，用于传递力矩，实现第一推进组件201和第二推进组件202在相反的方向上旋转。壳体1051内部还设置变速器，保证驱动单元10的稳定运行。
41.半浸桨推进装置至少具有工作状态和停机状态两种状态，半浸指的是半浸桨推进装置在工作状态时推进单元20至少部分位于水面之上。推进单元20至少包括一个在驱动单元10的驱动作用下运动的桨，桨可以具有桨叶，桨叶与水作用以产生驱动水上交通运输工具运动的推力。半浸桨推进装置与其他类型的推进装置相比，具有较高的推进效率，桨叶高速运动时，其不但可获得较高的敞水效率，而且由于桨轴等附件露出水面，从而大大减小了附体阻力，另外，桨叶的直径可以不受其他结构的限制。进一步的，桨叶在水中运行时，桨叶的叶背压力降低形成吸力面，若某处的压力降至该处水的饱和蒸气压时，由水中逸出的蒸汽及其他气体即形成气泡附着在桨叶表面，形成空泡。空泡现象是螺旋桨表面剥蚀、振动、噪音以及性能恶化的主要原因。半浸桨桨叶运转时交替入水，所产生的空泡会被桨叶出入水时吸入桨叶附近的空气腔所代替，形成“通气”状态，空泡无法顺利形成，避免了桨叶表面
被空泡剥蚀的现象，减少了桨叶的水下振动和噪音，提高了桨叶的使用寿命。
42.参考图3-4所示，推进单元20至少两个并列设置的第一推进组件201和第二推进组件202。本技术揭示的实施例中，第一电机101与第一推进组件201连接，第二电机102与第二推进组件202连接。在本实施例中，第一推进组件201和第二推进组件202结构、尺寸对应相同，因此，下文仅以其中一个推进组件为例进行介绍，对于相同结构不过多赘述。
43.第一推进组件201包括螺旋桨210和连接座220。螺旋桨210通过连接座220连接至驱动单元10，螺旋桨210在驱动单元10作用下绕旋转轴线203旋转。同时，螺旋桨210与连接座220活动连接，螺旋桨210整体能够通过连接座220在绕轴旋转运动的同时实现多自由度的运动。
44.螺旋桨210包括螺旋桨叶211、桨壳体212和桨杆213。螺旋桨叶211设置在桨杆213的一端，桨杆213另一端与连接座220活动连接，桨壳体212套设在桨杆213外部，一端靠近桨杆213，另一端靠近或活动连接至连接座220。螺旋桨叶211至少为4片，在本实施例中，如图所示，桨叶为5片或6片。
45.螺旋桨叶211可以与桨杆213一体成型，也可以通过紧固组件214与桨杆213固定连接。进一步的，紧固组件214包括紧固座2142和紧固销2141。紧固座2142套设在桨杆213的末端，螺旋桨叶211设于紧固座2142和桨壳体212之间。紧固销2141与桨杆213固定连接，并将紧固座2142抵靠至螺旋桨叶211，以使紧固座2142限制螺旋桨叶211沿旋转轴线203方向上的位置。紧固销2141能够防止紧固座2142朝远离螺旋桨叶211的方向运动。紧固座2142上设有若干紧固槽2142a，桨杆213上设有贯穿桨杆213末端的连接孔2131，若干紧固槽2142a中的两个与连接孔2131位置对应，使得紧固销2141穿设于连接孔2131和紧固槽2142a形成的路径上。紧固销2141至少一端的直径均大于连接孔2131和紧固槽2142a的直径，以防止紧固销2141脱离。
46.桨壳体212上设有加强鳍216和稳定鳍217。加强鳍216设于桨壳体212和调节组件30的连接处，即加强鳍216自第四连接头215处延伸。加强鳍216的两侧还对称地固定连接有加强筋，加强筋的材质可以选择与加强鳍216或桨壳体212不同的、强度更高的材质。稳定鳍217设于桨壳体212接触水面的一侧，在半浸桨推进装置1的工作状态，稳定鳍217部分或全部位于水中。稳定鳍217被固定或一体化到桨壳体212上，稳定鳍217能够在水上交通运输工具转弯等动作时辅助对抗螺旋桨210的动作。
47.调节单元30包括纵倾机构310、转舵机构320以及联桨杆330。第一推进组件201和第二推进组件202的一端在水上交通运输工具尾板2的固定位置，第一推进组件201和第二推进组件202的另一端通过联桨杆330连接。进一步的，联桨杆330连接第一推进组件201和第二推进组件202的螺旋桨，联桨杆330使得相邻的螺旋桨210可以同时被调节。相邻的螺旋桨210可以基本平行设置，联桨杆330与螺旋桨210垂直或异面设置。调节单元30至少包括分别对应第一推进组件201和第二推进组件202设置的两个纵倾机构310和两个转舵机构320，在此只描述其中之一。纵倾机构310用于调节螺旋桨210相对于水面所在平面的倾斜角度，即纵倾机构310用于调节旋转轴线203与输出轴线101在竖直方向上的夹角大小，纵倾机构310通过控制螺旋桨210的升降，进而控制螺旋桨210浸入水中部分的体积从而控制阻力和推力。转舵机构320用于调节螺旋桨210在一平面内的摆动运动，即转舵机构320用于调节旋转轴线203与输出轴线101在水平方向上的夹角大小，转舵机构320通过控制螺旋桨210的摆
动来控制螺旋桨210相对于水上交通运输工具前进方向的夹角，进而使半浸桨推进装置1产生偏斜与前进方向的推理以使水上交通运输工具转向。
48.纵倾机构310一端活动连接尾板2，一端活动连接螺旋桨210。转舵机构320一端活动连接尾板2，一端活动连接螺旋桨210。在本实施例中，纵倾机构310和转舵机构320为液压装置，通过活塞杆在液压缸中的往复运动带动螺旋桨210的运动，活塞杆一端活动连接液压缸，活塞杆的另一端活动连接尾板2以使纵倾机构310或转舵机构320跟随螺旋桨210运动而运动。液压装置还包括泵、电源、储液器等，均设置在水上交通运输工具内部，即设置在尾板2远离螺旋桨210的对侧，液压装置还包括流体导管，流体导管穿过尾板2连接至液压缸。
49.在停机状态时，纵倾机构310与螺旋桨210设置在同一竖直平面内。纵倾机构310的延伸方向与旋转轴线203具有夹角α。转舵机构320设置在螺旋桨210远离联桨杆330的一侧。转舵机构320在螺旋桨210所在平面内的投影与旋转轴线203具有夹角β。
50.参考图5所示，纵倾机构310、转舵机构320和联桨杆330中的一个或多个与螺旋桨210的连接处设有连接组件340。在本实施例中，纵倾机构310、转舵机构320和联桨杆330共同连接至螺旋桨210的同一连接位置。连接位置与尾板2的距离为l1，螺旋桨位于尾板2外侧部分的总长度为l。
51.参考图6所示，连接组件340包括第一连接头341、第二连接头342和第三连接头343。第一连接头341连接纵倾机构310的一端，桨壳体212上还形成有第四连接头215，第一连接头341与第四连接头215活动连接，以使螺旋桨210和纵倾机构310活动连接。第一连接头341上还设有若干连接耳3411，第二连接头342和第三连接头343与连接耳3411活动连接，以使转舵机构320和联桨杆330最终与螺旋桨210活动连接。连接第二连接头342和第三连接头343的若干连接耳3411对称设置，以使调节过程中螺旋桨210的受力均衡。在其他实施例中，连接耳3411也可以设置在第四连接头215上。
52.第二连接头342和第三连接头343结构相似，以第二连接头342为例，第二连接头342包括连接头本体3420、第一贯穿孔3421、第二贯穿孔3422和连接销3424。第一贯穿孔3421和第二贯穿孔3422形成于连接头本体3420的两端，第一贯穿孔3421和第二贯穿孔3422的延伸方向相互异面。连接销3424连接第二贯穿孔3422和连接耳3411。第一贯穿孔3421连接转舵机构320的一端。第一贯穿孔3421中部朝不同于其延伸方向的方向形成开口3423，开口3423与第一贯穿孔3421的截面呈t形。转舵机构320与第一贯穿孔3421连接的一端呈t形，t形的横向段与第一贯穿孔3421配合，竖向段连接活塞杆并从开口3423中伸出。
53.纵倾机构310与尾板2连接处设有第一连接座311，第一连接座311提供给纵倾机构310多自由度的连接结构，例如第一连接座311可设有球形关节、枢接结构等。转舵机构320与尾板2连接处设有第二连接座321，与第一连接座311类似，第二连接座321提供给纵倾机构310多自由度的连接结构。
54.参考图7所示，检测单元40包括水流检测模块410和风速检测模块420。检测单元40用于检测推进单元10所处的环境信息，环境信息包括水流向信息、水流速信息和风速信息。水流检测模块410用于检测水流向信息和水流速信息，水流向信息包括顺水流信息和逆水流信息，水流速信息包括实际流速参数值，实际流速参数值用于与预设流速参数值进行数值比对。风速检测模块420用于检测风速信息，风速信息包括实际风速参数值，实际风速参数值用于与预设风速参数值进行比对。风速检测模块420包括风速仪421和第二数据处理器
422，风速仪421用于测量实际风速参数值，第二数据处理部422与控制单元50连接，第二数据处理器422将实际风速参数值与预设风速参数值进行对比，并将对比结果发送至控制单元50。检测单元40检测水上交通运输工具处于不同运输环境下的水流向信息、水流速信息以及风速信息，控制单元50基于上述信息控制启动第一电机101和第二电机102中的至少一个，以输出与多个运输环境相适应的驱动力，避免驱动力与实际所需能耗不对应的问题，满足不同环境的使用需求，降低能耗值。
55.水流检测模块410包括检测件411、信号传输件412、流速仪413以及第一数据处理器414。检测件411和信号传输件412用于检测水流向信息，检测件411和信号传输件412安装在船前进方向的左侧或者右侧，方便安装以及能够较佳地检测到水流相对于船的流向。流速仪413安装于水下，用于测量实际流速参数值，第一数据处理部414与流速仪413、控制单元50连接，第一数据处理部414用于将实际流速参数值与预设流速参数值进行对比，并将对比结果发送至控制单元50。当水流检测模块410检测为顺水流信息，控制单元50控制启动第一电机101运行；若检测为逆水流信息，控制单元50控制启动第二电机102运行；若检测为逆水流信息且实际流速参数值达到预设流速参数值，控制单元50控制同时启动第一电机101和第二电机102运行。结合检测件411、信号传输件412和流速仪413同时对推进单元10所在水环境的水流向和水流速进行检测，根据水流向和水流速对推进单元10前进方向带来的阻力大小进行实时判断，阻力小则不使用大功率的电机或同时开启多个电机，能够有效地节省运输工具整体的运输能耗。
56.参考图8所示，检测件411包括摆动部4111、第一信号触发部4112和安装部4113。摆动部4111相对于船可摆动，摆动部4111的至少部分位于水流中，摆动部4111用于检测水的流向。安装部4113用于安装第一信号触发部4112，第一信号触发部4112位于摆动部4111的摆动范围内，使得摆动部4111摆动到位后能够触发信号。第一信号触发部4112、信号传输件412、控制单元50之间电性连接，第一信号触发部4112用于发送触发信号至信号传输件412，信号传输件412用于将信号发送至控制单元50。
57.一实施例中，具体地，摆动部4111通过第一连接部4114与船连接。摆动部4111为板状，第一连接部4114为轴杆。摆动部4111在摆动范围内与第一连接部4114转动连接，摆动部4111受到不同水流方向的冲击力而摆动至第一位置或第二位置。安装部4113设置于摆动部4111与第一连接部的连接处，具体地，安装部4113为开设在第一连接部上的摆动槽，摆动部4111设置有滑块4119，滑块4119在摆动槽内滑动，实现摆动部4111在摆动范围内与第一连接部4114的转动连接，摆动部4111的摆动范围即为滑块4119在摆动槽内的滑动范围。摆动槽具有第一端部和第二端部，第一位置即为滑块4119滑动至第一端部时摆动部4111所在的位置，第二位置为滑块4119滑动至第二端部时摆动部4111所在的位置。第一信号触发部4112设置于第一端部或第二端部，本实施例中，第一信号触发部4112设置于第二端部，设定第一端部相较于第二端部更靠近船头，设定第一信号触发部4112被触发时检测为顺水流信息。当船向右前进时，若水流方向相对于船的前进方向为顺水流，则水流推动摆动部4111摆动至第二位置触发第一信号触发部4112并生成顺水流信息，第一信号触发部4112发送信号至信号传输件412，信号传输件412发送顺水流信息至控制单元50；或，若水流方向相对于船的前进方向为逆水流方向(未图示)，水流推动摆动部4111摆动至第一位置不触发第一信号触发部4112，信号传输件412发送逆水流信息至控制单元50。设置1个第一信号触发部4112
可以节约生产成本。
58.在其他实施例中，第一信号触发部4112可以安装至船外侧面、且靠近摆动部4111一端的位置(未图示)，该位置只要能够实现摆动部4111在第一位置或第二位置能够触发信号即可。
59.参考图9所示，在其他实施例中，检测件411还包括第二信号触发部4115。具体地，第一信号触发部4112设置于摆动槽的第一端部，第二信号触发部4115设置于摆动槽的第二端部。摆动部4111受到不同水流方向的冲力而摆动，使得滑块4119触发其中一侧的信号，表示此时为顺水流信息(逆水流信息)，则另一侧信号被触发时表示为逆水流信息(顺水流信息)。
60.在其他实施例中，第一信号触发部4112和第二信号触发部4115可以设置于船外侧面(未图示)，第一信号触发部4112和第二信号触发部4115分别位于检测部的两侧，其位置的设置只要能够实现摆动部4111在第一位置或第二位置能够触发信息即可。
61.参考图10所示，在一实施例中，摆动部4111的一端通过第二连接部4118与船连接，另一端位于水流中。第三信号触发部4116通过安装部4113与第二连接部4118连接，安装部4113与摆动部4111间隔设置。具体地，摆动部4111的一端与第二连接部4118弹性连接，由此摆动部4111受到不同水流方向的冲击力摆动至第一位置或第二位置。本实施例中，安装部4113相较于摆动部4111更靠近船头，第一位置为摆动部4111受到水流冲击而靠近第三信号触发部4116的位置，第二位置为摆动部4111受到水流冲击而远离第三信号触发部4116的位置。本实施例中，设定第三信号触发部4116被触发时检测为顺流水信息。当船向右前进时，若水流方向相对于船的前进方向为顺水流，则水流推动摆动部4111至第一位置并触发第三信号触发部4116，第三信号触发部4116发送信号至信号传输件412，信号传输件412发送顺水流信息至控制单元50；或，若水流方向相对于船的前进方向为逆水流(未图示)，水流推动摆动部4111至第二位置不触发第三信号触发部4116，信号传输件412发送逆水流信息为控制单元50。
62.参考图11所示，在其他实施例中，检测件411还包括第四信号触发部4117，第三信号触发部4116和第四信号触发部4117设置于分别位于检测部的两侧，其位置的设置只要能够实现摆动部4111在第一位置或第二位置能够触发信息即可。
63.第一信号触发部4112、第二信号触发部4115、第三信号触发部4116以及第四信号触发部4117可以采用位置感应器、距离传感器等能够感应摆动部4111摆动至第一位置或第二位置的设备。
64.信号传输件412采用信号发送器，将信号触发部发送的信号传输至控制单元50。
65.对预设流速参数值和预设风速参数值不做限制，具体与船的大小、重量、载物量等因素有关。
66.控制单元50基于环境信息控制驱动单元10以驱动推进单元20运行：当水流检测模块410检测为顺水流信息，控制单元50控制第一离合器103与换向组件105连接、第二离合器104与换向组件105断开，启动第一电机101运行；若检测为逆水流信息，控制单元50控制第二离合器104与换向组件105连接、第一离合器103换向组件105断开，启动第二电机102运行；若检测为逆水流信息且实际流速参数值达到预设流速参数值，控制单元50控制第一离合器103、第二离合器104均与换向组件105连接，启动第一电机101和第二电机102运行；若
检测为逆水流信息且实际风速参数值达到预设风速参数值，控制单元50控制第一离合器103、第二离合器104均与换向组件105连接，启动第一电机101和第二电机102运行。本实施例中，第一电机101的额定功率小于第二电机102的额定功率，在顺水环境下，运输工具的实际所需能耗小，采用小功率的电机，在逆水环境下，运输工具的实际所需能耗小，采用大功率的电机，并结合流速和风速综合判断运输工具在运输过程中受到的阻力，由此控制单元50控制第一电机和第二电机输出与当下运输环境相匹配的驱动力，避免驱动力与能耗值不对应的问题，满足不同环境的使用需求。
67.一实施例中，本技术提供了一种电动式半浸桨推进装置的驱动方法，包括以下步骤：
68.s100、通过检测单元40检测推进单元所处的环境信息并发送至控制单元50。
69.s200、控制单元50基于环境信息控制启动第一电机101和第二电机102中的至少一个。
70.具体地，环境信息包括顺水流信息、逆水流信息、实际流速参数值以及实际风速参数值；
71.若检测为顺水流信息，控制单元50控制第一离合器103与换向组件105连接、第二离合器104与换向组件105断开，启动第一电机101运行；
72.若检测为逆水流信息，控制单元50控制第二离合器104与换向组件105连接、第一离合器103与换向组件105断开，启动第二电机102运行；
73.若检测为逆水流信息且实际流速参数达到预设流速参数值，控制单元50控制第一离合器103、第二离合器104均与换向组件105连接，启动第一电机101和第二电机102运行；
74.若检测为逆水流信息且实际风阻参数达到预设风阻参数值，控制单元50控制第一离合器103、第二离合器104均与换向组件105连接，启动第一电机101和第二电机102运行，具体地，第一电机的额定功率小于第二电机的额定功率。
75.s300、第一电机101和第二电机102中的至少一个驱动推进单元运行。
76.通过检测单元40实时获取推进单元20所处的环境信息，环境因素对运输工具的阻力大小，决定了运输工具所需的能耗值大小，通过控制单元50基于不同的环境信息控制第一电机101和第二电机102中的至少一个驱动推进单元20运行，实现多工况下驱动力的多种输出，并输出与实际所需能耗相匹配的驱动力，避免能量损失。
77.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
78.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种电动式半浸桨推进装置，其特征在于，包括：推进单元，包括并排间隔设置的第一推进组件和第二推进组件；驱动单元，包括第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器和换向组件，所述第一电机的输出轴通过所述第一离合器与所述换向组件脱离或连接，所述第二电机的输出轴通过所述第二离合器与所述换向组件脱离或连接，所述换向组件与所述第一推进组件、第二推进组件连接，所述第一电机和第二电机用于通过所述换向组件驱动所述第一推进组件和所述第二推进组件在相反的方向上旋转；检测单元，用于检测所述推进单元所处的环境信息；控制单元，与所述驱动单元和所述检测单元连接，所述控制单元接收所述环境信息，并基于所述环境信息控制启动所述第一电机和所述第二电机中的至少一个。2.根据权利要求1所述的电动式半浸桨推进装置，其特征在于，所述第一电机的额定功率与所述第二电机的额定功率不相同。3.根据权利要求1所述的电动式半浸桨推进装置，其特征在于，所述环境信息包括水流向信息和水流速信息，所述检测单元包括水流检测模块，所述水流检测模块用于检测水流向信息和水流速信息中的至少一种，所述水流向信息包括顺水流信息和逆水流信息，所述水流速信息包括实际流速参数值。4.根据权利要求3所述的电动式半浸桨推进装置，其特征在于，所述环境信息还包括风速信息，所述监测单元还包括风速检测模块，所述风速检测模块用于检测风速信息，所述风速信息包括实际风阻参数值。5.根据权利要求3所述的电动式半浸桨推进装置，其特征在于，所述水流检测模块包括检测件和信号传输件，所述检测件包括摆动部、连接部、信号触发部和安装部，所述连接部用于将所述摆动部安装至船，所述信号触发部通过所述安装部安装于所述摆动部的摆动范围内，所述信号触发部、所述信号传输件、所述控制单元之间电性连接，所述摆动部的至少部分位于水流中，所述摆动部触发所述信号触发部生成所述水流向信息，所述信号触发部发送触发信号至所述信号传输件，所述信号传输件将信号发送至所述控制单元。6.根据权利要求5所述的电动式半浸桨推进装置，其特征在于，所述信号触发部设置有1个或2个，所述信号触发部设置2个时，2个所述信号触发部分别位于所述摆动部的两侧。7.根据权利要求6所述的电动式半浸桨推进装置，其特征在于，所述摆动部与所述连接部活动连接，所述安装部设置于所述摆动部与所述活动部的连接处。8.根据权利要求6所述的电动式半浸桨推进装置，其特征在于，所述摆动部与所述连接部弹性连接，所述安装部与所述连接部连接。9.一种采用如权利要求1-8任一所述的电动式半浸桨推进装置的驱动方法，其特征在于，所述方法包括：通过所述检测单元检测所述推进单元所处的环境信息并发送至所述控制单元；所述控制单元基于所述环境信息控制启动所述第一电机和所述第二电机中的至少一个；所述第一电机和所述第二电机中的至少一个驱动所述推进单元运行。10.根据权利要求9所述的电动式半浸桨推进装置的驱动方法，其特征在于，所述环境信息包括水流向信息、水流速信息和风速信息，所述控制单元基于所述环境信息控制启动
所述第一电机和所述第二电机中的至少一个包括：若所述水流向信息为顺水流信息，所述控制单元控制所述第一离合器与所述换向组件连接、所述第二离合器与所述换向组件断开，启动第一电机运行；若所述水流向信息为逆水流信息，所述控制单元控制第二离合器与所述换向组件连接、所述第一离合器与所述换向组件断开，启动第二电机运行；若所述水流向信息为逆水流信息且所述实际流速参数达到预设流速参数值，所述控制单元控制所述第一离合器、第二离合器均与所述换向组件连接，启动所述第一电机和所述第二电机运行；若所述水流向信息为逆水流信息且所述实际风阻参数达到预设风阻参数值，所述控制单元控制所述第一离合器、第二离合器均与所述换向组件连接，启动所述第一电机和所述第二电机运行；其中，所述第一电机的额定功率小于所述第二电机的额定功率。

技术总结
本申请涉及一种电动式半浸桨推进装置及其驱动方法，电动式半浸桨推进装置包括推进单元、驱动单元、检测单元以及控制单元；驱动单元包括第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器和换向组件；检测单元用于检测推进单元所处的环境信息；控制单元与驱动单元和检测单元连接，控制单元接收环境信息，并基于环境信息控制启动第一电机和第二电机中的至少一个。通过检测单元对推进单元所处的环境信息进行检测，并将检测到的环境信息传输至控制单元，控制单元全程跟踪推进单元的作业环境，并基于环境信息第一电机和第二电机中的至少一个驱动推进单元运行，使得第一电机和第二电机输出与当下运输环境相匹配的驱动力，满足不同环境的使用需求。需求。需求。


技术研发人员：史宗鹰 曹耀初 王森金 季周历 刘兵 张佳岐
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/4