环形电力推进器控制系统和方法、船舶以及船舶控制方法与流程

1.本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种环形电力推进器控制系统和方法、船舶以及船舶控制方法。


背景技术：

2.基于材料科学及焊接工艺技术的不断进步，现有的船舶得以在体积、荷载上越来越大，然而目标越大，要求其需要具备更快的速度和特殊情况下的机动快速位移能力，以提高生存能力。
3.由于荷载位及体积的不断增大，目前船舶都以功率越来越强大的小微型核反应堆作为动力来源，其驱动方式主要为变速箱及转动轴的螺旋桨推动技术，转向也是基于传统舵机的左右各35
°
为最大转向，其在航向上变化航行方向的能力和速度叠加的航迹是非常容易被提前计算预判的，如图1所示；并且，在特殊情况下(例如遇到海上障碍物等)无法迅速做出快速转向或位移。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种环形电力推进器控制系统和方法、船舶以及船舶控制方法，用以解决现有的船舶无法迅速做出快速位移和/或可转向角度小的问题。
5.一方面，本发明实施例提供了一种环形电力推进器控制系统，所述环形电力推进器控制系统包括螺杆式空压机和自上而下延伸的环推器通道，所述环推器通道包括自上而下设置的检修段和加压段，所述检修段与所述加压段的连接处设置第一电动气密舱门，所述加压段的末端设置第二电动气密舱门，所述环形电力推进器设置在所述环推器通道内且能够上下移动，所述加压段与螺杆式空压机连通。
6.优选地，所述加压段设置有气压感应器。
7.第二方面，本发明还提供了一种环形电力推进器控制方法，适用于上述环形电力推进器控制系统，所述方法包括：
8.当环形电力推进器在备用状态时，所述环形电力推进器位于所述加压段内，所述第一电动气密舱门和第二电动气密舱门都为关闭状态；
9.当环形电力推进器需要进入使用状态时，所述螺杆式空压机对所述加压段进行加压，当加压段的气压≥船舶吃水线的压力时，螺杆式空压机停止加压；第二电动气密舱门开启，外界海水由于压力小于加压段内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器下沉至环推器通道底部进入水里，当下沉到位时，固定环形电力推进器；
10.当环形电力推进器需要检修时，打开第一电动气密舱门，对环形电力推进器进行检修或更换。
11.优选地，通过气压感应器感应所述加压段的气压。
12.第三方面，本发明还提供了一种船舶，所述船舶上设置有至少一个上述环形电力
推进器控制系统。
13.优选地，所述船舶上设置有4个所述环形电力推进器控制系统，其中两个环形电力推进器控制系统沿着垂直于船身的方向排列设置在船首，另外两个环形电力推进器控制系统沿着垂直于船身的方向排列设置在船尾。
14.优选地，每个所述环形电力推进器控制系统与船舶的综合电力系统连接。
15.优选地，每个螺杆式空压机与两个环形电力推进器控制系统中的加压段相连。
16.第四方面，一种船舶控制方法，适用于上述船舶，所述方法包括：
17.船舶正常行驶时，环形电力推进器处在备用状态，所述环形电力推进器位于所述加压段内，所述第一电动气密舱门和第二电动气密舱门都为关闭状态；
18.船舶进入非正常行驶时，环形电力推进器进入使用状态，所述螺杆式空压机对所述加压段进行加压，当加压段的气压≥船舶吃水线压力时，螺杆式空压机停止加压；第二电动气密舱门开启，外界海水由于压力小于加压段内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器下沉至环推器通道底部进入水里，当下沉到位时，固定环形电力推进器；
19.当环形电力推进器需要检修时，打开第一电动气密舱门，对环形电力推进器进行检修或更换。
20.优选地，所述非正常行驶包括：原地旋转任意角、垂直于航向船体整体平移、全速向前或向后情况下最小转向进入角与离去角、船首指向不变且忽左忽右的蛇形规避性变向、极速前进或极速后退、静默航行模式。
21.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
22.1、本发明的环形电力推进器控制系统可以用于船舶上，可以控制环形电力推进器在备用和使用状态下自如切换，并且设置有专门的检修段，便于对环形电力推进器检修和更换。
23.2、将本发明的环形电力推进器控制系统应用到船舶上，在需要的时候投入使用。在船舶行驶过程中，可以通过对加压段加压使环形电力推进器随时进入使用状态，由于环形电力推进器能够360
°
任意转向，环形电力推进器能够增加船舶的变向能力和/或提供额外的驱动力，使船舶具有任意转向角和/或更高的速度、快速位移能力。
24.3、当船舶上设置4个环形电力推进器控制系统时，船舶通过控制4个环形电力推进器控制系统中的环形电力推进器能够使船舶在多种不同的非正常行驶的航行状态下行驶。
25.4、本发明通过设置船舶本身的综合电力系统、电池组的连接方式以及空压机的连接方式使得船舶具有多级互保保障，使船舶在除沉没外的任何时候都不会失去动力。
26.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
27.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
28.图1为现有船舶航迹被提前预判示意图；
29.图2为现有船舶动力及转向方式示意图；
30.图3为本发明的船舶零速时原地旋转任意角度示意图；
31.图4为本发明的船舶原地左右平移示意图；
32.图5为现有船舶蛇形航行示意图；
33.图6为本发明的船舶船首方向不变的蛇形航行示意图；
34.图7-1为本发明的船舶上的环形电力推进器在备用状态下所在位置示意图；
35.图7-2为本发明的船舶上的环形电力推进器在检修状态下所在位置示意图；
36.图7-3为本发明的船舶上的环形电力推进器在作业状态下所在位置示意图；
37.图8-1为轴锁盘未锁定环推器时的结构示意图；
38.图8-2为轴锁盘锁定环推器时的结构示意图；
39.图9为本发明的4个环形电力推进器控制系统在船舶上的设置位置示意图；
40.图10为本发明的环形电力推进器示意图。
41.附图标记：
42.1-螺杆式空压机；2-环推器通道；201-检修段；202-加压段；203-第一电动气密舱门；204-第二电动气密舱门；205-环形盘；206-气动插销；207-通气管道；208-插销；209-充气管；3-环形电力推进器；301-气密舱盖；302-滑环；303-全回转机；304-推力和径向轴承组；305-螺旋桨和导流罩；306-永磁同步电机；4-气压感应器；5-柴油发电机；6-电池组；7-电池舱；8-艉舱；9-发动机舱；10-吃水线。
具体实施方式
43.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
44.一方面，本发明的一个具体实施例提供了一种环形电力推进器控制系统，所述环形电力推进器控制系统包括螺杆式空压机1和自上而下延伸的环推器通道2，所述环推器通道2包括自上而下设置的检修段201和加压段202，所述检修段201与所述加压段202的连接处设置第一电动气密舱门203，所述加压段202的末端(加压段202的另一端)设置第二电动气密舱门204，所述环形电力推进器3设置在所述环推器通道2内且能够上下移动，所述加压段202与螺杆式空压机1连通。如图7-1至图7-3所示。
45.为了精确监控加压段202内的气压，所述加压段202设置有气压感应器4。所述气压感应器4能够感应加压段202内的气压大小。
46.具体地，所述加压段202上设置有通气管道207，所述通气管道207与所述螺杆式空压机1连通。所述螺杆式空压机1通过通气管道207向所述加压段202内加压。
47.需要说明的是，所述检修段为常压。
48.环形电力推进器3在备用状态时，位于加压段202内；当需要进入工作状态时，所述螺杆式空压机1通过通气管道207向所述加压段202内加压，当加压段202的气压≥船舶吃水线10的水体压力时，螺杆式空压机1停止加压，第二电动气密舱门204开启，环形电力推进器3下沉到水里的工作段，下沉到位后，外界海水由于压力小于加压段202内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器3下沉至环推器通道2底部并进入水里，当下沉到位时(下沉到水里的工作段)，固定环形电力推进器3，并启动环形电力推进器3进入工作状态；当环形电
力推进器3需要由工作状态变为备用状态时，首先打开加压段202的排气阀泄压(加压段202上设置有排气阀)，至常压后，环形电力推进器3上升至加压段202内，关闭第二电动气密舱门204；需要说明的是，环形电力推进器3上升的过程中，海水会随之进入加压段202，当环形电力推进器3上升到位后，船底的第二电动气密舱门204关闭，加压段202内的水采用强排的方式排出(加压段202上设置有排水装置)；当环形电力推进器3需要检修时，打开第一电动气密舱门203，可将对环形电力推进器3提升至检修段201，对环形电力推进器3进行检修或更换。
49.第二方面，本发明还提供了一种环形电力推进器控制方法，采用上述环形电力推进器控制系统，所述方法包括：
50.当环形电力推进器3在备用状态时，所述环形电力推进器3位于所述加压段202内，所述第一电动气密舱门203和第二电动气密舱门204都为关闭状态，如图7-1所示。
51.当环形电力推进器3需要进入使用状态时，所述螺杆式空压机1对所述加压段202进行加压，当加压段202的气压≥船舶吃水线10的水体压力时，螺杆式空压机1停止加压；第二电动气密舱门204开启，外界海水由于压力小于加压段202内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器3下沉至环推器通道2底部并进入水里，当下沉到位时(下沉到水里的工作段)，固定环形电力推进器3，如图7-3所示。当环形电力推进器3需要由工作状态变为备用状态时，首先打开加压段202的排气阀泄压(加压段202上设置有排气阀)，至常压后，环形电力推进器3上升至加压段202内，关闭第二电动气密舱门204；需要说明的是，环形电力推进器3上升的过程中，海水会随之进入加压段202，当环形电力推进器3上升到位后，船底的第二电动气密舱门204关闭，加压段202内的水采用强排的方式排出(加压段202上设置有排水装置)。
52.当环形电力推进器3需要检修时，打开第一电动气密舱门203，可将对环形电力推进器3提升至检修段201，对环形电力推进器3进行检修或更换。如图7-2所示。
53.本发明的环形电力推进器控制系统可以控制环形电力推进器在备用和使用状态下自如切换，并且设置有专门的检修段，便于对环形电力推进器检修和更换。
54.将本发明的环形电力推进器控制系统应用到船舶上，在需要的时候投入使用。在船舶行驶过程中，可以通过对加压段加压使环形电力推进器随时进入使用状态，环形电力推进器能够增加船舶的变向能力和/或提供额外的驱动力，使船舶具有任意转向角和/或更高的速度和快速位移能力。
55.为了精确控制加压段202内的气压以及实现自动化控制，通过气压感应器4感应所述加压段202的气压。当气压感应器4感应到加压段202的气压≥船舶吃水线的压力时，螺杆式空压机1停止加压。该过程可以通过系统自动化控制。
56.在一种实施方式中，所述环推器通道2上设置有自动轴锁盘，如图8-1和图8-2所示，所述自动轴锁盘包括环形盘205、多个气动插销206和插销208。
57.所述自动轴锁盘环套在加压段202的靠近船底的一端外周，所述环形盘205的内孔与环推器通道2同轴设置，自动轴锁盘与加压段202的外壁之间设防水胶垫；所述气动插销206均匀分布在环形盘205上，且沿环形盘205的外边缘向内边缘延伸；每个气动插销206内分别设置一个插销208，对应的加压段202外壁靠近船底的位置有开孔，以供插销208穿过。
58.具体地，每个气动插销206连接一个充气管209，用于向气动插销206内充气，从而
使插销208向环推器通道2移动，插销208穿过加压段202，固定环形电力推进器3。
59.示例性地，所述环形盘205上设置有4个气动插销206。
60.具体地，所述环形电力推进器3设置有气密舱盖301，所述气密舱盖301的外周设置有插销孔。当环形电力推进器3下沉到位后，触动自动轴锁盘上的插销208向环推器通道2的方向弹出，插销208穿过加压段202的壁并插入环形电力推进器3的气密舱盖301上的插销孔内，从而固定环形电力推进器3。如图8-1和图8-2所示。
61.第三方面，本发明还提供了一种船舶，所述船舶上设置有至少一个上述环形电力推进器控制系统。
62.示例性地，当船舱有两层时，所述检修段201位于船舶的舱内二层，所述加压段202位于船舶的舱内一层，即，所述检修段201的高度与舱内二层的高度一致，所述加压段202的高度与所述舱内一层的高度一致，即加压段202的末端位于舱底。
63.当环形电力推进器控制系统需要检修时，可以通过舱内二层进入检修段201进行检修。
64.在一种实施方式中，船舶上设置1个环形电力推进器控制系统，环形电力推进器控制系统设置在船首，该环形电力推进器控制系统的环形电力推进器3进入使用状态时，就相当于三轮车的前轮一样能够转向，起到的作用是增加船舶的变向能力。适用于小型船舶执行有难度环境的海上作业。
65.在另一种实施方式中，船舶上设置2个环形电力推进器控制系统，两个环形电力推进器控制系统沿着垂直于船身的方向排列设置在船首。两个环形电力推进器控制系统的环形电力推进器3进入使用状态时，就相当于汽车的前轮一样能够转向，其作用是以极大地提高船舶变向能力为主，兼具提供一定的前进或后退的动力。适用于中小型船舶有难度环境的海上作业。
66.在一种最优选的实施方式中，如图9所示，所述船舶上设置有4个所述环形电力推进器控制系统(k1、k2、k3、k4)，其中两个环形电力推进器控制系统(k3、k4)沿着垂直于船身的方向排列设置在船首，另外两个环形电力推进器控制系统(k1、k2)沿着垂直于船身的方向排列设置在船尾。船舶通过控制4个环形电力推进器控制系统中的环形电力推进器能够使船舶在多种不同的非正常行驶的航行状态下行驶，具体在下文中详述。适用于大中型船舶执行有难度环境的海上作业。
67.具体地，船首的两个环形电力推进器控制系统设置在靠近船首线收窄位置处的独立空间内，船尾的两个环形电力推进器控制系统设置在船尾并与螺旋桨动力箱平行的独立空间内，这种设置能够实现图3所示的快速原地旋转。
68.为了使所述环形电力推进器控制系统能够得到充分的供电保障，优选地，每个所述环形电力推进器控制系统与船舶本身的综合电力系统连接，同时，每个环形电力推进器控制系统对应设置一套电池组6，船舶上设置4台柴油发电机5，每台柴油发电机5与4套电池组6连通，这样只需要启动一台柴油发电机5便能够满足4套电池组同时充电，且每台柴油发电机5的功率足以为4套电池组6同时供电。在该优选的实施方式中，能够保证环形电力推进器控制系统有五级供电保障，包括：船舶本身的综合电力系统以及4套电池组6。正常情况下，可以由船舶本身的综合电力系统供电；非正常情况下(船舶本身的综合电力系统失常)，可以通过4套电池组6中的任意一套供电(一用三备)。
69.示例性地，所述电池组6和柴油发动机5可以设置在靠近环形电力推进器控制系统的位置，例如，设置在舱内二层平台。所述电池组为磷酸铁锂电池。
70.进一步地，上述五级供电系统的5套电缆分别设置在船舶的不同位置，以避免极端情况下仍然有一套电缆电路能够正常供电。
71.进一步地，每个螺杆式空压机1与两个环形电力推进器控制系统中的加压段202相连。螺杆式空压机1采用一台螺杆式空压机1连接两套环形电力推进器控制系统的同轴保护机制，使得每个环形电力推进器控制系统的加压段202至少连接两个螺杆式空压机1，以保障在一台螺杆式空压机1损毁的情况下，另外一台螺杆式空压机1还能够为加压段202提供压力。
72.可以理解的是，如图7-1所示，所述船舶包括舱内一层和舱内二层，发动机舱9设置在舱内一层，电池舱7和艉舱8设置在舱内二层，电池组6位于所述电池舱7内。
73.第四方面，本发明还提供了一种船舶控制方法，适用于上述船舶，所述方法包括：
74.船舶正常行驶时，环形电力推进器3处在备用状态，所述环形电力推进器3位于所述加压段202内，所述第一电动气密舱门203和第二电动气密舱门204都为关闭状态。
75.船舶进入非正常行驶时，环形电力推进器3进入使用状态，所述螺杆式空压机1对所述加压段202进行加压，当加压段202的气压≥船舶吃水线10的压力时，螺杆式空压机1停止加压；第二电动气密舱门204开启，外界海水由于压力小于加压段202内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器3下沉至环推器通道2底部并进入水里，当下沉到位时，固定环形电力推进器3。具体固定环形电力推进器3的方式如上文所述，在此不再赘述。
76.船舶由非正常行驶转变为正常行驶时，首先打开加压段202的排气阀泄压(加压段202上设置有排气阀)，至常压后，环形电力推进器3上升至加压段202内，关闭第二电动气密舱门204；需要说明的是，环形电力推进器3上升的过程中，海水会随之进入加压段202，当环形电力推进器3上升到位后，船底的第二电动气密舱门204关闭，加压段202内的水采用强排的方式排出(加压段202上设置有排水装置)。
77.当环形电力推进器3需要检修时，打开第一电动气密舱门203，对环形电力推进器3进行检修或更换。
78.具体来说，所述非正常行驶包括：原地旋转任意角、垂直于航向船体整体平移、全速向前或向后情况下最小转向进入角与离去角、船首指向不变且忽左忽右的蛇形规避性变向、极速前进或极速后退、静默航行模式。
79.现有技术的船舶在做转向时，由于转向角的限制，船舶只能按照如图2所示的航迹进行转向或掉头，且航迹会被提前预判，如图1所示。而本发明的船舶通过控制四个环形电力推进器进入使用状态，同时控制船尾的两个环形电力推进器(k1、k2)顺时针旋转90
°
，船首的两个环形电力推进器(k3、k4)逆时针旋转90
°
，启动环形电力推进器即可实现原地任旋转意角度，如图3所示，航迹不容易被预判。
80.现有技术的船舶在向前或向后情况下需要大角度转向，如图2所示。而本发明的船舶在环形电力推进器的辅助转向作用下，可以实现在全速向前或向后情况下最小转向进入角或离去角，能够快速改变位移，因此，本发明的船舶能够在小范围小空间内机动模式，例如穿行比较狭窄的航道或进出比较拥挤、有碰撞可能的港口或场所。
81.现有技术的船舶无法实现垂直于航向船体整体平移，本发明可以通过将k1、k2、
k3、k4四个环形电力推进器同一方向旋转90
°
，启动环形电力推进器即可实现垂直于航向船体整体平移，如图4所示。
82.现有技术的船舶做蛇形路线移动时，船首的方向一直在改变，且转向受限，如图5所示。本发明的船舶通过控制k1、k2、k3、k4四个环形电力推进器顺时针旋转40
°‑
60
°
，可实现船头向前，船舶向右前方航行；控制k1、k2、k3、k4四个环形电力推进器逆时针旋转40
°‑
60
°
，可实现船头向前，船舶向左前方航行。即实现船首指向不变且忽左忽右的蛇形规避性变向，如图6所示。并且，由于本发明可以在船首不变的情况下进行快速位移，使得本发明的船舶从a点到b点的蛇形航行时间比现有船舶的时间大大缩短。
83.船舶在正常航行时，只开启船舶自身的螺旋桨作为动力，当需要急速前进时，开启自身螺旋桨的同时，在开启两台或四台环形电力推进器，在环形电力推进器的额外驱动下，可使船舶比正常航行模式提升5节或10节的航行速度。
84.现有技术的船舶由于螺旋桨启动反向旋转力不足以使船舶制动不及时和转向舵达到转向角极限，无法避免撞击事故的产生。而本发明中，在船舶后退或遇到障碍物需要及时制动时，可以启用两台或四台环形电力推进器，在环形电力推进器的反向驱动下，加速船舶后退或提供最大制动效果，也可以实现超极限转向。
85.现有技术的船舶中的变速箱+转动轴的螺旋桨推动技术依靠燃油或燃气发动机提供动力源，会产生无法避免的噪音。而本发明的船舶可以依靠电池组为环形电力推进器控制系统提供动力源，因此，可以实现关闭原有螺旋桨动力系统的情况下，通过环形电力推进器控制系统进行静默航行模式。
86.本发明的环形电力推进器如图10所示。环形电力推进器主要结构包括：滑环302、全回转机303、推力和径向轴承组304、螺旋桨和导流罩305和永磁同步电机306。
87.具体地，滑环302固定在安装板上，其作用是为全回转的推进器输入输出电流、控制信号。
88.全回转机303包含安装板、转舵箱体、回转密封、回转齿轮、回转轴、2台转舵用的减速电机(单台功率3kw，各由一台转舵变频器驱动)。转舵箱为焊接件，回转轴为锻钢件。材料和受力符合ccs规范要求。安装板与船体的围井法兰之间为螺栓连接，安装板下方车有o型沟槽，与围井法兰密封。推进器自上往下吊装。推进器的安装法兰通过螺栓与转舵轴连接。气密舱盖301设置在全回转机303上。
89.推力和径向轴承组304为高分子复合轴承，水润滑和冷却，承受螺旋桨推力和支撑螺旋桨。轴承结构经特别设计，能防泥沙和缠绕。
90.螺旋桨和导流罩305中的螺旋桨为整体式无轴螺旋桨，叶梢驱动，不锈钢质，叶面加工精度iso484-i级。前后导流罩为焊接件，流线型，与电机机壳一起构成导管，起到增加推力的作用。导流罩上固定有牺牲阳极，寿命5年，定期更换。
91.永磁同步电机306包括机壳、定子、转子、端面法兰。定子和转子为防腐蚀材料层包裹，与水隔绝，起到绝缘和防腐蚀的作用。漆包线经真空浸漆和灌胶，与水隔绝，绝缘和耐电压能力满足国家和行业标准。
92.本发明的环形电力推进器可以为广州海工船舶设备有限公司的成熟产品。
93.所述环形电力推进器为大功率环形电力推进器，例如功率为0.5kw至3000kw，根据不同船舶的实用性进行选择。
94.示例性地，所述环形电力推进器(以600kw功率为例)的其他技术参数包括：
95.推进型式：电力推进；
96.推进器类型：回转无轴轮缘式电力推进器；
97.设计航速：》12kn；
98.推进器额定功率：600kw；
99.推进器峰值功率：650kw；
100.推进电机型式：交流永磁同步电机；
101.调速方式：变频调速；
102.螺旋桨直径：2000mm；
103.推进器最大外径：2300mm；
104.螺旋桨峰值转速：～250rpm；
105.螺旋桨叶片：外旋(自船尾向前看)
106.螺旋桨材料：不锈钢；
107.螺旋桨叶数：5；
108.转舵型式：变频电机转舵；
109.转舵电机功率：5.5kw
×
2；
110.安装型式：自上往下吊装，转舵箱与船体围井，法兰用螺栓和密封连接；
111.推进电制：ac3相380v；
112.电池组(按最大5小时静音航行时间计算)：3750kw.h
×
4组。
113.下面，通过具体实施例进一步说明本发明的环形电力推进器控制系统和方法、船舶以及船舶控制方法。
114.实施例1
115.该实施例提供一种环形电力推进器控制系统，所述环形电力推进器控制系统包括螺杆式空压机1和垂直于水底设置的环推器通道2，所述环推器通道2包括远离水底的检修段201和靠近水底的加压段202，所述检修段201与所述加压段202的连接处设置第一电动气密舱门203，所述加压段202的末端设置第二电动气密舱门204，所述环形电力推进器3设置在所述环推器通道2内且能够上下移动，所述加压段202与螺杆式空压机1连通。如图7-1至图7-3所示。所述加压段202设置有气压感应器4。所述环推器通道2上设置有自动轴锁盘，如图8-1和图8-2所示，所述自动轴锁盘包括环形盘205、多个气动插销206和插销208。所述自动轴锁盘环套在加压段202的靠近船底的一端外周，所述环形盘205的内孔与环推器通道2同轴设置；所述气动插销206均匀分布在环形盘205上，且沿环形盘205的外边缘向内边缘延伸；每个气动插销206内分别设置一个插销208。每个气动插销206连接一个充气管209。所述环形盘205上设置有4个气动插销206。所述环形电力推进器3设置有气密舱盖301，所述气密舱盖301的外周设置有轴锁孔。
116.环形电力推进器主要结构包括：滑环302、全回转机303、推力和径向轴承组304、螺旋桨和导流罩305和永磁同步电机306。
117.实施例2
118.该实施例提供一种环形电力推进器控制方法，采用实施例1的环形电力推进器控制系统，包括：当环形电力推进器3在备用状态时，所述环形电力推进器3位于所述加压段
202内，所述第一电动气密舱门203和第二电动气密舱门204都为关闭状态，如图7-1所示。
119.当环形电力推进器3需要进入使用状态时，所述螺杆式空压机1对所述加压段202进行加压，通过气压感应器4感应所述加压段202的气压，当气压感应器4感应到加压段202的气压≥船舶吃水线10的压力时，螺杆式空压机1停止加压，该过程通过系统自动化控制。第二电动气密舱门204开启，外界海水由于压力小于加压段202内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器3下沉至环推器通道2底部并进入水里，当环形电力推进器3下沉到位时(下沉到水里的工作段)，触动自动轴锁盘上的插销208向环推器通道2的方向弹出，插销208穿过加压段202并插入环形电力推进器3的气密舱盖301上的插销孔内，从而固定环形电力推进器3。如图8-1、图8-2所示和图7-3所示。当环形电力推进器3需要由工作状态变为备用状态时，首先打开加压段202的排气阀泄压(加压段202上设置有排气阀)，至常压后，插销208回到气动插销206内，环形电力推进器3上升至加压段202内，关闭第二电动气密舱门204；环形电力推进器3上升的过程中，海水会随之进入加压段202，当环形电力推进器3上升到位后，船底的第二电动气密舱门204关闭，加压段202内的水采用排水装置强排的方式排出。
120.当环形电力推进器3需要检修时，打开第一电动气密舱门203，将环形电力推进器3提升至检修段201，对环形电力推进器3进行检修或更换。如图7-2所示。
121.实施例3
122.该实施例提供一种船舶，所述船舶包括舱内一层和舱内二层，发动机舱设置在舱内一层，电池舱和艉舱设置在舱内二层，电池组位于所述电池舱内。船舶上设置4个实施例1的环形电力推进器控制系统，其中两个环形电力推进器控制系统沿着垂直于船身的方向排列设置在船首，另外两个环形电力推进器控制系统沿着垂直于船身的方向排列设置在船尾。船首的两个环形电力推进器控制系统设置在靠近船首线收窄位置处的独立空间内，船尾的两个环形电力推进器控制系统设置在船尾并与螺旋桨动力箱平行的独立空间内。每个所述环形电力推进器控制系统与船舶本身的综合电力系统连接，同时，每个环形电力推进器控制系统对应设置一套电池组，船舶上设置4台柴油发电机，每台柴油发电机与4套电池组连通，启动一台柴油发电机便能够满足4套电池组同时充电，且每台柴油发电机的功率足以为4套电池组同时供电。保证环形电力推进器控制系统有五级供电保障，包括：船舶本身的综合电力系统以及4套电池组。五级供电系统的5套电缆分别设置在船舶的不同位置，每个螺杆式空压机与两个环形电力推进器控制系统中的加压段相连。
123.实施例4
124.该实施例提供一种船舶控制方法，采用实施例3的船舶，包括：
125.船舶正常行驶时，环形电力推进器处在备用状态，所述环形电力推进器位于所述加压段内，所述第一电动气密舱门和第二电动气密舱门都为关闭状态；
126.船舶进入非正常行驶时，环形电力推进器进入使用状态，所述螺杆式空压机对所述加压段进行加压，当加压段的气压≥船舶水线压力时，螺杆式空压机停止加压；第二电动气密舱门开启，外界海水由于压力小于加压段内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器下沉至环推器通道底部进入水里，当下沉到位时，触动自动轴锁盘上的轴锁向环推器通道的方向弹出，轴锁穿过加压段并插入环形电力推进器的气密舱盖上的轴锁孔内，从而固定环形电力推进器；
127.船舶由非正常行驶转变为正常行驶时，首先打开加压段202的排气阀泄压(加压段202上设置有排气阀)，至常压后，环形电力推进器3上升至加压段202内，关闭第二电动气密舱门204；需要说明的是，环形电力推进器3上升的过程中，海水会随之进入加压段202，当环形电力推进器3上升到位后，船底的第二电动气密舱门204关闭，加压段202内的水采用排水装置强排的方式排出；
128.当环形电力推进器需要检修时，打开第一电动气密舱门，对环形电力推进器进行检修或更换。
129.控制船尾的两个环形电力推进器顺时针旋转90
°
，船首的两个环形电力推进器逆时针旋转90
°
，启动环形电力推进器即可实现原地任旋转意角度；
130.船舶在环形电力推进器的辅助转向作用下，可以实现在全速向前或向后情况下最小转向进入角或离去角，能够快速改变位移；
131.控制四个环形电力推进器同一方向旋转90
°
，启动环形电力推进器即可实现垂直于航向船体整体平移；
132.控制四个环形电力推进器顺时针旋转45
°
，可实现船头向前，船舶向右前方航行；控制四个环形电力推进器逆时针旋转45
°
，可实现船头向前，船舶向左前方航行，即实现船首指向不变且忽左忽右的蛇形规避性变向；
133.船舶在正常航行时，只开启船舶自身的螺旋桨作为动力，当需要急速前进时，开启自身螺旋桨的同时，开启四台环形电力推进器，使船舶比正常航行模式提升10节的航行速度；
134.在船舶后退或遇到障碍物需要及时制动时，启用两台或四台环形电力推进器，在环形电力推进器的反向驱动下，加速船舶后退或提供最大制动效果，也可以实现超极限转向；
135.关闭原有螺旋桨动力系统，通过环形电力推进器控制系统进行静默航行模式。
136.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种环形电力推进器控制系统，其特征在于，所述环形电力推进器控制系统包括螺杆式空压机(1)和自上而下延伸的的环推器通道(2)，所述环推器通道(2)包括自上而下设置的检修段(201)和加压段(202)，所述检修段(201)与所述加压段(202)的连接处设置第一电动气密舱门(203)，所述加压段(202)的末端设置第二电动气密舱门(204)，所述环形电力推进器(3)设置在所述环推器通道(2)内且能够上下移动，所述加压段(202)与螺杆式空压机(1)连通。2.根据权利要求1所述的环形电力推进器控制系统，其特征在于，所述加压段(202)设置有气压感应器(4)。3.一种环形电力推进器控制方法，其特征在于，适用于权利要求1或2所述的环形电力推进器控制系统，所述方法包括：当环形电力推进器(3)在备用状态时，所述环形电力推进器(3)位于所述加压段(202)内，所述第一电动气密舱门(203)和第二电动气密舱门(204)都为关闭状态；当环形电力推进器(3)需要进入使用状态时，所述螺杆式空压机(1)对所述加压段(202)进行加压，当加压段(202)的气压≥船舶吃水线(10)的压力时，螺杆式空压机(1)停止加压；第二电动气密舱门(204)开启，外界海水由于压力小于加压段(202)内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器(3)下沉至环推器通道(2)底部并进入水里，当下沉到位时，固定环形电力推进器(3)；当环形电力推进器(3)需要检修时，打开第一电动气密舱门(203)，对环形电力推进器(3)进行检修或更换。4.根据权利要求3所述的环形电力推进器控制方法，其特征在于，通过气压感应器(4)感应所述加压段(202)的气压。5.一种船舶，其特征在于，所述船舶上设置有至少一个权利要求1或2所述的环形电力推进器控制系统。6.根据权利要求5所述的船舶，其特征在于，所述船舶上设置有4个所述环形电力推进器控制系统，其中两个环形电力推进器控制系统沿着垂直于船身的方向排列设置在船首，另外两个环形电力推进器控制系统沿着垂直于船身的方向排列设置在船尾。7.根据权利要求6所述的船舶，其特征在于，每个所述环形电力推进器控制系统与船舶的综合电力系统连接。8.根据权利要求6所述的船舶，其特征在于，每个螺杆式空压机(1)与两个环形电力推进器控制系统中的加压段(202)相连。9.一种船舶控制方法，其特征在于，适用于权利要求5-8中任意一项所述的船舶，所述方法包括：船舶正常行驶时，环形电力推进器(3)处在备用状态，所述环形电力推进器(3)位于所述加压段(202)内，所述第一电动气密舱门(203)和第二电动气密舱门(204)都为关闭状态；船舶进入非正常行驶时，环形电力推进器(3)进入使用状态，所述螺杆式空压机(1)对所述加压段(202)进行加压，当加压段(202)的气压≥船舶吃水线(10)压力时，螺杆式空压机(1)停止加压；第二电动气密舱门(204)开启，外界海水由于压力小于加压段(202)内压力，海水无法进入舱内，此时环形电力推进器(3)下沉至环推器通道(2)底部并进入水里，当下沉到位时，固定环形电力推进器(3)；
当环形电力推进器(3)需要检修时，打开第一电动气密舱门(203)，对环形电力推进器(3)进行检修或更换。10.根据权利要求9所述的船舶控制方法，其特征在于，所述非正常行驶包括：原地旋转任意角、垂直于航向船体整体平移、全速向前或向后情况下最小转向进入角与离去角、船首指向不变且忽左忽右的蛇形规避性变向、极速前进或极速后退、静默航行模式。

技术总结
本发明涉及一种环形电力推进器控制系统和方法、船舶以及船舶控制方法，属于船舶技术领域，解决了现有技术中现有船舶无法迅速做出快速位移和/或转向角度小的问题。所述环形电力推进器控制系统包括螺杆式空压机和自上而下延伸的的环推器通道，所述环推器通道包括自上而下设置的检修段和加压段，所述检修段与所述加压段的连接处设置第一电动气密舱门，所述加压段的末端设置第二电动气密舱门，所述环形电力推进器设置在所述加压段内且能够在所述环推器通道内移动，所述加压段与螺杆式空压机连通。该船舶能够实现快速位移和/或大角度转向。向。向。


技术研发人员：刘牧 李春元 猫恩学 张文凤 李蕾 刘豪 岳勇 李玉娟 夏阳阳
受保护的技术使用者：昆明水啸科技有限公司
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/5/4