一种船舶应急转向系统以及船舶应急转向方法

1.本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种船舶应急转向系统以及船舶应急转向方法。


背景技术：

2.现有的船舶采用双桨或多桨发动机推进，在需要掉头或大转弯时，一般需要先减速，左手控制方向舵转向，右手控制发动机的油门推杆频繁组合操作，以此来实现船舶大转弯或掉头，无法自动实现差速控制。操作过程比较复杂，要求船长对船舶和发动机的操作非常熟练，操作过程不能有偏差和迟钝，对船舶驾驶技能要求比较高。如果是三桨或者四桨船舶，需要手动操作多个油门，对驾驶技能要求更加高，更加无法实现自动差速控制。
3.另外，现有技术中的船舶转弯或掉头时，需要较大的转弯半径，在需要应急转向时，往往由于转向半径过大而造成船舶碰撞。因此，现有技术中的船舶存在转向半径大的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种船舶应急转向系统以及船舶应急转向方法，旨在解决现有技术中船舶转向半径大的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
6.第一方面，本发明提供一种船舶应急转向系统，包括船体以及设置于所述船体上的主螺旋桨；
7.所述船体内设置有独立的转向室，所述转向室与外界相通，所述转向室内设置有应急转向设备，所述应急转向设备包括第一转向螺旋桨和第二转向螺旋桨，所述第一转向螺旋桨与所述第二转向螺旋桨关于船体的对称中心面对称设置，并且，所述第一转向螺旋桨与所述第二转向螺旋桨产生的推力方向与所述主螺旋桨产生的推力方向平行；
8.所述转向室内还设置有驱动所述第一转向螺旋桨、所述第二转向螺旋桨凸出或退回所述转向室的驱动器，所述驱动器推动所述第一转向螺旋桨与第二所述转向螺旋桨同时且同速向相反的方向运动；
9.所述船体上设置有与所述转向室相通的开口，所述第一转向螺旋桨和所述第二转向螺旋桨均通过独立的所述开口凸出所述转向室；
10.所述第一转向螺旋桨和所述第二转向螺旋桨上均设置有保护罩。
11.进一步改进的方案：所述保护罩上设置有盖板，两个所述保护罩上均设置有所述盖板，所述盖板盖合所述开口。
12.基于上述技术方案：通过设置盖板，盖板可以起到盖合开口的功能，第一转向螺旋桨以及第二转向螺旋桨均退回转向室内以后，盖板使转向室与外界隔开，可以防止外界污物损坏第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨。
13.进一步改进的方案：所述盖板与所述开口之间设置有密封圈，所述密封圈通过螺
钉固定于所述盖板上。
14.基于上述技术方案：通过设置密封圈，盖板闭合开口时具有一定的密封性能，从而可以进一步起到防止外界污物损坏第一转向回螺旋桨、第二转向螺旋桨的功能。
15.进一步改进的方案：所述第一转向螺旋桨和所述第二转向螺旋桨均由电能驱动，所述船体内设置有电源，所述电源通过电缆与所述第一转向螺旋桨、所述第二转向螺旋桨连接。
16.基于上述技术方案：第一转向螺旋桨与第二转向螺旋桨均由电能驱动，第一转向螺旋桨和第二转向螺旋桨均起到辅助转向的功能，因此，第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨的功率不需要太大，采用电能驱动，可以简化动力的传递，从而简化转向设备的结构。
17.进一步改进的方案：所述驱动器有两个，两个所述驱动器分别驱动所述第一转向螺旋桨、所述第二转向螺旋桨位移，所述驱动器包括缸体和设置于所述缸体内的活塞，所述活塞上设置有至少两根杆体，驱动所述第一转转向螺旋桨两根杆体均与所述第一转向螺旋桨固定，驱动所述第二转向螺旋桨的两根所述根体均与所述第二转向螺旋桨固定。
18.基于上述技术方案：活塞上设置至少两根杆体、第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨与活塞连接强度高，并且，通过设置两根杆体，还可以起到导向功能，防止第一转向螺旋杆、第二转向螺旋桨绕杆体的轴线旋转。
19.进一步改进的方案：所述转向室内还设置有导向架，所述导向架上设置有与杆体配合的通孔，所述导向架通过螺钉固定于所述转向室内，所述驱动器通过螺钉固定于所述转向室内。
20.基于上述技术方案：通过设置导向架，第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨具有更高的位移精度，且稳定性更好。
21.进一步改进的方案：所述盖板上设置有延伸至所述转向室内的延伸部，所述延伸部与所述盖板为一体式结构，所述延伸部与所述转向室的底壁接触。
22.基于上述技术方案：延伸部的设置主要起到支撑盖板的功能，延伸部与底壁接触后，起到支撑保护罩的功能，从而使得第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨退回转向室内以后，第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨均可以被盖板以及驱动器支撑。
23.第二方面，本发明提供一种采用上述的船舶应急转向系统的船舶应急转向方法，包括以下步骤：
24.确定船舶应急转向半径；
25.确定正常转向半径，所述正常转向半径为应急转向设备未启用时船舶转向所需要的半径；
26.正常转向半径小于应急转向半径时，不启用应急转向设备正常转向；
27.正常转向半径大于应急转向半径时，启用应急转向设备，通过驱动器使第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨凸出转向室，设所述第一转向螺旋桨位于船舶转向时的外侧，并且，第二转向螺旋桨位于船舶转向时的内侧；
28.应急转向第一状态：启动第一转向螺旋桨，并且，所述第一转向螺旋桨输出的推力方向与所述主螺旋桨输出的推力方向相同，第二转向螺旋桨处于关闭状态；
29.确定应急转向第一状态的转向半径；
30.应急转向第一状态的转向半径小于应急转向半径时，使用应急转向第一状态完成
转向，应急转向第一状态的转向半径大于应急转向半径时，开启第二转向螺旋桨，进入应急转向第二状态；
31.应急转向第二状态中第一转向螺旋桨产生的推力方向与第二转向螺旋桨产生的推力方向相反，第一转向螺旋桨产生的推力方向与主螺旋产生的推力方向相同；
32.确定应急转向第二状态的转向半径；
33.应急转向第二状态的转向半径小于应急转向半径时，采用应急转向第二状态完成转向。
34.位于船体两侧的第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨可以向相反的方向输出推力，从而使得船体的两侧具有不同大小的向前的推力，从而可以辅助船体迅速转向，并有效地减小了船体的转向半径。
35.进一步改进的方案：应急转向第二状态的转向半径大于应急转向半径时，关闭所述主螺旋桨、第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨并将船舶锚定在当前位置。
36.基于上述技术方案：应急转向第二状态的转向半径大于应急转向半径时，船舶无法完成转向，因此，通过关闭主螺旋桨、第一转向螺旋桨和第二转向螺旋桨可以使船舶迅速制动，提高了船舶的制动效率。
37.进一步改进的方案：应急转向第二状态的转向半径大于应急转向半径时，使所述主螺旋桨、第一转向螺旋桨产生的推力方向均与第二转向螺旋桨相同并将船舶锚定在当前位置。
38.基于上述技术方案：应急转向第二状态的转向半径大于应急转向半径时，船舶无法完成转向，使第一转向螺旋桨、主螺旋桨输出与第二转向螺旋桨相同方向的推力，可以抵消船舶的惯性，从而使得船舶可以迅速完成制动。
39.本发明的有益效果为：
40.在船舶需要转向时，使第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨同时且同速凸出船体，第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨凸出船体后是对称位于船体两侧的，即使第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨凸出船体，仍可以使船体保持良好的平稳性。
41.然后，根据转向半径，打开第一转向螺旋桨或第二转向螺旋桨，也可以同时打开第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨，使第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨产生相反方向的推力。
42.位于船体两侧的第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨可以向相反的方向输出推力，从而使得船体的两侧具有不同大小的向前的推力，从而可以辅助船体迅速转向，并有效地减小了船体的转向半径。
43.利用第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨使船体两侧承受向前的推力不同，从而使得船体可以向迅速转向，并且，由于船体两侧承受的推力大小不同，使得船体不需要较大的转向半径即可完成转向。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术使用者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关附图。
45.图1是一种船舶应急转向系统的示意图。
46.图2是一种船舶应急转向系统转向时第一方向的示意图。
47.图3是一种船舶应急转向系统转向时第二方向的示意图。
48.图4是一种船舶应急转向系统中应急转向设备的示意图。
49.图5是一种船舶应急转向方法中确定转向半径时的示意图。
50.图中标号说明：
51.1-船体；2-主螺旋桨；3-转向室；31-应急转向设备；32-第一转向螺旋桨；33-第二转向螺旋桨；34-驱动器；35-保护罩；36-盖板；37-杆体；38-导向架。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明的实施例，本领域技术使用者在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
53.实施例一：
54.参阅图1至图5，第一方面，本发明提供一种船舶应急转向系统，包括船体1以及设置于所述船体1上的主螺旋桨2；
55.所述船体1内设置有独立的转向室3，所述转向室3与外界相通，所述转向室3内设置有应急转向设备31，所述应急转向设备31包括第一转向螺旋桨32和第二转向螺旋桨33，所述第一转向螺旋桨32与所述第二转向螺旋桨33关于船体1的对称中心面对称设置，并且，所述第一转向螺旋桨32与所述第二转向螺旋桨33产生的推力方向与所述主螺旋桨2产生的推力方向平行；
56.所述转向室3内还设置有驱动所述第一转向螺旋桨32、所述第二转向螺旋桨33凸出或退回所述转向室3的驱动器34，所述驱动器34推动所述第一转向螺旋桨32与第二所述转向螺旋桨同时且同速向相反的方向运动；
57.所述船体1上设置有与所述转向室3相通的开口，所述第一转向螺旋桨32和所述第二转向螺旋桨33均通过独立的所述开口凸出所述转向室3；
58.所述第一转向螺旋桨32和所述第二转向螺旋桨33上均设置有保护罩35。
59.实施例二：
60.为了防止外界污物进入转向室3，在上述实施例的基础上：所述保护罩35上设置有盖板36，两个所述保护罩35上均设置有所述盖板36，所述盖板36盖合所述开口。
61.所述盖板36与所述开口之间设置有密封圈，所述密封圈通过螺钉固定于所述盖板36上。
62.实施例三：
63.为了简化了转向设备的动力传递结构，在上述实施例的基础上：所述第一转向螺旋桨32和所述第二转向螺旋桨33均由电能驱动，所述船体1内设置有电源，所述电源通过电缆与所述第一转向螺旋桨32、所述第二转向螺旋桨33连接。
64.对于重型船舶，第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33也可以采用其它能源驱动。
65.实施例四：
66.为了使船体1具有更好的平稳性，在上述实施例的基础上：所述驱动器34有两个，两个所述驱动器34分别驱动所述第一转向螺旋桨32、所述第二转向螺旋桨33位移，所述驱动器34包括缸体和设置于所述缸体内的活塞，所述活塞上设置有至少两根杆体37，驱动所述第一转转向螺旋桨两根杆体37均与所述第一转向螺旋桨32固定，驱动所述第二转向螺旋桨33的两根所述根体均与所述第二转向螺旋桨33固定。
67.所述转向室3内还设置有导向架38，所述导向架38上设置有与杆体37配合的通孔，所述导向架38通过螺钉固定于所述转向室3内，所述驱动器34通过螺钉固定于所述转向室3内。
68.所述盖板36上设置有延伸至所述转向室3内的延伸部，所述延伸部与所述盖板36为一体式结构，所述延伸部与所述转向室3的底壁接触。
69.实施例五：
70.参阅图5，第二方面，本发明提供一种采用上述的船舶应急转向系统的船舶应急转向方法，包括以下步骤：
71.确定船舶应急转向半径；转向半径采用三点确定法，即，当前船舶位置为第一点、前一时间段的船舶位置为第二点，目标转向位置为第三点，通过三点即可确定一个圆，从而确定转向半径。目标转向位置通常为障碍物位置。
72.确定正常转向半径，所述正常转向半径为应急转向设备31未启用时船舶转向所需要的半径；
73.正常转向半径小于应急转向半径时，不启用应急转向设备31正常转向；
74.正常转向半径大于应急转向半径时，启用应急转向设备31，通过驱动器34使第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33凸出转向室3，设所述第一转向螺旋桨32位于船舶转向时的外侧，并且，第二转向螺旋桨33位于船舶转向时的内侧；
75.应急转向第一状态：启动第一转向螺旋桨32，并且，所述第一转向螺旋桨32输出的推力方向与所述主螺旋桨2输出的推力方向相同，第二转向螺旋桨33处于关闭状态；
76.确定应急转向第一状态的转向半径；
77.应急转向第一状态的转向半径小于应急转向半径时，使用应急转向第一状态完成转向，应急转向第一状态的转向半径大于应急转向半径时，开启第二转向螺旋桨33，进入应急转向第二状态；
78.应急转向第二状态中第一转向螺旋桨32产生的推力方向与第二转向螺旋桨33产生的推力方向相反，第一转向螺旋桨32产生的推力方向与主螺旋产生的推力方向相同；
79.确定应急转向第二状态的转向半径；
80.应急转向第二状态的转向半径小于应急转向半径时，采用应急转向第二状态完成转向。
81.应急转向第二状态的转向半径大于应急转向半径时，关闭所述主螺旋桨2、第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33并将船舶锚定在当前位置。
82.应急转向第二状态的转向半径大于应急转向半径时，使所述主螺旋桨2、第一转向螺旋桨32产生的推力方向均与第二转向螺旋桨33相同并将船舶锚定在当前位置。
83.下面结合工作原理进一步介绍本发明提供的一种船舶应急转向系统以及船舶应
急转向方法：
84.在船舶需要转向时，使第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33同时且同速凸出船体1，第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33凸出船体1后是对称位于船体1两侧的，即使第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33凸出船体1，仍可以使船体1保持良好的平稳性。
85.然后，根据转向半径，打开第一转向螺旋桨32或第二转向螺旋桨33，也可以同时打开第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33，使第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33产生相反方向的推力。
86.位于船体1两侧的第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33可以向相反的方向输出推力，从而使得船体1的两侧具有不同大小的向前的推力，从而可以辅助船体1迅速转向，并有效地减小了船体1的转向半径。
87.利用第一转向螺旋桨32、第二转向螺旋桨33使船体1两侧承受向前的推力不同，从而使得船体1可以向迅速转向，并且，由于船体1两侧承受的推力大小不同，使得船体1不需要较大的转向半径即可完成转向。
88.本发明不局限于上述可选实施方式，在互不抵触的前提下，各方案之间可任意组合；任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶应急转向系统，其特征在于：包括船体以及设置于所述船体上的主螺旋桨；所述船体内设置有独立的转向室，所述转向室与外界相通，所述转向室内设置有应急转向设备，所述应急转向设备包括第一转向螺旋桨和第二转向螺旋桨，所述第一转向螺旋桨与所述第二转向螺旋桨关于船体的对称中心面对称设置，并且，所述第一转向螺旋桨与所述第二转向螺旋桨产生的推力方向与所述主螺旋桨产生的推力方向平行；所述转向室内还设置有驱动所述第一转向螺旋桨、所述第二转向螺旋桨凸出或退回所述转向室的驱动器，所述驱动器推动所述第一转向螺旋桨与第二所述转向螺旋桨同时且同速向相反的方向运动；所述船体上设置有与所述转向室相通的开口，所述第一转向螺旋桨和所述第二转向螺旋桨均通过独立的所述开口凸出所述转向室；所述第一转向螺旋桨和所述第二转向螺旋桨上均设置有保护罩。2.根据权利要求1所述的一种船舶应急转向系统，其特征在于：所述保护罩上设置有盖板，两个所述保护罩上均设置有所述盖板，所述盖板盖合所述开口。3.根据权利要求2所述的一种船舶应急转向系统，其特征在于：所述盖板与所述开口之间设置有密封圈，所述密封圈通过螺钉固定于所述盖板上。4.根据权利要求3所述的一种船舶应急转向系统，其特征在于：所述第一转向螺旋桨和所述第二转向螺旋桨均由电能驱动，所述船体内设置有电源，所述电源通过电缆与所述第一转向螺旋桨、所述第二转向螺旋桨连接。5.根据权利要求4所述的一种船舶应急转向系统，其特征在于：所述驱动器有两个，两个所述驱动器分别驱动所述第一转向螺旋桨、所述第二转向螺旋桨位移，所述驱动器包括缸体和设置于所述缸体内的活塞，所述活塞上设置有至少两根杆体，驱动所述第一转转向螺旋桨两根杆体均与所述第一转向螺旋桨固定，驱动所述第二转向螺旋桨的两根所述根体均与所述第二转向螺旋桨固定。6.根据权利要求5所述的一种船舶应急转向系统，其特征在于：所述转向室内还设置有导向架，所述导向架上设置有与杆体配合的通孔，所述导向架通过螺钉固定于所述转向室内，所述驱动器通过螺钉固定于所述转向室内。7.根据权利要求6所述的一种船舶应急转向系统，其特征在于：所述盖板上设置有延伸至所述转向室内的延伸部，所述延伸部与所述盖板为一体式结构，所述延伸部与所述转向室的底壁接触。8.一种采用权利要求1-7任意一项所述的船舶应急转向系统的船舶应急转向方法，其特征在于，包括以下步骤：确定船舶应急转向半径；确定正常转向半径，所述正常转向半径为应急转向设备未启用时船舶转向所需要的半径；正常转向半径小于应急转向半径时，不启用应急转向设备正常转向；正常转向半径大于应急转向半径时，启用应急转向设备，通过驱动器使第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨凸出转向室，设所述第一转向螺旋桨位于船舶转向时的外侧，并且，第二转向螺旋桨位于船舶转向时的内侧；应急转向第一状态：启动第一转向螺旋桨，并且，所述第一转向螺旋桨输出的推力方向
与所述主螺旋桨输出的推力方向相同，第二转向螺旋桨处于关闭状态；确定应急转向第一状态的转向半径；应急转向第一状态的转向半径小于应急转向半径时，使用应急转向第一状态完成转向，应急转向第一状态的转向半径大于应急转向半径时，开启第二转向螺旋桨，进入应急转向第二状态；应急转向第二状态中第一转向螺旋桨产生的推力方向与第二转向螺旋桨产生的推力方向相反，第一转向螺旋桨产生的推力方向与主螺旋产生的推力方向相同；确定应急转向第二状态的转向半径；应急转向第二状态的转向半径小于应急转向半径时，采用应急转向第二状态完成转向。9.根据权利要求8所述的一种船舶应急转向方法，其特征在于：应急转向第二状态的转向半径大于应急转向半径时，关闭所述主螺旋桨、第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨并将船舶锚定在当前位置。10.根据权利要求8所述的一种船舶应急转向方法，其特征在于：应急转向第二状态的转向半径大于应急转向半径时，使所述主螺旋桨、第一转向螺旋桨产生的推力方向均与第二转向螺旋桨相同并将船舶锚定在当前位置。

技术总结
本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种船舶应急转向系统以及船舶应急转向方法。本发明提供了一种船舶应急转向系统以及船舶应急转向方法，旨在解决现有技术中船舶转向半径大的问题。本发明提供一种船舶应急转向系统，包括船体以及设置于所述船体上的主螺旋桨；所述船体内设置有独立的转向室，所述转向室与外界相通，所述转向室内设置有应急转向设备，所述应急转向设备包括第一转向螺旋桨和第二转向螺旋桨；利用第一转向螺旋桨、第二转向螺旋桨使船体两侧承受向前的推力不同，从而使得船体可以向迅速转向，并且，由于船体两侧承受的推力大小不同，使得船体不需要较大的转向半径即可完成转向。完成转向。完成转向。


技术研发人员：章晓眉 周骏 戴敏 王世娇 朱建华 姚惠怡
受保护的技术使用者：浙江科技学院
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/4/4