CN105083509A - 振荡翼推进系统和用于控制振荡可动翼的运动的方法 - Google Patents

Abstract

提出振荡翼推进系统和用于控制振荡可动翼的运动的方法。本发明涉及一种振荡翼推进系统，其包括可动翼，连接到可动翼并配置成控制所述翼的纵摇运动的纵摇机构，连接到可动翼并被配置成控制所述翼的起伏运动的起伏机构，并且其中所述纵摇机构和起伏机构中的至少一个被配置以调节可动翼的相应运动的幅度。本发明还涉及一种用于控制船只推进系统的振荡可动翼的运动的方法。

Description

振荡翼推进系统和用于控制振荡可动翼的运动的方法

技术领域

本发明涉及一种船舶推进系统，尤其涉及一种振荡翼推进系统。本发明还涉及一种用于控制船舶推进系统的振荡可动翼的运动的方法。此外，本发明涉及一种具有存储在其上的计算机可执行指令组的计算机可读介质。此外，本发明涉及一种计算机程序。

背景技术

在流体中使用的许多不同的船舶推进装置是已知的，通过该装置船舶可以被推进或推进并操纵。典型的推进系统包括，例如侧桨轮、常规螺旋推进器、吊舱推进设备、垂直轴推进器、帆、风筝帆或弗莱特纳(Flettner)转子。

目前，船舶，尤其是货船，通常配备有至少一个用于推进的螺旋推进器。螺旋推进器的效率通常为约60％至70％。常规螺旋推进器的进一步优化已变得更加困难，因此，需要新的推进装置，其例如通过振荡的鳍的运动产生移动推力，所述鳍模拟海豚或鲸游动的方式。这种海洋动物的效率已被估计为大于70％。在过去理论上的鳍推进已被广泛研究，并且与现有的螺旋推进器相比，新的鳍推进系统可以例如导致实现更大的推进器效率。

文献US2011/0255971A1，其被认为是最接近的现有技术，公开了一种用于在流体中振荡翼的装置。该装置包括第一曲柄机构和连接到翼的第二曲柄机构。所述第一曲柄机构和所述第二曲柄机构具有不同的曲柄销偏移，它们在功能上连接，使得当被驱动时，所述第一曲柄机构的旋转速度与所述第二曲柄机构的旋转速度是相同的，并且彼此不同相。

第一曲柄机构的曲轴可绕第一旋转轴线旋转，并具有相对于所述第一旋转轴偏移的第一曲柄销。第二曲柄机构的曲轴可绕第二旋转轴线旋转，并具有相对于所述第二旋转轴偏移的第二曲柄销。第一和第二曲轴的长度是恒定且不可调的。因此，根据文献US2011/0255971A1的装置允许通过调节曲柄机构的旋转速度调整例如翼的纵摇和起伏运动的正弦的频率，但不允许纵摇和起伏运动的峰值幅度的可控调整，例如，根据在翼的工作区域迎面而来的局部流体流动速和方向调节攻角。

发明内容

本发明的某些实施例的一个目的是提供一种振荡翼推进系统。本发明的某些实施例的另一目的是提供一种用于控制船舶推进系统的振荡可动翼的运动的方法。

根据某些实施例，描述了一种船舶推进系统，通过该系统船舶可以被推进。根据某些实施例，还描述了一种推进装置，它实现一种例如鲸或海豚的动物的鳍的运动的方面，其中推进系统所要求的运动是可控和可调节的。

通过本发明，可以实现如在下文中描述并要求保护的这些和其它目。因此，本发明涉及一种振荡翼推进系统，其包括可动翼，连接到可动翼并被配置成控制翼的纵摇运动的纵摇机构，连接到可动翼并被配置为控制已的起伏运动的起伏机构，并且其中所述纵摇和起伏机构中的至少一个被配置以调节可动翼的相应运动的幅度。

纵摇机构被配置为调整翼的纵摇运动的纵摇角。纵摇机构被配置成使纵摇运动的幅度从第一峰值幅度改变为基本上不同的峰值幅度。基本上不同的峰值幅度优选大于或小于第一峰值幅度5至70度，更优选为10至60度。纵摇机构优选进一步被配置成调整翼的纵摇运动的频率。

起伏机构被配置为调整翼的起伏运动的起伏。起伏机构被配置成使起伏运动的幅度从第一峰值幅度改变为基本上不同的峰值幅度。该起伏机构优选进一步被配置成调节起伏运动的频率。

纵摇机构和起伏机构中的至少一个优选包括曲柄机构以控制纵摇和/或起伏运动的幅度。曲柄机构优选包括曲柄臂，其围绕旋转轴旋转，并且其中曲柄臂的长度是可调的。或者，曲柄机构优选包括曲柄臂和可沿曲柄臂移动的联结，曲柄臂围绕旋转轴可旋转。曲柄机构的联结优选包括曲柄销，其被定位成距离旋转轴线的距离可调。纵摇机构优选包括具有纵摇杆的曲柄机构。纵摇杆然后被连接到纵摇机构的联结。起伏机构优选包括具有起伏杆的曲柄机构。起伏杆然后被连接到起伏机构的联结。或者，纵摇机构和起伏机构中的至少一个优选包括液压缸，而不是曲柄机构，以控制纵摇和/或起伏运动的幅度。纵摇和起伏运动的幅度可以优选还借助于支架和基部模块组件控制，其中基部模块可沿支架线性移动，并且至少一个可动翼被连接到基部模块。

纵摇机构优选包括纵摇滑块，其被连接到纵摇机构的曲柄机构，并且其中纵摇滑块可线性移动。起伏机构优选包括起伏滑块，其被连接到起伏机构的曲柄机构，并且其中起伏滑块可线性移动。纵摇机构和起伏机构中的至少一个优选通过连接器连接到该可动翼，所述连接器包括至少具有小齿轮的凸轮。所述纵摇机构和/或起伏机构的相应纵摇或起伏滑块则包括齿条小齿轮。凸轮的齿轮然后被连接到所述齿条小齿轮。或者，纵摇机构和起伏机构优选由至少一个连接器连接到可动翼，所述连接器包括曲柄机构。连接器的曲柄机构然后被连接到纵摇滑块、起伏滑块和可动翼。

纵摇机构的至少一部分和起伏机构的至少一部分优选被配置成容纳在船舶的船体中。可动翼被配置在船舶的船体的外侧。或者，振荡翼推进系统部分地被容纳在全方位外壳内。连接器然后从全方位外壳外部延伸到外壳内部。

振荡翼推进系统优选进一步包括计算机可读介质，其具有存储在其上的一组计算机可实现指令，所述指令能够使得处理器连同纵摇机构以控制可动翼的纵摇角、纵摇运动的频率和纵摇运动的幅度。此外，振荡翼推进系统优选进一步包括计算机可读介质，其具有存储在其上的一组计算机可实现指令，所述指令能够使得处理器连同起伏机构用以控制可动翼的起伏、起伏运动的频率和起伏运动的幅度。

本发明还涉及一种用于控制船舶推进系统的振荡可动翼的运动的方法，其包括以下步骤：

-改变可动翼的纵摇运动的幅度，以从第一峰值幅度改变为基本上不同的峰值振幅，和/或

-改变可动翼的起伏运动的幅度，以从第一峰值幅度改变为基本上不同的峰值幅度。

该方法优选进一步包括：

-接收至少一个输入，所述输入选自以下组中：船舶的速度，相对于可动翼的局部流体流动方向，相对于可动翼的局部流体流动速度，和船舶的期望推力，并且

-其中所述纵摇运动的幅度和起伏运动的幅度中的至少一个是基于所述至少一个输入变化的。

本发明还涉及一种计算机可读介质，其上存储有一组计算机可实现指令，所述指令能够使得与能够控制可动翼的纵摇运动的纵摇机构和能够控制可动翼的起伏运动的起伏机构相连接的计算装置，用以改变振荡翼推进系统的翼的纵摇运动和起伏运动中的至少一个的幅度。

计算机可读介质优选能够使计算装置根据以下项中的至少一项来改变纵摇角、起伏、纵摇运动的频率、起伏运动的频率、纵摇运动的幅度、起伏运动的幅度中的至少一个：

-船舶的速度，

-相对于可动翼的局部流体流动方向，

-相对于可动翼的局部流体流动速度，和

-船舶的期望推力。

此外，本发明涉及一种计算机程序，其被配置成使根据权利要求16至17中的至少一项所述的方法被执行。

通过本发明可以获得相当多的优点。船舶，例如货船或客船，可通过根据本发明的推进系统被推进。推进系统实现了动物，例如鲸或海豚运动的各方面，并且所述至少一个翼所要求的运动更自然，可连续控制并可通过参数的修改调节。这些参数包括纵摇角、起伏、起伏运动的频率、纵摇运动的频率、起伏运动的幅度、纵摇运动的幅度、以及纵摇和起伏之间的相位差。翼的运动可以通过翼的纵摇运动的幅度和/或起伏运动的幅度的控制调节进行优化，例如，取决于船舶的速度、局部流体流动的方向、局部流体流动的速度和/或期望推力。

本发明尤其在现有技术上改善了推进器的效率。效率改善导致船舶的燃料消耗减少，并且因此导致了更长的最大范围，以及减少的排放。另一优点是可能减少燃料罐容积，这增加了船上的更有价值的有效载荷的空间。上述优点的组合，即减少燃料消耗和减少燃料箱容积，也是可能的。

另外，根据本发明的实施例的推进系统的模型测试表明，可以实现50％至70％或更高的推进器效率，这在传统螺旋推进器效率的范围内或显著大于传统螺旋推进器的效率。该至少一个翼的润湿的推进表面可以大于常规的螺旋推进器的面积，这减少了区域负荷。推进系统特别适用于所谓的水平定位的翼，其具有大的纵横比以实现有利的升力和阻力系数。此外，根据本发明的推进系统适用于具有有限的吃水深度的船舶，例如内河航行船舶。水翼进一步降低了噪音和振动。

此外，根据本发明的某些实施例的推进系统不包括任何被设置在船舶外面的垂直方向上的连接杆。不存在纵向连接杆，推进系统的强度和稳定性与现有技术相比可以得到改进。由于所述至少一个连接器的方向，其不设置在基本垂直的方向上，如果发生连接器与另一物体的碰撞，冲击力将被最小化。这减少了损坏推进系统或总系统故障的风险，因此与现有技术相比提高了在操作过程中船舶的安全性。

附图说明

为了本发明的具体实施例及其优点的更完整理解，以下描述，将结合附图被参考。在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的推进系统的示意图，

图2示出了根据本发明的第二实施例的推进系统的示意图，

图3示出了根据本发明的第三实施例的推进系统的纵摇或起伏机构的曲柄机构的示意图，

图4示出了根据本发明的第四实施例的推进系统的示意图，

图5示出了船舶的一部分的示意图，其装配有根据本发明的第五实施例的两个推进系统，

图6示出了根据本发明的第六实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的示意性时间-角度/垂直位置图，其中纵摇运动和起伏运动的幅度在减小，

图7示出了根据本发明的第七实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的示意性时间-角度/垂直位置图，其中起伏运动的幅度在增加，

图8示出了根据本发明的第八实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的示意性时间-角度/垂直位置图，其中纵摇运动的幅度在减小，

图9示出了根据本发明的第九实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的示意性时间-角度/垂直位置图，其中翼处于高负载，以及

图10示出了根据本发明的第十实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的示意性时间-角度/垂直位置图，其中翼的负载相对较小。

具体实施方式

根据本发明第一实施例的推进系统1的示意图在图1中被示出。推进系统1包括可动翼2，其被设置在主体4外部的流体3中。该系统1还包括纵摇机构5，用于调节翼2的弦线c和水平面HP之间的纵摇角α(t)，纵摇运动的频率f1(t)及可动翼2的纵摇运动的幅度A1(t)。系统1还包括起伏机构6，用于调节可动翼在垂直方向上起伏h(t)，起伏运动的频率f₂(t)及可动翼2的起伏运动的幅度A2(t)。纵摇和起伏机构5，6被设置在主体4内。连接器7从主体4的外部延伸到主体4内，并且连接到并适于与纵摇机构5、起伏机构6和可动翼2相互作用。可动翼可以具有对称或不对称的轮廓。可动翼2的纵横比优选大于2或3，甚至更优选大于4或5，以提供可动翼2的有利的升力系数。可动翼2可以进一步配备有所谓的端板或小翼。系统1适于修改纵摇角α(t)、起伏h(t)、纵摇运动的频率f₁(t)、起伏运动的频率f₂(t)、纵摇运动的幅度A₁(t)、起伏运动的幅度A₂(t)及纵摇和起伏之间的相位差△P(t)中的至少一个。最大纵摇角α(t)，也就是可动翼2的峰值幅度A₁(t)，通常在与水平面HP成介于+70°至-70°之间的角度的范围内。其他实施例可以包括所述至少一个翼2的其它最大纵摇角α(t)，例如+60°至-60°，+45°至-45°，+35°至-35°，或任何其他的纵摇角α(t)。翼2的最大正和负纵摇角α(t)可进一步相等或不同。纵摇运动的最大频率f₁(t)和起伏运动的最大频率f₂(t)通常小于3Hz。

根据本发明第二实施例的推进系统1的示意图在图2中被示出。推进系统1包括可动翼2，其被设置在主体4外部的流体3中。该系统1还包括用于调节纵摇角α(t)，纵摇运动的频率f₁(t)及可动翼2的纵摇运动的幅度A₁(t)的纵摇机构5；和用于调节起伏h(t)，起伏运动的频率f₂(t)及可动翼2的起伏运动的幅度A₂(t)的起伏机构6。纵摇和起伏机构5，6被设置在主体4内。纵摇机构5包括第一曲柄机构8，在一侧连接到第一曲柄机构8的可动纵摇滑块9，和连接于、布置在或成为纵摇滑块9的一个组成部分的齿条齿轮10。起伏机构6包括第二曲柄机构11，在一侧连接到第二曲柄机构11的可动起伏滑块12，和连接于、配置在或成为起伏滑块12的一个组成部分的齿条齿轮10。连接器7从主体4的外侧进一步延伸到主体4的内部。连接器7包括在主体4的内部两个独立的凸轮13，其每一个均包括小齿轮14，小齿轮14被连接到并适配为分别与纵摇机构5的可动纵摇滑块9的齿条齿轮10，及起伏机构6的可动起伏滑块12的齿条齿轮10相互作用。连接器7位于本体4的外部，被连接并适配为与可动翼2相互作用。用于传递起伏运动的连接器7可以是中空的，使得用于纵摇运动调节的机构被布置在连接器7的内部。系统1还包括计算机可读介质，其具有存储在其上的一组计算机可实现指令，能够使处理器连同纵摇机构和/或起伏机构用以控制纵摇角α(t)、起伏h(t)、起伏运动的频率f₁(t)、纵摇运动的频率f₂(t)、起伏运动的幅度A₁(t)、纵摇运动的幅度A₂(t)及纵摇和起伏之间的相位差△P(t)。该系统还可以包括传感器或测量装置，测量装置用于测量参数，例如纵摇角α(t)、起伏h(t)、起伏运动的频率f₁(t)、纵摇运动的频率f₂(t)、起伏运动的幅度A₁(t)、纵摇运动的幅度A₂(t)或在翼工作区域内的局部流体流动速度。推进系统1特别适合于所谓的水平设置的翼。

根据本发明第三实施例的推进系统1的纵摇或起伏机构5，6的曲柄机构8，11的示意图在图3中的被示出。至少一个功率源，其未在图3中示出，提供了具有旋转动力的第一或第二曲柄机构8，11，所述旋转动力被传递到旋转曲柄臂16，其分别可绕第一旋转轴17或第四旋转轴23旋转，并且分别具有第一曲柄销18或第三曲柄销26，其可在旋转曲柄臂16的纵向方向上线性运动。分别地，第一曲柄销18表示第二旋转轴19，并且第三曲柄销26表示第五旋转轴24。纵摇杆20可转动地连接在围绕第二旋转轴19的所述第一曲柄销18的一端，或相应地，起伏杆30可转动地连接在围绕第五旋转轴24的所述第三曲柄销26的一端。纵摇滑块9被连接在围绕第三旋转轴22的第二曲柄销21的一端，或相应地，起伏滑块12被连接在围绕第六旋转轴25的第四曲柄销27的一端。与现有技术相反，除了围绕第一旋转轴17或第四旋转轴23的曲柄臂16的旋转，第一曲柄销18或第三曲柄销26的位置可以通过致动器相对于第一旋转轴17或第四旋转轴23线性调节。换句话说，与现有技术相反，第二旋转轴19或第五旋转轴24相对于第一旋转轴17或第四旋转轴23的旋转半径r(t)是可调节的，即纵摇运动的幅度A₁(t)或起伏运动的幅度A₂(t)可在曲柄机构8，11的帮助下被控制。第二旋转轴17的小回转半径r(t)等于纵摇运动的小幅度A₁(t)，并且第五旋转轴24的小回转半径r(t)等于起伏运动的小幅度A₂(t)，并且反之亦然。纵摇运动的频率f₁(t)和起伏运动的频率f₂(t)可通过调节曲柄机构8，11的曲柄臂16的旋转速度而改变。

根据本发明第四实施例的推进系统1的示意图在图4中被示出。推进系统1包括可动翼2，其被设置在主体4外部的流体3中。该系统1还包括用于调节纵摇角α(t)，纵摇运动的频率f₁(t)及可动翼2的纵摇运动的幅度A₁(t)的纵摇机构5；和用于调节起伏h(t)，起伏运动的频率f₂(t)及可动翼2的起伏运动的幅度A₂(t)的起伏机构6。纵摇和起伏机构5，6被布置在主体4内并每个分别包括曲柄机构8，11。纵摇机构5的第一曲柄机构8为纵摇运动提供移动，并且起伏机构6的第二曲柄机构11为起伏运动提供移动。第二旋转轴19围绕纵摇机构5的第一旋转轴17旋转，连同第五旋转轴24围绕起伏机构6的第四旋转轴23的旋转一起，将导致翼2的同时纵摇和起伏运动。纵摇和起伏机构5，6的曲柄机构8，11彼此不同相。纵摇和起伏运动的相位角通过曲柄臂16的角度差ΔP(t)调节。第一曲柄机构8的曲柄臂16的旋转经由第一曲柄销18、纵摇杆20和第二曲轴销21导致纵摇滑块9的线性运动。第二曲柄机构11的曲柄臂16的旋转经由第三曲轴销26、起伏杆30和第四曲柄销27导致起伏滑块12的线性运动。两滑块9，12由滑动轴承28，29支撑。纵摇滑块9通过第五销33围绕第七旋转轴32进一步可旋转地被连接到较低的纵摇杆31，并且起伏滑块12经由第六销36围绕第八旋转轴35可旋转地连接到较低的起伏杆34。另外，连接器7从主体4的外部延伸到主体4的内部。连接器7包括第三曲柄机构并且被连接到并适于经由纵摇杆37与纵摇机构5的较低纵摇杆31相互作用，经由起伏杆46与起伏机构6的较低起伏杆34相互作用，并经由水翼曲柄47与翼2相互作用。第三曲柄机构的纵摇杆37经由第七销39围绕第九旋转轴38被可旋转地连接到较低纵摇杆31的一端，并经由第八销42围绕第十旋转轴41可旋转地连接到纵摇曲柄40的一端。第三曲柄机构的纵摇曲柄40经由第九销45围绕第十一旋转轴44进一步可旋转地连接到起伏连杆43。起伏连杆43经由第十销50围绕第十二旋转轴49可旋转地连接到起伏曲柄48。起伏曲柄48经由第十一销52围绕第十三旋转轴51可旋转地连接至连杆7。第三曲柄机构还包括起伏杆46，其经由第十一销52可旋转地连接至连杆7。起伏杆46的另一侧经由第十二销54围绕第十四旋转轴53可旋转地被连接到较低起伏杆34。另外，起伏曲柄48也通过第十销50可旋转地连接到水翼连杆55。水翼连杆55通过第十三销57围绕第十五旋转轴56可旋转地连接到水翼曲柄47。水翼曲柄47则经由第十四销59围绕第十六旋转轴58可旋转地连接到翼2。推进系统1特别适合于所谓的水平设置的翼。

根据本发明的其他实施例，纵摇机构5可以包括两个或多个液压缸，而不是曲柄机构8。起伏机构6也可以包括两个或多个液压缸代替曲柄机构11。液压缸被配置为控制纵摇角α(t)，纵摇运动的频率f₁(t)及纵摇运动的幅度A₁(t)和/或起伏h(t)，起伏运动的频率f₂(t)及起伏运动的幅度A₂(t)。根据本发明进一步的实施例，至少一个支架可被固定附接到船舶60的船体61的船尾。可沿支架在垂直方向上移动并被配置成控制起伏h(t)、起伏运动的频率f₂(t)及可动翼2的起伏运动的幅度A₂(t)的基部模块，则被连接到支架上。在这种情况下，至少一个可动翼2还被连接到基部模块。优选地，一个可动翼2被连接在右舷侧，并且一个可动翼2被连接在可动基部模块的端口侧。可动基部模块可以优选地包括纵摇机构5，其被配置成控制纵摇角α(t)，纵摇运动的频率f₁(t)及可动翼2的纵摇运动的幅度A₁(t)。根据本发明的另一实施例，纵摇机构和起伏机构例如还可以包括连杆，其被布置在基本垂直的方向上，在一端连接到曲柄机构或液压缸，并且另一端连接到可动翼2。连杆然后从船舶60的外部延伸到船舶60的船体61内部，并将所需的运动传递到可动翼2。连杆可以优选地设置在流线型的外壳内，以降低推进系统1的阻力。

船舶60的一部分的示意图在图5中被示出，其装配有根据本发明的第五实施例的两个推进系统1。推进系统1均包括两个可动翼2，其被布置在船舶60外部的流体3中。翼2的纵摇和起伏机构5，6(其未在图4中被示出)被设置在主体4内部。连接器7从主体4的外部延伸到主体4的内部，并且均连接到纵摇机构5、起伏机构6和翼2。对于每个连接器7，在连接器7从船体61的外侧延伸到船体61内部的位置，只需要一个密封件。两个推进系统1可以通过一个或多个计算装置15进行控制，所述计算装置15具有存储在其上的可实施计算机辅助算法。在翼的工作区域在横向方向上的局部流体流动尤其取决于航行速度、船型和船舶60的连接器7的形式。根据本发明的其他实施例，纵摇和起伏机构5，6可被布置在浸没的全方位外壳内部，其被连接到转向模块，转向模块将被安装在船舶60的船体61内部。在这种推进系统1的帮助下，将有可能引导所期望推力到任何方向。换言之，这种可在基本水平的平面旋转360°的推进系统1也可以被用于操纵船舶60。

根据本发明第六实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的时间-角度/垂直位置图在图6中被示出。该图表示船舶的加速，从零加速到所期望的航行速度。在启动之后，纵摇运动的峰值幅度A₁(t)和起伏运动的峰值幅度A₂(t)连续地或逐步地下降直到达到船舶的期望航行速度。该系统被配置为使得纵摇角α(t)和起伏h(t)改变其振荡范围，从第一范围变更到第二范围。在启动时，需要特别大的起伏幅度A₁(t)，以在翼工作区域建立局部流体流动。随着船舶的航行速度提高，在翼工作区域迎面而来的局部流体流动从颇为垂直方向转换为更水平的方向，并且因此，纵摇运动的峰值幅度A₁(t)的连续或逐步降低是有利的，以便提供足够的攻角。当达到所希望的航行速度时，所述至少一个翼被控制，使得如纵摇角函数α(t)的正弦的峰值幅度A₁(t)，和如波动函数h(t)的正弦的峰值幅度A₂(t)为常数。与现有技术相反，在船舶加速期间，在攻角上在翼的工作区域内的局部流体流动方向和速度的变化可以被考虑，其导致了推进系统的推力和效率改进。纵摇运动的峰值幅度A₁(t)和起伏运动的峰值幅度A₂(t)优选连续地控制，使得实现最佳推力，并且最大攻角小于临界攻角，以避免可动翼的失速。在图6中，纵摇运动的峰值幅度A₁(t)和起伏运动的峰值幅度A₂(t)根据船舶的速度被连续地控制。

根据本发明第七实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的时间-角度/垂直位置图在图7中被示出，其中，起伏运动的峰值幅度A₂(t)在增加。在推进系统的操作过程中，当纵摇运动的峰值幅度A₁(t)恒定时，起伏运动的峰值幅度A₂(t)被增加，以增加所述至少一个翼的区域负荷。该系统被配置为使得起伏h(t)改变其振荡范围，从第一范围变更为第二范围。第一范围例如可以包括+0.5m至-0.5m之间的起伏，并且第二范围例如可以包括+0.8m至-0.8m，+1.2m至-1.2m之间的起伏，或任何其他起伏范围。在图7中起伏运动的峰值幅度A₂(t)依赖于瞬时期望推力被控制。

根据本发明第八实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的时间-角度/垂直位置图在图8中被示出，其中，纵摇运动的峰值幅度A₁(t)在减少。在推进系统操作过程中，当起伏运动的峰值幅度A₂(t)恒定时，纵摇运动的峰值幅度A₁(t)下降，以优化推进系统的所述至少一个翼的攻角。该系统被配置为使得纵摇角α(t)改变其振荡范围，从第一范围变更为第二范围。第一范围例如可以包括+70°至-70°之间的角度，并且第二范围例如可以包括+30°和-30°之间的角度，或任何其他角度。在图8中纵摇运动的峰值幅度A₁(t)根据在翼的工作区域内的局部流体流动的方向和速度被连续地控制。

根据本发明第九实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的时间-角度/垂直位置图在图9中被示出，其中可动翼为高负载。在操作期价，起伏运动的峰值幅度A₂(t)为常数并处于系统的最大值。纵摇运动的峰值幅度A₁(t)在操作期间也恒定，但不处于系统的最大值，以提供足够的攻角。

根据本发明第十实施例的推进系统的纵摇和起伏运动的时间-角度/垂直位置图在图10中被示出，其中可动翼的区域负荷比较小。在操作期间，纵摇运动和起伏运动的峰值幅度A₁(t)，A₂(t)恒定，但不是处于系统最大值。增加起伏h(t)将增加翼的区域负荷。纵摇运动的峰值幅度A₁(t)取决于在翼的工作区域内迎面而来的局部流体流动的方向和速度。更小的攻角将进一步降低区域负荷。

尽管本发明已经出于说明目的被详细描述，在权利要求的范围内仍可以作出各种变化和修改。此外，应该理解，本发明考虑的是，在可能的范围内，任何实施例的一个或多个特征可以与任何其他实施例的一个或多个特征相结合。

应当理解的是，所公开的本发明的实施例并不限定于特定的结构、处理步骤或本文公开的材料，而是可以被扩展到如相关领域技术人员所认为的等效物。还应该理解的是，这里所采用的术语仅用于描述具体实施方案的目的，而不是旨在限制。

纵摇角α(t)、起伏h(t)、纵摇运动的频率f₁(t)、起伏运动的频率f₂(t)、纵摇运动的幅度A₁(t)、起伏运动的幅度A₂(t)、纵摇和起伏之间的相位差△P(t)以及位移r(t)是时间的函数。

一般来说，垂直方向被定义为垂直于水平方向和横向方向。水平方向被进一步定义为垂直于横向方向。水平方向和横向方向形成水平面。在上述实施例的详细描述的含义中，上述的一个方向围绕至少一个旋转轴的旋转导致其他两个方向的旋转以及水平面围绕所述至少一个旋转轴的旋转。

附图标记列表：

1推进系统

2翼

3流体

4主体

5纵摇机构

6起伏机构

7连接器

8第一曲柄机构

9纵摇滑块

10齿条齿轮

11第二曲柄机构

12起伏滑块

13凸轮

14小齿轮

15计算装置

16曲柄臂

17第一旋转轴

18第一曲柄销

19第二旋转轴

20纵摇杆

21第二曲柄销

22第三旋转轴

23第四旋转轴

24第五旋转轴

25第六旋转轴

26第三曲柄销

27第四曲柄销

28滑动轴承

29滑动轴承

30起伏杆

31较低纵摇杆

32第七旋转轴

33第五销

34较低起伏杆

35第八旋转轴

36第六销

37纵摇杆

38第九旋转轴

39第七销

40纵摇曲柄

41第十旋转轴

42第八销

43起伏连杆

44第十一旋转轴

45第九销

46起伏杆

47水翼曲柄

48起伏曲柄

49第十二旋转轴

50第十销

51第十三旋转轴

52第十一销

53第十四旋转轴

54第十二销

55水翼连杆

56第十五旋转轴

57第十三销

58第十六旋转轴

59第十四销

60船舶

61船体

A₁(t)纵摇运动的幅度

A₂(t)起伏运动的幅度

C弦线

F₁(t)纵摇运动的频率

F₂(t)起伏运动的频率

h(t)起伏

HP水平面

r(t)转动半径

t时间

α(t)纵摇角

△_P(t)相位差

Claims (20)

1.一种振荡翼推进系统(1)，包括：

-可动翼(2)，

-纵摇机构(5)，连接到所述可动翼(2)并被配置成控制所述翼(2)的纵摇运动，

-起伏机构(6)，连接到所述可动翼(2)并被配置成控制所述翼(2)的起伏运动，并且

-其中，所述纵摇机构和所述起伏机构(5，6)中的至少一个被配置为调节所述可动翼(2)的相应运动的幅度(A₁(t)，A₂(t))。

2.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述纵摇机构(5)被配置为调节所述翼(2)的所述纵摇运动的纵摇角(α(t))。

3.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述纵摇机构(5)被配置成使得所述纵摇运动的幅度(A₁(t))从第一峰值幅度(A₁(t))改变为显著不同的峰值幅度。

4.根据权利要求3所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述显著不同的峰值幅度大于或小于所述第一峰值幅度(A₁(t))5至70度，优选10至60度。

5.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述纵摇机构(5)被进一步配置为调节所述翼(2)的所述纵摇运动的频率(f₁(t))。

6.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述起伏机构(6)被配置为调整所述翼(2)的所述起伏运动的起伏(h(t))。

7.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述起伏机构(6)被配置为调节所述翼(2)的所述起伏运动的起伏(h(t))，并且所述起伏机构(6)被配置成使得所述起伏运动的幅度A₂(t)从第一峰值幅度A₂(t)改变为显著不同的峰值幅度A₂(t)。

8.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中，所述起伏机构(6)还被配置成调节所述起伏运动的频率(f₂(t))。

9.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中，所述纵摇机构(5)和所述起伏机构(6)中的至少一个包括曲柄机构(8，11)。

10.根据权利要求9所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述曲柄机构(8，11)包括曲柄臂(16)，所述曲柄臂(16)可绕旋转轴(17，23)旋转，并且其中所述曲柄臂的长度是可调节的或所述曲柄臂(16)包括可沿所述曲柄臂(16)移动的联结。

11.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述纵摇机构(5)和所述起伏机构(6)中的至少一个包括液压缸，并且/或者所述起伏机构(5)包括支架和可动基部模块。

12.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述纵摇机构(5)的至少一部分和所述起伏机构(6)的至少一部分被配置成容纳在船舶(60)的船体(61)内，并且其中所述可动翼(2)被配置成在所述船舶(60)的所述船体(61)的外部。

13.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，其中所述振荡翼推进系统(1)部分被容纳在全方位外壳内，并且其中连接器(7)从所述全方位外壳外部延伸到所述外壳内，并且其中所述可动翼(2)被配置为处于所述全方位外壳的外部。

14.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，进一步包括具有存储于其上的计算机可实现指令集的计算机可读介质，所述计算机可实现指令集能够使得所述处理器、连同所述纵摇机构(5)来控制所述可动翼的纵摇角(α(t))、所述纵摇运动的频率(f₁(t))以及所述纵摇运动的幅度(A₁(t))。

15.根据权利要求1所述的振荡翼推进系统(1)，进一步包括具有存储于其上的计算机可实现指令集的计算机可读介质，所述计算机可实现指令集能够使得所述处理器、连同所述起伏机构(6)来控制所述可动翼的起伏(h(t))、所述起伏运动的频率(f₁(t))以及所述起伏运动的幅度(A₂(t))。

16.一种用于控制船舶推进系统(1)的振荡可动翼(2)的运动的方法，包括以下步骤：

-改变所述可动翼(2)的纵摇运动的幅度(A₁(t))，以从第一峰值幅度改变为显著不同的峰值幅度，和/或

-改变所述可动翼(2)的起伏运动的幅度(A₂(t))，以从第一峰值幅度改变为显著不同的峰值幅度。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

-接收至少一个输入，所述输入是从以下各项构成的组中选择的：船只(60)的速度，局部流体流动相对于所述可动翼(2)的方向，局部流体流动相对于所述可动翼(2)的速度以及所述船只(60)的期望推力，并且

-其中，所述纵摇运动的幅度(A₁(t))和所述起伏运动的幅度(A₂(t))中的至少一个基于所述至少一个输入而变化。

18.一种具有存储于其上的计算机可实现指令集的计算机可读介质，所述计算机可实现指令集能够使得计算装置(15)、连同能够控制可动翼(2)的纵摇运动的纵摇机构(5)和能够控制所述可动翼(2)的起伏运动的起伏机构(6)来改变振荡翼推进系统(1)的所述翼(2)的所述纵摇运动和所述起伏运动中的至少一个的幅度(A₁(t)，A₂(t))。

19.根据权利要求18所述的计算机可读介质，能够使得计算装置(15)根据以下各项中的至少一项来改变纵摇角(α(t))、起伏(h(t))、所述纵摇运动的频率(f₁(t))、所述起伏运动的频率(f₂(t))、所述纵摇运动的所述幅度(A₁(t))、所述起伏运动的所述幅度(A₂(t))中的至少一项，所述各项包括

-船只的速度(60)，

-局部流体流动相对于所述可动翼(2)的方向，

-局部流体流动相对于所述可动翼(2)的速度，以及

-船只(60)的期望推力。

20.一种计算机程序，其被配置为使得执行根据权利要求16至17中的至少一项所述的方法。