CN111465554A - 独立控制横向和纵向推力的航行系统 - Google Patents

Abstract

各个方面提供了一种用于船(100)的推进系统(200)，其包括至少第一和第二推进器(205、206)以及第一和第二导向器(220、720)，其中，计算平台(300)耦合到推进器和导向器，该平台配置成接收期望纵向和横向航向(750、760)并且确定预期在期望纵向和横向航向上推进船的推进系统的配置。

Description

独立控制横向和纵向推力的航行系统

技术领域

本发明总体上涉及海上航行，更具体地涉及能够进行复杂操纵的船推进系统。

背景技术

船推进系统通常具有由发动机或电动机驱动的螺旋桨、螺杆或类似的叶片装置，以产生向前或向后推力来向前或向后推进船。转向和航行需要通常在船尾产生横向推力。舵或喷嘴可以使纵向流动的水重新定向到横向方向，从而改变船的航向。

一些推进系统具有单独部件来施加纵向和横向力。典型的大型船具有直接连接至发动机(用于向前/向后推力)的固定轴螺旋桨和在螺旋桨后方的舵以产生横向推力。一些推进系统将横向推力与纵向推力组合。例如，方位角推进器(例如基于吊舱的螺旋桨)可以朝向左舷或右舷侧旋转，从而横向引导其推力的一部分。水射流可以包括喷嘴，其横向引导水射流的一部分。方位角推进器和水射流具有很高的可操纵性，但这种可操纵性是以较低的燃料效率为代价的，特别是在直接蒸汽(例如在远洋航行)中。

推进系统的能力通常由船的性能要求规定，通常与船的预期用途相关。一些船优先考虑更高的可操纵性；在靠近海岸作业的渡轮或游轮可能需要穿越狭窄的峡湾或狭窄的港口。一些船优先考虑提高燃料效率；从亚洲前往欧洲的油轮或集装箱船可能需要将燃料成本降至最低。通常期望减少污染(例如来自人口稠密地区的渡轮)。一些船需要具有更高的速度。

船的预期类型和用途在历史上已经决定了推进系统的选择，但是现有推进系统的弊端已迫使折衷。带有方位角推进器的游轮可能会很好地在曲折的通道中航行，但比具有固定轴/舵推进系统的类似指定船消耗更多的燃料。相反，具有固定轴/舵推进的油轮在远洋航行期间可能具有良好的燃料经济性，但在停泊期间的可操纵性较差。对于具有固定轴推进的大型船，通常需要拖船来进行停港、泊位等，从而由于拖船的使用而产生额外的燃料消耗和排放。

随着航程距离和船尺寸增加，通常选择推进系统以使燃料效率最大化，从而将技术人员引向固定轴螺旋桨/舵系统。当燃料成本超过航行要求时，固定轴/舵推进系统的燃料节省通常超过具有直接推力(例如方位角、水射流)的替代推进系统的可操纵性优势。因此，许多渡轮、大多数游轮以及通常所有大型货轮(集装箱船、油轮等)都使用固定轴螺旋桨/舵系统。然而，这样的大型船需要在岸边进行拖船辅助的航行。如果不以增加燃料消耗为代价，则大型船可从通常与方位角或水射流系统相关的航行灵活性中受益。通过增加这种“近岸”大型船的航行能力，可以使大规模运输更加有效。

相反，只要满足可操纵性要求，则要求更高可操纵性(通常需要吊舱或射流推进器)的船可受益于更好的燃料效率。如果推进系统满足航行要求，通常需要方位角推进器系统的渡轮或游轮将受益于减少的燃料消耗和更低的排放。

对于设计成在点之间运输货物或人员的“典型”船(例如具有船首、船尾、超过10节的自推进速度等，例如货船、油轮、游轮和渡轮)的推进系统，施加唯一的横向推力(例如向侧面移动而不向前或向后移动)具有挑战性。舵可以横向地重新引导水，但重新引导的水仍具有纵向分量：船转弯，但继续向前或向后移动。在某些航行情况下(例如，类似于汽车世界中的“平行停车”，横向对接操纵进入狭窄的泊位)，该限制可能是个问题。在这种情况下，通常需要拖船提供严格的航行控制、转弯半径和横向运动。拖船既昂贵又排放；减少对拖船的需求可以显著提高运营效率并减少污染。

在船上施加专门的横向推力可能是有利的(例如将船移动到左舷或右舷而不向前或向后移动)。横向运动而不向前运动可以显著改善避免事故的规程。通过侧向移动而不向前移动，一艘船可能会避开另一艘迎面驶来的船只。设计用于动态定位静止操作的某些船只使用方位角推进。例如，可以主动控制浮动油平台以保持静止，因此可以使用方位角推进器。然而，这种船只在蒸汽期间的燃料经济性较差(并且在许多情况下，不能自推进显著距离)。

复杂的航行操纵通常需要通常位于船上的专业船长/机长。停泊可能要求港口驾驶员乘直升飞机或渡轮到船只上，以便港口驾驶员可以将船驶入港口。这些操纵的自动化可以减少甚至消除对本地航行专业知识的需求。

通常，大部分的资本和运营费用都用于支持和确保人类乘客的安全。自动化可以减少(甚至消除)对本地(例如船上)人员存在的需求，从而降低成本并提高安全性。实施成本通常是障碍。因此，为技术问题提供更具成本效益的解决方案的技术可以使该技术商业化，否则该技术在经济上可能是市场所不期望的。

发明内容

各种实施例提供了一种推进系统，其将固定轴/舵推进系统的燃料效率与方位角(例如吊舱或水射流)推进系统的可操纵性相结合。通过增加燃料效率和可操纵性，船可以更加燃料高效、污染少、拖船辅助航行的需求少，并且在峡湾、港口、泊位等附近更容易航行。具有至少两个(例如三个)螺旋桨、至少两个舵和/或喷嘴以及本文所述的特定计算平台的船可具有固定轴推进系统的燃料效率优势以及基于方位角或射流的推进系统的航行能力。各个方面可以改善蒸汽行驶一段时间又动态保持就位的船的性能，例如FPSO、FSO、FDPSO和/或FSRU。

配置成独立地控制纵向和横向推力以使船航行的推进系统可以包括：第一和第二推进器(例如固定轴螺旋桨)，各自具有独立可控的推力；以及第一和第二导向器(例如舵和/或喷嘴)，各自配置为将流经船的一部分水独立地重新引向横向方向。推进器和导向器可以相对于彼此横向和/或纵向地布置。在某些情况下，推进器和导向器可以集成在一起，例如基于吊舱的螺旋桨(其中螺旋桨自旋轴绕转向轴旋转)或水射流(其中喷嘴引导离开螺旋桨的水流)。

第一推进器配置成产生第一推力以向前或向后推进船，并且第一导向器配置成在一定范围的第一导向器角上引导流动的水(例如第一推力)。第二推进器配置为产生独立于第一推力的第二推力(根据需要相同或不同)以向前或向后推进船，第二导向器配置为在一定范围的独立于第一导向器角的第二导向器角(根据需要相同或不同)上引导流动的水(例如第二推力)。

至少包括处理器和存储器(以及通常是通信接口)并且与推进器和导向器通信的平台配置成接收船应被向其推进的目标位置，接收和/或计算限定船到达目标位置的期望向前/向后位移的期望纵向航向，以及接收和/或计算限定船到达目标位置的期望横向位移的期望横向航向。航向通常包括方向和大小(其可以为零)。平台计算在施加到船时预期产生期望纵向航向的纵向推力矢量以及在施加到船时预期产生期望横向航向的横向推力矢量。平台计算、识别或以其他方式选择满足特定标准的推进器和导向器的操作配置(例如每个推力的大小和每个导向器的方向)。当根据选择的操作配置进行推进时，船可以在期望纵向和横向航向上移动。

标准可以包括推进系统和船的操作条件，其总和为(第一纵向矢量，其包括由第一推进器和第一导向器产生的净纵向推力)加上(第二纵向矢量，其包括由第二推进器和第二导向器产生的净纵向推力)得到预期产生期望纵向航向的计算的纵向推力矢量。标准可以包括以下操作条件：其总和(第一横向矢量，其包括由第一推进器和第一导向器产生的净横向推力)加上(第二横向矢量，其包括由第二推进器和第二导向器产生的净横向推力)得到计算的横向推力矢量。通过同时满足这些标准，选择的操作条件以将期望纵向和横向推力施加到船的方式产生推进器和导向器的布置，从而产生期望纵向和横向航向。

选择的操作条件可以包括从数据库中选择的信息(例如经由查找表)。数据库通常是特定于船只的，并且通常包含针对宽范围环境条件、推力和指向角的相应宽范围的横向矢量和纵向矢量。可以动态地(例如根据需要迭代地)计算选择的操作条件。各个方面包括优化子例程(例如期望航向与实际航向之间的差之间的数值最小化)。可以使用“闭环”算法，其可迭代地减少期望航向和实际航向之间的偏差(例如PID，比例/积分/微分和/或包含用于最小化数值方法的算法(牛顿、最小二乘、最速下降、蒙特-卡洛等)。可将基准操作条件(例如对于无风、无浪、满负载、温度等)与各种传感器(例如风、负载、功率)组合以计算操作条件。选择操作条件可以包括从查找表中提取信息和/或计算信息(例如使用传感器数据)。根据期望净推力(例如结合环境效果，比如负载、风和电流)，平台选择产生期望推力矢量的操作条件。该操作条件通常用于使船航行以及由此产生的运动(例如实际与期望横向和纵向航向之间的偏差)用于重新计算/重新选择更新的操作条件。推进系统的闭环控制(期望效果与实际效果)可用于迭代地更新当前操作条件，以实现期望航向。通常，随着不同操作条件对船航向的影响明显而更新查找表。通过使用规范的“约简”矢量作为通常与CFD模型相关的复杂流场的代理，查找表的迭代更新可以减少甚至消除重复计算复杂CFD模型的需要。

独立控制可以包括将第一推进器配置为产生正向推力，而第二推进器产生反向推力。独立控制可以包括配置第一导向器“指向”右舷，而第二导向器“指向”左舷。配置可导致向左舷或右舷的基本上为零的纵向推力但为非零的横向推力。来自第一推进器的推力可以不同于来自第二推进器的推力。第一导向器的导向器角可能与第二导向器的导向器角不同。

船(例如船首、船尾、明显的自推进最大速度(例如超过5节，包括超过10节)，且吃水深度大于3或甚至大于5米)可以包括具有配置为产生推力的推进器和配置为沿横向方向引导推力的导向器的推进系统。船的吃水深度不必超过3米，并且自推进最大速度不必超过10节。与推进器和导向器通信的计算平台可以协调推进器和导向器，以实现产生期望纵向航向和独立于期望纵向航向的期望横向航向的纵向和横向推力的期望组合。

该船可以具有：右舷推进器，包括固定轴螺旋桨，其配置成产生第一推力以向前或向后推进船；和右舷导向器，包括舵和/或喷嘴并且配置成在一定范围的右舷导向器角上引导第一推力。该船可以具有：左舷推进器，包括固定轴螺旋桨，其配置成产生独立于第一推力的第二推力以向前或向后推进船；和左舷导向器，包括舵和/或喷嘴并且配置为在一定范围的独立于右舷导向器角的左舷导向角上引导第二推力。该船可以具有中心推进器(例如固定轴螺旋桨)并且配置为产生独立于第一和第二推力的第三推力以向前或向后推进船。

该船包括平台，其包括处理器、存储器和通信接口(例如以与发布航行指令数据的命令控制台通信)，其配置为接收船应被向其推进的目标位置。平台使用目标位置数据来计算限定船到达目标位置的期望向前/向后位移的期望纵向航向和限定船到达目标位置的期望横向位移的期望横向航向。使用这些航向，平台计算在施加到船时预期产生期望纵向航向的纵向推力矢量和在施加到船时预期产生期望横向航向的横向推力矢量。

根据期望推力矢量，平台选择(例如从查找表和/或其他数据库中计算、提取信息)符合某些标准的推进器和导向器的操作配置(例如来自每个推进器的推力大小和每个导向器的导向器角)。推进器和导向器通常独立操作。右舷导向器角可以与左舷导向器角相同或不同，并且右舷推进器产生的推力的大小可以与左舷推进器产生的推力的大小相同或不同。

选择的标准可以包括(第一纵向矢量，其包括由右舷推进器和右舷导向器产生的净纵向推力)和(第二纵向矢量，其包括由左舷推进器和左舷导向器产生的净纵向推力)和(第三纵向矢量，其包括由中心推进器产生的纵向推力)的总和得到计算的纵向推力矢量(例如在推力公差内)。该标准还可以包括(第一横向矢量，其包括由右舷推进器和右舷导向器产生的净横向推力)和(第二横向矢量，其包括由左舷推进器和左舷导向器产生的净横向推力)的总和得到计算的横向推力矢量(例如在推力公差范围内)。然后平台可以将选择的操作配置发送到命令控制台和/或直接发送到推进系统，以沿期望纵向和横向方向推进船。

与纵向推力相比，可通过施加相对较大的横向推力来增强可操纵性。横向推力矢量的大小可以大于纵向推力矢量的大小，特别是至少两倍大，特别是至少十倍大。纵向推力矢量可以对应于基本为零的向前/向后推力，而横向推力矢量对应于非零的横向推力。矢量的这种组合可用于使船侧向移动而不向前或向后移动。在某些情况下，船可能会围绕其船首旋转以在非常狭窄的半径内改变方向。在某些情况下(例如通过船首、向下摇摆和/或隧道推进器)，船可能会被推进绕其中点旋转(例如“自旋”)。

由中心推进器产生的推力的纵向分量的大小可以在包括由右舷和左舷推进器产生的净纵向推力的第一纵向矢量和第二横向矢量之和的大小的20％以内，特别是在10％以内，特别是在5％以内。由中心推进器产生的推力的纵向分量的大小可以基本等于第一和第二纵向矢量之和的大小，特别是其中中心推进器的推力与右舷和左舷推进器的推力相反的方向。“基本等于”通常允许与不影响性能的期望值有小的偏差。在某些航行操作中，选择的操作配置使得右舷和左舷推进器配置成沿中心推进器的相反方向推进。例如，右舷和左舷推进器可以向前推进，而中心推进器可以向后推进，反之亦然。推力的大小可以使得它们的纵向分量和/或横向分量彼此抵消。

该平台可以配置为迭代地(基本连续地)接收位置信息、更新航向、更新期望推力矢量以及相应地更新操作配置。平台可以从至少一个船传感器(例如GPS传感器)接收船的更新位置、计算限定船的期望向前/向后位移的更新纵向航向、计算限定船的期望横向位移的更新横向航向。

然后，使用这些更新航向，平台计算预期产生更新纵向和横向航向的更新纵向和横向推力矢量，并选择更新的操作配置，使得第一纵向矢量和第二纵向矢量和可选地第三纵向矢量的总和得到更新纵向推力矢量，并且第一横向矢量和第二横向矢量的总和得到更新横向推力矢量。然后平台可以将更新的操作配置发送到推进器和导向器(例如经由命令控制台)，以沿期望更新航向推进船。使用船位置数据来动态更新航向和随后推力矢量的“闭环”迭代可以使船“驶入”期望位置。通过将基本自主的航行与高燃料效率相结合，可以减少环境影响，同时提高安全性。无需人员(例如需要空中、救援设施和紧急援助)，船就可以安全地在充满挑战的环境中航行。

附图说明

图1示出了根据一些实施例的船。

图2是与一些实施例相关的部件网络的示意图。

图3示出了根据一些实施例的关于结合到计算平台中的硬件的附加细节。

图4A是根据一些实施例的简化流场的某些特征的示意图。

图4B是根据一些实施例的模拟流场的示意图。

图4C是根据一些实施例的具有两个固定轴螺旋桨和两个舵的船的模拟流场的示意图。

图5示出了根据一些实施例的用于具有中心螺旋桨和两个侧螺旋桨的船舶的CFD模拟，每个侧螺旋桨具有其自己的舵。

图6是根据一些实施例的规范推力矢量的示意图。

图7示出了根据一些实施例的净矢量推力的组合。

图8示出了根据一些实施例的净矢量推力的组合。

图9示出了根据一些实施例的航行方法。

图10A-C示出了根据一些实施例的使用动态更新纵向和横向航向的简化航行程序。

图11A示出了根据一些实施例的设计为优先考虑增加燃料经济性的船。

图11B示出了根据一些实施例的具有设计为优先考虑增加可操纵性的推进系统的船。

图11C示出了根据一些实施例的具有设计为优化燃料效率和可操纵性的组合的推进系统的船。

具体实施方式

用于船的推进系统可以包括第一和第二推力设备，每个配置成产生正向或反向推力。推力设备可以独立地操作，使得它们产生不同的推力。例如，第一推力设备可以产生向前的推力，而第二推力设备可以产生向后的推力。

水(例如由推力设备产生的推力)可以由导向器比如舵或喷嘴横向引导。第一导向器可以引导来自第一设备的推力，第二导向器可以引导来自第二设备的推力。导向器可以独立操作。例如，一个导向器的前缘可以朝向右舷定向，而另一个导向器的前缘可以朝向左舷定向。

可以独立地调节来自推进器的推力和来自导向器的横向方向的角度，以实现独立于纵向推力的横向推力的期望组合。例如，导向器和推进器可以配置成使得它们的推力的纵向分量彼此抵消(因此船不向前/向后移动)，但是产生足够的横向推力以使船侧向移动。通常，推进器包括固定轴螺旋桨，而导向器包括舵和/或喷嘴。推进器可以包括方位角推进器。

图1示出了根据一些实施例的船。船100可以包括推进系统200和命令和控制船的各种设备，如由命令控制台130所表示。命令控制台130可以包括人机界面(例如操纵杆、轮、轨迹球)。命令控制台130可以与其他设备(例如船外主控制中心)通信以接收航行指令。船可以具有船体104，其长度通常大于20米，包括大于50米，包括大于100米。船舶的吃水深度106可以大于5米，包括大于8米，尤其是大于10米，包括大于15米。

推进系统200可包括由发动机202(或电动机、涡轮等)驱动的推进器205(例如固定轴螺旋桨)以产生纵向推力。各种推力传感器212(例如发动机rpm、发动机负载、功率等)可以估计或测量由推进器产生的推力。导向器220(例如舵、喷嘴等)配置为横向地重新引导流动的水，从而将横向推力施加到船。通常，舵/喷嘴直接位于螺旋桨的后方，以使来自推进器的流动直接经过/通过导向器。推进器和导向器可以集成在一起(例如在吊舱或水射流中)；为了简单起见，它们在本文中示为离散的螺旋桨和舵。

可以通过一个或多个导向器传感器210来监测导向器(例如以感测舵角、导向器上的扭矩等)，并且可以通过一个或多个导向器致动器230来致动导向器(例如以改变舵角)。致动器可以包括液压致动器、电动致动器、螺杆/蜗杆驱动器等。典型的船包括至少两对推进器/导向器。

该船包括计算平台300，其配置成与推进系统、传感器、致动器和命令控制台以及可选地各种陆上设备通信。平台300可以是离散的，也可以与命令控制台130集成在一起。平台300可以充当“自动驾驶仪”—动态地调整和协调推进器和导向器，以实现纵向和横向推力的期望组合，从而使船航行至期望目标位置(例如基于操纵杆位置、GPS坐标等)。

船可以包括各种船传感器110以感测船的行为。船传感器可以包括加速度计(例如以感测船运动，比如来自波浪和/或与其他物体的接触)。船传感器可以感测俯仰、偏航、振动等。船传感器可以包括识别该传感器的全球位置的位置传感器(例如GPS接收器)。通常，一艘船将包括多个位置传感器(例如在船头、船首以及在左舷和右舷侧)。

适当数量的位置传感器(根据船的尺寸)可以围绕船(例如围绕外甲板)周向分布。由于商用GPS位置传感器的精度(低于10cm)远小于船尺寸(数十米)，因此可以以足够的精度和航行准确度独立地测量船的各部分的位置。因此，可以在船的不同部分独立地测量变化的推力矢量(来自推进器/导向器)的影响。每个传感器的运动(根据推进系统的操作配置)可用于更新操作配置和条件的数据库。

一个或多个环境传感器112可以感测环境，特别是在船周围局部。环境传感器可以包括：风速传感器，其配置为测量靠近该传感器的风的方向和速度；水流传感器，其配置为测量靠近该传感器的水的方向和速度；温度传感器；降水传感器；湿度传感器，波传感器等。传感器可以监测吃水深度106(例如随着负载增加/减少)。

在控制推进器和导向器以实现纵向和横向推力的期望组合时，平台300可以从与船、环境和推进系统相关的各种传感器接收输入，以动态地控制推进器/导向器。通常，“闭环”控制(其中来自传感器的反馈用于调节推进系统)用于迭代地控制和/或修改推力。在许多情况下，将有限的横向推力与非常低(甚至基本上为零)的纵向推力结合在一起，以使船侧向“晃动”。船可以包括可选的上推式推进器和/或隧道式推进器(例如由船首推进器240表示)以增强横向航行。例如，船首推进器可能推向右舷，而推进系统推向左舷，从而使船绕中心轴线“旋转”。

图2是与一些实施例相关的部件网络的示意图。网络250(例如无线、有线和/或光学网络)提供命令控制台、平台300、各种传感器和推进系统之间的通信。一些实施例可以并入来自环境传感器的反馈；有些可能不会。一些实施例可以合并来自目标位置(例如与GPS位置相关)的反馈，该反馈可以经由蜂窝信号进行通信。

图3示出了根据一些实施例的关于结合到计算平台中的硬件的附加细节。平台300可以包括可操作以执行独特的方法和功能的硬件和软件，并且因此尽管具有各种硬件部件的任何先前存在，其也可以是独特的机器。在示例性实施例中，平台300包括各种硬件部件，包括处理器310、存储器320、非暂时性存储器330、输入/输出(I/O)接口340、通信接口350以及可选地显示接口360。这些部件可以通常经由系统总线370连接。平台300可以经由通信总线380进行通信(例如与网络250)。在一些实施例中，平台300包括视频卡和/或显示设备(未示出)。

处理器310可以包括能够处理可执行指令的任何类型的处理器(例如集成电路)，并且可以包括高速缓存、多核处理器、视频处理器和/或其他处理器。

存储器320可以是配置为存储数据的任何存储器(例如非暂时性介质)。存储器320的示例包括计算机可读存储介质，其可以包括配置为存储可执行指令的任何介质。例如，存储器320可以包括但不限于诸如RAM、ROM、MRAM、PRAM、闪存等的存储设备。

存储器330可以是配置为接收、存储和提供数据的任何非暂时性介质。存储器330可以包括硬盘驱动器(例如具有磁盘)、固态驱动器(例如具有静态RAM)、磁带驱动器(例如具有磁带)、光盘驱动器(例如具有光学读/写盘)等。某些配置包括作为平台300的一部分的存储器330。在其他配置中，存储器330可以远程实现，例如作为远程数据库(未示出)的一部分。存储器330可在其上存储可由处理器执行的指令以执行本文描述的一种或多种方法。存储器330可以包括配置为保持和组织数据的数据库或其他数据结构，包括与纵向和横向推力的各种组合的产生相关的操作配置。存储器330可以包括描述先前推力条件的历史操作数据。

可以经由I/O接口340来实现输入和输出(I/O)，该I/O接口340可以包括硬件和/或软件以与诸如用户装置(例如具有键盘、触摸屏、鼠标、指示器、按钮等)的各种远程定位装置连接。如果命令控制台被实现为单独的设备，则I/O接口340可以配置为与命令控制台通信。

通信接口350可以通常经由网络250(图2)与各种用户装置、命令控制台、设备、致动器等通信，并且可以包括加密硬件和/或软件或者与之通信。通信接口350可以支持串行、并行、USB、火线、以太网和/或ATA通信。通信接口350还可以支持802.11、802.16、GSM、CDMA、EDGE、GPS、Galileo和各种其他无线通信协议，包括商业运输协议。

可选的显示接口360可以包括用于控制和/或与显示设备、命令控制台等通信的任何电路，比如LED显示器、OLED显示器、CRT、等离子显示器等，并且可以包括视频卡和内存。显示接口可以点亮信号灯和/或触发可听见的声音。在一些配置中，用户设备可以包括视频卡和图形显示器，并且显示接口360可以与用户设备的视频卡通信以显示信息。

各种部件的功能可以包括使用可执行指令，其可以存储在存储器320和/或非暂时性存储器330中。可执行指令可以由处理器310检索和执行，并且可以包括软件、固件和/或程序代码。

平台300可以设计为(通常具有船和推进系统的模拟模型)以根据横向和纵向航向的期望组合来动态地计算推进系统的操作配置。使用方位角推进器进行航行可能非常简单(目标推力与期望行进方向相反)。然而，使用固定轴/舵系统实现复杂的航行操纵通常需要详细计算模型、系统参数的主动监测、操作条件的迭代计算、闭环控制(带有传感器和执行器)的组合，以确保计算的操作条件正在产生期望航向。为了能够进行快速计算和比较，可以从详细的CFD模型得出的复杂矢量场中计算“规范”矢量。使用这些规范矢量可以显著提高计算速度。

图4A是根据一些实施例的简化流场的某些特征的示意图。图4A示出了从船下方的看“向上”。推进器205(例如螺旋桨)在其加速周围水时产生复杂流场。导向器220(在这种情况下是舵)绕轴线222旋转以改变导向器引导水流的方向。在图4A中，导向器220以非零的导向器角232定向。流场由推力矢量250的矢量场表示，其局部地表示推进系统之前、周围和后面的流体流。推力矢量250的主要部分通常指向主推力方向(例如根据螺旋桨旋转向前或向后)。然而，一部分推力矢量横向和/或竖直(页面外)指向。随着流体在导向器周围流动，流场变得甚至更加复杂，并且随着导向器角增加，流场发生显著变化。对于较大的导向器角，流场可能在较大范围的竖直和水平方向上包括较大的涡流和推力分量。

流动比外行人的普通“直观”图要复杂得多。这种复杂流动对船运动的净影响的计算通常是计算机密集型的。推力矢量250通常是在本地计算的，因此给定的操作条件可能包括数千到数百万个推力矢量250。对于相对粗略的表示，局部流可以表示为矢量场，其中箭头表示方向和速度(例如如图4A)。计算流体动力学(CFD)模拟可用于在各种条件下对推力矢量的流场建模(在某些情况下预测)。这种复杂模型的结果最好通过彩色或灰度图形传达，如下所示。

图4B是根据一些实施例的模拟流场的示意图。图4B是从船下方看的向上视图，并且示出了在特定发动机功率、螺旋桨螺距、船速、环境条件集以及舵以有限导向器角232(图4A)定向的情况下的单个螺旋桨/舵对周围的流场。螺旋桨推力朝向图4B中的左侧，将船尾向右推，如图所示。如图所示，流场很复杂。推进系统配置和环境条件的每种组合通常导致不同的矢量场。

图4C是根据一些实施例的具有两个固定轴螺旋桨和两个舵的船的模拟流场的示意图。图4C示出了推进系统，其包括两个固定轴螺旋桨，每个具有其自己的舵，位于龙骨的左舷和右舷(分别)。在该模拟中，右舷螺旋桨205产生正向推力，左舷螺旋桨206产生反向推力。导向器对净推力的相对影响变化很大。导向器220施加的横向推力比导向器720大得多。此外，螺旋桨206的反向推力产生靠近船体的复杂流场船体流场410，导致(在该示例中)在该区域中的船体上的净横向推力。

图5示出了根据一些实施例的用于具有中心螺旋桨和两个侧螺旋桨的船的CFD模拟，每个侧螺旋桨具有其自己的舵。图5是从船下方看的向上看的视图(参见图8)。左舷和右舷推进器每个都有导向器(在这种情况下是舵)。在图5中，页面上的“向下”对应于船方向上的“向前”。

在此模拟中，左舷和右舷推进器向后推进(以向前推进船)，而中心推进器向前推进(以向后推进船)。在此模拟中，该配置布置成使得推进器的向前和向后分量相互抵消，而横向分量则不会。最终结果是侧向(相对于页面)净推力，将船移动至左舷。

图4B、4C和5示出了各种流场的复杂性。通常，操作或环境条件的细微变化可能会导致流场发生显著变化(从而导致净推力)。因此，平台300可以使用模拟的流场作为起点，以简化的模型执行各种计算，然后以操作期间的实际行为来更新流场。使用船体和推进系统的详细物理模型，并模拟一系列操作和环境条件(例如发动机功率、船速、货物负载、燃料类型、水流、风速)，可以产生和存储大量“规范”流场。通常，数百至数千(甚至数百万)的不同模拟可用于估计与不同条件相关的流场。因此，可以针对非常宽范围的条件(低至高功率、低至高速、各种风向、水流等)识别预期的流场(根据那些条件)。然后对于那些条件，可将这些复杂的流场简化为“规范”流场。

在操作期间，可以将输入的一组环境条件与期望目标航向相结合，以识别期望一组操作条件，以产生预期在期望航向上推进船的流场。为了促进对推进系统的快速、迭代、自动控制，可将流场分解为规范的纵向和横向推力矢量。这些推力矢量与预期产生期望航向的推力矢量之间的匹配识别平台300选择的操作条件(根据环境)。

图6是根据一些实施例的规范推力矢量的示意图。推力矢量的复杂流场(例如图4B、4C、5)可被分解成表示总纵向推力(根据模拟条件)的纵向矢量650和表示总横向推力(根据那些条件)的横向矢量660。这些矢量可以表示为在适当的点作用在船上。在此示意性示例中，纵向矢量650和横向矢量660在导向器220绕其旋转的轴线222(图4A)的中心处施加到船。通过模拟宽范围的操作条件，可以生成纵向矢量650和横向矢量660的基准库。不同操作条件的典型库包括一千以上且通常是一百万以上的规范纵向矢量650和横向矢量660的组合。

图7示出了根据一些实施例的净矢量推力及其所得航向的组合。图7示出了仅具有左舷和右舷推进器/导向器对的船700的船尾部分(从下面观看，例如在海床处向上看船的底部)。平台300独立于左舷推进器206和导向器720来操作右舷推进器205和导向器220。在该图示中，右舷推进器205产生向后推力(将船向前推)，而左舷推进器206反向操作，从而产生向前推力(将船向后推)。

模拟了与各种条件相关的流场，并将其分解以产生与每个推进器/导向器对相关的规范推力矢量。纵向矢量650和横向矢量660表示根据右舷推进器205/导向器220(例如在导向器220的旋转轴线处)作用在船上的净纵向和横向净推力。纵向矢量651和横向矢量661表示根据左舷推进器206/导向器720(例如在导向器720的旋转轴线处)作用在船上的净纵向和横向推力。

纵向矢量(如由纵向矢量650和651表示)的矢量相加产生由两个推进器/导向器对产生的净纵向推力矢量750。纵向推力矢量750在纵向方向上，并且使船在相反的纵向航向750'上移动(以与推力大小成比例的速度)。在该示例中，纵向推力矢量750指向后，以向前的纵向航向750'推进船。

横向矢量(如由横向矢量660和661表示)的矢量相加产生由两个推进器/导向器对产生的净横向推力矢量760。横向推力矢量760在横向方向上，并且使船在横向航向760'上以根据推力大小的速度移动。在该示例中，横向推力矢量760指向左舷，在横向航向760'上向右舷推进船。

通过独立地控制推进器和导向器，可以产生纵向和横向推力的宽范围组合。例如，如图7所示，导向器可以在相反的方向上被引导(例如导向器220的前缘与右舷成角度，而导向器720的前缘与左舷成角度)，并且推进器的推力方向可以以产生抵消纵向矢量651的纵向矢量650(导致没有向前/向后推力)的导向器角度和推力的组合而不同(推进器205向前推进，推进器206向后推进)，但具有横向矢量660和661的非零组合。例如，可以使纵向推力矢量750具有基本为零的大小，而横向推力矢量760是有限的，从而横向地移动船尾/船首/船，而没有向前/向后运动。

图8示出了根据一些实施例的净矢量推力的组合。图8示出了具有左舷和右舷推进器/导向器对的船800的船尾部分(例如从下面观看，在海床处向上看船的底部)。船800具有三个推进器，其中两个(例如固定轴螺旋桨)包括相应的导向器(例如舵，尽管可以使用喷嘴)。在该示例中，中心推进器207(例如固定轴螺旋桨)与船的中心对准(例如集成到尾鳍108中)。尽管与三推进器实施方式相关的流场可能比两推进器实施方式的流场更复杂，但将流场分解为规范推力分量足以简化系统。对于船800，中心推进器(无导向器)可能会产生相对较小的横向推力分量，并且该推力通常是对称的(涡旋除外)，因此未示出此矢量。由中心推进器207产生的推力可以分解成纵向矢量850，其可以与纵向矢量650和651相结合以产生净纵向推力750。

如图8所示的配置，左舷和右舷推进器都可以在一个方向上(例如向前)推进，而中心推进器在另一方向上推进，从而产生基本为零的净纵向推力750。然而，导向器220和720可以对准以在相同的横向方向上引导其推力，从而产生(通常结合船体流场410，图4C)非零的净横向推力矢量760。

使用其中某些推力矢量相互抵消(而其他则不)的推进器/导向器的组合，可以使船(和/或至少船尾部分)航行以侧向移动，而无需船向前/向后移动。少量的向前/向后运动可以与相对较大的横向推力结合。与横向推力总是与纵向推力一致的船相比，可操纵性可能会大大提高。

纵向和横向推力750/760的期望组合用于产生纵向和横向航向750'/760'的期望组合。可以从操纵杆(例如由引航员操作)接收期望航向。可以基于从船上点到目标位置的矢量的笛卡尔分解来计算期望航向，从而产生期望纵向和横向航向750'/760'。使用这些期望航向作为“目标”，可以查询操作和环境条件的数据库(每个产生相应的纵向和横向推力矢量750/760)以选择产生期望航向的操作条件。

图9示出了根据一些实施例的航行方法。方法900可以由平台300与各种传感器和致动器配合来执行。在步骤910，接收目标位置。在步骤920，计算(将船移向目标位置的)纵向和横向航向。在步骤930，计算纵向和横向推力矢量。这些矢量通常将推力的方向(预期产生期望航向)和净推力的大小(产生期望速度)相结合。在步骤940，选择(例如计算)操作配置。例如，使用数据库作为“查找表”，其中期望纵向和横向航向作为优化例程(例如合并负载、风速、船速、潮汐等)的“目标”，平台300可以识别预期产生期望纵向和横向推力矢量的一组操作条件，以使船在期望纵向和横向航向上移动。

在步骤950，与识别的操作配置相关的操作配置数据被发送到推进系统(例如通过平台300、命令控制台130或其组合)。根据操作条件操作的推进系统可将船以期望纵向和横向横向推进。

该系统可以迭代地监测和控制推进。例如，系统可以周期性地(例如每秒、每0.1秒)测量船位置并确定船是否已经到达其目标位置。如果没有，通常将计算一组更新的纵向和横向航向(并且各种船传感器和环境传感器数据也可能会更新)。计算相应一组更新的纵向和横向推力矢量，并且识别更新的操作条件(预期产生更新的推力矢量)。

位置感测可以用于动态更新操作配置的数据库。通过比较施加的推力的预期结果(即实际航向)与预测航向，并将该比较与各种船和环境条件相关联，可以提高操作配置的准确性。通常，操作条件(以及相关的推力矢量)的图会动态更新为包括实际操作数据(例如根据风、天气、负载、波浪等)，以便将来的选择在选择操作条件时可以包括这些数据。

图10A-C示出了根据一些实施例的使用动态更新的纵向和横向航向的简化的航行程序。对于航行到目标位置107(例如码头上的点)的船，计算第一纵向航向750'和横向航向760'。相应计算出的纵向和横向推力矢量用于选择预期产生期望航向的操作条件，并且推进系统根据选择的操作条件进行操作。在一段时间之后(图10B)，根据船的新位置确定更新的航向。在图10B，仅预期更新的横向航向760'(无纵向运动)使船沿期望方向移动。识别预期产生横向推力矢量(其产生更新的横向航向760')的更新的操作条件，并且推进系统被相应地激活。随后(图10C)，船到达“对接”位置，通常到达距目标107预定的距离和方向。

推进器和导向器的自动化独立操作，与操作配置的闭环更新(通常根据环境)相结合，可以实现较高的可操纵性和有效的自动驾驶仪。根据各种环境和船条件，选择推进器/导向器的操作条件，其在被分解为规范推力矢量时产生使船在期望纵向航向750'上移动的纵向推力矢量750和使船在期望横向航向760'上移动的横向推力矢量760。通过结合大型的模拟数据库及其具有高计算速度的合成净推力，平台300可以动态地“找到将使船舶在此期望航向上移动的操作条件”，通过船和/或环境传感器以闭环迭代地控制操作条件。

对于小船、具有方位角推进器的船和/或由一个或多个拖船引航的船，图10A-C所示的示意性操纵可能看起来相对简单。然而，对于具有固定轴螺旋桨的大型船进行这种操纵并不容易。本文所述的硬件和指令的组合可以使大型固定轴船的航行能力显著提高。结果，这种推进系统的固有燃料效率被通常与方位角系统相关的增加的可操纵性所补充。

某些设计特征可能会根据燃料经济性相对于可操作性是否或多或少优先考虑而进行修改。在一些实施例中，根据该优先级选择左舷和右舷螺旋桨相对于中心螺旋桨的纵向位置。图11A-C示出了多个示例，示出了中心和向外部件之间的纵向距离1111。可以选择各种距离；这些图示出了从中心螺旋桨的中心平面到舵轴222/222'的纵向距离1111(图4A)。

图11A示出了根据一些实施例的设计为优先考虑增加燃料经济性的船。船1110包括三个螺旋桨(中心、左舷和右舷)，带有左舷和右舷导向器220、720。在这种配置中，中心螺旋桨位于尽可能船尾的位置(例如，螺旋桨的后缘在小于螺旋桨直径10％的横梁距离内，比如基本在横梁下方)。这样的位置可增加螺旋桨直径。在某些情况下，实施直径大于吃水深度106(图1)的50％(包括大于80％，包括大于90％)的大面积螺旋桨(LAP)是有利的。

为了减少干扰，通常将左舷和右舷螺旋桨和导向器布置在离左舷或右舷尽可能远的位置(视情况而定)，通常受到船体尺寸的限制。螺旋桨205和206的横向位置通常在船内经受最小距离(例如与它们各自的发动机宽度相关)，并且可能需要螺旋桨或导向器不向外延伸越过船。图11A示出了位于中心螺旋桨前方较大距离1111处的舵轴(例如大于螺旋桨的半径，大于螺旋桨的直径)。在一些实施例中，出外部件可以甚至更向前，例如导向器220、720的后缘位于中心螺旋桨207的前缘前方相似距离1111处。

图11B示出了根据一些实施例的具有设计为优先考虑增加的可操纵性的推进系统的船。在船1120中，左舷和右舷螺旋桨205、206的中心平面位于中心螺旋桨207(其可以是大面积螺旋桨)的中心平面的后方。这样的配置可以允许非常大的导向器角232、232'(图4A)，比如大于30度，包括大于35度，或者甚至大于40度。来自侧面螺旋桨的流量与中心螺旋桨的流量之间的干扰可能更大，因此这种配置可能需要增加相关CFD模型的数量和/或复杂性。中心螺旋桨可以位于侧面螺旋桨前方的距离处，该距离小于侧面螺旋桨的直径，包括小于侧面螺旋桨的半径。对于由中心螺旋桨产生的局部涡旋(非动力切向推力)，侧面螺旋桨可倾斜以产生反旋，从而局部地抵消一部分涡旋。图11B示出了位于中心螺旋桨后面一定距离1111处的舵轴(例如大于螺旋桨半径的50％，大于螺旋桨半径，大于螺旋桨直径)。

图11C示出了根据一些实施例的具有设计为优化燃料效率和可操纵性的组合的推进系统的船。为了减少流场之间的干扰，侧导向器的后缘可位于中心螺旋桨的中心平面的后方(例如其各自的前缘位于中心平面的前方)。导向器的前缘可以位于中心螺旋桨的前面或后面。船1130具有推进系统，其中导向器222/222'(在这种情况下为舵)位于提供良好燃料经济性和高可操纵性的组合的位置(相对于中心螺旋桨207)。在一实施例中，左舷和右舷导向器的转向轴222/222'纵向定位(相对于中心螺旋桨)在中心螺旋桨207的中心平面的前方或后方的距离1111内，该距离不超过左舷和/或右舷推进器的固定轴螺旋桨的直径。导向器的转向轴可位于距中心螺旋桨的中心平面的距离1111处，该距离小于左舷或右舷螺旋桨的半径，包括小于半径的50％，小于半径的20％，甚至小于半径的10％。在图11C所示的例子中，转向轴222/222'与中心螺旋桨207的中心平面基本对准(距离1111很小)。

将侧面螺旋桨的转向轴基本定位成与中心螺旋桨相邻可以提供相对较高的燃料经济性和较高的可操纵性的结合，特别是在使用大面积螺旋桨(例如中心螺旋桨207)的情况下。优选地，高达35度的导向器角232/232'(图4A)不应导致导向器和中心螺旋桨的流场之间的显著交互。通常，预期某些交互，因此平台300(图3)使用的计算模型考虑了该交互。

本文描述的各种特征可以独立地和/或彼此组合地实现。特征的明确组合并不排除其他实施例中省略这些特征中的任何一个。以上描述是说明性的而非限制性的。通过阅读本公开，本发明的许多变化对于本领域技术人员将变得显而易见。因此，本发明的范围不应参考以上描述来确定，而应参考所附权利要求及其等同物的全部范围来确定。

Claims (15)

1.一种船(100、800)，具有船头、船尾、大于3米的吃水深度以及超过10节的最大自推进速度，该船包括：

右舷推进器(205)，包括固定轴螺旋桨，其配置成产生第一推力以向前或向后推进船；

右舷导向器(220)，包括舵和/或喷嘴并且配置成在一定范围的右舷导向器角(232)上引导第一推力；

左舷推进器(206)，包括固定轴螺旋桨，其配置成产生独立于第一推力的第二推力以向前或向后推进船；

左舷导向器(720)，包括舵和/或喷嘴并且配置为在一定范围的独立于右舷导向器角(232)的左舷导向器角(232')上引导第二推力；

中心推进器(207)，包括固定轴螺旋桨并且配置为产生独立于第一和第二推力的第三推力(850)以向前或向后推进船；以及

平台(300)，包括处理器(310)、存储器(320)和配置为与命令控制台(130)通信的通信接口(350)，该平台(300)配置为：

接收船应被朝向其推进的目标位置(107)；

计算限定船到达目标位置的期望向前/向后位移的期望纵向航向(750')；

计算限定船到达目标位置的期望横向位移的期望横向航向(760')；

计算在施加到船时预期产生期望纵向航向(750')的纵向推力矢量(750)；

计算在施加到船时预期产生期望横向航向(760')的横向推力矢量(760)；

选择满足以下标准的推进器(205、206、207)和导向器(220、720)的操作配置，该标准包括：

以下的总和：

第一纵向矢量(650)，其包括由右舷推进器(205)和右舷导向器(220)产生的净纵向推力，

第二纵向矢量(651)，其包括由左舷推进器(206)和左舷导向器(720)产生的净纵向推力，以及

第三纵向矢量(850)，其包括由中心推进器(207)产生的纵向推力，

得到计算的纵向推力矢量(750)；以及

以下的总和：

第一横向矢量(660)，其包括由右舷推进器(205)和右舷导向器(220)产生的净横向推力，以及

第二横向矢量(661)，其包括由左舷推进器(206)和左舷导向器(720)产生的净横向推力，

得到计算的横向推力矢量(760)；以及

将选择的操作配置发送到命令控制台(130)，以在期望纵向和横向航向(750'、760')上推进船。

2.根据权利要求1所述的船，其中，所述横向推力矢量(760)的大小大于所述纵向推力矢量(750)的大小，特别是至少两倍大，特别是至少十倍大。

3.根据权利要求2所述的船，其中，所述纵向推力矢量(750)对应于基本为零的向前/向后推力，并且所述横向推力矢量(760)对应于非零的横向推力。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的船，其中，选择的操作配置使得所述中心推进器(207)的推力与所述右舷和左舷推进器(205、206)的推力方向相反。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的船，其中，由所述中心推进器(207)产生的推力的纵向分量的大小在包括由所述右舷和左舷推进器(205、206)产生的净纵向推力的第一纵向矢量(650)和第二纵向矢量(651)之和的大小的20％以内，特别是在10％以内，特别是在5％以内。

6.根据权利要求5所述的船，其中，由所述中心推进器(207)产生的推力的纵向分量的大小基本等于所述第一和第二纵向矢量(650、651)之和的大小。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的船，其中，选择的操作配置使得：

右舷导向器角(232)与左舷导向器角(232')不同；和/或

由右舷推进器(205)产生的推力的大小与由左舷推进器(206)产生的推力的大小不同。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的船，其中：

所述右舷导向器(220)包括右舷导向器绕其旋转以操纵船的转向轴222；

所述左舷导向器(720)包括左舷导向器绕其旋转以操纵船的转向轴222'；以及

从中心推进器(207)的固定轴螺旋桨的中心平面到转向轴222/222'的纵向距离(1111)不超过左舷或右舷推进器的固定轴螺旋桨的直径，特别是半径，特别是半径的20％。

9.根据权利要求1-9中任一项所述的船，其中，所述平台(300)还配置为迭代地：

从至少一个船传感器(110)接收船的更新位置；

计算限定船的期望向前/向后位移的更新纵向航向(750')；

计算限定船的期望横向位移的更新横向航向(760')；

计算预期产生更新纵向和横向航向(750'、760')的更新纵向和横向推力矢量(750、760)；

选择满足以下标准的更新操作配置，该标准包括：

以下的总和：

第一纵向矢量(650)，

第二纵向矢量(651)，以及

第三纵向矢量(850)，

得到更新纵向推力矢量(750)；以及

以下的总和：

第一横向矢量(660)，以及

第二横向矢量(661)，

得到更新横向推力矢量(760)；以及

将选择的更新操作配置发送到命令控制台(130)，以在期望更新航向上推进船。

10.一种推进系统(200)，其配置成独立地控制纵向和横向推力以使船(100、700、800)航行，该推进系统(100)包括：

第一推进器(205)，包括固定轴螺旋桨并且配置成产生第一推力以向前或向后推进船；

第一导向器(220)，配置为在一定范围的第一导向器角(232)上引导流动的水；

第二推进器(206)，包括固定轴螺旋桨并且配置成产生独立于第一推力的第二推力以向前或向后推进船；

第二导向器(720)，配置为在一定范围的独立于第一导向器角(232)的第二导向器角(232')上引导流动的水；以及

平台(300)，包括处理器(310)、存储器(320)和与推进器和导向器通信的通信接口(350)，该平台(300)配置为：

接收船应被推进到的目标位置(107)；

计算限定船到达目标位置的期望向前/向后位移的期望纵向航向(750')；

计算限定船到达目标位置的期望横向位移的期望横向航向(760')；

计算在施加到船时预期产生期望纵向航向(750')的纵向推力矢量(750)；

计算当施加到船时预期产生期望横向航向(760')的横向推力矢量(760)；以及

选择预期在期望航向(750'、760')上推进船的推进器(205、206)和导向器(220、720)的操作配置，选择的操作条件满足以下标准，该标准包括：

以下的总和：

第一纵向矢量(650)，其包括由第一推进器(205)和第一导向器(220)产生的净纵向推力，以及

第二纵向矢量(651)，其包括由第二推进器(206)和第二导向器(720)产生的净纵向推力，

得到计算的纵向推力矢量(750)；以及

以下的总和：

第一横向矢量(660)，其包括由第一推进器(205)和第一导向器(220)产生的净横向推力，以及

第二横向矢量(661)，其包括由第二推进器(206)和第二导向器(720)产生的净横向推力，

得到计算的横向推力矢量(760)。

11.根据权利要求10所述的推进系统，其中，选择的操作配置使得：

所述第一推进器(205)配置为产生向前推力；

所述第一导向器(220)沿左舷或右舷方向引导向前推力；

所述第二推进器(251)配置成产生反向推力；以及

所述第二导向器(720)沿左舷或右舷方向引导反向推力。

12.根据权利要求10和11中任一项所述的推进系统，其中，所述操作条件包括以下中的至少一个：

第一推力的大小与第二推力的大小不同；以及

第一导向器角(232)与第二导向器角(232')不同。

13.根据权利要求1-9中任一项所述的船或根据权利要求10-12中任一项所述的推进系统，其中，选择操作条件包括从查找表和/或数据库中提取数据。

14.根据权利要求1-9中任一项所述的船或根据权利要求10-12中任一项所述的推进系统，其中，迭代地包括，选择操作配置包括计算操作配置，特别是使用优化子例程，特别是使用减少期望值和实际值之间的偏差的计算方法，。

15.根据权利要求10-12中任一项所述的推进系统，其中，所述平台(300)配置为迭代地：

从至少一个船传感器(110)接收船(100、700、800)的更新位置；

计算限定船的期望向前/向后位移的更新纵向航向(750')；

计算限定船的期望横向位移的更新横向航向(760')；

计算预期产生更新纵向和横向航向(750'、760')的更新纵向和横向推力矢量(750、760)；

选择满足以下标准的更新操作配置，该标准包括：

以下的总和：

第一纵向矢量(650)，以及

第二纵向矢量(651)，

得到更新纵向推力矢量(750)；以及

以下的总和：

第一横向矢量(660)，以及

第二横向矢量(661)，

得到更新横向推力矢量(760)；以及

将选择的更新操作配置发送到命令控制台(130)，以在期望更新航向上推进船。

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