ES2704097T3 - Optimization of a propulsion system with a variable pitch propeller in a water vehicle during a stop maneuver - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para hacer funcionar un sistema de propulsión de un vehículo acuático durante una maniobra de parada, en el cual el sistema de propulsión presenta al menos una hélice de paso variable (1) giratoria que presenta respectivamente palas de hélice con un ángulo de pala (12) ajustable y que se acciona por medio de un motor (3), pudiendo ejercer el motor (3) un par motor (15) sobre la hélice de paso variable (1), pudiendo determinarse una velocidad (13) del vehículo acuático y un número de revoluciones de hélice (11) de la al menos una hélice de paso variable (1), caracterizado por que previamente se determina una línea característica para el vehículo acuático, que vincula diferentes velocidades iniciales (17) del vehículo acuático al principio de la maniobra de parada con al menos respectivamente un curso de tiempo del ángulo de pala (12) y con un curso de tiempo del número de revoluciones de hélice (11), de tal forma que el sistema de propulsión que durante la maniobra de parada se hace funcionar según la línea característica resulta en un trayecto de parada recorrido lo más corto posible del vehículo acuático y el número de revoluciones de hélice (11) sobrepasa un valor de número de revoluciones crítico, predefinible, haciéndose funcionar el sistema de propulsión durante la maniobra de parada según la línea característica determinada previamente.Method for operating a propulsion system of a water vehicle during a stopping maneuver, in which the propulsion system has at least one rotating variable pitch propeller (1) having respectively blade propellers with a blade angle (12). ) adjustable and driven by means of a motor (3), the motor (3) being able to exert a motor torque (15) on the variable pitch propeller (1), a speed (13) of the watercraft and propeller speed number (11) of the at least one variable pitch propeller (1), characterized in that previously a characteristic line for the watercraft is determined, which links different initial speeds (17) of the watercraft at the beginning of the stopping maneuver with at least one time course of the blade angle (12) and with a time course of the number of revolutions of the propeller (11), in such a way that the propulsion system lasts When the stopping maneuver is operated according to the characteristic line, it results in a shortest travel path possible as short as possible of the water vehicle and the number of propeller revolutions (11) exceeds a predefinable critical number of revolutions, the propulsion system during the stop maneuver according to the characteristic line previously determined.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Optimización de un sistema de propulsión con una hélice de paso variable en un vehículo acuático durante una maniobra de parada.Optimization of a propulsion system with a variable pitch propeller in a water vehicle during a stop maneuver.

La invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un sistema de propulsión de un vehículo acuático durante una maniobra de parada, en el cual el sistema de propulsión presenta al menos una hélice de paso variable giratoria que presenta respectivamente palas de hélice con un ángulo de pala ajustable y que se acciona por medio de un motor, pudiendo ejercer el motor un par motor sobre la hélice de paso variable, pudiendo determinarse una velocidad del vehículo acuático y un número de revoluciones de hélice de la al menos una hélice de paso variable. Además, la invención se refiere a un control, a un vehículo acuático, a un programa de ordenador y a un producto de programa de ordenador para la realización del procedimiento.The invention relates to a method for operating a propulsion system of an aquatic vehicle during a stopping maneuver, in which the propulsion system has at least one rotating variable pitch propeller having respectively propeller blades with an angle of blade adjustable and driven by means of a motor, the motor being able to exert a torque on the variable pitch propeller, it being possible to determine a speed of the water vehicle and a number of revolutions of the propeller of the at least one variable pitch propeller. Furthermore, the invention relates to a control, to a water vehicle, to a computer program and to a computer program product for carrying out the process.

Un procedimiento de este tipo y un sistema de propulsión de este tipo se emplean por ejemplo en vehículo acuáticos en los que se requieren una buena maniobrabilidad o velocidades permanentes muy variables, por ejemplo, ferrys, barcos de pasajeros, feeders.Such a method and a propulsion system of this type are used, for example, in water vehicles in which good maneuverability or very variable permanent speeds are required, for example ferries, passenger ships, feeders.

A diferencia de la hélice convencional con un paso fijo, en la “controlable pitch propeller” o la hélice de paso variable, las palas de hélice están fijadas de forma giratoria al buje. De esta manera, el paso (“pitch”) se puede ajustar de forma continua de empuje cero a empuje máximo en dirección hacia delante o atrás, pudiendo denominarse el ángulo de paso o la relación de paso también como ángulo de pala.Unlike the conventional propeller with a fixed pitch, in the "controllable pitch propeller" or the variable pitch propeller, the propeller blades are fixed in a rotatable way to the hub. In this way, the pitch can be continuously adjusted from zero to maximum thrust in the forward or rearward direction, the step angle or the pitch ratio being also known as the blade angle.

Para acelerar el vehículo acuático desde la parada, la máquina se arranca con empuje cero y se acelera por ejemplo al número de revoluciones de marcha. Durante el arranque no es solicitada por un par de propulsión. Por consiguiente, el vehículo no se pone en marcha inmediatamente cuando se arranca la máquina. El embalamiento del árbol de hélice y del motor conectado a este por la corriente (por ejemplo, producida por barcos que pasan en el puerto) se impide por la hélice que está en empuje cero.To accelerate the water vehicle from the stop, the machine starts with zero thrust and accelerates, for example, to the speed of running speed. During the start it is not requested by a pair of propulsion. Therefore, the vehicle does not start immediately when the machine is started. The runaway of the propeller shaft and the motor connected to it by the current (for example, produced by ships passing in the port) is prevented by the propeller that is in zero thrust.

Los vehículos acuáticos con hélice de paso variable habitualmente no poseen ningún engranaje de inversión, como mucho, un engranaje reductor en el caso de motores de giro rápido. Por tanto, se suprime un punto débil esencial en el sistema de propulsión en comparación con sistemas de propulsión convencionales. Con diferentes velocidades, la eficiencia es más favorable que en el caso de una hélice fija.The water vehicles with variable pitch propeller usually do not have any inversion gear, at most, a reduction gear in the case of fast-spinning motors. Therefore, an essential weak point in the propulsion system is eliminated in comparison with conventional propulsion systems. With different speeds, the efficiency is more favorable than in the case of a fixed propeller.

Estando en marcha el motor, la propulsión se puede conmutar de “hacia adelante” a “hacia atrás”, lo que conlleva un considerable ahorro de tiempo, ya que la máquina ya no tiene que pararse o ralentizarse al número de revoluciones mínimo. De esta manera, mejora esencialmente la maniobrabilidad.When the engine is running, the propulsion can be switched from "forward" to "backward", which entails a considerable saving of time, since the machine no longer has to stop or slow down at the minimum number of revolutions. In this way, essentially improves maneuverability.

Sin embargo, especialmente en este tipo de propulsiones eléctricas de barcos con hélice de paso variable, durante la parada de emergencia se produce un reflujo de potencia de la hélice, a través del electromotor, ya que la hélice funciona como turbina y el electromotor trabaja como generador. Este efecto en el que, al contrario del régimen de propulsión normal, sobre la hélice actúa un par negativo, también se conoce como efecto de “molinete”. La potencia con la que se acciona la hélice, o bien, se debe realimentar a la red de a bordo con convertidores de corriente correspondientes, o bien, debe consumirse a través de llamadas resistencias de frenado. Para garantizar la estabilidad de la red de a bordo y no llevar los generadores diésel al intervalo de retorno de potencia, resulta por tanto un alto gasto constructivo y logístico. Además, los convertidores aptos para la realimentación son mucho más caros que la variante que puede hacerse sólo por motor.However, especially in this type of electric propulsion of boats with variable pitch propeller, during the emergency stop there is a reflow of power from the propeller, through the electric motor, since the propeller works as turbine and the electric motor works as generator. This effect in which, contrary to the normal propulsion regime, a negative pair acts on the propeller, is also known as the "pinwheel" effect. The power with which the propeller is driven, either, must be fed back to the on-board network with corresponding current converters, or it must be consumed through so-called braking resistors. In order to guarantee the stability of the on-board network and not to bring the diesel generators to the power return interval, there is therefore a high constructive and logistical expense. In addition, converters suitable for feedback are much more expensive than the variant that can be made only by motor.

Por el documento WO2005/044659A1 se conocen un procedimiento y un sistema de control para una hélice de paso variable de un vehículo acuático, estando previstos varios modos de funcionamiento, por ejemplo, un modo de maniobra, un modo de marcha y un modo de prueba. Además, están previstos un submodo de transición para una transición suave entre el modo de marcha y el modo de maniobra y viceversa.A method and a control system for a variable pitch propeller of a watercraft are known from WO2005 / 044659A1, several operating modes being provided, for example, a maneuvering mode, a driving mode and a test mode . In addition, a transition sub-mode is provided for a smooth transition between the driving mode and the maneuvering mode and vice versa.

La invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento del tipo mencionado al principio, que permita de manera sencilla un frenado rápido del vehículo acuático.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the beginning, which allows the rapid braking of the water vehicle in a simple manner.

Este objetivo se consigue en un procedimiento del tipo mencionado al principio con los siguientes pasos de procedimiento, de tal forma que previamente se determina una línea característica para el vehículo acuático, que vincula diferentes velocidades iniciales del vehículo acuático al principio de la maniobra de parada con al menos respectivamente un curso de tiempo del ángulo de pala y con un curso de tiempo del número de revoluciones de hélice, de tal forma que el sistema de propulsión que durante la maniobra de parada se hace funcionar según la línea característica resulta en un trayecto de parada recorrido lo más corto posible del vehículo acuático y el número de revoluciones de hélice sobrepasa un valor de número de revoluciones crítico, predefinible, haciéndose funcionar el sistema de propulsión durante la maniobra de parada según la línea característica determinada previamente. This objective is achieved in a procedure of the type mentioned at the beginning with the following procedure steps, such that a characteristic line for the water vehicle is previously determined, which links different initial velocities of the water vehicle at the beginning of the stopping maneuver with at least one time course of the blade angle and with a time course of the number of revolutions of the propeller, such that the propulsion system which during the stopping maneuver is operated according to the characteristic line results in a path of stop as short as possible of the water vehicle and the number of propeller revolutions exceeds a critical number of revolutions, predefinable, the propulsion system being operated during the stopping maneuver according to the previously determined characteristic line.

Este objeto se consigue además mediante un control que presenta medios para la realización del procedimiento según la invención, comprendiendo los medios un programa de ordenador según la reivindicación 5 para la ejecución en el control, comprendiendo los medios al menos una unidad de ordenador y una unidad de memoria en la que está almacenada la línea característica determinada previamente para el vehículo acuático. Además, este objetivo se consigue mediante un vehículo acuático con al menos un sistema de propulsión y con el control mencionado anteriormente, presentando el sistema de propulsión al menos una hélice de paso variable giratoria que presenta respectivamente palas de hélice con un ángulo de pala ajustable y que se puede accionar por medio de un motor, pudiendo ejercerse por medio del motor un par motor sobre la hélice de paso variable (1), pudiendo determinarse por medio de un sensor correspondiente al menos una velocidad del vehículo acuático y un número de revoluciones de hélice de la al menos una hélice de paso variable. Finalmente, el objetivo se consigue también mediante un programa de ordenador según la reivindicación 5 y un producto de programa de ordenador según la reivindicación 6.This object is also achieved by means of a control comprising means for carrying out the method according to the invention, the means comprising a computer program according to claim 5 for execution in the control, the means comprising at least one computer unit and one unit. memory in which the characteristic line previously determined for the water vehicle is stored. In addition, this object is achieved by means of a water vehicle with at least one propulsion system and with the aforementioned control, the propulsion system having at least one rotating variable pitch propeller having respectively propeller blades with an adjustable blade angle and which can be actuated by means of a motor, it being possible for a motor torque to be exerted on the variable pitch propeller (1) by means of the motor, it being possible to determine by means of a sensor corresponding to at least one speed of the watercraft and a number of revolutions of propeller of the at least one variable pitch helix. Finally, the objective is also achieved by a computer program according to claim 5 and a computer program product according to claim 6.

Según la invención, se determina la velocidad del barco, pudiendo tenerse en consideración también la velocidad de circulación del agua con respecto al barco o a la hélice. Para ello, por ejemplo, se pueden emplear sensores. También se determina el número de revoluciones de hélice, por ejemplo, por medio de sensores adicionales, especialmente en forma de un transmisor. En un sistema de propulsión alimentado por convertidor con un motor de accionamiento eléctrico, se puede determinar el número de revoluciones de hélice por ejemplo a través de corrientes eléctricas, con las que el motor es cargado por el convertidor.According to the invention, the speed of the ship is determined, and the speed of water circulation with respect to the ship or the propeller can also be taken into consideration. For this, for example, sensors can be used. The number of propeller revolutions is also determined, for example, by means of additional sensors, especially in the form of a transmitter. In a converter-driven propulsion system with an electric drive motor, the number of helix revolutions can be determined, for example, by electrical currents, with which the motor is loaded by the converter.

Adicionalmente, también se puede determinar el par de hélice de la al menos una hélice de paso variable. Para ello se puede usar que el cambio de tiempo del número de revoluciones de hélice es proporcional a la diferencia entre el par motor y el par de hélice, pudiendo determinarse en un sistema de propulsión alimentado por convertidor el par motor con la ayuda de la corriente que forma el par, suministrada al motor.Additionally, the helical pair of the at least one variable pitch helix can also be determined. For this purpose it can be used that the time change of the number of propeller revolutions is proportional to the difference between the motor torque and the propeller torque, being able to determine the motor torque with the help of the current in a propulsion system fed by a converter. which forms the torque, supplied to the motor.

El procedimiento según la invención se emplea en vehículo acuáticos con palas de hélice de paso ajustable así como con un regulador de paso para ajustar el paso de las palas de hélice. Además, puede estar previsto un control que puede procesar datos de sensores y transmitir comandos al regulador de paso, al motor, al convertidor y, dado el caso, a otros componentes del barco y partes del sistema de propulsión del barco.The method according to the invention is used in aquatic vehicles with adjustable pitch propeller blades as well as with a pitch regulator for adjusting the pitch of the propeller blades. In addition, a control can be provided which can process sensor data and transmit commands to the step controller, to the motor, to the converter and, as the case may be, to other ship components and parts of the ship propulsion system.

La línea característica según la que el sistema de propulsión se hace funcionar durante una maniobra de parada puede determinarse por ejemplo mediante un cálculo o una simulación que se realizan para un vehículo acuático determinado o para un tipo de vehículo acuático determinado. Para la determinación de la línea característica se puede usar que durante una maniobra de parada actúan fuerzas sobre el vehículo acuático, como por ejemplo la resistencia del casco del vehículo acuático a causa de la marcha hacia adelante, la resistencia del remo y el empuje de la hélice. La resistencia del vehículo acuático y la resistencia del rotor pueden describirse por ejemplo mediante experimentos con maquetas o funciones semiempíricas. Para una ecuación de movimiento con valor informativo como base del cálculo o de la simulación también puede tenerse en consideración la inercia de masa del vehículo acuático que se puede suponer como conocida.The characteristic line according to which the propulsion system is operated during a stopping maneuver can be determined, for example, by means of a calculation or a simulation that is carried out for a given water vehicle or for a specific type of watercraft. For the determination of the characteristic line it can be used that during a stop maneuver there are forces on the water vehicle, such as the resistance of the water vehicle's hull due to the forward movement, the resistance of the oar and the thrust of the propeller. The resistance of the watercraft and the resistance of the rotor can be described, for example, by experiments with models or semi-empirical functions. For an equation of movement with informative value as a basis for calculation or simulation, the mass inertia of the water vehicle that can be assumed as known can also be taken into consideration.

En la determinación de la línea característica, especialmente en accionamientos eléctricos de diésel se puede diferenciar entre dos situaciones: si en la hélice de paso variable ataca un par positivo, el número de revoluciones de hélice puede ajustarse en el marco de la potencia de motor disponible. En cambio, si en la hélice ataca un par negativo, se produce el efecto de “molinete” y la hélice es accionada por el agua, por lo que aumenta el número de revoluciones de hélice.In the determination of the characteristic line, especially in diesel electric drives, it is possible to differentiate between two situations: if the variable pitch propeller attacks a positive torque, the number of revolutions of the propeller can be adjusted within the framework of the available engine power. . On the other hand, if a negative torque is attacked in the propeller, the "reel" effect occurs and the propeller is driven by water, which increases the number of revolutions of the propeller.

Durante el funcionamiento normal del barco, el sistema de propulsión de barco produce un avance y la al menos una hélice de paso variable presenta un ángulo de pala positivo, de manera que está aplicado un par positivo en la hélice de paso variable. Es que los ángulos de pala positivos se entienden como aquellos ángulos de pala que en un sentido de giro dado de la hélice de paso variable producen un avance del barco. Por consiguiente, los ángulos de pala negativos se entienden como aquellos ángulos de pala que en el mismo sentido de giro dado de la hélice de paso variable producen un retroceso del barco.During normal operation of the ship, the ship propulsion system produces an advance and the at least one variable pitch propeller has a positive blade angle, so that a positive torque is applied to the variable pitch propeller. Is that the positive blade angles are understood as those shovel angles that in a given direction of rotation of the variable pitch propeller produce a forward movement of the ship. Consequently, the negative blade angles are understood as those blade angles that in the same direction of rotation given the variable pitch propeller cause a retraction of the ship.

En función de la línea característica determinada previamente, puede estar previsto por ejemplo que durante una maniobra de parada, el ángulo de pala se modifique desde un ángulo de pala positivo hasta que se consiga aquel ángulo de pala con el que la hélice de paso variable ya no produce ningún avance. A continuación, el ángulo de pala se puede seguir modificando hasta que finalmente se alcance un ángulo de pala negativo y se produzca un retroceso. Especialmente a causa de la fricción del agua que pasa delante del casco del barco, durante este proceso se puede producir en total una ralentización del barco. Al mismo tiempo, se puede modificar también el número de revoluciones de la hélice de paso variable. Esto se puede conseguir mediante la definición de un número de revoluciones teórico en el motor o por ejemplo también de tal forma que el motor de propulsión se separa de su alimentación de energía. Según la invención, la maniobra de parada resulta en un trayecto de parada recorrido lo más corto posible del vehículo acuático, no sobrepasando el número de revoluciones de hélice el valor de número de revoluciones crítico predefinible. El valor de número de revoluciones crítico se puede elegir especialmente de tal forma que se eviten graves daños del sistema de propulsión del barco.Depending on the previously determined characteristic line, it can be provided, for example, that during a stopping maneuver, the blade angle is modified from a positive blade angle until that blade angle is achieved with which the variable pitch propeller already it does not produce any advance. Then, the blade angle can be further modified until a negative blade angle is finally reached and recoil occurs. Especially because of the friction of the water that passes in front of the ship's hull, during this process a slowdown of the ship can occur in total. At the same time, the number of revolutions of the variable pitch propeller can also be modified. This can be achieved by defining a theoretical number of revolutions in the motor or for example also in such a way that the propulsion motor is separated from its power supply. According to the invention, the stopping maneuver results in a stopping path that is as short as possible of the water vehicle, the predefined critical speed value not exceeding the number of propeller revolutions. The critical speed value can be chosen in particular from such so as to avoid serious damage to the ship's propulsion system.

En función de las características del vehículo acuático y de la velocidad inicial del vehículo acuático al principio de la maniobra de parada, en principio, también es posible que la línea característica prevea mantener inicialmente el ángulo de pala, especialmente para evitar un efecto de “molinete”. Para un trayecto de parada recorrido lo más corto posible durante la maniobra de parada, una línea característica ventajosa especialmente en caso de velocidades iniciales más bajas del vehículo acuático puede prever aumentar inicialmente el número de revoluciones de hélice, pero como máximo hasta el valor de número de revoluciones crítico.Depending on the characteristics of the watercraft and the initial speed of the watercraft at the beginning of the stopping maneuver, it is also possible that the characteristic line initially preserves the blade angle, especially to avoid a "pinwheel" effect " For a stopping path that is as short as possible during the stopping maneuver, an advantageous characteristic line, especially in the case of lower initial velocities of the watercraft, can be expected to initially increase the number of propeller revolutions, but at most up to the number value of critical revolutions.

En una forma de realización ventajosa de la invención se determina una distancia del vehículo acuático con respecto a un obstáculo de colisión, realizando el sistema de propulsión adicionalmente una maniobra de desviación, si el trayecto de parada recorrido por el vehículo acuático durante la maniobra de parada del vehículo acuático es mayor que la distancia del vehículo acuático con respecto al obstáculo de colisión.In an advantageous embodiment of the invention, a distance of the watercraft is determined with respect to a collision obstacle, the propulsion system additionally performing a diversion maneuver, if the stopping path traversed by the watercraft during the stopping maneuver of the water vehicle is greater than the distance of the watercraft from the collision obstacle.

En el obstáculo de colisión se puede tratar por ejemplo de obstáculos estacionarios, tales como arrecifes, instalaciones portuarias y similares, pero también obstáculos móviles, como por ejemplo otros vehículos acuáticos. La determinación de la distancia del vehículo acuático con respecto al obstáculo de colisión puede realizarse especialmente de forma óptica o con la ayuda de mediciones por radar. Igualmente, al sistema de propulsión pueden suministrarse datos de posición del obstáculo para determina la distancia.The collision obstacle can be, for example, stationary obstacles, such as reefs, port facilities and the like, but also moving obstacles, such as, for example, other water vehicles. The determination of the distance of the watercraft from the collision obstacle can be carried out especially optically or with the aid of radar measurements. Likewise, position data of the obstacle can be supplied to the propulsion system to determine the distance.

Si el obstáculo de colisión es móvil y está en movimiento, en la determinación de la distancia se puede tener en consideración especialmente un trayecto de obstáculo recorrido durante la maniobra de parada por el obstáculo de colisión. Por lo tanto, el trayecto de obstáculo puede aumentar o reducir el trayecto de parada admisible del vehículo acuático, según el sentido en el que se esté moviendo el obstáculo de colisión.If the collision obstacle is mobile and is moving, in determining the distance, an obstacle course traversed during the stopping maneuver by the collision obstacle can be taken into consideration in particular. Therefore, the obstacle course can increase or decrease the admissible stopping path of the water vehicle, according to the direction in which the collision obstacle is moving.

La maniobra de desviación se puede optimizar por ejemplo de tal forma que el sistema de propulsión tenga acceso a datos de posición actuales del vehículo acuático. Por ejemplo, con la ayuda de mapas que comprendan datos de navegación depositados o la profundidad de agua, de esta manera se puede comprobar la viabilidad de posibles maniobras de desviación y finalmente se puede seleccionar una maniobra de desviación que sea viable y al mismo tiempo garantice una distancia segura con respecto al posible obstáculo de colisión.The deviation maneuver can be optimized for example in such a way that the propulsion system has access to current position data of the water vehicle. For example, with the help of maps that include navigation data deposited or the depth of water, in this way you can check the feasibility of possible diversion maneuvers and finally you can select a diversion maneuver that is viable and at the same time guarantee a safe distance from the possible collision obstacle.

A continuación, la invención se describe y se explica en detalle con la ayuda de los ejemplos de realización representados en las figuras. Muestran:In the following, the invention is described and explained in detail with the help of the embodiments shown in the figures. They show:

la FIGURA 1 una representación esquemática de un ejemplo de realización de un sistema de propulsión según la invención,FIGURE 1 a schematic representation of an exemplary embodiment of a propulsion system according to the invention,

la FIGURA 2 cursos de tiempo de un ángulo de pala según un ejemplo de línea característica,FIGURE 2 time courses of a blade angle according to an example of a characteristic line,

la FIGURA 3 cursos de tiempo de un número de revoluciones de hélice según otro ejemplo de línea característica, la FIGURA 4 un primer ejemplo de un curso de tiempo de un número de revoluciones de hélice según la línea característica y de una velocidad de un vehículo acuático,FIGURE 3 time courses of a number of propeller revolutions according to another example of a characteristic line, FIGURE 4 a first example of a time course of a propeller number according to the characteristic line and of a speed of a watercraft ,

la FIGURA 5 un segundo ejemplo,FIGURE 5 a second example,

la FIGURA 6 un tercer ejemplo, yFIGURE 6 a third example, and

la FIGURA 7 un cuarto ejemplo.FIGURE 7 a fourth example.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización de un sistema de propulsión según la invención. Una hélice de paso variable 1 es accionada a través de un engranaje reductor 4 por un motor 3. La hélice de paso variable 1 presenta palas de hélice que presentan respectivamente un ángulo de pala 12 ajustable que puede ser modificado por una unidad de ajuste 5. El motor 3 es alimentado de energía por un convertidor 2, recibiendo el convertidor 2 de parte de un control 6 valores teóricos relativos al número de revoluciones de motor 10. Al control 6 se suministra el número de revoluciones de hélice 11 real, determinado por un transmisor 7, y el control 6 sigue emitiendo a la unidad de ajuste 5 valores teóricos relativos al ángulo de pala 12.Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of a propulsion system according to the invention. A variable pitch propeller 1 is driven through a reduction gear 4 by a motor 3. The variable pitch propeller 1 has propeller blades each having an adjustable blade angle 12 which can be modified by an adjustment unit 5. The motor 3 is powered by a converter 2, the converter 2 receiving from part of a control 6 theoretical values relative to the number of motor revolutions 10. Control 6 is supplied with the real number of revolutions 11, determined by a transmitter 7, and control 6 continues to issue to the adjustment unit 5 theoretical values relative to blade angle 12.

La figura 2 muestra cursos de tiempo de un ángulo de pala 12 según un ejemplo de línea característica. Al igual que para las figuras siguientes, la línea característica se determinó previamente y garantiza que un sistema de propulsión de un vehículo acuático correspondiente, que durante una maniobra de parada se hace funcionar según la línea característica, resulta en un trayecto de parada recorrido lo más corto posible y que el número de revoluciones de hélice 11 no sobrepasa un valor de número de revoluciones crítico predefinible. Para el cálculo o la simulación para la determinación de la línea característica pueden tenerse en consideración fuerzas que actúan sobre el vehículo acuático, como por ejemplo la resistencia del casco del vehículo acuático a causa de la marcha hacia adelante, la resistencia del remo así como el empuje de la hélice. Además, la inercia de masa del vehículo acuático puede usarse para la determinación de la línea característica.Figure 2 shows time courses of a blade angle 12 according to an example of a characteristic line. As for the following figures, the characteristic line was previously determined and guarantees that a propulsion system of a corresponding water vehicle, which during a stopping maneuver is operated according to the characteristic line, results in a stopping distance traveled as far as possible. short possible and that the number of revolutions of propeller 11 does not exceed a predefinable critical number of revolutions. For the calculation or simulation for the determination of the characteristic line can be taken into consideration forces acting on the watercraft, such as the resistance of the hull of the watercraft due to the forward movement, the resistance of the oar as well as the thrust of the propeller. In addition, the mass inertia of the water vehicle can be used for the determination of the characteristic line.

Están representados diferentes cursos de tiempo del ángulo de pala 12, indicándose en el eje x el tiempo, en el eje y el ángulo de pala 12 y en el eje z la velocidad inicial 17, respectivamente en unidades arbitrarias. En la representación, se supone que antes de comenzar la maniobra de parada está aplicado siempre un ángulo de pala 12 positivo determinado, por ejemplo el ángulo de pala 12 que produce el avance máximo. En el momento tS se comienza la maniobra de parada para diferentes velocidades iniciales 17. Como se puede ver bien, el tiempo hasta la inversión completa del ángulo de pala 12 depende de la velocidad inicial 17: con velocidades iniciales 17 más bajas, el ángulo de pala 12 puede invertirse muy rápidamente, y con velocidades iniciales 17 más altas, esta línea característica ejemplar ya no prevé tiempo para la inversión del ángulo de pala 12.Different time courses of the blade angle 12 are shown, with the time, on the axis and blade angle 12, and the initial velocity 17, respectively, being indicated on arbitrary units in the x-axis. In the representation, it is assumed that before the start of the stopping maneuver, a determined positive blade angle 12 is always applied, for example the blade angle 12 which produces the maximum advance. At the time tS, the stopping maneuver is started for different initial speeds 17. As can be clearly seen, the time until the complete inversion of the blade angle 12 depends on the initial velocity 17: with lower initial speeds 17, the angle of blade 12 can be reversed very quickly, and with higher initial speeds 17, this exemplary feature line no longer provides time for the reversal of blade angle 12.

La línea característica determinada puede tener en consideración además que durante el funcionamiento del vehículo acuático antes de la maniobra de parada están presentes diferentes ángulos de pala 12. Para mayor facilidad se renuncia a una representación gráfica correspondiente.The determined characteristic line can also take into consideration that during the operation of the watercraft before the stopping maneuver, different blade angles 12 are present. For greater ease, a corresponding graphic representation is dispensed with.

La figura 3 presenta cursos de tiempo de un número de revoluciones de hélice 11 según otro ejemplo de línea característica. Están representados diferentes cursos de tiempo del número de revoluciones de hélice 11, indicándose en el eje x el tiempo, en el eje y el número de revoluciones de hélice 11 y en el eje z la velocidad inicial 17, respectivamente en unidades arbitrarias. A su vez, en el momento tS se comienza la maniobra de parada para diferentes velocidades iniciales 17, existiendo al principio de la maniobra de parada diferentes números de revoluciones de hélice 11. Con velocidades iniciales 17 más bajas y, como en este ejemplo, también con números de revoluciones de hélice 11 más bajas, al principio de la maniobra de parada se aumenta de manera rápida y considerable el número de revoluciones de hélice 11. Con una velocidad inicial 17 alta en comparación, se mantiene el número de revoluciones de hélice 11 según la presente línea característica. Con velocidades iniciales 17 todavía más altas, en el curso de la maniobra de parada se reduce el número de revoluciones de hélice 11.Figure 3 shows time courses of a number of revolutions of propeller 11 according to another example of characteristic line. Different time courses of the number of revolutions of propeller 11 are shown, indicating on the x-axis the time, on the axis and the number of revolutions of helix 11 and on the z-axis the initial speed 17, respectively in arbitrary units. In turn, at the time tS, the stopping maneuver for different initial speeds 17 is started, at the beginning of the stopping maneuver different numbers of revolutions of propeller 11. With lower initial speeds 17 and, as in this example, also with lower propeller speeds 11, at the beginning of the stopping maneuver, the number of propeller revolutions 11 is increased rapidly and considerably. With an initial speed 17 high in comparison, the number of propeller revolutions 11 is maintained. according to the present characteristic line. With initial speeds 17 still higher, in the course of the stopping maneuver the number of revolutions of propeller 11 is reduced.

La figura 4 muestra un primer ejemplo de un curso de tiempo de un número de revoluciones de hélice 11 según la línea característica y de una velocidad 13 de un vehículo acuático. Además, están representados ejemplos del curso de tiempo de un ángulo de pala 12 y de un coeficiente de par 14, indicándose en el eje de ordenada el respectivo valor absoluto de la magnitud de medición mencionada y en la abscisa el tiempo, respectivamente en unidades arbitrarias. Un coeficiente de par 14 positivo significa que sobre la hélice de paso variable 1 actúa en total un par positivo. Al igual que en las figuras siguientes, las curvas representadas pueden ser diferentes especialmente a las curvas representadas a título de ejemplo en las figuras 2 y 3.Figure 4 shows a first example of a time course of a number of revolutions of propeller 11 according to the characteristic line and of a speed 13 of a watercraft. In addition, examples of the time course of a blade angle 12 and a torque coefficient 14 are shown, with the respective absolute value of the mentioned measurement quantity indicated on the ordinate axis and the time, respectively, in arbitrary units on the abscissa. . A positive torque coefficient 14 means that a positive torque acts in total on the variable pitch helix 1. As in the following figures, the curves represented can be different especially to the curves represented by way of example in figures 2 and 3.

Al principio, la velocidad 13 determinada y el número de revoluciones de hélice 11 del vehículo acuático son constantes y elevados en comparación. Para ello, está aplicado un ángulo de pala 12 positivo que resulta en un coeficiente de par 14 positivo.At the beginning, the determined speed 13 and the number of revolutions of helix 11 of the watercraft are constant and high in comparison. For this, a positive blade angle 12 is applied which results in a positive torque coefficient 14.

En el momento tS se inicia una maniobra de parada y se reduce el ángulo de pala 12 y finalmente se convierte en ángulos negativos. Durante ello, al mismo tiempo, se incrementa el número de revoluciones de hélice 11, de tal forma que se incrementa el número de revoluciones de motor 10 hasta que se alcance un número de revoluciones máximo. El número de revoluciones máximo puede elegirse por ejemplo de tal forma que el número de revoluciones de hélice 11 no sobrepase un número de revoluciones crítico predefinible. Estas medidas tienen como consecuencia que el coeficiente de par 14 disminuye de forma abrupta, pero se mantiene positivo. Un coeficiente de par 14 negativo indicaría que actúa un par negativo sobre la hélice de paso variable 1 y, por tanto, se produce un efecto de “molinete”. Mientras tanto, la velocidad 13 determinada del vehículo acuático disminuye de forma rápida en comparación y el coeficiente de par 14 adopta al cabo de cierto lapso de tiempo mayores valores que al principio de la maniobra de parada, en el que se mantiene siempre el sentido de giro de la hélice. Estando aumentado un número de revoluciones de hélice 11 y aplicado un ángulo de pala 12 negativo, la velocidad 13 determinada se reduce constantemente hasta que finalmente adopte el valor cero y se pare el vehículo acuático. Para signos de referencia no representados ni indicados aquí, véanse las figuras adicionales.At the time tS, a stopping maneuver is initiated and the blade angle 12 is reduced and finally it becomes negative angles. During this, at the same time, the number of revolutions of propeller 11 is increased, in such a way that the number of engine revolutions 10 increases until a maximum number of revolutions is reached. The maximum number of revolutions can be chosen, for example, in such a way that the number of revolutions of the propeller 11 does not exceed a predefinable critical number of revolutions. These measures have as a consequence that the coefficient of torque 14 decreases abruptly, but remains positive. A coefficient of negative torque 14 would indicate that a negative torque acts on the variable pitch helix 1 and, therefore, a "windlass" effect occurs. Meanwhile, the determined speed of the water vehicle decreases rapidly in comparison and the torque coefficient 14 adopts higher values after a certain period of time than at the beginning of the stopping maneuver, in which the sense of spin of the propeller. With a number of revolutions of propeller 11 being increased and a negative blade angle 12 applied, the determined speed 13 is constantly reduced until finally it adopts the value zero and the watercraft stops. For reference signs not shown or indicated here, see additional figures.

La figura 5 muestra un segundo ejemplo de un curso de tiempo de un número de revoluciones de hélice 11 según la línea característica y de una velocidad 13 de un vehículo acuático. En comparación con la figura 4 son menores la velocidad 13 y el número de revoluciones de hélice 11 antes del comienzo de la maniobra de parada. Durante la maniobra de parada se incrementa masivamente el número de revoluciones de hélice 11, invirtiéndose sólo paulatinamente el ángulo de pala 12. Esto resulta en una velocidad 13 determinada, incrementada al principio de la maniobra de parada, que a continuación se reduce a cero. Durante la maniobra de parada completa, el coeficiente de par 14 se mantiene siempre positivo, de manera que no se produce ningún efecto de “molinete”.Figure 5 shows a second example of a time course of a number of revolutions of propeller 11 according to the characteristic line and of a speed 13 of a watercraft. In comparison with FIG. 4, the speed 13 and the number of revolutions of the propeller 11 are smaller before the beginning of the stopping maneuver. During the stopping maneuver the number of helix revolutions 11 is increased massively, only the blade angle 12 is gradually reversed. This results in a determined speed 13, increased at the beginning of the stopping maneuver, which is then reduced to zero. During the complete stop maneuver, the coefficient of torque 14 remains always positive, so that no "reel" effect is produced.

La figura 6 muestra un tercer ejemplo de un curso de tiempo de un número de revoluciones de hélice 11 según la línea característica y de una velocidad 13 de un vehículo acuático. Durante la maniobra de parada, el número de revoluciones de hélice 11 se mantiene inalterado y el ángulo de pala 12 se invierte paulatinamente. El coeficiente de par 14 se mantiene positivo durante la maniobra de parada completa y la velocidad 13 determinada se reduce de forma continua hasta la parada del vehículo acuático.Figure 6 shows a third example of a time course of a propeller number 11 according to the characteristic line and a speed 13 of a watercraft. During the stopping maneuver, the number of revolutions of helix 11 remains unchanged and the angle of blade 12 is gradually reversed. The torque coefficient 14 remains positive during the full stop maneuver and the determined speed 13 decreases continuously until the water vehicle stops.

La figura 7 muestra un cuarto ejemplo de un curso de tiempo de un número de revoluciones de hélice 11 según la línea característica y de una velocidad 13 de un vehículo acuático. La velocidad 13 determinada y el número de revoluciones de hélice 11 antes del comienzo de la maniobra de parada son elevados en comparación. Al principio de la maniobra de parada, el ángulo de pala 12 se invierte de manera rápida en comparación, separándose el motor 3 del convertidor 2, de tal forma que el número de revoluciones de hélice 11 inicialmente disminuye rápidamente. Dado que al principio de la maniobra de parada, el coeficiente de par 14 se vuelve negativo durante cierto lapso de tiempo, se produce el efecto de “molinete”, de manera que vuelve a subir el número de revoluciones de hélice 11. Una vez que ha transcurrido el lapso de tiempo durante el que se produce el efecto de “molinete”, el coeficiente de par 14 vuelve a adoptar valores positivos. Durante la maniobra de parada completa se reduce continuamente la velocidad 13 determinada, manteniéndose además el número de revoluciones de hélice 11 durante la maniobra de parada completa por debajo del número de revoluciones crítico predefinible.Figure 7 shows a fourth example of a time course of a number of revolutions of propeller 11 according to the characteristic line and of a speed 13 of a watercraft. The determined speed 13 and the number of helix revolutions 11 before the beginning of the stopping maneuver are high in comparison. At the beginning of the stopping maneuver, blade angle 12 reverses rapidly in comparison, the motor 3 separating from converter 2, so that the number of revolutions of propeller 11 initially decreases rapidly. Since, at the beginning of the stopping maneuver, the torque coefficient 14 becomes negative for a certain period of time, the "reel" effect occurs, so that the number of revolutions of the propeller 11 increases again. the lapse of time during which the "pinwheel" effect occurs, the torque coefficient 14 returns to positive values. During the complete stop maneuver, the determined speed 13 is continuously reduced, while the number of propeller revolutions 11 is maintained during the complete stop maneuver below the predefinable critical speed.

En resumen, la invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un sistema de propulsión de un vehículo acuático durante una maniobra de parada, en el cual el sistema de propulsión presenta al menos una hélice de paso variable giratoria que presenta respectivamente palas de hélice con un ángulo de pala ajustable y que se acciona por medio de un motor, pudiendo ejercer el motor un par motor sobre la hélice de paso variable, pudiendo determinarse una velocidad del vehículo acuático y un número de revoluciones de hélice de la al menos una hélice de paso variable. Además, la invención se refiere a un control, a un vehículo acuático, a un programa de ordenador y a un producto de programa de ordenador para la realización del procedimiento. Para hacer posible de manera sencilla un rápido frenado del vehículo acuático, se propone que previamente se determine una línea característica para el vehículo acuático, que vincula diferentes velocidades iniciales del vehículo acuático al principio de la maniobra de parada con al menos respectivamente un curso de tiempo del ángulo de pala y con un curso de tiempo del número de revoluciones de hélice, de tal forma que el sistema de propulsión que durante la maniobra de parada se hace funcionar según la línea característica resulta en un trayecto de parada recorrido lo más corto posible del vehículo acuático y el número de revoluciones de hélice sobrepasa un valor de número de revoluciones crítico, predefinible, haciéndose funcionar el sistema de propulsión durante la maniobra de parada según la línea característica determinada previamente. In summary, the invention relates to a method for operating a propulsion system of an aquatic vehicle during a stopping maneuver, in which the propulsion system has at least one rotating variable pitch propeller having respectively propeller blades with an adjustable blade angle and which is actuated by means of a motor, the motor being able to exert a torque on the variable pitch propeller, wherein a speed of the water vehicle and a number of revolutions of the propeller of the at least one propeller can be determined. variable step. Furthermore, the invention relates to a control, to a water vehicle, to a computer program and to a computer program product for carrying out the process. In order to make it possible to quickly braking the watercraft in a simple manner, it is proposed that previously a characteristic line for the watercraft be determined, which links different initial velocities of the watercraft at the beginning of the stopping maneuver with at least one time course respectively of the blade angle and with a time course of the number of revolutions of the propeller, in such a way that the propulsion system which, during the stopping maneuver, is operated according to the characteristic line results in a stopping distance traveled as short as possible. water vehicle and the number of revolutions of the propeller exceeds a critical number of revolutions, predefinable, the propulsion system being operated during the stopping maneuver according to the previously determined characteristic line.

Claims (6)

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para hacer funcionar un sistema de propulsión de un vehículo acuático durante una maniobra de parada, en el cual el sistema de propulsión presenta al menos una hélice de paso variable (1) giratoria que presenta respectivamente palas de hélice con un ángulo de pala (12) ajustable y que se acciona por medio de un motor (3), pudiendo ejercer el motor (3) un par motor (15) sobre la hélice de paso variable (1), pudiendo determinarse una velocidad (13) del vehículo acuático y un número de revoluciones de hélice (11) de la al menos una hélice de paso variable (1), caracterizado por que previamente se determina una línea característica para el vehículo acuático, que vincula diferentes velocidades iniciales (17) del vehículo acuático al principio de la maniobra de parada con al menos respectivamente un curso de tiempo del ángulo de pala (12) y con un curso de tiempo del número de revoluciones de hélice (11), de tal forma que el sistema de propulsión que durante la maniobra de parada se hace funcionar según la línea característica resulta en un trayecto de parada recorrido lo más corto posible del vehículo acuático y el número de revoluciones de hélice (11) sobrepasa un valor de número de revoluciones crítico, predefinible, haciéndose funcionar el sistema de propulsión durante la maniobra de parada según la línea característica determinada previamente.A method for operating a propulsion system of a watercraft during a stopping maneuver, in which the propulsion system has at least one rotating variable pitch propeller (1) having respectively propeller blades with a blade angle (12) adjustable and driven by means of a motor (3), the motor (3) being able to exert a torque (15) on the variable pitch propeller (1), and a speed (13) of the watercraft can be determined and a number of helix revolutions (11) of the at least one variable pitch propeller (1), characterized in that previously a characteristic line for the watercraft is determined, which links different initial speeds (17) of the watercraft to the beginning of the stopping maneuver with at least one time course of the blade angle (12) and with a time course of the number of revolutions of the propeller (11), in such a way that the propulsion system which uring the stopping maneuver it is operated according to the characteristic line, it results in a shortest travel path possible as short as possible of the water vehicle and the number of propeller revolutions (11) exceeds a predefinable critical number of revolutions. propulsion system during the stop maneuver according to the characteristic line previously determined. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se determina la distancia del vehículo acuático con respecto a un obstáculo de colisión, realizando el sistema de propulsión adicionalmente una maniobra de desviación, si el trayecto de parada recorrido por el vehículo acuático durante la maniobra de parada del vehículo acuático es mayor que la distancia del vehículo acuático con respecto al obstáculo de colisión.The method according to claim 1, wherein the distance of the watercraft is determined with respect to a collision obstacle, the propulsion system additionally performing a diversion maneuver, if the stopping path traveled by the watercraft during the maneuver The stopping position of the watercraft is greater than the distance of the watercraft from the collision obstacle. 3. Control (6) para un vehículo acuático con al menos un sistema de propulsión, presentando el control (6) medios para la realización del procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que los medios comprenden un programa de ordenador para la ejecución en el control (6), comprendiendo los medios al menos una unidad de ordenador y una unidad de memoria, en la que está almacenada la línea característica determinada previamente para el vehículo acuático.Control (6) for a water vehicle with at least one propulsion system, the control (6) having means for carrying out the method according to claim 1 or 2, wherein the means comprise a computer program for execution in the control (6), the means comprising at least one computer unit and a memory unit, in which the characteristic line previously determined for the watercraft is stored. 4. Vehículo acuático con4. Water vehicle with - al menos un sistema de propulsión y- at least one propulsion system and - un control (6) realizado según la reivindicación 3,- a control (6) made according to claim 3, presentando el sistema de propulsión al menos una hélice de paso variable (1) giratoria que presenta respectivamente palas de hélice con un ángulo de pala (12) ajustable y que se puede accionar por medio de un motor (3), pudiendo ejercerse por medio del motor (3) un par motor (15) sobre la hélice de paso variable (1), pudiendo determinarse por medio de un sensor correspondiente al menos una velocidad (13) del vehículo acuático y un número de revoluciones de hélice (11) de la al menos una hélice de paso variable (1).the propulsion system having at least one rotary variable pitch propeller (1) having respectively propeller blades with an adjustable blade angle (12) and which can be driven by means of a motor (3), which can be exerted by means of the motor (3) a torque (15) on the variable pitch propeller (1), which can be determined by means of a sensor corresponding to at least one speed (13) of the watercraft and a number of revolutions of the propeller (11) of the at least one variable pitch helix (1). 5. Programa de ordenador para la realización de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2 ejecutándose en un control (6) según la reivindicación 3.Computer program for carrying out a method according to one of the claims 1 to 2 running in a control (6) according to claim 3. 6. Medio de memoria legible por ordenador, en el que está almacenado un programa de ordenador según la reivindicación 5. 6. Computer-readable memory medium, in which a computer program according to claim 5 is stored.
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