多矢量推进布局 (硬件拓扑)

基于物理矢量分析,通过引入侧向推进器,将转向力点移近船体旋转中心 (Pivot Point),从物理层面实现极致机动性。

物理原理 1. 力矩优化原理

船体旋转中心矢量分析图

图示:侧推器如何缩短力臂距离,直接作用于船体旋转中心 (来源: 矢量分析报告)

传统布局 (艉部转向)

推进器位于船尾最远端。力臂过长,转向时需要推动整个船身长度,导致转弯半径极大 (>15米)。

矢量布局 (重心转向)

在船头或船中增加侧推器。推力直接作用于船体重心附近,力矩效率最大化,实现原地旋转。

构型配置 2. 硬件构型 (Configurations)

系统支持 2 至 4 电机自动识别与动态切换。构型 2 是包含所有孔位的全集。

构型 1: 基础双推

位置:船尾左 + 船尾右 仅保留上一代推进器。

全配版

构型 2: 全能四推

位置:构型 1 + 船头 + 船尾中 扭矩最强,支持原地转、蟹行。

构型 3: 三推 (前)

位置:构型 1 + 船头 增强转向响应,需在船头打孔安装。

构型 4: 三推 (中)

位置:构型 1 + 船尾中 船尾板正中。转向点接近重心。

3. 安装与布局图解

A. 船头侧推 (Bow Thruster)

  • 位置: 船头左舷或右舷的最前端 (Gunwale),避开甲板作业区。
  • 安装方式:独立打孔安装支架或使用夹具。与船尾系统物理分离。
  • 作用: 提供极大的转向力臂,修正船头大角度偏航。

B. 船尾中置侧推 (Mid-Transom)

  • 位置: 船尾板 (Transom) 正中央,位于左右主推进器之间。
  • 左右位置: 不分左右,居中安装。
  • 安装方式: 利用构型 2 预留的中间孔位安装。
  • 作用: 提供横向推力,配合船头侧推实现“蟹行”。
孔位复用逻辑: 构型 2 (四推) 包含了所有可能的安装点。构型 3 只是不装船尾中间那台;构型 4 只是不装船头那台。因此,以构型 2 为标准进行船体设计/打孔是通用的。

性能指标 4. 性能指标 (目标值)

转弯半径 目标 < 5米

相比传统单桨 (>15米),构型 2 可在全速下实现极小半径回旋。

横向漂移 目标 < 1米

在进行原地 360 度旋转时,船体中心点的位移控制在 1 米以内。

工程细节 5. 硬件工程细节

驱动一体化

电机与驱动器封装为单一模组,减少接线复杂度。

热管理

利用水冷散热设计,确保核心组件温度 < 80°C。

可升降支架

侧推器配备升降架。非工作状态可离水,减少巡航水阻。

常见问题

6. 流体干扰管理

针对“三桨同时工作是否会导致水流混乱”的工程对策:

1. 推力方向垂直

左右主推进器负责纵向 (前后) 推力;中间侧推器负责横向 (左右) 推力。两股水流方向呈 90 度,互不干扰。

2. 物理间距 (1米规则)

根据矢量分析报告,中间推进器与两侧主推进器至少保持 1 米间距,以确保水流场不重叠,避免空泡效应。

AI 技术

7. AI 自适应校准 (Adaptive Calibration)

针对用户可能将船头桨安装在左舷或右舷的不确定性:

系统辨识 (System Identification)

系统首次运行时,会自动进行微推力测试。IMU 会捕捉船体的旋转响应:
• 如果推船头桨导致船体向左偏航,AI 就会“学到”桨在右边。
• AI 会自动更新内部的力臂参数矩阵,用户无需手动输入精确坐标,实现真正的“即插即用”。

缺失分析

资料缺失 (申请表未详述)

四电机电源拓扑

申请表仅提到 48V 电源,未详述 4 个大功率电机同时运作时的配电架构及峰值电流管理方案。

安装应力数据

虽然有背板方案,但具体对旧式玻璃纤维船体的 FEA 应力分析数据尚未在申请表中详述。

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