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
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。
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: 需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”。
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。
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。
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”。
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。