JP2003011892A - 船舶の推進制御装置及び推進制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要な走行速度を維持しながら最小の馬力で
運行可能な主プロペラ回転数及びＰＯＤプロペラ回転数
の組合せを算出可能な船舶の推進制御装置を提供する。 【解決手段】 主プロペラの後方にＰＯＤ推進器を設置
して推進力の加勢を行う推進装置を制御する船舶の推進
制御装置であって、主プロペラを駆動している主プロペ
ラ駆動機関２０の運転状況を検出する主動力検出手段
と、ＰＯＤ推進器を駆動しているＰＯＤ推進器モータ３
０の運転状況を検出するＰＯＤ動力検出手段と、船舶が
実際に走行している速力を検出する速力計４０と、主動
力検出手段、ＰＯＤ動力検出手段及び速力検出手段の各
検出値に基づいて、所望の速力を満たし、かつ、主プロ
ペラ駆動機関２０及びＰＯＤ推進器モータ３０の所要馬
力を最小とするプロペラ回転数の組合せを演算する処理
装置５０と、を具備して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主プロペラ及びそ
の後方に設置されたＰＯＤ推進器を備えている船舶の推
進制御装置及び推進制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、船舶の推進装置においては、主プ
ロペラで発生する推進力が不足する場合、主プロペラの
後方にＰＯＤ推進器を併設する推進方式が提案されてい
る。図２に示す提案例において、図中の符号１は船舶の
船底後部、２は船舶を走行させる主たる推進力を発生さ
せる主プロペラ、１０はプッシュ型のＰＯＤ推進器であ
る。なお、主プロペラ２は、ディーゼルエンジンなど図
示省略の主動力機関から駆動力を受けて回転するように
なっている。

【０００３】ここで使用するプッシュ型のＰＯＤ推進器
１０は、ケーシング１１、ＰＯＤプロペラ１２、ストラ
ット１３及び支柱１４を具備して構成される。ケーシン
グ１１は、略円筒状とした後部にＰＯＤプロペラ１２を
備えている。ＰＯＤプロペラ１２は、回転することによ
って推進力を発生させる機能を有し、同ＰＯＤプロペラ
１２を駆動させるＰＯＤ動力機関のモータ（図示省略）
は、ケーシング１１の内部に配置されている。なお、Ｐ
ＯＤ動力機関となるモータは、通常内燃機関を動力源と
する図示省略の発電機から電力の供給を受ける。ケーシ
ング１１の上部には、翼形断面のストラット１３が設け
られている。ストラット１３の上端部には、ＰＯＤ推進
器１０全体の回動軸となる支柱１４が設けられている。
この支柱１４は、船体側に設けた図示省略の駆動機構に
連結されているので、ＰＯＤ推進器１０は、支柱１４を
介して全体が船底後部１に対し回動可能に取り付けられ
た構成となっている。

【０００４】このように構成された船舶の推進装置は、
主プロペラ２を単独で、ＰＯＤプロペラ１２を単独で、
あるいは主プロペラ２及びＰＯＤプロペラ１２を共に回
転させることによって推進力を得て船舶を走行させる。
また、支柱１４を中心としてＰＯＤ推進器１０を回動さ
せれば、ストラット１３が舵の機能を発揮して操舵力が
得られるので、船舶を旋回させることもできる。

【０００５】また、上述した船舶推進装置は、主プロペ
ラ２及びＰＯＤプロペラ１２が最小の動力（燃料）消費
で必要な速力を得られるように、すなわち燃費等最適な
運転効率が得られるように、両プロペラ回転数の最適値
を設定する必要がある。このため、主動力機関のプロペ
ラ回転数及びＰＯＤ動力機関のプロペラ回転数について
は、事前に水槽試験等を実施することによって決定した
最適効率となる組合せが一般的に設定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
航海においては、その都度異なる船舶の積載状況、時々
刻々変化する海象等の影響を受けるため、主プロペラ２
及びＰＯＤプロペラ１２の最適なプロペラ回転数の組合
せは一定ではない。このため、所望の走行速度を確保
し、かつ、燃費等最小の動力消費で運転できるように、
両プロペラ回転数の組合せを適宜補正して、常に最適な
動力効率で運行することが望ましい。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、主プロペラの推進力に対し、後方に配置したＰＯ
Ｄ推進器で推進力の加勢をする船舶の推進装置におい
て、必要な走行速度を維持しながら最小の馬力（動力消
費）で運行可能な主プロペラ回転数及びＰＯＤプロペラ
回転数の組合せを算出可能な船舶の推進制御装置及び推
進制御方法の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
船舶の推進制御装置は、主プロペラ及びその後方に設置
されたＰＯＤ推進器により構成された推進装置を制御す
る船舶の推進制御装置であって、前記主プロペラを駆動
している主動力機関の運転状況を検出する主動力検出手
段と、前記ＰＯＤ推進器を駆動しているＰＯＤ動力機関
の運転状況を検出するＰＯＤ動力検出手段と、船舶が実
際に走行している速力を検出する速力検出手段と、前記
主動力検出手段、前記ＰＯＤ動力検出手段及び前記速力
検出手段の各検出値に基づいて、所望の速力を満たし、
かつ、前記主動力機関及び前記ＰＯＤ動力機関の所要馬
力を最小とするプロペラ回転数の組合せを演算する処理
装置と、を具備して構成したことを特徴とするものであ
る。

【０００９】このような船舶の推進制御装置によれば、
主動力機関の運転状況、ＰＯＤ動力機関の運転状況及び
船舶の速力を検出し、処理装置の演算によって、実際の
運行状況に応じた最適のプロペラ回転数の組合せを得る
ことができる。

【００１０】請求項２に記載の船舶の推進制御方法は、
主プロペラ及びその後方に設置されたＰＯＤ推進器によ
り構成された推進装置を制御する船舶の推進制御方法で
あって、前記主プロペラを駆動している主動力機関の運
転状況を主動力検出手段によって検出し、前記ＰＯＤ推
進器を駆動しているＰＯＤ動力機関の運転状況をＰＯＤ
動力検出手段によって検出し、船舶が実際に走行してい
る速力を速力検出手段によって検出し、前記主動力検出
手段、前記ＰＯＤ動力検出手段及び前記速力検出手段の
検出値に基づいて、所望の速力を満たし、かつ、前記主
動力機関及び前記ＰＯＤ動力機関の所要馬力を最小とす
るプロペラ回転数の組合せを処理装置で算出して、この
プロペラ回転数の組合せによって船舶を運行することを
特徴とするものである。

【００１１】このような船舶の推進制御方法によれば、
主動力機関の運転状況、ＰＯＤ動力機関の運転状況及び
船舶の速力を検出し、処理装置の演算によって実際の運
行状況に応じた最適のプロペラ回転数の組合せを得て、
最小の馬力で効率よく船舶を運航することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る船舶の推進制
御装置及び推進制御方法の一実施形態を図１及び図２に
基づいて説明する。図１に示す船舶の推進制御装置にお
いて、図中の符号２０は主プロペラ駆動機関、３０はＰ
ＯＤ推進器モータ、４０は速力計、５０は処理装置であ
る。

【００１３】船舶の推進制御装置は、主プロペラ２の後
方にＰＯＤ推進器１０を設置して推進力の加勢を行うよ
うに構成された推進装置の推進制御装置である。この推
進制御装置は、主プロペラ２を駆動している主プロペラ
駆動機関（主動力機関）２０の運転状況を検出する主動
力検出手段を備えている。主動力検出手段は、主プロペ
ラ駆動機関２０として使用される動力機関（ディーゼル
エンジン等）の馬力や回転数などを検出して、後述する
処理装置５０へ入力する。主プロペラ駆動機関２０の回
転数は、燃料供給量などを制御することで可変となり、
さらに、適当な変速機構を介在させることによって減速
または増速された回転数で主プロペラ２を回転させる。
従って、主プロペラ駆動機関２０の回転数と主プロペラ
２の回転数とは比例関係にある。

【００１４】さらに、この推進制御装置は、ＰＯＤ推進
器１０を、より具体的にはＰＯＤプロペラ１２を駆動し
ているＰＯＤ推進器モータ３０（ＰＯＤ動力機関）の運
転状況を検出するＰＯＤ動力検出手段を備えている。Ｐ
ＯＤ動力検出手段は、ＰＯＤ動力機関であるＰＯＤ推進
器モータ３０の消費電力や回転数を検出して、後述する
処理装置５０へ入力する。ＰＯＤ推進器モータ３０で消
費される電力は、図示省略の発電装置から供給される。
この発電装置は、一般的にはディーゼルエンジン等を駆
動源とする発電機であり、発電負荷（ＰＯＤ推進器モー
タ３０の負荷）に応じて燃料供給量などを制御して発電
量を変化させている。なお、ＰＯＤ推進器モータ３０の
回転数は、電気的な制御を行うことで可変であり、その
回転数でＰＯＤプロペラ１２を回転させる。なお、ＰＯ
Ｄ推進器モータ３０の回転数とＰＯＤプロペラ１２の回
転数とは、直結の場合には同数、減速機または増速機を
介在させた場合には比例関係となる。

【００１５】また、この推進制御装置は、船舶が実際に
走行している速力を検出する速力検出手段として、速力
計（音波ログ等）４０を備えている。速力計４０で検出
した船舶の速力は、後述する処理装置５０へ入力され
る。

【００１６】処理装置５０は、主プロペラ駆動機関２０
の馬力及び回転数を検出する主動力検出手段、ＰＯＤ推
進器モータ３０の電力及び回転数を検出するＰＯＤ動力
検出手段及び船舶の速度を検出する速力計（速力検出手
段）４０の各検出値に基づいて、以下に説明するような
方法の演算処理を実施する。この演算処理では、第１の
条件として、船舶が所望の速力を満たす、すなわち設定
した走行速度以上の速度を確保することが前提となる。
そして、主プロペラ駆動機関２０及びＰＯＤ推進器モー
タ３０の所要馬力が最小となるような、換言すれば、必
要な速度を確保でき、かつ、両駆動機関を合計した燃料
消費が最小となるような最も効率のよい推進力を得られ
る主プロペラ２及びＰＯＤプロペラ１２のプロペラ回転
数の組合せを探し出す。なお、主プロペラ駆動機関２０
及びＰＯＤ推進器モータ３０とそれぞれが駆動するプロ
ペラ回転数との間は、１：１または比例関係にあるの
で、以後の説明ではプロペラ回転数を基準にして説明す
る。

【００１７】ここで、基準となる主プロペラ駆動機関２
０で駆動される主プロペラ２の回転数をＮｍ、ＰＯＤ推
進器モータ３０で駆動されるＰＯＤプロペラ１２の回転
数をＮｓとする。これらの回転数Ｎｍ，Ｎｓは、たとえ
ば所望の速力を維持できる、水槽試験等で得られた最も
効率のよい回転数の組合せであり、最初は両回転数に維
持した実際の航行でも所望の速力が確保されていること
を速力計４０の検出値から確認する。

【００１８】続いて、第１段階の演算では、回転数Ｎｍ
またはＮｓのいずれか一方を固定して、他方を若干（数
パーセント程度）変化させる。具体例を説明すると、こ
こでは主プロペラ２の回転数Ｎｍを固定し、ＰＯＤプロ
ペラ１２に回転数Ｎｓをａ％高くする。この条件でしば
らく船舶を航行させ、主プロペラ駆動機関２０及びＰＯ
Ｄ推進器モータ３０の馬力、電力、回転数を検出したデ
ータを処理装置５０内のメモリ部分に記憶しておく。第
２段階の演算では、ＰＯＤプロペラ１２の回転数Ｎｓを
さらにａ％高く、すなわち基準回転数より２ａ％高くし
てしばらく船舶を航行させ、同様にして主プロペラ駆動
機関２０及びＰＯＤ推進器モータ３０の馬力、電力、回
転数を検出したデータを処理装置５０内のメモリに記憶
しておく。

【００１９】このように、ＰＯＤプロペラ１２の回転数
Ｎｓを基準値からａ％刻みで増減させ、各条件毎に主プ
ロペラ駆動機関２０及びＰＯＤ推進器モータ３０の馬
力、電力、回転数を検出して処理装置５０内のメモリに
記憶する。また、同様にしてＰＯＤプロペラ１２の回転
数Ｎｓを固定し、主プロペラ２の回転数Ｎｍをａ％刻み
で増減させ、各条件毎に主プロペラ駆動機関２０及びＰ
ＯＤ推進器モータ３０の馬力、電力、回転数を検出した
データを処理装置５０内のメモリに記憶する。なお、主
プロペラ２及びＰＯＤプロペラ１２の回転数は、運転可
能条件等の制限があることから、実際にはそれほど多く
のデータをとる必要はない。

【００２０】こうして各条件毎に得られた主プロペラ駆
動機関２０及びＰＯＤ推進器モータ３０の馬力、電力、
回転数のデータから、処理装置５０において以下のよう
にして最適な回転数の組合せを決定する。すなわち、第
１の前提である所望の速力を維持しているデータの中か
ら、主プロペラ２及びＰＯＤプロペラ１２の所要馬力が
最も小さい回転数の組合せを選択して、現状の航行条件
に最も適した回転数として定める。これらの回転数は、
それぞれ処理装置５０から主プロペラ駆動機関２０及び
ＰＯＤ推進器モータ３０へ出力され、基準の回転数を補
正した回転数を維持することで、現状の航行条件に最も
合った効率のよい運行を行うことができる。

【００２１】このような最小馬力での航行は、主プロペ
ラ２を駆動する主プロペラ駆動機関２０の燃料消費量
と、ＰＯＤプロペラ１２を駆動するＰＯＤ推進器モータ
３０へ電力を供給する発電装置における燃料消費量との
合計量も概ね最小になる。

【００２２】上述した補正は、航行中継続して実施して
もよいし、あるいは、明らかに航行条件が変化した場合
にのみ実施してもよい。また、たとえば定期航路のよう
に、予め決められた航路を何度も航行するような場合に
は、出航から入港までのデータを保存しておき、次回の
航行にそのまま利用することも可能である。

【００２３】なお、本発明の構成は上述した実施形態に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において適宜変更することができる。

【００２４】

【発明の効果】上述した本発明の船舶の推進制御装置及
び推進制御方法によれば、航行条件に応じて最適な主プ
ロペラ及びＰＯＤプロペラの回転数の組合せを決定し、
基準値を補正することができる。このため、船舶の必要
な速力を維持するのはもちろんのこと、最小の所要馬力
及び最小の燃料消費量で効率よく運行することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る船舶の推進制御装置及び推進制
御方法の一実施形態を示す構成図である。

【図２】 主プロペラの後方にＰＯＤ推進器が設置され
た船舶の推進装置を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 船底後部 ２ 主プロペラ １０ ＰＯＤ推進器 １１ ケーシング １２ ＰＯＤプロペラ １３ ストラット １４ 支柱 ２０ 主プロペラ駆動機関（主プロペラ駆動機関） ３０ ＰＯＤ推進器モータ（ＰＯＤ動力機関） ４０ 速力計（速力検出手段） ５０ 処理装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主プロペラ及びその後方に設置された
   ＰＯＤ推進器により構成された推進装置を制御する船舶
   の推進制御装置であって、 前記主プロペラを駆動している主動力機関の運転状況を
   検出する主動力検出手段と、 前記ＰＯＤ推進器を駆動しているＰＯＤ動力機関の運転
   状況を検出するＰＯＤ動力検出手段と、 船舶が実際に走行している速力を検出する速力検出手段
   と、 前記主動力検出手段、前記ＰＯＤ動力検出手段及び前記
   速力検出手段の各検出値に基づいて、所望の速力を満た
   し、かつ、前記主動力機関及び前記ＰＯＤ動力機関の所
   要馬力を最小とするプロペラ回転数の組合せを演算する
   処理装置と、を具備して構成したことを特徴とする船舶
   の推進制御装置。
2. 【請求項２】 主プロペラ及びその後方に設置された
   ＰＯＤ推進器により構成された推進装置を制御する船舶
   の推進制御方法であって、 前記主プロペラを駆動している主動力機関の運転状況を
   主動力検出手段によって検出し、 前記ＰＯＤ推進器を駆動しているＰＯＤ動力機関の運転
   状況をＰＯＤ動力検出手段によって検出し、 船舶が実際に走行している速力を速力検出手段によって
   検出し、 前記主動力検出手段、前記ＰＯＤ動力検出手段及び前記
   速力検出手段の検出値に基づいて、所望の速力を満た
   し、かつ、前記主動力機関及び前記ＰＯＤ動力機関の所
   要馬力を最小とするプロペラ回転数の組合せを処理装置
   で算出して、このプロペラ回転数の組合せによって船舶
   を運行することを特徴とする船舶の推進制御方法。