JPH01311984A - ディーゼル機関制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は固定ビッヂプロペラを有し、ディーゼル機関に
て推進される船舶に於いて、ディーゼル機関使用回転数
範囲内に存在する主危険回転数範囲を実質上除去するデ
ィーゼル機関制御方法に関するらのである。

Ｂ１発明の概要 本発明は、固定ピッチプロペラを有し、ディーゼル機関
にて推進される船舶に於いて、ディーゼル機関の運転回
転数と主危険回転数が一致せぬ様、歯車にて増速された
クランク軸系に、歯面分離を防止しながら比較的小型の
フライホイールによって大きな慣性モーメントを付加で
きるように構成することにより、 主危険回転数を低速側に移行し且つ軸系の付加応力も大
幅に低下せしめて、使用回転数範囲から主危険回転数範
囲を除去したものである。

Ｃ１従来の技術 固定ピッチプロペラを有し、ディーゼル機関にて推進さ
れる船舶に於いては、ディーゼル機関が発生ずるトルク
変動の周期が推進軸系の固有振動の周期と合致する主危
険回転数が使用回転数範囲内にｑ在し、この主危険回転
数近辺では急速に加減速を行いながら通過さＵ・連続使
用を禁じている例が多い。

又、近来、プロペラ高効率化の為、ディーゼル機関の定
格最大回転数を低くおさえる、即ち、使用可能な回転数
範囲が狭くなる傾向にあり、操船上及び経済面より、前
記の主危険回転数近辺でも急速通過さＵｏず、連続運転
を行いたいとの要望が強まってきた。

０８発明か解決しようとする課題 この要望を実現するには、主危険回転数が使用回転数範
囲に入らぬ槌軸系を設計するか又は、巨大なねじり振動
ダンパーをクランク軸に装備すれば良いが、現実にはデ
ィーゼル機関の構造及び配置上の制限等で実現困難な場
合が多い。

本発明は上記の点に鑑みてなされたしのでその目的は、
主危険回転数範囲を事実上消滅させることにより、常時
経済的な任意の最適回転数で安全な操船を可能とし、船
体振動を低減し、且つ、軸系の安全率を向上させ、又、
従来の主危険回転数範囲より高速の範囲では、前述の発
？！ｌｉ機を船内電源供給用に供するディーゼル機関制
御方法を堤供するにある。

Ｅ１課題を解決するための手段 本発明は舶用プロペラを駆動するディーゼル機関と、こ
のディーゼル機関にて駆動される軸系より増速歯車経由
で駆動される発ｍ機と、この発電機を電源とし誠速歯車
経由で前記軸系を駆動する電動機と、この電動機の軸又
は前記発電機の軸のうち少なくとら何れか一方に軸着さ
れたフライホイールと、前記ディーゼル機関の回転数を
検出した信号に基づいて前記発電機の電力、周波数、位
相を制御する出力制御装置とを備え、歯面分離を起こさ
ぬ程度に予め設定された電力を前記発電機、電動機間で
発生、吸収せしめることにより、前記歯車系の歯面分離
を防止しながら前記軸系にフライホイール効果を付加す
ることを特徴としている。

ｒ？　作用 ディーゼル機関を空気始動させると、プロペラが駆動さ
れるととらに、軸系より増速歯車を介して発電機が駆動
され、且つ軸系より紘速歯車を介して７１Ｘ動機および
フライホイールが駆動される。

出力制御装置は空気始動から燃料運転に切替わるＩＣ−
［市に、ディーゼル機関の回転数を検出した信号に応じ
て、歯面分離を起こさぬ程度に予め設定された電力が生
じるように発電機の電圧および周波数を制御する。この
ような制御により生じた発電機の電力は電動機に供給さ
れるので、該電動機はｎｉｊ記予め設定された電力に対
応したトルクで駆動される。このため電動機に軸着され
たフライホイールにより生じる慣性モーメントが、歯車
系の歯面分離を起こすことなく軸系に付加される。この
ように軸系にフライホイールによる慣性モーメントが付
加されることによって軸系の固有振動数が低下し、主危
険回転数が低下し且つ軸系付加応力も低下するので実質
上運転回転数範囲から主危険回転数が消滅する。

また、主危険回転数が存在しない回転数範囲、例えばデ
ィーゼル機関の最高回転数の７０力程度以上の範囲では
、電動機と減速歯車を結ぶ軸に介挿したクラッチを脱と
する等の手段により軸系への動力伝達を断てば、前記フ
ライホイールの慣性モーメントは軸系に対して無関係と
なる。このためこの状態で船内電源と同期をとるように
発電機の電圧、周波数、位相を制御すれば、発電機は船
内ｍＤとの並列運転が可能となる。これによって発電機
は電動機およびフライホイールを駆動しながら余剰１１
力を船内負６：ｊに供給することができる。

Ｇ、実施例 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する
。第１図は本発明の制御方法を実現するための装置構成
を示しており、１はディーゼル機関、２は巻線型誘導発
電機である。３は前記巻線型誘導発電機２の出力電力が
供給されるカゴ型誘導電動機である。４はターニングホ
イールの代わりにディーゼル機関１のクランク軸に軸着
されたギヤである。５は前記巻線型誘導発電機２の袖に
軸着され且つギヤ４に歯合される増速用のビニオン歯車
であり、６はギヤ４に歯合される減速用のビニオン歯車
である。このビニオン歯車６は前記カゴ型誘導電動機３
の袖に軸着されているが、該電動機３とビニオン歯車６
を結ぶ軸には動力系をかん脱するためのクラッチ７が介
挿されている。

８はカゴ型誘導電動機３の袖に軸着された比較的小型の
フライホイールである。９は船内電源Ｉ４を？［＆；１
とし、ディーゼル機関回転数検出装置！０の検出信号に
基づいて前記発電機２の電圧９周波数２位相を制御する
発電機出力制御装置である。

１１ｉよディーゼル機関ターニング用電動機であり、該
電動機１１と前記発電機２を結ぶ軸には動力系をがん脱
するためのクラッチ１２が介挿されている。１３は前記
発電機２と船内電源１４の並列運転を行うときに投入さ
れる同期遮断器である。Ｉ５はディーゼル機関ｌとプロ
ペラ１Ｇを結ぶ中間軸である。

次に上記のように構成された装置の動作を、第２図に示
したディーゼル機関の回転数に対する軸系の付加応力の
関係を表わす特性図とと乙に説明する。尚、第２図は最
高回転数９５ＲＰＭのディーゼル機関を使用し、固定ピ
ッチプロペラにて推進される推進軸系のクランク軸及び
中間軸の付加応力対ディーゼル機関の回転数を示してい
る。また第２図において実線Ａ及びＢは中間軸に対する
船級付加応力許容限度、破線Ｃはクランク軸に対する同
限度、実線りは前記フライホイールを除去仕る場合の中
間軸付加応力、実線Ｅは同フライホイール付加の場合の
中間軸応力、破線Ｆは同フライホイール付加の場合のク
ランク軸付加応力を示す。

まず、ディーゼル機関ターニング用電動機ｌ！川クラッ
チ１２を脱とし、カゴ型誘導電動機３用クラッチ７をが
んの状態にして、ディーゼル機関ｌを空気始動すると、
ターニングホイールの代わりにクランク軸に配置されし
ギヤ４．ビニオン歯車５及び６．クラッチ７、電動機３
．フライホイール８１巻線型誘導発電機２．中間軸１５
．及びプロペラ１６が、−斉にフライホイール８の慣性
モーメントを付加された状態で回転を始める。

空気始動から燃料運転に切替わる直曲に、船内電源１４
を電源とする発電機出力制御装置９にて、発電機２の巻
線形回転子に励磁を加え、発電機２の電圧及び周波数を
制御することにより、発７１機２をして、ディーゼル機
関回転数検出装ｆ＆ＩＯよりの回転数に応じた電力を、
電動機３に供給せしめる。

この電力の値は、成る回転数に対し、一対一に設定され
た値であり、その大きさはクランク軸が繰り返し変動ト
ルクを発生しても、ビニオン歯車５は発７１ｉｖ１２の
制動トルクで、又、ビニオン歯車６は電動機３の駆動ト
ルクで、各々ギヤ４を押しつけ歯面分離を起こさぬ程度
とする。

但しギヤ比はギヤ４対ピニオン歯車５かに増倍速とずれ
ば、ギヤ４対ビニオン歯車６はに／Ｎ倍に設定しておく
。但しＮは発電機２が船内電力供給用に供せられし時の
、その最大回転数に対する最低回転数の比である（Ｎ＜
　１　）。

上記のようにディーゼル機関回転数検出装置１０よりの
回転数に応じた電力が前記電動機３に供給されると、該
電動機３は供給電力に対応したトルクで駆動される。こ
のため電動機３に軸着されたフライホイール８により生
じる慣性モーメントが、歯車系の歯面分離を起こすこと
なく軸系に付加される。これによって軸系の固有振動数
が低下し、主危険回転数は低下する。すなわち従来は第
２図の曲線りに・示すように中間軸付加応力の最高とな
る回転数が４７１１ＰＭであったものが、フライホイー
ル８の慣性モーメントを付加することにより曲線Ｅに示
すように４０１１ＰＭまで低下させることができる。ま
た従来は曲線りのように中間軸付加応力が曲線Ｂに示す
船級付加応力許容限度を超えていたが、フライホイール
８の慣性モーメントを付加することにより曲線Ｅの如く
中間軸付加応力の許容限度で曲線Ｂよりも大幅に低下さ
仕ることができろ。

次にディーゼル機関！が最高回転数の７０％程度迄増速
されし時（第２図では６６．５ｒｔＰＭ）、クラッチ７
を脱とし、フライ７１；イール８の慣性モーメントをク
ランク軸に対し無関係とする。次いで発電機２の電圧１
周波数１位相を出力制御装置９にて、船内電源！４と並
列可能とずべく制御し同期遮断器１３を投入して船内電
源１４と発電機２の同期をとることらできる。即ち、７
０％程度以上のディーゼル機関回転数範囲では発電機２
は電動機３及びフライホイール８を駆動しなから余刺電
力を船内負荷に給電することもできる。

上記のように７０％程度（第２図では６６．５１ＰＭ）
以上のディーゼル機関回転数範囲においてフライホイー
ル８の慣性モーメントをクランク軸にたいして無関係と
した場合は、第２図の破線Ｃに示す船級付加応力許容限
度を超える破線Ｆの如き特性は全く存在しなくなり、ク
ランク軸に対する不要な応力は付加されない。

尚、フライホイール８は電動機３の軸に設けるに限らず
、発電機２の軸に設けるか又はそれらの両方に設けるよ
うに構成しても良い。

Ｈ、発明の効果 以上のように本発明によれば、ディーゼル機関の回転数
を検出した信号に応じて、歯面分離を起こさぬ程度に予
め設定された電力が生じるように発電機の電圧および周
波数を制御し、ｉり記発電機の出力電力により駆動され
る電動機に（又は発電機に、又は両方に）軸着されたフ
ライホイールを回転させるように＋Ｍ成したので、比較
的小型のフライホイールによって歯車、ギヤ系の歯面分
離を起こすことなく大きな慣性モーメントをクランク軸
に付加することができる。このため主危険回転数を低回
転数側に移行し且つ中間軸の付加応力ら大幅に低下させ
ることができる。これによって主危険回転数範囲を事実
」二消滅させることができるので、常時経済的な任意の
最適回転数で安全な操船が可能となり、さらに船体振動
が低酸されるとともに軸系の安全率が向上する等の優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第２図は
軸系の付加応力対ディーゼル機関回転数の関係を示す特
性図である。 １・・・ディーゼル機関、２・・・巻線型誘導発電機、
３・・・カゴ型誘導電動機、４・・・ギヤ、５．６・・
・ビニオン歯車、７．Ｉ２・・・クラッチ、８・・・フ
ライホイール、９・・・発電機出力制御装置、ＩＯ・・
・ディーゼル機関回転数検出装置、ＩＩ・・・ターニン
グ用電動機、１３・・・同期遮断器、１４・・・船内電
源、Ｉ５・・・中間軸、１６・・・プロペラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）舶用プロペラを駆動するディーゼル機関と、この
   ディーゼル機関にて駆動される軸系より増速歯車経由で
   駆動される発電機と、この発電機を電源とし減速歯車経
   由で前記軸系を駆動する電動機と、この電動機の軸又は
   前記発電機の軸のうち少なくとも何れか一方に軸着され
   たフライホィールと、前記発電機の出力制御装置とを備
   え、歯面分離を起さぬ程度に予め設定された電力を前記
   発電機、電動機間で発生、吸収せしめることにより、前
   記歯車系の歯面分離を防止しながら前記軸系にフライホ
   ィール効果を付加することを特徴とするディーゼル機関
   制御方法。