JPH078678B2 - 推進負荷推定用演算装置付き電気推進船 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気式推進装置を装備した電気推進船に関
し、特に、上記電気式推進装置における推進負荷を推定
しうる演算装置をそなえた電気推進船に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電気推進船においては、電気式推進装置が装備
され、この電気式推進装置には発電機が接続されてい
る。

この発電機は、電気式推進装置における推進負荷に対応
して上記電気式推進装置への給電を行なうものであり、
負荷制御装置によって発電量等を制御される。

なお、船内には、上記電気式推進装置以外にも電気式の
機器が多数そなえられる場合がある。そこで、各機器の
船内電気負荷に対応した給電を上記発電機により行なっ
てもよいし、上記発電機以外に複数台の発電機をそなえ
るようにしてよい。このように複数台の発電機をそなえ
る場合、上記の推進負荷および船内電気負荷に応じ発電
機の運転台数を制御する運転台数制御装置がそなえられ
る。

上述の電気推進船において、その船速を変更制御する場
合には、操縦室から電気式推進装置へ船速変更の制御信
号を送出する。そして、同制御信号に基づいて電気式推
進装置を作動させ、所定の船速への変更制御が行なわれ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような電気推進船では、例えば電気式推
進装置の増速を行なった場合、同電気式推進装置におけ
る推進負荷が大きくなるので、発電機から電気式推進装
置へ供給する電力量を増加させるべく、発電機を負荷制
御装置により制御する必要がある。

しかしながら、従来の電気推進船では、上述のような発
電機の制御は、電気式推進装置における推進負荷を実際
に検知してから行なわれるため、発電機の電力量が増加
するまでの間に、円滑な給電を行なえなくなって、電力
量の不足により電気式推進装置のみならず船内の電気式
機器等の作動にも支障をきたすおそれがある。

また、電気式推進装置の減速を行なった場合、発電機の
電力量を減少させる必要がある。この場合、上述のよう
な電力量の不足を生じることはないが、発電機の電力量
が減少するまでの間に、余剰電力が生じることになり、
省エネルギや経済性の点から観て好ましくない。

本発明は、これらの問題点の解決をはかろうとするもの
で、船速の変更制御に伴う推進負荷を推定し、この推定
推進負荷に基づき船速の変更制御とほぼ同時に発電機の
負荷制御を行なえるようにして、推進装置を支障なく作
動させるとともに、経済的な運航を可能にした、推進負
荷推定用演算装置付き電気推進船を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の推進負荷推定用演算装置付き電気推
進船は、船舶に装備された電気式推進装置と、同電気式
推進装置における推進負荷に対応して同電気式推進装置
へ給電しうる発電機と、同発電機の負荷制御装置とをそ
なえた電気推進船において、上記負荷制御装置へ指示船
速に対応する推定推進負荷信号を供給する演算装置が設
けられ、同演算装置が、船速と推進負荷との関係式を記
憶する記憶部と、指示船速を上記関係式へ代入して推進
負荷を推定する演算部とをそなえて構成されたことを特
徴としている。

〔作用〕

上述の本発明の推進負荷推定用演算装置付き電気推進船
では、船速の変更制御時には、指示船速が演算装置に入
力され、同演算装置の演算部において、上記指示船速
が、記憶部に記憶された関係式に代入され、推進負荷が
演算推定される。

そして、演算された上記指示船速に対応する推定推進負
荷信号が、演算装置から発電機の負荷制御装置へ出力さ
れ、同負荷制御装置により、上記発電機から上記電気式
推進装置への給電量が制御される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての推進負荷推
定用演算装置付き電気推進船について説明すると、第１
図はその全体構成を示す模式図、第２図は指示船速とし
ての船速ノッチ位置と推進負荷電力（または電流）との
関係を示すグラフである。

第１図に示すように、本実施例としての電気推進船に
は、電気式推進装置が装備されており、この電気式推進
装置は、プロペラ１と、同プロペラ１を駆動するための
複数の推進用電動機（M₁,…,Mm）３と、減速ギヤ（また
は等速ギヤ）２とから構成される。

そして、プロペラ１と減速ギヤ２とは、プロペラシャフ
ト９により接続される一方、減速ギヤ２と各電動機３と
の間には、クラッチ10が介装されている。また、各電動
機３は、保護装置（遮断器）12を介装された電線11によ
り母線４に接続されている。

一方、母線４には、複数の発電機（G₁,G₂,…,Gn）５
が、それぞれ、保護装置（遮断器）14を介装された電線
13により接続されている。これらの発電機５は、負荷制
御装置（または運転台数制御装置）６に接続され、同負
荷制御装置６により発電機５の出力制御が行なわれるよ
うになっている。

また、船内には、船内負荷としての各種の電気式機器
（Z₁,Z₂,…,Zl）７）がそなえられていて、これらの電
気式機器７も、保護装置（遮断器）16を介装された電線
15により母線４に接続されている。

さらに、電気式推進装置における減速ギヤ2,クラッチ10
および電動機３は、操縦室内の船速ハンドル19に接続さ
れ、同船速ハンドル19からの指示船速信号（本実施例の
場合、船速ハンドル19の船速ノッチ位置）Hvに基づいて
制御されるようになっている。

ところで、上記船速ハンドル19からの指示船速信号Hv
は、電気式推進装置へ入力されると同時に、演算装置18
へ入力される。また、電線15にはそれぞれ負荷検出器17
が取り付けられ、この負荷検出器17により、電気式機器
７の負荷電力（または電流）が検出されて、その検出信
号Psk（ｋ＝1,2,…,l）も演算装置18へ入力される。

この演算装置18は演算部８と記憶部20とからなり、記憶
部20には、船舶の定常直進航行時における船速（船速ノ
ッチ位置）と、推進負荷としての推進負荷電力（または
電流）との関係式があらかじめ設定記憶されている。

また、演算部８においては、船速ハンドル19から入力さ
れる指示船速信号Hvが、記憶部20から呼び出された関係
式に代入されて、推進負荷電力が推定演算される。そし
て、負荷検出器17からの検出信号Psk（ｋ＝1,2,…,l）
と、推定推進負荷電力信号Pymとの和が求められ、この
和が推定総負荷電力（または電流）信号Pygとして発電
機５の負荷制御装置（または運転台数制御装置）６へ出
力され、上記信号Pygに基づいて負荷制御装置６により
発電機５が出力制御御されるようになっている。

本発明の一実施例としての推進負荷推定用演算装置付き
電気推進船は上述のごとく構成されているので、船速の
変更制御を行なうべく、船速ハンドル19を操作すると、
その指示船速信号Hvは、電気式推進装置へ出力されると
同時に、演算装置18へも出力される。

そして、演算装置18の演算部８において、指示船速信号
Hvは、記憶部20にあらかじめ記憶された関係式［Pym＝
ｆ（Hv）］に代入され、船舶の定常直進航行時に対応す
る推定推進負荷電力信号Pymが演算される。ここで、上
記関係式ｆ（Hv）は一般に次のようになる。

Pym＝ｆ（Hv）＝Ａ・|Hv|^ｘ＋Ｃ…（１） ただし、ｘは１〜４程度の累乗数、A,Cは任意定数であ
り、指示船速信号Hvは、前進方向を正、後進方向を負と
する。また、その概略特性を第２図に示す。

一方、船内負荷としての電気式機器７の負荷電力（また
は電流）が、それぞれ負荷検出器17によって検出され、
負荷電力信号Psk（ｋ＝1,2,…,l）として演算装置18へ
入力される。そして、その演算部８において、船内負荷
電力（または電流）信号Psが次のように求められる。

ここで、ｌは船内における電気式機器７の総台数であ
る。

さらに、演算部８において、（１），（２）式によりそ
れぞれ求められた推定推進負荷電力信号Pymと船内負荷
電力信号Psとの和が求められ、その和が、推定総負荷電
力（または電流）信号Pyg（＝Pym＋Ps）として発電機５
の負荷制御装置（または運転台数制御装置）６へ出力さ
れる。

そして、負荷制御装置６は、推定総負荷電力信号Pygに
基づき、同負荷電力信号Pygに応じた電力量を発電させ
るように、発電機５の負荷を制御するのである。また、
発電機５が複数そなえられる場合には、運転台数制御装
置により、発電機５の台数を制御して電力量を調整して
もよい。

なお、船内負荷としての電気式機器７をそなえない場合
や同電気式機器７が電気式推進装置とは異なる発電機か
ら給電を受ける場合には、演算装置18の演算部８におい
ては、（１）式に基づく推定推進負荷電力信号Pymのみ
が演算され、同信号Pymが負荷制御装置（または運転台
数制御装置）６に入力される。

また、本実施例では、電気式推進装置としてプロペラ１
をそなえた螺旋推進式のものを用いているが、本発明
は、超電導磁石等を用い電磁誘導により外水を加速して
推進力を得るようにした電気推進船にも上述と同様にし
て適用できる。

このように、本実施例によれば、船速の変更制御が行な
われると、この変更制御と同時に、演算装置18におい
て、指示船速信号Hvに対応した推定推進負荷電力信号Py
mが推定演算される。

そして、この信号Pymと他の船内負荷電力信号Psとの和
から得られる推定総負荷電力信号Pygに基づいて、発電
機５の負荷制御が行なわれるので、電気式推進装置のみ
ならず船内の電気式機器７への給電が、常に必要量だけ
ほぼリアルタイムで行なわれるようになる。

したがって、例えば、増速制御時には、その増速量に応
じて発電機５からの給電量が増加するため、電気式推進
装置は支障なく作動するほか、減速制御時には、その減
速量に応じて発電機５からの給電量が減少するため、余
剰電力が生じることはなく、経済的な運航が行なえるよ
うになるのである。

特に、発電機５が多数ある場合には、発電機エンジン効
率が最大となる負荷率で各々負荷を分担させるように、
運転台数を最適化制御することで、より経済的な運航を
行なえるようになる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の推進負荷推定用演算装置
付き電気推進船によれば、船舶に装備された電気式推進
装置と、同電気式推進装置における推進負荷に対応して
同電気式推進装置へ給電しうる発電機と、同発電機の負
荷制御装置とをそなえた電気推進船において、上記負荷
制御装置へ指示船速に対応する推定推進負荷力信号を供
給する演算装置が設けられ、同演算装置が、船速と推進
負荷との関係式を記憶する記憶部と、指示船速を上記関
係式へ代入して推進負荷を推定する演算部とをそなえて
構成されているので、船速の変更制御時に推進負荷が推
定され、同推進負荷に基づき発電機の負荷制御が行なわ
れて、電気式推進装置への給電量がきめこまかく制御さ
れ、電気式推進装置を支障なく且つ経済的に作動させる
ことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第1,2図は本発明の一実施例としての推進負荷推定用演
算装置付き電気推進船を示すもので、第１図はその全体
構成を示す模式図、第２図は指示船速としての船速ノッ
チ位置と推進負荷電力（または電流）との関係を示すグ
ラフである。 １……プロペラ、２……減速ギヤ（または等速ギヤ）、
３……推進用電動機（M₁,…,Mm）、４……母線、５……
発電機（G₁,G₂,…,Gn）、６……負荷制御装置（または
運転台数制御装置）、７……船内負荷としての電気式機
器（Z₁,Z₂,…,Zl）、８……演算部、９……プロペラシ
ャフト、10……クラッチ、11……電線、12……保護装置
（遮断器）、13……電線、14……保護装置（遮断器）、
15……電線、16……保護装置（遮断器）、17……負荷検
出器、18……演算装置、19……船速ハンドル、20……記
憶部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】船舶に装備された電気式推進装置と、同電
   気式推進装置における推進負荷に対応して同電気式推進
   装置へ給電しうる発電機と、同発電機の負荷制御装置と
   をそなえた電気推進船において、上記負荷制御装置へ指
   示船速に対応する推定推進負荷信号を供給する演算装置
   が設けられ、同演算装置が、船速と推進負荷との関係式
   を記憶する記憶部と、指示船速を上記関係式へ代入して
   推進負荷を推定する演算部とをそなえて構成されたこと
   を特徴とする、推進負荷推定用演算装置付き電気推進
   船。