JPS598590A - 可変ピツチプロペラ遠隔操縦装置 - 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】 本発明は、可変ピッチプロペラを装備した船舶の主機関
および可変ピッチプロペラを制御するための操縦装置、
特ζこコンビイ・−り制征）と負荷制御とを組み合わせ
、所望の船速において本質的に最小の燃料消費量で船舶
を運航し得るなどの利点を有する可変ピンチプロペラ遠
隔操縦装置に関する。

可変ピッチプロペラを装置した船舶の船速はプロペラ回
転数（以下回転数と称す）と翼角の２つの要素によって
決定される。従って第１図に示すようζこ船速Ｖに対す
る回転数と翼角θの組合わせは無数にあるが、従来、こ
れら無数の組み合わせの中から次の基準に従う回転数と
翼角の−・運の組み合わせが選定され、操縦装置を計画
する際の制御ラインとされていた。すなわち第１の基準
は、第１図に示す計画チャー１・を用いて各船速ごとに
主機関の出力を最小に丈る運転点を結ぶ推進効率最大ラ
イン。−ｂを求め、このラインに沿って回転数と翼角を
一定の関係に組み合わせる。また第２の基準は、主軸１
駆動発取賎を装備している場合に、回転数を一定に保持
するｂ−ｆラインに沿って回転数と翼角を一定の関係に
組み合わせるのである。なお第１図に示すｂ点は主機関
の常用出力点を示し、各船速Ｖ、〜■４はＶ、　＞　−
＞　Ｖ４＋各翼角θ１〜θ４はθ１〉・〉θ４として示
しである。

−力制御装置の構成方法としては、回転数と翼角を直接
に設定する方法および主機関回転数（主機関回転数とプ
ロペラ回転数の間に滑りはないのて、プロペラ回転数・
と区別せす、単に回転数と称す）と主機関負荷を別個に
設定する方法がある。後者の方法は設定した回転数にお
いて設定した負荷が主機関（こ加わるように翼角を間接
的に制御するもので、一般に負荷制御と呼ばれている。

そしてこの装置の構成方法をＡｉＪ述の制御ラインａ　
　ｂ、ｂ−ｆｌこ適用すると凡そ次の４種類、すなわち （１）　　ガバナーなどで回転数を一定（・こ保持し、
操縦レバーて翼角を設定［７前述のｂ−ｆラインに７ハ
つで運転点を移動させる翼角制御、（１１）回転数と翼
角の関係がα−ｂラインを満足するよう４こ制御装置を
予め設定しておき、操縦レバーによりａ−ｂラインに治
って運転点を移動させるコンビオーり制御、 （ｉｉｉ］　　ガバナーなどて回転数を一定に保持し、
操縦レバーにより負荷を設定しｂ−ｆライン（こ沿って
運転点を移動させる負荷制御、 （１ｖ）回転数と出方の関係がａ、−ｂラインを満Ｊｌ
するように制胆装置に記憶させておき、操縦レバーによ
り回転数を設定する負荷制御、（こ分類できる。

しかし前述の制御方法はいずれも運転点を制御ラインａ
−ｂ、捷たはｂ−ｆラインに治って移動させるも０）で
、−次元的な制御を行うのに過ぎない。一方、第１図に
示した推進効率最大ラインａ−ｂは、吃水、船体の汚れ
、海象条件などの運航条件が常に一定であると想定した
仮想の開直ラインであるため、例えば船体の汚れなどが
計画と外れてきた場合、従来の一次元的な制御方法では
真実の推進効率最大ラインに治って船舶を運航させるこ
とはできず、また真実の推進効率最大ラインを識別する
適切な運転方法もなかった。従って回転数と翼角、甘た
は回転数と出力の関係を任意に選択できるという、可変
ビノヂプロペラ製備船が本来備えている漬れた特性が充
分に生かされていない欠点があった。

本発明は、前述のごとき従来の操縦装置の欠点を取り除
くためになしたもので、設定した船速の信号を受は入れ
実際の船速と比較して主機関の負荷を設定する船速制ｉ
１１部と、該船速制瞬部からの設定信号および千機関の
運転頌域内に設定した運転点に７・１応する主披関の負
荷の設定信号を切替回路を介して選択的に受は入れ主賎
関の設定トルクを算出する主機関設定］−ルク算出部と
、該トルク算出部からの設定信号を受けれ実際の主機関
トルクと比較して可変ピッチプロペラの翼角の増減量を
設定する負荷制御部と、該負荷制御部からの設定信号お
よびコンビオ、−り制御ライン上に設定した運転点に対
応する設定信号を切換回路を介して選択的に受は入れ可
変ピッチプロペラの翼角を設定する翼角設定部と、前記
コンビネータ制御ライン上の設定信号および主機関回転
数の増減量を設定する回転部操作部からの設定信号を切
替回路を介して選択的に受は入れ主機関の回転数を設定
する回転数設定部と、副側１モード切換時に所帰の設定
値を固定するマツチング操作部とを備え、該マツチング
操作部からの操作信号により前記主機関設定１−ルク算
出部および翼角設定部および回転数設定部が、前記操作
信号を受は入れた時点における設定値をそれぞれ記憶・
保持するように構成した可変ピッチプロペラ遠隔操縦装
置に係わるものであり、通常のコンビネータ制御のほか
に船速制御を含む負荷制御を行い得るので主機関の運転
領域内での２次元的な操縦が可能であり、そのため所望
の船速において本質的に最小の燃料消費量で船舶を運航
てきるなど０″）擾れた利点を有している。

以下本発明の遠隔操縦装置の概要を説明し、次いて本装
置の実施例を図面を参照し７て説明する。第２図におい
て６点はディーセル主機関の定格点てあり、ハツチング
を施した部分ｅｄａｆは主機関の許容トルクラインｅｄ
、　　最低回転数ラインｄαによって定寸る主機関の運
転領域である。本装置はコンビ不一り制御および負荷制
御の２つの制御機能を備えており、ａ−ｂライノに治っ
てコンビイ・−り副側）を、捷た第２図に示ずａ、ｄｅ
ｆて囲んだ運転領域内の任意の運転点て負荷制御を行い
得るようになっている。また切換スイッチＯこよりどち
らかの制御モートを選択てき、制御モードθ〕切換操作
はａ−ｂライン上の任意の点て行うこ吉がてきる。負荷
副側１モードにおける負荷の設定は、コンビネータ制御
にも使用する共通の操２櫃レバーを用いて行ない、回転
数の設定は、制御モード切換時点において後述の回転数
設定部に記憶・保持された設定値を回転数増減スイッチ
を用いて変更するこさによって行われる。

次６、二負荷制呻時における設定値の設定方法を第３図
について説明する。コンビイ・−り↑５制御ラインａ−
ｂ上の注意の運転点２（ζおいて負荷制御に切換える。

この際、回転数はコンビネータ制御時に設定されていた
Ｎ１が記憶・保持される。

Ｚ点から操縦し・・−により負荷の設定値をＰ３に設定
すると運転点はＺ１３　に移動し、１７′こＺ点から設
定値をＰｌに設定すると、運転点はＺｌｌに移動する。

制御装置内に記憶・保持されている回転数Ｎ。

を変更する場合は、回転数増減スイッチを１史用する０
このスイッチからは、その時点において記憶・保持され
ている設定値からの増減分を設定する回転数信号が出さ
れる。すなわち運転点がＺ１３にあるとき回転数増減ス
イッチを増速側に操作すれば、運転点はＺ２３に移動す
る。前述のごとく負荷制御時には負荷および回転数を別
貼に設定できるので、運転点を２次元的に移動させるこ
ぜができる。

さらに負荷制御を構成するば器を第１］用して船速制御
を言む２次元的な制御を行うことかてき、例えば船速を
一定として回転を変更し運転点を船速一定ラインに沿っ
て移動させることができる。この運転方法は所定の船速
において最小の燃料消費量で船舶を運航する重要な機能
を果すものであるが、詳細については後述する。

本遠隔操縦装置の構成を第４図に示す。制御装置（１１
（１点釦線で囲んだ部分）はマイクロコンピュータに相
当する演算・判断機能を持ち、制御盤（２＋（２点鎖線
で囲んだ部分）に設けた操縦しか−（３）ｉこは、コン
ビ不一り制御時に使用する回転数目盛および負荷制御時
ζこ使用する負荷目盛（何れも図示せず）とか設けられ
、制御モードに対応して一本の操縦レバー（３）を使い
分けるようになつ−しいる。

制御モードの切換は制御モード切換スイッチ（４）を用
いて行われるが、切換スイッチ回路（５）　（６１（７
）（８１（９’）がｇ−ｈ側に選択されている吉制御モ
ードがコンビ洋−タ制＠Ｎこ、捷たｇ−７１１１１Ｉｌ
こあれば負荷制御になる。

操縦レバー（３）は前述のとおり１本のし・・−を制御
モードに応じて使い分けるが、制御モードの切換時、制
御ｊ対象例えは設定中の回転数目盛と実際の回転数の間
にギャップがない状態で制御モードの切換えを行い得る
ように、すなわち運転員がマノチンク操作を容易に行な
い得るようにマツチング押釦Ｑ、Ｇ、設定回転数計（ｌ
υおよび主機関負荷計０２が設けられている。

マツチング押釦Ｑ（１１は制御対象、例えは回転数を、
制御モード切換時点における設定値の才＼固定し、操縦
レバー（３）および回転数増減スイソ千Ｇ３）による操
作と無関係に維持する機能を有する。設定回転数計（１
］）は主機関のガバナーの設定回転数Ｎ５を表示し、主
機関負荷計（６）は主機関の負荷を表示するが制御モー
ドにより負荷の内容を異にする。すなわちコンビ不−り
制御時には、主機関トルク検出器（Ｘ４）から求めた実
トルクＲＡおよび後述の回転数設定部ｑυζこより設定
された設定回転数Ｎｓを用いて後述の実負荷算出部α０
を用いて算出した主機関の実負荷を表示し、一方負荷制
御時には操縦レバー（３）により設定された設定負荷ｐ
ｓを表示する。

次に各側径１モードにおける信号の流れについて説明す
る。コンビイ・−り制御時は、操縦レバー　（３）　ｉ
こよって設定された信号Ｌｃが切換スイッチ回路（５）
を経て回転数設定部０９ζこ入り、予め定められたＬＣ
に対応する回転数Ｎｓを保持するように主機関０７）の
ガバナー１．］８］の回転数を設定する〇他方この設定
信号ＬＣは切換スイッチ回路Ｏ［有］（７）（０）を経
て翼角設定部（イ）に入り、翼角設定部（イ）は、予め
定められたＬｃに対応する翼角θＳを保持するように翼
角設定アクチュエータＣυを作動させ、可変ピンチプロ
ペラ（ロ）の翼角がθＳとなる。

過負荷保護制御部＠は設定回転数Ｎｓに対応する主機関
の許容最大１−ルクと主機関［・ルク検出器０４）から
求められた実Ｉ・ルクＩ＜八とを比較し、もし実トルク
）（八が許容最大トルクを超過する場合は翼角を自動的
に減少させる信刊を翼角設定部頓に送る。

負荷制御時、８！縦レバー（３）により設定された負荷
Ｐｓの負荷信号Ｌ　１−は切換スイッチ回路（ｌｌｌ　
（７）を経て主機関設定１ヘルツ算出部（ハ）に入る。

主機関設定トルク算出部（２４）は、この設定負荷Ｐｓ
と設定（ロ）転数Ｎｓを用いて設定トルクＲｓと算出す
る。負荷制側ｊ部惨は、ＡｉＪ記Ｒｓ古主磯関１−ルク
検出器０．４）で求めた実トルクＲｈを比軟し、Ｉ＜Ａ
がＲｓに一致するように切換スイッチ回路（６）を経て
翼角設定部は）へ信号を送り翼角を増減させて主機関の
負荷が設定負荷Ｐｓになるようにする。

−実回転数設定部０５ノに記憶・保持された設定回転数
Ｎｓは回転数増減スイッチＱ■によりその値を変更する
ことができる。

次に制御モードを切換える手順を説明する。

コンビイ・−夕制御から負荷側（ｉ＋４＋　＋ご切換え
る場合は、先ずマツチング押釦００）を押す吉回転数設
定部０５）と翼角設定部（４）に操作信号が入り、前記
各設定部ａ■しＯは操作信号を受は入れた時点の設定信
号Ｌｃを記（１）、・保持し、操縦レバー（３）からの
それ以降の設定信号を受は入れぬようになる。

こ＼て主機関負荷計（２）に表示された実際の負荷と操
縦レバー（３）における設定負荷（負荷目盛）が一致す
るように操縦レバー（３）を操作したのち、制御モード
切換スイッチ（４）を負荷制御側に入れる。副側Ｉモー
ドの切換前は操縦レバー（３）を操作しても操縦レバー
（３）から設定信号か送られないのでマノチンク操作乞
円滑に行うことかてきる。

負荷開明ｊからコンビ不−り制御に切換える場合は、先
ずマツチング押釦００）を押すと回転数設定部Ｏωと主
機関設定１−ルク算出部例に操作信号が入り、回転数設
定部θ５）および主機関設定１−ルク算出部（２／ｌ）
は操作信号を受は入れた時点における回転数と負荷の設
定値をそれぞれ３ｅ　ｌｔｔ’・保持し、操縦し・・−
（３）からのそれ以降の設定信号を受は入れぬようにな
る。こ−で設定回転数計（１υの表示値と操縦レバー（
３）の設定回転数（回転Ｕ目盛）が一致するように操縦
レバー（３）を操作したのち、制御モード切換スイッチ
（４）をコンビイ、−り制御側に入れる。

次に負荷制御の応用動作としての船速の制径ｊ方法につ
いて説明する。＠縦レバー（３）による負荷制御動作中
切換スイノ千回路叫をＱ−に側に入れると船速制御部（
イ）が作動を開始し、操縦レバー（３）による負荷設定
機能が停止される。船速制御部■は船速検出器ｇ７）を
用いて検出された実船速と船速設定器（ハ）によって設
定されている船速Ｖｓとを比較し、実船速が設定船速に
一致するように主筬関の負荷Ｐｓを設定する。船速！Ｉ
ｉ’制御部（ハ）が設定した負荷信号は切換スイッチ回
路（ｌす（７）を通って主機関設定トルク算出部（２４
ζこ入り、これ以降の動作は前述した負荷刺針時の動作
に従って行われる。

翼角を変化させて船速を制御する方法は、船体の慣性が
太きいため翼角変化に対する船速の応答がおそく、一般
に難かしいとされている。

しかし本装置では、翼角変化に対して応答の早い主機関
の実トルクを常に把握して翼角の設定［直にフィードハ
ックをかけているのて、安定した翼角制御を行うこ吉が
てきる。

次に船速制御操作を応用して所定船速に対し本質的に主
機関の燃料消費量を最小にする運転点を見出し、その運
転点で船舶を運航させる制御方法について説明する。い
１第５図に示すコンビイ・−タ制御うインａ−ｂ上のｙ
１点で船速Ｖｙて運転中、ｙ１点を通る実際の船速一定
ラインをｌ−１’トし、このラインｌ−１′Ｊ二の推進
効率最大点が、σ−ｂラインとずれている場合、次の手
順によって推進効率最大点を見出すことができる。

先つ制御１モードを負荷制御とし、次に船速設定器−に
ｙ１点における実船速Ｖｙを設定し、船速制御刈ンーオ
フスイソヂ翰を閉とし船速制御状態とする。この状態で
回転数増減スイッチ０■を使用し運転点をＹ２　＋　ｙ
３＋・と変え、各運転点ｙ２．ｙ３・・において一定時
間主機関の燃料消費量を計測する。そして同一船速のも
とて主機関の燃料消費が最小になる運転点を選択すれは
実測に基いた事実上の最高効率運転点を見い出すことが
できる０かくして求められる最高効率運転点は、船体お
よびプロペラの特性によって定寸る推進効率の最良点と
いうよりは、むしろ推進効率と主機関の燃料消費特性を
結合した真の意味の最高効率運転点である。燃料消費量
を最小にする運転点決定後へそのときの主機関の負荷を
主機関負荷計θカから、甘だ回転数を設定回転敷計（１
υによりそれぞれ読み取り、操縦レバー（３）による負
荷制御化−ドに切換えて通常の運航状態に入る。このよ
う（こすれば、緊急の際容易に船舶の増減速を行うこと
ができる。

最後に主軸駆動発電機を最大限に活用する制憫１方法に
ついて説明する。前述の側倒方法を使用すれば第６図に
示すごとく主軸駆動発電機の使用可能範囲をｂη＋、ｑ
ｆ　と拡大することが可能吉なる。こ＼に回転数ＮＮお
よびＮＭは船内電源として許容される最高および最低周
波数に対応する主機関の回転数を示ず。い捷制徊ｊライ
ンｍ、−ｂ上で運転中、ｍ−ｂライン以下に船速を低下
させる必要を生じた場合は、負荷制御に切換えて回転数
を一定に保持して主機関の設定負荷を変更することによ
り、例えば運転点を′Ｆ点から８点に移動することがで
きる。ずなわち主軸４眺動発電機を使用したま＼コンビ
イ・−り制御ラインｍ、−ｂ上に設定された船速より低
い船速て運転することかてきる。従って高価な燃料を必
要とする他の発電装置の使用が回避でき燃料費用の節減
を図ることかできる。

なお本発明は前述の実施例にのみ限定される仏のではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更
を加え得ることは勿論である０ 本発明の可変ピンチプロペラの遠隔操縦装置はＡｉＪ述
の構成を有するので、次の優れた効果を発揮する。

（ｉｌ　　設定負荷に対応する設定トルクを鋺出する主
機関トルク算出部と実［−ルクを設定１・／Ｌりに一致
させる負荷制御部とを備えているので、負荷が一定にな
るように翼角制徊ｊをする一力、回転数の増減量を設定
して回転数制御を行うので、主機関の負荷を一定に保持
した一４ｓ回転数を変更することができる。

（１１）主機関の設定負荷に対応する翼角を設定するだ
めの主機関設定１〜ルク算出部と負荷割前）１部と翼角
、設定部とを備え、これらは回転数の制御と独立して動
作するので、回転数を一定に保持した捷＼主幇関の負荷
を変更することができる。

従って主軸１駆動発電機を有する場合、その１吏用可能
範囲がひろがるので燃料費の節減が図ることができる。

（１ｉｉ１　　設定した船速と実際の船速とを比軟して
主機関の負荷を設定し、この設定値に対応する翼角を設
定するための主徴関設定トルク算出部負荷制御部、翼角
設定部とを備え、捷だ回転数の増減量の設定によって回
数を割部１するので、船速を一定に保持した寸＼回転数
を変更することができる。従って一定船速のもとて種々
回転数を変えて主機関の燃料消費計を調査するこみによ
り州別消費量を最小にする運転点を見出すことかできる
。

Ｉｖ）　　第（１）項および第（１１）項の結果および
制御モードの切換時に負荷あるいは回転数の設定値が記
憶・保持されるようにしであるので、コンビイ、−り制
御ライン上の任意の運転点よりｍ一定負荷での回転数制
御、または回転数一定での負荷制御への切換、および反
対方向への切換を行うができる。

（）設定した船速の信号にもとづいて主機関の負荷を設
定し、負荷の設定値をトルクの設定値に変え、設定した
トルクを実際のトルクと比較して翼角を制御するように
したので、回転数を一定に保持したまＸ適確な船速制御
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は主機関出力、プロペラ回転区々、船速および翼
角の相互関係を示す計画チャー１−１第２図は主機関の
運転領域の説明図、第３図は本発明の装置によって負荷
制御を行う場合の制御方法の説明図、第４図は本発明の
実施例を示す制御装置のフロック図、第５図は船速一定
で同転数を変えた場合の運転点の移動を示す説明図、第
６図は回転数一定判ｊ卸の応用例を示す説明図である。 図中、（５）　（６）　（７）　（８）　（９）いは切
換スイッチ回１烙、ＯＯ）はマツチング押釦、０３は回
転数増減スイッチ、θつは回転数設定部、Ｃ］７’ｌは
主機関、（イ）は翼角設定部、（２）は可変ピノ千プロ
ペラ、＋２−ｉ＋は主機関設定トルク算出部、（イ）は
負荷制御部、いろ１は船速制御部を示す。 第５図 ＮＭ　　　　ＮＮ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）設定した船速の信号を受は入れ実際の船速と比較し
   て主機関の負荷を設定する船速制御部と、該船速制御部
   からの設定信号および主機関の運転領域内に設定した運
   転点に対応する主機関の負荷の設定信号を切替回路を介
   して選択的に受は入れ主機関の設定トルクを算出する主
   機関設定トルク算出部と、該トルク算出部からの設定信
   号を受は入れ実際の主機関トルクと比較して可変ピンチ
   プロペラの翼角の増減量を設定する負荷イム１］御部と
   、該負荷制御部からの設定信号およびコンビイ・−り制
   御ライン上に設定した運転点に対応する設定信号を切換
   回路を介して選択的に受は入れ可変ピッチプロペラの翼
   角を設定する翼角設定部と、前記コンビ坏−゛り制御ラ
   イン」二の設定信号および主機関回転数の増減量を設定
   する回転数操作部からの設定信号を切替回路を介して選
   択的６と受は入れ十４幾関の回転数を設定する回転数設
   定部と、制御モード切換時に所要の設定値を固定するマ
   ノチンク操作部とを備え、該ヤソチンク操作部からの操
   作信号により前記主機関設定トルク算出部および翼角設
   定部および回転数設定部が、前記操作信号を受は入れた
   時点における設定値をそれぞれ記憶・保持するように構
   成したことを特徴とする可変ピッチプロペラ遠隔操縦装
   置。