CN103124965A - 为优化船舶的航行指示而利用优化能量效率的船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机程序存储此方法的记录介质 - Google Patents

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CN103124965A CN2010800679351A CN201080067935A CN103124965A CN 103124965 A CN103124965 A CN 103124965A CN 2010800679351 A CN2010800679351 A CN 2010800679351A CN 201080067935 A CN201080067935 A CN 201080067935A CN 103124965 A CN103124965 A CN 103124965A
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金再烈
李瑞汀
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    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators

Abstract

本发明涉及一种为了优化船舶的航行指示而利用优化能量效率的船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机程序存储此方法的记录介质，根据本发明的船舶燃料节约方法，包括，（a）收集基准船舶规格的基准船舶规格收集步骤；（b）收集基准航行数据的基准航行数据收集步骤；（c）生成最佳RPM计算模块的最佳RPM计算模块生成步骤；（d）在所述最佳RPM计算模块输入所述现在的日程条件及航行条件来计算出最佳RPM的最佳RPM计算步骤；（e）接收所述最佳RPM而适用于船舶的发动机的RPM适用步骤，因此，获得如下效果。即，集中分析船舶的内外整体能量消耗，根据航行条件优化能量效率，不仅能节约船舶的主要能量的燃料油，而且，通过统合用于优化能量消费的船舶的航海信息装置和发动机的控制器，实现计算出最佳航行条件的技术，并利用此技术能够实现发动机的无人控制，通过节约能量能够节约军费及船舶公司的经营费，通过节约人力来确保海上运输的经济性及高效率性，通过优化燃料油的消耗来确保二氧化碳的排放权的同时，能够积极地对应地球温暖化。

Description

为优化船舶的航行指示而利用优化能量效率的船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机程序存储此方法的记录介质
技术领域
本发明涉及一种利用优化燃料效率的船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机程序存储此方法的记录介质，更详细而言，涉及一种实时收集船舶的航行条件，而使所有动力设备在最佳的航行条件下航行，从而节约燃料消耗量，并减少发生二氧化碳的利用优化能量效率的船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机程序存储此方法的记录介质。
背景技术
开发并建造燃料消耗量少的船舶是未来造船行业的核心部分。假设船舶一天消耗100吨的燃料，排放320吨的二氧化碳，若改善里程数1%时，则一年节约24万美元以上的费用，25年则可节约600万美元，在二手船舶市场上里程数是最重要的要素之一。
而且，现代社会大部分依靠于排放温室气体的动力运输体系，船舶也是排放温室气体的主要原因，因此，二氧化碳的排放成为引起全球变暖、气候变化以及海洋被酸性化的核心要素。将1吨的货物运输1英里时，对所排放的二氧化碳的量而言，在运输工具中船舶是最有效的交通工具，在世界贸易中也是最占优势的运输工具，因此，二氧化碳的排放量相当于行业中所排放的整体温室气体排放量的约3%。
而且，在船舶航行中现在的的手动及半自动化方式根据船员的业务水准有所差异，在燃料消耗或现在的方式中只能依靠于船员的经验和能力，被开发为半自动化方式的系统时，只能适用在对应的船舶，因此，为了实现可包括各种船舶种类的系统，需要接近软件工程，并需要开发提供为应用开发类似种类的基础的概念的所谓软件架构。
由于上述理由，在多方面做出为节约船舶的燃料的努力，目前有反映气象条件提供最佳航路的方式和考虑船体条件提供最佳航路及最佳发动机模式的方式。反映气象条件提供最佳航路的情况仅以由气象台传送的气象条件为基础设定最佳航路，此方式与考虑气象条件、船体条件、发动机条件等所有条件，提供最佳RPM的本发明在考虑的条件和提供的信息中有差异，在韩国引进过多件，但油类节约效果并不理想。
作为其他方式有在设计船舶时广泛考虑船体条件，而提供最佳航路和最佳发动机模式的模型。所述模型是在决定发动机的最佳状态时，将出发时间和到达时间除以距离而计算速度的方式，适用了匀速概念，本发明在变速（包含匀变速、变加速）的同时周期性地提供最佳RPM，在此方面有区别。而且，如散货船或矿碳船等在返航时没有货物而压载航行时，虽然很难正确地计算，但本发明的船体条件是包括货物的概念，可根据发动机及船龄折旧考虑。（压载航行：为了保持船舶的中心及平衡，没有货物时装满水进行航行以保持最低入水深度；ballast water：压载水）。而且，现在在船舶公司，即在陆地上没有根据航行船舶的环境变化而监测正确的燃料消耗量的监测工具（Monitoring Tool），通过简单的对比方式即与其他船舶进行对比或与前航次进行对比不能进行正确的监测，但本发明通过提供燃料效率分析功能能够更加客观地进行监测。
以下，说明与现有的船舶航行系统相关的先行技术。
韩国公开专利第1997-0071419号（以下，称为“先行技术1”）涉及船舶的最佳航行系统，其包括，音响装置，具备安装于船舶上发出请求信号的音响发送机及接收应答信号的音响接收机；音响反应器，设置在峡谷下部，对应于所述请求信号而发出应答信号。
韩国授权专利第0433258号（以下，称为“先行技术2”）涉及为管制船舶的安全航行和多个船舶的网络服务方法，包括，在设置在多个船舶的ECS终端生成船舶的识别编号、船名、船舶的长度、船舶的幅度、船舶的类型、位置信息、船舶的速度、海航状态、转舵方向、转舵速度、船舶的行进方向的船舶数据的步骤；将所述船舶数据通过人工卫星周期性地传送到ASP系统的步骤；设置在所述ASP系统的船舶管理模块加工所述船舶数据以符合使用者，并储存在船舶DB的步骤；用为提取储存在所述船舶DB的船舶数据的ECS终端和管制客户终端连接于设置有在网络上示出电子海图的程序的主页的步骤；所述主页是将船舶信息传送到ASP系统，并利用储存在电子海图DB的数据在电子海图上显示船舶的步骤；点击表示在由网络显示的主页上的电子海图的多个船舶，实时获取所述船舶的所有信息的步骤。
所述先行技术1利用音响信号，不仅能预测在直线峡谷中的峡谷的正中央，还能预测峡谷的深度变化、峡谷的曲折度等，所述先行技术2虽然使船舶的航行者能够实时得到最新的电子海图及现在的气象环境等有关船舶安全信息，并通过网络从任何地方都能得到船舶的位置信息，但并没有提及有关实时收集船舶的航行状况，使各动力装置以最佳的航行条件航行，从而节约燃料的消耗量的本发明的技术特征。
发明内容
本发明所要达成的技术课题是提供船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机系统存储此方法的记录介质，从船舶的各种信息设备实时接收气象信息、航行信息、货物信息、发动机信息等，计算到达下次目的地为止能最经济地进行航行的最佳RPM，通过节约能量消费节约燃料消费，根据航行条件的改变迅速改变最佳RPM，通过最佳航行客观地计算燃料节约效果并反映到下次航行，通过整体的燃料节约优化能量效率，能够以自动或半自动执行所述过程。
本发明的课题并不限定于如上所述的课题，对于没有提及的其他课题本发明的技术人员通过下面的说明将会更加明确。
为解决所述技术课题，本发明的船舶燃料节约系统，其特征在于，包括，基准船舶规格收集部10，用于收集基准船舶规格；基准航行数据收集部20，用于收集在基准航行时，改变航行条件的同时，测定速度和燃料消耗率的基准航行数据；最佳RPM计算模块生成部30，接收所述基准船舶规格及基准航行数据并生成最佳RPM计算模块；最佳RPM计算部50，在从最佳RPM计算模块生成部30接收的所述最佳RPM计算模块输入现在的日程条件及航行条件并计算最佳RPM；RPM适用部60，从所述最佳RPM计算部50接收所述最佳RPM适用在船舶的发动机，所述基准航行包括车间试验、试航、新造后N航次、最近M航次，所述N及M是相关人员任意指定的次数，所述最佳RPM是相对于所述现在的日程条件及航行条件燃料消耗量最低的RPM，所述日程条件包括目标距离、目标时间、可变时间，所述航行条件包括船体条件、气象条件、发动机条件，所述最佳RPM=[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM变换系数×气象补偿系数，所述标准最佳速度是在目标速度、可变目标速度、相对于所述目标速度和可变目标速度之间的速度中的速度的燃料消耗率(=在标准航行条件中每英里燃料消耗率/速度)最低的速度，所述标准航行条件是车间试验时的航行条件，所述目标速度=目标距离/目标时间，所述可变目标速度=目标距离/（目标时间+可变时间），相对于所述航行条件的速度增减量是在现在的航行条件下以标准最佳RPM航行时相较于所述标准最佳速度而增减的速度，所述标准最佳RPM是在所述标准航行条件时能够以所述标准最佳速度航行的RPM，所述RPM转换系数是乘以所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]而在现在的航行条件下转换成能够生成所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]的速度的RPM的系数，所述气象补偿系数=顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)-恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度),所述正常气象程度是将所述标准航行条件的气象条件的程度数值化的值，所述顺气象程度是将现在的气象条件的顺气象程度数值化的值，所述恶劣气象程度是将现在的气象条件的恶劣气象程度数值化的值，所述顺气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不超过顺气象限制RPM的系数，所述顺气象限制RPM是当RPM增加时，燃料消耗增加量/速度增加量增加的点的RPM，所述恶劣气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不低于恶劣气象限制RPM的系数，所述恶劣气象限制RPM是当RPM减小时，在现在的航行条件下，每英里燃料消耗减少量/速度减少量减少的点的RPM。
为解决所述技术课题，本发明的船舶燃料节约系统，其特征在于，进一步包括，自动改变所述最佳RPM时，接收使用者的选择事项的最佳RPM自动改变设定部43，所述最佳RPM自动改变设定部43，进一步包括：变加速/匀变速设定部44，在变加速时向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令，在匀变速时从使用者接收初期RPM并传递到所述RPM适应部60；最佳RPM自动改变时间设定部46，接收所述最佳RPM的改变时间间隔，按所述改变时间间隔向所述最佳RPM计算部50传递所述最佳RPM生成命令。
为解决所述技术课题，本发明的船舶燃料节约系统，其特征在于，进一步包括，最佳RPM手动改变设定部42，接收使用者的最佳RPM改变请求时，向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令。
为解决所述技术课题，本发明的船舶燃料节约系统，其特征在于，所述最佳RPM计算部50，包括：日程/航行条件收集部52，用于收集需要输入到所述最佳RPM计算模块的现在的日程条件及航行条件；最佳RPM计算模块执行部54，若接收所述最佳RPM生成命令，则从所述日程/航行条件收集部52接收所述现在的日程条件及航行条件，并输入到所述最佳RPM计算模块来计算最佳RPM。
为解决所述技术课题，本发明的船舶燃料节约系统，其特征在于，包括：燃料效率分析部70，用于比较分析未适用所述船舶燃料节约系统的一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果，所述燃料效率分析部70，包括：燃料消耗数据收集部72，用于收集相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗数据及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗数据；燃料消耗率计算部74，用于计算所述最佳航行的燃料消耗率、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗率及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗率；燃料损失率计算部76，从所述燃料消耗率计算部74接收所述一般航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率，而计算出一般航行的燃料损失率，从所述燃料消耗率计算部74接收所述最佳航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率，而计算出最佳航行的燃料损失率；燃料节约率计算部78，从所述一般航行燃料损失率计算部76接收所述一般航行的燃料损失率，从所述最佳航行燃料损失率计算部76接收所述最佳航行的燃料损失率，而计算出最佳航行的燃料节约率，所述最佳航行的燃料损失率=最佳航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，所述一般航行的燃料损失率=一般航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，所述最佳航行的燃料节约率=一般航行的燃料损失率-最佳航行的燃料损失率。
为解决所述技术课题，本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，其特征在于，包括：（a）基准船舶规格收集步骤（S10），所述基准船舶规格收集部10收集基准船舶规格；（b）基准航行数据收集步骤（S20），所述基准航行数据收集部20收集基准航行数据；（c）最佳RPM计算模块生成步骤（S30），所述最佳RPM计算模块生成部30接收所述基准船舶规格及基准航行数据并生成最佳RPM计算模块；（d）最佳RPM计算步骤（S50），所述最佳RPM计算部50在从所述最佳RPM计算模块生成部30接收的所述最佳RPM计算模块输入现在的日程条件及航行条件来计算最佳RPM；（e）RPM适用步骤（S60），所述RPM适用部60从所述最佳RPM计算部50接收所述最佳RPM并适用在船舶的发动机，所述基准航行包括车间试验、试航、新造后N航次、最近M航次，所述N及M是相关人员任意指定的次数，所述最佳RPM是相对于所述现在的日程条件及航行条件燃料消耗量最低的RPM，所述日程条件包括目标距离、目标时间、可变时间，所述航行条件包括船体条件、气象条件、发动机条件，所述最佳RPM=[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM变换系数×气象补偿系数，所述标准最佳速度是在目标速度、可变目标速度、相对于所述目标速度和可变目标速度之间的速度中的速度的燃料消耗率(=在标准航行条件下每英里燃料消耗率/速度)最低的速度，所述标准航行条件是车间试验时的航行条件，所述目标速度=目标距离/目标时间，所述可变目标速度=目标距离/（目标时间+可变时间），相对于所述航行条件的速度增减量是在现在的航行条件下以标准最佳RPM航行时相较于所述标准最佳速度增减的速度，所述标准最佳RPM是在所述标准航行条件时能够以所述标准最佳速度航行的RPM，所述RPM转换系数是乘以所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]而在现在的航行条件下转换成能够生成所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]的速度的RPM的系数，所述气象补偿系数=顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)-恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度),所述正常气象程度是将所述标准航行条件的气象条件的程度数值化的值，所述顺气象程度是将现在的气象条件的顺气象程度数值化的值，所述恶劣气象程度是将现在的气象条件的恶劣气象程度数值化的值，所述顺气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不超过顺气象限制RPM的系数，所述顺气象限制RPM是当RPM增加时，燃料消耗增加量/速度增加量增加的点的RPM，所述恶劣气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不低于恶劣气象限制RPM的系数，所述恶劣气象限制RPM是当RPM减小时，在现在的航行条件下，每英里燃料消耗减少量/速度减小量减小的点的RPM。
为解决所述技术课题，本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，其特征在于，进一步包括（f）最佳RPM自动改变设定步骤（S40），还进一步包括：匀变速/变加速设定步骤（S46），要自动改变所述最佳RPM时，所述最佳RPM自动改变设定部43在变加速时向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令，在匀变速时从使用者接收初期RPM并传递到所述RPM适应部60；最佳RPM自动改变时间设定步骤（S44），要自动改变所述最佳RPM时，所述最佳RPM自动改变设定部43接收改变时间间隔，按所述改变时间间隔向所述最佳RPM计算部50传递所述最佳RPM生成命令，所述RPM适用部60接收所述初期RPM并适用在船舶的发动机。
为解决所述技术课题，本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，其特征在于，进一步包括(f）最佳RPM改变设定步骤（S40），所述（f）步骤进一步包括最佳RPM手动改变设定步骤（S42），当所述最佳RPM手动改变设定部42接收由使用者输入的最佳RPM改变请求时，向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令。
为解决所述技术课题，本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，其特征在于，所述（d）步骤，包括：日程/航行条件收集步骤（S52），所述最佳RPM计算部50收集需要输入到所述最佳RPM计算模块的所述现在的日程条件及航行条件；最佳RPM计算模块执行步骤（S54），所述最佳RPM计算部50将所述现在的日程条件及航行条件输入到所述最佳RPM计算模块，而计算最佳RPM。
为解决所述技术课题，本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，其特征在于，进一步包括（g）燃料效率分析步骤（S70），用于比较分析未适用所述船舶燃料节约系统的一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果，所述燃料效率分析步骤（S70），包括：燃料消耗数据收集步骤（S72），所述燃料效率分析部70收集所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料消耗数据、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗数据及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗数据；燃料消耗率计算步骤（S74），所述燃料效率分析部70用所述燃料消耗数据计算出所述船舶燃料节约系统的最佳航行的燃料消耗率、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗率及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗率；燃料损失率计算步骤（S76），所述燃料效率分析部70用所述一般航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率计算出一般航行的燃料损失率，用所述最佳航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率计算出最佳航行的燃料损失率；燃料节约率计算步骤（S78），所述燃料效率分析部70用所述一般航行的燃料损失率及所述最佳航行的燃料消耗率计算出最佳航行的燃料节约率，所述最佳航行的燃料损失率=最佳航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，所述一般航行的燃料损失率=一般航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，所述最佳航行的燃料节约率=一般航行的燃料损失率-最佳航行的燃料损失率。
根据本发明具有如下效果。即，集中分析船舶内外的整体能量消耗，根据航行条件优化能量效率，不仅能节约船舶的主要能量的燃料油，还通过统合用于优化能量消费的船舶航海信息装置和发动机的控制器，实现计算出最佳航行条件的技术，并利用此技术能够实现发动机的无人控制，通过节约能量能够节约军费及船舶公司的经营费，通过节约人力确保海上运输的经济性及高效率性，通过优化燃料油的消耗确保二氧化碳的排放权的同时，能够积极对应地球温暖化。
本发明的效果并不限定于如上所述的效果，尚未提及的其他效果可通过后述的记载将会更加明确。
附图说明
图1是现有的船舶航行系统。
图2是本发明的船舶燃料节约系统的示意图。
图3是将图2的船舶燃料节约系统适用在船舶航行系统的实施例的示意图。
图4是在车间试验过程中生成的基准航行数据的示例图。
图5是在试航中生成的基准航行数据的示例图。
图6是在新造后N航次中生成的基准航行数据的示例图。
图7是在标准航行条件下的每英里燃料消耗率/速度的图表。
图8是本发明的船舶燃料节约方法的示意图。
图9是图8的具体方法的示意图。
图中：
10：基准船舶规格收集部，20：基准航行数据收集部，30：最佳RPM计算模组生成部，42：最佳RPM手动改变设定部，43：最佳RPM自动改变设定部，44：变加速部/匀变速设定部，46：最佳RPM自动改变时间设定部，50：最佳RPM计算部，52：日程/航行条件收集部，54：最佳RPM计算模块执行部，60：RPM适用部，70：燃料效率分析部，72：燃料消耗数据收集部，74：燃料消耗率计算部，76：燃料损失率计算部，78：燃料节约率计算部，S10：基准船舶规格收集步骤，S20：基准航行数据收集步骤，S30：最佳RPM计算模块生成步骤，S40：最佳RPM改变设定步骤，S42：最佳RPM手动改变设定步骤，S44：最佳RPM自动改变时间设定步骤，S46：匀变速/变加速设定步骤，S50：最佳RPM计算步骤，S52：日程/航行条件收集步骤，S54：最佳RPM计算模块执行步骤，S60：RPM适用步骤，S70：燃料效率分析步骤，S72：燃料消耗数据收集步骤，S74：燃料消耗率计算步骤，S76：燃料损失率计算步骤，S78：燃料节约率计算步骤。
具体实施方式
本发明的目的在于，适用船舶燃料节约系统在目标时间内航行目标距离的同时，考虑航行条件求出能减少燃料消耗的最佳RPM而适用在实际航行中。
一般船舶的航行系统
一般船舶的航行（以下，称为一般航行），如图1所示，考虑船长和驾驶员的日程条件以及航行条件，当判断为需要改变速度时重新调整发动机的RPM（Revolutions Per Minute）。
所述一般航行时，船长主要判断所述航行条件中的气象条件、日程条件、船体条件，驾驶员主要判断所述航行条件中的发动机条件、船体条件，从而重新调整RPM。即，在一般航行时，为了在目标时间内或后述的可变目标时间内到达目的地，船长或驾驶员考虑气象条件、日程条件、船体条件及发动机条件调整RPM来调整速度。
如此，一般航行时，会认为考虑所述所有航行条件来决定RPM，但是，实际上，驾驶员和船长主要判断所述条件中的一部分，因此不可能计算出最佳的RPM。而且，虽船舶航行领域的专家来收集包括所述航行条件的所有信息并进行航行，但是，需考虑的航行条件太多，而无法计算出最佳的RPM，只能调整为极其主观且从经验上判断为适当的值的RPM。
于是，本发明的目的在于，在船舶适用综合考虑所述航行条件，在目标时间或可变目标时间内航行目标距离的同时，算出提高燃料效率的RPM（以下，称为最佳RPM）的系统的船舶燃料节约系统（以下，将所述船舶燃料节约系统成为优化系统）。
日程条件及航行条件
所述日程条件包括目标距离D、目标时间H、可变时间h，所述目标距离除以目标时间得目标速度V，所述目标距离D除以目标时间H和可变时间h的和的可变目标时间得可变目标速度Vv。
【数学式1】
V=D/H
Vv=D/(H+h)=D/(Hv)
所述航行条件包括船体条件、气象条件及发动机条件。
所述气象条件包括风速、潮流速度、纵摇、横摇及水深，所述纵摇是指船舶上下颠簸，所述横摇是指船舶左右摇摆。
所述发动机条件包括RPM、发动机负载、发动机性能。
所述船体条件包括排水量、船体倾斜、船舶的重量重心、货物装载量、燃料油装载量、压载水装载量。
一般，在外部条件均匀时，船舶的速度增加与RPM的增加相比例，但是，由于船舶根据所述航行条件的变化受影响，因此，RPM的变化量无法全部反应在速度（例如.逆风，逆潮的情况），或反应过敏感（例如，顺风，顺潮的情况）。并且，RPM改变时，燃料消耗率也随着所述航行条件增加（例如，货物装载量比一般多时），或减少（例如，货物装载量比一般少时）。如此，当所述航行条件不同时，即使以相同的RPM航行，实际速度和实际燃料消耗量也有可能不同，因此，相较于实际燃料消耗量而以实际速度高的RPM航行时，能减少燃料消耗量，并且时间方面上，也能够有效地航行。将RPM保持最高时，虽速度快，但是燃料消耗过多，将燃料消耗率保持最少时，速度低于目标速度时，很难在目标时间内到达目的地，因此考虑燃料消耗量和速度，保持平均目标速度V或可变目标速度Vv，以能够节约燃料消耗量的RPM航行时，其费用和效果方面有效。
基准航行数据及基准航行
为达成所述目的，按照各航行条件测定成为计算最佳RPM的基准的数据（以下，成为基准航行数据）。此时，边改变RPM和所述航行条件，边测定随此的速度及燃料消耗量。所述基准航行数据经数次航行进行测定，将成为所述基准航行数据的测定对象的航行作为基准航行。
所述基准航行包括车间试验、试航、新造后N航次、最近M航次等航行，还可以包括所述4种航行中的局部航行。即，为了测定成为所述优化系统的基准的数据，所述优化系统的管理人员、船主、使用者等，将所述4种航行中的几个事先设定为基准航行。（N、M也是本系统的管理人员、船主、使用者等事先以任意基准设定的航行次数）。图4是在所述车间试验时测定的基准航行数据的示例图，图5是在所述试航时测定的基准航行数据的示例图，图6是在新造后N航次时测定的基准航行数据的示例图。
若收集所述所有基准航行数据，则基于所述基准航行数据生成相对于航行条件计算最佳RPM的最佳RPM计算模块，对所述最佳RPM计算模块输入目前的日程条件及航行条件计算最佳RPM并适用在航行（以下，在所述最佳RPM计算模块输入现在的日程条件及航行条件，而计算最佳RPM进行航行时叫做最佳航行），从而与一般航行相比减低燃料消耗。
船舶燃料节约系统
图2为达成本发明的所述目的而示出根据一实施例的船舶燃料节约系统，所述船舶燃料节约系统，包括：基准船舶规格收集部10、基准航行数据收集部20、最佳RPM计算模块生成部30、最佳RPM自动改变设定部43、最佳RPM手动改变设定部42、最佳RPM计算部50、RPM适用部60及燃料效率分析部70，并执行以下功能。
所述基准船舶规格收集部10收集需要适用所述优化系统的船舶的规格（以下，成为基准船舶规格）。所述基准船舶规格包括吨数、船龄、船型、船级。
所述基准航行数据收集部20收集用于生成所述最佳RPM计算模块的基准航行数据。
所述最佳RPM计算模块生成部30接收在基准航行时测定的基准航行数据，并生成最佳RPM计算模块。
所述最佳RPM自动改变设定部43包括变加速/匀变速设定部44、最佳RPM自动改变设定部43。
所述变加速/匀变速设定部44，在变加速时，向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令，在匀变速时，从使用者（船长或驾驶员）接收初期RPM，而传递给RPM适用部60。
所述最佳RPM自动改变设定部43接收最佳RPM的改变时间间隔，并按照所述改变时间间隔向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令。
所述匀变速和变加速是变速方法的种类，本发明中，根据初期RPM值区分。所述变速是指，即使改变速度也能保持平均目标速度的同时进行变速，此时，输入预测在初期RPM能达到目标速度的RPM、以前航行RPM等任意RPM进行航行的是匀变速，在初期RPM输入通过所述优化系统求出的最佳RPM进行航行的是变加速。即，以变加速航行时，由于航行初期开始达到优化，因此虽具有提高燃料效率的优点，但是，本发明中，根据使用者的需要，或者无法收集现在的航行条件时，也可以选择匀变速进行航行。
所述最佳RPM手动改变设定部42，若由使用者接收最佳RPM改变请求，则向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令。
所述最佳RPM计算部50，从所述最佳RPM自动改变设定部43接收所述使用者的设定，从所述最佳RPM计算基准生成部接收所述最佳RPM计算模块，计算根据所述航行条件的最佳RPM。
所述最佳RPM计算部50，包括：日程/航行条件收集部52、最佳RPM计算模块执行部54。
所述日程/航行条件收集部52收集输入到所述最佳RPM计算模块的现在的日程条件/航行条件。
所述最佳RPM计算模块执行部54，若从所述最佳RPM自动改变设定部43或所述最佳RPM手动改变设定部42接收所述最佳RPM生成命令，则从所述日程/航行条件收集部52接收现在的日程条件及航行条件并输入到所述最佳RPM计算模块而计算所述最佳RPM。
所述RPM适用部60从所述最佳RPM计算部50接收所述最佳RPM，或在匀变速时，从所述最佳RPM自动改变设定部43接收所述初期RPM，并适用在船舶的发动机。
所述燃料效率分析部70比较分析未适用所述船舶燃料节约系统的一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果。
所述燃料效率分析部70，包括：燃料消耗数据收集部72、燃料消耗率计算部74、燃料损失率计算部76及燃料节约率计算部78。
所述燃料消耗数据收集部72收集相对于与所述最佳航行相同的日程的所述基准航行的燃料消耗数据、相对于与所述最佳航行相同的日程的一般航行的燃料消耗数据。
所述燃料消耗率计算部74从所述燃料消耗数据收集部72接收燃料消耗数据而计算出适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行的燃料消耗率、相对于与所述最佳航行相同的日程的所述基准航行的燃料消耗率、以及相对于所述最佳航行相同的日程的一般航行的燃料消耗率。
所述燃料损失率计算部76从所述燃料消耗率计算部74接收所述一般航行的燃料消耗率、所述基准航行的燃料消耗率而计算出一般航行的燃料损失率，从所述燃料消耗率计算部74接收所述最佳航行的燃料消耗率、所述基准航行的燃料消耗率而计算出最佳航行的燃料损失率。
所述燃料节约率计算部78从所述一般航行燃料损失率计算部76接收所述一般航行的燃料损失率，并从所述最佳航行燃料损失率计算部76接收所述最佳航行的燃料消耗率而计算出最佳航行的燃料节约率。
船舶燃料节约系统的适用例
本发明的船舶燃料节约系统能以各种方法设置在计算机（PC）。所述船舶燃料节约系统的整个系统可以全部设置在一个计算机上，此时，通过网络连接在其他的计算机，或者用可以适用在计算机的电子记录介质接收并发送所需的资料。并且，在多个计算机分别设置多个系统，能以具备所述优化系统的所有构成要素的状态下进行设置，此时，每个系统可以通过网络传递信息进行同步化。而且，在多个计算机分别设置多个系统，可以将所述优化系统的构成要素分开设置在每个计算机，此时，每个系统通过网络传递信息并进行同步化。
图3示出适用本发明的船舶燃料节约系统的船舶以及通过网络与船舶连接的船舶燃料节约系统管理人员的计算机以及船主的计算机，是在多个计算机设置多个所述船舶燃料节约系统（以下，成为优化系统）的例。所述优化系统通过网络连接在船舶内外的各种设备，收集资料并控制发动机。
所述基准船舶规格收集部10连接于输出入装置或其他的计算机而接收所述基准航行规格，并连接于所述基准航行数据收集部20而传递基准船舶规格。
所述基准航行数据收集部20连接于输出入装置或其他的计算机而接收基准航行数据，并连接于所述最佳RPM计算模块生成部30而传递基准航行数据，并连接于所述燃料效率分析部70而传递基准航行时的燃料消耗率。
所述最佳RPM计算模块生成部30连接于所述基准船舶规格收集部10和所述基准航行数据收集部20而接收所述基准船舶规格及基准航行数据，从而生成最佳RPM计算模块。
所述最佳RPM计算部50从所述最佳RPM自动改变设定部43或最佳RPM手动改变设定部42接收使用者的选择事项，并从所述最佳RPM计算模块生成部30接收所述最佳RPM计算模块，而计算根据现在的日程条件及航行条件的最佳RPM，并传递给所述RPM适用部60。
并且，为了收集输入到所述最佳RPM计算模块的现在的日程条件及航行条件，连接于输出入装置或其他的计算机或船舶内外的信息收集装置而接收所述航行条件中的气象条件，并连接于输出入装置或其他的计算机或发动机控制装置而接收发动机条件，并连接于输出入装置或其他的计算机而接收船体条件及日程条件。
连接于所述最佳RPM计算部50的信息收集装置（图1及图3标记为第一收集装置至第N收集装置）可由GPS、风速计（ANEMOMETER）、电罗盘（GYROCOMPASS）、速度计程仪（SPEED LOG）、航向跟踪控制系统（HEADING/TRACK CONTROL SYSTEM）等收集装置构成，电子海图、BWWAS、转换器可以连接在所述信息收集装置和所述优化系统之间。所述转换器是将所述信息收集装置的信息转换为可以输入到设置在所述优化系统的计算机的形态的数据。
所述RPM适用部60连接于输出装置而输出从最佳RPM计算部50接收的所述最佳RPM，或者连接于驾驶室的ETC、船长室的ETC中的一个以上，发送从所述最佳RPM计算部50接收的所述最佳RPM。
所述燃料效率分析部70为了比较分析一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果，连接于所述基准航行数据收集部20而接收基准航行数据，并连接于所述最佳RPM计算部50接收最佳航行适用时的日程条件、航行条件及燃料消耗量。
所述连接可以直接用电缆连接或有无线网络连接。
最佳RPM及最佳RPM计算模块
所述最佳RPM计算模块通过如下方式生成最佳RPM。
【数学式2】
最佳RPM=【标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量】×RPM变换系数×气象补偿系数。
所述数学式，当所述最佳RPM计算模块生成部30模拟生成基准船舶规格和基准航行数据，若改变基准船舶规格，则需要重新生成。
所述标准最佳速度是在所述目标速度、可变目标速度、以及所述目标速度和可变目标速度之间的速度中相对于速度在标准航行条件下的每英里燃料消耗率/速度为最低的速度，所述标准航行条件是在车间试验时的航行条件。参照图7，假设横轴为速度、纵轴为在标准航行条件下的每英里的燃料消耗率，A为目标速度，B为可变速度时，在A和B之间，每英里的燃料消耗率最低的点是C，因此，C时的速度成为标准最佳速度。
相对于所述航行条件的速度增减量是在现在的航行条件下以标准最佳RPM航行时，比所述标准最佳速度增减的速度的量，所述标准最佳RPM是在所述标准航行条件时能以所述标准最佳速度航行的RPM。
所述RPM变换系数是乘以所述【标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量】，变换为在现在的航行条件下能实现所述【标准最佳速度-相对于航向条件的速度增减量】的速度的RPM的系数。
所述气象补偿系数的公式为如下。
【数学式3】
气象补偿系数=顺气象系数（顺气象程度-正常气象程度）-恶劣气象系数（恶劣气象程度-正常气象程度）
所述正常气象程度是将所述标准航行条件的气象条件的程度数值化的值，一般，风及潮流的强度为0时成为标准航行条件。所述顺气象程度是将现在的气象条件的顺气象程度数值化的值，所述恶劣气象程度是将现在的气象条件的恶劣气象程度数值化的值。即，顺气象程度是将顺风和顺潮的强度数值化的值，恶劣气象程度是将逆风和逆潮的强度数值化的值，所述（顺气象程度-正常气象程度）和（恶劣气象程度-正常气象程度）表示所述气象条件对速度的增减引起的影响。
所述顺气象系数是将所述【顺气象系数（顺气象程度-正常气象程度）】乘以所述【标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量】×RPM变换系数而求出RPM时，限制RPM使其不超过顺气象限制RPM的系数，所述顺气象界限RPM是当RPM增加时燃料消耗增加量/速度增加量增加的点的RPM。
所述恶劣气象系数是将所述【恶劣气象系数（恶劣气象程度-正常气象程度）】乘以所述【标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量】×RPM变换系数求出RPM时，限制RPM使其不低于恶劣气象限制RPM的系数，所述恶劣气象界限RPM是当减低RPM时，燃料消耗减少量/速度减少量减少的点的RPM。
最佳航行的燃料节约率
求出所述最佳航行的燃料节约率的数学式为如下。
最佳航行的燃料节约率=一般航行的燃料损失率-最佳航行的燃料损失率
此时，所述最佳航行的燃料损失率和一般航行的燃料损失率为如下。
最佳航行的燃料损失率=最佳航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率
一般航行的燃料损失率=一般航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率
此处，基准航行的燃料消耗率是通过基准航行数据计算的基准航行时的平均燃料消耗率。
船舶燃料节约方法
图8是本发明的船舶燃料节约方法的示意图，图9是进一步详细示出图8的船舶燃料节约方法的图，使用所述优化系统的船舶燃料节约方法，包括：基准规格收集步骤（S10）、基准航行数据收集步骤（S20）、最佳RPM计算模块生成步骤（S30）、最佳RPM改变设定步骤（S40）、最佳RPM计算步骤（S50）、RPM适用步骤（S60）、燃料效率分析步骤（S70）。
在所述基准船舶规格收集步骤（S10）中，所述优化系统的基准规格收集部10收集基准船舶规格。
在所述基准航行数据收集步骤（S20）中，所述基准航行数据收集部20收集所述基准航行数据。
在所述最佳RPM计算模块生成步骤（S30）中，所述最佳RPM计算模块生成部30接收所述基准船舶规格及基准航行数据而生成最佳RPM计算模块。
在所述最佳RPM改变设定步骤（S40）中，接收使用者设定的最佳RPM的计算及适用方法，根据使用者的选择，自动调节最佳RPM或手动调节最佳RPM，在自动航行时，可以选择匀变速或变加速中的一个可以进行航行。
在所述最佳RPM改变设定步骤（S40）中，自动改变所述最佳RPM时，经过匀变速/变加速设定步骤（S46）、最佳RPM自动改变时间设定步骤（S44）。
在所述匀变速/变加速设定步骤（S46）中所述最佳RPM自动改变设定部43向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令，在匀变速时，由使用者接收初期RPM并传递给所述RPM适用部60。
在所述最佳RPM自动改变时间设定步骤（S44）中，所述最佳RPM自动改变设定部43接收改变时间间隔，按照所述改变时间间隔向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令。
在所述最佳RPM手动改变设定步骤（S42）中，当所述最佳RPM手动改变设定部42接收使用者的最佳RPM改变请求时，向所述最佳RPM计算部50传递最佳PRM生成命令。
在所述最佳RPM计算步骤（S50）中，向所述最佳RPM计算部50所接收的所述最佳RPM计算模块输入所述现在的日程条件及航行条件而计算出最佳RPM。
在所述最佳RPM计算步骤（S50）包括日程/航行条件收集步骤（S52）、最佳RPM计算模块执行步骤（S54）。
在所述日程/航行条件收集步骤（S52）中收集输入到所述最佳RPM计算模块的所述现在的日程条件及航行条件。
在所述最佳RPM计算模块执行步骤（S54）中，当所述最佳RPM计算部50从所述最佳RPM自动改变设定部43或最佳RPM手动改变设定部42接收所述最佳RPM生成命令时，所述最佳RPM计算部50向所述最佳RPM计算模块输入所述目前的日程条件及航行条件而计算所述最佳RPM。
在所述RPM适用步骤（S60）中，所述RPM适用部60从所述最佳RPM计算部50接收所述最佳RPM，在匀变速时，从所述最佳RPM自动改变设定部43接收所述初期RPM而适用在船舶的发动机。
在所述燃料效率分析步骤（S70）中，比较分析未适用所述船舶燃料节约系统的一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果。
所述燃料效率分析步骤（S70），包括：燃料消耗数据收集步骤（S72）、燃料消耗率计算步骤（S74）、燃料损失率计算步骤（S76）、燃料节约率计算步骤（S78）。
在所述燃料消耗数据收集步骤（S72）中，所述燃料效率分析部70收集适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料消耗数据、相对于与所述最佳航行相同的日程的所述基准航行的燃料消耗数据、以及相对于与所述最佳航行相同的日程的一般航行的燃料消耗数据。
在所述燃料消耗率计算步骤（S74）中，所述燃料效率分析部70用所述燃料消耗数据计算适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行的燃料消耗率、相对于与所述最佳航行相同的日程的所述基准航行的燃料消耗率、以及相对于与所述最佳航行相同的日程的一般航行的燃料消耗率。
在所述燃料损失率计算步骤（S76）中，所述燃料效率分析部70用所述一般航行的燃料消耗率、所述基准航行的燃料消耗率计算一般航行的燃料损失率，并用所述最佳航行的燃料消耗率、所述基准航行的燃料消耗率计算最佳航行的燃料损失率。
在所述燃料节约率计算步骤（S78）中，所述燃料效率分析部70用所述一般航行的燃料损失率、所述最佳航行的燃料消耗率计算最佳航行的燃料节约率。
所述船舶燃料节约方法以电脑程序储存在记录介质并可以使用。
以上所述的本发明的优选实施例是为解决技术课题而提出的，本发明所属领域的技术人员可在本发明的思想及范围内进行各种修改、改变及附加等这样的修改、改变等应属于本发明的权利要求范围。
本发明的船舶燃料节约系统，包括，基准船舶规格收集部10，用于收集基准船舶规格；基准航行数据收集部20，用于收集在基准航行时，改变航行条件的同时，测定速度和燃料消耗率的基准航行数据；最佳RPM计算模块生成部30，接收所述基准船舶规格及基准航行数据并生成最佳RPM计算模块；最佳RPM计算部50，在从最佳RPM计算模块生成部30接收的所述最佳RPM计算模块输入现在的日程条件及航行条件并计算最佳RPM；RPM适用部60，从所述最佳RPM计算部50接收所述最佳RPM适用在船舶的发动机，所述基准航行包括车间试验、试航、新造后N航次、最近M航次，所述N及M是相关人员任意指定的次数，所述最佳RPM是相对于所述现在的日程条件及航行条件燃料消耗量最低的RPM，所述日程条件包括目标距离、目标时间、可变时间，所述航行条件包括船体条件、气象条件、发动机条件，所述最佳RPM=[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM变换系数×气象补偿系数，所述标准最佳速度是在目标速度、可变目标速度、相对于所述目标速度和可变目标速度之间的速度中的速度的燃料消耗率(=在标准航行条件中每英里燃料消耗率/速度)最低的速度，所述标准航行条件是车间试验时的航行条件，所述目标速度=目标距离/目标时间，所述可变目标速度=目标距离/（目标时间+可变时间），相对于所述航行条件的速度增减量是在现在的航行条件下以标准最佳RPM航行时相较于所述标准最佳速度而增减的速度，所述标准最佳RPM是在所述标准航行条件时能够以所述标准最佳速度航行的RPM，所述RPM转换系数是乘以所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]而在现在的航行条件下转换成能够生成所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]的速度的RPM的系数，所述气象补偿系数=顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)-恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度),所述正常气象程度是将所述标准航行条件的气象条件的程度数值化的值，所述顺气象程度是将现在的气象条件的顺气象程度数值化的值，所述恶劣气象程度是将现在的气象条件的恶劣气象程度数值化的值，所述顺气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不超过顺气象限制RPM的系数，所述顺气象限制RPM是当RPM增加时，燃料消耗增加量/速度增加量增加的点的RPM，所述恶劣气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不低于恶劣气象限制RPM的系数，所述恶劣气象限制RPM是当RPM减小时，在现在的航行条件下，每英里燃料消耗减少量/速度减少量减少的点的RPM。
本发明的船舶燃料节约系统，进一步包括，自动改变所述最佳RPM时，接收使用者的选择事项的最佳RPM自动改变设定部43，所述最佳RPM自动改变设定部43，进一步包括：变加速/匀变速设定部44，在变加速时向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令，在匀变速时从使用者接收初期RPM并传递到所述RPM适应部60；最佳RPM自动改变时间设定部46，接收所述最佳RPM的改变时间间隔，按所述改变时间间隔向所述最佳RPM计算部50传递所述最佳RPM生成命令。
本发明的船舶燃料节约系统，进一步包括，最佳RPM手动改变设定部42，接收使用者的最佳RPM改变请求时，向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令。
本发明的船舶燃料节约系统的所述最佳RPM计算部50，包括：日程/航行条件收集部52，用于收集需要输入到所述最佳RPM计算模块的现在的日程条件及航行条件；最佳RPM计算模块执行部54，若接收所述最佳RPM生成命令，则从所述日程/航行条件收集部52接收所述现在的日程条件及航行条件，并输入到所述最佳RPM计算模块来计算最佳RPM。
本发明的船舶燃料节约系统，包括，燃料效率分析部70，用于比较分析未适用所述船舶燃料节约系统的一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果，所述燃料效率分析部70，包括：燃料消耗数据收集部72，用于收集相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗数据及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗数据；燃料消耗率计算部74，用于计算所述最佳航行的燃料消耗率、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗率及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗率；燃料损失率计算部76，从所述燃料消耗率计算部74接收所述一般航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率，而计算出一般航行的燃料损失率，从所述燃料消耗率计算部74接收所述最佳航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率，而计算出最佳航行的燃料损失率；燃料节约率计算部78，从所述一般航行燃料损失率计算部76接收所述一般航行的燃料损失率，从所述最佳航行燃料损失率计算部76接收所述最佳航行的燃料损失率，而计算出最佳航行的燃料节约率，所述最佳航行的燃料损失率=最佳航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，所述一般航行的燃料损失率=一般航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，所述最佳航行的燃料节约率=一般航行的燃料损失率-最佳航行的燃料损失率。
本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，包括：（a）基准船舶规格收集步骤（S10），所述基准船舶规格收集部10收集基准船舶规格；（b）基准航行数据收集步骤（S20），所述基准航行数据收集部20收集基准航行数据；（c）最佳RPM计算模块生成步骤（S30），所述最佳RPM计算模块生成部30接收所述基准船舶规格及基准航行数据并生成最佳RPM计算模块；（d）最佳RPM计算步骤（S50），所述最佳RPM计算部50在从所述最佳RPM计算模块生成部30接收的所述最佳RPM计算模块输入现在的日程条件及航行条件来计算最佳RPM；（e）RPM适用步骤（S60），所述RPM适用部60从所述最佳RPM计算部50接收所述最佳RPM并适用在船舶的发动机，所述基准航行包括车间试验、试航、新造后N航次、最近M航次，所述N及M是相关人员任意指定的次数，所述最佳RPM是相对于所述现在的日程条件及航行条件燃料消耗量最低的RPM，所述日程条件包括目标距离、目标时间、可变时间，所述航行条件包括船体条件、气象条件、发动机条件，所述最佳RPM=[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM变换系数×气象补偿系数，所述标准最佳速度是在目标速度、可变目标速度、相对于所述目标速度和可变目标速度之间的速度中的速度的燃料消耗率(=在标准航行条件下每英里燃料消耗率/速度)最低的速度，所述标准航行条件是车间试验时的航行条件，所述目标速度=目标距离/目标时间，所述可变目标速度=目标距离/（目标时间+可变时间），相对于所述航行条件的速度增减量是在现在的航行条件下以标准最佳RPM航行时相较于所述标准最佳速度增减的速度，所述标准最佳RPM是在所述标准航行条件时能够以所述标准最佳速度航行的RPM，所述RPM转换系数是乘以所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]而在现在的航行条件下转换成能够生成所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]的速度的RPM的系数，所述气象补偿系数=顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)-恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度),所述正常气象程度是将所述标准航行条件的气象条件的程度数值化的值，所述顺气象程度是将现在的气象条件的顺气象程度数值化的值，所述恶劣气象程度是将现在的气象条件的恶劣气象程度数值化的值，所述顺气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不超过顺气象限制RPM的系数，所述顺气象限制RPM是当RPM增加时，燃料消耗增加量/速度增加量增加的点的RPM，所述恶劣气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不低于恶劣气象限制RPM的系数，所述恶劣气象限制RPM是当RPM减小时，在现在的航行条件下，每英里燃料消耗减少量/速度减小量减小的点的RPM。
本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，进一步包括（f）最佳RPM自动改变设定步骤（S40），还进一步包括：匀变速/变加速设定步骤（S46），要自动改变所述最佳RPM时，所述最佳RPM自动改变设定部43在变加速时向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令，在匀变速时从使用者接收初期RPM并传递到所述RPM适应部60；最佳RPM自动改变时间设定步骤（S44），要自动改变所述最佳RPM时，所述最佳RPM自动改变设定部43接收改变时间间隔，按所述改变时间间隔向所述最佳RPM计算部50传递所述最佳RPM生成命令，所述RPM适用部60接收所述初期RPM并适用在船舶的发动机。
本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，进一步包括（f）最佳RPM改变设定步骤（S40），所述（f）步骤进一步包括最佳RPM手动改变设定步骤（S42），当所述最佳RPM手动改变设定部42接收由使用者输入的最佳RPM改变请求时，向所述最佳RPM计算部50传递最佳RPM生成命令。
本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法的所述（d）步骤，包括：日程/航行条件收集步骤（S52），所述最佳RPM计算部50收集需要输入到所述最佳RPM计算模块的所述现在的日程条件及航行条件；最佳RPM计算模块执行步骤（S54），所述最佳RPM计算部50将所述现在的日程条件及航行条件输入到所述最佳RPM计算模块，而计算最佳RPM。
本发明的使用所述船舶燃料节约系统的船舶燃料节约方法，进一步包括（g）燃料效率分析步骤（S70），用于比较分析未适用所述船舶燃料节约系统的一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果，所述燃料效率分析步骤（S70），包括：燃料消耗数据收集步骤（S72），所述燃料效率分析部70收集所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料消耗数据、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗数据及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗数据；燃料消耗率计算步骤（S74），所述燃料效率分析部70用所述燃料消耗数据计算出所述船舶燃料节约系统的最佳航行的燃料消耗率、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗率及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗率；燃料损失率计算步骤（S76），所述燃料效率分析部70用所述一般航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率计算出一般航行的燃料损失率，用所述最佳航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率计算出最佳航行的燃料损失率；燃料节约率计算步骤（S78），所述燃料效率分析部70用所述一般航行的燃料损失率及所述最佳航行的燃料消耗率计算出最佳航行的燃料节约率，所述最佳航行的燃料损失率=最佳航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，所述一般航行的燃料损失率=一般航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，所述最佳航行的燃料节约率=一般航行的燃料损失率-最佳航行的燃料损失率。
根据本发明的为了优化船舶的航行指示而利用优化能量效率的船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机程序存储此方法的记录介质，集中分析船舶的内外整体能量消耗，根据航行条件优化能量效率，不仅能节约船舶的主要能量的燃料油，而且，通过统合用于优化能量消费的船舶的航海信息装置和发动机的控制器，实现计算出最佳航行条件的技术，并利用此技术能够实现发动机的无人控制，通过节约能量能够节约军费及船舶公司的经营费，通过节约人力来确保海上运输的经济性及高效率性，通过优化燃料油的消耗来确保二氧化碳的排放权的同时，能够积极地对应地球温暖化，本发明的船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机程序存储此方法的记录介质能广泛应用于工业现场。

Claims (11)

1.一种船舶燃料节约系统，其特征在于，包括：
基准船舶规格收集部（10），用于收集基准船舶规格；
基准航行数据收集部（20），用于收集在基准航行时，改变航行条件的同时，测定速度和燃料消耗率的基准航行数据；
最佳RPM计算模块生成部（30），接收所述基准船舶规格及基准航行数据并生成最佳RPM计算模块；
最佳RPM计算部（50），在从最佳RPM计算模块生成部（30）接收的所述最佳RPM计算模块输入现在的日程条件及航行条件并计算最佳RPM；
RPM适用部（60），从所述最佳RPM计算部（50）接收所述最佳RPM适用在船舶的发动机，
所述基准航行包括车间试验、试航、新造后N航次、最近M航次，所述N及M是相关人员任意指定的次数，
所述最佳RPM是相对于所述现在的日程条件及航行条件燃料消耗量最低的RPM，
所述日程条件包括目标距离、目标时间、可变时间，
所述航行条件包括船体条件、气象条件、发动机条件，
所述最佳RPM=[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM变换系数×气象补偿系数，
所述标准最佳速度是在目标速度、可变目标速度、相对于所述目标速度和可变目标速度之间的速度中的速度的燃料消耗率(=在标准航行条件中每英里燃料消耗率/速度)最低的速度，
所述标准航行条件是车间试验时的航行条件，
所述目标速度=目标距离/目标时间，
所述可变目标速度=目标距离/（目标时间+可变时间），
相对于所述航行条件的速度增减量是在现在的航行条件下以标准最佳RPM航行时相较于所述标准最佳速度而增减的速度，
所述标准最佳RPM是在所述标准航行条件时能够以所述标准最佳速度航行的RPM，
所述RPM转换系数是乘以所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]而在现在的航行条件下转换成能够生成所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]的速度的RPM的系数，
所述气象补偿系数=顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)-恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度),
所述正常气象程度是将所述标准航行条件的气象条件的程度数值化的值，
所述顺气象程度是将现在的气象条件的顺气象程度数值化的值，
所述恶劣气象程度是将现在的气象条件的恶劣气象程度数值化的值，
所述顺气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不超过顺气象限制RPM的系数，
所述顺气象限制RPM是当RPM增加时，燃料消耗增加量/速度增加量增加的点的RPM，
所述恶劣气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不低于恶劣气象限制RPM的系数，
所述恶劣气象限制RPM是当RPM减小时，在现在的航行条件下，每英里燃料消耗减少量/速度减少量减少的点的RPM。
2.根据权利要求1所述的船舶燃料节约系统，其特征在于，进一步包括，自动改变所述最佳RPM时，接收使用者的选择事项的最佳RPM自动改变设定部（43），
所述最佳RPM自动改变设定部（43），进一步包括：
变加速/匀变速设定部（44），在变加速时向所述最佳RPM计算部（50）传递最佳RPM生成命令，在匀变速时从使用者接收初期RPM并传递到所述RPM适应部（60）；
最佳RPM自动改变时间设定部（46），接收所述最佳RPM的改变时间间隔，按所述改变时间间隔向所述最佳RPM计算部（50）传递所述最佳RPM生成命令。
3.根据权利要求1所述的船舶燃料节约系统，其特征在于，进一步包括，最佳RPM手动改变设定部（42），接收使用者的最佳RPM改变请求时，向所述最佳RPM计算部（50）传递最佳RPM生成命令。
4.根据权利要求2及3所述的船舶燃料节约系统，其特征在于，所述最佳RPM计算部（50），包括：
日程/航行条件收集部（52），用于收集需要输入到所述最佳RPM计算模块的现在的日程条件及航行条件；
最佳RPM计算模块执行部（54），若接收所述最佳RPM生成命令，则从所述日程/航行条件收集部（52）接收所述现在的日程条件及航行条件，并输入到所述最佳RPM计算模块来计算最佳RPM。
5.根据权利要求1所述的船舶燃料节约系统，其特征在于，包括：燃料效率分析部（70），用于比较分析未适用所述船舶燃料节约系统的一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果，
所述燃料效率分析部（70），包括：
燃料消耗数据收集部（72），用于收集相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗数据及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗数据；
燃料消耗率计算部（74），用于计算所述最佳航行的燃料消耗率、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗率及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗率；
燃料损失率计算部（76），从所述燃料消耗率计算部（74）接收所述一般航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率，而计算出一般航行的燃料损失率，从所述燃料消耗率计算部（74）接收所述最佳航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率，而计算出最佳航行的燃料损失率；
燃料节约率计算部（78），从所述一般航行燃料损失率计算部（76）接收所述一般航行的燃料损失率，从所述最佳航行燃料损失率计算部（76）接收所述最佳航行的燃料损失率，而计算出最佳航行的燃料节约率，
所述最佳航行的燃料损失率=最佳航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，
所述一般航行的燃料损失率=一般航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，
所述最佳航行的燃料节约率=一般航行的燃料损失率-最佳航行的燃料损失率。
6.一种船舶燃料节约方法，所述方法使用包括基准船舶规格收集部（10）、基准航行数据收集部（20）、最佳RPM计算模块生成部（30）、最佳RPM计算部（50）及RPM适用部（60）的船舶燃料节约系统，其特征在于，包括：
（a）基准船舶规格收集步骤（S10），所述基准船舶规格收集部（10）收集基准船舶规格；
（b）基准航行数据收集步骤（S20），所述基准航行数据收集部（20）收集基准航行数据；
（c）最佳RPM计算模块生成步骤（S30），所述最佳RPM计算模块生成部（30）接收所述基准船舶规格及基准航行数据并生成最佳RPM计算模块；
（d）最佳RPM计算步骤（S50），所述最佳RPM计算部（50）在从所述最佳RPM计算模块生成部（30）接收的所述最佳RPM计算模块输入现在的日程条件及航行条件来计算最佳RPM；
（e）RPM适用步骤（S60），所述RPM适用部（60）从所述最佳RPM计算部（50）接收所述最佳RPM并适用在船舶的发动机，
所述基准航行包括车间试验、试航、新造后N航次、最近M航次，所述N及M是相关人员任意指定的次数，
所述最佳RPM是相对于所述现在的日程条件及航行条件燃料消耗量最低的RPM，
所述日程条件包括目标距离、目标时间、可变时间，
所述航行条件包括船体条件、气象条件、发动机条件，
所述最佳RPM=[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM变换系数×气象补偿系数，
所述标准最佳速度是在目标速度、可变目标速度、相对于所述目标速度和可变目标速度之间的速度中的速度的燃料消耗率(=在标准航行条件下每英里燃料消耗率/速度)最低的速度，
所述标准航行条件是车间试验时的航行条件，
所述目标速度=目标距离/目标时间，
所述可变目标速度=目标距离/（目标时间+可变时间），
相对于所述航行条件的速度增减量是在现在的航行条件下以标准最佳RPM航行时相较于所述标准最佳速度增减的速度，
所述标准最佳RPM是在所述标准航行条件时能够以所述标准最佳速度航行的RPM，
所述RPM转换系数是乘以所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]而在现在的航行条件下转换成能够生成所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]的速度的RPM的系数，
所述气象补偿系数=顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)-恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度),
所述正常气象程度是将所述标准航行条件的气象条件的程度数值化的值，
所述顺气象程度是将现在的气象条件的顺气象程度数值化的值，
所述恶劣气象程度是将现在的气象条件的恶劣气象程度数值化的值，
所述顺气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[顺气象系数(顺气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不超过顺气象限制RPM的系数，
所述顺气象限制RPM是当RPM增加时，燃料消耗增加量/速度增加量增加的点的RPM，
所述恶劣气象系数是在所述[标准最佳速度-相对于航行条件的速度增减量]×RPM转换系数乘以所述[恶劣气象系数(恶劣气象程度-正常气象程度)]来求得RPM时，限定所述最佳RPM使其不低于恶劣气象限制RPM的系数，
所述恶劣气象限制RPM是当RPM减小时，在现在的航行条件下，每英里燃料消耗减少量/速度减小量减小的点的RPM。
7.根据权利要求6所述的船舶燃料节约方法，其特征在于，所述船舶燃料节约系统进一步包括最佳RPM自动改变设定部（43），
所述船舶燃料节约方法进一步包括（f）最佳RPM自动改变设定步骤（S40），还进一步包括：
匀变速/变加速设定步骤（S46），要自动改变所述最佳RPM时，所述最佳RPM自动改变设定部（43）在变加速时向所述最佳RPM计算部（50）传递最佳RPM生成命令，在匀变速时从使用者接收初期RPM并传递到所述RPM适应部（60）；
最佳RPM自动改变时间设定步骤（S44），要自动改变所述最佳RPM时，所述最佳RPM自动改变设定部（43）接收改变时间间隔，按所述改变时间间隔向所述最佳RPM计算部（50）传递所述最佳RPM生成命令，
所述RPM适用部（60）接收所述初期RPM并适用在船舶的发动机。
8.根据权利要求6所述的船舶燃料节约方法，其特征在于，所述船舶燃料节约系统进一步包括最佳RPM手动改变设定部（42），
所述船舶燃料节约方法包括（f）最佳RPM改变设定步骤（S40），
所述（f）步骤进一步包括最佳RPM手动改变设定步骤（S42），当所述最佳RPM手动改变设定部（42）接收由使用者输入的最佳RPM改变请求时，向所述最佳RPM计算部（50）传递最佳RPM生成命令。
9.根据权利要求7及8所述的船舶燃料节约方法，其特征在于，所述（d）步骤，包括：
日程/航行条件收集步骤（S52），所述最佳RPM计算部（50）收集需要输入到所述最佳RPM计算模块的所述现在的日程条件及航行条件；
最佳RPM计算模块执行步骤（S54），所述最佳RPM计算部（50）将所述现在的日程条件及航行条件输入到所述最佳RPM计算模块，而计算最佳RPM。
10.根据权利要求6所述的船舶燃料节约方法，其特征在于，所述船舶燃料节约系统进一步包括燃料效率分析部（70），
所述船舶燃料节约方法，进一步包括（g）燃料效率分析步骤（S70），用于比较分析未适用所述船舶燃料节约系统的一般航行时和适用所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料节约效果，
所述燃料效率分析步骤（S70），包括：
燃料消耗数据收集步骤（S72），所述燃料效率分析部（70）收集所述船舶燃料节约系统的最佳航行时的燃料消耗数据、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗数据及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗数据；
燃料消耗率计算步骤（S74），所述燃料效率分析部（70）用所述燃料消耗数据计算出所述船舶燃料节约系统的最佳航行的燃料消耗率、相对于与所述最佳航行相同的日程条件的所述基准航行的燃料消耗率及相对于与所述最佳航行相同的日程条件的一般航行的燃料消耗率；
燃料损失率计算步骤（S76），所述燃料效率分析部（70）用所述一般航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率计算出一般航行的燃料损失率，用所述最佳航行的燃料消耗率及所述基准航行的燃料消耗率计算出最佳航行的燃料损失率；
燃料节约率计算步骤（S78），所述燃料效率分析部（70）用所述一般航行的燃料损失率及所述最佳航行的燃料消耗率计算出最佳航行的燃料节约率，
所述最佳航行的燃料损失率=最佳航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，
所述一般航行的燃料损失率=一般航行的燃料消耗率-基准航行的燃料消耗率，
所述最佳航行的燃料节约率=一般航行的燃料损失率-最佳航行的燃料损失率。
11.一种记录介质，根据权利要求6至10中任一项所述的船舶燃料节约方法以计算机程序存储在记录介质。
CN2010800679351A 2010-07-07 2010-08-31 为优化船舶的航行指示而利用优化能量效率的船舶燃料节约系统及其方法以及以计算机程序存储此方法的记录介质 Pending CN103124965A (zh)

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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130529