CN106414232B - 船舶的混合推进系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

船舶的混合推进系统（10）具备：主机（17）、主发电机（18）、以及电动发电机（19），还具备：存储作为允许自动转换的转换前运转模式和转换后运转模式的组合的允许转换运转模式组合的存储部（15）；以及，控制部（14），该控制部形成为以下结构：对于各运转模式，如果当前的推力需求及电力需求处于基于各运转模式限定的、由能供给推力的变化所对应的能供给电力的变化特性而确定的推力及电力的能供给范围内，则计算其燃料消耗率，从而获得相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式，如果当前运转模式和消耗率更优的运转模式的组合符合允许转换运转模式组合，则自动转换到与转换后运转模式相符的运转模式中燃料消耗率更优的运转模式。

Description

船舶的混合推进系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及具备主机、主发电机和电动发电机的船舶的混合推进系统及其控制方法。

背景技术

作为以往的船舶的混合推进系统，已知有例如非专利文献1的混合推进系统。这样的混合推进系统中，设置有对主机、主发电机以及电动发电机进行控制的多个运转模式。因此，具备混合推进系统的船舶的乘务员会预测船舶的所需推力和所需电力，并设定供应该所需推力和所需电力的运转模式。而且，乘务员根据运转模式，手动切换主机、主发电机和电动发电机的停止和动作。

现有技术文献：

非专利文献

非专利文献1：Bueschen R, “WGA 23 - ein modernes Wellengeneratorsystemvon Siemens”, HANSA Vol. 120 No. 13 PP. 1203-1207, 1983。

发明内容

发明要解决的问题：

虽然在上述非专利文献1所示的混合推进系统中，设置有多个运转模式，但关于向适当的运转模式的迅速转换，还有改善的余地。

本发明为解决这样的问题而形成，目的在于提供一种能够迅速地转换到适当的运转模式的船舶的混合推进系统。

解决问题的手段：

根据本发明的某种形态的船舶的混合推进系统，具备：经由动力传递机构旋转驱动推进器，从而供给推力的主机（推进用主机）；向船内母线供给电力的主发电机；以及，进行电动动作和发电动作的电动发电机，所述电动动作是经由所述船内母线从所述主发电机接收电力、并经由所述动力传递机构旋转驱动所述推进器从而供给推力，所述发电动作是向所述船内母线供给经由所述动力传递机构从所述主机接收旋转动力而发电所得的电力；所述船舶的混合推进系统形成为：能够经由操作台，以将所述主机的动作或停止、所述主发电机的动作或停止、以及所述电动发电机的电动动作、发电动作或停止进行组合而得到的多个运转模式运行船舶；所述船舶的混合推进系统还具备：存储允许转换运转模式组合的存储部，所述允许转换运转模式组合为允许自动转换的转换前运转模式和转换后运转模式的组合；以及，控制部，所述控制部形成为以下结构：对于各运转模式，如果当前的推力需求及电力需求处于基于各运转模式限定的、由能供给推力的变化所对应的能供给电力的变化特性而确定的推力及电力的能供给范围内，则计算其燃料消耗率，从而获得相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式，如果当前运转模式和所获得的相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式的组合符合所述允许转换运转模式组合，则自动转换到与转换后运转模式相符的运转模式中相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式。

根据该结构，能够将允许自动转换的运转模式的组合存储于存储部中。由此，如果具有大于需求的能供给能力且燃料消耗率优于当前运行模式的运转模式被存储为允许从当前运转模式进行自动转换的运转模式，则执行从当前运转模式至该运转模式的转换。因此，能够迅速转换到遵循操作者意愿的适当的运转模式。

船舶的混合推进系统亦可形成为在所述操作台中显示所述燃料消耗率更优的运转模式的结构。由此，在当前运转模式和所获得的相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式的组合不符合允许转换运转模式组合的情况下，可以经由操作台通过手动方式迅速地转换到相比当前运转模式燃料消耗率更优的适当的运转模式。又，即使是需求变动较大的情况，也能够通过操作者的判断而抑制频繁的运转模式的转换。又，能够将燃料消耗率更优的运转模式告知操作者。

船舶的混合推进系统亦可形成为以下结构：能够经由所述操作台将所述允许转换运转模式组合存储于所述存储部中，或者删除存储于所述存储部中的所述允许转换运转模式组合。由此，操作者能够通过操作台存储允许自动转换的运转模式的组合，或者删除允许自动转换的运转模式的组合。因此，能够根据作业内容改变进行自动转换的转换模式。

船舶的混合推进系统中，所述控制部亦可形成为以下结构：如果任意两种运转模式为一方运转模式的推力及电力的能供给范围小于另一方运转模式的推力及电力的能供给范围的运转模式组合时，则将该运转模式组合作为所述允许转换运转模式组合而自动存储于所述存储部中，其中所述允许转换运转模式组合分别将所述一方运转模式和所述另一方运转模式作为所述转换前运转模式和所述转换后运转模式。由此，可以自动形成从转换前运转模式转换到能供给能力更大的转换后运转模式的转换，因此可以节省操作者的劳力，作业性优异。

船舶的混合推进系统中，所述控制部亦可形成为以下结构：如果任意两种运转模式为对一方运转模式设定的冗余度大于对另一方运转模式设定的冗余度的运转模式组合时，则不在所述存储部中将该运转模式组合作为所述允许转换运转模式组合而存储，其中所述允许转换运转模式组合分别将所述一方运转模式和所述另一方运转模式作为所述转换前运转模式和所述转换后运转模式。由此，不会自动形成从转换前运转模式转换到冗余度更低的转换后运转模式的转换，因此不会意料外地破坏冗余性，能够安全地切换运转模式。

船舶的混合推进系统亦可形成为在所述燃料消耗率更优的运转模式的冗余度低于所述当前运转模式时，在所述操作台中显示警告的结构。由此，能够提醒操作者注意转换到燃料消耗率更优的运转模式会导致冗余度降低。

船舶的混合推进系统中，所述控制部亦可形成为以下结构：基于正在动作的所述主机、所述主发电机以及所述电动发电机各自的台数，求出所述运转模式的冗余度。由此，可以自动求出运转模式的冗余度，因此可以节省操作者的劳力，作业性优异。

船舶的混合推进系统中，所述控制部亦可形成为以下结构：基于遵守国际海事组织规定的动态定位等级（Dynamic Positioning Class）的等级、或者遵守以其为基准的一定规则的等级，求出所述运转模式的冗余度。由此，例如可以求得遵守船级社规定等一定规则的冗余度。

船舶的混合推进系统中，所述存储部还可以将故障前运转模式、该故障前运转模式中机器的故障状态、以及故障后运转模式的组合存储为故障时转换运转模式组合，所述控制部可以形成为以下结构：当所述机器发生故障时，自动转换到与作为故障前运转模式的当前运转模式以及所述机器的故障状态对应的、所述故障时转换运转模式组合的故障后运转模式。由此，即使是发生故障的情况，也可以自动且迅速地转换到适当的运转模式。

船舶的混合推进系统中，所述船内母线可以被划分为多个区间，且所述多个区间通过断路器连接，除了所述主机的动作或停止、所述主发电机的动作或停止、以及所述电动发电机的电动动作、发电动作或停止之外，还可以根据与所述断路器的断开或连接的组合来确定所述运转模式。由此，通过由断路器连接船内母线，以此能够经由断路器彼此进行电力授受，因此能够增加运转模式的变化。

船舶的混合推进系统中，所述运转模式可以包括：使所述主机停止、使所述主发电机进行动作、且使所述电动发电机进行电动动作的电气推进模式；使所述主机进行动作、使所述主发电机进行动作、且使所述电动发电机进行电动动作的助推进模式；使所述主机进行动作、使所述主发电机进行动作、且使所述电动发电机进行发电动作的并行模式；使所述主机进行动作、使所述主发电机停止、且使所述电动发电机进行发电动作的轴发模式；以及，使所述主机进行动作、使所述主发电机进行动作、且使所述电动发电机停止的机械推进模式。

船舶的混合推进系统中，所述存储部可以存储：将所述电气推进模式和所述助推进模式分别作为转换前运转模式和转换后运转模式的所述允许转换运转模式组合、以及、将所述轴发模式和所述并行模式分别作为转换前运转模式和转换后运转模式的所述允许转换运转模式组合，所述控制部亦可形成为以下结构：如果在以所述电气推进模式运转过程中，该电气推进模式的能供给推力或能供给电力小于当前的推力需求和电力需求，则自动转换到所述助推进模式，并且，如果在以所述轴发模式运转过程中，该轴发模式的能供给推力或能供给电力小于当前的推力需求和电力需求，则自动转换到所述并行模式。

船舶的混合推进系统中，所述存储部存储下述的所述允许转换运转模式组合：所述电气推进模式、所述助推进模式、所述并行推进模式以及所述轴发模式中两种模式的组合，且以所述助推进模式或所述并行模式为转换后运行模式；所述控制部亦可形成为以下结构：如果所述燃料消耗率更优的运转模式为所述助推进模式或所述并行模式，则自动转换到该助推进模式或该并行模式。

根据本发明的某种形态的船舶的混合推进系统的控制方法，所述船舶的混合推进系统具备：经由动力传递机构旋转驱动推进器，从而供给推力的主机；向船内母线供给电力的主发电机；以及，进行电动动作和发电动作的电动发电机，所述电动动作是指经由所述船内母线从所述主发电机接收电力、并经由所述动力传递机构旋转驱动所述推进器从而供给推力的动作，所述发电动作是指向所述船内母线供给经由所述动力传递机构从所述主机接收旋转动力而发电所得的电力的动作；并形成为以下结构：能够经由操作台，以将所述主机的动作或停止、所述主发电机的动作或停止、以及所述电动发电机的电动动作、发电动作或停止进行组合而得到的多个运转模式来运行船舶；并且还具备存储允许转换运转模式组合的存储部，所述允许转换运转模式组合为允许自动转换的转换前运转模式和转换后运转模式的组合；船舶的混合推进系统的控制方法中，对于各运转模式，如果当前的推力需求及电力需求处于推力及电力的能供给范围内，则控制部计算其燃料消耗率，从而获得相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式，其中，所述推力及电力的能供给范围是基于各运转模式限定的、由能供给推力的变化所对应的能供给电力的变化特性而确定的；如果当前运转模式和所获得的相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式的组合符合所述允许转换运转模式组合，则控制部自动转换到与转换后运转模式相符的运转模式中相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式。

发明效果：

本发明具有以上说明的结构，并发挥以下效果：能够提供一种可迅速转换到适当的运转模式的船舶的混合推进系统。

在参照附图的基础上，根据以下的优选的实施形态的详细说明可以明了本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点。

附图说明

图1是概略示出根据本发明的实施形态1的船舶的混合推进系统的框图；

图2是示出混合推进系统的运转模式的框图；

图3是示出图2的运转模式中允许自动转换的转换前运转模式和转换后运转模式的组合的图表；

图4是示出控制图1的船舶的混合推进系统的一个示例的流程图；

图5是概略示出根据本发明的实施形态2的船舶的混合推进系统的框图；

图6是概略示出根据本发明的实施形态3的船舶的混合推进系统的框图；

图7是示出控制图6的混合推进系统的一个示例的流程图；

图8是示出控制根据本发明的实施形态4的船舶的混合推进系统的一个示例的流程图；

图9是示出控制根据本发明的实施形态5的船舶的混合推进系统的一个示例的流程图；

图10是示出运转模式的能供给推力和能供给电力的图表；

图11是示出控制根据本发明的实施形态6的船舶的混合推进系统的一个示例的流程图；

图12是示出根据本发明的实施形态8的船舶的混合推进系统的框图；

图13是示出控制根据本发明的实施形态9的船舶的混合推进系统的一个示例的流程图。

具体实施方式

（作为本发明的基础的见解）

关于船舶的混合推进系统，发明人研究了向适当的运转模式进行的迅速转换。在上述以往的混合推进系统中，根据运转模式手动进行机器的停止或者动作，因此需要花费劳力，切换运转模式的迅速性较差。而且，难以迅速地选择适当的运转模式。

也就是说，例如，支援石油钻机等海上设施的作业的被称为近海（offshore）作业船的船舶进行向石油钻机输送人员和材料、石油钻机拖航、起锚、以及海底管道的铺设辅助等各种作业。对混合推进系统的推力及电力需求根据这样的作业内容而发生变化。由于在手动的情况下，无法迅速地选择运转模式，因此经常预先设定能供给能力满足所有作业需求的运转模式。因此，燃料消耗率不一定最佳。

又，为了安全地实施作业，要求船舶对于风、波以及海流等影响也能保持其位置和方位。此外，还要求冗余性：即使发生故障和异常等问题船舶也能维持其位置保持能力。因此，在船舶中，除了所需推力和所需电力以外，还必须要考虑冗余性，从而控制混合推进系统。

然而，所需求的冗余度（redundancy）根据船舶的作业内容、船舶相对于石油钻机的位置、以及气象和海况等外界状态而发生变动。因此，无法统一设定作业所要求的运转模式的冗余度。因此，通常乘务员在作业前进行讨论，决定那天的作业内容，并基于作业内容和外界的状态等设定混合推进系统所要求的冗余度。而且，乘务员以在考虑冗余度的同时供给作业内容所需的推力和电力的形式，在各岗位进行与运转模式对应的担当作业。但是，例如在发生计划之外的作业的情况下，由于各岗位离得远，因此存在还没有顺利地进行乘务员之间的意愿传达就已经转换到不满足冗余度的运转模式的担忧。

因此，发明人发现，通过将允许自动转换的转换前和转换后的运转模式的组合（允许转换运转模式组合）预先存储到存储部中，能够迅速地转换到适当的运转模式。本发明基于该见解而形成。

以下，参照附图具体说明本发明的实施形态。另外，以下相同或相应的要素在所有附图中以相同的参照符号标记，并省略重复的说明。

（实施形态1）

图1是概略示出根据实施形态1的船舶的混合推进系统10的框图。如图1所示，船舶具备混合推进系统10、推进器（propeller）11、以及杆（lever）12。混合推进系统10具备电力及推力供给系统13、控制部14、以及存储部15。电力及推力供给系统13是与推进器11以及船内电力负荷21连接，并向各负荷11、21供给由结构机器17、18、19产生的动力和电力的系统。结构机器是产生旋转动力或电力的机器，是主机17、主发电机18、电动发电机19。主机17、主发电机18以及电动发电机19分别在船内设置有一个或多个。

主机17是混合推进系统10中的主要动力源，例如可以采用柴油发动机、燃气发动机、燃气轮机等原动机。主机17与减速装置20连接，并经由减速装置20与推进器11以及电动发电机19连接。减速装置20是动力传递机构，减少来自主机17的动力的旋转速度并增加转矩，将动力传递至推进器11和电动发电机19。

主发电机18是向电动发电机19和船舶的船内电力负荷21供给电力的主要电力源，例如将柴油发动机、燃气发动机、燃气轮机等原动机与发电机进行组合而得到的装置，并与船内母线22连接。该船内母线22与船内电力负荷21以及电动发电机19连接。作为船内电力负荷21，例如可以举出侧向推进器（side thruster）（未图示）、辅机（未图示）、操作台23、电热器（未图示）、电灯（未图示）。船内电力负荷21以及电动发电机19与PMS（电力管理系统；Power Management System）24连接，在船内电力负荷21以及电动发电机19动作时向PMS24输出所需的电力要求。PMS24除了船内电力负荷21和电动发电机19以外，还与控制部14以及供给系统13的结构机器18、19连接。PMS24基于来自各电力负荷19、21的要求电力，求出对于混合推进系统10的所需电力，并向控制部14输出所需电力。又，PMS24从控制部14接收运转模式的转换指令，并对供给系统13的结构机器18、19的停止和动作进行控制。

电动发电机19具有电动功能和发电功能，与主机17联合或独立地向推进器11供给动力，与主发电机18联合或独立地向船内电力负荷21供给电力。电动发电机19与减速装置20连接，并经由减速装置20与推进器11以及主机17连接。又，电动发电机19与主发电机18连接，并经由船内母线22与船内电力负荷21连接。电动发电机19作为电动机发挥功能（电动动作）时，接收来自主发电机18的电力并产生旋转动力。由此，旋转动力经由减速装置20从电动发电机19向推进器11传递，推进器11旋转并产生推力。另一方面，电动发电机19作为发电机发挥功能（发电动作）时，接收主机17的旋转动力并进行发电，经由船内母线22向船内电力负荷21供给电力。

电动发电机19与主发电机18之间设置有双向的电力转换装置25。电力转换装置25是改变来自主发电机18的交流电频率和电压、以及来自电动发电机19的交流电频率和电压的电力转换装置。即，电力转换装置25具有第一电力转换部25a和第二电力转换部25b。电动发电机19进行电动动作时，第一电力转换部25a将来自主发电机18的交流电力转换为直流电力，第二电力转换部25b将直流电力恢复为交流电力，并向电动发电机19输出交流电力。另一方面，电动发电机19进行发电动作时，第二电力转换部25b将来自电动发电机19的交流电力转换为直流电力，第一电力转换部25a将直流电力恢复为交流电力，并向船内母线22侧输出交流电力。像这样，在各电力转换装部25a、25b从直流电力恢复为交流电力时，改变转换频率和占空比，从而对来自主发电机18和电动发电机19的交流电频率和电压进行控制。

存储部15存储了结构机器17、18、19的额定输出，以及结构机器17、18、19的输出与燃料消耗量的对应关系。结构机器17、18、19的燃料消耗量是为了使结构机器17、18、19 产生输出而消耗的燃料的量。

存储部15存储了允许自动转换的转换前运转模式与转换后运转模式的组合（允许转换运转模式组合）。运转模式有多个，根据主机17的动作或停止、主发电机18的动作或停止、以及电动发电机19的电动动作、发电动作或停止的组合而设定。允许转换运转模式组合例如根据混合推进系统10的冗余度、以及能供给能力（能供给推力、能供给电力）来设定。允许转换运转模式组合由乘务员等操作员以手动方式和/或由控制部14以自动方式预先存储于存储部15中。存储于存储部15的允许转换运转模式组合可以是一个，也可以是多个。

对于各运转模式，如果当前的推力需求及电力需求处于推力及电力的能供给范围内，则控制部14计算其燃料消耗率，其中，推力及电力的能供给范围是基于各运转模式限定的、与能供给推力的变化对应的能供给电力的变化特性而确定的。然后，控制部14获得相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式。在该燃料消耗率更优的运转模式与当前运转模式的组合符合允许转换运转模式组合的情况下，控制部14转换到与转换后运转模式相符的运转模式中燃料消耗率优于当前运转模式的运转模式。

混合推进系统10的燃料消耗率是以各运转模式运转时，相对于混合推进系统10的供给推力及供给电力，混合推进系统10的燃料消耗量。燃料消耗率的计算可以采用已知的计算方法。混合推进系统10的供给推力及供给电力是正在进行动作的结构机器17、18、19的供给推力之和以及供给电力之和。混合推进系统10的燃料消耗量，是结构机器17、18、19为了输出满足所需推力和所需电力的供给推力和供给电力而消耗的燃料的量的合计。结构机器17、18、19的燃料消耗量根据存储部15中的每台结构机器17、18、19的输出与燃料消耗量之间的关系、以及动作台数而求出。结构机器17、18、19的动作台数例如是供给系统13中结构机器17、18、19的全部台数、指定的台数、或者满足需求的最少台数。这是根据该运转模式中，总是使全部台数或指定的台数运转，还是根据需求仅使进行启动、停止所需的台数运转而决定的。

推进器11是给予船舶推力的推进器，在船舶中设置有1个或多个。推进器11与减速装置20连接。推进器11经由减速装置20接收从主机17和/或电动动作的电动发电机19输出的旋转动力，并将旋转动力转换为推力。推进器11的推力通过由减速装置20调节的推进器11的转速、以及由俯仰（pitch）角调节机构（未图示）调节的推进器11的俯仰角（翼角）来控制。

杆12是用于让操作者输入船舶的所需推力的操纵杆，例如可以采用节流操纵杆（throttle lever）12，并设置于操作台23上。杆12与PCS（推进控制系统PropulsionControl System）26连接，并向PCS26输出由操作者输出的杆12的操作量。PCS26除了杆12以外，还与控制部14、主机17的控制装置（未图示）以及俯仰角调节机构连接。PCS26基于杆12的操作量求出所需推力、主机17的转速以及推进器11的俯仰角。然后，PCS26向控制部14输出所需推力，并向主机17的控制装置输出主机17的转速，向俯仰角调节机构输出推进器11的俯仰角。通过该推进器11的转速和俯仰角控制推进器11的推力。

另外，控制部14、PMS24以及PCS26可以由一个控制装置构成，也可以分别由三个单独的控制装置构成。当这些14、24、26由一个控制装置构成时，控制部14、PMS24以及PCS26的功能通过保存于控制装置中的程序来实现。

接着，说明船舶的混合推进系统10的运转模式。图2A～图2E是示出船舶的混合推进系统10的运转模式的框图。运转模式例如存在图2A～图2E所示的五种形式。其中，图2A的机械推进模式是电动发电机19停止且主机17以及主发电机18分别独立动作的运转模式。图2B～图2E的电气推进模式、助推进模式、并行模式以及轴发模式是电动发电机19与主机17或者主发电机18联合动作的运转模式。

在图2A的机械推进模式中，主机17进行动作，主发电机18进行动作，电动发电机19停止。在该机械推进模式中，主机17经由减速装置20向推进器11供给旋转动力。主发电机18经由船内母线22向船内电力负荷21（图1）供给电力。像这样，推进器11的推力由主机17的旋转动力给予，船内电力负荷21的电力由主发电机18给予。

在图2B的电气推进模式中，主机17停止，主发电机18进行动作，电动发电机19进行电动动作。在该电气推进模式中，主发电机18经由船内母线22向船内电力负荷21供给电力，并经由电力转换装置25向电动发电机19供给电力。电动发电机19从主发电机18接受电力并产生旋转动力，经由减速装置20向推进器11供给旋转动力。因此，推进器11的推力由电动发电机19的旋转动力给予。通常电动发电机19的输出设置为小于主机17的输出，因此电气推进模式的能供给推力小于图2A的机械推进模式。

在图2C的助推进模式中，主机17进行动作，主发电机18进行动作，电动发电机19进行电动动作。在该助推进模式中，主发电机18经由船内母线22向船内电力负荷21供给电力，并向电动发电机19供给电力。电动发电机19和主机17经由减速装置20向推进器11供给旋转动力。像这样，除了主机17的旋转动力，还由电动发电机19的旋转动力给予推进器11的推力，因此助推进模式的能供给推力大于图2A的机械推进模式。

在图2D的并行模式中，主机17进行动作，主发电机18进行动作，电动发电机19进行发电动作。在该并行模式中，主发电机18经由船内母线22向船内电力负荷21供给电力，主机17向推进器11以及电动发电机19供给旋转动力。电动发电机19从主机17接收旋转动力并进行发电，经由船内母线22向船内电力负荷21供给电力。像这样，除了主发电机18，还从电动发电机19向船内电力负荷21给予电力，因此并行模式的能供给电力大于图2A的机械推进模式。

在图2E的轴发模式中，主机17进行动作，主发电机18停止，电动发电机19进行发电动作。在该轴发模式中，主机17向推进器11以及电动发电机19供给旋转动力。电动发电机19从主机17接收旋转动力并进行发电，经由船内母线22向船内电力负荷21供给电力。像这样，仅从电动发电机19给予电力。在电动发电机19的输出设置为小于主发电机18的输出的情况下，轴发模式的能供给电力小于图2A的机械推进模式。

另外，当主机17、主发电机18以及电动发电机19分别在混合推进系统10中存在多台时，可以根据进行动作的结构机器17、18、19的台数和输出来区分运转模式，也可以不区分。例如，图1的混合推进系统10包括两台主发电机18。在该情况下，可以将有一台主发电机18和一台电动发电机19正在进行动作的电气推进模式与有两台主发电机18和一台电动发电机19正在进行动作的电气推进模式判断为不同的运转模式，也可以判断为相同的运转模式。

又，可以根据冗余度区分运转模式。例如，即使进行动作的结构机器17、18、19的台数不同，如果其冗余度相等，则可以判断为同一运转模式。在该情况下，能供给能力通过运转模式中结构机器17、18、19的全部动作台数和额定输出求得。又，燃料消耗率通过能供给能力满足需求时结构机器17、18、19的最少动作台数和结构机器17、18、19的定额输出求得。另一方面，如果进行动作的结构机器17、18、19的台数不同，且冗余度不同，则可以判断为不同的运转模式。在该情况下，能供给能力以及燃料消耗率均通过运转模式中结构机器17、18、19的全部动作台数和定额输出求得。

接着，说明允许转换运转模式组合。图3是示出允许转换运转模式组合的图表。图3的图表由中央纵线、中央横线、上方斜线以及下方斜线划分为十个区域。在图3的图表中，比中央纵线靠近右侧的区域为主机17进行动作的运转模式，比中央纵线靠近左侧的区域为主机17停止的运转模式。比中央横线靠近上侧的区域为主发电机18进行动作的运转模式，比中央横线靠近下侧的区域为主发电机18停止的运转模式。比上方斜线靠近左上侧的区域为电动发电机19进行电动动作的运转模式，上方斜线和下方斜线之间的区域为电动发电机19停止的运转模式，比下方斜线靠近右下侧的区域为电动发电机19进行发电动作的运转模式。

另外，在图3中，除了图2A～图2E的五个运转模式之外，还示出船舶的停泊中的运转模式（停泊模式）。在该停泊模式中，主机17停止，主发电机18进行动作，电动发电机19停止。因此，虽然不向推进器11供给旋转动力，但经由船内母线22从电动发电机19向船内电力负荷21供给电力。

又，图3中各运转模式间的箭头表示运转模式的转换。实线的箭头表示允许从位于箭头基端的转换前运转模式自动转换到位于箭头梢端的转换后运转模式。该允许自动转换的运转模式的组合（允许转换运转模式组合）存储于存储部15中。另一方面，虚线的箭头表示不允许从位于箭头基端的转换前运转模式自动转换到位于箭头梢端的转换后运转模式。该情况下，可以通过手动进行从转换前运转模式到转换后运转模式的转换。

这里，如图3的实现箭头所示，四组运转模式组合作为允许转换运转模式组合而存储于存储部15中。四组允许转换运转模式组合为从电气推进模式向助推进模式、从轴发模式向并行模式、从助推进模式向并行模式，从并行模式向助推进模式进行的运转模式的转换。

另外，在如图3中，虚线所示的除停泊模式之外的五种运转模式间的转换以对一种类型的结构机器17、18、19的停止和动作进行切换的形式进行设定。例如，从电气推进模式向助推进模式进行的转换通过将主机17从停止切换为动作以此进行。又，从助推进模式向并行模式进行的转换通过将电动发电机19从电动动作切换为发电动作以此进行。但是，亦可以对两种类型以上的结构机器17、18、19的停止和动作进行切换的形式，设置运转模式的转换。

接着，说明船舶的混合推进系统10的控制方法。图4是示出控制船舶的混合推进系统10的一个示例的流程图。例如，操作者确定船舶的作业内容，并根据作业内容对杆12和船内电力负荷21进行操作。由此，杆12的操作量被输入至PCS26，并且，船内电力负荷21的要求电力被输入至PMS24。然后，PMS24合计来自船内电力负荷21的要求电力并求出对于混合推进系统10的所需电力，向控制部14输出所需电力。又，PCS26基于杆12的操作量求出所需推力，并向控制14部输出所需推力。然后，如图4所示，控制部14从PCS26获得所需推力，并从PMS24获得所需电力（步骤S1）。

控制部14基于结构机器17、18、19的额定输出和动作台数，求出运转模式的能供给能力。控制部14求出能供给推力大于所需推力且能供给电力大于所需电力的、且具有满足需求的能供给能力的运转模式。而且，控制部14参照存储部15中结构机器17、18、19的输出与燃料消耗量的对应关系，计算具有满足需求的能供给能力的运转模式的燃料消耗率（步骤S2）。

控制部14求出具有满足需求的能供给能力的运转模式之中相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式。而且，控制部14判断存储于存储部15中的允许转换运转模式组合中，燃料消耗率更优的运转模式是否与转换后运转模式一致，当前运转模式是否与转换前运转模式一致（步骤S3）。如果当前运转模式与燃料消耗率更优的运转模式的组合不符合允许转换运转模式组合（步骤S3：否），则返回步骤S1的处理，重复S1～S3的处理。该情况下，维持燃料消耗率更优的当前运转模式下的船舶的混合推进系统10的运转。

另一方面，如果从当前运转模式转换到燃料消耗率更优的运转模式的转换符合允许转换运转模式组合（步骤S3：是），则控制部14执行运转模式的转换（步骤S4）。这里，当有多个运转模式的燃料消耗率优于当前运转模式时，转换到燃料消耗率更优的运转模式中燃料消耗率最优的运转模式。

控制部14向PCS26以及PMS24输出转换到燃料消耗率更优的运转模式的转换指令。由此，PCS26向主机17的控制装置输出基于杆2的操作量得到的主机17的转速，并向俯仰角调节装置输出推进器11的俯仰角。由此，根据转换后的运转模式对推进器11的供给推力进行控制。又，PMS24根据转换后的运转模式，对主机17以及主发电机18的动作和停止、电动发电机19的电动动作、发电动作和停止进行切换。由此，根据转换后的运转模式对供给电力进行控制。

根据上述结构，如果从当前运转模式到燃料消耗率更优的运转模式的运转模式组合为允许转换运转模式组合，则由控制部14执行运转模式的转换。由此，由于运转模式自动地进行转换，因此能够节省操作者的劳力，迅速地切换运转模式。

又，转换后的运转模式选择能供给能力大于需求的运转模式中燃料消耗率优于当前运转模式的运转模式。因此，能够在应对需求的同时迅速地转移到改善燃料消耗率的合适的运转模式。

此外，由于允许转换运转模式组合被预先存储于存储部15中，因此可以转换到适当的运转模式。例如，操作者经讨论确定当天的作业内容后，会根据该作业内容以及外界状态等确定冗余度。此时，操作者能够考虑冗余度而将允许转换运转模式组合存储到存储部15中。因此，能够避免违反操作者意愿而转换到冗余度低的运转模式。其结果是，能够迅速地转换到确保安全性的适当的运转模式。

另外，燃料消耗率优于当前运转模式的运转模式可以是燃料消耗率最优的运转模式。该情况下，在图4的步骤3中，控制部14求出能供给推力大于所需推力且能供给电力大于所需电力的运转模式中燃料消耗率最优的运转模式。而且，如果当前的运转模式和燃料消耗率最优的运转模式分别与允许转换运转模式组合的转换前运转模式以及转换后运转模式一致（步骤S3：是），则控制部14执行运转模式的转换（步骤S4）。

由此，如果从当前的运转模式转换到燃料消耗率最优的运转模式的运转模式组合符合允许转换运转模式组合，则由控制部14自动执行运转模式的转换。因此，能够迅速地转换到按照操作者的意愿预先存储的适当的运转模式。

又，在支援石油钻机等海上设施的作业的船舶中，所需电力和所需推力变动较大。即使是这样的情况，如果转换后的运转模式的燃料消耗率不是最优，且存储部15中没有存储从当前运转模式转换到燃料消耗率最优的运转模式的转换，则运转模式的转换不会自动执行。因此，不会频繁地进行运转模式的转换，从而可以抑制结构机器17、18、19的动作和停止的频率。

（实施形态2）

根据实施形态2的船舶的混合推进系统10中，船内母线22被划分为多个区间，并且多个区间通过断路器27连接。该情况下，除了主机17的动作或停止、主发电机18的动作或停止、以及主发电机19的电动动作、发电动作或停止之外，还根据与断路器27的断开或者连接的组合来确定运转模式。

具体地，图5是示出根据实施形态2的船舶的混合推进系统10的框图。如图5所示，例如，将船内母线22划分为两个区间，在各分区设置两个供给系统13。船内母线22的两个区间之间设置有断路器27。断路器27是断开和连接船内母线22的装置，例如可以采用汇流排断路器（BTB）。断路器27与控制部14连接，在船内母线22中设置有一根或多根。

通常，船内母线22由断路器27断开，供给系统13相互之间没有电力互动，供给系统13单独进行运转。因此，当电动发电机19进行电动动作时，像电气推进模式或助推进模式那样从同一供给系统13内的主发电机18接受电力并生成推力。

另一方面，当通过断路器27连接船内母线22时，供给系统13相互之间能够进行电力互动。因此，能够经由船内母线22从一方的供给系统13向另一方的供给系统13供给电力。该情况下，能够以电动发电机19从其他供给系统13接受电力并产生推力的外部供电模式，使供给系统13运转。

例如，在图5中，通过断路器27连接以轴发模式进行运转的供给系统13和以外部供电模式进行运转的供给系统13。附图中与断路器27的左侧连接的供给系统13以轴发模式进行运转。在轴发模式中，电动发电机19进行发电动作，经由船内母线22向船内电力负荷21供给电力。另一方面，附图中与断路器27的右侧连接的供给系统13以外部供电模式进行运转。在外部供电模式中，主机17和主发电机18停止，电动发电机19进行电动动作。该情况下，电动发电机19从轴发模式的供给系统13接受电力并产生旋转动力，使推进器11旋转从而获得推力。

混合推进系统10的燃料消耗率通过与混合推进系统10的供给推力以及供给电力对应的混合推进系统10的燃料消耗量求得。在此，船内母线22被断路器27断开的混合推进系统10、以及船内母线22被断路器27连接的混合推进系统10的任意一个中，混合推进系统10的燃料消耗量均为各结构机器17、18、19的燃料消耗量的合计。又，混合推进系统10的供给推力以及供给电力为各结构机器17、18、19的供给推力之和以及供给电力之和。

根据上述结构，通过由断路器27连接船内母线22，以此能够以外部供电模式使供给系统13运转。因此，能够增加运转模式的变化（variation），并且能够转换到安全性提高的适当的运转模式。又，能够增加燃料消耗率优良的运转模式的选项，能够转换到燃料消耗率更加优秀的适当的运转模式。

又，通过在实施形态2中执行实施形态1的各步骤的处理，分别发挥与实施形态1相同的效果。

（实施形态3）

根据实施形态3的船舶的混合推进系统10形成为在操作台23中显示燃料消耗率更优的运转模式的结构。图6是示出根据实施形态3的船舶的混合推进系统10的框图。如图6所示，显示部28与控制部14连接，例如设置于操作台23。

图7是示出控制实施形态3的船舶的混合推进系统10的一个示例的流程图。在图7所示的流程中也执行图4示出的各步骤S1～S4的处理。但是，在图7所示的流程中，在步骤S4的处理之后执行显示燃料消耗率更优的运转模式的处理（步骤S5）。

具体的，如果当前运转模式与燃料消耗率更优的运转模式的组合符合允许转换运转模式组合（步骤S3：是），则控制部14将运转模式从当前运转模式转换到燃料消耗率更优的运转模式（步骤S4）。又，控制部14在显示部28中显示该转换的燃料消耗率更优的运转模式（步骤S5）。

根据上述结构，在当前运转模式与燃料消耗率更优的运转模式的组合符合允许转换运转模式组合的情况下，执行运转模式的转换，并在显示部28中显示燃料消耗率更优的运转模式。因此，能够在转换后将所执行的运转模式告知操作者。

又，通过在实施形态3中执行实施形态1的各步骤的处理，分别发挥与实施形态1相同的效果。通过使实施形态3的混合推进系统10进一步具备图5的断路器27，发挥与实施形态2相同的效果。

（实施形态4）

根据实施形态4的船舶的混合推进系统10形成为在操作台23中显示燃料消耗率更优的运转模式的结构。如图6所示，操作台23的显示部28与控制部14连接。图8是示出控制实施形态4的船舶的混合推进系统10的一个示例的流程图。在图8所示的流程中也执行图4示出的各步骤S1～S4的处理。但是，在图8所示的流程中，在步骤S3的处理之后执行显示燃料消耗率更优的运转模式的处理（步骤S6）。

具体的，如果当前运转模式与燃料消耗率更优的运转模式的组合不符合允许转换运转模式组合（步骤S3：否），则在显示部28中显示燃料消耗率更优的运转模式（步骤S6）。由此，虽然没有自动地进行从当前运转模式转换到燃料消耗率更优的转换，但是能够将燃料消耗率更优的运转模式告知操作者。因此，即使不是允许自动转换的运转模式，操作者也可以手动转换到燃料消耗率更优的运转模式。因此，能够实现遵循操作者意愿的适当的运转模式的转换。

另外，在图8所示的流程中，亦可与图7所示的流程同样地，在步骤S4的处理之后执行显示燃料消耗率更优的运转模式的处理（步骤S5）。由此，发挥与实施形态3相同的效果。

又，通过在实施形态4中执行实施形态1的各步骤的处理，分别发挥与实施形态1相同的效果。通过使实施形态4的混合推进系统10进一步具备图5的断路器27，发挥与实施形态2相同的效果。

（实施形态5）

根据实施形态5的船舶的混合推进系统10形成为在操作台23中显示燃料消耗率更优的运转模式的结构。如图6所示，操作台23的显示部28与控制部14连接。图9是示出控制实施形态5的船舶的混合推进系统10的一个示例的流程图。在图9所示的流程中也执行图4示出的各步骤S1～S4的处理。但是，在图9所示的流程中，在步骤S3的处理之后判定燃料消耗率更优的运转模式的冗余度是否低于当前运转模式（步骤S7）。

具体的，如果当前运转模式与燃料消耗率更优的运转模式的组合不符合允许转换运转模式组合（表示S3：否），则控制部14求出当前运转模式的冗余度以及燃料消耗率更优的运转模式的冗余度。如果燃料消耗率更优的运转模式的冗余度大于当前运转模式（步骤S7：否），则从当前运转模式转换到燃料消耗率更优的运转模式不会导致冗余度降低。因此，控制部14在显示部28中显示燃料消耗率更优的运转模式（步骤S6）。由此，能够将燃料消耗率更优的运转模式告知操作者，因此操作者能够手动转换到燃料消耗率更优的运转模式。因此，能够实现遵循操作者意愿的适当的运转模式的转换。

另一方面，如果燃料消耗率更优的运转模式的冗余度低于当前运转模式（步骤S7：是），则从当前运转模式转换到燃料消耗率更优的运转模式会导致冗余度降低。因此，控制部14在显示部28显示燃料消耗率更优的运转模式的同时，显示表示冗余度降低的警告（步骤S8）。但是，亦可不显示燃料消耗率更优的运转模式。通过像这样显示警告，能够提醒操作者注意转换到燃料消耗率更优的运转模式会导致冗余度降低。因此，操作者能够在考虑冗余度的降低的基础上，手动转换到燃料消耗率更优的运转模式。

另外，在图9所示的流程中，亦可与图7所示的流程同样地，在步骤S4的处理之后执行显示燃料消耗率更优的运转模式的处理（步骤S5）。由此，发挥与实施形态3相同的效果。

又，通过在实施形态5中执行实施形态1的各步骤的处理，分别发挥与实施形态1相同的效果。通过使实施形态5的混合推进系统10进一步具备图5的断路器27，发挥与实施形态2相同的效果。

（实施形态6）

在根据实施形态6的船舶的混合推进系统10中，任意两种运转模式为一方运转模式的推力及电力的能供给范围小于另一方运转模式的推力及电力的能供给范围的运转模式组合。该情况下，控制部14将该运转模式组合作为允许转换运转模式组合而存储到存储部15中，其中，允许转换运转模式组合以一方运转模式为转换前运转模式，以另一方运转模式为转换后运转模式。

在此，说明各运转模式的能供给推力和能供给电力。图10是示出运转模式的能供给推力和能供给电力的图表。纵轴表示能供给电力，横轴表示能供给推力。在图10中，OA表示主机17的额定推力，OD表示主发电机18的额定电力。OF表示进行电动动作的电动发电机19的额定推力，OC表示进行发电动作的电动发电机19的额定电力。

如图10所示，示出了基于各运转模式限定的、与能供给推力的变化对应的能供给电力的变化特性以此确定的推力及电力的能供给范围。另外，能供给能力包括通过推力及电力的能供给范围表示的能供给推力和能供给电力。

OABC的范围表示轴发模式的推力及电力的能供给范围。在轴发模式中，主机17供给推进器11的推力（推进器11的旋转动力）、以及发电动作的电动发电机19的驱动力，电动发电机19将来自主机17的驱动力转换为电力进行供给。因此，轴发模式的最大供给推力为主机17的额定推力（OA），最大供给电力为电动发电机19的额定电力（OC）。

ODEF的范围表示电气推进模式的推力及电力的能供给范围。在电气推进模式中，主发电机18供给电力、以及电动动作的电动发电机19的电力，电动发电机19将来自主发电机18的电力转换为推进器11的推力进行供给。因此，电气推进模式的最大供给推力为电动发电机19的额定推力（OF），最大供给电力为主发电机18的额定功率（OD）。

OAGHI的范围表示并行模式的推力及电力的能供给范围。在并行模式中，主机17供给推进器11的推力、以及发电动作的电动发电机19的驱动力，电动发电机19将来自主机17的驱动力转化为电力进行供给，主发电机18供给电力。因此，并行模式的最大供给推力为主机17的额定推力（OA），最大供给电力为电动发电机19的额定电力（OC）与主发电机18的额定电力（OD）的合计电力（OI）。

ODGJK的范围表示助推进模式的推力及电力的能供给范围。在助推进模式中，主发电机18供给电力、以及电动动作的电动发电机19的电力，电动发电机19将来自主发电机18的电力转换为推进器11的旋转动力进行供给，主机17供给推进器11的推力。因此，助推进模式的最大供给推力为电动发电机19的额定推力（OF）与主机17的额定推力（OA）的合计推力（OK），最大供给电力为主发电机18的额定电力（OD）。

另外，图10的图表中，示出了包括主机17、主发电机18以及电动发电机19的每种各一台时的混合推进系统10的运转模式的能供给能力（推力及电力的能供给范围）。因此，当混合推进系统10包括多台结构机器17、18、19时，根据正在进行动作的结构机器17、18、19的台数及其额定输出，求出运转模式的能供给能力。

接着，说明根据实施形态6的船舶混合推进系统10的运转方法（控制方法）。图11是示出控制实施形态6的船舶混合推进系统10的一个示例的流程图。在图11所示的流程中，也执行图4所示的各步骤S1～S4的处理。但是，在图11所示的流程中，在步骤S1的处理之前，控制部14在存储部15中存储允许转换运转模式组合（步骤S9），其中，允许转换运转模式组合将一方运转模式的能供给能力小于另一方运转模式的能供给能力的运转模式组合中的各个作为转换前运转模式和转换后运转模式。又，在图11所示的图表中，在步骤S1的处理之后，判定能供给能力是否大于需求（步骤S10）。另外，可以适当存储允许转换运转模式组合。

具体的，控制部14如图10图表所示求出各运转模式的推力及电力的能供给范围。而且，控制部14将转换后运转模式的能供给范围大于转换前运转模式的运转模式的组合，作为允许转换运转模式组合而存储到存储部15中（步骤S9）。例如，在图10所示的示例中，并行模式的能供给范围大于轴发模式。因此，如图3所示，以轴发模式为转换前运转模式、且以并行模式为转换后运转模式的运转模式组合作为允许转换运转模式组合而被自动存储。又，在图10所示的示例中，助推进模式的能供给范围大于电气推进模式。因此，如图3所示，以电气推进模式为转换前运转模式、且以助推进模式为转换后运转模式的运转模式组合作为允许转换运转模式组合而被自动存储。

控制部14获得所需推力和所需电力（步骤S1）。又，控制部14判定当前运转模式的能供给能力是否大于需求（步骤S10）。这里，如果能供给能力大于需求（步骤S10：是），则当前运转模式能够供应所需推力和所需电力，因此控制部14计算燃料消耗率（步骤S2）。然后，控制部14求出能供给能力大于需求的运转模式中燃料消耗率更优的运转模式。如果从该当前运转模式到燃料消耗率更优的运转模式的转换符合允许转换运转模式组合（步骤S3：是），则控制部14执行运转模式的转换（步骤S4）。例如，在电气推进模式运转过程中，助推进模式的燃料消耗率优于电气推进模式的燃料消耗率时，从电气推进模式转换到助推进模式的运转模式组合符合允许转换运转模式组合，因此控制部14会自动转换到助推进模式。又，在轴发模式运转过程中，并行模式的燃料消耗率优于轴发模式的燃料消耗率时，从轴发模式转换到并行模式的运转模式组合符合允许转换运转模式组合，因此自动转换到并行模式。

另一方面，如果能供给能力小于需求（步骤S10：否），则当前运转模式不能供应所需推力及所需电力。因此，控制部14从允许转换运转模式组合中，在允许从当前运转模式进行自动转换的允许转换运转模式组合中选择向具有大于需求的可供给能力的运转模式的转换（步骤S11）。然后，控制部14执行运转模式的转换（步骤S4）。

根据上述结构，允许自动转换的允许转换运转模式组合由控制部14存储于存储部15中。由此，能够节省操作者的存储运转模式组合劳力，操作性优异。

此外，从存储部15中在允许从当前运转模式进行自动转换的允许转换运转模式组合中选择向具有大于需求的能供给能力的运转模式的转换，并执行转换。因此，在混合推进系统10的能供给能力不足时，也可以迅速地转换到能够供应需求的适当的运转模式。

另外，在图11的步骤S11中，在不考虑燃料消耗率的情况下选择运转模式的转换，但是当存在多个选项时，可以在考虑燃料消耗率后选择运转模式的转换。这时，如果当前运转模式的能供给能力小于需求（步骤S10：否），则控制部会计算燃料消耗率（步骤S2）。然后，控制部14从存储部15中，在允许从当前运转模式进行自动转换的允许转换运转模式组合中选择向具有大于需求的能供给能力且燃料消耗率更优的运转模式的转换（步骤S11）。然后，控制部14执行运转模式的转换（步骤S4）。

又，在图11所示的流程中，亦可不在步骤S1的处理之前执行步骤S9的处理。该情况下，通过操作者手动等将转换后运转模式的能供给范围大于转换前运转模式的运转模式组合存储到存储部15中。

又，例如，是电气推进模式、助推进模式、并行推进模式以及轴发模式中两种模式的组合、且以助推进模式或并行模式为转换后运行模式的允许转换运转模式组合被存储于存储部15中。该情况下，如果燃料消耗率最优的运转模式为助推进模式或并行模式，则控制部14自动转换到助推进模式或并行模式。

此外，通过在实施形态6中执行实施形态1的各步骤的处理，分别发挥与实施形态1相同的效果。通过使实施形态6的混合推进系统10进一步具备图5的断路器27，发挥与实施形态2相同的效果。实施形态6的混合推进系统10还可以具备图6的显示部28，可以在图11所示的流程中执行图7中步骤S5的处理、图8中步骤S6的处理、或者图9中步骤S6～S8的处理。由此，发挥分别与实施形态3～5的相同的效果。

（实施形态7）

在根据实施形态7的船舶的混合推进系统10中，任意两种运转模式为一方运转模式设定的冗余度大于另一方运转模式设定的冗余度的运转模式组合。该情况下，控制部14形成为以下结构：不会在存储部15内将该运转模式组合存储为以一方运转模式为转换前运转模式、且以另一方运转模式为转换后运转模式的允许转换运转模式组合。

具体的，通过自动或手动将允许转换运转模式组合存储于存储部15中时，控制部14分别对转换前运转模式以及转换后各运转模式设定冗余度。运转模式的冗余度是在因结构机器17、18、19中任意一个故障等导致混合推进系统10的能供给能力降低时，能供给能力能够供应需求的程度。

运转模式的冗余度，例如由遵守预定规则的等级、或者运转模式的并列运转状态表示。遵守预定规则的等级中，例如有遵守国际海事组织规定的动态定位等级（DynamicPositioning Class）的等级，以及，遵守以其为基准的一定规则的等级。作为以该国际海事组织规定的动态定位等级为基准的一定规则，例如可以举出由DNVGL（旧挪威船级社（DetNorske Veritas）和德意志联邦共和国劳氏船级社（Germanischer Lloyd））、以及美国船级社（American Bureau of Shipping）等船级社规定的有关动态定位的规则。该情况下，运转模式与其冗余度的对应关系被预先存储于存储部15中。因此，基于该对应关系，可以获得转换前运转模式的冗余度以及转换后运转模式的冗余度。

以并列运转状态表示运转模式的冗余度时，例如通过运转模式的结构获得。该情况下，控制部14根据进行动作的结构机器17、18、19的台数，求出运转模式的冗余度。即，进行动作的结构机器17、18、19的台数越多，任意一台结构机器17、18、19发生故障时继续进行动作的结构机器17、18、19的台数也越多。从而，能够供给较大的推力和电力，运转模式的冗余度高。因此，可以将各运转模式中进行动作的结构机器17、18、19的台数视为运转模式的冗余度。

例如，推进器11或船内母线22与各种结构机器17、18、19的每一台连接。该情况下，在并行模式中，主发电机18和发电动作的电动发电机19这两台发动机进行动作。相对于此，在轴发模式中，发电动作的电动发电机19这一台发动机进行动作。因此，在并行模式中进行动作的发动机的台数比轴发模式多，从而并行模式的电力冗余度比轴发模式高。又，在助推进模式中，主机17和电动动作的电动发电机19这两台机器产生推力。相对于此，在电气推进模式中，电动动作的电动发电机19这一台机器产生推力。因此在助推进模式中产生推力的机器的台数比电气推进模式多，从而助推进模式的推力冗余度比电气推进模式高。

又，当混合推进系统10中设置有图5的断路器27时，除了结构机器17、18、19的台数之外，运转模式的冗余度还要考虑断路器27的断开和链接。例如，如图5所示，当轴发模式的供给系统13与外部供电模式的供给系统13由断路器27连接时，船内母线22的故障会影响到两个供给系统13。因此，断路器27的连接时的冗余度低于断开时的冗余度。

而且，控制部14将所得的转换前运转模式设定的冗余度与转换后运转模式设定的冗余度进行比较。其结果是，如果转换后运转模式的冗余度低于转换前，则控制部14不会在存储部15内将转换前运转模式和转换后运转模式的组合存储为允许转换运转模式组合。

另外，运转模式的冗余度可分别通过推力和电力来判断。因此，如果转换后运转模式的推力冗余度低于转换前运转模式的推力冗余度，或者转换后运转模式的电力冗余度低于转换前运转模式的电力冗余度，则判断为转换后的运转模式的冗余度低于转换前。

根据上述结构，如果是一方运转模式的冗余度大于另一方运转模式的冗余度的运转模式组合，则以一方运转模式为转换前运转模式、且以另一方运转模式为转换后运转模式的运转模式组合不会被存储为允许转换运转模式组合。由此，可以防止自动进行降低冗余度的运转模式的转换，能够切换到安全的运行模式。

又，运转模式的冗余度由控制部14求得，从而节省了操作者求出运转模式的冗余度的劳力，作业性优异。

另外，通过在实施形态7中执行实施形态1和6的各步骤的处理，分别发挥与实施形态1和6相同的效果。实施形态7的混合推进系统10还可以具备图5的断路器27。由此，发挥与实施形态2相同的效果。实施形态7的混合推进系统10还可以具备图6的显示部28，可以在图11所示的流程中执行图7中步骤S5的处理、图8中步骤S6的处理、或者图9中步骤S6～S8的处理。由此，发挥分别与实施形态3～5的相同的效果。

（实施形态8）

根据实施形态8的船舶的混合推进系统10形成为以下结构：能够经由操作台23将允许转换运转模式组合存储于存储部15中，或者删除存储于存储部15中的允许转换运转模式组合。图12是示出根据实施形态8的混合推进系统10的框图。如图12所示，输入部29与控制部14连接，例如可以采用键盘或触摸板等，并且设置于操作台23中。

控制部14按照通过输入部29输入的操作，将允许转换运转模式组合存储于存储部15中，或者从存储部15中删除允许转换运转模式组合。

例如，在实施形态7中不允许存储转换后运转模式的冗余度低于转换前运转模式的运转模式组合。但是，船舶在远洋航行时，即使短时间内机器发生故障，导致船舶出现撞击事故的危险性也较低，因此混合推进系统10要求的冗余度较低。在这样的情况下，操作者利用输入部29输入转换后运转模式的冗余度低于转换前运转模式的运转模式组合。由此，控制部14根据来自输入部29的要求，将转换后运转模式的冗余度低于转换前运转模式的运转模式组合作为允许转换运转模式组合存储到存储部15中。

另一方面，在为了支援石油钻机而需要船舶保持其位置的情况下，机器发生故障也要维持船舶的位置保持力，因此混合推进系统10要求的冗余度较高。这样的情况下，操作者利用输入部29，从已经存储于存储部15中的允许转换运转模式组合中，删除转换后运转模式的冗余度比所要求的运转模式的冗余度低的允许转换运转模式组合。由此，控制部14根据来自输入部24的要求，将转换后运转模式的冗余度比所要求的运转模式的冗余度低的允许转换运转模式组合从存储部15删除。

根据上述结构，按照通过输入部29输入的操作，能够将允许转换运转模式组合存储于存储部15，或从存储部15删除。因此，能够设定与以下条件对应的适当的运转模式并进行自动转换：根据船舶的作业内容或外界状态而每天发生变化的冗余度等条件。

另外，通过在实施形态8中执行实施形态1 、6和7的各步骤的处理，分别发挥与实施形态1、6和7相同的效果。实施形态8的混合推进系统10还可以具备图5的断路器27。由此，发挥与实施形态2相同的效果。实施形态8的混合推进系统10还可以具备图6的显示部28，可以执行图7～图9的各步骤的处理。由此，发挥分别与实施形态3～5的相同的效果。

（实施形态9）

在根据实施形态9的船舶的混合推进系统10中，存储部15还将故障前运转模式、当前故障前运转模式中机器的故障状态、以及故障后运转状态的组合存储为故障时转换运转模式组合。控制部14形成为以下结构：在机器发生故障时，自动转换到与作为故障前运转模式的当前运转模式以及机器的故障状态对应的故障时转换运转模式组合的故障后运转模式。该故障时转换运转模式组合可以是操作者利用图12的输入部29手动存储的，也可以是通过输入部29以外的方法已储存的。

即，存储部15中，除了允许转换运转模式组合之外，还存储有故障时转换运转模式组合。该故障时转换运转模式组合是结构机器17、18、19的故障状态、故障前运转模式以及故障后运转模式的组合。作为结构机器17、18、19的故障状态，例如可以举出发生故障的结构机器17、18、19的种类、台数、以及输出。发生故障的结构机器17、18、19的种类有主机17、主发电机18、电动发电机19、仅电动发电机19的电动功能以及仅电动发电机19的发电功能。

根据结构机器17、18、19的故障状态以及故障时的运转模式，设定故障时允许自动转换的转换后运转模式。例如，如果是电动发电机19的故障，则相对于使电动发电机19进行动作的转换前运转模式，转换后运转模式设定为使电动发电机19停止的运转模式。该情况下，可以举出图3所示的从助推进模式到机械推进模式的转换、以及从并行模式到机械推进模式的转换。

图13是示出控制实施形态9的船舶的混合推进系统10的一个示例的流程图。在图13所述的流程中，也执行图4示出的实施形态1的各步骤S1～S4的处理。但是，在图13所示的流程中，在步骤S1之后，判定是否故障（步骤S12），如果发生故障，则基于故障时转换运转模式组合选择转换后运转模式（步骤S13）。

具体的，控制部14获取所需推力和所需电力（步骤S1），并对结构机器17、18、19的故障进行监视（步骤S12）。如果结构机器17、18、19没有发生故障（步骤S12：否），则控制部14计算燃料消耗率（步骤S2），并执行从当前运转模式到燃料消耗率更优的运转模式的转换（步骤S3：是，步骤S4）。

另一方面，如果结构机器17、18、19发生了故障（步骤S12：是），控制部14选择当前故障内容与故障状态一致且当前运转模式与转换前运转模式一致的故障时转换运转模式组合（步骤S13）。例如，当前运转模式为助推进模式，且电动发电机19发生故障时，如图3所示选择从助推进模式转换到机械推进模式的故障时转换运转模式组合。而且，控制部14执行从当前运转模式向所选的故障时转换运转模式组合的转换后运转模式的转换（步骤S4）。

根据上述结构，发生故障时允许自动转换的运转模式组合（故障时转换运转模式组合）储存于存储部15中。由此，故障时自动地转换到与故障内容对应的运转模式，因此可以实现迅速转换到适当的运转模式。

另外，在图13的步骤S13中，在不考虑燃料消耗率的情况下选择运转模式的转换，但是当存在多个选项时，可以在考虑燃料消耗率后选择运转模式的转换。这时，如果发生故障（步骤S12：是），则控制部会计算燃料消耗率（步骤S2）。而且，控制部14选择当前故障内容与故障状态一致且当前运转模式与转换前运转模式一致的故障时转换运转模式组合（步骤S13）。而且，控制部14执行从当前运转模式向故障时转换运转模式组合的转换后运转模式的转换（步骤S4）。

又，通过在实施形态9中执行实施形态1 、6和7的各步骤的处理，分别发挥与实施形态1、6和7相同的效果。根据实施形态9的混合推进系统10还可以具备图5的断路器27。由此，发挥与实施形态2相同的效果。根据实施形态9的混合推进系统10还可以具备图6的显示部28，可以执行图7～图9的各步骤的处理。由此，发挥分别与实施形态3～5的相同的效果。根据实施形态9的混合推进系统10还可以具备图12的输入部29。由此，发挥与实施形态8相同的效果。

另外，上述所有的实施形态，只要不相互排斥对方，即可相互组合。

根据上述说明，本领域技术人员能够明了本发明的诸多改良和其他实施形态等。因此，上述说明仅作为示例性的解释，旨在向本领域技术人员提供教导实施本发明的最优选的形态。在不脱离本发明的精神的范围内，可以实质上变更其结构和/或功能的具体内容。

本发明的船舶的混合推进系统作为能够迅速转换到适当的运转模式的船舶混合推进系统是有用的。

符号说明：

10 混合推进系统；

11 推进器；

14 控制部；

15 存储部；

17 主机；

18 主发电机；

19电动发电机；

22 船内母线；

27 显示部；

28断路器；

29 输入部。

Claims (14)

1.一种船舶的混合推进系统，具备：

经由动力传递机构旋转驱动推进器，从而供给推力的主机；

向船内母线供给电力的主发电机；以及，

进行电动动作和发电动作的电动发电机，所述电动动作是经由所述船内母线从所述主发电机接收电力、并经由所述动力传递机构旋转驱动所述推进器从而供给推力，所述发电动作是向所述船内母线供给经由所述动力传递机构从所述主机接收旋转动力而发电所得的电力；

所述船舶的混合推进系统形成为：能够经由操作台，以将所述主机的动作或停止、所述主发电机的动作或停止、以及所述电动发电机的电动动作、发电动作或停止进行组合而得到的多个运转模式运行船舶；

其特征在于，所述船舶的混合推进系统，还具备：

存储允许转换运转模式组合的存储部，所述允许转换运转模式组合为允许自动转换的转换前运转模式和转换后运转模式的组合；以及，

控制部，所述控制部形成为以下结构：对于各运转模式，如果当前的推力需求及电力需求处于基于各运转模式限定的、由能供给推力的变化所对应的能供给电力的变化特性而确定的推力及电力的能供给范围内，则计算其燃料消耗率，从而获得相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式，

如果所述当前运转模式和所获得的相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式的组合符合所述允许转换运转模式组合，则自动转换到与转换后运转模式相符的运转模式中相比所述当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式。

2.根据权利要求1所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述船舶的推进系统形成为在所述操作台中显示所述燃料消耗率更优的运转模式的结构。

3.根据权利要求1所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述船舶的混合推进系统形成为以下结构：能够经由所述操作台将所述允许转换运转模式组合存储于所述存储部中，或者删除存储于所述存储部中的所述允许转换运转模式组合。

4.根据权利要求1所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述控制部形成为以下结构：如果任意两种运转模式为一方运转模式的所述推力及电力的能供给范围小于另一方运转模式的所述推力及电力的能供给范围的运转模式组合，则将该运转模式组合作为所述允许转换运转模式组合而自动存储于所述存储部中，其中，所述允许转换运转模式组合分别将所述一方运转模式和所述另一方运转模式作为所述转换前运转模式和所述转换后运转模式。

5.根据权利要求1所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述控制部形成为以下结构：如果任意两种运转模式为对一方运转模式设定的冗余度大于对另一方运转模式设定的冗余度的运转模式组合，则不在所述存储部中将该运转模式组合作为分别以所述一方运转模式和所述另一方运转模式为所述转换前运转模式和所述转换后运转模式的所述允许转换运转模式组合而存储。

6.根据权利要求1所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述船舶的混合推进系统形成为在所述燃料消耗率更优的运转模式的冗余度低于所述当前运转模式时，在所述操作台中显示警告的结构。

7.根据权利要求5或6所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述控制部形成为以下结构：基于正在动作的所述主机、所述主发电机以及所述电动发电机各自的台数，求出所述运转模式的冗余度。

8.根据权利要求5或6所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述控制部形成为以下结构：基于遵守国际海事组织规定的动态定位等级的等级，求出所述运转模式的冗余度。

9.根据权利要求1所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述存储部还将故障前运转模式、所述故障前运转模式中机器的故障状态、以及故障后运转模式的组合存储为故障时转换运转模式组合，

所述控制部形成为以下结构：

当所述机器发生故障时，自动转换到与作为故障前运转模式的当前运转模式以及所述机器的故障状态对应的、所述故障时转换运转模式组合的故障后运转模式。

10.根据权利要求1所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述船内母线被划分为多个区间，且所述多个区间通过断路器连接，

除了所述主机的动作或停止、所述主发电机的动作或停止、以及所述电动发电机的电动动作、发电动作或停止之外，还根据与所述断路器的断开或连接的组合来确定所述运转模式。

11.根据权利要求1所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述运转模式包括：

使所述主机停止、使所述主发电机进行动作、且使所述电动发电机进行电动动作的电气推进模式；

使所述主机进行动作、使所述主发电机进行动作、且使所述电动发电机进行电动动作的助推进模式；

使所述主机进行动作、使所述主发电机进行动作、且使所述电动发电机进行发电动作的并行模式；

使所述主机进行动作、使所述主发电机停止、且使所述电动发电机进行发电动作的轴发模式；以及，

使所述主机进行动作、使所述主发电机进行动作、且使所述电动发电机停止的机械推进模式。

12.根据权利要求11所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述存储部存储：将所述电气推进模式和所述助推进模式分别作为转换前运转模式和转换后运转模式的所述允许转换运转模式组合、以及、将所述轴发模式和所述并行模式分别作为转换前运转模式和转换后运转模式的所述允许转换运转模式组合；

所述控制部形成为以下结构：如果在以所述电气推进模式运转过程中，该电气推进模式的能供给推力或能供给电力小于当前的推力需求和电力需求，则自动转换到所述助推进模式；

并且，如果在以所述轴发模式运转过程中，该轴发模式的能供给推力或能供给电力小于当前的推力需求和电力需求，则自动转换到所述并行模式。

13.根据权利要求11所述的船舶的混合推进系统，其特征在于，所述存储部存储下述的所述允许转换运转模式组合：所述电气推进模式、所述助推进模式、所述并行推进模式以及所述轴发模式中两种模式的组合，且以所述助推进模式或所述并行模式为转换后运行模式；

所述控制部形成为以下结构：如果所述燃料消耗率更优的运转模式为所述助推进模式或所述并行模式，则自动转换到所述助推进模式或所述并行模式。

14.一种船舶的混合推进系统的控制方法，所述船舶的混合推进系统具备：

经由动力传递机构旋转驱动推进器，从而供给推力的主机；

向船内母线供给电力的主发电机；以及，

进行电动动作和发电动作的电动发电机，所述电动动作是指经由所述船内母线从所述主发电机接收电力、并经由所述动力传递机构旋转驱动所述推进器从而供给推力的动作，所述发电动作是指向所述船内母线供给经由所述动力传递机构从所述主机接收旋转动力而发电所得的电力的动作；

并形成为以下结构：能够经由操作台，以将所述主机的动作或停止、所述主发电机的动作或停止、以及所述电动发电机的电动动作、发电动作或停止进行组合而得到的多个运转模式来运行船舶；

其特征在于，所述船舶的混合推进系统还具备存储允许转换运转模式组合的存储部，所述允许转换运转模式组合为允许自动转换的转换前运转模式和转换后运转模式的组合；

所述船舶的混合推进系统的控制方法，对于各运转模式，如果当前的推力需求及电力需求处于推力及电力的能供给范围内，则控制部计算其燃料消耗率，从而获得相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式，其中，所述推力及电力的能供给范围是基于各运转模式限定的、由能供给推力的变化所对应的能供给电力的变化特性而确定的；

如果所述当前运转模式和所获得的相比当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式的组合符合所述允许转换运转模式组合，则控制部自动转换到与转换后运转模式相符的运转模式中相比所述当前运转模式燃料消耗率更优的运转模式。