CN112339937A - 船舶用推进系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供船舶用推进系统，能够在检测出故障的预兆之后立即进行使推进装置不出现故障的运转。本发明的一个方式的船舶用推进系统具有：船舶用的推进装置；检测装置，其检测推进装置的状态信息；以及控制装置，其通过设定规定的运转设定值来控制推进装置，控制装置从检测装置取得推进装置的状态信息，根据所取得的状态信息来计算作为推进装置的故障发生的指标的故障预兆等级，在计算出的故障预兆等级超过规定的阈值时，设定运转设定值以使得至少在故障预兆等级刚超过规定的阈值之后故障预兆等级比基准值小，基准值被设定成比阈值小。

Description

船舶用推进系统

技术领域

本发明涉及船舶用推进系统。

背景技术

近年来，在船舶用的推进装置中设置状态监视装置(CMS：condition monitoringsystem)来监视推进装置的状态(例如，温度和振动等级)变得越来越普遍。

专利文献1：日本特开2003-269183号公报

虽然能够通过监视推进装置来检测故障的预兆，但是，在检测出故障的预兆时立即停止运转是不现实的。例如，在船舶的航行中检测出故障的预兆的情况下，需要使船舶航行至码头等，从而要暂时持续推进装置的运转。这时，如何使推进装置在不发生故障的情况下运转取决于船舶驾驶者的判断，但是，进行该判断非常难。

发明内容

基于如上所述的情况，本发明的目的在于提供一种船舶用推进系统，该船舶用推进系统能够在检测出故障的预兆之后立即进行使推进装置不出现故障的运转。

本发明的一个方式的船舶用推进系统具有：船舶用的推进装置；检测装置，其检测所述推进装置的状态信息；以及控制装置，其通过设定规定的运转设定值来控制所述推进装置，所述控制装置被构成为能够执行延长寿命控制，在该延长寿命控制中，从所述检测装置取得所述推进装置的状态信息，根据所取得的所述状态信息来计算作为所述推进装置的故障发生的指标的故障预兆等级，在计算出的所述故障预兆等级超过规定的阈值时，设定所述运转设定值以使得至少在所述故障预兆等级刚超过规定的阈值之后所述故障预兆等级比基准值小，所述基准值被设定成比所述阈值小。

这里，通常情况下，作为推进装置的故障发生的指标的故障预兆等级始终处于变动，其变动量较大。因此，难以判断是否存在故障的预兆，在故障预兆等级的值增大至某一程度时，才能够初次判断为存在故障的预兆。另一方面，当以能够判断出故障的预兆的状态持续运转时，故障预兆等级加速增加，有可能出现故障。因此，在上述的结构中，在故障预兆等级超过规定的阈值时、即检测出故障的预兆时，设定运转设定值以使得故障预兆等级比基准值小而不是比阈值小，该基准值被设定成小于阈值。由此，能够在检测出故障的预兆之后，立即进行使故障推进装置不出现故障的运转。

上述的船舶用推进系统也可以还具有操纵装置，该操纵装置能够任意地设定所述阈值和所述基准值中的至少一个值。

根据该结构，能够任意地设定阈值和基准值，因此能够根据推进装置的实际状况或预定航行距离来恰当地设定阈值和基准值。

上述的船舶用推进系统还可以具有操纵装置，该操纵装置能够在所述故障预兆等级超过所述阈值时，从多个模式中选择出一个模式，在该船舶用推进系统中，根据所选择出的模式来设定所述基准值。

根据该结构，仅通过选择模式就能够恰当地设定基准值。

上述的船舶用推进系统还可以具有显示装置，在选择所述模式时，该显示装置按照每个模式显示预想了所述故障预兆等级的时间变化的预想变动曲线。

根据该结构，能够参考预想变动曲线来选择模式，因此能够容易地选择出恰当的模式。

在上述的船舶用推进系统中，所述控制装置还可以在所述故障预兆等级超过所述阈值以后进行使所述运转设定值始终都处于变化的连续控制，以使得所述故障预兆等级变得比所述基准值小。

根据该结构，能够维持故障预兆等级比基准值小的状态，因此能够更加可靠地延迟推进装置的故障的发生。

上述的船舶用推进系统还可以具有操纵装置，该操纵装置能够选择是否进行所述延长寿命控制。

根据该结构，能够根据推进装置的实际状况或预定航行距离来选择是否进行延长寿命控制，能够实现更加灵活的运用。

在上述的船舶用推进系统中，所述推进装置还可以具有螺旋桨，该螺旋桨通过旋转来产生推进力，所述控制装置在所述延长寿命控制中设定所述螺旋桨的叶片角度和转速中的一方或双方以使得所述故障预兆等级变得比基准值小。

这样，在推进装置具有螺旋桨的情况下，通过在延长寿命控制中设定螺旋桨的叶片角度和转速中的一方或双方，也能够使故障预兆等级比基准值小。

在上述的船舶用推进系统中，也可以是，所述控制装置在所述故障预兆等级超过所述阈值时输出规定的通知信号。

根据该结构，船舶驾驶者能够立即掌握到推进装置存在故障的预兆的情况，因此，能够在出现故障之前进行恰当的应对。

发明效果

根据上述的结构，可以提供船舶用推进系统，能够在检测出故障的预兆之后立即进行使推进装置不出现故障的运转。

附图说明

图1是船舶用推进系统的框图。

图2是延长寿命控制的流程图。

图3是故障预兆等级的变动曲线。

图4是进行了延长寿命控制的情况下的故障预兆等级的变动曲线。

图5是变更了阈值和基准值的情况下的故障预兆等级的变动曲线。

图6是各模式下的故障预兆等级的预想变动曲线。

图7是进行了连续控制的情况下的故障预兆等级的变动曲线。

标号说明

10：推进装置；20：检测装置；30：控制装置；40：操纵装置；50：显示装置；100：船舶用推进系统。

具体实施方式

<船舶用推进系统的整体结构>

以下，对实施方式的船舶用推进系统100进行说明。首先，说明船舶用推进系统100的整体结构。图1是船舶用推进系统100的框图。如图1所示，本实施方式的船舶用推进系统100具有推进装置10、检测装置20、控制装置30、操纵装置40和显示装置50。以下，依次说明该各个结构要素。

推进装置10是产生用于使船舶航行的推进力的装置。本实施方式的推进装置10具有螺旋桨，该螺旋桨通过旋转来产生推进力。并且，本实施方式的推进装置10是通过转向来改变推进力的方向的转向式推进装置，转向角度、转向速度、螺旋桨的叶片角度、转速等能够分别设定。但是，推进装置10不限定于转向式，可以为任意形式。此外，推进装置10的驱动方式未特别限定。在驱动方式中存在柴油发动机驱动、电动机驱动、混合动力驱动等。从控制装置30向推进装置10发送控制信号，根据所发送的控制信号来进行运转。

检测装置20是检测推进装置10的状态信息的装置。例如，检测推进装置10的加速度振动的振动传感器、检测推进装置10的噪声的噪声传感器、检测推进装置10的表面温度的温度传感器、检测离合器压力或螺旋桨的转向压力的液压传感器、检测螺旋桨的转速的转速计等相当于检测装置20。由检测装置20检测出的推进装置10的状态信息被作为检测信号发送到控制装置30。

控制装置30是通过设定规定的运转设定值来控制推进装置10的装置。运转设定值相当于上述的例子中的推进装置10的转向角度、转向速度、螺旋桨的叶片角度和转速等。控制装置30具有处理器、易失性存储器、非易失性存储器和I/O接口等。在非易失性存储器中保存有后述的延长寿命控制的程序和各种数据等，处理器基于该程序等使用易失性存储器进行运算处理。在后文对延长寿命控制进行叙述。

操纵装置40是用于输入各种信息的装置。操纵装置40由船舶驾驶者来操作，通过操纵装置40而输入的信息被作为输入信号发送到控制装置30。

显示装置50是用于显示各种信息的装置。显示装置50根据从控制装置30输出的信号来显示规定的信息。由显示装置50显示出的信息能够由船舶驾驶者来确认。

<延长寿命控制>

接着，对延长寿命控制进行说明。图2是延长寿命控制的流程图。图2所示的处理通过控制装置30来执行。

如图2所示，当开始控制时，控制装置30从检测装置20取得推进装置10的状态信息(步骤S1)。控制装置30例如能够取得推进装置10的加速度振动、噪声等级、表面温度、各种液压、转向速度和螺旋桨的转速等作为状态信息。

接下来，控制装置30根据在步骤S1中所取得的推进装置10的状态信息来计算故障预兆等级(步骤S2)。故障预兆等级是指作为推进装置10的故障发生的指标的值。当故障预兆等级超过某一值时，推进装置10出现故障的可能性升高。故障预兆等级可以根据1个状态信息来计算，也可以根据多个状态信息来计算。此外，可以直接将状态信息设为故障预兆等级，也可以使用规定的算式来计算故障预兆等级。并且，也可以对声音或振动等的时间信号进行FFT处理，并将所得到的分析频段整体的频谱的合计值(总值)或某一频段的频谱的合计值(部分总值)设为故障预兆等级。像这样，故障预兆等级的计算方法是多种多样的，未特别限定。

接下来，控制装置30判定在步骤S2中计算出的故障预兆等级是否超过规定的阈值(步骤S3)。这里，图3是示出故障预兆等级的变动曲线的图。在推进装置10没有故障的风险的情况下，故障预兆等级在变动的同时收敛于固定的范围内。另一方面，在推进装置10发生了某些异常而有可能出现故障的情况下，故障预兆等级加速增加而直至发生故障。因此，通过监视故障预兆等级，能够检测推进装置10的故障的预兆。在本实施方式中，在故障预兆等级超过阈值时，判断为存在故障的预兆。另外，在步骤S3中，可以是即使故障预兆等级一瞬间超过阈值也判定为故障预兆等级超过阈值，也可以考虑噪声的影响，在故障预兆等级在一定时间内超过阈值时判定为故障预兆等级超过阈值。

阈值未特别限定，但是，在本实施方式中，将故障预兆等级的初始值(初始的规定期间内的平均值)的5倍的值设定为阈值。在判定为故障预兆等级未超过阈值的情况下(在步骤S3中为“否”)，认为在推进装置10中没有发现故障的预兆，返回步骤S1并重复执行各步骤。另一方面，在判定为故障预兆等级超过了阈值的情况下(在步骤S3中为“是”)，认为推进装置10存在故障的预兆，进入步骤S4。

在步骤S4中，控制装置30设定运转设定值。具体而言，以使故障预兆等级下降的方式设定运转设定值。在本实施方式中，设定推进装置10的螺旋桨的叶片角度和转速中的一方或双方。一般来说，如果减小叶片角度或减小转速，则能够降低故障预兆等级。但是，还能够减小一方并增大另一方。并且，根据海流或周围的环境的不同，也考虑增大双方的情况。此外，为了降低故障预兆等级，也可以变更离合器的嵌脱状态(液压)。并且，在故障预兆等级为与推进装置10的转向性能相关的值的情况下，如果降低推进装置10的转向转矩，则能够降低故障预兆等级。转向转矩通过设定螺旋桨的叶片角度、螺旋桨的转速、转向速度(转向时间)和转向压力来调整。

另外，在步骤S4中，控制装置30也可以设定运转设定值，并且将通知信号输出到显示装置50，显示装置50可以显示推进装置10存在故障的预兆的消息。在该情况下，船舶驾驶者能够立即掌握推进装置10存在故障的预兆的情况，因此能够在出现故障之前进行恰当的应对。另外，控制装置30也可以将通知信号输出到声音输出装置(扬声器)等其他输出装置，可以通过光、声音、振动等向船舶驾驶者通知推进装置10存在故障的预兆的消息。此外，显示装置50还可以显示如图3所示的故障预兆等级的变动曲线或与该故障预兆等级的变动曲线对应的图。

接下来，控制装置30判定故障预兆等级是否比基准值小(步骤S5)。基准值被设定成比上述的阈值小。在本实施方式中，将故障预兆等级的初始值的3倍的值设定为基准值。另外，基准值不限于此。在判定为故障预兆等级比基准值小的情况下(在步骤S5中为“是”)，认为推进装置10发生故障的风险下降，返回步骤S1并反复执行各步骤。另一方面，在判定为故障预兆等级为基准值以上的情况下(在步骤S3中为“否”)，返回步骤S4并设定运转设定值。也就是说，控制装置30会持续进行运转设定值的设定直到故障预兆等级比基准值小为止。在经过以上的步骤之后，返回步骤S1并反复执行各步骤。另外，即使推进装置10的驱动方式不同，也以相同的方式执行以上所说明的延长寿命控制。

<作用效果等>

接着，对进行了上述的延长寿命控制的情况下的作用效果等进行说明。图4是进行了延长寿命控制的情况下的故障预兆等级的变动曲线。在图4中，近似地示出了故障预兆等级，以便容易理解作用效果。即，用平滑的曲线示出故障预兆等级。该方面在图5至图7中也同样如此。另外，各图所示的故障预兆等级的变动曲线只不过是一例。

如图4的虚线所示，如果在推进装置10产生了故障的预兆时不采取任何对策，则故障预兆等级加速增加，推进装置10出现故障。与此相对，在进行了上述的延长寿命运转的情况下，当故障预兆等级超过阈值时(时间T1)，控制装置30按照推进装置10存在故障的预兆的情况来设定运转设定值，使得故障预兆等级变得比基准值小。

这里，故障预兆等级始终都在发生变动，其变动量较大(参照图3)，因此，难以判断是否存在故障的预兆，在值增大至某一程度时，才能够最初判断为存在故障的预兆。因此，需要较高地设定阈值。另一方面，当以能够判断出故障的预兆的状态持续运转时，故障预兆等级加速增加，有可能出现故障。基于这样的理由，在本实施方式中，将基准值设定为比阈值小。

如上所述，当故障预兆等级超过阈值时，故障预兆等级暂时变得比基准值小。但是，当使推进装置10持续运转时，如图4所示，故障预兆等级存在再次超过阈值的情况(时间T2)。在该情况下，再次设定运转设定值使得故障预兆等级比基准值小。另外，通常，伴随着故障预兆等级超过阈值而对运转设定值进行更新的次数增加，推进装置10的输出减小。例如，与1次延长寿命运转时(时间T1至T2的期间)相比，2次延长寿命运转时(时间T2至T3的期间)的推进装置10的输出更小，1次延长寿命运转是从故障预兆等级最初超过阈值起到第2次超过阈值为止，2次延长寿命运转是从第2次超过阈值起到第3次超过阈值为止。

如上所述，在本实施方式的船舶用推进系统100中，虽然当故障预兆等级超过阈值时故障预兆等级会加速增大而出现故障，但是在故障预兆等级超过阈值时，设定比阈值小的运转设定值以使得至少在故障预兆等级刚超过阈值之后故障预兆等级变得比基准值小。因此，根据本实施方式，在检测出故障的预兆之后，能够持续进行推进装置10的运转并使得推进装置10不出现故障。

<第1变形例>

接着，对船舶用推进系统100的第1变形例进行说明。第1变形例的船舶用推进系统100能够由船舶驾驶者使用操纵装置40来任意设定阈值和基准值中的至少一个值。

图5是变更了阈值和基准值的情况下的故障预兆等级的变动曲线的图。例如，当进行延长寿命运转时，通常推进装置10的输出会下降，因此，在船舶驾驶者想要获得更大的输出的情况并且判断为可以对推进装置10施加一些负荷的情况下，如图5所示，考虑在1次延长寿命运转时将阈值和基准值设定得较大。

如果在1次延长寿命运转时较大地设定阈值，则能够使向2次延长寿命运转转移的转移时刻延迟，因此，能够延长维持1次延长寿命运转中的运转设定值的期间，1次延长寿命运转中的运转设定值的输出比2次延长寿命运转大。此外，如果在1次延长寿命运转时将基准值设定得较大，则在进入了2次延长寿命运转时，设定成输出比1次延长寿命运转时大的运转设定值。这样，根据第1变形例，能够任意地设定阈值和基准值，因此能够根据实际的推进装置10的状况、预定航行距离和海况条件等来适当地设定阈值和基准值。

<第2变形例>

接着，对船舶用推进系统100的第2变形例进行说明。在第2变形例中，船舶驾驶者能够通过使用操纵装置40来选择模式以设定与模式对应的基准值。

图6是示出预想了各模式中的故障预兆等级随时间的变化的预想变动曲线的图。在本变形例中，在故障预兆等级超过阈值时，能够从多个模式中选择一个模式。具体而言，能够从基准值最大的第1模式、基准值比第1模式小的第2模式和基准值比第2模式小的第3模式、这3个模式中选择一个模式。

此外，在选择模式时，显示装置50按照每个模式显示如图6所示的故障预兆等级的预想变动曲线。也就是说，将全部模式的预想变动曲线显示在显示装置50上。根据该结构，船舶驾驶者能够参考预想变动曲线来选择模式，因此能够容易地选择适当的模式。另外，各变动曲线只要是能够在选择模式时反映出故障预兆等级的变动的程度即可，可以不严格地计算并显示故障预兆等级的预想变动曲线。此外，显示装置50也可以在显示故障预兆等级的预想变动曲线时，同时显示至该时刻为止的故障预兆等级的变动曲线或与该故障预兆等级的变动曲线对应的图。并且，在选择了模式的情况下，显示装置50也可以显示选择了哪个模式。

<第3变形例>

接着，对船舶用推进系统100的第3变形例进行说明。在第3变形例中，在故障预兆等级超过阈值以后，控制装置30进行使运转设定值始终都处于变化的连续控制以使得故障预兆等级比基准值小。在连续控制中除了所谓反馈控制以外，还包含前馈控制。

图7是示出进行了上述的连续控制的情况下的、故障预兆等级的变动曲线的图。如图7所示，根据本变形例，能够在故障预兆等级超过阈值以后，维持比基准值小的状态，因此能够更加可靠地延迟推进装置10的故障的发生。

<其他>

可以组合上述的变形例。例如，也可以任意地设定或选择阈值、基准值和是否连续控制中的任意一个。

此外，船舶驾驶者能够任意地选择是否进行上述的延长寿命控制。能够使用操纵装置40来设定是否进行延长寿命控制。根据该结构，能够根据实际的推进装置10的状况或预定航行距离来选择是否进行延长寿命控制，能够实现更加灵活的运用。

Claims (8)

1.一种船舶用推进系统，其具有，

船舶用的推进装置；

检测装置，其检测所述推进装置的状态信息；以及

控制装置，其通过设定规定的运转设定值来控制所述推进装置，

所述控制装置被构成为能够执行延长寿命控制，在该延长寿命控制中，从所述检测装置取得所述推进装置的状态信息，根据所取得的所述状态信息来计算作为所述推进装置的故障发生的指标的故障预兆等级，在计算出的所述故障预兆等级超过规定的阈值时，设定所述运转设定值，以使得至少在所述故障预兆等级刚超过规定的阈值之后所述故障预兆等级变得比基准值小，

所述基准值被设定成比所述阈值小。

2.根据权利要求1所述的船舶用推进系统，其中，

该船舶用推进系统还具有操纵装置，该操纵装置能够任意地设定所述阈值和所述基准值中的至少一个值。

3.根据权利要求1所述的船舶用推进系统，其中，

该船舶用推进系统还具有操纵装置，该操纵装置能够在所述故障预兆等级超过所述阈值时，从多个模式中选择出一个模式，

在该船舶用推进系统中，根据所选择出的模式来设定所述基准值。

4.根据权利要求3所述的船舶用推进系统，其中，

该船舶用推进系统还具有显示装置，在选择所述模式时，该显示装置按照每个模式显示预想了所述故障预兆等级的时间变化的预想变动曲线。

5.根据权利要求1所述的船舶用推进系统，其中，

所述控制装置在所述故障预兆等级超过所述阈值以后，进行使所述运转设定值始终都处于变化的连续控制，以使得所述故障预兆等级变得比所述基准值小。

6.根据权利要求1所述的船舶用推进系统，其中，

该船舶用推进系统还具有操纵装置，该操纵装置能够选择是否进行所述延长寿命控制。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的船舶用推进系统，其中，

所述推进装置具有螺旋桨，该螺旋桨通过旋转来产生推进力，

所述控制装置在所述延长寿命控制中设定所述螺旋桨的叶片角度和转速中的一方或双方，以使得所述故障预兆等级变得比基准值小。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的船舶用推进系统，其中，

所述控制装置在所述故障预兆等级超过所述阈值时输出规定的通知信号。

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