JP2003519592A - 船舶推進駆動システム - Google Patents
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Abstract
Description
される。スロットルレバーを介して船橋から回転数目標値が与えられる。調節器
の入力端前で加算回路において回転数目標値(指令量)が現実の回転数値と比較
され、これから制御偏差を決定し、この値を調節器に供給する。調節器の出力信
号は、制御量として、プロペラ用電動機を電流源に接続しているカスケード制御
装置に達する。
発電機電圧から適当な多相のかつ周波数の変化する供給電圧を発生する電力変換
装置からなる。電力変換装置回路は、電力変換装置と同期機との相互接続回路が
、電流が直流チョッパを介して調整される直流機と同様に振舞うように構成され
ている。直流チョッパの制御入力端に達する信号は直流機が受け取る電流を規定
する。同様に調節器の制御信号は同期機が動作する電流を規定する。同様に非同
期機も電力を供給され船舶の駆動に使用される。
回転内にある僅かな回転数変動も補償できる、ことが明らかにされている。
に不均一な速度プロファイルを持つ水中におけるプロペラの挙動である。プロペ
ラの羽根はその回転運動の際部分的に船尾にある船尾骨材或いはシャフトブラケ
ットを通して運動するが、他方その回転運動の他の部分で水の他の流速に当る。
って表わされる。船体にある骨材或いはシャフトブラケットによって惹起される
この負荷の変動はまたプロペラの後流域の不均一性として現われ、これはまたプ
ロペラ羽根の回転時のプロペラ前進数字の変動に現れる。
は回転数調節器もしくはこれの下位の電流調節器により補償され、プロペラの回
転数をできるだけ正確に予定された回転数目標値に一定に保つようにする。トル
ク変動の周波数はプロペラの羽根数を掛けたシャフト回転数に相当する。このト
ルク変動は駆動電動機によってその固定部、従って船体に伝達される。ディーゼ
ル発電装置においてはトルク反作用も発生する。これにより船舶構造の部分がこ
の脈動トルクの基本波で振動励起され、機械的条件により船体の共振は当該周波
数においては無視できない。振動の発生は船舶上の要員に対して煩わしいだけで
なく、船舶の全体構造にまたその積み荷に対して大きな負荷をもたらすので、回
避されねばならない。
にして求められた危険範囲を鋼材の大量使用により補強することが試みられてき
た。しかし、この方法は、一方では高価であり、他方では船舶の許容積載重量及
び有効空間を減少させ、燃料消費量を上げ、さらに、せいぜい駆動系によって発
生する振動の材料を破壊する影響を減少させるとしても、これをその原因から除
去することができない。
保とうとする回転数制御はまたその他のマイナス効果に繋がる。
ペラのキャビテーションに対する安全性が減少する。プロペラの動作点がそのキ
ャビテーション限界に近づき或いはこれを越えることがあるからである。特に船
体にある船尾骨材或いはシャフトブラケットの範囲においてプロペラの動作点が
キャビテーション限界に達し或いはこれを越え、従ってキャビテーションを起こ
させ、これにより船舶、特にプロペラに大きな損害をもたらすことがある。キャ
ビテーションはまた許容できない圧力変動及び騒音をも招き、特に客船、調査船
及び軍用船の利用価値及び快適性を著しく減少させる。
を速く調整することはとりわけプロペラ羽根においてキャビテーションを招来す
る。その場合、回転数を調整する速度は船舶の航行速度に、即ち、水がプロペラ
に当る流速に関係する。
れる加速発信器が設けられる。
するプロペラ特性群(引綱特性から自由航行特性への移行)により現在回転数が
上昇する際にプロペラの許容動特性は過比例的に減少する。
って決められている加速時間は、回転数の過剰をプロペラ特性の許容範囲内に保
つために、プロペラ駆動電動機の回転数の上昇と共に1ないし3段階で高められ
る。
ばならない。その時間特性は船舶プロペラに対する電気機械の可能な動特性より
も遅い。
いる。 プロペラ用電動機は回転数零から始まり先ず制限なしに、即ち最適に加速する
。プロペラによって消費される電力は一定の加速時間での加速動作中急速に上昇
し、最終的に回転数調節器における電流制限に達してディーゼル発電装置の過負
荷を回避する。加速発信器の最初の段階の終わりで他の加速時間に切り換えられ
る。電気駆動装置から提供される加速電力は殆ど零に復帰する。これによりディ
ーゼル発電装置には電力の取出しの急激な変化が発生し、これは補償せねばなら
ないが、必ずしも補償できない。従って船内電気系統には周波数及び/又は電圧
変動が生ずる。
場合によってはその他の船内電気系統の給電に欠けている電力を引き出す。
特定の回転数範囲にわたって非常に僅かな船舶の加速しか発生しないという欠点
がある。
30%だけそれぞれの船舶プロペラ特性を上回っている。駆動電気機械の電流限
界と計算による船舶プロペラ特性との間の範囲は、船舶の加速動作の際に必要な
加速トルクの他に荒海及び/又は操船のための予備を持つために必要とされる。
ラを駆動する電気機械に一定の加速トルクを与えることができなかった。むしろ
、この装置は広い回転数範囲にわたってそれぞれ実際の電流限界すら提供する。
この理由は、船舶の加速時間が加速発信器型の加速時間の数倍になることにある
。
力消費よりゆっくりにしか変化することができない時間的出力特性を持っている
。それ故、プロペラ特性に基づく制約の他にまた発電機設備の最大動特性から生
ずる制約をも考慮せねばならない。
して、国際船舶級協会(IACS)の規準が考慮される。この規準に属する3段
階の負荷変化ダイヤグラムは今日の高負荷ディーゼル機関において船舶プロペラ
の駆動装置の動特性に著しく干渉している。これに加えて、そこに挙げられてい
る値は特に高出力範囲においては今日充分でない保守により、もしくは品質の劣
る重油の使用によりしばしば達成されない、という困難がある。ディーゼル機関
の軸におけるエネルギー出力の際の可能な動特性は、それ故、経験によれば、船
舶が長期に海上にあるとき後退する。
般に拘束的に規定されていない他の時間勾配はディーゼル機関の熱負荷にある。
一様な負荷変化は動作温度にあるディーゼル機関において0から定格出力までも
しくは定格出力から0までそれぞれのディーゼル機関のサイズに関係する最低時
間内で行われねばならない。この時間はサイズに関係して強く変動する。時間経
過は部分的にも越えてはならない。さもないと、ディーゼル機関の損傷になるか
らである。
は120秒までである。
御無効電力を必要とする。この制御無効電力は負荷に関係する。このような電力
変換装置の例は電源インバータ、直接コンバータ、直流電機用変換器等である。
電力を持つ上述の電力変換装置における負荷依存性無効電力の時間勾配は、発電
機装置が追従できない同期発電機の端子電圧より、15〜25倍も早く変化する
。特に同期発電機の励磁磁界の脱磁には時間を必要とする。
その回転数、従ってディーゼル発電機装置から給電される船内電気系統の周波数
は許容できない範囲で変動する。発電機装置の回転数制御が動特性限界を考慮せ
ずに船内電気系統の周波数を許容範囲に保とうとするもしくは保たねばならいと
きには、ディーゼル機関の損傷もまた排除されない。同期発電機の動特性限界を
越えると、船内電気系統の電圧も大きく変動して、許容幅から離れる。
を試験航行において多段階に或いは恒常的に変化させて、船舶プロペラの電気機
械とディーゼル発電機装置との間の関係が、許容できない周波数或いは電圧変動
が船内電気系統に発生しないような満足の行くものと思われるまで、実験してき
た。この場合、しばしば、特定の動作点において最適化することが可能であるに
過ぎなかった。プロペラの電気機械の制御における調整可能性と、船内電気系統
におけるディーゼル発電機装置に対するその動的作用との間の固定的な関係は存
在しなかった。ディーゼル発電機装置の負荷軽減の時間経過はプロペラの駆動装
置の制御において滅多に考慮されなかったしもしくは調整不可能であった。
システムであって、快適性の喪失及び/又は船舶の運転障害のないものを提供す
ることにある。
の周辺条件によりよく適合させるもしくは適合するようにしようとするものであ
る。
によって解決される。
装置により、スロットルレバー及び/又は舵角度の操作速度に無関係に船内電気
系統の電圧及び/又は周波数の瞬時値が許容範囲を越えるような変動を発生しな
いようにされている。
発電機装置が同期機の励磁解除より速くその励磁が解かれるときに発生する。逆
に、スロットルレバーが余りに速くディーゼル機関出力を上げる方向に制御され
るときにも変動が生ずる。通常、その場合、ディーゼル機関は充分速く加速でき
ないので、周波数は低下する。
作と共にプロペラにかかる負荷は上昇し、他方プロペラの負荷は、舵が零位置に
動かされるときに後退する。
ラにキャビテーションが生ずることもある。
であり、そのような保護領域(例えば北極及び南極)での船舶の使用を著しく制
限する。上述の騒音の放出を削減することは特に客船に対して経済的に特に重要
な航行領域を開くものであり、そこに棲息する動物界が本発明により有害な騒音
や圧力変動から保護される。
対抗するために、フィルタ手段は、カスケード制御装置の制御入力端にかかる信
号の振幅変動を抑制するように設定されている第一のフィルタ手段を含む。トル
ク変動の結果プロペラ軸の角速度は変化し、これにより回転数発信器から供給さ
れる信号がリップルを持つ。このリップルは本発明によらなければ直接制御偏差
に現れ、この制御偏差に応じてプロペラ用電動機の電流、従ってその駆動トルク
が変動することになる。第一のフィルタ手段によりこのリップルは濾波される。
即ち、駆動システムは、プロペラ羽根が高い流れ抵抗にぶつかるときその回転数
が低下し、いわゆる「剛性」が再び弱まったとき、その回転数を上げることがで
きる。
、初めてその信号変化を伝える振幅フィルタとすることができる。このようなフ
ィルタは例えばダイオード特性により実現することができる。その他の可能性は
、低域フィルタとして作用し制御偏差に重畳されたリップルを濾波する周波数フ
ィルタである。
値が入力量の基本値或いは等価値と共に変化するように適応形に構成される。こ
のようにして全ての回転数範囲において充分な動特性が保証され、リップルの抑
制が制御動特性に何ら影響することがない或いは他の回転数範囲においてリップ
ルがカスケード制御装置にまで現れることがない。
持つ信号の信号路に或いは調節器とカスケード制御装置の制御入力端との間にお
いて調節器の入力端に配置される。このフィルタ手段はカスケード制御装置に組
込むこともできる。
号路に配置するのがよい。
るように構成される。
力端に帰還されるときに達成される。
ことができる。このカスケード制御装置に対する制御信号はその場合とくに電流
目標値の意義を持っている。即ち、このカスケード制御装置によってプロペラ用
電動機に与えられる電流、従ってプロペラ用電動機によって与えられるトルクが
制御される。このような制御は、プロペラ用電動機が同期機によって形成され、
カスケード制御装置が電力変換装置として構成されるときにも可能である。この
ために適した回路は従来の技術より公知である。
において定常制御偏差が約0,2〜約3%となるように制御されるのがよい。こ
の制御偏差が邪魔である場合には、これは適当に修正された目標値によって補償
される。目標値補償は推定された負荷に関連して行われる。
ィルタ手段が、制御された加速発信器として構成されている第二のフィルタ手段
を含むと好ましい。この加速発信器によりプロペラ軸の回転数の変化速度は許容
尺度に適合される。
ロットルレバーから来る目標値信号の上昇速度が遅くされるような特性曲線を持
っている。このために、第二のフィルタ手段は調節器装置の入力端とスロットル
レバーとの間に配置される。この位置ではこのフィルタ手段は、調節器装置、カ
スケード制御装置及びプロペラからなる制御特性を損なわない。
かならずしも数学的の意味で平らである必要はない。むしろ多角線として近づけ
られる。重要なことは、多角線内の移行に跳躍がないことである。この特性曲線
はオフセットを備えた2乗特性曲線とすることができる。
低回転範囲において、加速時間が一定でかつ短くもしくはプロペラの回転数と共
にやや上昇するように設定されている。この駆動システムは準直接的にスロット
ルレバーに「依存」している。
ロペラ用電動機の回転数とともに上がるもしくは著しく上がる。これにより可能
な角加速度はスロットルレバーの操作速度に無関係に、船舶プロペラの回転数が
上がれば上がるほど、それだけ低くなる。
機の回転数が上がる速度はなおまた絞られ、即ち加速時間は回転数と共にその下
にある回転数範囲におけるよりなお強く上がる。
プロペラ用電動機の回転数の上昇と共に2乗で上昇させ、プロペラ用電動機の回
転数が上がる速度を平方根関数+オフセットに従って遅らせることも考えられる
。
で動作するように構成できる。
動するときに発生する。発電機装置は船舶駆動部の電力需要の変化に充分に速く
追従できないからである。同期機の励磁及び特に励磁の解除には時間を必要とす
る。船舶駆動部の電力需要が励磁/励磁解除が行われるより速く変化すると、船
内電気系統の電圧が許容可能な裕度幅を離れ、この船内電気系統に接続されてい
る機器に不必要に負過或いは過負過を掛ける。発電機のディーゼル駆動装置もま
た充分速く追従できないので、ディーゼル機関に損傷を招くことになる。
電力消費の変化速度を、船内電気系統装置が問題なく追従できるような値に制限
する第三のフィルタ手段を含むことができる。
レバーとの間に配置するか或いはまた調節器装置の後に又は直接カスケード制御
装置に配置することもできる。調節器の後に或いは差の形成後に配置することは
、プロペラ負荷の変化により起きる状態変化をも遅くするという利点がある。プ
ロペラ負荷のこのような変化は舵の操作の際に或いは多軸装置において1つのプ
ロペラを切り離したりもしくは絞ったりする際に生ずる。
れるのがよい。第三のフィルタ手段はまた古典的に構成し、アナログで動作する
ようにもできる。
する際の変化速度を、スロットルレバーをより小さい電力消費の方向に操作する
のに比較して、異なる値に制限するように構成される。
数範囲において減少する。
にも関係する。その他の影響量としては、装置の動作状態、即ちこの装置が既に
動作可能に温まった定常状態にあるか或いはまだ暖機期間にあるか、もしくは全
体動作可能期間に関係した状態がある。さらにまた、発電機装置の負荷(即ちこ
の負荷がディーゼル機関の低、中間或いは高出力範囲にあるかどうか)も影響量
の1つである。
しないように、第三のフィルタ手段は、カスケード制御装置の制御入力端にかか
る信号が変化する速度に影響しないような窓を実現するように構成される。この
ような窓は、第三のフィルタ手段が調節器装置とカスケード制御装置との間の信
号路に配置されるときに特に良好である。この第三のフィルタ手段がスロットル
レバーと調節器装置の目標値入力端との間にあるときは、場合によってはこのよ
うな窓を省略することができる。
の構成例において表現されていない特徴の組み合わせもまた本発明の保護範囲に
属するものである。
いて説明されているが、本発明は唯1つの電動機及び唯1つの船舶プロペラに限
定されるものでなく、複数の電動機及びプロペラも共通に或いは互いに別々に制
御されるものであることは、当該専門家にとって明らかである。さらに本発明は
同様に水上船にもまた水中船にも係わるものである。
ク回路図においては本発明の本質にとって重要な部分のみが示されている。勿論
、船舶推進駆動システムの正確な回路図は遥かに複雑であるが、全ての細部を図
示することは発明の本質を曖昧にするだけで、かえってその理解を困難にする。
器装置2、舶用プロペラ4を駆動するためのプロペラ用電動機3、模式的に示さ
れた船内電気系統5並びにこの船内電気系統5にプロペラ用電動機3を接続する
カスケード制御装置6が設けられている。用語「スロットルレバー」は、この出
願明細書では、航行速度を高いコントロールレベルで予め与えるための全ての装
置、例えば自動システム、言わば船舶用の「テンポマート」を代表して呼ぶもの
である。
量として接続線7を介して調節器装置2の目標値入力端8に与える。この調節器
装置2は加算点9並びにPI調節器10を備え、その出力端11はカスケード制
御装置6の入力端12に接続されている。
介して得る。回転数センサ14はデジタル動作する回転数発信器15と、回転方
向検出を備えたデジタル・アナログ変換器16とから構成される。
うに固定されているプロペラ軸17に接続されている。デジタル・アナログ変換
器16により、回転数発信器15から出る位相の異なる2つの周期的デジタル信
号から、公知の方法で、回転数に比例する符号付き信号が作られ、この信号は接
続線13に到達する。調節器装置2の加算点9において、プロペラ4の回転数に
比例するこの信号がスロットルレバー1から来る信号と比較される。
ラ用電動機への接続線19における電流及び電圧の時間的経過により回転数を検
出する間接的な測定系であることができる。
I調節器の制御特性は公知であり、ここで詳しく説明する必要はなかろう。
リッジ接続し、多相、例えば3相船内電気系統5とプロペラ用電動機3との間に
直列に接続されている電力変換器18を備えている。
ことのできる多相交流電圧を得るように制御される。この電力変換器18とプロ
ペラ用電動機3との間の接続線19には電流センサ21が配置され、これは線2
2を介して変換器回路23に接続されている。電流センサ21を電力変換器18
の入力側に配置することも同様に可能である。
ラ用電動機3を流れる電流の全実効値に相当する直流信号を作る。変換器回路2
3はそれに応じてその出力端24に直流信号を出し、この信号は線25を介して
加算点26に導かれる。この加算点26において電流センサ21の電流に比例す
る信号が調節器装置2の出力信号と比較される。この加算点26の他方の入力側
は調節器装置6の入力端12に接続されている。このようにして得られた電流目
標値と電流現在値の間の差は線27を介してもう1つのPI調節器28に達し、
その出力信号は線29を介して制御回路31に送り込まれ、この制御回路は調節
器出力信号から、多極線32を介して制御回路31に接続されている電力変換器
18に対する位相の合った制御信号を作る。
代わって非同期機もプロペラ用電動機を形成することができる。同様に、必要に
応じて交流電流を供給される直流機も可能である。
流れ分布の不均一は、船舶プロペラ4が1回転する際に水中に常に同一の抵抗ト
ルクがあることを阻止している。そのプロペラ羽根が特定の流れ範囲に侵入する
ときに、羽根は大きい抵抗を受ける。この空間的に異なる抵抗により、駆動軸1
7が正確に一定の回転数で駆動されるときでも、トルク変動が生ずる。
構造部に伝達される。プロペラ羽根が大きい流れ抵抗を持つ範囲から出ると、直
ちにトルクは、次のプロペラ羽根がこの流れ域に達するまで低下する。プロペラ
用電動機3が生み出すトルクは、それ故、軸回転数とプロペラ羽根の数との積か
ら生ずる周波数で周期的に変動する。
14により検出される。調節器装置2は、プロペラ軸17を一定回転数で駆動す
るために、この回転数変動を補償しようとする。その結果は船体における大きな
振動となる。
ければ、回転数変動に応じてリップルが重畳されている直流成分から構成される
。
ィルタ手段を備えている。
用電動機3は船舶プロペラ4を一定トルクで駆動する。すると、プロペラ軸17
の角速度は、水中における船舶プロペラ4の「瞬間剛性」に応じて周期的に変化
する。このためにプロペラ用電動機3から船舶構造部を振動励起する周期的トル
ク変動が大幅になくなる。
力側が加算点9に接続され出力側が積分調節器34の入力端に接続されている比
例調節器33を備えている。積分調節器34はその出力側で加算素子35の入力
端に接続され、その加算素子35の他方の入力端は比例調節器33の出力側に接
続されている。加算素子35の出力は接続線11が接続されている調節器の出力
を形成している。線11から、出力信号を逆相で入力に帰還する負帰還抵抗36
が調節器33の入力端に導かれている。
より生ずるリップルを少なくとも減少させることのできる低域フィルタ/増幅特
性を示す。
値n*から偏倚するごとに仮想的に修正された回転数目標値n*は、逆トルクを作
るためのカスケード制御装置6が最終電流目標値I*を作るとき、値nR=R×I * だけ下げられる。
−nRに補償しょうとし、これによりプロペラ用電動機3に、nをn*からn*−
nRに削減することによって、プロペラ用電動機3、船舶プロペラ4及びプロペ
ラ軸17からなる駆動伝達系から振動エネルギーを解放する機会を与える。その
場合、調節器装置2は低下する電動機回転数nに仮想的に低下する回転数目標値
n*−nRを対置させ、これにより殆ど逆制御する必要がない。これによりプロペ
ラ用電動機3は全く或いは僅かにしか付加的トルクを発生しないので、電動機固
定部において高いトルクが船体に導入されることはない。
し、電動機トルクを上げることなく回転数nは再び増大する。回転数現在値nは
仮想の回転数目標値n*−nRより大きいから、調節器出力信号の振幅は低下し、
システムは最初の動作点に復帰する。回転数はこのようなサイクルの間もっぱら
下方に向けられるから、回転数nの平均値は実際に一定の回転数目標値n*に対
してやや低下し、これは約0,2〜3%の恒常的制御偏差として認識可能である
。この作用に対抗するために、指令量チャネルに即ちスロットルレバー1と加算
点9との間に回転数目標値n*を仮想的にそれに応じた尺度だけ上方に調整する
補償回路を挿入することができる。
でその回転数nと共に増大し、従って静止状態においてプロペラ用電動機3の駆
動トルクにほぼ比例し抵抗を介して帰還される信号も回転数平均値n〜に2乗関
数として近似的に回転数目標値n*に一致する、という事実が利用される。従っ
て、この補償器は回転数目標値n*に対して2乗で増加する分岐部を持たねばな
らない。
給する関数発生器37を設けることができる。これにより回転数目標値n*は値
nL *f(n)だけ上げられる。従って、静止状態においてnL *=−nRであり、
加算点9に信号8と信号35の和が信号6に等しいという所望の作用を持つ。
°だけ位相をずらして回転数調節器入力に戻されるので、一方では安定した負帰
還が行われ、他方では回転数の負荷による変動を補償するのに必要なトルクもし
くはこれにほぼ比例する調節器出力信号が削減される。これにより、とりわけ、
駆動トルクの変動が明らかに低減される結果となり、これにより固定部を介して
船体に与えられるトルク変動及び船舶プロペラを介して後流域において船舶プロ
ペラにより与えられる圧力変動が危険でない値にまで下げられる。この場合の副
次的効果は、プロペラの回転数が最早正確に一定ではなく、むしろ交番負荷によ
って生ずるある程度の変動を受けることである。このことはしかしながらプロペ
ラによって発生する前進にとっては殆ど重要ではなく、他方好ましいことに電動
機の回転子、プロペラ及び軸の慣性モーメントがこれらの変動の抑制に使用され
る。軸を殆ど摩擦のなく回転支承する結果、船体はこれらの回転数変動によって
何ら励起されない。
らず、むしろプロペラにかかる交番負荷によって起るある程度の変動を持つとい
う主要な利点を持っている。これにより前進数字を持つ後流域の流体機構的結合
に起因する変動幅が低減する。前進数字の変動幅の低減は、船体に存在する船尾
骨材或いはシャフトブラケットの非均一な後流域にあるプロペラ羽根にかかる負
荷の変動が本発明の上述の効果により回転数の変化に繋がるが故に生ずる。この
変化はその方向及び大きさにより原因に反対に作用する。回転数の変化、従って
キャビテーションに関して最も危険であるところのプロペラ羽根の前進数字の変
動幅の抑制になる。上述の効果によりこのプロペラ羽根がプロペラの他の羽根に
反作用することは、その動作点がプロペラの公称動作点において、船体に存在す
る船尾骨材及びシャフトブラケットの後流域の非均一部分にあるプロペラ羽根の
動作点より遥かに密であるが故に余り重要でない。
である。当然、この帰還は余りに強く選ばれてはならない。さもないと、同じく
帰還されたほぼ一定の駆動トルク平均値により回転数目標値の著しい低減が起り
、これによって回転数調節器自体がPI特性を持つ回転数調節器を実現する際に
最早駆動軸を設定された回転数目標値に加速することができないからである。他
方、調節器の入力信号に対してもまたその出力信号に対しても予め定められた電
圧範囲、例えば−10V〜+10V(なお、限界値はそれぞれ前進及び後進航行
における最大回転数もしくは最大トルクに相当する)が提供されているから、帰
還の最適度の設定に対してこれらの2つの信号レベルを乗算により適合すること
が不可欠である。
15%と2%の間とすることができる。この場合、当然、非常に少ない負帰還が
問題である。既に上述したように、交番負荷によって要求されるエネルギーの大
部分は電動機回転子、プロペラ及び駆動軸の慣性トルクによって吸収され、これ
らにそれぞれ再び返還されるからである。
とにより、この駆動系列は、有利なことに、電流供給装置において駆動装置の電
力網からの電力入力を平滑化するために貢献するバックアップコンデンサのよう
なエネルギー蓄積器として使用される。それ故、僅かな負帰還が、駆動電動機に
より生み出されるトルクが大幅に平滑化され、しかもこれにより予め選定された
目標値から大きな残存する制御偏差が惹き起されることがない、という顕著な成
果をもたらす。
との間にあるように設定されるのがよい。この場合、調節器出力信号の負帰還に
もかかわらず、制御の質、特に回転数目標値の変化の際の動特性は損なわれない
。
負荷を使用し、区間パラメータを数学的に検出することによりこれから予期され
る静的制御偏差を求め、回転数目標値をそれに応じて反対方向に調整することに
よって平衡するようにする。
的に公知の特性を持っている。特に静的な平均負荷トルクは特性曲線に基づいて
静的回転数現在値から得られる。例えばプロペラ駆動装置において駆動トルクは
回転数現在値のほぼ2乗で増大する。回転数現在値がそれ故一定の回転数目標値
に一致されねばならないときは、この特性曲線から近似的にそのトルクが決定さ
れ、このトルクは静的状態において調節器出力信号にほぼ比例するので、負帰還
された信号の平均値、従ってなお残存する制御偏差が決定される。これは目標値
に特に加法的に追加され、これにより予め計算された制御偏差が回転数現在値と
して起きる場合正に理想的な回転数目標値が生ずる。
囲に、面倒な補強を施すことを断念することができる。このことから計算及び構
造経費のかなりの削減並びに材料の節約及び組立て時間の短縮ができる。
典的な低域フィルタでも実現できる。この場合、合目的的には低域フィルタの限
界周波数をプロペラ軸17の回転数に関係して修正される。
り制御動特性が高回転数において損なわれることがない。それにもかかわらずプ
ロペラ4の回転数は2の10乗以上になる。固定限界周波数は場合によっては充
分でない。このような低域フィルタを実現するために、デジタル解法が適してい
る。この場合、濾波は畳込み関数により適当な限界周波数で行われる。
て抑制することができる。図3は、濾波することなしにPI調節器10の出力端
に出る信号を概略で示す。信号は定常成分と、それに重畳された前述のリップル
からなる。
ップルの振動振幅の谷の下側にある下側限界39を求めることにより行われる。
この下側限界39に合わせて、リップルの頂点からのある安全間隔を示す上側限
界40を固定する。到着する信号がこれらの限界39,40間にある限り、予め
規定された平均値、例えば限界39,40間の平均値が制御入力端12に送られ
る。スロットルレバー1の操作によりこの限界39,40を越える大きな偏差が
生じたとき初めて、それに応じた制御が行われる。
。しかしながら、このために、例えばダイオードが示すような非直線性の増幅特
性を利用することができる。このような振幅フィルタは好ましくは加算点9と比
例調節器33の入力端との間に配置される。
は通される。
この船舶推進駆動システムにおいては、カスケード制御装置及びプロペラ用電動
機の可能な動特性をプロペラ4の可能かつ許容の走行動特性に合わせるようにす
る第二のフィルタ手段41が実現されている。これにより加速時にプロペラのお
けるキャビテーション現象が抑制される。
めては説明されず、これらの機能グループに対しては前の図の符号が付けられて
いる。簡単にするため第一のフィルタ手段と補償回路は図4においては省略され
ている。
2が属している。この加速発信器42は、スロットルレバー4を加算点9の目標
値入力端8に接続する接続線7に配置されている。第二のフィルタ手段41はそ
れ故指令量チャネルにある。
力端44に線45を介して接続されている特性曲線発信器43が設けられている
。この特性曲線発信器43の入力側には、接続線13から回転数信号を入力側に
得る回路モジュール46が接続されている。この回路モジュール46は回転数信
号の大きさを発生する役割をする。
度を、船舶プロペラが確実に泡も立てずキャビテーションも起こさないような値
に制限する目的を持っている。如何に速くスロットルレバー1が加速の方向に操
作されるかに無関係に、加算点9の入力側の目標値が比較的小さい速度でのみ変
化する。
所望の制限を達成するために、例えばスロットルレバー1から来る信号は微分さ
れ、特性曲線発信器43により制限され、次いで再び積分されて、上昇速度が変
えられている基本信号を得る。
即ち加速時間がプロペラ4の回転数に関係するからである。プロペラ軸17の現
在回転数の大きさは適応特性曲線発信器43に対する指令量、従って間接的には
調節器装置2に伝送される目標値信号の上昇速度に対する指令量となる。
に、ここ特性曲線は連続性があり、即ち跳躍がなく、折れ線によって近似される
。通常運転のための特性47は、プロペラ4の現在回転数にわたって取られてい
る3つの区間48,49及び50からなる。
転数まで)、真ん中の現在回転数範囲49は46〜706R/min(約1/2
定格回転数まで)、高い現在回転数範囲50は70〜150R/min(最大回
転数まで)にわたって延びている。
いてプロペラ用電動機3の低い現在回転数範囲48、例えば定格回転数の0〜1
/3の範囲に相当する範囲に対して一定で、R/min当り秒単位の短い加速時
間が規定されている。プロペラ用電動機3、従って船舶プロペラ4はこの操船範
囲において高度の動特性で動作できる。
ラ用電動機3の定格回転数の1/3〜1/2の範囲に対しては、加速時間は比較
的小さい勾配で上昇する。この真ん中の現在回転数範囲49の両限界の間におい
て適応加速発信器42の特性曲線発信器43は、プロペラ用電動機3のより高い
現在回転数範囲50に相当する航行モードに移行する。そこで加速時間はプロペ
ラ用電動機3の現在回転数の上昇と共に、真ん中の現在回転数範囲49よりも大
きい勾配でもって上昇する。この場合、第二のフィルタ手段41の特性曲線発信
器43はなお大きい加速時間を可能にする。回転数に関係する加速時間はプロペ
ラ用電動機3を電流限界から自由に一様に加速することを可能にする。これによ
り、図6に示されているような連続的な船の加速が生ずる。この加速曲線はたる
みを示さない。
min当り0,2秒になる減速時間を予め設定可能とするのが有効である。
ペラ4の加速は自由に設定可能である。流体動特性的に見て、その場合、高回転
数範囲もしくは航行モード50に加速を最適に合わせることによって船舶プロペ
ラ4の動作点が良好に制御可能となる、という主要な利点が生ずる。これにより
プロペラ4の動作点は、加速の際に、望ましくない或いは有害でさえあるキャビ
テーションを伴う範囲から外すことができる。このことは経済的にも極めて重要
な利点である。船舶プロペラ4におけるキャビテーションはかなりの騒音をもた
らし、特に客船、調査船及び軍用船の利用価値を大きく低減させるからである。
る特性曲線を設定することができる。例えば、図5には非常操船のための特性曲
線51が、通常運転のための特性曲線47とは異なって、部分的に破線で示され
ている。例えば特性曲線発信器43のボタンを操作して非常操船のための特性曲
線51を投入することにより速い加速が解除される。本発明による駆動装置によ
り駆動される船舶の最高速度までの加速時間はこれにより例えば半分に低減され
る。なおこの場合、非常操船用の特性曲線51は専ら技術的に制約された限界値
を考慮している。これに対して例えば特性47の構成においては他の観点が考慮
されている。一般には、この特性曲線を設定する際に充分な操船性と全ての機械
設備の運転性の保護との間の妥協が選択される。燃料の最小消費、最小時間、船
の高い操船性能等のような異なる目的機能に関しての最適化が可能である。
8の代替的経過は僅かな勾配であり、しかしこの勾配は区間49の勾配よりも小
さい。
で上昇させ、付加的に一定のオフセットだけ僅かに持ち上げて、プロペラ用電動
機3の低回転数において既に短い加速時間が設定されるようにすることも考えら
れる。さらにもう1つの代替案は、第二のフィルタ手段の回路モジュール46を
省略し、特性曲線発信器43をプロペラ用電動機3のマイナスの回転数範囲だけ
拡大することである。
42によりプロペラ用電動機の2つのプロペラ軸17の間の負荷分布が制御され
る。負荷の受取りが小さいプロペラ軸17は、負荷の受取りが大きいプロペラ軸
17よりやや低い現在回転数を持っている。より高い現在回転数の範囲50、即
ちプロペラ用電動機3の航行モードの範囲において適応加速発信器42はより小
さい回転数現在値で、適応加速発信器42がより大きい回転数現在値で加速する
より常に速く加速する。この特性により船の加速動作の際に両プロペラ軸17の
間の一様な負荷分布が準自動的に設定される。これにより加速の際により高い針
路安定性が得られる。
において規定可能な加速トルクを与えることが可能である。この規定可能な加速
トルクは航行モードの範囲において、即ちプロペラ用電動機3の高い現在回転数
範囲においてある程度一定であり、従って時間的に不必要に高い値になることが
ない。先述の第一のフィルタ手段及び第二のフィルタ手段41のトレースとの協
働で、とりわけ船舶プロペラのキャビテーション或いは泡立ちの傾向が回避され
る。
は従来の技術から公知である。簡単にする理由からそれらは図には示されていな
い。
す。このシステムにおいては、カスケード制御装置及びプロペラ用電動機の可能
な動特性を発電機設備の可能で許容できる動特性に整合させるために使用される
第三のフィルタ手段55が実現されている。これにより加速及び制動動作時にお
ける船内電気系の電圧及び/又は周波数変動が抑制される。
れらは改めて説明されず、かつこれらの機能グループに対して先の図で使用した
符号が付けられている。なお、簡単にするために、第一及び第二のフィルタ手段
は及び補償回路は図7において省略されている。
発電機装置56から給電される。これらの発電機は通常3相同期発電機である。
御入力端12の間にある制限回路62を含む。
ったり或いは小さくなったりできるようにし又は急速な上昇速度を制限すること
にある。この制限回路62は2つの制御入力端63,64を備え、これらはそれ
ぞれ上側及び下側の限界値段65,66に接続されている。上側及び下側の限界
値段は制御入力端63,64を介して、どのような速度で信号がそれぞれ上にも
しくは下に向かって変えられるかを規定している。さらに、それらは振幅の窓を
限定する特性を持っている。
の変化速度は制限回路62によって影響されない。この制限回路62は、調節器
10の出力信号の振幅が両限界値段65,66によって決定されているより強く
変化して初めて干渉する。
いない。そのために両限界値段65,66は制御入力端67,69を備えている
。これらの制御入力端67,69は2つの制御入力端73,74を備えた特性曲
線発信器72の出力端に接続され、これらの制御入力端を介して加速時間及び減
速時間が決定されている。入力端74は適当な線を介して制御入力端12に接続
され、かくして、カスケード制御装置6に達する指令量の瞬時値に関する情報を
得ている。
発信器には、一方では回路モジュール45から来る回転数信号が、他方では論理
回路76からの制御信号が供給される。この論理回路76は制御線77を介して
スイッチ78,79,81,82に接続され、これらを介して個々の発電機57
...61が船内電気系統5に接続されている。特性曲線発信器75は加速発信
器72の加速時間及び減速時間を決定している。
ない。そのため、両限界値段65,66はそれぞれ制御入力端98,99を備え
ている。これらの制御入力端98,99はさらに別の特性曲線発信器97の出力
端に接続され、この発信器には一方では上述の回路モジュール45から来る回転
数信号が、他方では上述の論路回路76によって供給される制御信号が供給され
る。
発信器72の出力は、回転トルクを形成する制御信号がカスケード制御装置6の
制御入力端12に達するときに、この信号の定常状態を形成する。特性曲線発信
器97の出力は、回転トルクを形成する制御信号がカスケード制御装置6の制御
入力端12に達するときに、この信号の、定常状態に関してそれぞれの動作点に
おいて許容の最大信号跳躍を形成する。
従ってプロペラ用電動機3の回転数が変化できる許容変化速度を、船内電気系統
に接続されたディーゼル発電機の数と、負荷に達するプロペラ用電動機3の回転
数とに関係して決定する。
れるが、しかしながら、これは、信号変化が限界値段に決定された大きさを越え
たときにだけである。このように形成された窓もまた、船内電気系統5に接続さ
れたディーゼル発電機57...61の数、プロペラ用電動機3の回転数及びカ
スケード制御装置6の制御信号の大きさに関係する。
ル発電機57...61のディーゼル駆動装置及び/又は同期発電機の電界励磁
が追従できる値に制限され、しかも船内電気系統5に過大な電圧変動及び/又は
周波数変動が生じない。
うに、もちろん、制御入力端12における制御信号の瞬時値付近にある信号の振
幅範囲は上昇速度もしくは下降速度の制限によって影響されない。さもないと、
駆動部を制御することによって生ずる瞬時値の変化が制限変化速度により制御振
動、従って駆動部のうなりを招く、という危険がある。
及び減速時間与えられる。この時間を設定する際にディーゼル発電機装置のディ
ーゼル機関の許容される時間的負荷及び負荷軽減が考慮される。これを考慮する
ために、第三のフィルタ手段55に決定される加速時間及び減速時間はプロペラ
用電動機3の回転数の値に比例して変化する、これらの時間は、場合によっては
、また発電機装置のディーゼル機関の実負荷に応じて変化する。
きに、特性曲線発信器75で実現される特性83を示す。
格回転数で終わる、ほぼ操縦性範囲に相当する範囲)において、最小の加速時間
及び減速時間が決定されている(水平直線部分)。この加速時間及び減速時間は
投入されているディーゼル発電機の同期発電機の無効電力出力の許容可能な時間
的変化に基づいて決まる。プロペラ用電動機3の回転数の上昇と共に変化速度は
低下し、即ち電力消費または発電機装置のディーゼル機関の出力が変化できる範
囲の許容時間が大きくなる。これは、図8において特性曲線83の上昇している
部分で示されている。
84が適用される。この曲線は、図8に示されるように、曲線83の下側にあり
、即ち、この曲線の水平部分においてもまた立ち上がっている部分においてもよ
り速い出力変化が起こる。
.61で始めることは適当でない。ディーゼル発電機57..61が、プロペラ
用電動機3の回転数に関係して、即ち船の駆動装置の全電力消費に関係して、順
次接続されるときに、図9の許容可能の時間的電力変化の経過が生ずる。
備えた曲線84の対応部分に相当する。相応の電力消費に相当する特定の回転数
から3番目のディーゼル発電機が接続され、それにより電力消費の時間的変化が
、曲線87が飛躍的に移行する曲線88によって規定されている。さらに電力消
費が上がると最後に4番目のディーゼル発電機が接続され、それにより電力変化
は曲線89で行われる。
ち、ディーゼル発電機を接続することにより高い電力範囲においてもただ2つの
ディーゼル発電機による操船性に相当するような値にほぼ保たれる。
をどのような制限もなく通すことができるようでなければならない。さもないと
、上述したように、プロペラ用電動機3に大きなうなりが生じて、これが船に機
械的な振動として作用する。これは、さらに、船舶プロペラ4においてキャビテ
ーションを助長し或いは引き起こす。それ故、時間的な変化速度の制限が上述の
振幅窓の中で無効にされる。
は作用しない。調節器10、従ってカスケード制御装置6もこの範囲に対してそ
の完全な動特性で働いているので、船内電気系統5には電圧変動が生ずる。ディ
ーゼル発電機装置56の同期発電機の励磁が充分速く追従できないからである。
調節器装置6は前述したように電力変換装置として動作し、無効電流を出すので
、これが同期発電機の実効リアクタンスにより電圧変動を招く。この窓の大きさ
は、それ故、負荷変化により生じ、船内電気系統に流れる無効電流が投入された
発電機のリアクタンスに、いずれの場合にも船内電気系統5の許容可能な電圧公
差内にある電圧降下を生ずるように設定される。船内電気系統5の許容可能な電
圧公差内の非常に速い電圧変動はその動作に対して危険でない。
持つ距離はプロペラ用電動機3の回転数の大きさの関数である。船内電気系統側
の力率はその時の調節器装置6の制御に関係するからである。さらに窓の大きさ
は船内電気系統5に給電するディーゼル発電機装置56の同期発電機の数に比例
する。この理由は船内電気系統において、並列接続された同期発電機の比較的小
さいリアクタンスから生ずる短絡電力が比較的大きいことにある。
電動機3の電流消費が回転数に関係しない場合に対して示されている。2つの曲
線91間に規定される最小の窓は船内電気系統に唯1つのディーゼル発電機が接
続されている事例に適用される。2つの曲線92によるそれよりやや大きい窓は
2つのディーゼル発電機の場合であり、他方2つの曲線93の間隔に相当する窓
から曲線94による窓まで、全体として4つのディーゼル発電機が船内電気系統
5を給電するときに、拡大される。
の幅を模式的に示す。窓の幅は2つの破線で代表される。
。左側の第一の跳躍点において、他の1つのディーゼル発電機が、右側の第二の
跳躍点で4つのディーゼル発電機が作動する。
電気エネルギーを供給するディーゼル発電機装置の動作状態に関係して変化され
るのが好ましく、ディーゼル発電機装置の異なるディーゼル発電機が異なる動作
状態にあり得る。
ットルレバー1の操作によってではなく、プロペラ4における負荷変化に起因す
る非常に速い制御動作も抑制される。負荷変化は、舵が掛けられるとき或いは舵
が零位置に復帰するように操作されるときに発生する。負荷変化は回転数変化を
生じ、これは補償されねばならず、異なるエネルギーの取り出しにつながる。調
節器10自体は非常に速く、第三のフィルタ手段55による制限なしでは船内電
気系統に場合によっては過大な要求をすることになる。
ことは自明である。
な電気的原理回路図の形で示されている。しかしながら、実際の構成ではこれら
のフィルタ、制御回路及び調節回路は主にプログラム或いはプログラムセクショ
ンの形で実現されていることは自明である。この説明の方式が実際の変換の特殊
な方式を制限するものではない。何となれば、フィルタ及び調節器がプログラム
として構成されることは専門家にとって明白であるからである。デジタル変換は
とりわけ長い時定数或いは変化する時定数を持つ制御においては利点がある。
テムとからなり、プロペラ用電動機のための下位の制御を備えている。プロペラ
用電動機の回転数は、指令量がスロットルレバーから来る上位の調節器を介して
与えられる。駆動システムの高い動特性に基づく船舶運転の障害を抑制するため
に、フィルタ手段が設けられている。
ィルタ手段を備えた船舶推進駆動システムのブロック回路
船舶推進駆動システムのブロック回路
ィルタ手段を備えた船舶推進駆動システムのブロック回路
Claims (54)
- 【請求項1】スロットルレバー(1)を有し、出力端(7)にそのスロット
ルレバー(1)の位置に対応したスロットルレバー信号を発信するスロットルレ
バー装置と、 電気エネルギーを発生する電流/電圧源(56)と、 入力端、出力端(19)及び制御入力端(12)を有し、この入力端が電流/
電圧源(56)に接続されているカスケード制御装置(6)と、 船舶プロペラ(4)を駆動し、カスケード制御装置(6)の出力端(19)に
接続されているプロペラ用電動機(3)と、 船舶プロペラ(4)の回転数に対応する回転数信号を発信する回転数センサ手
段(14)と、 調節器出力端(11)、目標値入力端(8)及び現在値入力端(13)を有し
、この目標値入力端(8)にスロットルレバー信号が、現在値入力端(13)に
回転数信号が供給され、調節器出力端(11)がカスケード制御装置(6)の制
御入力端(12)に接続している調節器装置(2)と、 カスケード制御装置(6)がプロペラ用電動機(3)に与える電気エネルギー
の瞬時値の、船舶動作の障害を惹起する時間的変化を抑制するように設定されて
いるフィルタ手段(2,36,41,55)とを備えている 船内電気系統を備えた船舶の船舶推進駆動システム。 - 【請求項2】瞬時値が直流電圧の値又は交流電圧の実効値であることを特徴
とする請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項3】瞬時値が交流電圧の周波数であることを特徴とする請求項1に
記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項4】擾乱がプロペラ用電動機(3)のトルク変動によって惹起され
る船体の振動であることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項5】擾乱が、プロペラ用電動機(3)の回転数を減らすようにスロ
ットルレバー(1)を速く操作することによって惹起されている船内電気系統(
5)における電圧上昇又は周波数変動であることを特徴とする請求項1に記載の
船舶推進駆動システム。 - 【請求項6】擾乱が、原因が舵運動、プロペラピッチの変化、或いはその他
の駆動系列を備えた船舶の場合その駆動系列の回転数の変化である、プロペラ(
4)における負荷変化により起きる船内電気系統(5)における電圧上昇、電圧
のたるみ又は周波数変動であることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進駆動
システム。 - 【請求項7】擾乱が船舶プロペラ(4)の動特性の航行速度に関係する変化
により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進駆動システム
。 - 【請求項8】フィルタ手段(2,36,41,55)が、振幅変動の周波数
が予め定められた限界以上及び/又は振幅変動の振幅が予め定められた限界以下
にあるとき、制御入力端(12)における信号の振幅変動を抑制するように設定
されている第一のフィルタ手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の船舶推
進駆動システム。 - 【請求項9】第一のフィルタ手段が振幅フィルタ手段であることを特徴とす
る請求項8に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項10】第一のフィルタ手段が周波数フィルタ手段であることを特徴
とする請求項8に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項11】第一のフィルタ手段が現在値入力端(17)に、現在値信号
が第一のフィルタ手段を介して導かれるように直列接続されていることを特徴と
する請求項8に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項12】第一のフィルタ手段が調節器出力端(11)と制御入力端(
12)との間に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の船舶推進駆動
システム。 - 【請求項13】第一のフィルタ手段(36)が調節器装置(2)に組み込ま
れていることを特徴とする請求項8に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項14】第一のフィルタ手段が、それぞれのフィルタ固有値が船舶プ
ロペラ(4)の回転数に関係しているように、適応形に形成されていることを特
徴とする請求項8に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項15】第一のフィルタ手段が、回転数信号が入力されるフィルタ手
段制御入力端を備えていることを特徴とする請求項8に記載の船舶推進駆動シス
テム。 - 【請求項16】調節器装置(2)がPI特性を備えていることを特徴とする
請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項17】調節器装置(2)及び/又は第一のフィルタ手段がデジタル
又はアナログに或いはアナログ/デジタル混合形に動作するように構成されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項18】調節器装置(2)及び/又はフィルタ手段がマイクロプロセ
ッサ/マイクロコントローラにおけるプログラムの形で実現されていることを特
徴とする請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項19】調節器装置(2)が直列に比例調節器(33)、積分調節器
(34)及び加算素子(35)を備え、この比例調節器(33)の入力端が制御
偏差の供給される入力端を形成し、比例調節器(33)の出力端が積分調節器(
34)の入力端に接続され、比例調節器(33)の出力端並びに積分調節器(3
4)の出力端が加算素子(35)の入力端に接続され、その出力が調節器出力を
形成しかつ比例調節器(33)の入力端に帰還されていることを特徴とする請求
項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項20】帰還(36)が、定格負荷において静的制御偏差が約0,2
%〜2%となるように設定されていることを特徴とする請求項19に記載の船舶
推進駆動システム。 - 【請求項21】静的制御偏差が修正された目標値n*によって補償されるこ
とを特徴とする請求項20に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項22】目標値補償nL *が推定された負荷に関係して行われることを
特徴とする請求項21に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項23】負荷が特性曲線に基づいて、補償されていない回転数目標値
又は特に回転数現在値から求められることを特徴とする請求項22に記載の船舶
推進駆動システム。 - 【請求項24】カスケード制御装置(6)が、目標値入力端がカスケード制
御装置(6)の制御入力端(12)を形成する調節器として構成されていること
を特徴とする請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項25】カスケード制御装置(6)がその出力端(19)に、電圧値
がスロットルレバー(1)の位置に関係する直流電圧を与えることを特徴とする
請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項26】カスケード制御装置(6)がその出力端(19)に、周波数
がスロットルレバー(1)の位置に関係する交流電圧を与えることを特徴とする
請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項27】カスケード制御装置(6)が、カスケード制御装置(6)が
プロペラ用電動機(3)に与える電流が制御入力端(12)における信号を介し
て調整されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進
駆動システム。 - 【請求項28】フィルタ手段が第二のフィルタ手段(41)を含み、このフ
ィルタ手段が、特性曲線(47)の関数として、プロペラ用電動機(3)の回転
数がスロットルレバー(1)の加速方向の操作に追従する間の加速時間を、特に
プロペラ用電動機(3)の回転数に関連して規定するように、制御された加速発
信器として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進駆動シス
テム。 - 【請求項29】特性曲線(47)が跳躍がない意味で連続であることを特徴
とする請求項28に記載の推進駆動システム。 - 【請求項30】第二のフィルタ手段(41)がスロットルレバー(1)と調
節器装置(2)の目標値入力端(8)との間にあることを特徴とする請求項28
に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項31】第二のフィルタ手段(41)が回転数信号の供給される制御
入力端(44)を備えていることを特徴とする請求項28に記載の船舶推進駆動
システム。 - 【請求項32】定格回転数の0〜約1/3の回転数範囲(48)において加
速時間が一定かつ短く又は僅かに上昇ぎみでかつ短いことを特徴とする請求項2
8に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項33】定格回転数の1/4以上、特に1/3以上のプロペラ用電動
機(3)の回転数範囲(49)に対して、加速時間がプロペラ用電動機(3)の
回転数とともに強く増大することを特徴とする請求項28に記載の船舶推進駆動
システム。 - 【請求項34】定格回転数の半分以上であるプロペラ用電動機(3)の上部
回転数範囲に対して、加速時間がプロペラ用電動機の回転数と共にそれより下に
ある回転数範囲に対するよりなお著しく増大することを特徴とする請求項33に
記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項35】第二のフィルタ手段(41)がデジタル又はアナログに或い
はデジタル/アナログ混合形で動作するように構成されていることを特徴とする
請求項28に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項36】第二のフィルタ手段(41)に予め与えられている減速時間
が定格回転数の1/4まで、特に1/3までのプロペラ用電動機(3)の回転数
範囲において同じか短く、それに続くプロペラ用電動機(3)の回転数範囲(5
0)において回転数に関係する加速時間よりも遥かに短いことを特徴とする請求
項28に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項37】第二のフィルタ手段(41)に予め与えられている減速時間
が一定であるか、プロペラ用電動機の回転数の低下と共に短くなることを特徴と
する請求項28に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項38】第二のフィルタ手段(41)に予め与えられている減速時間
が跳躍のない意味で連続であることを特徴とする請求項28に記載の船舶推進駆
動システム。 - 【請求項39】第二のフィルタ手段(41)に予め与えられている減速時間
がR/min当り約0,2秒であることを特徴とする請求項28に記載の船舶推
進駆動システム。 - 【請求項40】フィルタ手段(2,36,41,55)がプロペラ用電動機
(3)による電力消費の変化の速度を制限する第三のフィルタ手段(55)を含
むことを特徴とする請求項1に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項41】第三のフィルタ手段(55)が、カスケード制御装置(6)
に対する調節器装置(2)の出力量の変化の速度を、船内電気系統(5)に電力
を供給する電流/電圧源(56)に関係する限界値を考慮して制限するように設
定されていることを特徴とする請求項40に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項42】第三のフィルタ手段(55)が、加速時間もしくは加速変化
速度と称される1つの方向の出力量の変化速度を、減速時間もしくは復帰変化速
度と称される他の方向の出力量の変化速度とは異なる値に制限するように構成さ
れていることを特徴とする請求項40に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項43】第三のフィルタ手段(55)により制限されている加速時間
の値或いは減速時間の値の少なくとも一方が、特にプロペラ用電動機(3)の現
在回転数の大きさの変化と同じ方向に、特にその大きさに比例して変化可能であ
ることを特徴とする請求項42に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項44】プロペラ用電動機(3)もしくは船舶プロペラ(4)の低回
転数範囲において、第三のフィルタ手段(55)により予め与えられている加速
及び減速時間が船内電気系統(5)に給電する電流/電圧源(56)の無効電力
出力の許容時間変化に合わせられていることを特徴とする請求項41に記載の船
舶推進駆動システム。 - 【請求項45】電流/電圧源が少なくとも2つの発電機(57...61)
を備え、第三のフィルタ手段(55)により予め与えられている加速時間及び/
又は減速時間が、投入されている発電機の数及び/又はサイズの変化に逆方向に
、特にその数及び/又はサイズに逆比例して変化可能であることを特徴とする請
求項41に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項46】第三のフィルタ手段(55)により予め与えられている加速
時間及び/又は減速時間が電流/電圧源の動作状態に関連して変化可能であるこ
とを特徴とする請求項41に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項47】第三のフィルタ手段(55)が、加速時間及び/又は減速時
間が働かない窓が実現されているように構成されていることを特徴とする請求項
41に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項48】窓の位置が少なくとも調節器装置(2)の出力量の範囲にお
いて、両方向の制限がほぼ同一の変化速度で行われるように、その出力量に対し
てほぼ対称であることを特徴とする請求項47に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項49】窓を実現するために調節器装置の出力信号が第三のフィルタ
手段(55)の制御入力端(74)に帰還されていることを特徴とする請求項4
7に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項50】窓のサイズが、プロペラ用電動機(3)の電力消費の変化速
度から生ずる船内電気系統側の無効電流が電流/電圧源(56)、特に同期発電
機のリアクタンスに船内電気系統(5)の許容電圧誤差範囲にある電圧降下を発
生するように設定されていることを特徴とする請求項47に記載の船舶推進駆動
システム。 - 【請求項51】電流/電圧源(56)が少なくとも2つの発電機(57..
.61)を備え、窓のサイズが投入されている発電機(57...61)の数と
共に大きくなることを特徴とする請求項47に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項52】電流目標値の加速時間及び減速時間がプロペラ用電動機(3
)の現在回転数の大きさの変化と同方向に、特にその大きさに比例して変えられ
ることを特徴とする請求項41に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項53】電流目標値の加速時間及び減速時間が船内電気系統に電気エ
ネルギーを供給する発電機(57...61)の数及びサイズに逆比例して変え
られることを特徴とする請求項41に記載の船舶推進駆動システム。 - 【請求項54】第三のフィルタ手段(55)がマイクロセッサをベースとし
て或いはアナログに又はデジタル/アナログ混合形に動作するように構成されて
いることを特徴とする請求項41に記載の船舶推進駆動システム。
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