JP2651403B2 - 舶用主機運転モニタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸馬力計を応用した舶
用主機運転モニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、舶用主機となるディーゼルエン
ジンの限界領域内可否判断等を含む運転制御はすべて人
手に委ねられており、従って主機運転の安全性、信頼性
等の面で問題があった。

【０００３】即ち、舶用主機がディーゼルエンジンの場
合、主軸の回転速度過給器の回転速度、燃料消費量、指
示計等、所謂、主機特性から、出力（トルク、馬力）を
求め、更にチャートに照合して、限界領域内の可否を人
手により（機関長、又は機関要員等により）判断し、運
転されている。

【０００４】図７は、主機単独で（船舶に搭載されてい
る以前に）実施された試験成績であり、横軸に主軸の回
転数Ｎ、縦軸に燃料消費量ＦＯＣ、指示計ＬＩ、過給器
の回転数Ｎｔ、及び主機馬力ＢＨＰを表示した性能図で
ある。

【０００５】図８は、横軸に主軸の回転数（定格回転数
に対する割合）Ｎ、縦軸に主機馬力（定格馬力に対する
割合）ＢＨＰを表示して、使用限界領域が表示された特
性図である。

【０００６】図８に於いて、Ａ域は安全領域を示し、こ
の範囲での運転は問題点が無く、Ｂ域は危険領域を示
し、この領域で運転の時は速やかに回避の要があり、Ｃ
域は試運転時に限って運転できる領域を示している。
尚、Ａ域内の理論舶用特性ラインは、プロペラが設置さ
れた場合を表わす。

【０００７】港湾内以外の外洋に於いて、主機を運転す
る場合、図６に示す各種機器の出力から相互関係を勘案
して馬力ＢＨＰ、及びトルクを求め、更に図７に示すチ
ャートに照合して、良否を判断し、運転調整が行なわれ
る。これらの作業（各種機関特性の検知、馬力値算出、
安全可否の判断など）は、すべて機関要員の人手によっ
て行なわれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】各種機器の出力から求
められる主機の馬力値は、精度が低いため、信頼性に問
題があり、特に危険領域限界近傍で運転する場合、余裕
を多めにして運転されている。

【０００９】主機安全運転の観点からみれば、余裕を多
くしてトルクを低めにすることは良いことであるが、推
進性能の観点からみれば船速は低下し、燃料消費率も低
下するという問題がある。

【００１０】又、各種機器特性の検知、主機馬力、トル
ク算出、及び安全可否の確認など一連の作業を機関要員
の人手によって行なわれているので、応答性が悪いなど
の問題点がある。

【００１１】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
主機の運転調整を迅速かつ容易に行なうことができると
ともに、推進性能低下を防止して、信頼性及び安全性が
高く効率のよい運転制御が行なえる舶用主機運転モニタ
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の舶用主機運転モ
ニタ装置は、図３に示すように、軸馬力計の捩れ検出デ
ータの処理手段（２０，２１，２２）、回転検出データ
の処理手段（３０，３１）、軸馬力算出手段（５０）、
及び主機特性の作画手段（４０，４１）等を有して、主
機特性図の上に軸馬力値のプロットを任意時間間隔で連
続してＣＲＴ等のコンピュータ表示画面上に表示するこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成に於いて、捩れ検出データの処理手段
（２０，２１，２２）は、捩計（図１符号５）で検出さ
れたデータの単位時間内の平均捩れ値を求め、この平均
捩れ値から平均トルク値を算出する。

【００１４】回転検出データの処理手段（３０，３１）
は、回転計の回転検出データから単位時間内の平均毎分
回転数を算出する。軸馬力算出手段（５０）は、上記平
均トルク値と平均毎分回転数から単位時間内の平均軸馬
力値を算出する。

【００１５】この軸馬力算出手段（５０）で得た軸馬力
値と上記回転検出データの処理手段（３０，３１）で得
た毎分回転数との関係Ｎ−ＳＨＰ、及び主機特性作画手
段（４０，４１）で作画された主機特性チャートＮ−Ｂ
ＨＰをＣＲＴ表示手段（７０）の表示画面上に出力す
る。

【００１６】上記した構成のモニタ装置を用いることに
より、精度の良い馬力値を主機特性図の上にプロットし
た図が表示画面上に連続表示されるので、主機の運転調
整が迅速かつ適格に行なえる。また、馬力値の信頼性も
向上されるので、必要以上の余裕を採ることが無く、適
格に設定されるので、それによる推進性能低下も防止さ
れる。

【００１７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の第１実施例による軸馬力計の各種機
器類の配置構成を示す図であり、図２は図１に於ける回
転計兼送受信器７の詳細を示す図である。

【００１８】図１に於いて、プロペラ軸１の長手方向に
任意の間隔で、リング２，３が設けられる。一方のリン
グ３には捩計本体４Ａが設けられ、他方のリング２には
ミラー４Ｂが設けられてこれらの構成要素により捩計５
が構成される。

【００１９】又、回転計兼送受信器７がプロペラ軸１と
船体８にそれぞれ対をなして無接触に設けられている。
即ち、信号伝送用リング１１がプロペラ軸１に固定さ
れ、受光器１４が信号伝送用リング１１に無接触の状態
で船体８に固定されて、回転計兼送受信器７が設けられ
る。

【００２０】この回転計兼送受信器７の詳細な構成を図
２に示している。ここでは、プロペラ軸１のリング３近
傍に、信号伝送用のリング１１が固定され、その一方面
部に、略同一の間隔で同一円周上に発光ダイオード１
３，１３，…が設けられて、これら各発光ダイオード１
３，１３，…が捩計本体４Ａのアンプ（増幅器）にリー
ド線で接続される。

【００２１】一方、非回転軸側には、船体８に固定さ
れ、上記リング１１に対向して受光器１４が設けられ
る。この受光器１４には、少なくとも上記リング１１に
配設された発光ダイオード１３，１３，…の間隔に相当
する幅をもって複数の受光素子１５，１５，…が発光ダ
イオード１３に対向して同一列状に設けられている。即
ち、複数の受光素子１５，１５，…が並べられたその長
さは発光ダイオード１３，１３，…の取付間隔より長め
となる配列構成である。

【００２２】上記受光器１４の受光素子１５，１５，…
はリード線により図示しない演算器に接続されている。
又、信号伝送用リング１１の先端外周には一定の間隔で
複数（この実施例では１５個）の切欠きＣ，Ｃ，…が設
けられる。

【００２３】この切欠きＣ，Ｃ，…を光が通過するよう
に、受光器１４に、発光ダイオード９Ａと、受光素子９
Ｂがそれぞれ対向して設けられる。更に軸１に搭載され
た電気機器類に送電するための送電器６がプロペラ軸１
上と船体８にそれぞれ対をなして無接触に設けられてい
る。この送電器６は、船体８側に電磁石又は永久磁石を
固定配置し、プロペラ軸１側に誘導コイルを設けて、プ
ロペラ軸１の回転で誘導コイルに発生する交流電力を整
流し軸馬力計の電源を得る構成としている。

【００２４】図３は本発明の実施例を示すブロック図で
ある。図３に於いて、２０は捩検出手段であり、捩計５
により構成される。２１は捩データ処理手段であり、捩
計５で検出されたデータの単位時間内の平均捩れ値を求
める。２２はトルク算出手段であり、捩データ処理手段
２１で得られた平均捩れ値からトルク値を演算する。３
０は回転検出手段であり、回転計（兼送受信器）７によ
り構成される。３１はＲＰＭ算出手段であり、回転検出
手段３０で得た回転検出データから単位時間内の平均毎
分回転数を算出する。

【００２５】５０は軸馬力算出手段であり、トルク算出
手段２２より得られる平均捩れ値に従うトルク値とＲＰ
Ｍ算出手段３１より得られる平均毎分回転数から単位時
間内の平均軸馬力値を演算する。

【００２６】６０はプロット作図手段であり、ＲＰＭ算
出手段３１より得られる毎分回転数（別途インプットさ
れる定格値に対する割合）と軸馬力算出手段５０より得
られる軸馬力値（別途インプットされる定格値に対する
割合）の関係Ｎ−ＳＨＰを点表示するための作図処理を
行なう。４１はチャート作画手段であり、主機の主軸回
転、馬力値等の主機特性データ４０をインプットデータ
としてＮ−ＢＨＰチャートを作図する。７０はＣＲＴ表
示手段であり、チャート作画手段４１で得られたＮ−Ｂ
ＨＰチャートと軸馬力計のプロット作図手段６０で得ら
れたＮ−ＳＨＰとを表示出力する。

【００２７】図４は上記実施例に於ける軸馬力計のＣＲ
Ｔ表示画面例を示す図である。ここで上記実施例の動作
を説明する。プロペラ軸１が回転すると、プロペラ軸１
に固定された信号伝送用リング１１も一体となって１回
転するので、船体８に固定された受光器１４の一部に設
けられた発光ダイオード９Ａから発せられた光が、信号
伝送用リング１１に設けられた切欠きＣを通過して受光
素子９Ｂに受光され、切欠きが検知される。即ち、発光
ダイオード９Ａから発せられた光が、信号伝送用リング
１１に設けられた切欠きＣを通過して受光素子９Ｂに受
光される度に受光素子９Ｂより検出パルス信号が得られ
る。

【００２８】この動作を繰り返して、信号伝送用リング
１１に設けた個数（この実施例では１５個）の切欠き
Ｃ，Ｃ，…を検知することにより、プロペラ軸１が１回
転したことを知ることができる。従って、ある単位時間
（例えば１０秒間）、連続して切欠きＣ，Ｃ，…を検知
することにより、そのときの毎分回転数が得られる。

【００２９】又、プロペラ軸１が回転することにより、
プロペラ軸１側に設けられた送電器６の誘導コイルに交
流電力が発生し、その整流され直流化された電力が捩計
５を含む軸馬力計の電源となる。

【００３０】又、プロペラ軸１が回転し、捩計本体４Ａ
の受光センサに光が当たると、従来技術の場合と同様に
して何番目の素子に光が当ったかが検知される。この受
光センサより各画素（光電素子）毎にシリアルに出力さ
れる信号は、アンプにより逐次オン／オフ信号（ここで
はセンサ素子が５０００個であるため、１３ビットのデ
ィジタルコード化された信号）に変換され、同信号によ
りリング１１に配設された各発光ダイオード１３，１
３，…が点滅制御される。

【００３１】上記発光ダイオード１３の点滅光は受光器
１４の受光素子１５，１５，…で検知され、その点滅モ
ードが演算器に送られて、捩計本体４Ａの受光センサの
面上に於ける受光ポイントの光電素子番号が求められ
る。この処理をプロペラ軸１の無負荷時と負荷時にそれ
ぞれ計測して得ることで、捩れδが求められ、別途得ら
れていた回転速度と合せて馬力が得られる。

【００３２】ここで、図３に示すブロック図を参照して
各部の動作を説明する。捩データ処理手段２１は、捩計
５により構成される捩検出手段２０で検出されたデータ
の単位時間内の平均捩れ値を求める。又、トルク算出手
段２２は、捩データ処理手段２１で得られた平均捩れ値
からトルク値を演算する。

【００３３】ＲＰＭ算出手段３１は、回転計（兼送受信
器）７により構成される回転検出手段３０で得た回転検
出データから単位時間内の平均毎分回転数を算出する。
軸馬力算出手段５０は、トルク算出手段２２より得られ
る平均捩れ値に従うトルク値とＲＰＭ算出手段３１より
得られる平均毎分回転数から単位時間内の平均軸馬力値
を演算する。

【００３４】プロット作図手段６０は、ＲＰＭ算出手段
３１より得られる毎分回転数（別途インプットされる定
格値に対する割合）と軸馬力算出手段５０より得られる
軸馬力値（別途インプットされる定格値に対する割合）
の関係Ｎ−ＳＨＰを点表示するための作図処理を行な
う。

【００３５】チャート作画手段４１は、主機の主軸回
転、馬力値等の主機特性データ４０をインプットデータ
としてＮ−ＢＨＰチャートを作図する。ＣＲＴ表示手段
７０はチャート作画手段４１で得られたＮ−ＢＨＰチャ
ートと軸馬力計のプロット作図手段６０で得られたＮ−
ＳＨＰとを表示出力する。この際の軸馬力計のＣＲＴ表
示画面例を図４に示す。

【００３６】このような実施例の舶用主機運転モニタ装
置を船舶の主機を運転する際に使用することにより、機
関要員は迅速かつ適格に運転調整をすることができる。
即ち、プロペラ軸回転数と軸馬力値が、主機特性チャー
トと対比しながら、連続してＣＲＴ上に表示されるの
で、又、安全領域（Ａ）、危険領域（Ｂ）、試運転可能
領域（Ｃ）等が単一画面上に同時に表示されるので、主
機の運転調整が、迅速、円滑かつ適格に行なえる。又、
信頼性の高い軸馬値を使用していることで最適な馬力値
に設定できるため、推進性能も従来より向上する。

【００３７】次に図５、及び図６を参照して本発明の他
の実施例を説明する。図５は本発明の他の実施例による
光学式軸馬力計の構成例を示したもので、図中、上記実
施例と同一部分には同一符号を付してその説明を省略す
る。

【００３８】図５に示す他の実施例による光学式軸馬力
計に於いては、信号伝送用のリング８１に、隣接する４
個の発光ダイオード８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄを
一組とする発光ユニット８３、８３、…が設けられた構
成としている。この各組の発光ダイオード８３ａ，８３
ｂ，８３ｃ，８３ｄはすべて捩計本体４Ａのアンプに接
続されている。

【００３９】上記リング８１の各発光ダイオード対向し
て設けられる受光器は上記第１実施例と同様の構成であ
る。上記構成の捩計に於いて、捩計本体４Ａで検知され
た信号（ディジタル信号）は点滅信号に変換され、その
信号に従いすべての発光ユニット８３，８３，…の発光
ダイオード８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄが同時に点
滅する。その点滅の光は非回転軸側の受光器で検知さ
れ、捩計本体４Ａでディジタル信号に復元される。

【００４０】尚、図示省略した演算器により、上記デー
タと別手段で求められるプロペラ軸１の回転速度と合せ
て軸馬力が得られる。上述の第１実施例に示す構成の装
置は、 （１）．発光素子（発光ダイオード）と、その光を受光
する受光素子の高い対向精度が要求されるので、発光素
子（発光ダイオード）が設けられた発光板、及び受光素
子が設けられた受光板の製作と高い取付精度が要求され
る。

【００４１】（２）．軸の振動と船体の振動により送信
エラーが発生するなどの問題点がある。参考のために、
発光ダイオードの受光角変化に対する受光感度を図６に
示す。これによると、±６０°で感度は約５０％となる
ので実用範囲は±４５°程度である。

【００４２】上記した第１実施例の問題点に対し、本発
明の第２実施例は、円板上に適当な間隔で設けられた複
数の発光ユニット８３，８３，…を、それぞれ隣接する
複数の発光ダイオード８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ
で構成したことにより、設置誤差や振動などにより発光
ダイオードと受光ダイオードの対向性に誤差が生じても
受光エラーが防止され、信頼性をより向上できる。

【００４３】図６は他の実施例による回転計の構成例を
示す回路ブロック図である。図５に示す構成第２実施例
では、受光素子１５，１５，…のうち、１個又は等間隔
の複数を選択する。そして、プロペラ軸１が回転する
と、発光ダイオード１３，１３，…からの光を受光する
ことにより、回転数が得られる。尚、図中、Ｄはダイオ
ードを示す。

【００４４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、プ
ロペラ軸回転数と軸馬力値が主機特性チャートと対比し
ながら、連続してＣＲＴ上に表示されるので、主機の運
転調整が、迅速、円滑かつ適格に行なえる。又、信頼性
の高い軸馬値を使用していることで最適な馬力値に設定
できるため、推進性能も従来法より向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に於ける軸馬力計の構成を示す
図。

【図２】図１に示す回転計兼送受信器７の詳細な構成を
示す図。

【図３】上記実施例の構成を示すブロック図。

【図４】上記実施例の表示例を示す図。

【図５】本発明の他の実施例による光学式軸馬力計の構
成例を示す図。

【図６】本発明の他の実施例による回転計の構成例を示
す図。

【図７】従来の舶用主機の運転制御手段を説明するため
の性能図。

【図８】従来の舶用主機の限界領域内可否判断等を含む
運転制御を説明するための特性図。

【符号の説明】

１…プロペラ軸、２，３…リング、４Ａ…捩計本体、４
Ｂ…ミラー、５…捩計、６…送電器、７…回転計兼送受
信器、８…船体、９Ａ、１３，１３，……発光ダイオー
ド、１１…信号伝送用リング、１４…受光器、９Ｂ、１
５，１５，……受光素子、Ｃ，Ｃ，……切欠き、２０…
捩検出手段、２１…捩データ処理手段、２２…トルク算
出手段、３０…回転検出手段、３１…ＲＰＭ算出手段、
４１…チャート作画手段、５０…軸馬力算出手段、６０
…プロット作図手段、７０…ＣＲＴ表示手段。

フロントページの続き (72)発明者 倉本 繁男 東京都大田区多摩川２丁目５番13号 株 式会社倉本計器精工所内 (56)参考文献 実開 昭61−5408（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−123951（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭50−37828（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 捩計と回転計で構成された軸馬力計と、
   上記捩計で検出されたデータの単位時間内の平均捩れ値
   を求め、この平均捩れ値から平均トルク値を算出する捩
   れ検出データの処理手段と、上記回転計の回転検出デー
   タから単位時間内の平均毎分回転数を算出する回転検出
   データの処理手段と、上記平均トルク値と平均毎分回転
   数から単位時間内の平均軸馬力値を算出する軸馬力算出
   手段と、上記算出値に従う回転数と軸馬力値の作図手段
   と、主機特性チャートの作画手段と、上記作図手段及び
   作画手段で得られたデータを合成して少なくとも安全領
   域（Ａ）と危険領域（Ｂ）を単一画面上に同時に表示す
   る表示手段とを具備してなることを特徴とする軸馬力計
   応用の舶用主機運転モニタ装置。