JP2760823B2 - スクリュー可変制御部の制御装置 - Google Patents

スクリュー可変制御部の制御装置

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JP2760823B2
JP2760823B2 JP63330330A JP33033088A JP2760823B2 JP 2760823 B2 JP2760823 B2 JP 2760823B2 JP 63330330 A JP63330330 A JP 63330330A JP 33033088 A JP33033088 A JP 33033088A JP 2760823 B2 JP2760823 B2 JP 2760823B2
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thrust
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control unit
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光博 加島
憲治 吉田
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Kayaba Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、船舶のスクリューのトリム角やプロペラピ
ッチを推力の変化に基づいて制御する制御装置に関す
る。
(従来の技術) 船舶の経済的かつ効率的な航行のために、スクリュー
のトリム角度やプロペラピッチを可変とし、これらの可
変制御部を航行速度に基づき制御することにより、エン
ジン出力に対して最大のスクリュー推力が得られるよう
にした制御装置が知られている。
すなわち、スクリュー可変制御部の駆動に伴う航行速
度の増減を判定し、速度の増加に対しては可変制御部を
同方向へ、速度の減少に対しては逆方向へ駆動すること
により、スクリュー可変制御部を航行速度が最大となる
位置にフィードバック制御するものである。
(発明の課題) しかしながら、一般にスクリューのトリム角度やプロ
ペラピッチが変わってから、航行速度にその影響が現れ
るまでに時間がかかるため、このように航行速度に基づ
いてスクリュー可変制御部をフィードバック制御するの
では良好な応答性を確保することは困難で、十分な効果
を挙げているとは言えなかった。
本発明は、このような問題を解決すべく、スクリュー
の推力をより直接的に検出し、これに基づきスクリュー
可変制御部の駆動制御を行うことを目的とする。
(課題を達成するための手段) 本発明は、第1図に示すように、入力される信号に応
じてスクリューの可変制御部101を駆動する駆動手段102
と、駆動手段102に基本制御信号を出力する出力手段103
と、スクリューシャフトに固着したディスクの両側面に
一対の油室を設けて両油室の圧力によりスラスト荷重を
支持する油圧式スラストベアリングを形成し、両油室に
油室の圧力を検知する圧力センサを設け、各圧力センサ
で検知した圧力の差圧によりスラスト荷重を検出し、こ
れによりスクリューシャフトに作用する推力を算出する
推力検出手段104と、推力検出手段104の検出する推力の
増減に対応して推力を最大にする調整信号を前記スクリ
ュー可変制御部の駆動手段102に出力する出力手段105と
を備えた。
(作用) 基本制御信号の出力手段103から入力される基本制御
信号に応じて駆動手段102がスクリューの可変制御部101
を駆動すると、推力検出手段104がスクリューシャフト
の推力を検出し、調整信号の出力手段105が推力の増加
に対してはスクリュー可変制御部101を同方向へ駆動す
る調整信号を、減少に対しては逆方向へ駆動する調整信
号を調整手段102に出力し、駆動手段102はこの調整信号
に応じてスクリューの可変制御部101を駆動する。
以後、推力検出手段103による推力検出と、出力手段1
05による調整信号の出力と、駆動手段102によるスクリ
ュー可変制御部101の駆動とを繰り返すことにより、最
大のスクリュー推力が得られる。
(実施例) 第2図〜第4図に本発明の実施例を示す。
第2図において、スクリュー6は船体3から後方へ回
転自由に突出するスクリューシャフト5の突出端に結合
し、このスクリューシャフト5が船体3の内側に据え付
けられたエンジン1の回転軸にスラストベアリング2及
びジョイント4を介して結合する。
スクリューシャフト5はスクリュー6の可変制御部と
して、トリム角を調整できるようにジョイント4におい
て上下方向に一定範囲で揺動可能に支持され、この駆動
手段としてトリム角調整シリンダ7がスクリューシャフ
ト5と船体3との間に介装される。
トリム角調整シリンダ7は制御バルブ33を介して供給
される油圧ポンプ32の作動油により伸縮し、スクリュー
シャフト5のトリム角を調整する。また、トリム角調整
シリンダ7にはストローク位置を検出するためのストロ
ーク位置検出器8が付設される。
スラストベアリング2は第3図に示すようにスクリュ
ーシャフト5をベアリング18とオイルシール19を介して
回転自由に貫通させたベアリングケース26の内側に収装
され、スクリューシャフト5に固着したディスク9と、
その両側においてスクリューシャフト5に回転自由に支
持された円盤状のフローティングプレート10とを備え
る。フローティングプレート10はプレートガイド11とナ
ット12によりスクリューシャフト5に対する軸方向変位
を規制され、これらのフローティングプレート10の相対
する側面がそれぞれ回転自由なローラ14を介して内側の
ディスク9に当接し、反対側の側面がベアリングケース
26内の壁面26Aにそれぞれ摺接する。
これらの壁面26Aには油室15が環状溝状に形成され、
加圧された作動油をオリフィス16を介してこの油室15に
供給する供給ポート17、ディスク9及びフローティング
プレート10の回転室27に連通する排出ポート20とがベア
リングケース26の外側に開口し、それぞれ図示されない
油圧源とタンクとに接続される。
さらに、各油室15にはスクリューシャフト5の推力検
出手段として圧力センサ21と22がそれぞれ介装される。
これらの圧力センサ21と22は船内に備えるコントローラ
30に信号回路で接続され、検出した油室15の圧力をコン
トローラ30に圧力信号として常時出力する。
コントローラ30はマイクロコンピュータなどで構成さ
れ、エンジン1のアクセル開度を検出するアクセル開度
検出器31に信号回路で接続される。このアクセス開度検
出器31は例えばエンジン1のアクセルレバーの位置を検
出する位置センサにより構成され、アクセル開度信号を
常時コントローラ30に出力する。またコントローラ30の
前述の制御バルブ33と、ストローク位置検出器8とにそ
れぞれ信号回路で接続される。
コントローラ30は基本制御信号の出力手段と、スクリ
ューシャフト5の推力の増減に対応する調整信号の出力
手段とを兼用する。
すなわち、基本制御信号の出力手段として、コントロ
ーラ30の内部にはアクセス開度に対応したトリム角調整
シリンダ7のストローク位置が設定され、コントローラ
30はアクセル開度検出器31から入力される開度信号に基
づき、基本制御信号を制御バルブ33に出力してトリム角
調整シリンダ7を駆動し、ストローク位置検出器8から
入力されるストローク位置信号がアクセル開度に対応す
る設定位置に一致するまでスクリューシャフト5のトリ
ム角を基本制御する。
また、コントローラ30はスクリューシャフト5の推力
の増減に対応する調整信号の出力手段として、まず圧力
センサ21と22から入力される各油室15の圧力信号からス
クリューシャフト5のスラスト荷重を算出する。すなわ
ち、圧力センサ21と22から入力される圧力信号から、油
室15間の圧力差を求め、この圧力差と内部に予め設定さ
れているフローティングプレート10の受圧面積との積に
よりスラスト荷重を算出する。なお、スクリューシャフ
ト5のスラスト荷重はスクリューシャフト5に作用する
推力に等しい。さらに、算出したスラスト荷重をトリム
角の調整以前の検出推力から算出したスラスト荷重と比
較する。
そして、コントローラ30はこの比較によりスクリュー
シャフト5に作用する推力が増加していると判定された
場合には同じ方向へ、推力が減少していると判定された
時は逆方向へトリム角を調整する調整信号を制御バルブ
33に出力してトリム角調整シリンダ7を駆動する。
なお、以上の調整信号の出力にはストローク位置検出
器8から入力されるストローク位置信号がフィードバッ
クされ、コントローラ30はトリム調整シリンダ7が決め
られたトリム調整角φ相当分だけ伸縮するまで、制御バ
ルブ33へ調整信号を出力する。
次に作用を説明する。
船舶の航行中はエンジン1の運転によりスクリューシ
ャフトがスラストベアリング2及びジョイント4を介し
て回転し、スクリュー6が船舶を前方または後方へと推
進する。
スクリュー6が推進力を発生させるのに伴い、スクリ
ューシャフト5にはスラスト荷重が作用する。これに対
して、スラストベアリング2は油圧ポンプから各油室15
に供給される加圧作動油により、回転室27内の各フロー
ティングプレート10を壁面26Aから浮上状態で回転自由
に支持する。このため、フローティングプレート10はロ
ーラ14を介してより高圧で接触するディスク9と一体に
回転し、スクリューシャフト5はスラスト荷重に抗して
油圧的に支持される。なお、回転するフローティングデ
ィスク10と壁面26Aの隙間を通って油室15から回転室27
へ流出する作動油は、排出ポート20を介してタンクを回
収される。
また、スラスト荷重が増加すると、一方のフローティ
ングプレート10と壁面26Aとの隙間が狭まり、油室15か
ら回転室26への作動油の流出抵抗が増加する結果、油室
15の圧力が上昇する一方、反対側の油室15においてはフ
ローティングプレート10と壁面26Aとの隙間の増大によ
り圧力が低下する。このようにして、各油室15の圧力が
スラスト荷重の変化につり合うまで増減することで、フ
ローティングプレート10は常に浮遊状態を保ってスクリ
ューシャフト5を支持する。
一方、コントローラ30には圧力センサ21及び22と、ス
トローク位置検出器8と、アクセル開度検出器31とか
ら、スラストベアリング2の各油室15の圧力と、トリム
調整シリンダ7のストローク位置と、エンジン1のアク
セル開度とが常時信号入力される。
これらの信号入力に対して、コントローラ30は第4図
のフローチャートに示す順序でトリム角調整シリンダ7
の制御を行う。すなわち、まず入力されたアクセル開度
信号からアクセル開度がゼロかどうか、また開度信号が
前回の入力値から一定以上に変化しているかどうかを判
定し(A1,A2)、アクセルが閉じている場合や、アクセ
ルが操作途中にある場合は、アクセル開度に対応する基
本制御信号を制御バルブ33に出力する(B1)。この結
果、トリム角調整シリンダ7はアクセル変化に応じて伸
縮し、スクリューシャフト5のトリム角を基本角度へと
調整する。
また、アクセルが一定の開度で安定したと判定される
と、コントローラ30は圧力センサ21と22から入力される
圧力信号に基づき前述の方法でスクリューシャフト5に
作用する推力を算出する(B2)。そして、アクセル開度
安定後の最初の調整においては増加フラグを1に、トリ
ム調整角φの符号を+に初期設定した上で(B3)、調整
信号を制御バルブ33に出力する(A4,A5,B4)。
制御バルブ33はこの調整信号に基づき、トリム調整シ
リンダ7に作動油を送り込み、トリム調整シリンダ7を
伸縮させてスクリューシャフト5を角度+φだけ変位さ
せる。
そして、コントローラ30はこの調整の後にスクリュー
シャフト5に作用する推力を再び検出し(B8)、調整前
に検出した推力と比較して(A7)、推力が増加している
場合には増加フラグを1に、それ以外は0に設定する
(B9,B10)。
この後、フローチャートの最初に戻り、上記の制御を
最初から繰り返すが、2回目以降のトリム角の調整にお
いては増加フラグによってトリム調整角φの符号が決め
られる。つまり、増加フラグが1の場合には、トリム調
整角φの符号は変わらずにトリム角は増加もしくは減少
し続ける(B4,B5)。しかし、増加フラグが0となる
と、トリム調整角φの符号が変わり、増加していたトリ
ム角は減少に転じ、減少していたトリム角は増加に転じ
る(B6,B7)、このようにしてトリム角を調整すること
により、エンジン1の出力に対して最大のスクリュー推
力が得られる。
以上の制御はエンジン1のアクセル操作が行なわれる
毎に初めから行われるが、スクリューシャフト5をスラ
スト方向に支持する油室15の圧力はスクリュー6の推力
の変化に敏感に反応するので、制御の応答性は極めて高
く、スクリュー6はエンジン1のアクセル操作の後、短
時間のうちに最大の推力に達し、以後の条件変化にも素
早く対応して推力を最大に保つ。
なお、この実施例においてはスクリュー6の可変制御
部として、トリム調整シリンダ7によりスクリューシャ
フト5のトリム角を調整するようにしているが、スクリ
ュー6のプロペラピッチを可変として、これを油室15の
圧力変化に基づき調整することもできる。
(発明の効果) 以上のように、本発明はスクリューシャフトに固着し
たディスクの両側面に一対の油室を設けて両油室の圧力
によりスラスト荷重を支持する油圧式スラストベアリン
グを形成し、両油室に油室の圧力を検知する圧力センサ
を設け、各圧力センサで検知した圧力の差圧によりスラ
スト荷重を検出し、これによりスクリューシャフトに作
用する推力を算出し、この推力の増減に基づきスクリュ
ー可変制御部を駆動するので、エンジンの出力変化に対
してスクリュー推力を最大にするためのスクリュー可変
制御部の制御を応答良く行うことができ、航行条件等の
違いによらず常に最大のスクリュー推力が得られる。こ
のため、燃費の改善や船舶の効率的な運行に大きく貢献
することが期待される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す概念図、第2図は実施例を
説明する制御装置の構成図、第3図はスラストベアリン
グの構造を示す縦断面図、第4図はコントローラの制御
内容を説明するフローチャートである。 1……エンジン、2……スラストベアリング、3……船
体、4……ジョイント、5……スクリューシャフト、6
……スクリュー、7……トリム角調整シリンダ、8……
ストローク位置検出器、21,22……圧力センサ、30……
コントローラ、31……アクセル開度検出器、32……油圧
ポンプ、33……制御バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−12498(JP,A) 特開 昭60−169397(JP,A) 特開 昭62−61895(JP,A) 特開 昭54−72090(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B63H 5/12 B63H 3/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力される信号に応じてスクリューの可変
    制御部を駆動する駆動手段と、駆動手段に基本制御信号
    を出力する出力手段と、スクリューシャフトに固着した
    ディスクの両側面に一対の油室を設けて両油室の圧力に
    よりスラスト荷重を支持する油圧式スラストベアリング
    を形成し、両油室に油室の圧力を検知する圧力センサを
    設け、各圧力センサで検知した圧力の差圧によりスラス
    ト荷重を検出し、これによりスクリューシャフトに作用
    する推力を算出する推力検出手段と、推力検出手段の検
    出する推力の増減に対応して推力を最大にする調整信号
    を前記スクリュー可変制御部の駆動手段に出力する出力
    手段とを備えたことを特徴とするスクリュー可変制御部
    の制御装置。
JP63330330A 1988-12-27 1988-12-27 スクリュー可変制御部の制御装置 Expired - Lifetime JP2760823B2 (ja)

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JPH02175396A JPH02175396A (ja) 1990-07-06
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