JP3476931B2 - 船舶の推進機関 - Google Patents

船舶の推進機関

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JP3476931B2 JP29748394A JP29748394A JP3476931B2 JP 3476931 B2 JP3476931 B2 JP 3476931B2 JP 29748394 A JP29748394 A JP 29748394A JP 29748394 A JP29748394 A JP 29748394A JP 3476931 B2 JP3476931 B2 JP 3476931B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、広くは船舶の推進機関
に関し、特に二軸船において主機関台数を高出力機関一
機とした一機二軸船における両推進軸間の伝達トルクの
不平衡から生じる過大トルクの制御を目的とする。 【0002】 【従来の技術】船舶の推進機関に関しては、主機関一機
に対し推進軸を介して一台のプロペラに結合される一機
一軸方式が一般に採用されている。しかし、船舶の高速
化に対応するためには高出力機関の採用と併せ推進効率
を考慮すると、プロペラ回転数の低下と共に外径寸法の
増大が要求される。 【0003】特に、プロペラ外径寸法については、限ら
れた船体要目の中で適切な没水率を確保するためには、
自ずから外径寸法の増大には限界があり、その対応とし
てプロペラを複数にし、それぞれに主機関を配置した二
機二軸方式が採用される。 【0004】その結果、主機関を含めた関連機器類、船
内での据付け、艤装工数の増加による船価の上昇を招く
ことになる。また、船体形状の制約から主機関を船体の
船首方向である中央寄りに配置せざるを得ないことから
貨物船等では荷層容積の縮小を余儀なくされる。 【0005】これらの弊害を解消する方策として、高出
力機関一機により複数のプロペラを駆動する一機二軸方
式が考案された。この一機二軸方式について、貨物船の
荷層容積の拡大を目的としたものが、特開平3−132
497に開示されている。 【0006】これは、図4に示すように、主機関3が船
体後方の中心線上に、出力軸4を船首方向に向けて配置
され、出力軸4の船首側には、減速機7が配置され、主
機関3の回転数を減速すると共に、動力を左右の軸に振
分ける。減速機7の左右出力軸は船尾方向に向けて出さ
れ、中間シャフト5a及びプロペラシャフト5を介し
て,プロペラ9に結合されている。 【0007】そして、通常、主機関3は減速機7の船首
方向に向けて配置されるのに対して、この提案では主機
関3を船尾方向に配置し、その余剰スペースを荷層容積
として有効利用したことに特徴がある。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】一機二軸方式を採用し
た場合、左右プロペラへの動力の振分けは、従来実施さ
れている技術を基に配置を考慮すると歯車装置により行
うのが一般的である。その場合、主機関とプロペラは機
械的に結合された状態となり、動力はほぼ2分されてプ
ロペラに伝達されるため、推進軸の設計強度は主機関出
力の1/2に耐えられるものであればよい。 【0009】しかし、プロペラの吸収馬力は船体の挙動
により同一回転数においても様々に変化する。特に、旋
回時及び波浪中のプロペラの浮き沈み等では左右プロペ
ラの吸収馬力は同一とはならず、従って、左右推進軸へ
の伝達トルクに不平衡が生じることが考えられる。 【0010】その結果、一方の推進軸に設計強度以上の
過大トルクが加えられる恐れがある。このトルクの不平
衡はプロペラによって誘発されるものであり、主機関自
体では制御できない。 【0011】対策として、プロペラの翼角が可変な可変
ピッチプロペラを採用し、その翼角を制御することでト
ルクの上昇を抑制する方法が考えられる。また、プロペ
ラの翼角が固定された固定ピッチプロペラを使用し、推
進軸系の強度を左右それぞれ主機関最大出力相当の伝達
トルクで設計し、トルク不平衡にたいし十分な強度を持
たせることも可能であるが、いずれも製造コストを考慮
すれば得策とは言えない。 【0012】本発明は、固定ピッチプロペラを使用した
一機二軸方式の船舶において、伝達トルクの左右不平衡
によって生じる過大トルクを抑制することで、推進軸系
の製造コストを最小とすることを目的とする。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明の船舶の推進機関
は、主機関からの出力を分配機を介して一対のプロペラ
シャフトに伝達する船舶の推進機関において;、上記分
配機と各プロペラシャフトの間に介装された、逆転機能
を有する油圧式クラッチ及び減速機と、上記各プロペラ
シャフトの軸トルクの検出手段と、上記クラッチの滑り
量検出手段と、上記主機関の回転速度制御手段と、を備
えてなり;上記クラッチは上記プロペラシャフトの軸ト
ルクが過大な場合には滑りを生ずるように油圧が設定さ
れ;上記回転速度制御手段は、上記プロペラシャフトの
軸トルクが上部設定値を越えた場合には、上記主機関の
回転速度を操作ハンドルからの指令速度に対して減速さ
せ、その後軸トルクが下部設定値を下回った場合には、
減速を解除する機能を有すると共に、上記クラッチの滑
り量が設定許容値を越えた場合には、上記主機関の回転
速度を所定速度に減速させ、その後滑り量が許容値内に
収まった場合には、減速を解除する機能を有している、
ことを特徴とするものである。 【0014】 【作用】先ず、クラッチの滑り量が設定許容値内に収ま
っている状態で、プロペラシャフトの軸トルクが上部設
定値を越えた場合には、主機関の回転速度を操作ハンド
ルからの指令速度に対して減速させることによって過大
トルクの発生を抑制する。その結果、プロペラシャフト
の軸トルクが下部設定値を下回った時点で、この減速制
御を解除し主機関の回転速度を指令速度に復帰させる。 【0015】更に、急激なトルク上昇によって、上記機
能が追従できず、クラッチの滑り量が設定許容値を越え
た場合には、主機関の回転速度を所定速度まで減速させ
て、クラッチの損傷を防止する。その結果、クラッチの
滑り量が設定許容値内に収まった時点で、この減速制御
を解除して、主機関の回転速度を指令速度に復帰させ
る。 【0016】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す全体構成図である。
船体1に対し、船首側に機関室2が、その船尾側に減速
機室18が設けられている。 【0017】機関室2内には、1機の主機関3が、その
出力軸4を船尾側に向けて配置されている。主機関3の
伝達トルクは、隔壁17を貫通する接続軸16を介して
分配機19に入力される。 【0018】分配機19では、入力された回転数を一定
のまま、トルクのみを左右に分配し、それぞれギヤーカ
ップリング11を介して減速機7に入力される。減速機
7内には、入力回転数を減速する歯車機構と、前進及び
後進切替え用の油圧多板式クラッチ7cがそれぞれ一対
内蔵され、このクラッチを切換えることにより出力軸7
aの回転方向を変えて船の前進または後進を行うことが
できるようになっている。 【0019】また、このクラッチは油圧調整によるスリ
ップ機能を併せ持ち、低速の港内速度域において、出力
回転数を任意に設定できるようになっている。出力回転
数の制御方法は、港内速度域と、それ以外の航海速度域
とに分けられる。 【0020】低速の港内速度域では、減速機7の入力回
転数を常に一定に保持したまま、スリップ機能によりク
ラッチ油圧を調整することによって、徐々にスリップ量
を変化させて、操作ハンドルで設定された目標の出力回
転数が得られるようになっている。 【0021】但し、このスリップ機能の使用は、港内速
度域りみに限定される。なお、上記のクラッチの前進ま
たは後進の切換え、及びスリップ機能による出力回転数
の制御は、左右プロペラシャフトに対してそれぞれ独立
に行えるものであり、その結果、一機二軸機構でありな
がら二機二軸機構と同等の操船機能が達成されている。 【0022】一方、航海速度域では、上記のスリップ機
能によらず、クラッチは「嵌」の状態のまま、入力回転
数を変化させることによって、操作ハンドルで設定され
た目標の出力回転数が得られるようになっている。 【0023】但し、この状態で、急激なトルクの増加が
発生した場合には、所定の過大トルク値においてクラッ
チが滑るように、その最大油圧の値が設定されている。
出力軸7aには、中間軸5a及びプロペラシャフト5が
接続され、その船尾端にはプロペラ9が固定されてい
る。 【0024】そして、それぞれの中間軸5aには、トル
ク検出器21が取付けられ、左右のトルクの平衡状態が
常時監視されている。なお、分配機19の船尾側中央に
は、継手11aを介して、軸発電機20が配置され、船
内の必要電力が供給されるようになっている。 【0025】次に、制御ブロックを図2に示す。ブロッ
ク図に示すように、主機遠隔操縦装置22内には、クラ
ッチスリップ検出回路22a及びトルク検出回路22b
が組込まれている。 【0026】中間軸5aに取付けられたトルク検出器2
1によりプロペラ9に伝達されるトルクが常時検出さ
れ、電気信号T1としてトルク検出回路22bに入力さ
れる。また、減速機7の内部には入力軸、出力軸にそれ
ぞれ回転検出センサー7d,7eが取付けられ、スリッ
プ検出回路22aに電気信号S1,S2として入力され
る。 【0027】検出されたトルクが規定値を越えた場合
は、速度設定制御回路を介して、電ー空変換弁23に主
機回転数を低下させるように電気信号E1が送られ、空
気信号A1に変換した後、ガバナ24に作用し、主機回
転数を変化させる。 【0028】スリップ検出回路22aでは、入力軸と出
力軸との回転数差からクラッチ7cのスリップを検出
し、港内操船時の通常のスリップ制御を除き、クラッチ
がスリップした場合は監視盤モニター25に異常スリッ
プとして警報信号C1を送り可視、可聴警報を発する。 【0029】次に、図3に、その制御フローを示す。通
常は、操作ハンドルの指令により速度設定制御回路およ
びクラッチ制御回路を通じて、ガバナで主機関の回転
数、またクラッチの「嵌」、「脱]および港内でのスリ
ップ制御が行われる。 【0030】そして、もし、どちらか一方の1軸当り軸
トルクが規定値の110%(主機関最大伝達トルクの5
0%を規定値とする)を越えた場合は、主機回転数を下
げ伝達トルクを減少させる。 【0031】トルクが規定値の95%を下回った時、ま
たは左右軸のトルク差が10%以内で一定時間を経過し
た時は、操作ハンドル指令と比較しながら指令のガバナ
回転設定に戻すように増速する。 【0032】増、減速度ー連の制御動作は、トルク値を
2秒毎に検出しその結果を基に行われ、同時にクラッチ
の異常スリップを常時監視しながら行われる。増、減速
の制御動作は、表示灯により「トルク制御中」として表
示される。 【0033】一方、急激な軸トルクの上昇によって、上
記のトルクに基づいた制御機能が追従できず、いずれか
のプロペラシャフトの軸トルクが規定値の125%を越
えた場合には、クラッチがスリップして軸系を保護する
ように、クラッチの最大油圧が設定されている。 【0034】この過大トルクによるスリップを放置して
おくと、クラッチ損傷の危険があるので、いずれかのク
ラッチの滑り量が設定許容値を越えた場合には、異常ス
リップとして警報を発すると同時に、クラッチを保護す
るために、自動減速信号を速度設定制御回路に送り、主
機関を安全な低速域、例えばアイドリング回転数まで減
速させる安全機能を備えている。 【0035】自動減速の結果、クラッチの滑り量が設定
許容値内に収まった場合には、操作ハンドルを「SLOW」
以下の位置に設定することによって、この自動減速状態
は解除される。 【0036】また、自動減速を行った後も、依然とし
て、クラッチの滑り量が許容値内に収まらない場合に
は、クラッチを「脱」とする信号を、クラッチ制御回路
に送る。この信号によって、操作ハンドルからの指令に
拘らず、強制的にクラッチは「脱」となる。 【0037】この「脱」信号は、操作ハンドルを「NEUT
RAL 」の位置に設定することにより解除される。なお、
過大トルク抑制のための主機関回転数制御及びクラッチ
の異常スリップにおける自動減速にはオーバーライドス
イッチが設けられ、船舶の安全を優先すべき非常事態に
おいては、これらの制御、安全機能の全てをキャンセル
することができる。 【0038】 【発明の効果】以上の通り、本発明は固定ピッチプロペ
ラを使用した一機二軸方式において、左右推進軸にトル
ク不平衡による過大トルクが発生しても、適切な主機関
回転数の制御を行い、トルク上昇を規定値以下に抑制す
ることで、軸強度を最小で設計することができる。 【0039】また、急激なトルク上昇にに対しては、ク
ラッチをスリップさせ、安全装置として使用することで
推進軸系を二重に保護している。その結果、可変ピッチ
プロペラ等の高価な推進軸系を採用することなく、推進
機構全体が船価に占めるコストを最小にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に関わる推進機構の説明図。 【図2】回転速度制御手段の構成を示すブロ図。 【図3】制御のフローシート。 【図4】従来の一機二軸方式の推進機構の一例を示す説
明図。 【符号の説明】 3…主機関,5…プロペラシャフト、7…減速機,7c
…油圧式クラッチ、21…トルク検出手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−196927(JP,A) 特開 平3−132497(JP,A) 実開 昭57−70999(JP,U) 特公 平8−559(JP,B2) 特公 平6−68292(JP,B2) 特公 平5−57957(JP,B2) 特許3190752(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B63H 23/02 B63H 5/08 B63H 23/30

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 主機関からの出力を分配機を介して一対
    のプロペラシャフトに伝達する船舶の推進機関におい
    て、 上記分配機と各プロペラシャフトの間に介装された、逆
    転機能を有する油圧式クラッチ及び減速機と、 上記各プロペラシャフトの軸トルクの検出手段と、 上記クラッチの滑り量検出手段と、 上記主機関の回転速度制御手段と、を備えてなり、 上記クラッチは上記プロペラシャフトの軸トルクが過大
    な場合には滑りを生ずるように油圧が設定され、 上記回転速度制御手段は、上記プロペラシャフトの軸ト
    ルクが上部設定値を越えた場合には、上記主機関の回転
    速度を操作ハンドルからの指令速度に対して減速させ、
    その後軸トルクが下部設定値を下回った場合には、減速
    を解除する機能を有すると共に、上記クラッチの滑り量
    が設定許容値を越えた場合には、上記主機関の回転速度
    を所定速度に減速させ、その後滑り量が許容値内に収ま
    った場合には、減速を解除する機能を有している、 ことを特徴とする船舶の推進機関。
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