JP5496561B2 - Marine propulsion device - Google Patents

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Description

本発明は、船体に取り付けられて主機関で駆動される第1のプロペラと、船体外に旋回自在に取り付けられて前記第1のプロペラと二重反転システムを構成し、電動モータで駆動される第2のプロペラとを備えた舶用推進装置(タンデム型かつハイブリッド型の二重反転システム)に係り、特に第2のプロペラを駆動する電動モータの制御に関するものである。   The present invention includes a first propeller that is attached to a hull and driven by a main engine, and is pivotally attached to the outside of the hull to form a counter-rotating system with the first propeller, and is driven by an electric motor. The present invention relates to a marine propulsion device (tandem type and hybrid type counter-rotating system) including a second propeller, and more particularly to control of an electric motor that drives a second propeller.

最近では、船舶の推進効率を向上させるために、二重反転システムが電気推進船等に使用されている。図8(a)に示すように、シングルプロペラはプロペラ100の後方に回転流と軸方向流の両方が生じるが、推進に寄与するのは軸方向流だけであり、同図中に矢印Aで示す回転流のエネルギーは推進に寄与していない。   Recently, in order to improve the propulsion efficiency of a ship, a counter-rotating system is used for an electric propulsion ship or the like. As shown in FIG. 8A, the single propeller generates both rotational flow and axial flow behind the propeller 100, but only the axial flow contributes to propulsion. The energy of the rotating flow shown does not contribute to the propulsion.

しかし、図8(b)に示すように、二重反転プロペラは、前方プロペラ201と後方プロペラ202の回転方向が逆であり、前方プロペラ201の回転流のエネルギーを後方プロペラ202で回収して軸方向流に整流し、回転流によるエネルギー損失を無くして後方には軸方向流Bのみを残し、推進効率を向上させることができる。   However, as shown in FIG. 8B, in the counter rotating propeller, the rotation directions of the front propeller 201 and the rear propeller 202 are opposite to each other, and the energy of the rotational flow of the front propeller 201 is recovered by the rear propeller 202. It is possible to improve propulsion efficiency by rectifying the directional flow, eliminating energy loss due to the rotating flow, and leaving only the axial flow B behind.

図9は、このような二重反転プロペラによる推進効率の向上を図った舶用推進装置の一例を示している。この舶用推進装置50は、ハイブリッド型二重反転システムとして知られているものであり、船体2の船尾3に主機関9で駆動される前方プロペラ4を設け、船体2の外側において、前方プロペラ4の後方には、電動モータ15で駆動される後方プロペラ6を備えたポッド推進装置5をタンデム配置したものである。   FIG. 9 shows an example of a marine propulsion device designed to improve the propulsion efficiency by such a contra-rotating propeller. This marine propulsion device 50 is known as a hybrid type counter-rotating system. A front propeller 4 driven by a main engine 9 is provided on the stern 3 of the hull 2, and the front propeller 4 is disposed outside the hull 2. A pod propulsion device 5 having a rear propeller 6 driven by an electric motor 15 is arranged in tandem at the rear.

図9に示すように、前方プロペラ4は、船体2の内部にある主機関9(エンジン)に減速機8及び駆動軸7を介して連結されている。また、ポッド推進装置5は、船体2の船尾3の底部に設けられた台床10に垂直軸を中心として旋回自在に取り付けられたストラット11と、ストラット11に取り付けられたポッド12と、ポッド12の前端部に取り付けられて前方プロペラ4に対向して配置される後方プロペラ6を有しており、この後方プロペラ6と前記前方プロペラ4が二重反転プロペラを構成している。そして船体2の船尾3の内部にはポッド推進装置5用の電動モータ15が配置され、駆動軸16及び台床10の上のギアボックス17を介して、さらにストラット11及びポッド12の内部にある図示しない伝動機構を介して、後方プロペラ6を駆動できるように構成されている。なお、ポッド推進装置5は図示しない油圧モータによって垂直軸を中心として旋回することができる。   As shown in FIG. 9, the front propeller 4 is connected to a main engine 9 (engine) inside the hull 2 via a speed reducer 8 and a drive shaft 7. The pod propulsion device 5 includes a strut 11 that is pivotally mounted on a platform 10 provided at the bottom of the stern 3 of the hull 2 about a vertical axis, a pod 12 that is attached to the strut 11, and a pod 12 The rear propeller 6 and the front propeller 4 constitute a counter-rotating propeller. The rear propeller 6 and the front propeller 4 are attached to the front end of the front propeller 4 and opposed to the front propeller 4. An electric motor 15 for the pod propulsion device 5 is arranged inside the stern 3 of the hull 2, and further inside the strut 11 and the pod 12 via the drive shaft 16 and the gear box 17 on the platform 10. The rear propeller 6 can be driven through a transmission mechanism (not shown). The pod propulsion device 5 can be turned around a vertical axis by a hydraulic motor (not shown).

図9に示すように、この舶用推進装置50は、複数の発電機21と、複数の発電機21をそれぞれ駆動する複数の補機関20を船内に有している。これら発電機21が発生した電力は、配電盤22を介してインバータ51に送られ、インバータ51の制御により電動モータ15を駆動するとともに、配電盤22を介して船内設備にも供給される。複数の補機関20のうち、何台の補機関20が駆動されるかは、電動モータ15が消費する電力と、船内設備が消費する船内電力の合計である総電力量によって決まるものとされ、1台の補機関20によって駆動される発電機21の1台あたりの許容限界よりも総電力量が大きくなると、2台目以降の補機関20が順次始動され、必要とされる総電力量に見合った発電が行なわれる。   As shown in FIG. 9, the marine propulsion device 50 includes a plurality of generators 21 and a plurality of auxiliary engines 20 that respectively drive the plurality of generators 21 on the ship. The electric power generated by the generator 21 is sent to the inverter 51 through the distribution board 22, and the electric motor 15 is driven by the control of the inverter 51 and is also supplied to the inboard equipment through the distribution board 22. How many of the auxiliary engines 20 among the plurality of auxiliary engines 20 are driven is determined by the total electric energy that is the sum of the electric power consumed by the electric motor 15 and the inboard power consumed by the inboard equipment, When the total electric power becomes larger than the permissible limit per generator 21 driven by one auxiliary engine 20, the second and subsequent auxiliary engines 20 are sequentially started to obtain the required total electric energy. Proper power generation is performed.

この舶用推進装置50では、後方プロペラ6を駆動する電動モータ15は前述したようにインバータ51が制御しており、この制御においては、前方プロペラ4との負荷バランスを考慮しながら電動モータ15の回転数を設定し、後方プロペラ6の速度制御を行なう回転数制御の手法が用いられている。   In this marine propulsion device 50, the electric motor 15 that drives the rear propeller 6 is controlled by the inverter 51 as described above. In this control, the rotation of the electric motor 15 is taken into consideration with the load balance with the front propeller 4. A rotational speed control method is used in which the number is set and the speed of the rear propeller 6 is controlled.

なお、電動モータの制御手法については、前記舶用推進装置50で用いられている回転数制御の他、トルク制御も知られている。例えば、下記特許文献1には、急停止時の機械に対する衝撃を緩和する等、負荷の要求する加減速特性に適応した運転を行なうことを目的とする電動モータのトルク制御が開示されている。また下記特許文献2には、旋回時やキャビテーション時等に消費電力が過剰に増大したり、モータやバッテリーが損傷することを回避すること等を目的として行なう電気推進船における電動モータのトルク制御技術が開示されている。   As a method for controlling the electric motor, torque control is also known in addition to the rotational speed control used in the marine propulsion device 50. For example, Patent Document 1 below discloses torque control of an electric motor for the purpose of performing an operation adapted to acceleration / deceleration characteristics required by a load, such as alleviating an impact on a machine during a sudden stop. Patent Document 2 listed below discloses a torque control technique for an electric motor in an electric propulsion ship for the purpose of avoiding excessive increase in power consumption during turning, cavitation, etc., or damage to the motor or battery. Is disclosed.

特開昭52−22713号公報JP-A-52-22713 特開平8−258793号公報JP-A-8-258793

ハイブリッド型二重反転システムである図9に示した従来の舶用推進装置50によれば、二重反転効果により推進効率が向上するとともに、主機関9と電動モータ15の2種類の推進手段を有していることから、一方のシステムが故障した場合でも他方のシステムによって通常航行が可能であるという利点はあるが、電動モータ15をインバータ51によって回転数制御しているため、次のような問題があった。   According to the conventional marine propulsion device 50 shown in FIG. 9 which is a hybrid type counter-rotating system, the propulsion efficiency is improved by the counter-rotating effect, and two types of propulsion means including the main engine 9 and the electric motor 15 are provided. Therefore, even if one system breaks down, there is an advantage that normal navigation is possible with the other system. However, the rotational speed of the electric motor 15 is controlled by the inverter 51. was there.

荒天時、波の影響によってプロペラが水中に対して出入りを繰り返すレーシング現象が生じると、急激な負荷変動によって後方プロペラ6の回転に変動が生じる。例えば、後方プロペラ6が水中から出ると負荷が低下するために回転が上昇し、後方プロペラ6が水中に入ると負荷が増大するために回転が低下する。このように負荷変動が激しい場合には、発電用の補機関20がこの負荷変動に応答してしまい、燃料噴射装置において燃料噴射量を制御する燃料ラックが急激に移動する現象(ハンチング)を起こしたり、また燃料ラックが小さな移動範囲内で細かく動作する現象(ジグル)を起こし、その結果、燃料ラック及びその関連部品を早期に摩耗させてしまうことがある。   In a stormy weather, if a racing phenomenon occurs in which the propeller repeatedly enters and leaves underwater due to the influence of waves, the rotation of the rear propeller 6 varies due to sudden load fluctuations. For example, when the rear propeller 6 comes out of the water, the load decreases, so the rotation increases. When the rear propeller 6 enters the water, the load increases, and the rotation decreases. When the load fluctuation is severe, the power generating auxiliary engine 20 responds to the load fluctuation, causing a phenomenon (hunting) in which the fuel rack for controlling the fuel injection amount suddenly moves in the fuel injection device. In addition, the fuel rack may be finely operated within a small moving range (jiggle), resulting in premature wear of the fuel rack and its related parts.

また、ハイブリッド型二重反転システムの舶用推進装置では、推進効率を向上させるために、前方プロペラ4と後方プロペラ6の負荷バランスをとる必要がある。例えば、船速をある一定の値にしようとした場合において、前方プロペラ4と後方プロペラ6の負荷バランスをとるためには、両プロペラ4,6の出力比が同じになるように調整する作業を行なうが、そのためには両プロペラ4,6をそれぞれ制御する2つの速度レバーの調整が必要であり、一方のプロペラの出力比を変えれば他方のプロペラの出力比が影響を受けて変化してしまうため、その調整作業は容易ではない。前方プロペラ4の出力比が後方プロペラ6の出力比に比べて大きいと、後述するように電動モータ15が回生状態に陥る場合があり、逆に後方プロペラ6の出力比が前方プロペラ4の出力比に比べて大きいと、後方プロペラ6にキャビテーションが発生する恐れがある。   Further, in the marine propulsion device of the hybrid counter rotating system, it is necessary to balance the load between the front propeller 4 and the rear propeller 6 in order to improve the propulsion efficiency. For example, when the ship speed is set to a certain value, in order to balance the load between the front propeller 4 and the rear propeller 6, an operation for adjusting the output ratios of the propellers 4 and 6 to be the same is performed. However, in order to do so, it is necessary to adjust the two speed levers for controlling the propellers 4 and 6, respectively. If the output ratio of one propeller is changed, the output ratio of the other propeller will be affected and change. Therefore, the adjustment work is not easy. If the output ratio of the front propeller 4 is larger than the output ratio of the rear propeller 6, the electric motor 15 may be in a regenerative state as will be described later. Conversely, the output ratio of the rear propeller 6 is the output ratio of the front propeller 4. If it is larger than, cavitation may occur in the rear propeller 6.

また、例えば減速時、前方プロペラ4と後方プロペラ6の出力を下げると、電動モータ15で駆動されている後方プロペラ6はインバータ51によって回転数が低下するように制御されるが、船舶の速度は直ぐには低下せず、慣性で航行しようとする。このため、電動モータ15は、水流を受けた後方プロペラ6によって回される状態となり、指令された回転数を上回って回転すると電動モータ15が発電機として働く回生挙動に陥り、電動モータ15から発電機21に向けて電流が逆流する状態となってしまう。また、前述したように、前方プロペラ4の出力比が後方プロペラ6の出力比に比べて大きすぎる場合にも回生が起こってしまう場合がある。このような場合、その船舶に蓄電システムが完備されていれば問題はないが、そうでない場合には、回生状態時には抵抗器でエネルギを放熱する必要がある。しかし、抵抗器にも許容量があり、これを越えると不具合が発生してしまうことは避けられず、操船者はこのような不都合の発生を避けるために操船乃至負荷バランスの調整作業に注意力を傾注する必要があり、作業として大変煩雑であった。   Further, for example, when the outputs of the front propeller 4 and the rear propeller 6 are lowered during deceleration, the rear propeller 6 driven by the electric motor 15 is controlled by the inverter 51 so that the number of revolutions is reduced. It does not drop immediately, and tries to sail with inertia. For this reason, the electric motor 15 is rotated by the rear propeller 6 that has received the water flow. When the electric motor 15 rotates above the commanded rotational speed, the electric motor 15 falls into a regenerative behavior that acts as a generator, and the electric motor 15 generates power. As a result, the current flows backward toward the machine 21. As described above, regeneration may also occur when the output ratio of the front propeller 4 is too large compared to the output ratio of the rear propeller 6. In such a case, there is no problem as long as the ship is fully equipped with a power storage system, but in other cases, it is necessary to radiate energy with a resistor in a regenerative state. However, there is an allowable amount in the resistor, and it is inevitable that trouble will occur if the resistor is exceeded, and the operator should be careful in maneuvering the ship or adjusting the load balance to avoid such inconvenience. It was necessary to devote a lot to the work, which was very complicated.

次に、ハイブリッド型二重反転システムである図9に示した従来の舶用推進装置50によれば、複数の補機関20と発電機21が電気需要を満たしているが、前述した通り、電動モータ15が消費する電力と船内電力の合計である総電力量が増大すれば、駆動される補機関20と発電機21の数を必要に応じて順次増やしていく構成となっており、駆動される補機関20と発電機21の数には特に制限が設けられているわけではない。しかしながら、本件発明者等の知見によれば、従来のハイブリッド型二重反転システムにおける補機関と発電機の駆動手法によれば、次のような問題が生じていると考えられる。   Next, according to the conventional marine propulsion device 50 shown in FIG. 9 which is a hybrid type counter-rotating system, the plurality of auxiliary engines 20 and the generator 21 satisfy the electric demand. As described above, the electric motor If the total power amount, which is the sum of the power consumed by the power 15 and the power in the ship, increases, the number of the auxiliary engines 20 and the generators 21 to be driven is sequentially increased as necessary. There are no particular restrictions on the number of auxiliary engines 20 and generators 21. However, according to the knowledge of the inventors of the present invention, it is considered that the following problems are caused by the driving method of the auxiliary engine and the generator in the conventional hybrid type counter rotating system.

図10は、ハイブリッド型二重反転システムである従来の舶用推進装置50において、電動モータ15が消費する電力と船内電力の合計である総電力量と、その時に作動している補機関20及びその作動中の負荷を模式的に表示したものである。補機関20及び発電機21は、図9では4台ずつあるが、図10中では発電補機1、2と表示したように2台を例示している。また、図10中、白抜き矢印の左側にある左図は発電機1台の発電量で総電力量を賄える場合であり、同右側の右図は総電力量が発電機1台の発電量を越えた場合を示している。   FIG. 10 shows a conventional marine propulsion device 50 that is a hybrid type counter-rotating system. The total amount of electric power consumed by the electric motor 15 and the electric power in the ship, the auxiliary engine 20 operating at that time, and The load in operation is schematically displayed. Although there are four auxiliary engines 20 and four generators 21 in FIG. 9, two auxiliary engines 20 and generators 21 are illustrated as shown in FIG. In FIG. 10, the left figure on the left side of the white arrow shows the case where the total amount of electricity can be covered by the amount of electricity generated by one generator, and the right figure on the right side shows the amount of electricity generated by one generator. It shows the case of exceeding.

従来は、総電力量が増大した場合には、駆動される補機関20と発電機21の数が必要に応じて順次増大していく構成であった。このため、図10の左図の状態から右図の状態に移行する場合、すなわち総電力量が発電機21の1台当りの許容限界以内であった状態から、総電力量が発電機21の1台当りの許容限界を越えた場合には、1台目の補機関20(発電補機1)に加えて2台目の補機関20(発電補機2)が起動してしまう。この状態は、発電機21の1台当りの許容限界を少し越えた程度の総電力量を、2台の発電補機20がそれぞれ半分以下の負荷で負担するという効率の悪い状態である。このように低負荷で2台もの補機関20を運転すると燃費が悪化するのはもちろん、補機関20の燃焼室内にカーボンが付着したり、排気弁の吹き抜けが発生する等、補機関20自体の損耗・損傷をもたらしてしまう。   Conventionally, when the total amount of electric power increases, the number of driven auxiliary engines 20 and generators 21 is sequentially increased as necessary. For this reason, when shifting from the state of the left figure of FIG. 10 to the state of the right figure, that is, from the state where the total electric energy is within the permissible limit per generator 21, the total electric energy is When the permissible limit per vehicle is exceeded, the second auxiliary engine 20 (power generation auxiliary machine 2) is started in addition to the first auxiliary engine 20 (power generation auxiliary machine 1). This state is an inefficient state in which the two power generation auxiliary machines 20 each bear a total power amount slightly exceeding the permissible limit per generator 21 with a load of half or less. When two auxiliary engines 20 are operated at such a low load in this way, not only the fuel consumption deteriorates, but also carbon adheres to the combustion chamber of the auxiliary engine 20 or the exhaust valve blows out. It will cause wear and damage.

また、電動モータ15が消費する電力と船内電力の合計である総電力量が、例えば1台の発電機21の許容発電量付近で変動した場合、2台目の発電機21及び補機関20が発動と停止を繰り返してしまう。このような運転状態の場合も、燃費が悪化し、発電機21及び補機関20自体を損耗・損傷してしまう。   Further, when the total power amount that is the sum of the power consumed by the electric motor 15 and the inboard power fluctuates, for example, in the vicinity of the allowable power generation amount of one generator 21, the second generator 21 and the auxiliary engine 20 Repeated activation and stop. Even in such an operating state, the fuel consumption is deteriorated, and the generator 21 and the auxiliary engine 20 themselves are worn and damaged.

また、ハイブリッド型二重反転システムである従来の舶用推進装置50では、前方プロペラ4を主機関9で駆動し、後方プロペラ6を有するポッド推進装置5は専ら舵として使用する操船方法をとる場合がある。そして、このような場合には、後方プロペラ6を駆動する電動モータ15には一定の低いトルクをかけるものとされている。これは、このような操船方法において後方プロペラ6の電動モータ15に全くトルクをかけないとすると、後方プロペラ6は船舶が進む方向に合わせて回転することとなるが、水流から受ける負荷は必ずしも一定とはならないため、後方プロペラ6の駆動機構のギアががたつくチャタリングと呼ばれる現象が発生してしまうからである。そこで、前方プロペラ4で遊転する後方プロペラ6に対して電動モータ15で一定のトルクを加え、進行方向に対応して回転するように制御する必要が生じるのである。   Further, in the conventional marine propulsion device 50 that is a hybrid type counter-rotating system, the front propeller 4 is driven by the main engine 9, and the pod propulsion device 5 having the rear propeller 6 may be used as a rudder. is there. In such a case, a constant low torque is applied to the electric motor 15 that drives the rear propeller 6. If no torque is applied to the electric motor 15 of the rear propeller 6 in such a boat maneuvering method, the rear propeller 6 will rotate in accordance with the direction in which the ship travels, but the load received from the water flow is not necessarily constant. This is because a phenomenon called chattering in which the gear of the drive mechanism of the rear propeller 6 rattles occurs. Therefore, it is necessary to apply a constant torque to the rear propeller 6 that is idled by the front propeller 4 by the electric motor 15 and to control it to rotate in accordance with the traveling direction.

ところが、このようにポッド推進装置5を舵として使用する場合には、後方プロペラ6の電動モータ15には上述したチャタリング防止のために一定の低トルクをかける以外には電力消費がないので、この電力を供給する1台の発電機21を駆動する補機関20の負荷は低く、燃費が悪いという問題があった。   However, when the pod propulsion device 5 is used as a rudder in this way, the electric motor 15 of the rear propeller 6 has no power consumption other than applying a certain low torque to prevent chattering as described above. There is a problem that the load of the auxiliary engine 20 that drives one generator 21 that supplies electric power is low and fuel consumption is poor.

本発明は、上述した従来の問題点を解決することを目的としており、ハイブリッド型二重反転システムにおいて、燃費が良く、補機関の部品が消耗しにくく、さらに前方プロペラと後方プロペラの負荷調整が容易である舶用推進装置を提供することを目的としている。   The present invention aims to solve the above-described conventional problems, and in a hybrid type counter-rotating system, the fuel consumption is good, the parts of the auxiliary engine are hardly consumed, and the load adjustment of the front propeller and the rear propeller is adjusted. The object is to provide a marine propulsion device that is easy.

請求項1に記載された舶用推進装置は、
船体の船尾に設けられた第1のプロペラと、
船体に設けられて前記第1のプロペラを駆動する主機関と、
船体の船尾の外側で前記第1のプロペラに対向して配置されることにより前記第1のプロペラと二重反転プロペラを構成するとともに、鉛直方向に平行な旋回軸を中心として旋回自在となるよう船体に取り付けられた第2のプロペラと、
船体に設けられて前記第2のプロペラを駆動する電動モータと、
船体に設けられて前記電動モータに電力を供給する複数の発電機及び複数の前記発電機をそれぞれ駆動する複数の補機関と、
を有し、指令したトルクで前記電動モータを駆動するトルク制御をインバータによって行う舶用推進装置であって、
前記トルク制御において、前記インバータに与える駆動指令信号に一定のトルクリミットを与えることにより、前記電動モータの電力と船内の電力の合計である総電力量が所定の許容限界を越えないように制御することを特徴としている。
The marine propulsion device described in claim 1 is:
A first propeller provided at the stern of the hull;
A main engine provided on the hull for driving the first propeller;
The first propeller and the counter-rotating propeller are configured outside the stern of the hull so as to face the first propeller, and the swivel is pivotable about a swivel axis parallel to the vertical direction. A second propeller attached to the hull;
An electric motor provided on the hull to drive the second propeller;
A plurality of generators provided on the hull for supplying electric power to the electric motor, and a plurality of auxiliary engines for driving the plurality of generators, respectively,
Yes, and the torque control for driving the electric motor by the command torque to a propulsion device for a row cormorants舶 by inverters,
In the torque control, by giving a constant torque limit to the drive command signal given to the inverter, the total electric power that is the sum of the electric power of the electric motor and the electric power in the ship is controlled so as not to exceed a predetermined allowable limit. It is characterized by that.

請求項に記載された舶用推進装置は、請求項に記載の舶用推進装置において、
前記駆動指令信号に与えられる前記トルクリミットが、前記総電力量における前記電動モータの電力の割合又は船内の電力の割合で規定されるとともに、前記割合が複数段階に設定されており、船内の電力の需要に応じて前記割合を選択することにより前記トルクリミットを任意に設定できるようにしたことを特徴としている。
The marine propulsion device according to claim 2 is the marine propulsion device according to claim 1 ,
The torque limit given to the drive command signal is defined by a ratio of electric power of the electric motor or a ratio of electric power in the ship in the total electric power, and the ratio is set in a plurality of stages. The torque limit can be arbitrarily set by selecting the ratio according to demand.

請求項に記載された舶用推進装置は、請求項1又は2に記載の舶用推進装置において、
前記インバータは、指令した回転数で前記電動モータを駆動する回転数制御を行なう機能を有しており、前記インバータによる前記電動モータの制御モードを前記トルク制御と前記回転数制御の何れかに設定できるように構成したことを特徴としている。
The marine propulsion device according to claim 3 is the marine propulsion device according to claim 1 or 2 ,
The inverter has a function of performing rotation speed control for driving the electric motor at a commanded rotation speed, and sets the control mode of the electric motor by the inverter to either the torque control or the rotation speed control. It is configured so that it can be used.

請求項1に記載された舶用推進装置によれば、主機関で駆動する前方のプロペラと、電動モータで駆動する後方のプロペラで二重反転システムを構成し、前記電動モータと船内設備に対する電力供給を複数の発電機及び補機関により行なう舶用推進装置において、前記電動モータの駆動をインバータのトルク制御により行なうので、航行状況によって電動モータの回転数が上昇しても回生が起きることはなく、また電動モータの回転数が低下し、さらに電動モータが逆転して回生が起きるような航行状況は殆ど発生し得ない。従って、蓄電システムが装備されていない船舶であっても操船者は回生の発生を心配する必要がなく、前方のプロペラと後方のプロペラの負荷バランスを推進効率が高くなるように設定できる範囲が広くなるので調整作業が楽になる。すなわち、後方のプロペラを駆動する電動モータのトルクを一定に設定しておけば前方のプロペラの出力を一度調整するだけで適切な操船を行なうことができ、前記負荷バランスの調整を頻繁に行なう必要もない。また、トルク制御によれば、荒天時のレーシング現象により急激な負荷変動があっても後方プロペラの負荷が大きく変動することはなく、燃料噴射装置の燃料ラックはハンチングやジグルを起こしにくく、これによって部品の摩耗が早まるということもない。
そして、請求項1に記載された舶用推進装置によれば、以上の効果に加え、さらに前記トルク制御において、前記インバータに与える駆動指令信号に一定のトルクリミットを与えることにより、前記電動モータの電力と船内の電力の合計である総電力量が所定の許容限界を越えないように制御できる。従って、例えば発電機1台当りの許容限界を所定の許容限界とすれば、1台の発電機で発電可能な電力の範囲内に総電力量を制限し、1台の補機関だけを燃費が良く、低損耗の最適負荷状態で駆動して燃費を向上させ、低負荷領域での駆動による補機関の損耗を避けることができる。また後方のプロペラを有するポッド推進装置を専ら舵として使用する操船方法をとる場合において、後方のプロペラの駆動系にチャタリングが発生するのを防止するため、後方のプロペラに一定の低いトルクをかける場合には、この電力消費をまかなう1台の発電機を燃費が良く、低損耗の最適負荷状態で駆動し、主機関により駆動される前方のプロペラの出力を抑えれば、全体として燃費改善の効果が得られる。
According to the marine propulsion device described in claim 1, a counter rotating system is constituted by a front propeller driven by a main engine and a rear propeller driven by an electric motor, and electric power is supplied to the electric motor and inboard equipment. In a marine propulsion device that performs a plurality of generators and auxiliary engines, since the electric motor is driven by torque control of an inverter, regeneration does not occur even if the rotational speed of the electric motor increases due to navigation conditions, and A navigation situation in which the rotational speed of the electric motor decreases and the electric motor reverses to cause regeneration can hardly occur. Therefore, even if the ship is not equipped with a power storage system, the operator does not have to worry about the occurrence of regeneration, and there is a wide range in which the load balance between the front propeller and the rear propeller can be set to increase propulsion efficiency. Therefore, adjustment work becomes easy. In other words, if the torque of the electric motor that drives the rear propeller is set to be constant, it is possible to perform appropriate ship maneuvering by adjusting the output of the front propeller once, and it is necessary to frequently adjust the load balance. Nor. In addition, according to torque control, the load of the rear propeller does not fluctuate greatly even if there is a sudden load fluctuation due to the racing phenomenon in stormy weather, and the fuel rack of the fuel injection device is unlikely to cause hunting or jiggle. There is no premature wear of parts.
According to the marine propulsion device described in claim 1, in addition to the above effects, in the torque control, by giving a constant torque limit to the drive command signal given to the inverter, the electric power of the electric motor It is possible to control so that the total amount of power that is the sum of the power in the ship does not exceed a predetermined allowable limit. Therefore, for example, if the permissible limit per generator is a predetermined permissible limit, the total amount of power is limited within the range of power that can be generated by one generator, and only one auxiliary engine has fuel efficiency. It is possible to improve the fuel consumption by driving in an optimal load state with low wear and avoid the wear of the auxiliary engine due to the drive in the low load region. When using a pod propulsion device with a rear propeller exclusively as a rudder, when applying a constant low torque to the rear propeller to prevent chattering from occurring in the drive system of the rear propeller In order to improve the overall fuel efficiency, it is possible to drive a single generator that achieves this power consumption with optimal fuel consumption, low wear and optimal load conditions, and to suppress the output of the front propeller driven by the main engine. Is obtained.

請求項に記載された舶用推進装置によれば、請求項に記載の舶用推進装置による効果に加え、前記駆動指令信号に与えられる前記トルクリミットを、例えば総電力量における船内の電力の割合に応じて複数段階に設定することができる。例えば船内の電力の需要を、1台の発電機で発電可能な電力(許容限界)の30%のように比較的少なく設定したり、同60%のように比較的多く設定することができ、これを実際の船内の電力の需要に応じて選択することができる。仮に船内の電力の需要が30%程度であった場合、この段階のトルクリミットに設定すれば、1台の発電機で発電可能な電力(許容限界)のうち船内電力に概ね30%が消費され、残りの概ね70%が電動モータの電力に消費され、1台の補機関を最適負荷状態において燃費の良い状態で駆動できる。また、船内の電力の需要が60%程度となった場合、トルクリミットをこの段階に設定すれば、1台の発電機で発電可能な電力(許容限界)のうち船内電力に概ね60%が消費され、残りの概ね30%が電動モータの電力に消費され、30%の場合と同様に1台の補機関を最適負荷状態において燃費の良い状態で駆動できる。船内電力の消費が増大して電動モータの出力が低下した分は、主機関の負荷を高めて前方のプロペラによる推力を増大すればよい。この場合にも全体として燃費改善の効果が得られる。 According to the marine propulsion device described in claim 2 , in addition to the effect of the marine propulsion device according to claim 1 , the torque limit given to the drive command signal is set, for example, as a ratio of the electric power in the ship in the total electric energy. It can be set in multiple stages according to For example, the power demand on the ship can be set relatively low, such as 30% of the power that can be generated by one generator (allowable limit), or relatively high as 60%, This can be selected according to the actual power demand in the ship. If the onboard power demand is about 30%, setting the torque limit at this stage will consume approximately 30% of the onboard power out of the power that can be generated by one generator (allowable limit). The remaining 70% is consumed by electric power of the electric motor, and one auxiliary engine can be driven in a state of good fuel consumption in the optimum load state. Also, if the power demand on the ship reaches about 60%, if the torque limit is set at this stage, 60% of the power that can be generated by one generator (allowable limit) will be consumed by the ship power. The remaining 30% is consumed by electric power of the electric motor, and similarly to the case of 30%, one auxiliary engine can be driven in an optimum load state with good fuel consumption. To the extent that the power consumption of the ship increases and the output of the electric motor decreases, it is only necessary to increase the thrust of the forward propeller by increasing the load on the main engine. Even in this case, the effect of improving the fuel consumption can be obtained as a whole.

請求項に記載された舶用推進装置によれば、請求項1又は2に記載の舶用推進装置による効果に加え、前記インバータによる電動モータの制御モードを、トルク制御と回転数制御の何れかに切り替えて設定できるとう効果がある。これによって、応答性が特に要求される入出港時のような操船状況の場合には、電動モータの制御モードをトルク制御から回転数制御に切り替えて目的を達成することができる。すなわち、トルク制御は、インバータが目標値のトルクに適合したトルク指令信号を電動モータに与えてトルクの制御を行なうものであり、回転数制御のようにセンサで検出した実際の回転数をインバータにフィードバックして目標値の回転数を達成するという追従性の良好な制御手法とは異なり、やや応答性が低いという特徴があるため、応答性を必要とする入出港時のような操船時には、モード切り替えスイッチでインバータによる電動モータの制御モードを回転数制御に切り替えて対応することができる。 According to the marine propulsion device described in claim 3 , in addition to the effect of the marine propulsion device according to claim 1 or 2 , the control mode of the electric motor by the inverter is set to either torque control or rotation speed control. There is an effect that can be set by switching. Thus, in the case of a ship maneuvering situation such as when entering and leaving a port where responsiveness is particularly required, the control mode of the electric motor can be switched from torque control to rotation speed control to achieve the object. In other words, in torque control, the inverter controls the torque by giving a torque command signal suitable for the target value torque to the electric motor, and the actual rotational speed detected by the sensor is applied to the inverter as in the rotational speed control. Unlike the control method with good followability that achieves the target speed by feedback, the mode is slightly less responsive.Therefore, when maneuvering when entering or leaving a port that requires responsiveness, It is possible to cope with the changeover switch by switching the control mode of the electric motor by the inverter to the rotational speed control.

本発明の第1実施形態である舶用推進装置の模式的構造図である。1 is a schematic structural diagram of a marine propulsion device according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態の舶用推進装置において警報盤に設けられたリミッタの回路図である。It is a circuit diagram of the limiter provided in the alarm panel in the marine propulsion device of the first embodiment. 第1実施形態の舶用推進装置において警報盤に設けられたリミッタの機能及びリミット値を選択した場合の作用を説明するために、速度制御レバーの操作量を示すハンドルノッチ(0〜10)と、これに対応してインバータが出力するトルク指令信号の関係を示すとともに、リミッタによりトルク指令信号に境界値が加えられる状況を示すグラフである。In order to explain the operation when the limiter function and limit value provided on the alarm panel are selected in the marine propulsion device of the first embodiment, a handle notch (0 to 10) indicating the operation amount of the speed control lever, It is a graph which shows the condition where a boundary value is added to a torque command signal with a limiter while showing the relationship of the torque command signal which an inverter outputs corresponding to this. ハイブリッド型二重反転システムである舶用推進装置の船内電力需要が1台の発電機の許容限界の約30%である場合において、電動モータが消費する電力及び船内電力の合計である総電力量と、その時に作動している補機関及びその作動中の負荷を模式的に表示した図であって、トルクリミット制御をしない従来例を示す左図と、トルクリミット制御を行なう第1実施形態の舶用推進装置を示す右図を対比して示す図である。When the inboard power demand of the marine propulsion device, which is a hybrid counter-rotating system, is about 30% of the allowable limit of one generator, the total power amount that is the sum of the power consumed by the electric motor and the inboard power FIG. 2 is a diagram schematically showing an auxiliary engine operating at that time and a load during the operation, and a left diagram showing a conventional example in which torque limit control is not performed, and the marine vessel of the first embodiment performing torque limit control It is a figure shown by contrasting the right figure showing a propulsion device. ハイブリッド型二重反転システムである舶用推進装置の船内電力需要が1台の発電機の許容限界の約60%である場合において、電動モータが消費する電力及び船内電力の合計である総電力量と、その時に作動している補機関及びその作動中の負荷を模式的に表示した図であって、トルクリミット制御をしない従来例を示す左図と、トルクリミット制御を行なう第1実施形態の舶用推進装置を示す右図を対比して示す図である。When the inboard power demand of the marine propulsion device that is a hybrid type counter-rotating system is about 60% of the allowable limit of one generator, the total power amount that is the sum of the power consumed by the electric motor and the inboard power FIG. 2 is a diagram schematically showing an auxiliary engine operating at that time and a load during the operation, and a left diagram showing a conventional example in which torque limit control is not performed, and the marine vessel of the first embodiment performing torque limit control It is a figure shown by contrasting the right figure showing a propulsion device. 第1実施形態の舶用推進装置において、電動モータが消費する電力及び船内電力の合計である総電力量と、その時に作動している補機関及びその作動中の負荷を模式的に表示した図であって、船内電力需要が1台の発電機の許容限界の約30%又は約60%である場合と、リミットフリーの場合(リミットをかけない場合)を示す右図を対比して示す図である。In the marine propulsion device of the first embodiment, a diagram schematically showing the total electric power that is the sum of the electric power consumed by the electric motor and the in-board electric power, the auxiliary engine that is operating at that time, and the load that is being operated. The figure on the right shows the case where the onboard power demand is about 30% or about 60% of the allowable limit of one generator and the limit-free case (when no limit is applied). is there. ハイブリッド型二重反転システムである舶用推進装置において、前方のプロペラが主体となって後方のプロペラを舵として使用する場合に、電動モータが消費する電力及び船内電力の合計である総電力量と、その時に作動している補機関及びその作動中の負荷を模式的に表示した図であって、トルクリミット制御をしない従来例を示す左図と、トルクリミット制御を行なう第1実施形態の舶用推進装置を示す右図を対比して示す図である。In the marine propulsion device that is a hybrid type counter-rotating system, when the front propeller is the main propeller and the rear propeller is used as a rudder, the total electric energy that is the sum of the electric power consumed by the electric motor and the inboard power, and FIG. 2 is a diagram schematically showing the auxiliary engine operating at that time and the load during the operation, and a left diagram showing a conventional example in which torque limit control is not performed, and the marine propulsion of the first embodiment performing torque limit control It is a figure shown contrasting the right figure which shows an apparatus. (a)はシングルプロペラの回転流による推進のエネルギーを図示する斜視図であり、(b)は二重反転プロペラによる推進のエネルギーを図示する斜視図である。(A) is a perspective view illustrating the energy of propulsion by a rotating flow of a single propeller, and (b) is a perspective view illustrating the energy of propulsion by a counter rotating propeller. ハイブリッド型二重反転システムである従来の舶用推進装置の模式的構造図である。FIG. 2 is a schematic structural diagram of a conventional marine propulsion device that is a hybrid counter-rotating system. ハイブリッド型二重反転システムである従来の舶用推進装置において、電動モータが消費する電力と船内電力の合計である総電力量と、その時に作動している補機関及びその作動中の負荷を模式的に表示した図であって、発電機1台当りの許容限界内で運転している場合を示す左図と、発電機1台当りの許容限界を越えて運転している場合を示す右図とを対比して示す図である。In a conventional marine propulsion system that is a hybrid type counter-rotating system, the total electric power that is the sum of the electric power consumed by the electric motor and the in-board electric power, the auxiliary engine that is operating at that time, and the load during the operation are schematically shown The left figure which shows the case where it is operating within the permissible limit per generator, and the right figure which shows the case where it exceeds the permissible limit per generator It is a figure which compares and shows.

図1に示す本実施形態の舶用推進装置1は、船体2の船尾3に前方の第1のプロペラ4を配置し、この第1のプロペラ4の後方に、第2のプロペラ6を有するポッド推進装置5をタンデム配置し、前記第1及び第2の2つのプロペラ4,6で二重反転プロペラを構成するハイブリッド型の二重反転システムのアジマススラスターである。   A marine propulsion device 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 has a first propeller 4 disposed on the stern 3 of a hull 2 and a pod propulsion having a second propeller 6 behind the first propeller 4. This is an azimuth thruster of a hybrid type counter-rotating system in which the apparatus 5 is arranged in tandem and the counter-rotating propeller is constituted by the first and second propellers 4 and 6.

図1に示すように、前方のプロペラである第1のプロペラ4は、船体2の内部にある駆動軸7に取り付けられており、この駆動軸7は減速機8を介して主機関9(ディーゼルエンジン)に連結されている。   As shown in FIG. 1, a first propeller 4, which is a forward propeller, is attached to a drive shaft 7 inside the hull 2, and this drive shaft 7 is connected to a main engine 9 (diesel via a reducer 8. Engine).

図1に示すように、ポッド推進装置5は、船体2の船尾3の底部に設けられた台床10に垂直軸を中心に旋回自在となるように取り付けられている。まずポッド推進装置5は、船尾3の下方の空間において、第1のプロペラ4の後方に配置された略板状のストラット11を有している。このストラット11は、台床10に対して垂直軸を中心に旋回自在となるように取り付けられており、図示しない油圧モータで旋回駆動されて任意の方向に設定することができる。さらに、ポッド推進装置5は、前記ストラット11の略中央部に取り付けられた筐体であるポッド12と、ポッド12の前端部に取り付けられて前方の第1のプロペラ4に対向して配置された後方の第2のプロペラ6を有している。そして船体2の船尾3の内部には、ポッド推進装置5を駆動するための電動モータ15が配置されている。この電動モータ15は、駆動軸16及び台床10の上のギアボックス17を介して、さらにストラット11及びポッド12の内部にある図示しない伝動機構を介して、第2のプロペラ6に連結されており、第2のプロペラ6を第1のプロペラ4と反対方向に駆動することができる。   As shown in FIG. 1, the pod propulsion device 5 is attached to a platform 10 provided at the bottom of the stern 3 of the hull 2 so as to be rotatable around a vertical axis. First, the pod propulsion device 5 has a substantially plate-like strut 11 disposed behind the first propeller 4 in a space below the stern 3. The strut 11 is attached to the platform 10 so as to be pivotable about a vertical axis, and can be set in an arbitrary direction by being pivoted by a hydraulic motor (not shown). Further, the pod propulsion device 5 is disposed facing the pod 12 which is a housing attached to the substantially central portion of the strut 11 and the front first propeller 4 attached to the front end portion of the pod 12. A rear second propeller 6 is provided. An electric motor 15 for driving the pod propulsion device 5 is disposed inside the stern 3 of the hull 2. The electric motor 15 is connected to the second propeller 6 via a drive shaft 16 and a gear box 17 on the platform 10 and further via a transmission mechanism (not shown) inside the strut 11 and the pod 12. Thus, the second propeller 6 can be driven in the opposite direction to the first propeller 4.

図1に示すように、前記ポッド推進装置5を駆動する電動モータ15は、補機関20によって駆動される発電機21から電力の供給を受ける。本例の補機関20は主機関と同様にディーゼルエンジンである。本例では補機関20と発電機21は組で設置されており、特に各組の補機関20の出力と発電機21の発電容量は同一とされ、設置組数は図示のように合計4組であるが、補機関20の出力と発電機21の発電容量は各組間で必ずしも同一である必要はなく、また補機関20と発電機21の設置すべき組数も4組に限るものではなく、複数組、すなわち2組以上であればよい。これら補機関20と発電機21の出力等及び設置組数、そして駆動される組数を電力需要に応じて増大させていく場合の駆動順序等の各要目は、電動モータ15の消費電力及び船内の電力需要等に応じて任意に定めることができる。特に、駆動される補機関20と発電機21の組数を電力需要に応じて増やしていく場合の駆動順序を適宜変更することとすれば、全組の補機関20及び発電機21が均等に使用され、特定組の補機関20と発電機21に過重な負担が加わって損耗が進行することが避けられる。   As shown in FIG. 1, the electric motor 15 that drives the pod propulsion device 5 is supplied with electric power from a generator 21 that is driven by the auxiliary engine 20. The auxiliary engine 20 in this example is a diesel engine as in the main engine. In this example, the auxiliary engine 20 and the generator 21 are installed as a set, and in particular, the output of each set of the auxiliary engine 20 and the power generation capacity of the generator 21 are the same. However, the output of the auxiliary engine 20 and the power generation capacity of the generator 21 are not necessarily the same between the groups, and the number of sets of the auxiliary engine 20 and the generator 21 to be installed is not limited to four. It is sufficient that there are a plurality of sets, that is, two or more sets. The main points such as the output order of the auxiliary engine 20 and the generator 21, the number of installed sets, and the driving order when increasing the number of sets to be driven according to the power demand are the power consumption of the electric motor 15 and It can be arbitrarily determined according to the power demand in the ship. In particular, if the driving order in the case of increasing the number of driven auxiliary engines 20 and generators 21 in accordance with the power demand is appropriately changed, the auxiliary engines 20 and the generators 21 of all the sets are evenly distributed. It is avoided that an excessive load is applied to the specific set of auxiliary engine 20 and the generator 21 to cause wear.

図1に示すように、各発電機21からの電力は、配電盤を介して船内電源として船内の各設備に供給される。配電盤22は、船内で消費される電力と電動モータ15の電力の合計である総電力量に応じて各補機関20を自動的に起動・停止させる機能を備えており、補機関20及び発電機21の運転台数を調整している。   As shown in FIG. 1, the electric power from each generator 21 is supplied to each facility in a ship as a ship power supply via a switchboard. The switchboard 22 has a function of automatically starting and stopping each auxiliary engine 20 according to the total amount of electric power that is the sum of the electric power consumed in the ship and the electric motor 15, and the auxiliary engine 20 and the generator The number of operating units is adjusted.

図1に示すインバータ23は電動モータ15の制御手段であり、回転数制御又はトルク制御の何れかの制御モードを選択して電動モータ15を制御し、補機関20が駆動した発電機21からの電力を選択された制御モードで電動モータ15に供給することができる。このインバータ23による制御は、船舶の機関室に設置された警報盤24と、ブリッジの操舵室に設置された速度制御用のレバー25により行なう。なお、レバー25は操舵室だけでなく、ウイングにも設けることができる。   The inverter 23 shown in FIG. 1 is a control means for the electric motor 15 and controls the electric motor 15 by selecting either the rotational speed control or torque control mode, and from the generator 21 driven by the auxiliary engine 20. Electric power can be supplied to the electric motor 15 in the selected control mode. The control by the inverter 23 is performed by an alarm panel 24 installed in the engine room of the ship and a speed control lever 25 installed in the steering room of the bridge. The lever 25 can be provided not only in the wheelhouse but also in the wing.

図1に示すように、レバー25から出力された駆動指令信号は警報盤24のリミッタ26に入力される。本例では、インバータ23による電動モータ15の制御にトルク制御を採用した上で、レバー25からの駆動指令信号にリミッタ26がトルクリミットを設けるトルクリミット制御が行なわれるようになっている。   As shown in FIG. 1, the drive command signal output from the lever 25 is input to the limiter 26 of the alarm panel 24. In this example, after torque control is adopted for control of the electric motor 15 by the inverter 23, torque limit control is performed in which the limiter 26 provides a torque limit to the drive command signal from the lever 25.

リミッタ26によるトルクリミット制御とは、インバータ23による電動モータ15のトルク制御において、レバー25からインバータ23に与えられる駆動指令信号に一定のトルクリミット(限界値)をかけることにより、電動モータ15の電力と船内の電力の合計である総電力量が所定の許容限界を越えないように制御することを意味する。ここで、所定の許容限界としては、1台の発電機21で発電が可能な電力量の許容限界を設定した。すなわち、操縦時に電動モータ15をトルク制御している場合には、レバー25の操作量を増大させても、レバー25から出力される駆動指令信号は、限界を越えたある一定値以降は電流値が増大せず、この駆動指令信号を受けたインバータ23が電動モータ15に与えるトルク指令信号にも制限が加わり、1台の発電機21で発電される電力量を総電力量が越えない範囲で、トルク制御が行なわれることとなる。   The torque limit control by the limiter 26 refers to the electric power of the electric motor 15 by applying a constant torque limit (limit value) to the drive command signal given from the lever 25 to the inverter 23 in the torque control of the electric motor 15 by the inverter 23. It means that control is performed so that the total power amount, which is the sum of the power in the ship, does not exceed a predetermined allowable limit. Here, as the predetermined allowable limit, an allowable limit of the amount of electric power that can be generated by one generator 21 is set. That is, when the electric motor 15 is torque controlled during steering, even if the amount of operation of the lever 25 is increased, the drive command signal output from the lever 25 is a current value after a certain value exceeding the limit. The torque command signal given to the electric motor 15 by the inverter 23 receiving this drive command signal is also limited, so that the total power amount does not exceed the amount of power generated by one generator 21. Thus, torque control is performed.

図2は、レバー25とインバータ23の間に配置されたリミッタ26の構成を示すものであり、図1中に示した警報盤24のリミッタ26以外の構成は、図2では省略してある。リミッタ26は、レバー25から送られる駆動指令信号に異なるトルクリミットを与えるために、異なるリミット値に設定されたリミッター1及び2とそれらを選択するスイッチ28a,28bと、駆動指令信号にトルクリミットを与えずにそのままインバータ23に送るトルク100%の段のスイッチ28cとが、択一的にONとなるように並列に接続された制御手段である。それぞれのリミッターの設定値は可変抵抗器等の調節器27a及び27bで自由に設定できる。
なお、上記リミッタ26は、トルクリミット制御を行なうべく所望のトルクリミットを設定するためのハード構成の一例を示すものであるが、同等の機能をマイクロコントローラとソフトウェアによって実現することもできる。
FIG. 2 shows the configuration of the limiter 26 arranged between the lever 25 and the inverter 23. The configuration other than the limiter 26 of the alarm panel 24 shown in FIG. 1 is omitted in FIG. The limiter 26 applies different torque limits to the drive command signal sent from the lever 25, limiters 1 and 2 set to different limit values, switches 28a and 28b for selecting them, and a torque limit for the drive command signal. The control means is connected in parallel so that the switch 28c of the stage of 100% torque that is sent to the inverter 23 as it is without being given is alternatively turned on. The set value of each limiter can be freely set by the regulators 27a and 27b such as variable resistors.
The limiter 26 shows an example of a hardware configuration for setting a desired torque limit to perform torque limit control, but an equivalent function can be realized by a microcontroller and software.

リミッタ26の1段と2段における各トルクリミットは、前記総電力量における船内の電力の割合に対応して規定されている。推進に使用される電動モータ15で使用される電力以外の船内電力の消費量を、需要が相対的に少ないときと相対的に多いときに分けて試算し、又は実験により求める。その結果に基づき、船内電力の消費量が少ないときには、1台の発電機21で発電可能な電力量の約30%を船内電力として使用できるようにするため、その残りとなる70%以下の電力を電動モータ15で使用できるように、1段のトルクリミットを設定した。   Each torque limit in the first stage and the second stage of the limiter 26 is defined in accordance with the ratio of the power in the ship to the total power amount. The consumption of inboard power other than the power used by the electric motor 15 used for propulsion is calculated by dividing it when the demand is relatively low and when it is relatively high, or is obtained by experiment. Based on the result, when the power consumption of the ship is small, about 30% of the power that can be generated by one generator 21 can be used as the ship power. Is set to one stage so that the electric motor 15 can be used.

図3は、ハンドルのノッチ数による操作量(横軸、ハンドルノッチ)と、インバータ23から電動モータ15に送られるトルク指令信号(縦軸)との関係を示す図であり、同図(a)に示す1段の場合には、レバー25の操作によりトルク指令信号は増大するが、1台の発電機21による電力量の約70%以下に相当するラインで飽和している。従って、この時には船内電力としては1台の発電機21で発電可能な電力量の約30%を船内電力として使用できることとなる。この時には、補機関20は1台しか駆動していない。   FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an operation amount (horizontal axis, handle notch) based on the number of notches of the handle and a torque command signal (vertical axis) sent from the inverter 23 to the electric motor 15. In the case of the first stage shown in FIG. 2, the torque command signal increases by the operation of the lever 25, but is saturated in a line corresponding to about 70% or less of the electric energy by one generator 21. Accordingly, at this time, about 30% of the amount of power that can be generated by one generator 21 can be used as inboard power. At this time, only one auxiliary engine 20 is driven.

同様に、船内電力の消費量が多いときには、1台の発電機21で発電可能な電力量の約60%を船内電力として使用できるようにするため、その残りとなる40%以下の電力を電動モータ15で使用できるように、2段のトルクリミットを設定した。   Similarly, when the amount of inboard power consumption is large, approximately 60% of the amount of power that can be generated by one generator 21 can be used as inboard power. A two-stage torque limit was set so that the motor 15 could be used.

図3(b)に示す2段の場合には、レバー25の操作によりトルク指令信号は増大するが、同図(a)の場合よりも早期に、1台の発電機21による電力量の約40%以下に相当するラインで飽和する。従って、この時には船内電力としては1台の発電機21で発電可能な電力量の約60%を船内電力として使用できることとなる。この時にも、補機関20は1台しか駆動していない。   In the case of the two stages shown in FIG. 3B, the torque command signal is increased by the operation of the lever 25, but the amount of electric power by one generator 21 is reduced earlier than in the case of FIG. Saturates at a line corresponding to 40% or less. Accordingly, at this time, about 60% of the amount of electric power that can be generated by one generator 21 can be used as the inboard power. At this time, only one auxiliary engine 20 is driven.

なお、100%の段は、トルクリミットを加えない場合であり、レバー25からの駆動指令信号はそのままリミッタ26を通過してインバータ23に直接加わるので、インバータ23が電動モータ15に与えるトルク指令信号はレバー25の操作に従って特に制限なく増大する。   The 100% stage is a case where no torque limit is applied, and the drive command signal from the lever 25 passes directly through the limiter 26 and is directly applied to the inverter 23, so that the torque command signal that the inverter 23 gives to the electric motor 15. Increases in accordance with the operation of the lever 25 without any particular limitation.

図3(c)に示すように、100%の段の場合には、レバー25の操作量に比例してトルク指令信号が増大していく。その結果、電動モータ15の電力とその他の船内電力の合計である総電力量が増大すれば、配電盤22による制御により、駆動される補機関20及び発電機21の組数は必要に応じて増大していくこととなる。   As shown in FIG. 3C, in the case of 100%, the torque command signal increases in proportion to the operation amount of the lever 25. As a result, if the total amount of electric power, which is the sum of the electric power of the electric motor 15 and other inboard power, increases, the number of sets of the auxiliary engine 20 and the generator 21 to be driven increases as needed by the control by the switchboard 22. It will be done.

トルク制御において行なわれるリミッタ26のトルクリミット制御について、図4及び図5を参照してさらに詳細に説明する。
図4は、電動モータ15のトルク制御において、船内電力需要が約30%と相対的に少ない場合における総電力量と各補機関20(発電補機1、2)の負荷状態を示す図であり、白抜き矢印の左側にある左図がリミット制限をしない場合、同右図が本例でリミッタ26の1段を選択した場合である。
The torque limit control of the limiter 26 performed in the torque control will be described in more detail with reference to FIGS.
FIG. 4 is a diagram showing the total amount of power and the load state of each auxiliary engine 20 (power generation auxiliary machines 1 and 2) when the onboard power demand is relatively small at about 30% in the torque control of the electric motor 15. The left figure on the left side of the white arrow shows the case where the limit is not limited, and the right figure shows the case where one stage of the limiter 26 is selected in this example.

左図のリミット制限をしない場合において、総電力が1台の発電機21の発電容量(許容限界)を越えてしまうと、2台目の発電機21を駆動するために、補機関20は2台目が始動してしまう。すなわち、1台の発電機21による発電量を少し越える程度の電力需要でありながら、これを賄うために2台の補機関20(発電補機1、2)をそれぞれ半分以下の低い負荷率で駆動させていることとなり、燃費が悪く、各補機関20も損耗が大きい。   In the case where the limit shown in the left diagram is not applied, if the total power exceeds the power generation capacity (allowable limit) of one generator 21, the auxiliary engine 20 is driven by 2 to drive the second generator 21. The platform starts. That is, the power demand is slightly higher than the amount of power generated by one generator 21, but in order to cover this, the two auxiliary engines 20 (power generation auxiliary machines 1 and 2) are each loaded at a low load factor of less than half. It is driven, fuel consumption is bad, and each auxiliary engine 20 is also worn out.

図4の右図に示すように、左図と略同様の条件下、本例においてリミッタ26の1段を選択した場合には、総電力は1台の発電機21の発電容量(許容限界)を越えないように制限されるので、2台目の補機関20が始動することはなく、1台の発電機21による発電量を越えない程度の電力需要を、1台の補機関20(発電補機1)を80%程度の高い負荷率で駆動させて賄っていることとなり、燃費が良く、各補機関20の損耗は小さい。   As shown in the right diagram of FIG. 4, when one stage of the limiter 26 is selected in this example under substantially the same conditions as the left diagram, the total power is the power generation capacity (allowable limit) of one generator 21. Therefore, the second auxiliary engine 20 does not start, and the power demand that does not exceed the amount of power generated by one generator 21 is reduced to one auxiliary engine 20 (power generation). The auxiliary machine 1) is driven by a high load factor of about 80%, which is good for fuel efficiency and wear of each auxiliary engine 20 is small.

図5は、電動モータ15のトルク制御において、船内電力需要が約60%と相対的に多い場合における総電力量と各補機関20(発電補機1、2)の負荷状態を示す図であり、左図がリミット制限をしない場合、右図が本例でリミッタ26の2段を選択した場合である。   FIG. 5 is a diagram showing the total electric energy and the load state of each auxiliary engine 20 (power generation auxiliary machines 1 and 2) when the onboard power demand is relatively high at about 60% in the torque control of the electric motor 15. The left figure shows the case where the limit is not limited, and the right figure shows the case where two stages of the limiter 26 are selected in this example.

左図のリミット制限をしない場合では、総電力が1台の発電機21の発電容量(許容限界)を大きく越えており、2台目の発電機21を駆動するために、2台の補機関20が駆動されている。すなわち、1台の発電機21による発電量の1.5倍程度の電力需要でありながら、これを賄うために2台の補機関20(発電補機1、2)をそれぞれ半分程度の低い負荷率で駆動させていることとなり、燃費が悪く、各補機関20も損耗が大きい。   In the case of not limiting the limit shown in the left figure, the total power greatly exceeds the power generation capacity (allowable limit) of one generator 21, and two auxiliary engines are used to drive the second generator 21. 20 is driven. In other words, while the power demand is about 1.5 times the amount of power generated by one generator 21, two auxiliary engines 20 (power generation auxiliary machines 1 and 2) are each loaded with a low load of about half. Therefore, the fuel efficiency is poor, and each auxiliary engine 20 is also worn out.

図5の右図に示すように、左図と略同様の条件下、本例においてリミッタ26の2段を選択した場合には、総電力は1台の発電機21の発電容量(許容限界)を越えないように制限されるので、2台目の補機関20が始動することはなく、1台の発電機21による発電量を越えない程度の電力需要を、1台の補機関20(発電補機1)を80%程度の高い負荷率で駆動させて賄っていることとなり、燃費が良く、各補機関20の損耗は小さい。   As shown in the right diagram of FIG. 5, when two stages of the limiter 26 are selected in this example under substantially the same conditions as the left diagram, the total power is the power generation capacity (allowable limit) of one generator 21. Therefore, the second auxiliary engine 20 does not start, and the power demand that does not exceed the amount of power generated by one generator 21 is reduced to one auxiliary engine 20 (power generation). The auxiliary machine 1) is driven by a high load factor of about 80%, which is good for fuel efficiency and wear of each auxiliary engine 20 is small.

このように、本例のトルク制御におけるトルクリミット制御の手法によれば、船内電力の消費状況を配電盤22等のメータで確認して、これに対応したリミットの段をリミッタ26で選択し、インバータ23によって電動モータ15のトルク制御を行なっているので、補機関20は常に燃費が良くかつ低損耗の最適負荷状態で運転され、補機関20の保全と燃費向上が可能となる。なお、燃費が良くかつ低損耗の最適負荷状態は、機関の構造や規模等によっても異なるが、一般には負荷率が60%から90%の範囲と考えられる。   Thus, according to the torque limit control method in the torque control of this example, the consumption state of the inboard power is confirmed with a meter such as the switchboard 22 and the limit stage corresponding to this is selected with the limiter 26, and the inverter 23, the torque control of the electric motor 15 is performed, so that the auxiliary engine 20 is always operated in an optimum load state with good fuel consumption and low wear, and maintenance of the auxiliary engine 20 and improvement of the fuel consumption can be achieved. The optimum load state with good fuel consumption and low wear varies depending on the structure and scale of the engine, but it is generally considered that the load factor is in the range of 60% to 90%.

一方、後方の第2のプロペラ6を駆動する電動モータ15にトルクリミットを加えることにより、船速の低下が懸念されるが、本例のタンデム型かつハイブリッド型の二重反転システムによれば、高い推進効率が得られる前後のプロペラ4,6の負荷バランスの調整範囲が広いため、通常航行時には前方の第1のプロペラ4を駆動する主機関9の出力を必要に応じて増大させることが可能であり、後方の第2のプロペラ6のトルクが低下した場合であっても主機関9の出力を増大することによって高い推進効率のままで所望の船速を得ることができる。このように、本例の舶用推進装置によれば、主機関9の出力を増大させたとしても、電動モータ15によるトルク制限を行なって補機関20を最適負荷状態で運転した方が、全体としての燃費は良くなる。   On the other hand, by adding a torque limit to the electric motor 15 that drives the rear second propeller 6, there is a concern about a decrease in ship speed, but according to the tandem type and hybrid type counter-rotating system of this example, Since the range of adjustment of the load balance between the front and rear propellers 4 and 6 that provides high propulsion efficiency is wide, the output of the main engine 9 that drives the front first propeller 4 can be increased as necessary during normal navigation. Even when the torque of the second propeller 6 at the rear is lowered, the desired ship speed can be obtained with the high propulsion efficiency by increasing the output of the main engine 9. Thus, according to the marine propulsion device of this example, even if the output of the main engine 9 is increased, it is better to operate the auxiliary engine 20 in the optimum load state by limiting the torque by the electric motor 15 as a whole. The fuel economy of will improve.

しかしながら、航行状況等により船速が不足し、電動モータ15の高い出力が必要となる場合には、燃費よりも操船優先とし、リミッタ26の100%トルクの段(スイッチ28c)を選択することもできる。図6は、電動モータ15のトルク制御において、総電力量と各補機関20(発電補機1、2)の負荷状態を示す図であり、左図がリミット1段又は2段による制御中の状態を示す図、右図がリミッタ26の100%段(すなわち、リミット制限しない場合)による制御中の状態を示す図である。   However, when the ship speed is insufficient due to the navigation situation or the like and a high output of the electric motor 15 is required, the ship maneuvering is given priority over the fuel efficiency, and the 100% torque stage (switch 28c) of the limiter 26 may be selected. it can. FIG. 6 is a diagram showing the total electric energy and the load state of each auxiliary engine 20 (power generation auxiliary machines 1 and 2) in the torque control of the electric motor 15, and the left figure is under control by the first or second limit stage. The figure which shows a state and the right figure are figures which show the state under control by the 100% stage (namely, when a limit is not restrict | limited) of the limiter 26. FIG.

図6左図に示すリミッタ26の1段又は2段の場合では、総電力が制限されて、1台の発電機21の発電容量(許容限界)を下回っており、1台の発電機21を駆動するために、1台の補機関20(発電補機1)のみが最適負荷状態で駆動されている。従って燃費が良く、補機関20の損耗は少ない。また、この状態で船速の低下が懸念される場合には、上述したように、主機関9の出力を増大すれば、良好な燃費のままで十分な船速を得ることが可能である。   In the case of one stage or two stages of the limiter 26 shown in the left diagram of FIG. 6, the total power is limited and is below the power generation capacity (allowable limit) of one generator 21. In order to drive, only one auxiliary engine 20 (power generation auxiliary machine 1) is driven in an optimal load state. Therefore, the fuel consumption is good and the wear of the auxiliary engine 20 is small. In addition, when there is a concern about a decrease in ship speed in this state, as described above, it is possible to obtain a sufficient ship speed while maintaining good fuel consumption by increasing the output of the main engine 9.

図6右図に示すリミッタ26の100%段(リミットフリー)の場合では、電動モータ15の消費電力に制限がないため、総電力は1台の発電機21の発電容量(許容限界)を越えており、2台の発電機21を駆動するために、2台の補機関20(発電補機1、2)が負荷率50%程度の低負荷状態で駆動されている。このような制御状態をとれば、燃費はリミッタ26の1段や2段の制御を行なう場合に比べて悪化するが、電動モータ15による出力も増大させることができるので、全体として十分な船速を得ることが可能である。   In the case of the limiter 26 shown in the right diagram of FIG. 6 in the 100% stage (limit free), the power consumption of the electric motor 15 is not limited, so the total power exceeds the power generation capacity (allowable limit) of one generator 21. In order to drive the two generators 21, the two auxiliary engines 20 (power generation auxiliary machines 1 and 2) are driven in a low load state with a load factor of about 50%. If such a control state is taken, the fuel consumption is deteriorated as compared with the case where the limiter 26 is controlled in one or two stages, but the output by the electric motor 15 can also be increased. It is possible to obtain

また、本例の舶用推進装置では、推進力は、主機関9で駆動する前方の第1のプロペラ4によって得るものとし、電動モータ15で後方の第2のプロペラ6を駆動するポッド推進装置5は専ら舵として使用するような操船方法をとる場合がある。前述したように、このような場合には、後方の第2のプロペラ6を駆動する電動モータ15には一定の低いトルクをかけておき、水流から受ける負荷等によって後方の第2のプロペラ6の駆動機構にチャタリングが発生するのを防止している。ところが、これも前述したように、このような駆動手法では、後方の第2のプロペラ6の電動モータ15にはチャタリング防止のための一定の低トルク以外に電力消費がないので、この電力を供給する1台の発電機21を駆動する補機関20の負荷が低く、燃費が悪いという問題があった。
具体的には、前方の第1のプロペラで推進力を得、後方の第2のプロペラを有するポッド推進装置は専ら舵として使用するような操船方法をとる場合としては、例えば漁船の操船において魚群を探索する場合がある。このような場合には、船長は漁労長から指示された魚群を追跡することに集中しているため、主機関と電動モータの出力制御を同時に行うといった微妙な操作に集中することができず、そのために後方の第2のプロペラは前述したチャタリング防止の意味も含めて例えば15%程度の低いトルクをかけているのであるが、本例のようにリミッタ26の1段を選択して30%程度の低負荷状態のトルクリミットをかけておけば、従来と同様に船長は主機関のみの制御調整だけで操船しても従来より良好な燃費が達成できる。
また、前方の第1のプロペラで推進力を得、後方の第2のプロペラを有するポッド推進装置は専ら舵として使用するような操船方法をとるその他の具体例としては、例えば海が荒れている状況で操舵に集中している場合が考えられる。このような場合にも、漁船における魚群探索の場合と同様、主機関と電動モータの出力制御を同時に行うといった微妙な操作に集中することはできないため、後方の第2のプロペラは前述したチャタリング防止の意味も含めて例えば15%程度の低いトルクをかけているが、本例のようにリミッタ26の1段を選択して30%程度の低負荷状態のトルクリミットをかけておけば、従来と同様に船長は主機関のみの制御調整だけに集中して操船しても従来より良好な燃費が達成できる。いずれの場合においても、低負荷であればキャビテーションの心配もない。
そこで、本例の舶用推進装置1において、前方の第1のプロペラ4を主機関9で駆動し、電動モータ15のポッド推進装置5を専ら舵として使用するような操船方法をとる場合には、電動モータ15のトルク制御において前記リミッタ26を1段乃至2段に設定し、後方の第2のプロペラ6に加わるトルクをトルクリミット最大まで引き上げ、これによって発電機21を駆動する補機関20を最適負荷状態で運転することが燃費向上のために好ましい。
Further, in the marine propulsion device of this example, the propulsive force is obtained by the front first propeller 4 driven by the main engine 9, and the pod propulsion device 5 that drives the rear second propeller 6 by the electric motor 15. May take a ship maneuvering method that is used exclusively as a rudder. As described above, in such a case, a certain low torque is applied to the electric motor 15 that drives the rear second propeller 6, and the rear second propeller 6 is driven by a load received from the water flow or the like. It prevents chattering from occurring in the drive mechanism. However, as described above, in such a driving method, the electric motor 15 of the rear second propeller 6 has no power consumption other than a constant low torque for preventing chattering. There is a problem that the load of the auxiliary engine 20 that drives one generator 21 is low and fuel consumption is poor.
Specifically, in the case where a pod propulsion device having a propulsive force with a first propeller at the front and a pod propulsion device having a second propeller at the rear is used exclusively as a rudder, for example, a fish school in a fishing boat May be searched. In such a case, the captain is focused on tracking the school of fish instructed by the fisherman, so he cannot concentrate on subtle operations such as simultaneously controlling the output of the main engine and electric motor, Therefore, the second propeller at the rear side applies a low torque of, for example, about 15% including the above-mentioned meaning of preventing chattering. However, as shown in this example, one stage of the limiter 26 is selected and about 30%. If the torque limit of the low load state is applied, the master can achieve better fuel efficiency than before even if the ship maneuvered by only the control adjustment of the main engine.
Further, as another specific example in which the pod propulsion device having a propulsive force with the first propeller at the front and the pod propulsion device having the second propeller at the rear is used exclusively as a rudder, for example, the sea is rough. The situation may be concentrated on steering. Even in such a case, as in the case of fish school search on a fishing boat, it is impossible to concentrate on a delicate operation such as performing output control of the main engine and the electric motor at the same time, so the second propeller on the rear side prevents chattering as described above. For example, a torque as low as 15% is applied. However, if one stage of the limiter 26 is selected and a torque limit in a low load state of about 30% is applied as in the present example, Similarly, even if the captain concentrates on the control adjustment only for the main engine, he can achieve better fuel efficiency than before. In any case, there is no worry of cavitation at low load.
Therefore, in the marine propulsion device 1 of the present example, when a marine vessel maneuvering method is employed in which the first propeller 4 in front is driven by the main engine 9 and the pod propulsion device 5 of the electric motor 15 is exclusively used as a rudder, In the torque control of the electric motor 15, the limiter 26 is set to one or two stages, the torque applied to the second propeller 6 at the rear is raised to the maximum torque limit, and thereby the auxiliary engine 20 that drives the generator 21 is optimized. Driving in a loaded state is preferable for improving fuel efficiency.

図7は、電動モータ15のトルク制御において、船内電力需要が約30%と相対的に少なく、またポッド推進装置5を専ら舵として使用する場合における総電力量と各補機関20(発電補機1、2)の負荷状態を示す図であり、左図がリミット制限をしない場合、右図が本例でリミッタ26の1段乃至2段を選択した場合である。   FIG. 7 shows that in the torque control of the electric motor 15, the power demand on the ship is relatively small at about 30%, and the total power amount and the auxiliary engines 20 (power generation auxiliary machines) when the pod propulsion device 5 is exclusively used as a rudder. 1 and 2), the left diagram shows a case where no limit is limited, and the right diagram shows a case where one or two stages of the limiter 26 are selected in this example.

図7の左図のリミット制限をしない場合には、電動モータ15の消費電力が低いために総電力も1台の発電機21の発電容量(許容限界)の半分以下であり、補機関20は1台目が50%程度の低負荷領域で駆動されている。このため、燃費が低く、各補機関20も損耗が大きい。   When the limit restriction shown in the left diagram of FIG. 7 is not performed, the power consumption of the electric motor 15 is low, so that the total power is less than half of the power generation capacity (allowable limit) of one generator 21. The first unit is driven in a low load region of about 50%. For this reason, fuel consumption is low, and each auxiliary engine 20 is also worn out.

図7の右図に示すように、本例においてリミット制限をした場合には、電動モータ15の消費電力は高めに設定されるため、総電力は1台の発電機21の発電容量(許容限界)に近いレベルにまで増大し、このため駆動されている補機関20は1台目だけであり、80%程度の最適負荷状態で駆動されている。このため、燃費が良く、各補機関20の損耗は小さくて済む。   As shown in the right diagram of FIG. 7, when the limit is limited in this example, the power consumption of the electric motor 15 is set higher, so the total power is the power generation capacity (allowable limit) of one generator 21. Therefore, the auxiliary engine 20 that is driven is only the first unit, and is driven at an optimal load state of about 80%. For this reason, fuel consumption is good and the wear of each auxiliary engine 20 is small.

このように、前方の第1のプロペラ4を主機関9で駆動し、電動モータ15のポッド推進装置5を専ら舵として使用する操船方法において、図7の右図に示すようにリミット制限をすると、後方の第2のプロペラ6にかかるトルクが、リミット制限をしない場合の一定の低トルク制御時よりも大きくなるため、船速が増加してしまうが、前方の第1のプロペラ4を駆動する主機関9の出力を低下させることで船速の制御は可能である。また、全体としての燃費が悪化することもない。   Thus, in the ship maneuvering method in which the first propeller 4 in front is driven by the main engine 9 and the pod propulsion device 5 of the electric motor 15 is exclusively used as a rudder, the limit is limited as shown in the right diagram of FIG. Since the torque applied to the rear second propeller 6 is larger than that during constant low torque control when the limit is not limited, the boat speed increases, but the front first propeller 4 is driven. The ship speed can be controlled by reducing the output of the main engine 9. Moreover, the fuel consumption as a whole is not deteriorated.

本例においては、図1に示すインバータ23は、前述したトルク制御だけでなく、電動モータ15を回転数制御することもできる。回転数制御とは、レバー25からの駆動指令信号を受けたインバータ23が、これに対応した回転数指令信号を電動モータ15に与えることにより、指令した回転数で電動モータ15をフィードバック制御で駆動する制御手法である。   In this example, the inverter 23 shown in FIG. 1 can control the rotational speed of the electric motor 15 as well as the torque control described above. In the rotational speed control, the inverter 23 that has received the drive command signal from the lever 25 gives the corresponding rotational speed command signal to the electric motor 15 so that the electric motor 15 is driven by feedback control at the commanded rotational speed. This is a control method.

そして、図1に示すように、リミッタ26が設けられている警報盤24には、制御状態切替スイッチ30が設けられている。この制御状態切替スイッチ30を切り替えれば、切り替えた制御モードに対応した制御状態指令信号がインバータ23に入力され、インバータ23は指定された制御モードに移行し、インバータ23の制御モードをトルク制御と回転数制御の何れかに任意に設定することができる。   As shown in FIG. 1, a control state changeover switch 30 is provided in the alarm panel 24 provided with the limiter 26. If the control state changeover switch 30 is switched, a control state command signal corresponding to the switched control mode is input to the inverter 23, the inverter 23 shifts to the designated control mode, and the control mode of the inverter 23 is changed to torque control and rotation. Any number control can be set.

この制御状態切替スイッチ30は、レバー25から出力される駆動指令信号に対して並列に接続されたトルク接点と回転接点を択一的に閉じる機能を有している。
制御状態切替スイッチ30をトルク制御に設定すると、図1に示すトルク接点と回転接点のうち、トルク接点のみが閉じられた状態となり、レバー25からの駆動指令信号は閉じられたトルク接点を経てリミッタ26に入力され、リミッタ26で選択された段のトルクリミットを加えられてインバータ23に送られてトルク制御に使用される。
The control state changeover switch 30 has a function of alternatively closing a torque contact and a rotation contact connected in parallel to the drive command signal output from the lever 25.
When the control state changeover switch 30 is set to torque control, only the torque contact shown in FIG. 1 is closed, and the drive command signal from the lever 25 is limited via the closed torque contact. 26, the torque limit of the stage selected by the limiter 26 is added and sent to the inverter 23 to be used for torque control.

制御状態切替スイッチ30を回転数制御に設定すると、図1に示すトルク接点と回転接点のうち、回転接点のみが閉じられた状態となり、レバー25からの駆動指令信号は閉じられた回転接点を経て、トルクリミットを加えられることなく、そのままインバータ23に与えられて回転数制御に供される。   When the control state changeover switch 30 is set to the rotational speed control, only the rotary contact is closed among the torque contact and the rotary contact shown in FIG. 1, and the drive command signal from the lever 25 passes through the closed rotary contact. Without being subjected to a torque limit, it is given to the inverter 23 as it is and used for rotational speed control.

また、以上説明した実施形態では、総電力量が所定の許容限界を越えないように制御しており、その所定の許容限界としては、1台の発電機21で発電が可能な電力量の許容限界を設定した。しかしながら、当該所定の許容限界は、必ずしも1台の発電機21の電力量にする必要はなく、例えば2台の発電機21の合計した電力量を当該所定の許容限界とし、3台目以降の補機関20の始動を抑制するようなリミット制御を行なってもよい。   In the embodiment described above, the total electric energy is controlled so as not to exceed a predetermined allowable limit. As the predetermined allowable limit, an allowable amount of electric power that can be generated by one generator 21 is set. A limit was set. However, the predetermined permissible limit does not necessarily need to be the amount of power of one generator 21, for example, the total amount of power of two generators 21 is the predetermined permissible limit, and the third and subsequent units Limit control that suppresses starting of the auxiliary engine 20 may be performed.

また、以上説明した実施形態では、リミッタ26によるトルク制御は1段と2段の2段階であったが、3段以上の任意の複数段でトルクリミットを設定することもできるし、またボリューム等の調整手段を用いてトルクリミットを無段階に調整できるようにしてもよい。
また、以上説明した実施形態では、リミッタ26の1段と2段における各トルクリミットは、総電力量における船内の電力の割合に対応して規定されていたが、総電力量における電動モータの電力の割合に対応して規定することもできる。例えば、電動モータで消費される電力が多いと見込まれるときには、1台の発電機21で発電可能な電力量の約70%を電動モータで使用できるようにトルクリミットを設定し、電動モータで消費される電力が少ないと見込まれるときには、1台の発電機21で発電可能な電力量の約30%を電動モータで使用で
Further, in the embodiment described above, the torque control by the limiter 26 has two stages of one stage and two stages. However, a torque limit can be set in any plural stages of three stages or more, and a volume or the like can be set. The torque limit may be adjusted steplessly using the adjusting means.
In the embodiment described above, each torque limit in the first stage and the second stage of the limiter 26 is defined in accordance with the ratio of the power in the ship to the total power amount, but the electric motor power in the total power amount. It can also be defined corresponding to the ratio of. For example, when a large amount of electric power is expected to be consumed by the electric motor, a torque limit is set so that about 70% of the amount of electric power that can be generated by one generator 21 can be used by the electric motor. When it is expected that less power is generated, about 30% of the amount of power that can be generated by one generator 21 can be used by an electric motor.

以上説明したように、本例の舶用推進装置1によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、タンデム型かつハイブリッド型の二重反転システムの舶用推進装置において、後方のプロペラ6を駆動する電動モータ15をインバータ23のトルク制御により行なうので、回生が起きず、操船者の負担が軽減される。また前方のプロペラ4と後方のプロペラ6の負荷バランスを推進効率が高くなるように設定できる範囲が広くなるので調整作業が楽になり、操船中に頻繁に再調整する必要がない。また、トルク制御によれば、航行状況により急激な負荷変動があっても後方のプロペラ6の負荷が大きく変動することがなく、燃料噴射装置の燃料ラックはハンチングやジグルを起こしにくく、部品は摩耗しにくくなる。
As described above, according to the marine propulsion device 1 of this example, the following effects can be obtained.
That is, in the marine propulsion device of the tandem and hybrid type counter-rotating system, the electric motor 15 that drives the rear propeller 6 is controlled by the torque control of the inverter 23, so that regeneration does not occur and the burden on the operator is reduced. The Further, since the range in which the load balance between the front propeller 4 and the rear propeller 6 can be set so as to increase the propulsion efficiency is widened, the adjustment work becomes easy, and it is not necessary to readjust frequently during the maneuvering. Further, according to the torque control, the load on the rear propeller 6 does not fluctuate greatly even if there is a sudden load fluctuation depending on the navigation situation, the fuel rack of the fuel injection device is less likely to cause hunting or jiggle, and the parts are worn. It becomes difficult to do.

また、前記トルク制御において、インバータ23に与える駆動指令信号に一定のトルクリミットを与える制御を行なっているので、1台の発電機21で発電可能な電力の範囲内に総電力量を制限し、1台の補機関20だけを最適負荷状態で駆動して燃費を向上させ、低負荷領域での駆動による補機関20の損耗を避けることができる。   Further, in the torque control, since a control to give a constant torque limit to the drive command signal given to the inverter 23 is performed, the total power amount is limited within the range of power that can be generated by one generator 21, Only one auxiliary engine 20 is driven in an optimal load state to improve fuel efficiency, and wear of the auxiliary engine 20 due to driving in a low load region can be avoided.

また、後方のプロペラ6を有するポッド推進装置5を専ら舵として使用する操船方法をとる場合において、後方のプロペラ6の駆動系にチャタリングが発生するのを防止するため、後方のプロペラ6に一定の低いトルクをかける場合には、この電力消費をまかなう1台の発電機21を燃費の良い最適負荷状態で駆動し、主機関9により駆動される前方のプロペラ4の出力を抑えれば、チャタリング防止の目的が達成されるとともに、全体として燃費改善の効果も得られる。   Further, in the case of adopting a boat maneuvering method in which the pod propulsion device 5 having the rear propeller 6 is exclusively used as a rudder, a constant is applied to the rear propeller 6 to prevent chattering from occurring in the drive system of the rear propeller 6. When applying low torque, chattering can be prevented by driving one generator 21 that covers this power consumption in an optimal load state with good fuel consumption and suppressing the output of the front propeller 4 driven by the main engine 9. As a result, the overall effect of improving fuel efficiency can be obtained.

また、リミッタ26において駆動指令信号に与えるトルクリミットを、総電力量における船内の電力の割合に応じて複数段階に設定したので、実際の船内の電力の需要に応じてトルクリミットを選択できる。いずれの段階を選択したとしても、1台の補機関20を最適負荷状態において燃費が良い状態で駆動でき、燃費改善の効果が得られる。なお、船内電力の消費が増大して電動モータ15の出力が低下した分は、主機関9の負荷を高めて前方のプロペラ4による推力を増大すればよいが、この場合にも全体として燃費改善の効果が得られる。   Further, since the torque limit given to the drive command signal in the limiter 26 is set in a plurality of stages according to the ratio of the power in the ship to the total power, the torque limit can be selected according to the actual demand for power in the ship. Regardless of which stage is selected, one auxiliary engine 20 can be driven in an optimal load state with good fuel efficiency, and an effect of improving fuel efficiency can be obtained. Note that the amount of power consumed in the ship increases and the output of the electric motor 15 decreases, so the load on the main engine 9 may be increased to increase the thrust by the propeller 4 in the front. The effect is obtained.

また、インバータ23による電動モータ15の制御モードを、トルク制御と回転数制御の何れかに任意に切り替えることができるので、応答性が特に要求される操船状況の場合には、電動モータ15の制御モードをトルク制御から回転数制御に切り替えて目的を達成することができる。   In addition, since the control mode of the electric motor 15 by the inverter 23 can be arbitrarily switched to either torque control or rotation speed control, the control of the electric motor 15 is performed in a ship maneuvering situation where responsiveness is particularly required. The object can be achieved by switching the mode from torque control to rotational speed control.

1…舶用推進装置
2…船体
3…船尾
4…第1のプロペラ(前方プロペラ)
5…ポッド推進装置
6…第2のプロペラ(後方プロペラ)
9…主機関
15…電動モータ
20…補機関
21…発電機
23…インバータ
24…警報盤
26…リミッタ
30…制御状態切替スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Marine propulsion apparatus 2 ... Hull 3 ... Stern 4 ... 1st propeller (front propeller)
5 ... Pod propulsion device 6 ... Second propeller (rear propeller)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Main engine 15 ... Electric motor 20 ... Auxiliary engine 21 ... Generator 23 ... Inverter 24 ... Alarm panel 26 ... Limiter 30 ... Control state changeover switch

Claims (3)

船体の船尾に設けられた第1のプロペラと、
船体に設けられて前記第1のプロペラを駆動する主機関と、
船体の船尾の外側で前記第1のプロペラに対向して配置されることにより前記第1のプロペラと二重反転プロペラを構成するとともに、鉛直方向に平行な旋回軸を中心として旋回自在となるよう船体に取り付けられた第2のプロペラと、
船体に設けられて前記第2のプロペラを駆動する電動モータと、
船体に設けられて前記電動モータに電力を供給する複数の発電機及び複数の前記発電機をそれぞれ駆動する複数の補機関と、
を有し、指令したトルクで前記電動モータを駆動するトルク制御をインバータによって行う舶用推進装置であって、
前記トルク制御において、前記インバータに与える駆動指令信号に一定のトルクリミットを与えることにより、前記電動モータの電力と船内の電力の合計である総電力量が所定の許容限界を越えないように制御することを特徴とする舶用推進装置。
A first propeller provided at the stern of the hull;
A main engine provided on the hull for driving the first propeller;
The first propeller and the counter-rotating propeller are configured outside the stern of the hull so as to face the first propeller, and the swivel is pivotable about a swivel axis parallel to the vertical direction. A second propeller attached to the hull;
An electric motor provided on the hull to drive the second propeller;
A plurality of generators provided on the hull for supplying electric power to the electric motor, and a plurality of auxiliary engines for driving the plurality of generators, respectively,
Yes, and the torque control for driving the electric motor by the command torque to a propulsion device for a row cormorants舶 by inverters,
In the torque control, by giving a constant torque limit to the drive command signal given to the inverter, the total electric power that is the sum of the electric power of the electric motor and the electric power in the ship is controlled so as not to exceed a predetermined allowable limit. A marine propulsion device characterized by that.
前記駆動指令信号に与えられる前記トルクリミットが、前記総電力量における前記電動モータの電力の割合又は船内の電力の割合で規定されるとともに、前記割合が複数段階に設定されており、船内の電力の需要に応じて前記割合を選択することにより前記トルクリミットを任意に設定できるようにしたことを特徴とする請求項に記載の舶用推進装置。 The torque limit given to the drive command signal is defined by a ratio of electric power of the electric motor or a ratio of electric power in the ship in the total electric power, and the ratio is set in a plurality of stages. The marine propulsion device according to claim 1 , wherein the torque limit can be arbitrarily set by selecting the ratio according to demand. 前記インバータは、指令した回転数で前記電動モータを駆動する回転数制御を行なう機能を有しており、前記インバータによる前記電動モータの制御モードを前記トルク制御と前記回転数制御の何れかに設定できるように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の舶用推進装置。 The inverter has a function of performing rotation speed control for driving the electric motor at a commanded rotation speed, and sets the control mode of the electric motor by the inverter to either the torque control or the rotation speed control. marine propulsion device according to claim 1 or 2, characterized by being configured to allow.
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