JP6289332B2 - 船舶推進システムおよびこれを有する船舶 - Google Patents

Description

本発明は、船舶推進システムおよびこれを有する船舶に関する。

船舶の中には、複数の駆動源と、それぞれの駆動源に連結されたプロペラと、を有する推進装置を備えているいわゆる多軸の船舶がある。例えば、特許文献１、特許文献２には、２つの駆動源と２つのプロペラとを有し、それぞれの駆動源とプロペラが連結した二軸（二基二軸）方式の船舶が記載されている。船舶は、推進装置を多軸とすることで、船体が大型化した場合でも効率よく航行することが可能となる。

また、特許文献２には、プロペラシャフトおよびスクリュープロペラを回転駆動するディーゼル機関と、ボイラにて発生した蒸気により回転駆動されて、別のプロペラシャフトおよびスクリュープロペラを回転駆動する蒸気タービンと、を備えている船舶推進システムが記載されている。また、特許文献２には、駆動源として、蒸気タービンと発電機とを用い、それぞれ別々のスクリュープロペラを回転させること、ディーゼル機関と発電機とを用い、それぞれ別々のスクリュープロペラを回転させること、が記載されている。

特開２０１１−９３５０２号公報 特開２０１４−１１３９１６号公報

ここで、特許文献２に記載の船舶のように異なる駆動源でそれぞれのスクリュープロペラを回転駆動させると、入力された操作と実際の出力とがずれる場合がある。また、異なる駆動源を別々に操作して出力を同期させる操作は、操作が難しい場合がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、簡単に操作ができ、かつ、複数の軸からの出力を安定させることのできる船舶推進システムおよび船舶を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、船舶推進システムであって、第１駆動源と、前記第１駆動源に連結された第１プロペラシャフトと、前記第１プロペラシャフトに固定された第１スクリュープロペラと、前記第１駆動源とは出力特性が異なる第２駆動源と、前記第２駆動源に連結された第２プロペラシャフトと、前記第２プロペラシャフトに固定された第２スクリュープロペラと、前記第１駆動源と前記第２駆動源の駆動を制御する制御装置と、前記第２プロペラシャフトのトルクを検出するトルクセンサと、を有し、前記制御装置は、前記第１駆動源と前記第２駆動源を別々に制御する独立モードと、前記トルクセンサの検出結果に基づいて前記第１駆動源の駆動を制御することで前記第２駆動源の出力に前記第１駆動源の出力を追従させる追従モードと、切り換え可能であることを特徴とする。

船舶推進システムは、トルクセンサの検出結果に基づいて第２駆動源の出力を検出して、その検出結果に基づいて第１駆動源の出力を制御し、第２駆動源の出力に第１駆動源の出力を追従させることで、第１駆動源の出力と第２駆動源の出力を同期させることができる。これにより、第１駆動源の出力を制御することで、２つの駆動源の出力を同期させることができるため、簡単に操作ができ、かつ、複数の軸からの出力を安定させることができる。

また、前記第２駆動源は、前記第１駆動源よりも出力の変動に対する応答性が高いことが好ましい。これにより、第２駆動源の出力の変動に対して第１駆動源の出力の変動が遅れることを抑制でき、追従性をより高くすることができる。これにより、複数の軸からの出力を安定させることができる。

また、前記第１駆動源は、電動機であることが好ましい。これにより、第１駆動源と第２駆動源の出力を同期させやすくすることができる。

また、前記第２駆動源は、蒸気タービンであることが好ましい。効率よく推進力を発生させることができる。

また、前記第１駆動源に対する操作を入力する第１操作部と、前記第２駆動源に対する操作を入力する第２操作部と、独立モードと追従モードとの選択操作を入力する選択部と、を有し、前記制御装置は、前記追従モードが選択されている場合、前記第２操作部への入力に基づいて、前記第１駆動源及び第２駆動源の駆動を制御することが好ましい。これにより、操作を簡単にすることができる。

また、前記第１操作部は、前記第２操作部に入力された操作に合わせて入力デバイスの状態を変化させることが好ましい。これにより、操作を簡単にすることができる。

また、前記制御装置は、前記第２操作部への入力が閾値よりも大きい場合、前記トルクセンサの検出結果に基づいて前記第１駆動源の駆動を制御し、前記第２駆動源の出力に前記第１駆動源の出力を追従させ、前記第２操作部への入力が閾値以下の場合、前記第２操作部への入力位置に基づいて、前記第１駆動源の駆動を制御することが好ましい。これにより、状況に合わせて適切に迅速な制御を行うことができる。

また、前記第１駆動源がトリップしたかを検出する第１トリップ検出部と、前記第２駆動源がトリップしたかを検出する第２トリップ検出部と、を有し、前記制御装置は、前記追従モードが選択され、かつ、前記第１トリップ検出部または前記第２トリップ検出部でトリップ信号を検出した場合、前記独立モードに自動で切り換えることが好ましい。これにより、状況に合わせて適切に迅速な制御を行うことができる。

また、前記制御装置は、前記追従モードが選択され、かつ、クラッシュアスターン状態である場合、前記第１駆動源及び前記第２駆動源の出力をそれぞれの特性に合わせて減少させることが好ましい。これにより、状況に合わせて適切に迅速な制御を行うことができる。

上述の目的を達成するために、本発明は、船舶であって、上記のいずれかに記載の船舶推進システムを有することを特徴とする。船舶推進システムを有することで、簡単に操作ができ、かつ、複数の軸からの出力を安定させることができる。船舶は、船舶推進システムを備え、第１駆動源の出力を制御することで、２つの駆動源の出力を同期させるため、簡単に操作ができ、かつ、複数の軸からの出力を安定させることができる。

本発明によれば、簡単に操作ができ、かつ、複数の軸からの出力を安定させることができる。

図１は、本実施形態の船舶推進システムを有する船舶の概略構成を示す模式図である。 図２は、船舶推進システムの駆動機構の概略構成を示す模式図である。 図３は、操作装置の一例を示す説明図である。 図４は、操作装置の動作を説明するための説明図である。 図５は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、追従モードでの船舶推進システムの信号の流れを示す模式図である。 図７は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。 図９は、制御場所スイッチの切換動作を説明するための説明図である。 図１０は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。 図１１は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態の船舶推進システムを有する船舶の概略構成を示す模式図である。図２は、船舶推進システムの駆動機構の概略構成を示す模式図である。本実施形態の船舶１は、例えば、タンカー、バラ積み船、大型客船等の大型船である。また、本実施形態の船舶１は、大型船に用いることが好ましいが、商船や、フェリーなどの旅客船および貨客船や、ＲＯＲＯ船（roll-on/roll-off ship）に用いてもよい。船舶１は、船体２に船舶推進システム１０が搭載されている。また、船体２は、操舵室４と機関室６を有する。また機関室６は、一部にモータ設置区域８を含む。操舵室４と機関室６が、船体２の船尾側に配置されている。

船舶推進システム１０は、船体２の船尾部側に配置される。船舶推進システム１０は、出力が異なる２つの駆動源で別々のスクリュープロペラを回転させることで、船体２に推進力を与える。船舶推進システム１０は、第１駆動源１２と、第１動力伝達機構１３と、第２駆動源１４と、第２動力伝達機構１５と、プロペラシャフト１６、１８と、スクリュープロペラ２０、２２と、発電ユニット２３と、制御装置２４と、操作装置２５と、トルクセンサ２６、２７と、トリップ信号検出部２８、２９と、を有する。また、船舶推進システム１０は、燃料油を供給する燃料油タンク４８と、燃料ガスを供給する燃料ガスタンク４９と、を有する。

第１駆動源１２は、機関室６のモータ設置領域８に設置されており、推進電動機（モータ）３０と、インバータ３１と、を有する。推進電動機３０は、インバータ３１から送られた電流により回転駆動するモータである。推進電動機３０は、第１動力伝達機構１３を介して、プロペラシャフト１６と連結されており、プロペラシャフト１６を回転させる。インバータ３１は、発電ユニット２３の後述する母線４６と接続されており、母線４６から電力が送られる。インバータ３１は、母線４６から送られてきた交流電力の実効電圧と周波数を、所望の電圧と周波数に変化させ、推進電動機３０に供給する。インバータ３１は、推進電動機３０に供給する電力を制御することで、推進電動機３０の回転数を所望の回転数とする。

第１動力伝達機構１３は、ギヤ、プーリ、ベルト等の回転駆動力を伝達する機構である。第１動力伝達機構１３は、第１駆動源１２の回転をプロペラシャフト１６に伝達する。プロペラシャフト（第１プロペラシャフト）１６は、第１動力伝達機構１３を介して第１駆動源１２に接続されている。

第２駆動源１４は、機関室６に設置されており、燃料を燃焼させて発生させた熱エネルギを回転エネルギに変換する機構である。第２駆動源１４は、図２に示すように、ボイラ３２と、蒸気タービン３３と、復水器３５と、減速機３９と、を有する。

ボイラ３２は、燃料油および燃料ガス（天然ガス）の少なくとも一方を燃焼させる燃焼器である。ボイラ３２は、燃料油タンク４８から燃料油が供給され、燃料ガスタンク４９から燃料ガスが供給される。ボイラ３２は、燃料を燃焼させて生成した燃焼ガスと熱媒との間で熱交換を行い、熱媒（例えば水）を加熱し、加熱した熱媒（例えば水が加熱されて生成される蒸気）を蒸気タービン３３及び後述する発電ユニット２３の蒸気タービン４１に供給する。

蒸気タービン３３は、ボイラ３２から熱媒（以下蒸気という。）が供給されることで、回転する高圧タービン３６と、低圧タービン３７と、後進タービン３８と、を有する。高圧タービン３６と、低圧タービン３７とは、蒸気が供給されると、スクリュープロペラ２２を前進方向に回転させる方向に回転する。高圧タービン３６と、低圧タービン３７と、は、蒸気の流れ方向において直列に繋がっている。高圧タービン３６を通過した蒸気は、低圧タービン３７に供給される。後進タービン３８は、蒸気が供給されるとスクリュープロペラ２２を後進方向に回転させる方向に回転する。第２駆動源１４は、蒸気を供給する経路に設けた制御バルブの開閉等で切り換えることで、蒸気を供給するタービンを切り換えることができる。

蒸気タービン３３は、スクリュープロペラ２２を前進方向に回転させる場合、ボイラ３２で生成され蒸気が高圧タービン３６、低圧タービン３７の順で通過する。蒸気タービン３３は、スクリュープロペラ２２を後進方向に回転させる場合、ボイラ３２で生成された蒸気が後進タービン３８を通過する。復水器３５は、蒸気タービン３３、４１を通過した熱媒が供給され、熱媒を冷却し、所定の状態にした後、ボイラ３２に供給する。第２駆動源１４は、熱媒がボイラ３２、蒸気タービン３３、復水器３５を循環する。

減速機３９は、蒸気タービン３３の各回転軸と第２動力伝達機構１５との間に配置され、蒸気タービン３３の回転軸の回転を第２動力伝達機構１５に伝達する。ここで、第２駆動源１４は、高圧タービン３６と低圧タービン３７との間に中圧タービンを設けてもよいし、蒸気を再加熱する際熱プラントとして再熱ボイラを備えていてもよい。

第２動力伝達機構１５は、回転駆動力を伝達する機構であり、ギヤ、プーリ、ベルト等を有する。第２動力伝達機構１５は、減速機３９と一体であってもよい。第２動力伝達機構１５は、第２駆動源１４の回転をプロペラシャフト（第２プロペラシャフト）１８に伝達する。

プロペラシャフト（第１プロペラシャフト）１６は、第１駆動源１２により回転される。プロペラシャフト１６は、一部が船体２の外に露出している。スクリュープロペラ（第１スクリュープロペラ）２０は、プロペラシャフト１６の船体２の外に露出している部分、具体的には、露出している部分の先端に取り付けられている。

プロペラシャフト（第２プロペラシャフト）１８は、第２動力伝達機構１５を介して第２駆動源１４に接続されている。プロペラシャフト１８は、第２駆動源１４により回転される。プロペラシャフト１８は、一部が船体２の外に露出している。スクリュープロペラ（第２スクリュープロペラ）２２は、プロペラシャフト１８の船体２の外に露出している部分、具体的には、露出している部分の先端に取り付けられている。

発電ユニット２３は、機関室６に設置されており、船内で発電する機構である。図２に示すように、２つの蒸気タービン４１と、２つの発電機４２と、２つの減速機４３と、２つのディーゼル機関４４、２つの発電機４５と、母線４６と、を有する。発電ユニット２３は、１つの蒸気タービン４１と、１つの発電機４２と、１つの減速機４３とが、１つのユニットとなり、１つのディーゼル機関４４、１つの発電機４５と、が１つのユニットとなる。なお、ユニットの数は、特に限定されない。また、蒸気タービン４１と、発電機４２と、減速機４３とを組み合わせたユニットと、ディーゼル機関４４及び発電機４５を組み合わせたユニットのいずれか一方のみを備えていてもよい。

蒸気タービン（発電用蒸気タービン）４１は、ボイラ３２から蒸気が供給されることで、回転する。蒸気タービン４１を通過した蒸気は、復水器３５に供給される。発電機４２は、蒸気タービン４１と減速機４３を介して、連結しており、蒸気タービン４１ともに回転することで発電する。減速機４３は、蒸気タービン４１の回転数を減速させて発電機４２に伝達する。

ディーゼル機関４４は、燃料油および燃料ガスの少なくとも一方を燃焼させ、回転軸を回転させる熱機関である。ディーセル機関４４は、例えば、４サイクルの内燃機関である。ディーゼル機関４４は、燃料油タンク４８から燃料油が供給され、燃料ガスタンク４９から燃料ガスが供給される。発電機４５は、ディーゼル機関４４の回転軸と連結しており、ディーゼル機関４４の回転軸とともに回転することで発電する。

母線４６は、発電機４２及び発電機４５と接続し、発電した電流を受ける。また母線４６は、第１駆動源１２等の電流を消費する負荷装置と接続されており、各負荷装置に電流を分配する。また、発電ユニット２３は、発電した電力を蓄電する蓄電装置をさらに備えていてもよい。

制御装置２４は、モータ制御部５０と、タービン制御部５２と、を有する。モータ制御部５０は、モータ設置区域８に配置されている。モータ制御部５０は、操作装置２５に入力された情報及び各部から取得した情報に基づいて第１駆動源１２の駆動動作、主に推進電動機３０の動作を制御し、プロペラシャフト１６の回転を制御する。

タービン制御部５２は、機関室６に配置されている。タービン制御部５２は、操作装置２５に入力された情報及び各部から取得した情報に基づいて第２駆動源１４の動作を制御し、プロペラシャフト１８の回転を制御する。

本実施形態の制御装置２４は、モータ制御部５０と、タービン制御部５２と、の２つの制御部が情報の送受信を行うことで連動して制御動作を実行する。制御装置２４は、モータ制御部５０と、タービン制御部５２を１つの制御部として設けてもよいし、各制御部の情報を取得し、各制御部の処理を連動させる機能を有する制御部を別に備えていてもよい。制御装置２４による制御は後述する。また、モータ制御部５０、タービン制御部５２を配置する位置は、操舵室４、モータ設置区域８に限定されず、どこに配置してもよい。

操作装置２５は、オペレータが操作を入力するデバイスであり、モータ用テレグラフ装置６０、６４、６８と、タービン用テレグラフ装置６２、６６と、モードスイッチ７０、７２、７４と、モータ側制御場所スイッチ８０、８４と、タービン側制御場所スイッチ８２、８６と、を有する。

モータ用テレグラフ装置６０、６４、６８は、第１駆動源１２の出力を操作する装置である。モータ用テレグラフ装置６０、６４、６８は、配置されている位置以外は同様の構造、機能である。モータ用テレグラフ装置６０は、操舵室４に配置されている。モータ用テレグラフ装置６４は、機関室６のモータ設置区域８以外に配置されている。モータ用テレグラフ装置６８は、モータ設置区域８に配置されている。

タービン用テレグラフ装置６２、６６は、第２駆動源１４の出力を操作する装置である。タービン用テレグラフ装置６２、６６は、配置されている位置以外は同様の構造、機能である。タービン用テレグラフ装置６２は、操舵室４に配置されている。タービン用テレグラフ装置６６は、機関室６のモータ設置区域８以外に配置されている。

図３は、操作装置の一例を示す説明図である。図４は、操作装置の動作を説明するための説明図である。図３及び図４は、操舵室４に配置されているモータ用テレグラフ装置６０とタービン用テレグラフ装置６２とを示している。モータ用テレグラフ装置６０とタービン用テレグラフ装置６２とは、同様の構造であり、隣接して対象の向き、具体的には後述する操作レバーが向かいあうように配置されている。

図３に示すように、モータ用テレグラフ装置６０は、本体９０と、本体９０に対して移動する操作レバー９２とを有する。本体９０には、操作レバー９２の可動範囲に操作の指標となる目盛が形成されている。目盛は、範囲１００、１０２、１０４、１０６、１０８に分類される。範囲１００は、出力の停止に対応している。範囲１０２は、港内モード（港内での低速の運転の際に使用されることが想定されるモード）での前進方向の出力に対応している。範囲１０２は、複数段で設定されており、操作レバー９２が段階的に移動する。範囲１０４は、航海モード（所定以上の出力で使用されることが想定されるモード）での前進方向の出力に対応している。範囲１０４は、操作レバー９２をリニアに移動することができる。範囲１０６は、港内モードでの後進方向の出力に対応している。範囲１０６は、複数段で設定されており、操作レバー９２が段階的に移動する。範囲１０８は、航海モードでの後進方向の出力に対応している。範囲１０８は、操作レバー９２をリニアに移動することができる。タービン用テレグラフ装置６２は、本体９４と、本体９４に対して移動する操作レバー９６とを有する。

操作者は、操作レバー９２、９６を範囲１００に配置することで、出力を停止させる。また、操作者は、船舶推進システム１０から推力を発生させる場合、例えば、第２駆動源１４から前進方向に推力を発生させる場合、操作レバー９６を範囲１０２側に移動させることで、第２駆動源１４を駆動させ、スクリュープロペラ２２を回転させ、推進力を発生させることができる。

なお、本実施形態では、第１駆動源１２、第２駆動源１４の出力を操作する装置としてテレグラフ装置を用いたが、第１駆動源１２、第２駆動源１４の出力を操作できればよく、他の入力デバイスでもよい。

モードスイッチ７０、７２、７４は、配置位置以外同様の構造であり、独立モードと追従モードとのいずれで制御を行うかの操作を入力するスイッチである。モードスイッチ７０は、操舵室４に配置されている。モードスイッチ７２は、機関室６のモータ設置区域８以外に配置されている。モードスイッチ７４は、モータ設置区域８に配置されている。モードスイッチ７０は、追従モードに対応したボタン７１ａと、独立モードに対応したボタン７１ｂと、を有する。モードスイッチ７０、７２、７４は、検出した操作をモータ制御部５０に送る。

モータ側制御場所スイッチ８０、８４は、配置位置以外同様の構造であり、テレグラフ装置及びモードスイッチへの操作を受け付ける区域の操作を入力するスイッチである。モータ側制御場所スイッチ８０は、操舵室４に配置されている。モータ側制御場所スイッチ８４は、機関室６のモータ設置区域８以外に配意されている。モータ側制御場所スイッチ８０、８４は、モータ用テレグラフ装置６０、６４の近傍に配置されている。モータ側制御場所スイッチ８０は、操舵室４を制御場所と設定する操作に対応したボタン８１ａと、機関室６を制御場所と設定する操作に対応したボタン８１ｂと、を有する。

タービン側制御場所スイッチ８２、８６は、配置位置以外同様の構造であり、テレグラフ装置及びモードスイッチへの操作を受け付ける区域の操作を入力するスイッチである。タービン側制御場所スイッチ８２は、操舵室４に配置されている。タービン側制御場所スイッチ８６は、機関室６のモータ設置区域８以外に配置されている。タービン側制御場所スイッチ８２、８６は、タービン用テレグラフ装置６２、６６の近傍に配置されている。タービン側制御場所スイッチ８２も、モータ側制御場所スイッチ８０と同様に、操舵室４を制御場所と設定する操作に対応したボタン８１ａと、機関室６を制御場所と設定する操作に対応したボタン８１ｂと、を有する。

トルクセンサ（第１出力センサ）２６は、軸馬力（ＳＨＰ：shaft Horse Power）を検出する検出器であり、プロペラシャフト１６に作用する軸馬力（トルク）を検出する。トルクセンサ（第２出力センサ）２７は、軸馬力（ＳＨＰ：shaft Horse Power）を検出する検出器であり、プロペラシャフト１７に作用する軸馬力（トルク）を検出する。

トリップ信号検出部２８は、第１駆動源１２でトリップ、意図しない停止が発生し、トリップ信号が出力されたかを検出する。トリップ信号検出部２８は、トリップ信号を検出した場合、検出したトリップ信号をモータ制御部５０に送る。トリップ信号検出部２９は、第２駆動源１４でトリップ、意図しない停止が発生し、トリップ信号が出力されたかを検出する。トリップ信号検出部２９は、トリップ信号を検出した場合、検出したトリップ信号をタービン制御部５２に送る。

次に、本実施形態に係る船舶推進システム１０の動作について説明する。船舶推進システム１０は、発電ユニット２３で発電した電力で第１駆動源１２の推進電動機３０を回転させることで、プロペラシャフト１６およびスクリュープロペラ２０を回転させる。なお、このとき、推進電動機３０の回転方向を切り換えることで、スクリュープロペラ２０の回転方向を切り換えることができる。また、船舶推進システム１０は、第２駆動源１４のボイラ３２で発生させた蒸気により蒸気タービン３３を回転させることで、プロペラシャフト１８およびスクリュープロペラ２２を回転させる。船舶推進システム１０は、以上のように、第１駆動源１２でスクリュープロペラ２０を回転させ、第２駆動源１４でスクリュープロペラ２２を回転させることで、推進力を発生させ、船舶１を前進また後進させることができる。また、船舶１は、さらに船体２に設けられた舵を制御することで、進行方向を制御する。

船舶推進システム１０は、操作装置２５に入力された操作に基づいて、制御装置２４で第１駆動源１２、第２駆動源１４の動作を制御することで、それぞれの駆動軸のスクリュープロペラ２０、２２の回転を制御する。

以下、図５から図１１を用いて、船舶推進システムの制御動作について、説明する。図５は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。図５に示す処理は、制御装置２４のモータ制御部５０及びタービン制御部５２で演算処理を行うことで実行することができる。

制御装置２４は、モードスイッチの状態を検出する（ステップＳ１２）。具体的には、制御装置２４は、モータ側制御場所スイッチ８０、８４と、タービン側制御場所スイッチ８２、８６との状態に基づいて、制御動作を検出する場所を特定する。具体的には、操舵室４で制御を行う設定であるか、機関室６で制御を行う設定であるかを検出する。制御装置２４は、モードスイッチ７０とモードスイッチ７２のうち、制御場所に設定されている側のモードスイッチの状態を検出する。

制御装置２４は、モードスイッチの状態を検出したら、追従モードであるかを判定する（ステップＳ１４）。制御装置２４は、追従モードである（ステップＳ１４でＹｅｓ）と判定した場合、つまり、対象のモードスイッチ７０、７２で追従モードが選択されていることを検出した場合、追従モードで駆動制御を実行する（ステップＳ１６）。追従モードでの制御については、後述する。制御装置２４は、追従モードではない（ステップＳ１４でＮｏ）と判定した場合、つまり、対象のモードスイッチ７０、７２で独立モードが選択されていることを検出した場合、独立モードで駆動制御を実行する（ステップＳ１８）。

ここで、独立モードで駆動制御を実行する場合、制御装置２４は、モータ制御部５０とタービン制御部５２のそれぞれでそれぞれの駆動源の制御を実行する。モータ制御部５０は、モータ用テレグラフ装置６０、６４のうち、制御場所に設定されているまたはモータ用テレグラフ装置に入力された操作に基づいて、第１駆動源１２の駆動、例えば推進電動機３０の回転数を制御する。タービン制御部５２は、タービン用テレグラフ装置６２、６６のうち、制御場所に設定されているまたはタービン用テレグラフ装置に入力された操作に基づいて、第２駆動源１４の駆動、例えばボイラ３２に供給する燃料や、蒸気タービン３３に供給する蒸気量を制御する。

次に、追従モードで制御装置２４が実行する制御動作について説明する。図６は、追従モードでの船舶推進システムの信号の流れを示す模式図である。図７は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、追従モードを用いて駆動を制御している間に実行される処理の一例である。また、以下は、制御場所が操舵室４に設定されている場合として説明する。なお、制御場所が機関室６の場合も同様に処理を行うことができる。

船舶推進システム１０は、追従モードが選択され、制御場所が操舵室４に設定されている場合、図６に示すように、タービン用テレグラフ装置６２に入力された操作をタービン制御部５２で取得する。また、タービン制御部５２は、タービン用テレグラフ装置６２に入力された操作をモータ制御部５０に出力する。モータ制御部５０は、タービン用テレグラフ装置６２に入力された操作とトルクセンサ２７の検出結果に基づいて、第１駆動源１２の動作を制御する。船舶推進システム１０は、追従モードが選択され、制御場所が操舵室４に設定されている場合、モータ用テレグラフ装置６０、６４、６８、タービン用テレグラフ装置６６に操作が入力されても、その操作に基づいた制御を行わない。以下、図７を用いて、制御の一例を説明する。

制御装置２４は、図７に示すように操作レバーの位置を検出する（ステップＳ２２）。具体的には、制御装置２４は、タービン制御部５２でタービン用テレグラフ装置６２の操作レバーの位置を検出し、検出した結果をモータ制御部５０に送る。制御装置２４は、操作レバーの位置を検出したら、航海モードであるかを判定する（ステップＳ２４）。つまり、操作レバーの位置がステップで変化する位置でなく、リニアに変化する位置であり、所定以上の出力で航行する状態であるかを判定する。

制御装置２４は、航海モードである（ステップＳ２４でＹｅｓ）と判定した場合、つまり、操作レバー９６が範囲１０４、１０８となる操作が入力されていると判定した場合、操作レバー９６の位置に基づいて、タービン側の出力、つまり第２駆動源１４の出力を制御し（ステップＳ２５）、タービン側の駆動軸（プロペラシャフト１８）のトルクを検出する（ステップＳ２６）。具体的には、トルクセンサ２７でプロペラシャフト１８にかかるトルクを検出する。

制御装置２４は、プロペラシャフト１８にかかるトルクを検出したら、検出したトルクに基づいて、モータ側の駆動を制御する（ステップＳ２８）。つまり、制御装置２４は、検出したトルクに基づいて、同様のトルクが出力されるように、第１駆動源１２の出力、具体的には、推進電動機３０の出力を制御する。

制御装置２４は、航海モードではない（ステップＳ２４でＮｏ）と判定した場合、つまり、操作レバー９６が範囲１００、１０２、１０６となる操作が入力され、港内モードであると判定した場合、操作レバーの位置に基づいて、タービン側プロペラ（スクリュープロペラ２２）、モータ側プロペラ（スクリュープロペラ２０）の回転数を決定し（ステップＳ３０）、決定に基づいて、タービン側の出力、つまり第２駆動源１４の出力と、モータ側の出力、つまり、第１駆動源１２の出力を制御する（ステップＳ３１）。

制御装置２４は、ステップＳ２８またはステップＳ３１の処理を行ったら、モータ側の操作レバーの位置を調整する（ステップＳ３２）。具体的には、タービン側の操作レバーと同じ位置となるようにモータ側の操作レバーを移動させる。また、モータ制御部５０は、トルクセンサ２６の検出結果に基づいて、第１駆動源１２の出力を制御するフィードバック制御をさらに行ってもよい。

船舶推進システム１０は、以上のように、追従モードを設定可能とし、追従モードの場合は、一方のテレグラフ装置に入力された操作に基づいて、両方の駆動源の動作を制御することで、操作を簡単にすることができる。また、船舶推進システム１０は、トルクセンサで検出した第２駆動源１４のトルクに基づいて、第１駆動源１２の出力を制御することで、２つの駆動源の出力を同期させることができ、２つの駆動源からの出力を安定させることができる。

また、船舶推進システム１０は、本実施形態のように、蒸気タービン３３側の出力のトルクを検出し、推進電動機３０側の出力を調整することが好ましい。ここで、蒸気タービン３３と推進電動機３０とでは、推進電動機３０の方が出力の変動に対する応答性が高い。つまり、蒸気タービン３３よりも推進電動機３０の方が短時間でより大きく出力を変動させることができる。船舶推進システム１０は、出力の変動に対する応答性が高い側の駆動源の出力を、出力の変動に対する応答性が低い側の駆動源の出力に追従させることで、連動して出力を変動させることができる。

また、船舶推進システム１０は、港内モードの場合、つまり出力が小さい場合は、トルクセンサの検出結果を用いず、テレグラフ装置の操作レバーの位置に基づいて操作を行うことで、操作を簡単にすることができる。また、港内モードの場合、低速での航行でありトルクの変動も大きくないので操作レバーの位置に基づいて制御を行うことで、２つの駆動源の出力のずれを抑制できる。

また、船舶推進システム１０は、追従モードの場合、操作を検出していない側のテレグラフ装置の操作レバーの位置を、操作を検出している側の操作レバーの位置に基づいて移動させることで、独立モードに切り替わった場合に意図していない出力の変化が生じることを抑制でき、出力の急激な変動で駆動源に負荷がかかることを抑制できる。また、一方の操作レバーの位置に合わせて他方の操作レバーの位置を移動させることで、駆動源の出力の変動により、操作レバーが微妙に移動することを抑制できる。

また、船舶推進システム１０は、追従モードと独立モードをスイッチで切り換え可能とすることで、追従モードと独立モードとを簡単に切り換えることができる。また、状況に合わせて、追従モードと独立モードを選択できるため、航行に合わせて適切な操作を行うことができる。

図８は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。図９は、制御場所スイッチの切換動作を説明するための説明図である。図８は、制御場所を切り換える処理の一例を示している。

制御装置２４は、制御場所のスイッチ（制御場所スイッチ）の操作、つまり切り替え操作を検出した場合（ステップＳ４２）、同じ場所の他のスイッチを自動で切り換え（ステップＳ４３）、他のスイッチの切り換えがあるかを判定する（ステップＳ４４）。つまり、切り換え先の制御場所スイッチでも同様の切り換え操作があったかを判定する。

制御装置２４は、スイッチの切り換えがあり（ステップＳ４４でＹｅｓ）と判定した場合、同じ場所の他のスイッチを自動で切り換える（ステップＳ４５）、制御場所を変更する（ステップＳ４６）。制御装置２４は、スイッチの切り換えがない（ステップＳ４４でＮｏ）と判定した場合、制御場所を維持する（ステップＳ４８）。

次に、図９を用いてより具体的に説明する。図９に示す処理は、追従モードで操舵室４のタービン用テレグラフを有効とした状態から制御場所を切り換える処理を示している。モータ側制御場所スイッチ８０、８４と、タービン側制御場所スイッチ８２、８６は、いずれも操舵室（Ｗ／Ｈ，wheelhouses）４を制御場所と設定する操作に対応したボタン８１ａと、機関室（ＥＣＲ，Engine Control Room）６を制御場所と設定する操作に対応したボタン８１ｂとを有する。

操作装置２５は、追従モードで操舵室４のタービン用テレグラフ装置を有効とした状態であると、ステップＳ１０２に示すように、タービン側制御場所スイッチ８２のスイッチ８１ａ、モータ側制御場所スイッチ８０のスイッチ８１ａ、タービン側制御場所スイッチ８６のスイッチ８１ａ、モータ側制御場所スイッチ８４のスイッチ８１ａが選択された状態となっている。

この状態から、オペレータが操舵室４のタービン側制御場所スイッチ８２をボタン８１ｂが選択された状態に切り換えるとステップＳ１０４の状態となる。制御装置２４は、ステップＳ１０４の状態となったことを検出したら、ステップＳ１０６に示すように、操舵室４のモータ側制御場所スイッチ８０をボタン８１ｂが選択された状態に切り換える。

この状態から、オペレータが機関室６のタービン側制御場所スイッチ８６をボタン８１ｂが選択された状態に切り換えるとステップＳ１０８の状態となる。制御装置２４は、ステップＳ１０８の状態となったことを検出したら、ステップＳ１１０に示すように、機関室６のモータ側制御場所スイッチ８４をボタン８１ｂが選択された状態に切り換える。

以上のように、制御装置２４は、操舵室４と機関室６のいずれでも制御場所の切り換え操作が入力された場合、制御場所を、操舵室４から機関室６に切り換え、機関室６のテレグラフ装置に入力された操作を有効とする。

このように、船舶推進システム１０は、制御場所の切り換え元での操作だけでなく、切り換え先での操作も検出された場合に、制御場所を切り換えることで、つまり承認動作を必要とすることで、切り換え先で制御ができる状態を確認してから制御場所を切り換えることができる。

また、船舶推進システム１０は、追従モードの場合、同じ場所で操作が有効とされている側のテレグラフ装置に対応した制御場所スイッチに操作が入力されたら、もう一方の制御場所スイッチを自動で切り換えることで、操作を簡単にすることができる。

図１０は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。図１０に示す処理は、追従モードを用いて駆動を制御している間に実行される処理の一例である。制御装置２４は、トリップ信号があるかを判定する（ステップＳ５２）。具体的には、制御装置２４は、トリップ信号検出部２８、２９のいずれかでトリップ信号が検出されたかを判定する。制御装置２４は、トリップ信号が検出された（ステップＳ５２でＹｅｓ）と判定した場合、独立モードに切り換える（ステップＳ５４）。制御装置２４は、トリップ信号が検出されていない（ステップＳ５２でＮｏ）と判定した場合、追従モードを維持する（ステップＳ５６）。

船舶推進システム１０は、以上のように、駆動源のいずれかがトリップした場合は、自動的に追従モードを独立モードに切り換えることで、一方の駆動源が停止した場合も航行を継続することができる。また、トリップから復帰した場合、モードスイッチ７０、７２、７４を操作することで、追従モードに切り換えることができる。

図１１は、船舶推進システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。図１１に示す処理は、追従モードを用いて駆動を制御している間にクラッシュアスターンを検出した場合に実行される処理の一例である。

制御装置２４は、クラッシュアスターン（Crash Stop Astern）、つまり前進全速から後進への急激なクラッチ操作を検出する（ステップＳ６２）。ここで、制御装置２４は、制御場所のタービン用テレグラフ装置に入力される操作を検出することで、つまりタービン用テレグラフ装置に前進全速から後進への急激なクラッチ操作が入力されたかを検出することで、クラッシュアスターンを検出したかを判定する。

制御装置２４は、クラッシュアスターンを検出した場合、タービン（蒸気タービン３３）とモータ（推進電動機３０）の回転をそれぞれの特性に合わせて減少させる（ステップＳ６４）。つまり、制御装置２４は、第１駆動源１２の制約条件を満たす最大の減速度で第１駆動源１２の回転を減速させ、第２駆動源１４の制約条件を満たす最大の減速度で第２駆動源１４の回転を減速させる。

次に、制御装置２４は、操作レバーの位置を連動させて調整する（ステップＳ６６）。つまり、制御装置２４は、クラッシュアスターンが入力されていない側のモータ用テレグラフ装置の操作レバーの位置をタービン用テレグラフ装置の操作レバーの位置に合わせる。

その後、制御装置２４は、クラッシュアスターンが終了したかを判定する（ステップＳ６８）。制御装置２４は、タービン用テレグラフ装置の操作レバーの位置に基づいて、例えばレバーが後進位置にあるかないかで、クラッシュアスターンが終了したかを判定する。制御装置２４は、クラッシュアスターンが終了していない（ステップＳ６８でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ６４に戻り、処理を続ける。制御装置２４は、クラッシュアスターンが終了した（ステップＳ６８でＹｅｓ）と判定した場合、追従モードでの制御を再開する（ステップＳ７０）。

船舶推進システム１０は、以上のように、クラッシュアスターン時は、追従モードでも、それぞれの駆動源の特性に合わせて、減速（速度変化）を行うことで、より早く逆方向に進む力を作用させることができる。これにより、クラッシュアスターン動作をより好適に実行することができる。また、船舶推進システム１０は、クラッシュアスターンが終了したら、追従モードでの制御を実行することで、次の動作も簡単な操作で迅速に実行させることができる。

ここで、船舶推進システム１０は、追従モードの場合、タービン用テレグラフ装置の操作を有効としたが、モータ用テレグラフ装置の操作を有効としてもよい。また、船舶推進システム１０は、追従モードの操作入力ように別のテレグラフ装置を設けてもよい。

操作装置２５は、モータ用テレグラフ装置６０、６４、６８と、タービン用テレグラフ装置６２、６６とを同じ構造の装置とすることが好ましい。これにより、第１駆動源１２と第２駆動源１４に入力した操作の対応関係をわかりやすくすることができる。また、同じ区画に配置したモータ用テレグラフ装置６０、６４と、タービン用テレグラフ装置６２、６６とは、隣接して配置することが好ましい。これにより、独立モードの場合、連動して操作させることができ、追従モードの場合、相対関係をわかりやすくすることができる。なお、モータ用テレグラフ装置６０、６４と、タービン用テレグラフ装置６２、６６とは、離して配置してもよい。

また、上記実施形態では、第１駆動源を推進電動機（モータ）とし、第２駆動源を蒸気タービンとしたが、駆動力を発生させる機構はこれに限定されない。船舶推進システムは、第１駆動源と第２駆動源の出力の変化特性（変動特性）が異なればよく、第１駆動源、第２駆動源としては、他の駆動源を用いることもできる。第１駆動源と第２駆動源は、例えば、ディーゼル機関やガソリン機関等も用いることもでき、モータと蒸気タービンとディーゼル機関との２つを組み合わせてもよい。なお、上述したように、船舶推進システムは、第１駆動源としては、モータを用いることが好ましい。これにより、第２駆動源の出力に第１駆動源の出力を追従させやすくすることができる。

１ 船舶
４ 操舵室
６ 機関室
８ モータ設置区域
１０ 船舶推進システム
１２ 第１駆動源
１３ 第１動力伝達機構
１４ 第２駆動源
１５ 第２動力伝達機構
１６、１８ プロペラシャフト
２０、２２ スクリュープロペラ
２３ 発電ユニット
２４ 制御装置
２５ 操作装置
２６、２７ トルクセンサ
２８、２９ トリップ信号検出部
３０ 推進電動機
３１ インバータ
３２ ボイラ
３３ 蒸気タービン
３５ 復水器
３６ 高圧タービン
３７ 低圧タービン
３８ 後進タービン
３９ 減速機
４１ 蒸気タービン
４２ 発電機
４３ 減速機
４４ ディーゼル機関
４５ 発電機
４６ 母線
５０ モータ制御部
５２ タービン制御部
６０、６４、６８ モータ用テレグラフ装置
６２、６６ タービン用テレグラフ装置
７０、７２ モードスイッチ
８０、８４ モータ側制御場所スイッチ
８２、８６ タービン側制御場所スイッチ

Claims (9)

1. 第１駆動源と、
   前記第１駆動源に連結された第１プロペラシャフトと、
   前記第１プロペラシャフトに固定された第１スクリュープロペラと、
   前記第１駆動源とは出力特性が異なる第２駆動源と、
   前記第２駆動源に連結され、前記第１プロペラシャフトと並んで配置された第２プロペラシャフトと、
   前記第２プロペラシャフトに固定された第２スクリュープロペラと、
   前記第１駆動源と前記第２駆動源の駆動を制御する制御装置と、
   前記第２プロペラシャフトのトルクを検出するトルクセンサと、を有し、
   前記制御装置は、前記第１駆動源と前記第２駆動源を別々に制御する独立モードと、前記トルクセンサの検出結果に基づいて前記第１駆動源の駆動を制御することで前記第２駆動源の出力に前記第１駆動源の出力を追従させる追従モードと、を切り換え可能であり、
   前記第１駆動源は、前記第２駆動源よりも出力の変動に対する応答性が高いことを特徴とする船舶推進システム。
2. 前記第１駆動源は、電動機であることを特徴とする請求項１に記載の船舶推進システム。
3. 前記第２駆動源は、蒸気タービンであることを特徴とする請求項２に記載の船舶推進システム。
4. 前記第１駆動源に対する操作を入力する第１操作部と、
   前記第２駆動源に対する操作を入力する第２操作部と、
   独立モードと追従モードとの選択操作を入力する選択部と、を有し、
   前記制御装置は、前記追従モードが選択されている場合、前記第２操作部への入力に基づいて、前記第１駆動源及び第２駆動源の駆動を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の船舶推進システム。
5. 前記第１操作部は、前記第２操作部に入力された操作に合わせて入力デバイスの状態を変化させることを特徴とする請求項４に記載の船舶推進システム。
6. 前記制御装置は、前記第２操作部への入力が閾値よりも大きい場合、前記トルクセンサの検出結果に基づいて前記第１駆動源の駆動を制御し、前記第２駆動源の出力に前記第１駆動源の出力を追従させ、
   前記第２操作部への入力が閾値以下の場合、前記第２操作部への入力位置に基づいて、前記第１駆動源の駆動を制御することを特徴とする請求項４または５に記載の船舶推進システム。
7. 前記第１駆動源がトリップしたかを検出する第１トリップ検出部と、
   前記第２駆動源がトリップしたかを検出する第２トリップ検出部と、を有し、
   前記制御装置は、前記追従モードが選択され、かつ、前記第１トリップ検出部または前記第２トリップ検出部でトリップ信号を検出した場合、前記独立モードに自動で切り換えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の船舶推進システム。
8. 前記制御装置は、前記追従モードが選択され、かつ、クラッシュアスターン状態である場合、前記第１駆動源及び前記第２駆動源の出力をそれぞれの特性に合わせて減少させることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の船舶推進システム。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の船舶推進システムを有することを特徴とする船舶。
   

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