JPH02175396A - スクリュー可変制御部の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、船舶のスクリューのトリム角やプロペラピッ
チを推力の変化に基づいて制御する制御装置に関する。

（従来の技術） 船舶の経済的かつ効率的な航行のために、スクリューの
トリム角度やプロペラピッチを可変とし、これらの可変
１１Ｊｌｉ１１部を航行速度に基づき制御することによ
り、エンノン出力に対して最大のスクリλ−推力が得ら
れるようにした制御装置が知られている。

すなわち、スクリュー可変制御部の駆動に伴う航行速度
の増減を判定し、速度の増加に対しては可変制御部を同
方向へ、速度の減少に対しては逆方向へ駆動することに
より、スクリュー可変制御部を航行速度が最大となる位
置にフィードバック制御するものである。

（発明の課題） しかしながら、一般にスクリューのトリム角度やプロペ
ラピッチが変わってから、航行速度にその影響が現れる
までに時間がかかるため、このように航行速度に基づい
てスクリュー可変制御部をフィードバック制御するので
は良好な応答性を確保することは困難で、十分な効果を
挙げているとは言えなかった。

本発明は、このような問題を解決すべく、スクリューの
推力をより直接的に検出し、これに基づきスクリュー可
変制御部の駆動制御を行うことを目的とする。

（課題を達成するための手段） 本発明は、第１図に示すように、入力される信号に応じ
てスクリューの可変制御部１０１を駆動する手段１０２
と、駆動手段１０２に基本制御信号を出力する手段１０
３と、スクリューシャフトにｆヤ用する推力を検出する
手段１０４と、推力検出手段１０４の検出する推力の増
減に対応する調整信号を前記駆動手段１０２に出力する
手段１０５とを備えでいる。

（作用） 基本制御信号の出力手段１０３から入力される基本制御
信号に応じて駆動子９９１０２がスクリューの可変制御
部１０１を駆動すると、推力検出手段１０４がスクリュ
ーシャフトの推力を検出し、調ｇ信号の出力手段１０５
が推力の増加に対してはスクリュー可変制御部１０１を
同方向へ駆動する調整信号を、減少に対しては逆方向へ
駆動する調整信号を１ｌｌｌ整手段１０２に出力し、駆
動手段１０２はこのｉ１１！整信号に応じてスクリュー
の可変側０４部１０１を駆動する。

以後、推力検出手段１０３による推力検出と、出力手段
１０５による調整信号の出力と、駆動手段１０２による
スクリュー可変制御部１０】の駆動とを繰り返すことに
より、最大のスクリュー推力が得られる。

（実施例） 第２図〜第４図に本発明の実施例を示す。

ＰＪＳ２図において、スクリュー６は船体３から後方へ
回転自由に突出するスクリューシャフト５の突出端に結
合し、このスクリューシャフト５が船体３の内側に据え
付けられたエンジン１の［１１１１にスラストベアリン
グ２及びジヨイント４を介して結合する。

スクリューシャフト５はスクリュー６の可変制御部とし
て、トリム角を調整できるようにジヨイント４において
上下方向に一定範囲で揺動可能に支持され、この駆動手
段としでトリム角調整シリング７がスクリューシャフト
５と船体３との間に介装される。

トリム角ｌＩＩ整シリング７は制御バルブ３３を介して
供給される油圧ポンプ３２の作動油により伸縮し、スク
リューシャフト５のトリム角を調整する。また、トリム
角調整シリング７にはストローク位置を検出するための
ストローク位置検出器８が付設される。

スラストベアリング２は第３図に示すようにスクリュー
シャフト５をベアリング１８とオイルシール１９を介し
て回転自由に貫通させたベアリングケース２６の内側に
収装され、スクリューシャフト５に固着したディスク９
と、その両側においてスクリューシャフト５に回転自由
に支持された円盤状の７０−ティングブレー）１０とを
備える。

７０−ティングプレート１０はプレートがイド１１とす
７ト１２によりスク＋７ユーシヤ７ト５に対する軸方向
変位を規制され、これらの７０−ティングプレート１０
の相対する側面がそれぞれ回転自由なローラ１４を介し
て内側のディスク９に当接し、反対側の側面がベアリン
グケース２６内の壁面２６Ａにそれぞれ摺接する。

これらの壁面２６Ａには油室１５が環状溝状に形成され
、加圧された作動油をオリフィス１６を介してこの油室
１５に供給する供給ボート１７と、ディスク９及び７０
−ティングプレート１０の回転室２７に連通する排出ボ
ート２０とがベアリングケース２６の外側に開口し、そ
れぞれ図示されない油圧源とタンクとｉこ接続される。

さらに、各油室１５にはスクリューシャフト５の推力検
出手段として圧力センサ２１と２２がそれぞれ介装され
る。これらの圧力センサ２１と２２は船内に備えるコン
トローラ３０に信号回路で接続され、検出した油室１５
の圧力をコントローラ３０に圧力信号として常時出力す
る。

コントローラ３０はマイクロコンピュータなどで構成さ
れ、エンジン１のアクセル開度を検出するアクセル閏度
検出器３１に信号回路で接続される。このアクセル間度
検出器３１は例えばエンジン１のアクセルレバ−の位置
を検出する位置センサにより構成され、アクセル開度信
号を常時コントローラ３０に出力する。また、コントロ
ーラ３０は前述の制御バルブ３３と、ストローク位置検
出器８とにそれぞれ信号回路で接続される。

コントローラ３０は基本制御信号の出力手段と、スクリ
ューシャフト５の推力の増減に対応する調ｇ信号の出力
手段とを兼用する。

すなわち、基本制御信号の出力手段として、コントロー
ラ３０の内部にはアクセル開度に対応したトリム角ＩＩ
Ｉ！整シリング７のストローク位置が設定され、コント
ローラ３０はアクセル開度検出器３１から入力される開
度信号に基づき、基本制御信号を制御バルブ３３に出力
してトリム角調整シリンダ７を駆動し、ストローク位置
検出器８から入力されるストローク位置信号がアクセル
開度に対応する設定位置に一致するまでスクリューシャ
フト５のトリム角を基本制御する。

また、コントローラ３０はスクリューシャフト５の推力
の増減に対応する調整信号の出力手段として、まず圧力
センサ２１と２２から入力される各油室１５の圧力信号
からスクリューシャフト５のスラスト荷重を算出する。

すなわち、圧力センサ２１と２２から入力される圧力信
号から、油室１５間の圧力差を求め、この圧力差と内部
に予め設定されている７０−ティングブレー）１０の受
圧面積との積によりスラスト荷重を算出する。なお、ス
クリューシャフト５のスラスト荷重はスクリューシャフ
ト５に作用する推力に等しい、さらに、算出したスラス
ト荷重をトリム角の調整以前の検出推力から算出したス
ラスト荷重と比較する。

そして、コントローラ３０はこの比較によりスクリュー
シャフト５に作用する推力が増加していると判定された
場合には同じ方向へ、推１力が減少していると判定され
た時は逆方向ヘトリム角を調整する調整信号を制御バル
ブ３３に出力してトリム角調整シリング７を駆動する。

なお、以上の調整信号の出力にはストローク位置検出器
８から入力されるストローク位置信号がフィードバック
され、コントローラ３０はトリム調整シリング７が決め
られたトリムｌｉＩ整角φ相当分だけ伸縮するまで、制
御バルブ３３へ調整信号を出力する。

次に作用を説明する。

船舶の航行中はエンジン１の運転によりスクリューシャ
フト５がスラストベアリング２及ゾノＢインド４を介し
で回転し、スクリュー６が船舶を前方または後方へと推
進する。

スクリュー６が推進力を発生させるのに伴ν１、スクリ
ューシャフト５にはスラスト荷重が作用する。これに対
して、スラストベアリング２は油圧ポンプから各油室１
５に供給される加圧作動油により、回転室２７内の各７
ａ−テイングプレート１０を壁面２６Ａから浮上状態で
回転自由に支持する。このため、７０−ティングプレー
ト１０はローラ１４を介してより高圧で接触するディス
ク９と一体に回転し、スクリューシャフト５はスラスト
荷重に抗して油圧的に支持される。なお、回転する７０
−ティングディスク１０と壁面２６Ａの隙間を通って油
室１５から回転室２７へ流出する作動油は、排出ボート
２０を介してタンクに回収される。

また、スラスト荷重が増加すると、一方の７０−ティン
グプレート１０と壁面２６Ａとの隙間が挟まり、油室１
５から回転室２６への作動油の流出抵抗が増加する結果
、油室１５の圧力が上昇する一方、反Ｎ＠の油室１５に
おいては７０−ティングプレート１０と壁面２６Ａとの
隙間の増大により圧力が低下する。このようにして、各
油室１５の圧力がスラスト荷重の変化につり合うまで増
減することで、７０−ティングプレート１０は常に浮遊
状態を保ってスクリューシャフト５を支持する。

一方、コントローラ３０には圧力センサ２１及び２２と
、ストローク位置検出器８と、アクセル開度検出器３１
とから、スラストベアリング２の各油室１５の圧力と、
トリム調整シリング７のス）１：ｌ−１位置と、エンジ
ン處１のアクセル開度とが常時信号入力される。

これらの信号入力に対して、コントローラ３０はＰｔ５
４図の７０−チャートに示す順序でトリム角調整シリン
ダ７の制御を行う。すなわち、まず入力されたアクセル
開度信号からアクセル開度がゼロかどうか、また開度信
号が前回の入力値から一定以上に変化しているかどうか
を判定しくＡ１．Ａ２）、アクセルが閉じている場合や
、アクセルが４作途中にある場合は、アクセル開度に対
応する基本制御信号を制御バルブ３３に出力する（Ｂ１
）。

この結果、トリム角調整シリング７はアクセル変化に応
じて伸縮し、スクリューシャフト５のトリム角を基本角
度へと調整する。

また、アクセルが一定の開度で安定したと判定されると
、コントローラ３０は圧力センサ２１と２２から入力さ
れる圧力信号に基づき前述の方法でスクリューシャフト
５に作用する推力を算出する（Ｂ　２　）、そして、ア
クセル開度安定後の最初の５１！整においては増加フラ
グを１に、トリム調整角φの符号を十に初期設定した上
で（Ｂ３）、調整信号を制御バルブ３３に出力する（Ａ
４．Ａｓ、Ｂ４）。

制御バルブ３３はこの調整信号に基づき、トリム調整シ
リング７に作動油を送り込み、トリム調整シリング７を
伸縮させてスクリューシャフト５を角度子φだけ変位さ
せる。

そして、コントローラ３０はこの調整の後にスクリュー
シャフト５に作用する推力を再び検出しくＢ８）、調整
前に検出した推力と比較して（Ａ７）、推力が増加して
いる場合には増加フラグを１に、それ以外は０に設定す
る（１３’）、ＢＩＯ）。

この後、フローチャートの最初に戻り、上記の制御を最
初から繰り返すが、２回目以降のトリム角のＷｉ４整に
おいては増加フラグによってトリム調整角φの符号が決
められる。つまり、増加フラグが１の場合には、トリム
調整角φの符号は変わらずにトリム角は増加もしくは減
少し続ける（Ｂ４゜ＢＳ）、Ｌかし、増加フラグが０と
なると、トリムＷＩ４整角φの符号が変わり、増加して
いたトリム角は減少に転じ、減少していたトリム角は増
加に転じる（Ｂ６．Ｂ７）、このようにしてトリム角を
調整することにより、エンジン１の出力に対して最大の
スクリュー推力が得られる。

以上の制御はエンジン１のアクセル操作が行なわれる毎
に初めから行われるが、スクリューシャフト５をスラス
ト力向に支持する油室１５の圧力はスクリュー６の推力
の変化に敏感に反応するので、制御の応答性は極めて高
く、スクリュー６はエンノン１のアクセル操作の後、短
時間のうちに最大の推力に達し、以後の条件、変化にも
素早く対応して推力を最大に保つ。

なお、この実施例においてはスクリュー６の可変！制御
部として、トリム調整シリング７によりスクリューシャ
フト５のトリム角を調整するようにしているが、スクリ
ュー６のプロペラピッチを可変として、これを油室１５
の圧力変化に基づき調整することもできる。

（発明の効果） 以上のように、本発明はスクリューシャフトに作用する
推力を検出し、この推力の増減に基づトスクリユー可変
制御部を駆動するので、エンジンの出力変化に対してス
クリュー推力を最大にするためのスクリュー可変制御部
の制御を応答良く行うことができ、航行条件等の違いに
よらず常に最大のスクリュー推力が得られる。このため
、燃費の改善や船舶の効率的な運行に大きく貢献するこ
とが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す概念図、第２図は実施例を
説明する制御装置の構成図、第３図はスラストベアリン
グの構造を示す縦断面図、第４図はコントローラの制御
内容を説明するフローチャートである。 １・・・エンジン、２・・・スラストベアリング、３・
・・船体、４・・・シタインド、５・・・スクリューシ
ャフト、６・・・スクリュー、７・・・トリム角調整シ
リング、８・・・ストローク位置検出器、２１，２２・
・・圧力センサ、３０・・・コントローラ、３１・・・
アクセル開度検出器、３２・・・油圧ポンプ、３３・・
・制御バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力される信号に応じてスクリューの可変制御部を駆
   動する手段と、駆動手段に基本制御信号を出力する手段
   と、スクリューシャフトに作用する推力を検出する手段
   と、推力検出手段の検出する推力の増減に対応する調整
   信号を前記スクリュー可変制御部の駆動手段に出力する
   手段とを備えたことを特徴とするスクリュー可変制御部
   の制御装置。