JPH029998B2 - - Google Patents
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- JPH029998B2 JPH029998B2 JP11929081A JP11929081A JPH029998B2 JP H029998 B2 JPH029998 B2 JP H029998B2 JP 11929081 A JP11929081 A JP 11929081A JP 11929081 A JP11929081 A JP 11929081A JP H029998 B2 JPH029998 B2 JP H029998B2
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
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- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
- B63H3/10—Propeller-blade pitch changing characterised by having pitch control conjoint with propulsion plant control
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Description
本発明は、可変ピツチプロペラを装備した船舶
の可変ピツチプロペラ及び主機の最適条件制御方
法に関する。 現在の可変ピツチプロペラの制御システムにお
いては、制御ハンドルの位置によつて回転数とピ
ツチ翼角とが一義的に決められ、実際の操船では
次の２つの制御方法によつている。 第１の方法はピツチ制御による方法であり、こ
の方法はピツチ翼角と回転数とが指令値どおりに
なるように帰還制御がかけられる。第２の方法は
負荷制御による方法であり、この方法は回転数と
トルクとが指令値どおりになるようにな帰還制御
がかけられる。従つて、現状の制御方法では航海
計画に基づいた、所望の船速を自動的に保つとい
う事は行なわれていない。 しかし、日常気象業務（Weather Routine）
などにより航海計画を立てると所望の船速が設定
されるので、船航の置かれた海象、気象条件のも
とで最適回転数とピツチ翼角との組合せが船上で
自動的に決められたならば、可変ピツチプロペラ
の特徴が十分生かされ、省エネルギーにも有効と
なる。 本発明はこのような点に着目して発明されたも
のであり、現状の船速、主機回転数、ピツチ翼角
の各値と、平水中における載荷状態ごとの船体性
能データと、プロペラ性能データ及びエンジン特
性とから現状の海象、気象状態に応じた特性係数
を求め、その値から設定船速に対するピツチ翼角
及び主機回転数の値を求めてこれらの機器を制御
することにより、主機の運転効率の向上を可能に
した可変ピツチプロペラ及び主機の最適条件制御
方法を提供するものである。ここで、船体性能デ
ータ、プロペラ性能データエンジン特性データ及
び特性係数とは、それぞれ以下に述べる概念であ
る。 (a) 船体性能データ 船体の抵抗性能及び船体にプロペラが取り付
けられた場合の船体とプロペラとの干渉係数で
ある自航要素に関するデータである。 自航要素としてはプロペラ効率比ηR、推力減
少比ｔ、伴流比ω、船殻効率ηHがある。波浪中
の抵抗は船型によりその割り合いが変化する。
従つて、波浪による抵抗増加量ΔRも船体性能
データである。 (b) ペロペラ性能データ 水平中を単独でプロペラ駆動テストを実施し
得られる係数を言う。 即ちプロペラ単独推力係数KT、プロペラ単
独トルク係数KQ、プロペラ単独効率ηO、推力
Ｔ等である。 (c) エンジン特性データ エンジン回転数と等燃費曲線の関係及び計測
伝達馬力をここでは言う。 (d) 特性係数 所定の波浪条件、風速条件のもとで、航走中
のその時の船速、プロペラ回転数に対応した自
航要素、波浪中の抵抗増加量ΔR1、効率修正係
数C〓を言う。 また、後述する実施例の係数と上記の各データ
との関係は次の表に示すとおりである。
の可変ピツチプロペラ及び主機の最適条件制御方
法に関する。 現在の可変ピツチプロペラの制御システムにお
いては、制御ハンドルの位置によつて回転数とピ
ツチ翼角とが一義的に決められ、実際の操船では
次の２つの制御方法によつている。 第１の方法はピツチ制御による方法であり、こ
の方法はピツチ翼角と回転数とが指令値どおりに
なるように帰還制御がかけられる。第２の方法は
負荷制御による方法であり、この方法は回転数と
トルクとが指令値どおりになるようにな帰還制御
がかけられる。従つて、現状の制御方法では航海
計画に基づいた、所望の船速を自動的に保つとい
う事は行なわれていない。 しかし、日常気象業務（Weather Routine）
などにより航海計画を立てると所望の船速が設定
されるので、船航の置かれた海象、気象条件のも
とで最適回転数とピツチ翼角との組合せが船上で
自動的に決められたならば、可変ピツチプロペラ
の特徴が十分生かされ、省エネルギーにも有効と
なる。 本発明はこのような点に着目して発明されたも
のであり、現状の船速、主機回転数、ピツチ翼角
の各値と、平水中における載荷状態ごとの船体性
能データと、プロペラ性能データ及びエンジン特
性とから現状の海象、気象状態に応じた特性係数
を求め、その値から設定船速に対するピツチ翼角
及び主機回転数の値を求めてこれらの機器を制御
することにより、主機の運転効率の向上を可能に
した可変ピツチプロペラ及び主機の最適条件制御
方法を提供するものである。ここで、船体性能デ
ータ、プロペラ性能データエンジン特性データ及
び特性係数とは、それぞれ以下に述べる概念であ
る。 (a) 船体性能データ 船体の抵抗性能及び船体にプロペラが取り付
けられた場合の船体とプロペラとの干渉係数で
ある自航要素に関するデータである。 自航要素としてはプロペラ効率比ηR、推力減
少比ｔ、伴流比ω、船殻効率ηHがある。波浪中
の抵抗は船型によりその割り合いが変化する。
従つて、波浪による抵抗増加量ΔRも船体性能
データである。 (b) ペロペラ性能データ 水平中を単独でプロペラ駆動テストを実施し
得られる係数を言う。 即ちプロペラ単独推力係数KT、プロペラ単
独トルク係数KQ、プロペラ単独効率ηO、推力
Ｔ等である。 (c) エンジン特性データ エンジン回転数と等燃費曲線の関係及び計測
伝達馬力をここでは言う。 (d) 特性係数 所定の波浪条件、風速条件のもとで、航走中
のその時の船速、プロペラ回転数に対応した自
航要素、波浪中の抵抗増加量ΔR1、効率修正係
数C〓を言う。 また、後述する実施例の係数と上記の各データ
との関係は次の表に示すとおりである。
【表】
次に上記の各データ等が載荷状態によりどのよ
うに変化するかについて簡単に説明する。 (a) 抵抗について 水の抵抗は載荷状態が満載に近づくと、平水
中、波浪中とも抵抗は増加する。一方、風の抵
抗は、船体の空中部分が小さくなるので減少す
る。 (b) 自航要素 変化するが、船型による載荷状態の変化にも
とづく変化の様子は異なる。 (c) プロペラ性能データ 載荷状態により変化しない。 (d) エンジン特性データ エンジン特性は載荷状態により変化しない
が、波浪中で船が運動することによりプロペラ
が空中に出るようになると（レーシングと言
う）変化する。 それは載荷状態が軽い場合によく現れる。 ところで、本発明における現状の海象・気象状
態とは、波の高さ、周期及び向き並びに風の強さ
及び向きをいう。現状の海象・気象の影響に関し
後述する実施例の(11)式、（13）式より特性係数
ΔR，C〓が求められる。 次に、本発明の実施例を説明する。 第１図は本発明の一実施例に係る方法を実施す
るための装置のブロツク図である。図中１は機関
制御部、２は機関本体、３はピツチ翼角制御装
置、４は推進機、５は船体、６は電子計算機であ
る。電子計算機６の演算部６１にはキイボード６
２を介してデータが入力され、その値はデイスプ
レイ６３に表示される。また入力データはデータ
記憶部６４にフアイルされる。 第２図は上記方法の概要を示したフローチヤー
トである。 上記の方法の実施にあたつて次の仮定が設けら
れるものとする。 (i) 船速がわずかに違つても自航要素は変わらな
い。 (ii) プロペラ効率ηRは平水中及び波浪中で変わら
ない。 (iii) ｔ（推力減少比）／ω（伴流比）はそのFn（フ
ルード数）に対応した平水中の値に等しい。 (iv) 波浪による抵抗増加量ΔRは海象、気象条件
が同一ならば船速によつて変化しない。 (v) 馬力計のゲイン誤差及び実海面におけるプロ
ペラ性能のKT（プロペラ単独推力係数）、KQ（プ
ロペラ単独トルク係数）関係の平水中との差な
どをC〓（効率修正係数）で表わし、この値は船
速が変わつても変化しないものとする。 (vi) プロペラ性能は平水中の値をそのまま用い
る。 さらに、データ記憶部６４に予め記憶しておく
データは次のとおりである。 (a) 載荷状態に対応した平水中の Fn−EHP（有効馬力） Fn−（１−ω）、（１−ω）：伴流率 Fn−（１−ｔ）、（１−ｔ）：推力減少率 Fn−ηR (b) ピツチ翼角に対応した平水中の Ｊ（前進率）−KT Ｊ−KQ (c) エンジン特性 Ｎ−Ｆ／Ｏ（等燃料消費曲像） 次に第１図及び第２図に基づいて上記実施例の
概要を説明する。 (1) キーボード６２により所望の船速Voを設定
する。 (2) 現状の船舶の運航状態のデータを演算部６１
に入力する。具体的には船速Ｖ、回転数Ｎ、有
効馬力DHPm、ピツチ翼角Ｐ／Ｄを入力する。 (3) 現状の速度Ｖと設定速度Voとを比較してそ
の差の絶対値が所定値εを超えたならば次の(4)
の過程に移る。 (4) ここで現状の海象、気象状態下での特性係数
を、上記入力データと予めデータ記憶部６４に
記憶してあるデータとから求める。特性係数と
しては例えば（１−ε）、（１−ｔ）、ηR、ΔR、
C〓である。 (5) 上記特性係数に基づいてＮ−Ｆ／Ｏ曲線
（Ｐ／Ｄをパラメータとする）を作成する。 (6) 上記Ｎ−Ｆ／Ｏ曲線からＦ／Ｏ最小点を決定
し、このときの回転数Ｎとピツチ翼角Ｐ／Ｄと
を求める。 (7) 上記Ｎ、Ｐ／Ｄはエンジン拘束条件を考慮し
た上で機関制御部１に指示される。 (8) 機関制御部１は機関本体２及びピツチ翼角自
動制御装置３を介して上記データに基づいて推
進機４を制御する。そして推進機４により船体
５は所定の速度Voで運航することになる。 (9) 次にエンジン整定時間を経過したか否かが判
断され、経過したならば船速設定の過程(1)に戻
る。このことは回転数Ｎとピツチ翼角Ｐ／Ｄの
変更は所定の時間間隔で行なわれている事を意
味している。 以上上記実施例に係る方法の概要を説明した
が、次にその詳細について第３図〜第６図に基づ
きながら説明する。なお、この第３図〜第６図は
上記実施例に係る方法の詳細なフローチヤートで
あり、これらの図は連続した内容を示している。
図面の説明に先だつて、上記フローチヤートで使
用される符号を予め説明しておく。 Vo：設定船速 Ｖ：計測船速 Ｎ：計測プロペラ回転数 DHPm：計測伝達馬力 Ｐ／Ｄ：計測プロペラピツチ翼角 ε：速度許容誤差 Fn：フルード数 （１−ｔ）：推力減少率 （１−ω）：伴流率 ηR：プロペラ効率比 KQ：トルク係数 KT：推力係数 EHP：有効馬力 Ｄ：プロペラ直径 Ｒ：抵抗 Ｆ／Ｏ：燃料消費量 ηO：プロペラ単独効率 ηH：船殻効率 Ｊ：前進率（Ｖ／（Ｎ・Ｄ）） そして、添字については次の内容を示す。 ｏ：設定速度Voに対応する値 ｓ：平水中の値 so：平水中のVoに対する値 vo：Voに対応する値 ｉ：ｉ番目のＰ／Ｄ 次に一部前述の説明と重複するが上記実施例に
係る方法を詳細に説明する。 (1) システムを起動し、キイボード６２により所
望の船速Voを設定する。 (2) 現状の船舶の運転状態のデータＶ、Ｎ、
DHPm、Ｐ／Ｄを計測し、演算部６１に入力
する。 (3) 現状の速度Ｖと設定速度Voとを比較してそ
の差を絶対値が所定値ε以下であるか否かを判
断する。所定値ε以下であつたならば船速を変
える必要はないから現状のままの運航を継続
し、上記(2)の過程に戻る。上記の差が所定値ε
を超えたならば次の過程に移る。 (4.1) ここで、船速Ｖ、船長Ｌ、及び重力加速
度ｇからフルード係数Fnを求める。 Fn＝Ｖ／√ ……(1) (4.2) 予めデータ記憶部６４に記憶してあるFn
に対応した伴流率（１−ωs）、推力減少率
（１−ts）、プロペラ効率比ηRS、有力馬力
EHPsを呼び出す。これらのデータはいずれ
も平水中の値である。 (4.3) 上記呼び出しデータ等に基づいて次式に
よりトルク係数KQを求める。 KQ＝75・DHPm／2πN・ρ・N2・D5 ……(2) (4.4) 次にこのKQに対応した前進率Ｊ、プロペ
ラ単独推力係数KTを呼び出す。 (4.5) 上記呼び出しデータ等に基づいて次式に
より伴流比ωを求める。 ω＝１−Ｊ・Ｎ・Ｄ／Ｖ ……(3) (4.6) 次に推力減少比ｔ及びプロペラ単独効率
ηoを次式により求める。 ｔ＝ω・ts／ωs ……(4) ηO＝Ｊ・KT／2π・KQ ……(5) (4.7) 船殻効率ηHを次式により求める。 ηH＝１−ｔ／１−ω ……(6) (4.8) 推力係数η、抵抗Rs及び推力Ｔをそれぞ
れ次式により求める。 η＝ηO・ηH・ηR ……(7) Rs＝75EHPs／Ｖ ……(8) Ｔ＝KT・ρ・N2・D4 ……(9) (4.9) 現状の抵抗Ｒを次第により求める。 Ｒ＝Ｔ（１−ｔ） ……(10) (4.10) 抵抗増加分ΔR及び有効馬力EHPをそれ
ぞれ次式により求める。 ΔR＝Ｒ−Rs ……(11) EHP＝Ｒ・Ｖ／75 ……(12) (4.11) 次に効率修正係数C〓及びフルード係数
Fnoを次式により求める。 Cη＝EHP／（η・DHPm）
……(13) Fno＝Vo／√ ……(14) (4.12) Fnoに対応する速度Voにおける平水中の
有効馬力EHRoを呼び出す。 (4.13) このEHPoと速度Voとから次式により速
度Voにおける平水中の抵抗Rsoを求める。 Rso＝75EHPo／Vo ……(15) (4.14) この抵抗Rsoと抵抗増加分ΔRとから設定
速度Voに対応した抵抗Roを求める。 Ro＝Rso＋ΔR ……(16) (4.15) 上記で求めた抵抗Ro及び減少率（１−
ｔ）並びに速度Voから、速度Voにおける推
力To及び有効馬力EHPoを求める。 To＝Ro／（１−ｔ）
……(17) EHPo＝Ro・Vo／75
……(18) (4.16) 上記To、プロペラ回転数Ｎ、プロペラ
直径Ｄから、設定速度Voに対するプロペラ
単独推力係数KTOを求める。 KTO＝To／（ρ・N2・D4） ……(19) (5.1) 次にプロペラピツチ翼角Ｐ／Ｄを例えば
Ｐ／Di（ｉ＝１〜３）と３種類程仮定し、最
初にＰ／D1を設定する。 (5.2) 上記のプロペラ単独推進効率KTOに対応し
た、速度Voにおける前進率Jo、及びプロペ
ラ単独推力係数KQOを呼び出す。 (5.3) 前記KTO、Jo及びKQO、並びに船速Vo、伴
流率（１−ω）及びプロペラ直径Ｄから、プ
ロペラ回転数No及びプロペラ単独効率ηOOを
求める。 No＝Vo（１−ω）／Jo・Ｄ ……(20) ηOO＝Jo・KTp／2π・KQO ……(21) (5.4) プロペラ単独効率ηOO、船殻効率ηH、及び
プロペラ効率比ηRから、総合効率比ηVOを求
める。 ηVO＝ηOO・ηH・ηR ……(22) (5.5) 前記ηVO並びに速度Voにおけるその環境で
の有効馬力EHPo及び効率修正係数Cηから、
速度Voでの伝達馬力DHPoを求める。 DHPc＝EHPo／（ηVO・C〓） ……(23) そして、このDHPoと回転数NOとから回
転数馬力特性を作図する。 (5.6) 次に規定されたＰ／Diの計算が修了した
か否かが判断される。ここではｉ＝３まで計
算されていたか否かが判断され、ｉ＝３でな
いならば上記（5.1）に戻り、ｉ＝ｉ＋１と
して次のピツチ翼角に基づいて上述の計算が
再び繰り返される。ｉ＝３であると判断され
たならば、次の（5.7）の過程に進む。 (5.7) 上記（5.4）で求めたNo−DHPoのデータ
（回転数馬力特性）に対して等燃料消費曲線
（No−Ｆ／Ｏ曲線）を計算し、作図する。 (6) 上記No−Ｆ／Ｏ曲線でＦ／Ｏ最小点に対応
する回転数Nprder及びピツチ翼角Ｐ／Dprderを
決定する。 (7) 上記Nprder及びＰ／Dprderはエンジンの拘束
条件を考慮した上で機関制御部１に示される。
ここでエンジンの拘束条件とは、サージング、
トルクリツチ、危険回転等である。上記の値が
拘束条件に抵触するときは、その値が抵触しな
いように修正する。 (8) 機関制御部１は機関本体２及びピツチ翼角自
動制御装置３を介して上記データに基づいて推
進機４を制御する。そして推進機４により船体
５は所定の速度Voで運航することになる。 (9) 次にエンジン整定時間を経過したか否かが判
断され、経過したならば船速設定の過程１に戻
る。このことは回転数Ｎとピツチ翼角Ｐ／Ｄの
修正は所定の時間間隔で行なわれている事を意
味している。 以上の説明から明らかなように、本発明に係る
方法は、現状の海象、気象状態に応じた船舶の特
性係数を求め、その値から設定船速に対する主機
回転数及びピツチ翼角の値を求めているから、そ
の環境下における最も適切な運転条件が得られ、
その事により燃料消費量が最小となり、省エネル
ギー化が図られている。
うに変化するかについて簡単に説明する。 (a) 抵抗について 水の抵抗は載荷状態が満載に近づくと、平水
中、波浪中とも抵抗は増加する。一方、風の抵
抗は、船体の空中部分が小さくなるので減少す
る。 (b) 自航要素 変化するが、船型による載荷状態の変化にも
とづく変化の様子は異なる。 (c) プロペラ性能データ 載荷状態により変化しない。 (d) エンジン特性データ エンジン特性は載荷状態により変化しない
が、波浪中で船が運動することによりプロペラ
が空中に出るようになると（レーシングと言
う）変化する。 それは載荷状態が軽い場合によく現れる。 ところで、本発明における現状の海象・気象状
態とは、波の高さ、周期及び向き並びに風の強さ
及び向きをいう。現状の海象・気象の影響に関し
後述する実施例の(11)式、（13）式より特性係数
ΔR，C〓が求められる。 次に、本発明の実施例を説明する。 第１図は本発明の一実施例に係る方法を実施す
るための装置のブロツク図である。図中１は機関
制御部、２は機関本体、３はピツチ翼角制御装
置、４は推進機、５は船体、６は電子計算機であ
る。電子計算機６の演算部６１にはキイボード６
２を介してデータが入力され、その値はデイスプ
レイ６３に表示される。また入力データはデータ
記憶部６４にフアイルされる。 第２図は上記方法の概要を示したフローチヤー
トである。 上記の方法の実施にあたつて次の仮定が設けら
れるものとする。 (i) 船速がわずかに違つても自航要素は変わらな
い。 (ii) プロペラ効率ηRは平水中及び波浪中で変わら
ない。 (iii) ｔ（推力減少比）／ω（伴流比）はそのFn（フ
ルード数）に対応した平水中の値に等しい。 (iv) 波浪による抵抗増加量ΔRは海象、気象条件
が同一ならば船速によつて変化しない。 (v) 馬力計のゲイン誤差及び実海面におけるプロ
ペラ性能のKT（プロペラ単独推力係数）、KQ（プ
ロペラ単独トルク係数）関係の平水中との差な
どをC〓（効率修正係数）で表わし、この値は船
速が変わつても変化しないものとする。 (vi) プロペラ性能は平水中の値をそのまま用い
る。 さらに、データ記憶部６４に予め記憶しておく
データは次のとおりである。 (a) 載荷状態に対応した平水中の Fn−EHP（有効馬力） Fn−（１−ω）、（１−ω）：伴流率 Fn−（１−ｔ）、（１−ｔ）：推力減少率 Fn−ηR (b) ピツチ翼角に対応した平水中の Ｊ（前進率）−KT Ｊ−KQ (c) エンジン特性 Ｎ−Ｆ／Ｏ（等燃料消費曲像） 次に第１図及び第２図に基づいて上記実施例の
概要を説明する。 (1) キーボード６２により所望の船速Voを設定
する。 (2) 現状の船舶の運航状態のデータを演算部６１
に入力する。具体的には船速Ｖ、回転数Ｎ、有
効馬力DHPm、ピツチ翼角Ｐ／Ｄを入力する。 (3) 現状の速度Ｖと設定速度Voとを比較してそ
の差の絶対値が所定値εを超えたならば次の(4)
の過程に移る。 (4) ここで現状の海象、気象状態下での特性係数
を、上記入力データと予めデータ記憶部６４に
記憶してあるデータとから求める。特性係数と
しては例えば（１−ε）、（１−ｔ）、ηR、ΔR、
C〓である。 (5) 上記特性係数に基づいてＮ−Ｆ／Ｏ曲線
（Ｐ／Ｄをパラメータとする）を作成する。 (6) 上記Ｎ−Ｆ／Ｏ曲線からＦ／Ｏ最小点を決定
し、このときの回転数Ｎとピツチ翼角Ｐ／Ｄと
を求める。 (7) 上記Ｎ、Ｐ／Ｄはエンジン拘束条件を考慮し
た上で機関制御部１に指示される。 (8) 機関制御部１は機関本体２及びピツチ翼角自
動制御装置３を介して上記データに基づいて推
進機４を制御する。そして推進機４により船体
５は所定の速度Voで運航することになる。 (9) 次にエンジン整定時間を経過したか否かが判
断され、経過したならば船速設定の過程(1)に戻
る。このことは回転数Ｎとピツチ翼角Ｐ／Ｄの
変更は所定の時間間隔で行なわれている事を意
味している。 以上上記実施例に係る方法の概要を説明した
が、次にその詳細について第３図〜第６図に基づ
きながら説明する。なお、この第３図〜第６図は
上記実施例に係る方法の詳細なフローチヤートで
あり、これらの図は連続した内容を示している。
図面の説明に先だつて、上記フローチヤートで使
用される符号を予め説明しておく。 Vo：設定船速 Ｖ：計測船速 Ｎ：計測プロペラ回転数 DHPm：計測伝達馬力 Ｐ／Ｄ：計測プロペラピツチ翼角 ε：速度許容誤差 Fn：フルード数 （１−ｔ）：推力減少率 （１−ω）：伴流率 ηR：プロペラ効率比 KQ：トルク係数 KT：推力係数 EHP：有効馬力 Ｄ：プロペラ直径 Ｒ：抵抗 Ｆ／Ｏ：燃料消費量 ηO：プロペラ単独効率 ηH：船殻効率 Ｊ：前進率（Ｖ／（Ｎ・Ｄ）） そして、添字については次の内容を示す。 ｏ：設定速度Voに対応する値 ｓ：平水中の値 so：平水中のVoに対する値 vo：Voに対応する値 ｉ：ｉ番目のＰ／Ｄ 次に一部前述の説明と重複するが上記実施例に
係る方法を詳細に説明する。 (1) システムを起動し、キイボード６２により所
望の船速Voを設定する。 (2) 現状の船舶の運転状態のデータＶ、Ｎ、
DHPm、Ｐ／Ｄを計測し、演算部６１に入力
する。 (3) 現状の速度Ｖと設定速度Voとを比較してそ
の差を絶対値が所定値ε以下であるか否かを判
断する。所定値ε以下であつたならば船速を変
える必要はないから現状のままの運航を継続
し、上記(2)の過程に戻る。上記の差が所定値ε
を超えたならば次の過程に移る。 (4.1) ここで、船速Ｖ、船長Ｌ、及び重力加速
度ｇからフルード係数Fnを求める。 Fn＝Ｖ／√ ……(1) (4.2) 予めデータ記憶部６４に記憶してあるFn
に対応した伴流率（１−ωs）、推力減少率
（１−ts）、プロペラ効率比ηRS、有力馬力
EHPsを呼び出す。これらのデータはいずれ
も平水中の値である。 (4.3) 上記呼び出しデータ等に基づいて次式に
よりトルク係数KQを求める。 KQ＝75・DHPm／2πN・ρ・N2・D5 ……(2) (4.4) 次にこのKQに対応した前進率Ｊ、プロペ
ラ単独推力係数KTを呼び出す。 (4.5) 上記呼び出しデータ等に基づいて次式に
より伴流比ωを求める。 ω＝１−Ｊ・Ｎ・Ｄ／Ｖ ……(3) (4.6) 次に推力減少比ｔ及びプロペラ単独効率
ηoを次式により求める。 ｔ＝ω・ts／ωs ……(4) ηO＝Ｊ・KT／2π・KQ ……(5) (4.7) 船殻効率ηHを次式により求める。 ηH＝１−ｔ／１−ω ……(6) (4.8) 推力係数η、抵抗Rs及び推力Ｔをそれぞ
れ次式により求める。 η＝ηO・ηH・ηR ……(7) Rs＝75EHPs／Ｖ ……(8) Ｔ＝KT・ρ・N2・D4 ……(9) (4.9) 現状の抵抗Ｒを次第により求める。 Ｒ＝Ｔ（１−ｔ） ……(10) (4.10) 抵抗増加分ΔR及び有効馬力EHPをそれ
ぞれ次式により求める。 ΔR＝Ｒ−Rs ……(11) EHP＝Ｒ・Ｖ／75 ……(12) (4.11) 次に効率修正係数C〓及びフルード係数
Fnoを次式により求める。 Cη＝EHP／（η・DHPm）
……(13) Fno＝Vo／√ ……(14) (4.12) Fnoに対応する速度Voにおける平水中の
有効馬力EHRoを呼び出す。 (4.13) このEHPoと速度Voとから次式により速
度Voにおける平水中の抵抗Rsoを求める。 Rso＝75EHPo／Vo ……(15) (4.14) この抵抗Rsoと抵抗増加分ΔRとから設定
速度Voに対応した抵抗Roを求める。 Ro＝Rso＋ΔR ……(16) (4.15) 上記で求めた抵抗Ro及び減少率（１−
ｔ）並びに速度Voから、速度Voにおける推
力To及び有効馬力EHPoを求める。 To＝Ro／（１−ｔ）
……(17) EHPo＝Ro・Vo／75
……(18) (4.16) 上記To、プロペラ回転数Ｎ、プロペラ
直径Ｄから、設定速度Voに対するプロペラ
単独推力係数KTOを求める。 KTO＝To／（ρ・N2・D4） ……(19) (5.1) 次にプロペラピツチ翼角Ｐ／Ｄを例えば
Ｐ／Di（ｉ＝１〜３）と３種類程仮定し、最
初にＰ／D1を設定する。 (5.2) 上記のプロペラ単独推進効率KTOに対応し
た、速度Voにおける前進率Jo、及びプロペ
ラ単独推力係数KQOを呼び出す。 (5.3) 前記KTO、Jo及びKQO、並びに船速Vo、伴
流率（１−ω）及びプロペラ直径Ｄから、プ
ロペラ回転数No及びプロペラ単独効率ηOOを
求める。 No＝Vo（１−ω）／Jo・Ｄ ……(20) ηOO＝Jo・KTp／2π・KQO ……(21) (5.4) プロペラ単独効率ηOO、船殻効率ηH、及び
プロペラ効率比ηRから、総合効率比ηVOを求
める。 ηVO＝ηOO・ηH・ηR ……(22) (5.5) 前記ηVO並びに速度Voにおけるその環境で
の有効馬力EHPo及び効率修正係数Cηから、
速度Voでの伝達馬力DHPoを求める。 DHPc＝EHPo／（ηVO・C〓） ……(23) そして、このDHPoと回転数NOとから回
転数馬力特性を作図する。 (5.6) 次に規定されたＰ／Diの計算が修了した
か否かが判断される。ここではｉ＝３まで計
算されていたか否かが判断され、ｉ＝３でな
いならば上記（5.1）に戻り、ｉ＝ｉ＋１と
して次のピツチ翼角に基づいて上述の計算が
再び繰り返される。ｉ＝３であると判断され
たならば、次の（5.7）の過程に進む。 (5.7) 上記（5.4）で求めたNo−DHPoのデータ
（回転数馬力特性）に対して等燃料消費曲線
（No−Ｆ／Ｏ曲線）を計算し、作図する。 (6) 上記No−Ｆ／Ｏ曲線でＦ／Ｏ最小点に対応
する回転数Nprder及びピツチ翼角Ｐ／Dprderを
決定する。 (7) 上記Nprder及びＰ／Dprderはエンジンの拘束
条件を考慮した上で機関制御部１に示される。
ここでエンジンの拘束条件とは、サージング、
トルクリツチ、危険回転等である。上記の値が
拘束条件に抵触するときは、その値が抵触しな
いように修正する。 (8) 機関制御部１は機関本体２及びピツチ翼角自
動制御装置３を介して上記データに基づいて推
進機４を制御する。そして推進機４により船体
５は所定の速度Voで運航することになる。 (9) 次にエンジン整定時間を経過したか否かが判
断され、経過したならば船速設定の過程１に戻
る。このことは回転数Ｎとピツチ翼角Ｐ／Ｄの
修正は所定の時間間隔で行なわれている事を意
味している。 以上の説明から明らかなように、本発明に係る
方法は、現状の海象、気象状態に応じた船舶の特
性係数を求め、その値から設定船速に対する主機
回転数及びピツチ翼角の値を求めているから、そ
の環境下における最も適切な運転条件が得られ、
その事により燃料消費量が最小となり、省エネル
ギー化が図られている。
第１図は本発明の一実施例に係る方法を実施す
るための装置のブロツク図、第２図は上記方法の
概要を示したフローチヤート、第３図〜第６図は
第２図の詳細なフローチヤートである。 １……機関制御部、２……機関本体、３……ピ
ツチ翼角制御装置、４……推進機、５……船体、
６……電子計算機。
るための装置のブロツク図、第２図は上記方法の
概要を示したフローチヤート、第３図〜第６図は
第２図の詳細なフローチヤートである。 １……機関制御部、２……機関本体、３……ピ
ツチ翼角制御装置、４……推進機、５……船体、
６……電子計算機。
Claims (1)
- １ 現状の船速、主機回転数及びピツチ翼角の各
値と平水中における載荷状態ごとの船体性能デー
タと、プロペラ性能データ及びエンジン特性デー
タとから、現状の海象、気象状態に応じた特性係
数を求め、その値から設定船速に対するピツチ翼
角及び主機回転数の値を求め、この値に基づいて
可変ピツチプロペラ及び主機を制御することを特
徴とする可変ピツチプロペラ及び主機の最適条件
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11929081A JPS5820592A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 可変ピツチプロペラ及び主機の最適条件制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11929081A JPS5820592A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 可変ピツチプロペラ及び主機の最適条件制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5820592A JPS5820592A (ja) | 1983-02-07 |
| JPH029998B2 true JPH029998B2 (ja) | 1990-03-06 |
Family
ID=14757739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11929081A Granted JPS5820592A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 可変ピツチプロペラ及び主機の最適条件制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5820592A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6025883A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-08 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 可変ピツチプロペラの制御装置 |
| FI107040B (fi) * | 1997-07-31 | 2001-05-31 | Kvaerner Masa Yards Oy | Työlaivan käyttömenetelmä |
| JP5042977B2 (ja) * | 2008-12-05 | 2012-10-03 | 日本郵船株式会社 | 可変ピッチプロペラの翼角制御方法および装置 |
| DE102009040471B4 (de) * | 2009-09-08 | 2016-07-21 | Tutech Innovation Gmbh | Mechanisch angetriebener Schiffpropulsor mit hohem Wirkungsgrad |
| JP5839259B2 (ja) * | 2011-06-24 | 2016-01-06 | 国立研究開発法人海上技術安全研究所 | 可変ピッチプロペラ制御方法および可変プロペラ制御装置ならびに可変ピッチプロペラ制御装置を搭載した船舶 |
| CA2921006C (en) * | 2015-02-27 | 2017-07-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Control apparatus for outboard motor |
-
1981
- 1981-07-31 JP JP11929081A patent/JPS5820592A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5820592A (ja) | 1983-02-07 |
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