JPH089357B2 - 船舶用サイクロイドプロペラの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特許請求の範囲第（１）項の前提部に記載
した特徴を有する船舶用サイクロイドプロペラの制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

貨客船、クレーン船、客船、設標船、ひき船及びその
他の船舶を、挾い空間で正確に操縦し、又は所定の場所
で正確に係留できるよう、船舶には、いくつかのサイク
ロイドプロペラ（“フォイト・シュナイダー・プロペ
ラ”）が装備されている。

これは、船底から張り出して、それぞれほぼ垂直な軸
を中心に回転する羽根車であり、羽根車の周面に、それ
ぞれほぼ垂直な軸を中心に揺動する羽根が配置してあ
る。この羽根の制御系は、ドイツ特許明細書第2029995
号により公知であり、その原理を第１図に示した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

円周上に配置された３個から最高７個の揺動羽根
（２）〜（６）が、羽根車の接線に対して揺動する角度
は、羽根車が１回転する間に、正・負の最高角度値（い
わゆる「ピッチ」）間で変化する。羽根車は、その回転
軸が船底に垂直に立てて配置されており、水は、揺動羽
根にK2〜K6の力を加える。この力のベクトル加算から合
成力が得られ、揺動羽根が、羽根車の円の接線に対し、
周回時占める最高角度の増加に伴って大きくなる。

船の長手軸を（Ｆ）、この軸と円（１）との交点を
（７）（７′）とすると、交点（７）（７′）における
揺動羽根の角度（ｆ）、又はこの角度の別の適当な尺度
が、「航走ピッチ」と呼ばれ、船を長手軸（Ｆ）（航走
軸）の方向に動かすスラストを生じる。

第１図に示した位置とは別に、揺動羽根に、交点
（８）（９）の通過時羽根車の接線に対する揺動羽根の
角度位置を決定する「操舵ピッチ」も設定すると、「操
舵軸」（Ｒ）の方向にも力の成分が現われる。

揺動羽根の位置を調整するため、羽根車伝動装置内
で、いわゆる「制御点」（Ａ）が通過可能であり、羽根
車の円に対するその偏心（すなわち、座標系（Ｆ）
（Ｒ）上のデカルト成分（DF）（DR））がピッチを決定
する。

（Ｆ）（Ｒ）の方向に現われ、羽根車及びその駆動部
により加えられる推進力は、羽根車への水の衝突、つま
り船底下の幾何学的条件及び相対航走速度に依存する。
このことは、制御特性曲線により考慮することができ
る。駆動部の負荷及び偏心の制限にとって、航走ピッチ
が、操舵ピッチに応じて低減されると有利であることが
判明した（第１図の特性曲線（10））。

羽根車伝動装置の制御軸（Ａ）は、２つの電気制御可
能な操作部材（11）（12）、及び図示を省略した機構に
より駆動される。これらの操作端が軸（Ｆ）（Ｒ）上に
あると、調整行程（DX）（DY）は偏心（DF）（DR）に等
しくなる。しかし、空間的条件から船の種類に応じて、
操作部材（11）（12）を、別の箇所、例えば第１図の
（Ｘ）及び（Ｙ）軸方向に配置する必要がしばしば生じ
る。それゆえ、操作端制御のための航走ピッチ及び操舵
ピッチ（DF）（DR）は、座標系の回転に応じて、偏心量
（DX）（DY）用制御量（Dx）（Dy）に換算しなければな
らない。

これに役立つのが、操作端の制御入力端子の前に設け
られた変換装置（13）であり、その入力信号は計算機
（14）から取り出され、基準量（Ｆ）（Ｒ）から導き出
したものである。

航走ピッチ基準量（Ｆ）は、例えば速度制御レバー
（15）により当該検出器（16）で設定された航走命令に
より決まり、操舵ピッチ基準量（Ｒ）は、操舵輪（17）
により当該検出器（18）で設定された操舵命令により決
まる。

制御軸を変位する機械的力は、西ドイツ国特許第2029
995号明細書によれば、互いに接続されたサーボモータ
が、協同して制御点（Ａ）に作用して加える。

サイクロイドプロペラそのものは、船をごく正確かつ
迅速に制御することができ、この制御は、主にサーボモ
ータとその制御系の特性により制御されていることが分
かった。その際、サーボーモータ及びその制御系は、船
の各種類に適合させねばならない。

そこで、本発明の目的は、各種船舶の所要の条件、お
よび各プロペラ駆動部に、ごく簡単に（つまり、電気的
パラメータの設定により）適合させることができ、また
制御点を、迅速かつ正確に、しかも大きな手間を必要と
することなく調整する制御系を提供することである。

この制御系は、頑丈であり、保守もほとんど不要であ
る。これは、特許請求の範囲（１）項に記載した特徴を
有する装置により達成される。

〔問題点を解決するための手段〕

油圧回路内で、比例制御弁は両方向で流量を絶えず調
節することができる。これにより、操作シリンダは、ご
く正確に位置調整することができ、その際、かなりの力
を、簡単にかつ正確迅速に制御することができる。

ピッチの迅速な上昇は、ピッチそのものの前置符号に
は係りなく、プロペラ駆動部と揺動羽根を調整する機構
との負担となる。

それに対し、ピッチの下降、つまり揺動羽根の当接は
負担軽減であり、これは、場合によっては、急激に行う
ことができる。それゆえ、基準量の急変のため有利なこ
とに、航走ピッチ若しくは操舵ピッチの目標値を、新た
な値に連続的に上昇若しくは下降させるランナップ検出
器が設けられており、ピッチの上昇速度も下降速度も、
それぞれ操舵ピッチ及び航走ピッチについて個々に調整
可能である。上昇速度のこの制限は、特に駆動部の負荷
及び又はかじ取車、又は航走レバーそのものの回転数、
又は位置に左右されることがある。

有利なことに航走ピッチは、操舵ピッチに依存して、
特に操舵ピッチ依存要因の形で低下する。好ましくは、
操舵ピッチも航走ピッチ、特に航走ピッチと航走方向と
に依存して制御することができる。

操舵ピッチ及び航走ピッチが、操作シリンダの許容最
大行程に相当する値に制御される場合、シリンダ最大偏
位用の機械的ストッパを負担軽減し又は無用とすること
ができる。好ましくは、駆動部の負荷状態に応じて限界
値が設定され、これにより、駆動部及びその調節系が負
担軽減される。

最後に、船の座標における制御点の偏心に相当する計
算機により形成された目標値は、有利には、シリンダに
付属した座標（Ｘ）（Ｙ）を基準に偏心に変換すること
ができ、垂直軸（Ax）（Ay）を中心に回転自在に支承さ
れたシリンダの行程は、ピタゴラスの定理により、この
変換した偏心から計算される。

〔実 施 例〕

本発明の有利な諸構成は、特許請求の範囲の実施態様
項に明示してあり、以下、それを、図に基づき説明す
る。

第２図に単に１個示してあるプロペラ（羽根車）は、
ディーゼル機構（20）により、最大動作範囲内で、事実
上一定した調整可能な回転数に保たれる。実際の各動作
状態への最適適合は、制御系のパラメータを機種ごとに
又は個々に適合して行われる。

駆動トルクは、例えば速度調節器を含むことのある駆
動部制御装置（22）により、適当な操作端、例えばディ
ーゼル機関（20）の入口弁（21）を介し設定される。
（23）は機械的要素であり、該要素で回転数フィードバ
ック値を取り出すことができ、また該要素は、羽根車プ
ロペラの（有利なことに互いに分離された）潤滑油回路
及び制御油回路内の圧力を維持するため、油圧ポンプに
接続するのに役立つ。その際、機械的要素（23）がクラ
ッチを含むこともできる。

駆動部の負荷状態（例えばデイーゼル機関（20）の、
入口弁（21）で調整された容積効率）は結線（24）を介
して検出することができる。また、揺動羽根（２）〜
（６）が、円（１）に接線方向で当接して、推進力も操
舵力も加わらないとき、駆動部が起動するだけとなるよ
う、駆動部の制御をピッチの目標値及びフィードバック
値により調節することができる。

制御軸を変位するのに、本発明では、操作シリンダ
（25x）（25y）が使用され、その油圧回路（制御油回
路）内に、電気油圧式比例制御弁（26x）（26y）を直接
設けてある。

比例制御弁は、２つの操作シリンダのシリンダ行程
を、絶えず両方向で微調整することができる。操作シリ
ンダそのものは、例えば（Ax）（Ay）点を中心に揺動可
能であり、制御点（Ａ）の位置に必要なシリンダ行程は
（Ax）と（Ay）との間の距離から、ピタゴラスの定理に
より明らかとなる。

操作シリンダ（25x）（25y）がフィードバック値出力
端子を有し、該端子から測定用変換器（27x）（27y）に
より、シリンダ行程フィードバック値（Hx）（Hy）が取
り出される。このフィードバック値が、当該目標値（Hx
＊）（Hy＊）とともに、シリンダ行程制御回路内の各シ
リンダ行程調節器（28x）（28y）に供給され、制御偏差
から制御弁（26x）（26y）用バルブ電流目標値（Ix＊）
（Iy＊）が形成される。

シリンダ行程制御回路に弁行程制御回路を設けておく
と有利である。

各制御弁（26x）（26y）のフィードバック値出力端子
から、測定用変換器（29x）（29y）を介して弁位置フィ
ードバック値が取り出され、シリンダ行程調節器（28
x）（28y）の出力とともに、弁行程調節器（30x）（30
y）に供給される。この下位の弁行程調節器の出力端子
が電流目標値（Ix＊）（Iy＊）を形成し、後者自身は、
下位のバルブ電流制御回路の各バルブ電流調節器（31
x）（3y）に供給される。

操作シリンダ（25x）（25y）に作用する目標値（Hx
＊）（Hy＊）を形成するため、第２図に示すように、速
度制御レバー（15）で設定した航走命令（Ｆ）、及び操
舵輪（17）で設定した操舵命令（Ｒ）は、計算機（14）
内で船の座標系（Ｆ）（Ｒ）における制御点（Ａ）の偏
心に相当する航走ピッチ目標値（DF）、若しくは操舵ピ
ッチ目標値（DR）に換算される。変換装置（13）は、操
作端の座標（Ｘ）（Ｙ）への前記換算を行なう。変換装
置（13）及び計算機（14）有利な構成については後に説
明する。

更に、操舵ピッチ及び航走ピッチフィードバック値の
逆算値を表示器（33）で表示するため、行程フィードバ
ック値（Hx）（Hy）が、変換装置（13）とは逆に動作す
るフィードバック値変換器（32）にも供給されるように
なっている。好ましくは、航走ピッチ及び操舵ピッチ基
準量の逆算したフィードバック値を形成するため、計算
機（14）とは逆に動作するフィードバック値演算要素
（34）を、フィードバック値変換器の後段に設けてあ
る。

例えば、船の駆動部が定常状態になると、一致表示器
（35）がフィードバック値逆算と航走命令（Ｆ）及び操
舵命令（Ｒ）に相当する値との一致を表示し、次に、表
示器（33）が揺動羽根の実際の位置を表示する。このこ
とは、特に、例えば複数の船が同行することから、制御
点（Ａ）の遠隔制御又は手動制御に切り換えるため、速
度制御レバー（15）及び操舵輪（17）がオフにされる場
合有利である。

操作端の立体的配置により、船の種類ごとに、操作端
の軸（Ｘ）（Ｙ）と船の軸（Ｒ）（Ｆ）との間の角度
（ｗ）が確定している。このため、右回りの船座標系か
ら、左回りのＸ−・Ｙ−座標系に移行する必要の生じる
ことがある。これは、Ｘ座標若しくはＹ座標の条件変更
についてのパラメータ（BX）（BY）により設定すること
ができる。

次にこの座標変換は、目標値（DR）（DF）を、 DX＝BX（DR.cos w＋DF.sin w） DY＝BY（−DR・sin w＋DE・cos w）。

により、偏心（DX）（DY）に変換する。この変換につい
ては、いわゆる「ベクトル旋回子」が知られている。変
換装置（13）内には、適宜な演算要素（38）（第３図）
が、ピタゴラスの定理により、偏心から各操作シリンダ
行程目標値（Hx＊）（Hy＊）を算出する別の演算要素
（37）と直列に接続してある。

操作シリンダの旋回軸（Ax）（Ay）と座標交点との距
離を（ax）又は（ay）とすると、例えば第３図の演算要
素（37）について、次式が成り立つ。

（ax＋Hx＊）^２＝（ax＋DX）^２＋DY² （ay＋Hy＊）^２＝（ax＋DX）^２＋DX² 第３図に示すように、適宜な逆演算要素（37′）及び
逆ベクトル旋回子（36′）が、実際のフィードバック値
（Hx）（Hy）から操舵ピッチ及び航走ピッチの逆算した
フィードバック値（DFo′）（DRo′）を形成する。

操作端用制御信号、つまり行程目標値（Hx＊）（Hy
＊）の断続処理が、第３図では操作シリンダ（25x）に
ついてのみ示してある。行程調節器（28x）として、有
利には比例調節器が使用される。オーバーシュートを防
ぐべき場合、利得は、適当な特性要素（38）たる比較制
御弁により非線形に調整される。これにより、シリンダ
調整速度は、特に制御偏差の根に概ね比例して設定する
ことができる。電気制御可能な弁制御レバーが突然に動
いて、大きな圧力変化を帰結することのないよう、特性
要素（38）たる比較制御弁と直列に、ランナップ検出器
（39）を設けてある。

下位のバルブ行程調節器（30x）は、主にPI動作のも
のであり、その出力信号に、「バルブ電流ディザー」と
しての副目標値設定器（41）により生成される方形振幅
が重ね合わされる。これにより、弁制御レバーの絶えざ
る微動、従って比例制御弁（26x）内の摩擦低減が達成
される。

下位のバルブ電流調節器（31x）は、２位置調節器と
なっている。そのため、バルブ電流目標値が整流され、
その徴候、つまりシリンダ行程の増減に応じて、操作シ
リンダ及び比例制御弁を流れる制御油の各方向に付属し
た制御流路に供給される。各制御流路は、バルブ電流用
スイッチングトランジスタ（43）（43′）を駆動するし
きい値要素（42）（42′）を含む。

操舵ピッチ及び航走ピッチ、つまり制御点（Ａ）の偏
心は、駆動部の負荷状態に依存した値に制限される。こ
れに利用するのが第４のリミッターである。これは、限
界調節器を含み、航走ピッチについても、操舵ピッチに
ついても、限界値を設定する。この限界値は、正のピッ
チと負のピッチとで異なってもよい。これにより、駆動
部（20）の動作状態に応じて過負荷が回避され、揺動羽
根の制御を、船及び駆動部の種類に柔軟に適合すること
ができる。

結線（24）を介し、負荷状態フィードバック値とし
て、例えば機関の容積効率、つまり入口弁（21）の調整
を設定することができる。これがアナログ値である場
合、許容最大負荷（Lmax）からの偏差はアナログ調節
器、主に積分部及び微分部を有する調節器（PI−DT1調
節器（44））に供給することができる。

調節器の出力信号（FL）は、リミッター（45）を介し
て、値１を設定してある最大値（FLmax）に制限され
る。最小値も、設定された値（FLmin）（例えばFLmin＝
1/2）に制限してある。それゆえ、フィードバック値
（Ｌ）が限界値（Lmax）に達していない限り、調節器出
力信号（FL）は、それが値（FLmax）になるまで上昇す
る。そして（Lmax）を超えると、（FL）は荷重最大値が
維持されるか、又は値（FLmax）が達成されるまで、絶
えず低下する。

それに対し、ディジタルフィードバック値（Ｌ）を使
用する場合には、２位置調節器（しきい値（Lmax）のし
きい値要素（46））を使用し、その出力信号を極性信号
として積分器（47）に供給することができる。積分器の
出力信号は、設定された極性に応じて一定ピッチで増減
し、（FLmax）若しくは（FLmin）が達成され、又は出力
信号（FL）が値（Lmax）だけ揺れる。

出力信号（FL）は、掛け算器（48）により、特性要素
（14）の出力信号（DF＊）（DR＊）の係数として利用さ
れる。この積は、特性要素（49）を当該駆動部タイプに
個々に適合するため付加的に特性要素に供給することが
できる。例えば、最大荷重若しくは（FL）＝１のとき、
実際の航走ピッチ（DF）は前進の場合、（DF）により設
定された航走ピッチの95％、後進の場合、例えば80％に
制限されるようにすることができる。

操舵ピッチについては、それに係りなく、ピッチの両
極性の独自の最大値を設定することができる。

負荷に依存したリミッター（50）に相当する逆演算要
素（50′）が、まず特性要素（49）とは逆に特性要素
（49′）により、最大ピッチを補償し、そして係数（F
L）で割ることにより、掛け算器（48）の働きを補償す
る。

航走ピッチ及び操舵ピッチの最大ピッチだけ修正され
逆算されたフィードバック値（DF″）（DR″）を取り出
すことのできる出力端子も設けてある。

航走命令（Ｆ）から、操舵ピッチ（第１図の特性曲線
（10））の関数として適宜な航走ピッチ又は偏心を形成
することは、前述の先行技術ですでに提案されている。
例えば、羽根車が船首に、そして１個又は並置した２個
の羽根車が船尾に設けてある場合、水は、船の種類に応
じて船の長手軸（Ｆ）から航走速度及び航走方向、つま
り、航走ピッチの大きさ及び前置符号に応じて偏位した
方向に、個々の羽根車に突接して流れる。つまり、
（Ｒ）方向の希望するスラストを調整するには、さまざ
まな操舵ピッチが必要であり、これは、特性曲線の変位
により考慮される。

第５図に示した特性曲線（10）から、例えば航走ピッ
チについて基準量（Ｆ）（Ｒ）に依存した値（DF＊（F,
R＊））が生じる。特性曲線変位のため、操舵ピッチ
は、航走推進が前向きか後向きかに応じて、特性曲線
（10）に対し、DF＊・Ｆ＋（直線51）もしくはDF＊・Ｆ
−（直線52）の値だけずらされ、偏心DR＊は、 DR＊＝Ｒ＋DF＊・Ｆ＋又は DR＊＝Ｒ＋DF＊・Ｆ−となる。

しかし、制御点（Ａ）を変位する機構は、中心点から
限定された最大偏位を許すにすぎない。この最大偏位
は、第５図に円（53）で明示してあり、 を条件に与えられている。それゆえ、計算機は、基準量
として設定された命令（Ｆ）（Ｒ）から、第５図に示し
た限界曲線（54）内にあるピッチ（DF＊）（DR＊）を求
めることがわかる。

第６図に示すように、この線図の変位は、計算機（1
4）内の適宜な特性要素（55）により達成される。逆算
したフィードバック値（DF′）（DR′）のため、フィー
ドバック値演算要素（34）が適宜な逆特性要素（55′）
を含み、値（DF″）（DR″）は逆特性要素（55″）によ
り逆算される。

切換スイッチ（58）が適宜な位置にあるとき、現実の
シリンダ行程が船座標上のどの偏心逆算値に相当するか
を、表示器（57）で読み取ることができる。計算機が故
障すると、継電器（58′）が応答して切換スイッチ（5
8）を切り換え、表示器（57）は、角度（ｗ）だけ回転
したとき座標上の実際のシリンダ行程を表示する。

基準量（Ｆ）（Ｒ）は、計算機（14）内で特性要素
（56）により、有利に選定される次式により変換され
る。

DF＊＝Ｆ・Ｎ 式中Ｎは、可変パラメータ（Ｍ）、（Ｂ）を有する関
数 Ｎ＝（１−M|B|^B） により与えられる。

別の有利な特性曲線は、やはりかかる関数Ｎから出発
し、航走命令（Ｆ）が量的に係数（Ｎ）以下である限
り、航走ピッチ（DF）をこの航走命令と同一視する。別
の場合には、DF＊＝（sign F）・Ｎと設定される。

特性要素は、２つの特性曲線形状間で、選択的に切り
換えることができるよう構成することができる。その
際、他方の特性曲線形状に切り換えるのと同時に、別の
制御部材内でも、別のパラメータセットへの移行が起き
るのが望ましいことがある。

フィードバック値演算要素（34）内で、行程フィード
バック値を逆算する逆特性要素（56′）が、計算機（1
4）内の当該特性要素（56）に相当する。制御系が定常
状態になると、計算機値演算要素（34）で取り出す基準
量逆算値（Ｆ′）（Ｒ′）は、速度制御レバー（15）及
び操舵輪（17）で設定した命令と一致する。この平滑化
した状態を、前述の一致表示器（35）（第２図）で読み
取り、遠隔制御又は手動制御への移行を、その場で引き
起こすことができる。この移行は、動作選択スイッチ
（59）で行なうことができる。

この動作選択スイッチを介して、調節器がオフとなる
手動操作のとき制御系のランナップ検出器にフィードバ
ック値をフォローさせるため、基準量逆算値を制御系の
入力端子に印加することも可能である。

摺動羽根の急激な変位、及びそれに伴う駆動部の負荷
ジャンプを避けるため、操舵ピッチ基準量（Ｆ）及び航
走ピッチ基準量（Ｒ）のため、航走命令及び操舵命令の
急変時変位速度を、それぞれランナップ検出器が制御す
るのが望ましい。変位速度は、一定した値などはなく、
各成分の大きさに伴って変化する。方向、つまり零点か
らの上昇又は零点への低下も考慮することができる。

制御油ポンプが駆動部に接続してあるので、変位速度
が回転数に依存することも望ましい。付加的に上昇速度
は機関の過負荷を避けるため、駆動部の荷重に応じて下
げることができる。

それゆえ、第６図に示すように、計算機（14）の入力
端子に変位速度制限回路（60）が配置されている。この
回路は、航走命令の変更時航走ピッチ（Ｆ）若しくは操
舵命令の変更時操舵ピッチ（Ｒ）を新たな値に連続的に
高めるため、各１個のランナップ検出器（61F）（61R）
を含み、その際操舵ピッチ及び航走ピッチは、好ましく
はピッチ増減の変更速度を個々に調整可能である。

航走ピッチ基準量の変更速度（VF）は、第６図の場
合、ランナップ検出器（61F）で一定の値（VFo）に設定
してある。この値は、例えばプロペラ寸法に調整してあ
り、航走ピッチ、その変更方向、駆動出力（Ｌ）、機関
又は制御油ポンプの回転数（No）に応じて修正すること
ができる。航走ピッチの検出は、その基準量（Ｆ）若し
くは航走レバー（15）で取り出した制御信号（Fo）の絶
対値形成器（62）により表わされ、検出器（63）は変更
方向の検出、つまりピッチ増減間の差異を、 により表わす。

検出器（63）により制御された切換スイッチ（63′）
は、方向に依存して２つの特性曲線検出器（64）（6
4′）で切り換えを行なうことにより、航走ピッチ及び
その変更方向に依存した修正関数（FF（Fo））、主に多
角形を調整することができる。

同様に、切換スイッチ及び２つの特性曲線検出器（6
5）（65′）により出力に依存した修正関数（HF
（Ｌ））が調整され、その際、ピッチ低下は、特に出力
に係りなく、急激に行なうこともでき、d|F|/dt＜０の
場合、活性化される特性曲線検出器（65′）で、特に
「１」値を一定に調整することができる。

回転数（No）により制御される特性曲線検出器（66）
が、更に修正関数Ｇ（No）を発生し、ランナップ検出器
は、基準量（Ｆ）の変更速度（VF）を次式により決定す
る。

VF＝VFo・FF（Fo）・Ｇ（No）・HF（Ｌ） 操舵輪（17）の信号（Ro）により形成され操舵ピッチ
基準量（Ｒ）に関し、適宜な検出器と合わせて、適宜な
特性曲線検出部により関数FR（Ro）,HR（Ｌ）が形成さ
れる。この検出器は、設定された上昇速度（VRo）か
ら、次式により基準量（Ｒ）の変更速度を発生する。

VR＝VRo・FR（Ro）・Ｇ（No）・HR（Ｌ） 従って、この発明は、個々のパラメータ及び特性曲線
を簡単に調整して、各種の船及び要求条件に簡単に適合
することのできるサイクロイドプロペラの制御点（Ａ）
用制御系を提供する。この制御系は、頑丈で、ほとんど
保守が不要である、かつ操作が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来公知のサイクロイドプロペラ制御系の原
理を示す図である。 第２図は、本発明による好ましい装置の原理を示す回路
図である。 第３図は、航走ピッチ及び操舵ピッチの目標値に依存し
た制御軸の制御系を示す回路図である。 第４図は、目標値を負荷に依存して制限するリミッター
を示す部分回路図である。 第５図は、変換された目標値制御線図である。 第６図は、航走命令及び操舵命令からの航走ピッチ及び
操舵ピッチ目標値の形成系を示す回路図である。 （１）円、（２）〜（６）揺動羽根 （７）（７′）交点、（８）（９）交点 （10）特性曲線、（11）（12）操作部材 （13）変換装置、（14）計算機 （15）速度制御レバー、（16）検出器 （17）操舵輪、（18）検出器 （20）ディーゼル機関、（21）入り口弁 （22）駆動部調節装置、（23）機械的要素 （24）結線、（25x）（25y）操舵シリンダ （25x,y）〜（31x,y）シリンダ工程制御回路 （26x）（26y）比較制御弁 （27x）（27y）測定用変換器 （28x）（28y）シリンダ行程調節器 （29x）（29y）バルブ行程調節器 （31x）（31y）バルブ電流調節器 （32）フィードバック値変換要素 （33）表示器 （34）フィードバック値演算要素 （35）一致表示器、（36）（37）演算要素 （36′）ベクトル旋回子 （37′）逆演算要素、（38）特性要素 （39）ランナップ検出器 （40）PI調節器、（41）副目標値設定器 （42）（43）しきい値要素 （43）（43′）スイッチングトランジスタ （44）PI−DT1調節器、（45）制限回路 （46）しきい値要素、（47）積分器 （48）掛け算器、（49）特性要素 （50）リミッター、（50′）逆演算要素 （51）（52）直線、（53）円 （54）限界曲線、（55）特性要素 （56）特性要素、（57）表示器 （58）切換スイッチ、（58′）継電器 （59）動作選択スイッチ （60）回路 （61F）（61R）ランナップ検出器 （62）絶対値形成器、（63）検出器 （63′）切換スイッチ （64）（64′）（65）（65′）特性要素 （Ａ）制御点、（Ax）（Ay）垂直軸．揺動軸 （Ｂ）パラメータ、（DF＊）航走ピッチ （DFo′）（DRo′）フィードバック値の逆算値 （DR＊）操舵ピッチ、（Dx）（Dy）偏心量 （Dx）（Dy）制御量、（Ｆ）航走命令 （Ｆ）船の長手軸、（ｆ）角度 FF（Fo）.FR（Ro）.G（Ｎ）.HF（Ｌ）.HR（Ｌ）関数 （Fo）航走命令、Ｇ（No）修正関数 HF（Ｌ）修正関数 （Hx）（Hy）工程フィードバック値 （Hx＊）（Hy＊）目標値、（Ix＊）（Iy＊）目標値 （Ｍ）パラメータ、（No）回転数 （Ｒ）操舵命令、（Ｒ）操舵軸 （Ro）操舵命令、（VF）（VR）基準量変更速度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハラルト グロース 西ドイツ国 デー−7922 ボルハイム ア ールヴェーク １ (56)参考文献 特開 昭47−1133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−1134（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）制御点（Ａ）の偏心量（DX）（DY）
   に応じて、プロペラの揺動羽根ピッチを調整する機構
   と、 （ｂ）２個の互いに接続され機構の制御点を通過する電
   気制御可能な操作端と、 （ｃ）航走命令（Ｆ）及び操舵命令（Ｒ）に応じて、船
   の座標を基準に、航走ピッチ（DF）及び操舵ピッチ（D
   R）の目標値を形成する計算機（14）と、 （ｄ）目標値から操作端に対する偏心を形成する変換器
   （13）とを有する、駆動部（20）に結合された船舶用サ
   イクロイドプロペラの制御装置において、 制御点通過のため垂直軸（Ax）（Ay）を中心に回転可能
   な操作シリンダ（25x）（25y）にそれぞれ作用する２個
   の電気油圧式比例制御弁（26x）（26y）を有する油圧回
   路と、偏心から操作シリンダの工程目標値を算出する演
   算要素（第３図の（37））と、行程目標値及び行程フィ
   ードバック値（Hx）からシリンダに作用する制御弁のバ
   ルブ電流目標値（Ix＊）（Iy＊）を形成するシリンダ行
   程制御回路（25x）〜（31x），（25y）〜（31y）（第２
   図）とからなることを特徴とする船舶用サイクロイドプ
   ロペラの制御装置。
2. 【請求項２】計算機が、航走命令（Ｆ）から導き出した
   基準量と、操舵命令（Ｒ）から導き出した量と、可変パ
   ラメータ（Ｍ）及び（Ｂ）とから航走ピッチ目標値（D
   F）を、次式 DF＝Ｆ・（１−M|R|^B） により形成する第１の特性要素（56）を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項に記載の船舶用サイク
   ロイドプロペラの制御装置。
3. 【請求項３】計算機が、航走命令から導き出した基準量
   （Ｆ）と、操舵命令から導き出した基準量（Ｒ）と、可
   変パラメータ（Ｍ）及び（Ｂ）とから、航走ピッチ目標
   値（DF）を、 |F|≦Ｎ＝１−M|R|^Bの場合、DF＝Ｆ、その他の場合、DF
   ＝（signF）・Ｎとして求める第１の特性要素を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の船舶
   用サイクロイドプロペラの制御装置。
4. 【請求項４】計算機が、航走ピッチ基準量、特に航走ピ
   ッチ基準量と航走方向とに応じて、操舵ピッチを制御す
   る第２の特性要素を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項に記載の船舶用サイクロイドプロペラの制
   御装置。
5. 【請求項５】計算機が、航走命令（Fo）変更時及び操舵
   命令変更時、その都度、航走ピッチ及び操舵ピッチの基
   準量を新たな値に連続的に高めるランナップ検出器（61
   F）（61R）を含み、ピッチ増減のため、基準量の変更速
   度が、個々に調整可能であること（第６図）を特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の船舶用サイクロイ
   ドプロペラの制御装置。
6. 【請求項６】ランナップ検出器が、計算機の入力端子に
   配置してあり、航走命令（Fo）及び操舵命令（Ro）か
   ら、基準量（Ｆ）及び（Ｒ）を形成し、基準量の変更速
   度（VF）及び（VR）が、次式 VF＝VFo・FF（Fo）・Ｇ（Ｎ）・HF（Ｌ） VR＝VRo・FR（Ro）・Ｇ（Ｎ）・HR（Ｌ） により決定され、式中FF（Fo）、FR（Ro）が、それぞれ
   Fo,Ro及びそれらの条件に依存する関数（特にピッチ量
   の増減に合わせて選定した関数）、Ｇ（Ｎ）が、プロペ
   ラ若しくは駆動部の回転数に依存する関数、HF（Ｌ）、
   HR（Ｌ）が、駆動部の負荷状態に依存する関数、特に航
   走ピッチ若しくは操舵ピッチ低減の場合、HF（Ｌ）＝１
   若しくはHR（Ｌ）＝１の関数であること（第６図）を特
   徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載の船舶用サイ
   クロイドプロペラの制御装置。
7. 【請求項７】操舵ピッチ及び航走ピッチの目標値が、操
   作シリンダの許容最大行程に相当する値に制限されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の
   船舶用サイクロイドプロペラの制御装置。
8. 【請求項８】目標値が、それぞれ、駆動部の負荷状態に
   依存する値に制限されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第（７）項に記載の船舶用サイクロイドプロペラ
   の制御装置。
9. 【請求項９】駆動部の負荷状態に相当する量を、入力さ
   れる限界調節器の出力信号により設定された値、好まし
   くは、正の目標と負の目標値とで異なる設定値に基づい
   て、それぞれ制御するようになっているリミッターを備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の船舶用サイクロイドプロペラの制御装置。
10. 【請求項１０】操舵ピッチ及び航走ピッチフィードバッ
    ク値の逆算値を形成するため、行程フィードバック値
    が、変換装置及び演算要素とは逆に動作するフィードバ
    ック値変換器にも供給されることを特徴とする特許請求
    の範囲第（１）項に記載の船舶用サイクロイドプロペラ
    の制御装置。
11. 【請求項１１】航走ピッチ及び操舵ピッチ基準量の逆算
    フィードバック値を形成するため、フィードバック値変
    換器の後段に、計算機とは逆に動作するフィードバック
    値演算要素を設けてあることを特徴とする特許請求の範
    囲第（２）項に記載の船舶用サイクロイドプロペラの制
    御装置。
12. 【請求項１２】シリンダ行程制御回路が、非線形比例増
    幅器（38）とランナップ検出器（39）とを含むことを特
    徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の船舶用サイ
    クロイドプロペラの制御装置。
13. 【請求項１３】各シリンダ行程制御回路に、PI調節器
    （40）を有する弁行程制御回路が従属し、その出力信号
    が、交番バルブ電流副目標値に接続されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（12）項に記
    載の船舶用サイクロイドプロペラの制御装置。
14. 【請求項１４】各バルブ電流目標値が、下位のバルブ電
    流制御回路に供給されるようになっていることを特徴と
    する特許請求の範囲第（１）項に記載の船舶用サイクロ
    イドプロペラの制御装置。