JPH0939894A - 電気推進と二枚舵による船舶推進操縦制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操縦性を向上させ、機関室長さを短縮し、振
動を軽減し、従来の電気推進方式に比べて燃料消費量を
約５％少なくすることを目的とする。 【解決手段】 複数のディーゼル交流発電機と、複数の
一方向回転の極数変換誘導籠型の推進電動機と、クラッ
チ付きの回転数切換減速装置と、固定幾何学的高揚力断
面輪郭を有する二枚舵装置と、制御パネルとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気推進と二枚舵による
船舶推進操縦制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】推進プロペラを電動機で作動させる、い
わゆる電気推進船は、ディーゼル推進船、タービン推進
船に比べて、操作が容易であること、遠隔・自動制御が
容易であること、機関室配管に自由度があること、振動
が少ないこと、などの点から、特殊船には採用されてい
るが、商船用としては採用されていない。その理由は、
船の速度を調節するのに推進電動機の速度制御及び後進
のための逆回転制御が必要であるため、特殊な制御方式
が必要となることである。このため、価格が極めて高価
となるほか、燃料消費量も増加することになり、このこ
とが、商船用として採用されない理由である。

【０００３】代表的な電気推進方式は、従来、ワードレ
オナード制御方式、サイリスタ制御方式である。従来の
ワードレオナード制御電気推進船の場合、その構成は、
図１７に示すように、ディーゼル機関９１により駆動さ
れる交流発電機９２、この交流発電機からの電力で作動
する定速交流モーター９３、この定速交流モーターで機
械的に駆動される直流発電機９４、この直流発電機から
の電力で作動する推進用直流電動機９５、この推進用直
流電動機の出力軸に結合された推進プロペラ軸９６及び
推進プロペラ９７、及び、推進用電動機９５の回転速度
を制御するワードレオナード制御装置９８から成る。

【０００４】他方、船舶の操縦性を著しく高める手段と
して、近年、１基の一方向回転推進プロペラの後方に、
それぞれ主として外舷側が固定幾何学的高揚力断面輪郭
を有する舵２枚を左右対称に設ける舵装置があり、１本
の操作レバー（ジョイステッイック）を二次元面上で操
作することにより、各舵の回転位置を組み合わせる操作
を行っている。

【０００５】この舵装置では、推進プロペラを常時回転
させた状態、つまり、プロペラが常時後方に後流を発生
させる状態のままで、２枚の舵がプロペラの後流を受け
て高揚力を発生し、併せて、２枚の舵が形成する可変ダ
クト効果により、３６０°全周方向に、船舶の操縦の元
となる推力を発生し、船舶の直前進、直後進、前進左右
旋回、後進左右旋回、ホバリング（その場静止）、スピ
ニング（その場旋回）の各操縦モードができるようにし
たものが実用に供されている。

【０００６】このような二枚舵装置を設けた船舶は、船
舶の操縦性という面では著しい向上を達成しているが、
従来、この二枚舵装置を作用させる元であるところの推
進プロペラを駆動する主機関はディーゼル機関である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来の電
気推進装置は、ワードレオナード制御方式はもちろん、
サイリスタ制御方式にしても、或いは周波数制御方式に
しても、最大の問題は、設備コストが極めて高いこと、
また、特にワードレオナード制御方式においては、それ
に加えて燃料消費量が極めて多くなることであり、経済
性を重んじる商船においては、採用能わざるところであ
った。

【０００８】電気推進方式を採用しながら、且つ、この
設備コストが高い、燃料消費量が多いという問題を解決
する手段は、交流籠型誘導電動機を推進電動機として採
用することである。

【０００９】しかし、ディーゼル発電機で発電した電力
でこの交流籠型誘導電動機を用いて直接に推進プロペラ
を駆動する場合、次のような問題がある。即ち、船舶に
おいては、特に出入港時、狭水路航行時において、船舶
の速度を任意の速度に制御することができるようにする
とともに、前後進切換の制御ができなければならない
が、交流籠型誘導電動機の場合、極数変換によって回転
速度を段階的に変えられるのみで、任意の回転速度に変
速することはできないという問題があった。

【００１０】さらに、推進プロペラと結合した状態で推
進電動機としての籠型誘導電動機を起動すると、過大な
起動電流が流れるので、起動を可能にするためには、起
動電流の故に大きな発電機容量を必要とするという問題
があった。

【００１１】また、従来の、固定幾何学的高揚力断面輪
郭を有する二枚舵を装備した船舶は、船の操縦性の向上
という面では著しい効果を発揮するものの、この二枚舵
装置に揚力を発生させる源であるところの推進プロペラ
を駆動するのがディーゼル機関であったので、操作が複
雑で自動化し難く、そのため多くの乗組員を必要とし、
据付け・艤装が複雑となり、メンテナンスに手がかか
り、機関室長さが長くなり、機関部重量が重くなり、振
動が大きくなるといった問題が残されていた。

【００１２】本発明は、上記従来の電気推進及び二枚舵
装置の問題を解決し、その結果として、取扱いが容易で
当直中のメンテナンスが不要となることによる機関部の
無人化を可能にし、船舶の安全性を高めるために操縦性
を向上させ、船舶の建造コストを低減させ、機関室長さ
を短縮し、振動を軽減し、従来の電気推進方式に比べて
燃料消費量を約５％少なくすることを可能にするという
諸命題を一挙に達成することを目的としてなされたもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の電気推進と二枚舵による船舶推進操縦
制御装置は、複数のディーゼル交流発電機と、該ディー
ゼル交流発電機の発電交流電力によって駆動される複数
の一方向回転の極数変換誘導籠型の推進電動機と、該推
進電動機の出力軸と推進プロペラ軸との間に設けた、そ
れぞれクラッチ付きの回転数切換減速装置と、推進プロ
ペラの後方に左右対称に配し、それぞれの回転角度位置
の組み合わせによりプロペラ後流を制御することによ
り、船舶の減速、後進、前進左右旋回、後進左右旋回、
その場静止（ホバリング）、その場旋回（スピニング）
の各操縦ができるようにした固定幾何学的高揚力断面輪
郭を有する二枚舵装置と、集中制御するための諸機器と
必要な安全保護システムを装備する制御パネルとからな
る構成とする。

【００１４】ここで、推進電動機として交流籠型誘導電
動機の起動電流の問題を解決する手段として、推進電動
機を複数台に分け、減速装置にクラッチを設ける。即
ち、起動時には、減速装置のクラッチを切り離して推進
電動機と推進プロペラとの結合を解除するとともに、推
進電動機を１台づつタイムラグを設けて起動できるよう
な構成にする。

【００１５】次に、回転速度が一定である交流籠型誘導
電動機を推進電動機として使用するときの速度制御の問
題を解決する手段として、二枚の舵の回転角度の制御に
より、推進プロペラは一定回転速度で回転していても、
船速は、ゼロまで任意の速度に制御できるように構成す
る。籠型誘導電動機を極数を２段或いは３段に変換でき
る構成とするほか、更に船舶の大洋航行において必要と
される最大船速と常用船速に対応する減速比を持つクラ
ッチ付多段変速減速装置により速度制御するものとす
る。

【００１６】上記した構成において、船舶の減速操縦と
後進操縦とを二枚舵装置に受け持たせること、また、船
舶の運転状態に応じた必要な推進プロペラ回転速度の切
換を推進電動機の極数変換とクラッチ付き回転数切換減
速装置の動力伝達経路の切り換えにより行うこと、更
に、起動電流を抑制するために、推進電動機を複数台に
分けて起動を順次行うようにすることにより、推進プロ
ペラを駆動するための電気装置としては、ディーゼル交
流発電機の発電する交流電力によって直接駆動される一
方向回転（逆転を必要としない）の交流極数変換籠型誘
導電動機を採用することができるため、製造コスト高と
いう従来の電気推進装置の最大の問題が解決される。さ
らに、効率が良くなり、従来の電気推進方式に比べて燃
料消費量を約５％節減できるとともに、機関部の容積と
重量を減少させることができる。

【００１７】そのほか、船舶の運転状態に応じていった
ん推進電動機の極数と減速装置の動力伝達経路を設定
し、複数台の推進電動機を１台ずつ順次起動しておけ
ば、あとは、推進プロペラは常時作動させたままで二枚
舵装置により船舶操縦ができることにより、従来の電気
推進装置における船舶操縦時の推進電動機の頻繁な起動
・停止・回転数制御・回転方向制御の問題も解決され
る。

【００１８】また、二枚舵装置としても、舵に揚力を発
生させる源として、操作が複雑、自動化しにくい、据付
け・艤装が複雑、メンテナンスに手がかかる、機関室長
さが長くなる、振動が大きいといった問題のあるディー
ゼル主機関に依存しなくて済むことになる。

【００１９】かくて、最低の製造コストでもって、近年
要請が高まっている操縦制御の容易さ、航海中のメンテ
ナンスの不要なることによる機関部の無人化が可能とな
り、同時に、船舶の操縦性能が高まることにより、安全
性も向上させることができる。

【００２０】その他、機関部の機器システムが単純化す
ることによる艤装コストの低減と併せて、機関室長さが
短縮されることにより、建造コストが低減する。さら
に、メンテナンスに手がかかり、最大の振動源であった
ディーゼル主機関がなくなるという効果があり、振動が
なくなるということは船体の設計を容易にする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 ［第一実施形態］ （１）構成 ○ 図１〜図２に示すように、複数のディーゼル機関１
（本実施形態では３台）の各々に交流発電機２が直結さ
れる。 ○ この交流発電機２の発電電力によって、始動器３を
通して駆動される複数（本第一実施形態では２台）の一
方向回転の極数変換（本第一実施形態では４／８極の極
数変換）籠型交流誘導型の推進電動機、即ち第一推進電
動機４と第二推進電動機５を設ける。 ○ 推進電動機４，５と推進プロペラ６のプロペラ軸７
の間にクラッチ付きの回転数切換（本第一実施形態では
動力伝達経路二段切換）回転数切換減速装置８を設け
る。 ○ 図２に示すように、回転数切換減速装置８は、第一
推進電動機４の出力軸９に結合される第一入力軸１０、
該第一入力軸に遊嵌された第一電動機ピニオン１１、第
二推進電動機５の出力軸１２に結合される第二入力軸１
３、該第二入力軸に遊嵌された第二電動機ピニオン１
４、該第一電動機ピニオン及び該第二電動機ピニオンが
同時に噛み合う電動機ギア１５、該電動機ギア１５と同
軸上に固定された第一段第一ピニオン１６と第一段第二
ピニオン１７、第一段第一ピニオン１６と噛み合う第一
段第一ギア１８、第一段第二ピニオン１７と噛み合う第
一段第二ギア１９、第一段第一ギア１８を遊嵌するとと
もに第二段第一ピニオン２０を固定した第一中間軸２
１、第一段第二ギア１９を遊嵌するとともに第二段第二
ピニオン２２を固定した第二中間軸２３、第二段第一ピ
ニオン２０及び第二段第二ピニオン２２の双方に噛み合
う第二段ギア２４、該第二段ギア２４を固定した出力軸
２５、第一入力軸１０と第一電動機ピニオン１１との間
を嵌脱する第一電動機クラッチ２６、第二入力軸１３と
第二電動機ピニオン１４との間を嵌脱する第二電動機ク
ラッチ２７、第一中間軸２１と第一段第一ギア１８との
間を嵌脱する第一クラッチ２８、第二中間軸２３と第一
段第二ギア１９との間を嵌脱する第二クラッチ２９、出
力軸２５に設けた推進プロペラスラスト軸受３０、及び
各軸１０、１３、２１、２３の半径方向荷重を受ける各
ラジアル軸受から構成される。 ○ 回転数切換減速装置８の減速比については、推進プ
ロペラの設計に依存するが、推進プロペラ常用回転速度
を300 r.p.m.とすれば、電源を60Hzとして推進電動機の
最大回転速度（極数４極）は1,800 r.p.m となる減速比
とする。

【００２２】このための減速比は、クラッチ２８，２９
の操作により、第一段第一ピニオン１６、同第一ギア１
８、第二段第一ピニオン２０、第二段ギア２４を経て動
力が伝達される経路（第一経路）においては１／６．３
となり、また、第一段第二ピニオン１７、同第二ギア１
９、第二段第二ピニオン２２、第二段ギア２４を経て動
力が伝達される経路（第二経路）においては約１／６と
なるようにする。これは、船舶の大洋航行時の推進プロ
ペラ出力を最大１００％と定格８５％の二点で使用でき
るようにするためである。

【００２３】他方、舵装置３１の構成は図３〜図５に示
すような構成である。 ○ １基の一方向回転式の推進プロペラ６の後方に、左
舷舵３２と右舷舵３３とを、推進プロペラ軸心３４を含
む垂直面に対して左右対称に配置する。 ○ 各舵の水平断面において、その輪郭は、例えば左舷
舵３２については図５に示すように、半円形の前縁３５
から断面幅を徐々に増して最大幅に達した後、断面幅を
徐々に減少していく流線型をなし、外舷側の側面の後端
部に凹面３６を形成する。これが所謂固定幾何学的高揚
力断面輪郭と呼ばれるところの、主として高揚力を発生
する面である。 ○ 各舵３２，３３の頂面と底面には、外舷側に張り出
した頂端板３７と底端板３８をそれぞれ取り付ける。 ○ 各舵の頂部の舵回転中心線上に舵軸３９をそれぞれ
固定する。各舵軸の上端に舵取機４０をそれぞれ取り付
ける。 ○ 左舷舵３２は、舵取機４０によって、上から見て時
計方向に、二つの舵軸の軸心を通る直線を越えて最小限
１５°まで回転でき、右舷舵３３は、同様に、反時計方
向に、該直線を越えて最小限１５°まで回転できるよう
にする。 ○ 各舵３２，３３の回転角度位置を組み合わせること
によって、船舶の操縦に必要な、３６０°全周のいずれ
の方向にも推力を発生せしめ得るように各舵を制御する
ために、図６に示すように、二次元面上で１本の操作レ
バーで操作するようにした操作装置（ジョイスティッ
ク）４１を制御パネル４２に設ける。制御パネル４２
は、上記の電気推進装置及び舵装置を集中制御するとと
もに必要な安全保護システムを装備するためのであり、
船橋（船舶操船位置）に設置する。

【００２４】図６に示すように、制御パネル４２は、デ
ィーゼル発電機始動押釦４３、同停止押釦４４等からな
るディーゼル発電機制御装置４５と、ＡＣＢ・減速装置
クラッチ・推進電動機の電気回路投入押釦４６、同遮断
押釦４７、電圧・電流・電力・周波数の表示等からなる
配電装置４８と、二枚の舵を組合せ操作するためのジョ
イスティック４１とその作動と指令を表示するＣＲＴ４
９からなるジョイスティック操作装置５０と、減速装置
の各クラッチの単独嵌合押釦５１、同切離押釦５２、イ
ンターロック装置、動力伝達経路切り替えスイッチ５３
等からなるクラッチ制御装置５４と、推進電動機電気回
路投入押釦５５、同遮断押釦５６、極数切り替えスイッ
チ５７、運転表示５８等からなる推進電動機制御装置５
９とで構成される。 （２）作用 上記の構成の電気推進と二枚舵による船舶推進操縦制御
装置の第一実施形態は次のように作用する。 （ｉ）ディーゼル発電機の始動と給電 ○ 船舶を停泊状態から運転状態にするときは、先ずデ
ィーゼル発電機を作動さる。この始動操作は制御パネル
４２から行う。 ○ 船舶の運転の状態により必要な電力負荷に応じて、
運転すべきディーゼル発電機を特定する。 ○ そのディーゼル発電機の始動押釦スイッチ４３を押
すことにより、ディーゼル発電機始動装置を作動させ、
ディーゼル機関１を始動させる。 ○ 始動が完了すれば、ＡＣＢ投入釦４６を押すことに
より、または自動投入により、ＡＣＢを投入し、給電す
る。 ○ 必要電力負荷により更に残りのディーゼル発電機を
始動させる場合は、同様にディーゼル機関を始動させた
あと、手動またはＡＣＢ自動投入・負荷分担装置によ
り、同期投入させ、また、運転中の発電機の負荷を均分
させるために、負荷分担装置を働かせる。 （ii）推進電動機の始動・停止 ○ ディーゼル発電機２の始動が完了すれば、次に、推
進電動機４，５を始動させる。この操作は制御パネル４
２から行う。 ○ 回転数切換減速装置８に結合した２台の推進電動機
のうちの１台、例えば第一推進電動機４を先ず起動す
る。第一電動機クラッチ２６を脱にした状態で第一推進
電動機４を始動器３によって起動する。この場合、電動
機は無負荷で、しかも慣性質量は電動機の回転子のみで
あるから、起動時間は極めて短く、ディーゼル発電機２
に過負荷を生じない。次に、第二電動機クラッチ２７を
脱にした状態で第二推進電動機５を始動器３によって起
動する。同じように、起動電流は極めて短く、ディーゼ
ル発電機２に過負荷を生じない。始動は、必要に応じて
減電圧始動にすれば、更に始動電流が小さくなり、始動
時負荷を減少させることができる。 （iii ）推進プロペラの始動 ○ 上記の推進電動機４，５の始動のあと、推進プロペ
ラ６の始動は、制御パネル４２から回転数切換減速装置
８の第一クラッチ２８、第二クラッチ２９を操作するこ
とによって行う。推進プロペラ６は、回転数切換減速装
置８の第一クラッチ２８を嵌、第二クラッチ２９を脱の
状態にすれば、第一経路を通じて、また、第一クラッチ
２８を脱、第二クラッチ２９を嵌の状態にすれば、第二
経路を通じて、推進電動機４，５の動力により始動され
る。推進プロペラの始動の時は２枚、舵の位置は常にホ
ーバリングの状態に置くものとする。 ○ 推進電動機４，５は、いったん起動すれば、船舶の
大洋航行中はもちろん、出入港、狭水路航行中の船舶の
微速走行、前後進切替えを含む操縦の間も、いっさい停
止・起動の操作を行う必要はなく、常時一方向に、電動
機のいずれかの極数で、また、減速装置のいずれかの動
力伝達経路で、作動の状態のままである。換言すれば、
推進プロペラは、船舶の純停泊状態を除いて、常時、船
舶のいかなる操縦状態においても、プロペラ後流を後方
に向かって発生させていることになる。 （iv）速力の切り換え ○ 推進プロペラ６の高速回転を必要とする船舶の大洋
航行中は、推進電動機４，５は、高速の極数（４極）で
運転する。而して、定格常用航海速力（出力８５％）で
航海するときは、回転数切換減速装置８は、第一クラッ
チ２８を嵌、第二クラッチ２９を脱の状態（第一動力伝
達経路）で運転する。最大航海速力（出力１００％）で
航海するときは、回転数切換減速装置８は、第一クラッ
チ２８を脱、第二クラッチ２９を嵌の状態（第二動力伝
達経路）で運転する。 ○ 船舶を低速で走行させる出入港、狭水路航行中は、
クラッチ出力８５％の状態で２枚の舵の操作によるが、
必要であれば適宜に推進電動機４，５は、低速の極数
（８極）に切り換え、また、回転数切換減速装置８は、
通常、減速比のより大きい第一動力伝達経路、即ち、第
一クラッチ２８を嵌、第二クラッチ２９を脱の状態で運
転する。 ○ なお、推進電動機の極数を４極から８極に切り換え
る（即ち、回転速度が５０％になる）と、負荷は約１
２．５％に減少するから、２台のうちの１台の推進電動
機の電動機クラッチを脱にし、その推進電動機の運転を
停止させ、併せて、ディーゼル発電機も１台を停止させ
ることができる。このことにより、推進電動機或いはデ
ィーゼル発電機の各１台が故障を起こしても、支障なく
船舶の運航を続けさせることが可能となる。 ○ なお、推進電動機の極数変換に当たっては、変換時
に過電流が生ずるのを避けるために、始動器で短時間減
電圧操作を行い、回転数が許容の一定範囲内になってか
ら、全電圧を印加するように制御する。 ○ なお、ディーゼル機関を主機関とする従来の船舶に
おいては、船速の選択はディーゼル機関の性能に対応し
て規定され、最大出力（１００％）での長時間運航はで
きなかったが、本発明の電気推進装置では、推進電動機
の１００％出力に対してディーゼル発電機の容量に余裕
がある（推進電動機の始動を考慮している）ため、何ら
問題なく１００％出力連続運航ができるという特長が生
まれる。 （ｖ）操船制御 ○ 大洋航行中の操船、及び出入港・狭水路航行時にお
ける操縦は、制御パネル４２からジョイスティック４１
の操作により、舵取機制御装置に作動指令を与えて、二
枚の舵３２，３３の回転角度の組み合わせを制御するこ
と、及び、それと併せて、そのときの操船・操縦状態に
最も適した推進プロペラ６の回転速度が得られるよう
に、制御パネル４２から、推進電動機４，５の極数変換
操作と回転数切換減速装置８のクラッチ嵌脱操作をする
ことによって行う。 ○ 二枚の舵３２，３３は、それぞれ外舷側に回転角度
が与えられると、外舷側の高揚力面に沿って推進プロペ
ラ後流が流れるとき高揚力を発生する。例えば左舷側の
舵３２については、上から見て時計方向に回転させた位
置において、推進プロペラ６の後流が外舷側の面に沿っ
て流線的に流れるに際し、通常の揚力を発生するほか、
後端近くの凹面３６において、反力を生ずるように流れ
が偏向し、これが高揚力となる。右舷側の舵３３につい
ては、対称的に、反時計方向に回転させたときに高揚力
を発生する。これら左右舷の舵３２，３３の回転位置の
組み合わせによりそれぞれが発生する揚力と舵の２枚が
形成する可変ダクト効果とにより、船体を操縦する推力
が生まれる。 ○ 船舶の前進走行速度を上記推進プロペラ最低回転速
度に相当する速度より更に低くする必要のある場合、即
ち船舶微速走行時においては、二枚の舵３２，３３を、
図７（ｇ）に示すように、「ハ」の字形に置く。このよ
うにすれば、各舵が発生する揚力の横方向の分力は左右
の舵によって相殺され、前進方向の分力のみが残り、こ
れにより船舶は前進させられる。この「ハ」の字形の角
度を調整することにより、前進方向分力の大きさを自由
に変えられることになり、船舶の前進速度は、ゼロから
推進プロペラ最低回転速度に相当する速度まで、無段階
に制御できる。 ○ 船舶を直後進させる場合は、図７（ｃ）に示すよう
に、左舷舵３２を、舵取機４０によって、上から見て時
計方向に、二つの舵軸３９の軸心を通る直線を越えて最
小限１５°まで回転させた位置に、また、右舷舵３３
を、同様に、反時計方向に、直線を越えて最小限１５°
まで回転させた位置にそれぞれ置く。つまり蛤の貝殻が
開いたような形にする。 ○ 緊急に船舶後進操縦（クラッシュアスターン）を行
う必要がある場合は、二枚の舵を上記の直後進位置に置
いた上で、推進電動機４，５の運転を高速の極数（４
極）に切り換え、また更に、回転数切換減速装置８の動
力伝達を第二経路に切り換えて、このシステムから得ら
れる最高の推進プロペラ回転速度にする。これによりプ
ロペラ後流水量が増えて、二枚の舵による反転水量が増
え、後進推力が大きくなる。

【００２５】その他の船舶操縦モードとして、二枚の舵
３２，３３の回転位置を種々組み合わせる。即ち、前進
左右旋回に対しては、二枚の舵を図７（ｂ）に示すよう
な回転位置に置く。後進左右旋回に対しては、二枚の舵
を図７（ｄ）に示すような回転位置に、ホバリング（そ
の場静止）に対しては、図７（ｅ）に示すような位置
に、また、スピニング（その場旋回）に対しては、図７
（ｆ）に示すような位置にそれぞれ置く。

【００２６】なお、頂端板３７と底端板３８は、各舵の
外舷側の高揚力発生面上を流れる推進プロペラ後流が頂
部と底部において上と下に逸流するのを防ぎ、水流を効
果的に高揚力発生面に封じ込める。従って、舵に効果的
に高揚力を発生させる。

【００２７】図８〜図９に示すように、本実施形態の電
気推進装置を船舶に搭載することにより従来のディーゼ
ル推進の場合に比べて、機関室の長さが大幅に短くな
る。しかも、推進電動機４および回転数切換減速装置８
と、複数のディーゼル機関１（本実施形態では３台）お
よび交流発電機２とを異なるデッキに配置することがで
き、これにより、船体の長さを短くでき、建造コストを
低減できる。或いは、載貨量を増やすことができ、船舶
の経済性が向上する。 ［第二実施形態］更に、上記第一実施形態では推進電動
機を２台としたが、大きい出力が必要とされて、２台で
は製作可能な推進電動機最大容量を超えてしまうような
場合、或いは、起動電流を更に小さく抑える必要がある
場合とか、更にきめ細かい推進電動機運転台数制御を望
む場合は、推進電動機を３台或いはそれ以上に分けるこ
とができる。その場合でも、減速装置は１基のままで、
ただ単に、図２における電動機ギア１５に噛み合う電動
機ピニオン１１，１４及びそれを駆動する推進電動機
４，５の数を増やすだけでよい。

【００２８】推進電動機を３台或いはそれ以上に分けれ
ば、それらを順次始動させることによって起動電流の大
きさを更に小さくすることができ、ディーゼル発電機の
容量を減少させることができる。加えて、負荷の大きさ
に応じて、運転させるべき推進電動機の数を選択する自
由度が大きくなり、より効率の高い点で運転することが
できるようになり、燃料消費量をいっそう節減できるこ
とになる。更に、休止させてよい推進電動機の数が増
え、非常時の安全性が更に大きくなる。 ［第三実施形態］更に、上記第一実施形態では回転数切
換減速装置８の動力伝達経路を減速比の異なる２経路
（第一動力伝達経路と第二動力伝達経路）にしたが、更
に減速比の異なる第三動力伝達経路を加えることも自由
にできる。

【００２９】図１０〜図１３において、推進電動機４，
５をタンデムに結合し、その合成出力を第１推進電動機
４から回転数切換減速装置８に伝達する。回転数切換減
速装置８は、第１推進電動機４の出力軸９に結合される
入力軸１０、該入力軸上に固定された第１段第１ピニオ
ン１６、第１段第２ピニオン１７、第１段第３ピニオン
１７ａ、第１段第１ピニオン１６と噛み合う第１段第１
ギヤ１８、第１段第２ピニオン１７と噛み合う第１段第
２ギヤ１９、第１段第３ピニオン１７ａと噛み合う第１
段第３ギヤ１９ａ、第１段第１ギヤ１８を遊嵌するとと
もに第２段第１ピニオン２０を固定した第１中間軸２
１、第１段第２ギヤ１９を遊嵌するとともに、第２段第
２ピニオン２２を固定した第２中間軸２３、第１段第３
ギヤ１９ａを遊嵌するとともに第２段第３ピニオン２２
ａを固定した第３中間軸２３ａ、第２段第１ピニオン２
０、第２段第２ピニオン２２および第２段第３ピニオン
２２ａのすべてに噛み合う第２段ギヤ２４、該第２段ギ
ヤを固定した出力軸２５、第１中間軸２１と第１段第１
ギヤ１８との間を嵌脱する第１クラッチ２８、第２中間
軸２３と第１段第２ギヤ１９との間を嵌脱する第２クラ
ッチ２９、第３中間軸２３ａと第１段第３ギヤ１９ａと
の間を嵌脱する第３クラッチ２９ａ、出力軸２５に設け
た推力プロペラスラスト軸受３０および各軸の半径方向
荷重を受ける各ラジアル軸受から構成される。

【００３０】減速装置の減速比は、推進プロペラ常用回
転数を300 r.p.m とすれば、電源を60 Hz として推進電
動機の最大回転速度（極数４極）は1,800 r.p.m となる
減速比とする。このための減速比は、クラッチ２８，２
９，２９ａの操作により、第１段第１ピニオン１６、同
第１ギヤ１８、第２段第１ピニオン２０、第２段ギヤ２
４を経て動力が伝達される経路（第１経路）においては
１／６．７となり、第１段第２ピニオン１７、同第２ギ
ヤ１９、第２段第２ピニオン２２、第２段ギヤ２４を経
て動力が伝達される経路（第２経路）においては、約１
／６．３となり、また第１段第３ピニオン１７ａ、同第
３ギヤ１９ａ、第２段第３ピニオン２２ａ、第２段ギヤ
２４を経て動力が伝達される経路（第３経路）において
は１／６になるようにする。

【００３１】これにより、船舶の大洋航行時の推進プロ
ペラ出力を最大１００％、８５％および７２％の３点で
切換使用が可能となる。動力伝達経路を減速比の異なる
三つの経路に増やすことにより、推進速力選択の幅が増
え、当該航路における経済船速の選定、入港時間調整な
どより自由度の高い運搬計画をすることができる。 ［第四実施形態］第三実施形態では、推進電動機４，５
をタンデムに接合して、回転数切換減速装置８に結合す
る例を示したが、図１４〜図１６に示すように、電動機
ピニオン１１，１２に、電動機ギヤ１５、電動機クラッ
チ２６，２７等を付加して、推進電動機を並列に設置し
て、動力伝達経路を減速比の異なる三経路のものを構成
することができる。

【００３２】減速比は前例と同じにすることは可能であ
るが、この場合、例えば、第一経路による減速比を１／
７．５にして、この経路のクラッチを選択して嵌にすれ
ば、推進プロペラ出力は約５０％になるから、推進電動
機４，５のうち、１台を休止させ、１台だけで航行させ
ることが可能となり、同時に発電機２の３台のうち１台
を休止させることができるので、安全性が向上するほ
か、取扱も容易となり、当直中のメンテナンスが不要と
なって、いっそう機関部の無人化に寄与することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、減速
操縦と後進操縦とを二枚舵装置で受け持たせ、推進プロ
ペラ回転速度の切り換えを推進電動機の極数変換とクラ
ッチ付き回転数切換減速装置の動力伝達経路の切り換え
により行い、推進電動機を複数台に分けて起動を行うこ
とにより、一方向回転（逆転を必要としない）の交流極
数変換籠型誘導電動機を採用することができ、従来の電
気推進方式に比べて燃料消費量を約５％節減でき、機関
部の容積と重量を減少させることができる。また、推進
プロペラは常時作動させたままで二枚舵装置により船舶
操縦ができるので、従来の電気推進装置のように船舶操
縦時に推進電動機の頻繁な起動・停止・回転数制御・回
転方向制御を行う必要がなく、操縦制御の容易さ、航海
中のメンテナンスの不要なることによる機関部の無人化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態における船舶推進操縦制
御装置を示すブロック線図である。

【図２】同実施形態におけるクラッチ付きの回転数切換
減速装置の構成を示す模式図である。

【図３】同実施形態における舵装置の側面図である。

【図４】同実施形態における舵装置の背面図である。

【図５】同実施形態における舵の平断面図である。

【図６】同実施形態における制御パネルの正面図であ
る。

【図７】（ａ）〜（ｇ）は同実施形態における舵の回転
角の組み合わせを示す模式図である。

【図８】同実施形態における推進電動機の配置構造を示
す模式図である。

【図９】同実施形態における交流発電機の配置構造を示
す模式図である。

【図１０】第三実施形態における推進電動機および減速
装置の配置構造を示す模式図である。

【図１１】同実施形態における推進電動機および減速装
置の配置構造を示す模式図である。

【図１２】同実施形態における減速装置の歯車の位置関
係を示す模式図である。

【図１３】同実施形態における推進電動機の配置構造を
示す模式図である。

【図１４】第四実施形態における推進電動機および減速
装置の配置構造を示す模式図である。

【図１５】同実施形態における推進電動機および減速装
置の配置構造を示す模式図である。

【図１６】同実施形態における減速装置の歯車の位置関
係を示す模式図である。

【図１７】従来の船舶推進操縦制御装置を示すブロック
線図である。

【符号の説明】

１ ディーゼル機関 ２ 交流発電機 ３ 始動器 ４ 第一推進電動機 ５ 第二推進電動機 ６ 推進プロペラ ８ 減速装置 ３２，３３ 舵 ４０ 舵取機 ４２ 制御パネル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のディーゼル交流発電機と、 該ディーゼル交流発電機の発電交流電力によって駆動さ
   れる複数の一方向回転の極数変換誘導籠型の推進電動機
   と、 該推進電動機の出力軸と推進プロペラ軸との間に設け
   た、それぞれクラッチ付きの回転数切換減速装置と、 推進プロペラの後方に左右対称に配し、それぞれの回転
   角度位置の組み合わせによりプロペラ後流を制御するこ
   とにより、船舶の減速、後進、前進左右旋回、後進左右
   旋回、その場静止（ホバリング）、その場旋回（スピニ
   ング）の各操縦ができるようにした固定幾何学的高揚力
   断面輪郭を有する二枚舵装置と、 集中制御するための諸機器と必要な安全保護システムを
   装備する制御パネルとからなることを特徴とする電気推
   進と二枚舵による船舶推進操縦制御装置。