JPS59202998A - 舵取機の異常監視保護装置 - 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】 本発明は、船舶の舵取機に関し、特にその異常を監視す
る、舵取機の異常監視保護装置に関する。

従来の舵取機においては、第１図に示すように、油圧シ
リンダ３上に、油圧ポンプ２とこの油圧ポンプ２を駆動
する電動ｍｉとが２組設置されている。

この油圧シリンダ３は、舵軸６に連結されたチラー６８
を駆動すべく、チラー６８とピンを介して接続されるラ
ム３ａの両端に各１対ずつ設けられている。

また、この油圧ポンプ２は斜板式の可変吐出形油圧ポン
プであり、油圧ポンプ２からの吐出量とその方向は、正
負の値をもつ斜板角ａにより決定される。すなわち、斜
板角ａの大きさが大きくなると吐出量が増大し、また正
負が反転すると吐出方向が逆転する。

２− この斜板角αは、操舵室からの操舵指令信号がパワーユ
ニット４により増幅されて機械量へ変換され、斜板に接
続された操舵レバー５がこの機械量に従って駆動される
ことで制御される。

また、舵軸６と操舵レバー５との間に、制御レバー７が
ばねを介して連結されている。

上述の構成により、操舵室から操舵指令信号が与えられ
ると、これがパワーユニット４で増幅され機械量に変換
されて、斜板角ａが操舵指令信号に比例した値に変えら
れる。

この操舵指令信号に比例した斜板の角度、方向により、
配管を介して対角位置の２つの油圧シリング３へ圧油が
供給され、他の２つの油圧シリング３からは排油が行な
われる。したがってラム３ａがそれぞれ逆方向へ移動し
、チラー６ａに接続する舵軸６が回転する。

舵軸６の回転は制御レバー７により操舵レバー５へ伝え
られ、操舵指令信号と等しい舵角となると、斜板角αが
零すなわち斜板が中立の状態に戻される。これにより油
圧ポンプ２からの油の出入りは無くなるので３− 油圧シリング３は停止し、操舵指令信号が変化するまで
舵角は一定に保持される。

このような従来の舵取機において、油圧ポンプ２の本体
が故障した場合、油圧ポンプ２に内蔵された斜板が作動
不良となった場合、操舵レバー５および制御レバー７が
機械的に動作しなくなった場合、もしくは油圧シリング
３が動かなくなったり油もれ等の事故が起きた場合、舵
板は制御不能となってしまう。

舵板が制御不能となることは、船舶の航行にとって非常
に危険であり、最悪の場合衝突、座礁等の事故を引き起
こし、人命をも失なうことになりかねない。

従来の舵取機においては、操舵室で操舵指令を発する熟
練した当直航海士または操舵子が、操舵指令信号と実舵
角指示計とを比較監視して異常を検出することで、舵取
機の故障が発見されていた。しかし、舵取機の常時監視
と異常の判定には、高度の判断と熟練を必要とする。

したがって、必ずしも舵取機の故障が発見できるとは限
らず、その発見が遅れて舵板の制御不能という事４− 態が起きてしまう可能性がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、舵取機の故障を早急に発見し、乗組員に警報を発する
とともに処置判断の情報を与えることにより、船舶の安
全航行をはかれるようにした、舵取機の異常監視保護装
置を提供することを目的とする。

このため、本発明の舵取機の異常監視保護装置は、舵軸
に連結されたチラーと、同チラーに連結されたチラー操
作用油圧シリンダと、同油圧シリングに作動油を供給す
る可変吐出杉油圧ポンプと、同油圧ポンプの吐出量を制
御する吐出量制御系とをそなえた舵取機において、舵角
を検出して舵角フィードバック信号を出力する舵角検出
器と、上記吐出量を検出して吐出量検出信号を出力する
吐出量検出器とが設けられるとともに、上記吐出量制御
系に操舵室から与えられる操舵指令信号と上記舵角フィ
ードバック信号とに基づき上記吐出量の制御を行なう制
御手段が設けられ、上記操舵指令信号と上記舵角フィー
ドバック信号との差信号の大きさが設定値以下であるに
もかかわらず、上記吐出５− 量検出信号が最大吐出量になっている異常状態を検出す
る第１の異常検出手段と、上記差信号の大きさが設定値
以上であるにもかかわらず、上記吐出量検出信号が最大
吐出量よりも小さくなっている異常状態を検出する第２
の異常検出手段とが設けられて、上記の第１および第２
の異常検出手段で検出された異常状態を上記操舵室へ報
知する異常警報手段が設けられたことを特徴としている
。

以下、図面により本発明の一実施例としての舵取機の異
常監視保護装置について説明すると、第２図はその全体
を示す模式図、＃４３図はその要部を示す回路図、第４
図（ａ）、（ｂ）はその動作を示す説明図、第５図はそ
の作用を示す説明図である。図中、第１図と同じ符号は
ほぼ同様のものを示す。

第２図に示すように、電動機１で駆動される斜板式可変
吐出杉油圧ポンプ２が、油圧シリンダ３上に２ＭＬ設置
されている。この油圧ポンプ２の斜板の斜板角αは、や
はり油圧シリンダ３上に設置される電気油圧サーボ弁１
５から供給される圧油により、斜板が動かさ６− れることで制御される。

また、この電気油圧サーボ弁１５を駆動し、舵取機の異
常を検出する異常検出手段としての働きも有する、サー
ボアンプユニット８が設けられている。

このサーボアンプユニット８と電気油圧サーボ弁１５と
により、油圧ポンプ２の吐出量制御系が構成されている
。

すなわち、サーボアンプユニット８は、操舵室２０ａか
らの操舵指令信号２０と、ポテンショメータで構成され
る舵角検出器１０から供給される舵角フィードバック信
号２２とを入力として受け、電気油圧サーボ弁１５へ駆
動電流１６を出力している。

そして、電気油圧サーボ弁１５からは、この駆動電流１
６に従って斜板へ圧油が供給され、油圧ポンプ２の斜板
角ａが制御されることになる。

また、サーボアンプユニット８へは、油圧ポンプ２の斜
板を制御する電気油圧サーボ弁１５のストローク量より
斜板角ａを検出する斜板角検出器９からの斜板角検出信
号２１が入力されている。

７− 二の斜板角検出器９は差動トランスで構成されている。

また、斜板角αにより油圧ポンプ２からの圧油の吐出量
が決定されるから、斜板角検出器９は吐出量検出器とし
ての働きを有する。したがって、斜板角検出信号２１は
吐出量検出信号として用いられる。

さらに、サーボアンプユニット８へは、リミットスイッ
チ１１からの舵角最大量検出信号２３と、フィルタ目詰
り検出器１７ａからのフィルタ目詰り信号１７と、油量
検出器１８ａからの油面低下信号１８とが入力されてい
る。

二のリミットスイッチ１１からの舵角最大量検出信号２
３は、機械的接触により舵角が最大値となっていること
を検出するもので、これを検出した際に、舵角最大量検
出信号２３がサーボアンプユニット８へ供給される。

また、フィルタ目詰り検出器１７ａでは、電気油圧サー
ボ弁１５の作動油の清浄度が図示しないオイルフィルタ
の差圧で検出される。この差圧がある値を超えると、リ
ミットスイッチ１１の働きによりフィルタ目詰−８＝ り信号１７がサーボアンプユニット８へ供給される。

さらに、油量検出器１８ａでは、電気油圧サーボ弁１５
の作動油タンクの油面低下が検出され、油面が設定値以
上になると油面低下信号１８がサーボアンプユニットへ
供給される。

サーボアンプユニット８から電気油圧サーボ弁１５へ供
給される駆動電流１６は、操舵指令信号２０の操舵指令
値θと、舵角フィードバック信号２２から決定される舵
角δとの差の大きさ１θ−δ１により決められる。

この差の大きさ１θ−δＩが設定値ε以上のときは、第
５図に示すように、斜板角ａが最大斜板角αｍａｘとな
るような駆動電流１６が供給される。すなわち、油圧ポ
ンプ２からの圧油の吐出量を最大にして、舵が速やかに
回転するよう制御される。

また、０≦１θ−δ１〈εのときは、斜板角αが１θ−
δｌに比例した値となるように駆動電流１６が供給され
る。特にＩθ−δ１＝０のときは舵が停止するように油
圧ポンプ２からの圧油の吐出が停止される。

９− 圧油の吐出が停止されると、油圧シリンダ３が停止する
ことにより、操舵指令信号２０が変化するまで、舵はそ
の時の舵角に保持される。

したがって、第４図に示すように、操舵指令値θが変化
して、舵角δとの差１θ−δ１が大きくなると、斜板角
ａが（７ｍａｘとなり、舵角δが変化する。そして、そ
の差１θ−δＩが小さくなってε以下になると、斜板角
αは減少しはじめる。

最後に、１θ−δ１が零になると、斜板角αも零となり
、油圧ポンプ２からの圧油の吐出が停止される。

このようにして斜板角αが制御されることにより油圧ポ
ンプ２からの吐出量が制御される。

この制御が正常に行なわれず、舵取機に異常が発生した
際に、その異常を検出する第１の異常検出手段としての
異常検出部８ａと、第２の異常検出手段としての異常検
出部８ｂとが、サーボアンプユニット８内に設けられて
いる。

第３図に示すように、異常検出部８ａには、操舵指令信
号２０．舵角フィードバック信号２２．斜板角信号１０
− ２１、舵角最大量検出信号２３が入力される。

このなかで、操舵指令信号２０と舵角フィードバック信
号２２とは減算器付フンパレータ３０へ入力される。Ｍ
ｌ器付フンパレータ３０においては、操舵指令値θと舵
角δが減算され、その結果が設定値εと比較される。１
θ−δ１≧εのときは、減算器付コンパレータ３０から
は論理値Ｏが出力され、０≦１θ−δ１くεのときは論
理値１が出力される。

また、斜板角信号２１はコンパレータ３１に入力ささ、
斜板角αが最大斜板角ａ　ｍａｘと比較される。ａ−α
職×のときはフンパレータ３１からは論理値１が出力さ
れ、ａくαｍａｘのときは論理値０が出力される。

減算器付フンパレータ３０とコンパレータ３１からの出
力は、２人力ＡＮＤデートで構成される第１のＡＮＤ回
路３２へ入力される。ここで両者の論理積が求められる
。

第１のＡＮＤ回路３２の出力が論理値１となるのは、２
人力とも論理値１のときのみで、それ以外の場合は出力
は論理値０となる。すなわち、０〈１θ−δ１≦εでα
”ＱｍａＸのときに、第１のＡＮＤ回路３２から論理値
１が出力される。

０≦１０−δ１〈εのときは、第４図に示すように、舵
角δが操舵指令値θに近づいているのだから、斜板角α
を小さくして油圧シリング３の動きを緩やかにする必要
がある。この状態で斜板角αが最大斜板角ａ　ｍａｘに
なっているのは、舵取機の何らかの故障による異常であ
り、この異常が第１のＡＮＤ回路３２により検出される
。

第１のＡＮＤ回路３２の出力は第１のタイマ回路３５ａ
へ入力される。第１のタイマ回路３５ａは、ある一定時
間以上論理値１が入力されると、論理値１を出力するよ
う構成されている。すなわち、瞬間的な斜板角ａの誤り
で警報が発せられることのないように設けられている。

この第１のタイマ回路３５ａの出力と、舵角最大量検出
信号２３とが、第１のＯＲ回路３６へ入力され、論理和
が求められる。その出力はサーボアンプユニット８内の
警報部８ｃの警報回路３８と第２のＯＲ回路３７とに入
力される。

したがって、一定時間以上Ｏ≦ｌθ−δｉくεかっα＝
αｍａｘの状態が続いたとき、または舵角が最大となっ
てリミットスイッチ１１が働いたとぎに、警報回路３８
は操舵室２０ａへ警報が発せられる。

つぎに異常検出部８ｂへは、減算器付フンパレータ３０
からの出力と、フンパレータ３１からの出力とが入力さ
れる。減算器付コンパレータ３０の出力は、第１のＮＯ
Ｔ回路３３ａへ入力され、論理値が反転される。また、
コンパレータ３１の出力は第２のＮＯＴ回路３３ｂへ入
力され、やはり論理値が反転される。

第１および第２のＮＯＴ回路３３ａ、３３ｂの出力は、
第２のＡＮＤ回路３４へ入力される。第２のＡＮＤ回路
３４の出力が論理値１となるのは、１θ−δ１≧εかっ
ａくαｍａｘのときである。

すなわち、操舵指令値θと舵角δが大たく離れていると
きは、油圧ポンプ２からの吐出量を最大として速やかに
舵を回す必要がある。にもかかわらず斜板角ａが最大斜
板角αｍａｘとなっていないのは異常である。

１３− この第２のＡＮＤ回路３４の出力は、やはり第２のタイ
マ回路３５ｂへ入力され、ある一定時間以上論理値１を
保ったときのみ、論理値１が出力される。これにより、
瞬間的な斜板角αの誤りにより警報が発せられることが
防止される。

第２のタイマ回路３５ｂの出力は、警報部８ｃの警報回
路３９および第２のＯＲ回路３７へ入力される。この警
報回路３９により操舵室へ警報が発せられる。

また、第２のＯＲ回路３７へは、第１のＯＲ回路３６と
第２のタイマ回路３５ｂとの出力が入力されているほか
に、フィルタ目詰り信号１７と油面低下信号１８が入力
されている。これにより、何らかの異常が生じた場合、
警報回路４０から警報が発せられる。

このように、舵取機の何らかの故障により舵角δが操舵
指令値θに近づいているのに斜板角ａが最大斜板角αｍ
ａｘになっている場合、警報により早期にその異常を検
出することができる。したがって、舵が回転しすぎて油
圧シリンダ３が破損してしまうような事故を防止するこ
とができ、故障を最小限にとどめることが１４− できる。

このような異常検出部８ａ、８ｂおよび警報部８ｃが設
けられていることにより、舵取機に発生した異常を早急
にしかも確実に発見することができる。その際、異常の
判断は自動的に行なわれるので、熟練者が常時監視して
いる必要がなくなり、従業者の負担が大幅に軽減される
。

しかも、警報回路３８．３９がそれぞれ別種の異常を検
出するよう構成されているので、発生した異常に関する
情報を得ることもできる。したがってどのような処置を
行なうかの判断も容易となり、故障が軽いうちに適切な
処置を行なうことが可能である。

以上詳述したように、本発明の舵取機の異常監視保護装
置によれば、舵軸に連結されたチラーと、同チラーに連
結されたチラー操作用油圧シリングと、同油圧シリンダ
に作動油を供給する可変吐出杉油圧ポンプと、同油圧ポ
ンプの吐出量を制御する吐出量制御系とをそなえた舵取
機において、舵角を検出して舵角フィードバンク信号を
出力する舵角検出器と、上記吐出量を検出して吐出量検
出信号を出力する吐出量検出器とが設けられるとともに
、上記吐出量制御系に操舵室から与えられる操舵指令信
号と上記舵角フィードバンク信号とに基づき」二記吐出
量の制御を行なう制御手段が設けられ、上記操舵指令信
号と上記舵角フィードバック信号との差信号の大きさが
設定値以下であるにもかかわらず、上記吐出量検出信号
が最大吐出量になっている異常状態を検出する第１の異
常検出手段と、上記差信号の大ぎさが設定値以上である
にもかかわらず、上記吐出量検出信号が最大吐出量より
も小さくなっている異常状態を検出する第２の異常検出
手段とが設けられて、上記の第１および第２の異常検出
手段で検出された異常状態を上記操舵室へ報知する異常
警報手段が設けられるという簡素な構成で、舵取機を常
時監視し、その故障を早急にしかも正確に検出すること
ができ、故障に際して速やかな処置が行なえるために、
船舶の安全性を大幅に向上させる利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の舵取機の全体を示す模式図であり、第２
〜５図は本発明の舵取機の異常監視保護装置を示すもの
で、第２図はその全体を示す模式図、第３図はその要部
を示す回路図、第４図（ａ）、（ｂ）はその動作を示す
説明図、第５図はその作用を示す説明図である。 １・・電動機、２・・油圧ポンプ、３・・油圧シリ＞ｆ
、３ａ−φラム、４・争パワーユニット、５・・操舵レ
バー、６・・舵軸、６ａ・・チラー、７・・制御レバー
、８・・サーボアンプユニット、８ａ、８ｂ・・異常検
出部、８ｃ・・警報部、９・・吐出量検出器としての斜
板角検出器、１０・・舵角検出器、１１・・リミットス
イッチ、１５・・電気油圧サーボ弁、１６・・駆動電流
、１７・・フィルタ目詰り信号、１７ａ・・フィルタ目
詰り検出器、１８・・油面低下信号、１８ａ・・油量検
出器、２０・・操舵指令信号、２０ａ・・操舵室、２１
・・吐出量検出信号としての斜板角検出信号、２２・・
舵角フィードバック信号、２３・・舵角最大量検出信号
、３０・・減算器付コンパレータ、３１・・コンパレー
タ、３２・・第１のＡＮＤ［１ｆｌｌｌ、３３ａ・・第
１のＮ０７回路、３３ｂ−−第２のＮＯＴ１７− 回路、３４−・＠２のＡＮＤ回路、３５ａ・・第１のタ
イマ回路、３５ｂ・・第２のタイマ回路、３６・・第１
のＯＲ回路、３７・・第２のＯＲ回路、３８，３９゜４
０・・警報回路。 復代理人　弁理士　　飯　沼　義　彦 １８−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 舵軸に連結されたチラーと、同チラーに連結されたチラ
   ー操作用油圧シリンダと、同油圧シリンダに作動油を供
   給する可変吐出形油圧ポンプと、同油圧ポンプの吐出量
   を制御する吐出量制御系とをそなえた舵取機において、
   舵角を検出して舵角フィードバック信号を出力する舵角
   検出器と、上記吐出量を検出して吐出量検出信号を出力
   する吐出量検出器とが設けられるとともに、上記吐出量
   制御系に操舵室から与えられる操舵指令信号と上記舵角
   フィードバック信号とに基づき上記吐出量の制御を行な
   う制御手段が設けられ、上記操舵指令信号と上記舵角フ
   ィードバック信号との差信号の大きさが設定値以下であ
   るにもかかわらず、上記吐出量検出信号が最大吐出量に
   なっている異常状態を検出する第１の異常検出手段と、
   上記差信号の大きさが設定値以上であるにもかかわらず
   、上記吐出量検出器１− 号が最大吐出量よりも小さくなっている異常状態を検出
   する第２の異常検出手段とが設けられて、上記の第１お
   よび第２の異常検出手段で検出された異常状態を上記操
   舵室へ報知する異常警報手段が設けられたことを特徴と
   する、舵取機の異常監視保護装置。