JPS6064094A - 可変ピツチプロペラの制御装置 - Google Patents

可変ピツチプロペラの制御装置

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JPS6064094A
JPS6064094A JP17449483A JP17449483A JPS6064094A JP S6064094 A JPS6064094 A JP S6064094A JP 17449483 A JP17449483 A JP 17449483A JP 17449483 A JP17449483 A JP 17449483A JP S6064094 A JPS6064094 A JP S6064094A
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propeller
air pressure
rotation speed
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Hisayoshi Kitaura
北浦 久義
Hiroshi Mizukawa
水川 博
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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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、過給機料゛ディーゼM内燃機関と可変ピッチ
プロペラを装備した船舶などにおける可変ピッチプロペ
ラの制御装置に関する。
船舶は特に荒天航海中において、プロペラの負荷が増大
し、かつ変動するので、ディーゼlし内燃機関の主機(
以下単に主機と言う)回転数が低下し、これによシ過給
機の過給空気圧力が正常時に比べて上昇ならびに脈動と
言われる変動を起こしく一般的にサージングと言われる
現象)、主機回転数低下および変動により主機の燃焼状
態が悪化し、ひいては主機の燃料消費量を一般的に増大
させる現象が発生する。
最近の可変ピッチプロペラ(以下OFFと略称する)で
は、自動負荷制御装置と言われる主機出力と主機回転数
とを予め設定した関係になるように操縦ハンドVで設定
し、翼角はその設定主機出力と回転数とになるように自
動的に設定されるような制御装置を装備している。とこ
ろが、この主機出力と回転数との設定関係は、一般的に
平穏な海上状態でプロペラ効率および主機燃費性能を考
慮して設定されたものであり、荒天時にプロペラの負荷
変動が大となると一時的にサージング領域に入ってしま
う危険性がある。
そこで、このようなサージング現象を常に防止するため
に、荒天航海のようにプロペラの負荷変動が大となる場
合には、主機の負荷と回転数との設定関係を事前に自動
的に変動することにより、実際的には平穏時に比べて主
機の回転数は高く、翼角は小さくなるような運転点に変
更することにより、主機のサージング運転を防止し、ひ
いては荒天時における主機の燃料消費量の改善を図るこ
とが望まれる。
サージング域運転を事前に検出する装置として、以下の
ようなものがある。主機の工場運転時に、内燃機関回転
数に対応した正常時の過給機整定過給圧力およびサージ
ングを発生ずる場合の過給機過給圧力の11L均値、変
動値、時間微分匝を計測しておくっCP Pの制菌装置
は、過給機過給圧力を常時検出する装置および検出した
圧力の平均饋、変動値1時間微分饋を統計処理するとと
もに、前述の工場試験時の値と比較して回転数を修正す
るための信号を出すマイクロコンピュータを装備してい
る。このマイクロコンピュータは、実際の運航状態にお
ける過給機の各圧力状態が工場で計測したサージングを
引き起こす各圧力状態限界匝にある程度の余裕を持たせ
た値になったときに、主機の設定回転数を1昇させるた
めの信号を出力するように構成されている。これによっ
て、主機はたとえプロペラ負荷が大きく変動したとして
も。
サージング域から離れた点で運転されることになり、サ
ージング運転が防止できるという利点がある。
以下、従来技術について詳述する。過給機付ディーゼル
内燃機関の場合は、一般的に第1図の斜線で示すような
サージング域と言われる運転制限範囲が存在する。主機
回転数が予め定めたfliiす、丁に低下すると、主機
排ガス量が不足して過給(幾の回転数が低下し、過給機
がサージング現象2起こすので、常時運転が禁止されて
いるとともに、主機シリンダに供給される吸入空気量が
不足し、主機の燃焼状態が悪化する。
ところでOFFの場合は、主機の負荷を同一に丈るため
の回転数とプロペラ翼角との組合せが無数に存在する。
この場合、プロペラ翼角Pと回転数■との組合せ%すな
わちこれらのパラメータによって、プロペラ効率が異な
るため、第2図の一点鎖線で示すような同一船速におけ
る馬力最小の点を結んだ最適効率線の組合せを選定する
のが望ましい。一方、王1幾についても出力と回転数と
の組合せによって燃料消費率が異なる。
第3図は代表的な燃料消費率をパラメータとした曲線を
示しており、一点鎖線はその最良の点を結んだ曲線であ
る。したがってCPPの場合は、プロペラ効率と主機燃
料消費率との両者を考慮し、主機燃料消費量が最小とな
る主機出力と回転数との組合せを予め設定しておき、こ
の運転点をCPPの操縦ハンドルで指令すれば、この設
定された主機出力および回転数になるようにプロペラ翼
角が自動的に設定される自動負荷開開装置が採用されて
いる。
ところが、この効率最大となる主1幾出力と回転数との
関係は、通常のプロペラの場合、前述のサージング域に
極〈近いところに存在する。荒天時には、波によりプロ
ペラが海面上に突出するレーシングと言われる現象等に
より、プロペラ負荷が増加するとともに、周期的に大き
く変動する現象が発生する。第4図はこの状態を示すも
のであり、一点鎖線は平穏時の馬力曲線を示しており、
点Aはその運転点を示している。荒天時になると船舶の
運航者は、一般的に第4図示の平穏時の点Aから主機の
馬力および回転数を減少させfc点Bに運転点を減少さ
せる。ところが、回転数を減少させてもプロペラ負荷が
変動するので、必然的に111述のサージング域での運
転を余儀なくされる。
第4図の直線a−aはガバナ操縦運転時の負荷変動を示
し、直線b−bHラック固定運転時の負荷変動を示す。
CPPで自動負荷制御装置itを装備している場合には
、主機の燃料ラック位置ならびに主機回転数が予め定め
た値となるように自動負荷制御装置が常時作用し、翼角
を自動的に修正するので、主機の負荷変動はある程度抑
制される。
しかし、プロペラ負荷変動が大きく、かつ周期の短い場
合には、R角変更速度が能力不足となり、プロペラ負荷
変動に追従し得なくなり、固定ピッチプロペラと同様に
主機のサージング域運転を余儀なくされることになる。
本発明の目的は、L述の技術的課題を解決し、主園のサ
ージング域運転を防止し、主機の燃料消費量シ改善する
ようにした可変ピッチプロペラの制御装置を提供するこ
とである。
以下、図面によって本発明の実施例を説明する。
L述のようなサージング発生の危険性がある場合には、
設定回転数を上昇させて、ピッチを減少させることによ
り、サージング域運転を防止できるが、この様子を第5
図に示す。したがって高回転、低ピツチの運転点Cの状
態であれば、第4図と同一の負荷変動が生じてもサージ
ング域での運転を回避することができる。主機の回転数
が高いので、過給機の回転数も高く、したがって充分な
主機吸入空気が得られるので、主機は正常な燃焼が可能
であり、燃費改善も可能となる。
CPPの運転モードを低回転、高ピツチの組合せ(第5
図の点B)から高回転、低ピツチの組合せ(第5図の点
C)に自動的に変更させる本発明の一実施例を第6図の
ブロックダイアダラムに従つて説明する。(3PFの操
縦装filは、プロペラ翼角、主機回転数、主機出力を
設定するハンドρでおり、処理回路18に後続されてい
る。処理回路13には、操縦装置lのハンドル位置に対
応した翼角を設定するための関数発生器2が必り、この
関数発生器2からの信号は、CPPの翼角を変更するた
めの翼角駆動装置3に送出される。一方、操縦装置lの
ハンドM位置に対応した主機出力を設定するための関数
発生器4があり、この関数発生器4からの信号に対応し
て、実際の主機負荷を検出するための検出器5から信号
が出力される。
演算回路6では、関数発生器4によって設定された主機
出力と検出器5によって検出した実際の主機負荷とを比
較して差が存在すれば、その偏差に応じて翼角の修正量
2計算する。第3の関数発生器7では、操縦装置lのハ
ンドIし位置に対応した主機の回転数を設定する。この
関数発生器7からの信号は、主機の回転数を制御する装
置8(fcとえばエンジンガバナ)に送出されるつ 以上の構成は、現状のCPPの自動負荷制御装置の一実
施例であり、載荷条件、気象海象条件。
経年ず化等によってプロペラ負荷が変化しても、予め設
定した出力と回転数との関係で主機が運転されるように
自動的にプロペラ翼角を修正するようにした制御装置で
ある。以下の構成は、本発明に係る制御装置の特徴とす
るところである。
前記関数発生器7からの信号は過給空気圧設定関数発生
?g9に送出される。これに対して実際の過給空気圧を
検出するための検出器10があり、検出器lOで検出さ
れた信号は、統計処理をするための演算装置11に送出
される。演算回路■2では、過給空気圧設定関数発生器
9により設定された基準値と演算装置11により統計処
理された実際値とを比較して実際値の方が大きければ、
その差に応じて主機回転数の修正量を演算する。
本発明の意図するところは、過給機がサージング現象を
起こすのを防止するため、主機運転回転数を過給機がサ
ージング現象を起こさなくなるまで自動的に上昇させる
ことにある。まず、過給機がサージングを起こさない限
界匝を把握しておく必要がある。そのため主機関の工場
運転時に、第7図に示すように主機回転数に対応した正
常時の過給空気圧力pOお工びサージング発生時の平均
過給空気圧力psならびに第8図に示すようなサージン
グ時の圧力変動値Δps および脈動圧力の時間微分値
d p s / d t を計測しておく。これらの諸
データを主機関回転数Nの関数として。
pO=fl(N) ・・・(1) ps =f2(N) ・・・(2) Δps =f3(N) ・・・(3) 過給空気圧設定関数発生器9に第1式〜第4式を記憶さ
せておく。過給空気圧設定関数発生器9は、設定回転数
関数発生器7からの信号を受けて修正回転数演算回路1
2に次式第5式〜第7式で示される信号を出力する。
(ps′3s=po+kt(pS−po) ・・・(5
)〔Δpsis=lc2Δps ・・・(6)ここでk
l、に2.に3はサージングを起こさないようにする余
裕のための係数であり、それぞれ0 (k (1,0で
かつ実船上で変更することが可能な直である。
統計処理演算装置11は、過給空気圧検出器IOが検出
した実際の空気圧力を時間的に統計処理して、その時点
での過給空気圧力の平均値(p)a。
変、値CJp)a、時間微分直〔−隻−’]a’を演算
処理t する装置である。修正回転数演算回路12は、過給空気
圧設定関数発生器9および統計処理演算装置ff1zか
らの信号(ps)sとCP)a、C1ps〕5dps 
dp と〔Δp]a、C1丁〕sと〔−77@aのうちのすべ
てまたはどれか1つを比較し、統計処理演算装置llか
らの信号が過給空気圧設定関数発生器9からの18号よ
!llも大きければ(たとえばCp)a〉〔ps)s)
、その差に応じテP I D (Proportion
al Integraland Derivative
 )U作で修正回転数を算出する通常の演算回路である
次に本発明の一実施例の動作について説明する。
今、仮にOPPの操縦装置lで第4図の点Bの運転点を
指令していたときに、プロペラ負荷変動が発生したとす
る。その負荷変動が軽度のものでおれば、従来の自動負
荷制御装置すなわち第6図の参照符1〜8で示さ2する
各制御装置が1ヤ動して。
翼角が自動的に修正され、その負荷変動を抑制してしま
う。負荷変動がさらに大きくなると過給空気圧が変化を
起こすので、第6図の参照符9〜12で示される各制御
装置が機能して、 Cp)a>(ps)sおよび/または 〔Δp′3a〉〔Δpsis お工び/またはとなれば
1回転数制御装置8に設定回転数j17も大きい回転数
命令が与えられ、第5図の点Cに運転点が自動的に変更
されることになり、サージング域運転を防止することが
可能となる。
なお、設定主機負荷関数発生器4および主機負荷検出器
5の主機負荷の設定ならびに検出には。
実際的には主機燃料ラックを用いていることが多いので
、その場合には点B、Cの主機出力を同一にするため、
修正回転数演算回路12から設定主機負荷関数発生器4
に。
の修正ラック信号を供給する必鰻がある。
以上のように本発明によれば、設定回転数を上昇させて
、ピッチを減少させることによってサージング域運転を
防止することができる。また主機の回転数が高いので過
給機の回転数も高く、したがって充分な主機吸入空気が
得られるので、主機は正常な燃焼が可能であり、燃費改
善も可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は主機関の正常時およびサージング時の出力と回
転数との関係を示すグラフ、第2図はCP P (7)
 7”ロペラ翼角および船速2パラメータとした主機関
の出力と回転数との関係を示すグラフ、第3図は主機関
の燃料消費率をパラメータとじた主機関の出力と回転数
との関係を示すグラフ、第4図はCPPの運転点を平穏
時において推進効率最大となるような主機出力と回転数
との関係になる点に定めたときにプロペ2負荷変動が発
生したときの主機関の出力と回転数との関係を示すグラ
フ、第5図は第4図における運転点を変更してサージン
グを防止している状態における主機関の出力と回転数と
の関係を示すグラフ、第6図は本発明の一実施例を示す
ブロックダイアグラム、第7図は正常時、サージング時
の主機回転数と過給機過給圧力との関係を示すグラフ、
第8図はサージング発生時に過給空気圧が脈動を起こし
ていることを示すグラフである。 l・・・操縦装置、2・・・設定R角関数発生器、4・
・・設定主機負荷関数発生器、7・・・設定回転数関数
発生器、9・・・過給空気圧設定関数発生器、lO・・
・過給空気圧検出器、ii・・・統計処理演算装置、1
2・・・修正回転数演算回路 代理人 弁理士 西教圭一部 第1図 第2図 主木歿関回転委父 土本逸閏回転婁焚 ゴ)3図 主オA間日転数 第4図 i磯関口転数 主枚関可転牧 第6図 第7図 主機関V」申を半占乙 第8図 時間

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 可変ピッチプロペラのプロペラ翼角とプロペラ回転数と
    を制御するfiJ変ピッチプロペラの制御装置において
    。 過給機の正常な過給空気圧を設定する関数発生器と、実
    際の過給空気圧を検出するための検出器と、前記設定値
    と検出値とを比較してプロペラ回転数を修正演算する装
    置とを含み、可変ピッチプロペラのプロペラ翼角とプロ
    ペラ回転数との組合+!:を自動的に変更するようにし
    たことを特徴とするflJfピッチプロペラの制御装置
JP17449483A 1983-09-20 1983-09-20 可変ピツチプロペラの制御装置 Granted JPS6064094A (ja)

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JP17449483A JPS6064094A (ja) 1983-09-20 1983-09-20 可変ピツチプロペラの制御装置

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JP17449483A JPS6064094A (ja) 1983-09-20 1983-09-20 可変ピツチプロペラの制御装置

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JPS6064094A true JPS6064094A (ja) 1985-04-12
JPH0319834B2 JPH0319834B2 (ja) 1991-03-18

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ID=15979468

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012076560A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可変ピッチプロペラ船の推進制御装置および推進制御方法
JP2015006848A (ja) * 2013-06-25 2015-01-15 三菱重工業株式会社 船舶の運航方法及び船舶の運航装置
JP2018513057A (ja) * 2015-04-20 2018-05-24 リーン・マリン・スウェーデン・アーベー 船舶の燃料消費を制御するための方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58490A (ja) * 1981-06-24 1983-01-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可変ピツチプロペラ船におけるプロペラ翼角制御装置

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JP2018513057A (ja) * 2015-04-20 2018-05-24 リーン・マリン・スウェーデン・アーベー 船舶の燃料消費を制御するための方法

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