JPS6217345A - 船舶推進機関の調速装置 - Google Patents

船舶推進機関の調速装置

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JPS6217345A
JPS6217345A JP15554785A JP15554785A JPS6217345A JP S6217345 A JPS6217345 A JP S6217345A JP 15554785 A JP15554785 A JP 15554785A JP 15554785 A JP15554785 A JP 15554785A JP S6217345 A JPS6217345 A JP S6217345A
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は船舶推進機関の調速用電子ガバナーである船舶
推進機関の調速装置に関するものである。
[従来の技術] 船舶に用いられる推進機関としてはディーゼル機関、蒸
気タービン、ガスタービン、電動機等がある。これらの
機関に用いられる調速機(ガバナー)は設定された目標
回転数に合せるため、負荷の状況すなわち、船舶の航海
状態を考慮すること無く、燃料の供給量を加減調整する
のみで、定出力的動作を有するものでは無い。
従来の一般的な調速機の構成を第2図に示す。
図において、1は遠隔操縦装置等より与えられる回転数
設定信号であり、2は船舶の推進機関であるディーゼル
機関、3はこのディーゼルi関2の出力軸に取付けられ
てこの出力軸の回転数を検出して回転数信号を出力する
回転数検出器、4は上記回転数設定信号1を目標値とし
て、上記回転、数検出器3よりの回転数信号を比較し、
その偏差対応の信号を出力する比較回路、5はこの比較
回路4より出力された偏差信号について比例、積分等の
制御動作を行うPID11節器、6はこのPID調節器
5の出力で駆動制御されて燃料供給量を調整する燃料調
整機構である。7はディーゼル機関2により回転駆動さ
れる推進用のプロペラである。
燃料調整機構6は一般にメカニカルな機構となっており
、このため、マイナーループにより、位置を制御する機
能が必要であることから、PID調節器5の出力を増幅
する駆動増幅器8、この駆動増幅器8の出力に応じ燃料
調整機構6を制御操作するアクチュエータ9、このアク
チュエータ9較してその差対応の信号を出力する位置信
号比較回路10等よりなる位置決めサーボ系が用意され
ており、この位置決めサーボ系を介して上記PIDi器
5の出力をアクチュエータ9に与える構成としている。
また、掃気圧が限度を超えないように制限する掃気圧リ
ミット11、トルクが限度を超夫ないように制限するト
ルクリミット12、速度リミット13等、各種制限機構
がそのディーゼル機関の形式等に従い、設けられている
このような構成において、通常、調速機は遠隔操縦装置
等より与えられる回転数設定信号を目標値として、ディ
ーゼル機関2の出力軸に取付けられた回転数検出器3よ
りの回転数信号をフィードバックし、両者を比較回路4
により比較する。そして、これにより得られた偏差につ
いてPIDIIID11節器、積分等の制御動作を行い
、燃料調整機構6を駆動する。燃料調整機構6は上記偏
差に応じてディーゼル機関2の投入燃料量を調整して、
最終的にはプロペラ1の回転数が目標値になるように制
御する。
燃料調整機構6はメカニカルな機構となっているため、
マイナーループにより、調整機構の位置を制御する。こ
れは、駆動増幅器8、アクチュエータ9、位置信号比較
回路10等による位置決めサーボ系により行われる。す
なわち、駆動増幅器8によりPID調節器5の出力は増
幅され、位置比較回路10.トルクリミット12.速度
リミット13を経て、アクチュエータ9に与えられる。
アクチュエータ9はこの駆動増幅器8の出力に応じ燃料
調整機構6を制御操作し、ディーゼル機関2への燃料供
給量を調整する。尚、位置信号比較回路1oは、してそ
の差対応の信号とすることによって、適正な制御入力と
なるようにしている。また、掃気圧リミット11、トル
クリミット12、速度リミット13等、各種制限機構が
そのディーゼル機関の形式等に従い、各々限度を超えな
いように信号のレベルを制限する。
尚、第2図は機能構成を示したもので、例えばアクチュ
エータ9が機械式、油圧式、空気式、電動式であっても
差支えなく、また、PID調節器5等も計算機を用いた
方式やその他の方式であっても良い。
ここで、船舶が荒天運航中である場合を想定すると、波
浪はうねり等を生じることが予想され、この結果、第3
図に示すように海上Seaを航行中の船舶Sのプロペラ
Pは海中に没したり、海面から飛出したりすることにな
る。これをレーシング状態と定義すると、レーシング状
態においてはプロペラPが海中に没したり、海面から飛
出したりすることにより、負荷変動が大きく変わる結果
、波浪の周期に合せ、ディーゼル機関の負荷は大きく変
動することになる。
今、ある設定回転数を目標にディーゼル機関が運転され
ているとして、プロペラが空気中に全部または部分的に
飛出した場合はその程度に応じて調速機は燃料減少方向
に動作し、次にプロペラが海中に没した時は、負荷が重
くなり、この結果、ディーゼル機関(以下、主機と称す
る)の実回転数は低下する方向に向うので、調速機はこ
れを阻止するため、燃料増加方向に動作する。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のようにレーシング状態に合せて燃料は大きく増減
され、しかも、調速系には遅れがあるため、レーシング
周期と同調した場合には燃料増方向に動作した直後にプ
ロペラが浮くと云う状態の発生が予想され、投入した燃
料が有効な推進力にならず、単に主機の回転数を異常に
高めると云う逆効果をもたらすことになる。
この場合の主機回転数a、燃料供給量す、レーシング状
況Cの関係を第4図に示す。すなわち、プロペラが浮い
て負荷の軽いタイミングに燃料は大違に供給され、逆に
プロペラが海中に没して負荷が重いタイミングの時に最
小となることがあることを示している。この場合、主機
の回転数は燃料の供給量と負荷の関係で決定されるため
、大きく変動し、時としてオーバ・スピードとなる危険
もはらんでいる。特に主機の回転数及び出力やトルクは
負荷のプロペラ特性により、 ■ 主機のトルクは回転数の2乗に比例する■ 主機の
出力は回転数の3乗に比例すると云った関係にあるため
、負荷の変動が回転数の変動に大きく影響する。
上述のようにディーゼル機関等の船舶推進機関に用いら
れる調速機(ガバナー)は設定された目標回転数に合せ
るため、負荷の状況すなわち、船舶の航海状態を考慮す
ること無く、燃料の供給量を加減調整するのみで、定出
力的動作を有するものでは無い。
すなわち、従来の調速機はディーゼル機関等の動力源の
回転数を制御するための機能を有しているのみであるた
め、 (1)船舶における海洋の状況、例えば、荒天時におけ
るプロペラく船のスクリュー)の浮き沈みのために、生
じる負荷の変動にかかわりなく、目標の回転数を維持す
べく、燃料供給lを自動的に調整することになり、本来
船舶の推進に用いるべき燃料を単に動力源の回転数維持
のためのみに消費される恐れがある。
(2)プロペラの浮き沈み(レーシング)による負荷変
動に対し、調速機は最大能力で追従することになり、負
荷変動の周期によっては無駄な働きとなる。そのため、
無用な調速となり、燃料を浪費するばかりでなく、異常
な高速回転を招くために機関に悪影響を与えるなどの欠
点があった。
そこでこの発明の目的は、上記■、■に着目し、この関
係を利用することによってレーシング時にあっても最適
な調速制御を行うことができ、燃料を船舶の推進力付与
のために有効に利用できるとともに、機関の異常な高速
回転発生を抑制できるようにして、最適な制御を可能に
した船舶推進機関の調速装置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 上記の目的を達成するため本発明は、船舶推進別間の回
転数を検出してこの検出出力を比較手段に与え、設定し
た回転数目標値と比較して両者の偏差を得るとともにこ
の偏差に応じて上記船舶推進機関に与えるエネルギ供給
量を調整することにより、上記回転数が目標値になるよ
うに制御する調速装置において、上記船舶推進機関の回
転数の検出出力を2乗変換する2乗変換部及び3乗変換
する3乗変換部を設け、また、2乗変換出力利用時の目
標値を与えるトルク設定手段、3乗変換出力利用時の目
標値を与える出力設定手段を設けるとともにこれら2乗
変換部出力とその目標値及び3乗変換部出力とその目標
値及び上記回転数検出出力と回転数目標値のいずれかの
一組を選択して上記比較手段に与える選択手段とを設け
て構成する。
[作  用] このような構成において、通常時は従来と同様に船舶推
進機関(以下、主機と称する)回転数が目標値になるよ
うに主機へのエネルギ(主機がディーゼル機関の場合で
は燃料)供給量を制御するようにし、荒天時等のように
海面にうねりがあってレーシング状態が生じる危険のあ
るときには上記選択手段により、上記2乗変換部及び3
乗変換部のいずれかを選択して上記主機回転数の検出信
号を2乗変換または3乗変換し、目標値と比較してその
偏差を得、該偏差に応じた燃料供給量になるように主機
への燃料供給量を制御するようにして、これにより、主
機をトルク一定制御、出カ一定制御するようにする。こ
のトルク一定制御、出カ一定制御により、レーシング状
態において、回転数制御時のように負荷変動により回転
数が異常上昇したり、意味の無い調速制御となるような
ことを防止するようにする。
[発明の効果] このように荒天時にトルク一定制御、または、出カ一定
制御が出来るようにしたことにより、レーシング状態に
おいて、回転数制御時のように負荷変動により回転数が
異常上昇したり、意味の無い調速制御となるようなこと
を防止できるようになり、レーシング時にあっても最適
な調速制御を行うことができ、燃料を船舶の推進力付与
のために有効に利用できるとともに、機関の異常な高速
回転発生を抑制できるようになり、最適な制御が可能に
なる等の利点が得られる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例について第1図を参照して説明
する。本装置は第2図の構成に対し、第1図構成を付加
したものである。すなわち、第2図で説明した比較回路
4に対し、入力する主機回転数信号をレベル変換するた
めに第1図に示すような回転数・トルク・出力変換器2
1を付加し、これにより、通常の調速機が現在の主機回
転数そのままの値を以て目標値と比較するのに対し、回
転数の2乗または3乗で補正した主機回転数を用いて目
標値と比較することが出来るようにする。そのため、回
転数・トルク・出力変換器21は通常の主機回転数比較
制御のための乗率1で入力を変換する回転数特性変換部
21−1と、入力を2乗の乗率で変換するトルク特性変
換部21−2と、入力を3乗の乗率で変換する出力特性
変換部21−3を有している。また、目標値はこれらの
うち、用いる変換部により各々異なるので、各変換部2
1−1゜〜21−3に対応させて回転数設定のための回
転数設定信号1a、トルク設定のためのトルク設定信号
lb、出力設定のための出力設定信号1cを与えること
が出来るようにしてあり、これらは選択切換え用の選択
スイッチ22により、船舶の乗組員が状況に応じて適宜
に選択する構成としである。
このような構成において、通常は選択スイッチ22を回
転特性変換部21−1及び回転数設定信号1aを選択す
べく設定する。
これにより、回転数検出器3より出力された主機回転数
信号は回転特性変換部21−1により1対1で変換され
たものが比較回路4に与えられ、また、比較回路4には
目標値として回転数設定信号従来と同様の調速制御が実
施されることになる。
また、選択スイッチ22をトルク特性変換部21−2及
びトルク設定信号1b側を選択すべく設定したとする。
これにより、回転数検出器3より出力された主機回転数
信号はトルク特性変換部21−2により2乗で変換され
たものが比較回路4に与えられ、また、比較回路4には
目標値としてトルク設定信号2乗特性を以て調速II 
IIIが実施されることになり、これはトルク一定tl
IJImとなる。
また、選択スイッチ22を出力特性変換部21−3及び
出力設定信号1c側を選択すべく設定したとする。
これにより、回転数検出器3より出力された主機回転数
信号は出力特性変換部21−3により3乗で変換された
ものが比較回路4に与えられ、また、比較回路4には目
標値として出力設定信号1cが4性を以て調速制御が実
施されることになり、これは出カ一定制御となる。
今、トルク特性変換部21−2を選択したとし、例えば
、トルク設定値を80%にとったとして、穏やかな天候
の時はそのトルクに見合う回転数に整定する。この場合
、2乗特性であるので、ディーゼル機関は調速制御の結
果、約9θ%の回転数となる。
海洋の状態がレーシング中(Tc天時)の時は負荷の変
動のため、主機回転数が変動する。そして、実際の回転
数が約90%から100%に変動すると、調速機は上記
2乗変換機能により約80%から100%に変動したと
見なしたと同じ状態になるので、大きく燃料供給量を下
げることになる。
逆に実際の回転数が約90%から80%に変動した場合
は2乗特性に合せて約80%から64%に変動したと見
なしたと同じ状態になるので、燃料供給量の増量は通常
よりも抑制されることになる。
すなわち、トルク特性変換では実際の回転数が増減とも
同じ比率で変化した場合において、燃料供給量の変化は
減少方向では大きく、増加方向では小さく制御される。
出力特性変換部2l−3(3乗特性)を選択した場合に
は回転数の検出値は乗率が3乗で変換されるので、2乗
に較べ更に減少方向に大きく、増加方向には小さく燃料
供給量制御がなされる。
なお、燃料増加方向は第2図のトルクリミットを利かせ
ると、ある値(リミット値)以上にはならず、無駄な燃
料供給は抑制される。しかし、回転数一定制御のための
能力は喪失する。
このように、主機の回転数を検出してこの検出出力を比
較手段に与え、設定した回転数目標値と比較して両者の
偏差を得るとともにこの偏差に応じて上記主機に与える
エネルギ供給量を調整することにより、上記回転数が目
標値になるように制御する調速装置において、上記主機
の回転数の検出出力を2乗変換する2乗変換部及び3乗
変換する3乗変換部を設け、また、2乗変換出力利用時
の目標値を与えるトルク設定手段、3乗変換出力利用時
の目標値を与える出力設定手段を設けるとともにこれら
2乗変換部出力とその目標値及び3乗変換部出力とその
目標値及び上記回転数検出出力と回転数目標値のいずれ
かの一組を選択して上記比較手段に与える選択手段とを
設けて構成し、荒天時等のように海面にうねりがあって
レーシング状態が生じる危険のあるときには上記選択手
段により、上記2乗変換部及び3乗変換部の出力のいず
れかを選択して上記主機回転数の検出信号の2乗変換ま
たは3乗変換出力を得、これと目標値と比較してその偏
差を得て、該偏差に応じた燃料供給量になるように主機
への燃料供給量を制御するようにしたことにより、主機
をトルク一定制御、出カ一定制曲することが出来るよう
になり、レーシング状態において、回転数副面時のよう
に負荷変動により回転数が異常上昇したり、意味の無い
調速制御となるようなことを防止できるようになる。従
って、レーシング時にあっても、最適な調速を行うこと
が出来、燃料を船舶の推進力付与のために有効に利用で
きて、燃料効率が向上し、また、主機の異常な高速回転
を抑制できることから主機の損傷や摩耗を抑制できて長
寿命化を図ることが出来る等の特徴を有する船推進機関
の調速装置を得ることができる。
尚、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施例に限定す
ることなくその要旨を変更しない範囲内で適宜変形して
実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
一般的な船舶推進機関の調速装置の構成例を示す図、第
3図はレーシングを説明するための図、第4図はレーシ
ングによる調速への悪影響を説明するための図である。 1a・・・回転数設定信号、1b・・・トルク設定信号
、1C・・・出力設定信号、2・・・ディーゼル機関、
3・・・回転数検出器、4・・・比較回路、5・・・P
ID調節器、6・・・燃料調整機構、7・・・プロペラ
、21・・・回転数・トルク・出力変換器、21−1・
・・回転数特性変換部、21−2・・・トルク特性変換
部、21−3・・・出力特性変換部、22・・・選択ス
イッチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 船舶推進機関の回転数を検出してこの検出出力を比較手
    段に与え、設定した回転数目標値と比較して両者の偏差
    を得るとともにこの偏差に応じて上記船舶推進機関に与
    えるエネルギ供給量を調整することにより、上記回転数
    が目標値になるように制御する調速装置において、上記
    船舶推進機関の回転数の検出出力を2乗変換する2乗変
    換部及び3乗変換する3乗変換部を設け、また、2乗変
    換出力利用時の目標値を与えるトルク設定手段、3乗変
    換出力利用時の目標値を与える出力設定手段を設けると
    ともにこれら2乗変換部出力とその目標値及び3乗変換
    部出力とその目標値及び上記回転数検出出力と回転数目
    標値のいずれかの一組を選択して上記比較手段に与える
    選択手段とを設けて構成したことを特徴とする船舶推進
    機関の調速装置。
JP15554785A 1985-07-15 1985-07-15 船舶推進機関の調速装置 Expired - Fee Related JPH0754105B2 (ja)

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Cited By (3)

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