KR100700242B1 - Ship propulsion system comprising a control that is adapted with regard to dynamics - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박 추진 시스템에 관한 것으로, 이는 선박 전기 시스템(5) 및 전기 시스템으로부터 동력이 공급되며 프로펠러 모터(3)용 작동 제어기(6)가 설비된 전기식 추진 시스템(3, 4)으로 구성된다. 프로펠러 모터(3)의 회전 속도는 제어 레버(1)에 의해 송출된 명령 변수를 갖는 다차수 제어기(2)에 의해 미리 설정된다. 필터 수단이 추진 시스템(3, 4)의 높은 동력학성에 기인한 선박의 작동 손상을 억제하기 위해 제공된다.The present invention relates to a ship propulsion system, which consists of a ship propulsion system (5) and an electric propulsion system (3, 4) powered from an electrical system and equipped with an actuating controller (6) for a propeller motor (3). . The rotational speed of the propeller motor 3 is set in advance by the multi-order controller 2 having command variables issued by the control lever 1. Filter means are provided to suppress operational damage of the vessel due to the high dynamics of the propulsion systems 3, 4.

Description

동역학에 관한 제어기를 포함한 선박 추진 시스템{SHIP PROPULSION SYSTEM COMPRISING A CONTROL THAT IS ADAPTED WITH REGARD TO DYNAMICS}SHIP PROPULSION SYSTEM COMPRISING A CONTROL THAT IS ADAPTED WITH REGARD TO DYNAMICS

전기 프로펠러 모터를 갖춘 선박 프로펠러용 추진 장치는 폐루프 제어를 위한 회전 속도 조절기를 사용한다. 회전 속도 공칭값은 브릿지상의 제어 레버를 이용하여 미리 설정된다. 조절기 입력측의 상류에서, 회전 속도 공칭값(참조 변수)이 회전 속도 값과 비교되고 이 때 상기 비교로부터 제어 에러를 결정하여 조절기로 공급한다. 조절기로부터의 출력 신호는 제어 변수로서, 프로펠러 모터를 전원에 연결하는 작동 장치를 통과한다.Propulsion systems for ship propellers with electric propeller motors use a rotary speed regulator for closed loop control. The rotation speed nominal value is preset using the control lever on the bridge. Upstream of the regulator input side, the rotational speed nominal value (reference variable) is compared with the rotational speed value at which time a control error is determined from the comparison and fed to the regulator. The output signal from the regulator is a control variable that passes through the actuating device connecting the propeller motor to the power source.

동기식 기계(synchronous machines)가 추진을 위해 사용될 때, 작동 장치는 주파수 변화기/변환기의 형태이며, 이는 적합한 다상(polyphase)의 가변 주파수 공급 전압을 발생하도록 디젤 발전기 시스템으로부터의 발전기 전압을 이용한다. 변환기 회로는 변환기와 동기식 기계의 상호 연결로 직류 제어기에 의해 제어되는 직류기로부터의 응답과 유사하게 반응하도록 설계된다. DC 제어기의 제어 입력측을 통과한 신호는 직류기에 의해 인가된 전류를 통제한다. 동일한 방식으로, 조절기로부터의 제어 신호는 동기식 기계를 작동하는데 사용되는 전류를 통제한다. 동일한 방법으로, 비동기식 기계에도 동력이 공급되어 선박을 추진하는데 사용될 수 있 다.When synchronous machines are used for propulsion, the actuating device is in the form of a frequency changer / converter, which uses the generator voltage from the diesel generator system to generate a suitable polyphase variable frequency supply voltage. The converter circuit is designed to respond similarly to the response from a direct current controller controlled by a direct current controller with the interconnection of the converter and the synchronous machine. The signal passing through the control input side of the DC controller controls the current applied by the DC motor. In the same way, the control signal from the regulator controls the current used to operate the synchronous machine. In the same way, asynchronous machines can also be powered and used to propel a ship.

이러한 유형의 추진 시스템은 상대적으로 강력한 것으로 알려져 왔다. 즉, 이러한 추진 시스템은 프로펠러의 일회전 이내인 소수의 회전 속도 변동을 조절할 수 있다.This type of propulsion system has been known to be relatively powerful. That is, such a propulsion system can adjust a small number of rotational speed fluctuations within one revolution of the propeller.

회전 속도 변동 및/또는 각속도 변화의 이유는 선박의 항해 중에 선체를 통과하는 수중에서의 선박의 프로펠러의 움직임과 그것이 갖는 3차원적으로 균일하지 않은 속도 프로파일 때문이다. 프로펠러의 회전 운동 중에, 어딘가에서 프로펠러 블레이드는 선박 선체상의 스케그 또는 프로펠러 샤프트 스테이(skeg or propeller-shaft stay)를 통해 움직이는 반면에, 프로펠러 회전 운동의 정지시에는 상이한 유속을 갖는 물이 프로펠러 블레이드에 충돌한다.The reason for the rotational speed variation and / or the angular velocity change is due to the propeller's movement in the water passing through the hull during the ship's voyage and its three-dimensional non-uniform velocity profile. During the propeller blade movement, somewhere the propeller blades move through a skeg or propeller-shaft stay on the ship's hull, while water at a different flow rate at the stop of the propeller blades moves to the propeller blades. Crash.

유체 동역학적 관점에서 볼 때에, 시간에 따른 선박의 프로펠러상의 부하의 변화는 항해 경로에 의해 설명될 수 있다. 선박 선체 상의 스케그 또는 프로펠러 샤프트 스테이에 기인한 이러한 부하의 변동은 다시한번 프로펠러의 항적(wake field)이 비균일하다는 증거가 되며, 이는 또한 프로펠러 블레이드의 회전 중에 진행되는 각도의 변동을 야기한다.From a hydrodynamic point of view, the change in the load on the propeller of a ship over time can be explained by the navigation route. This change in load due to the skeg or propeller shaft stay on the ship hull is once again evidence that the propeller wake field is non-uniform, which also causes a change in the angle that proceeds during the rotation of the propeller blades.

이는 토오크가 변동하는 각속도를 갖는 선박 프로펠러에 의해 주기적으로 변동한다는 것을 의미하며, 상기 각속도는 회전 속도 조절기 또는 이보다 하위인 전류 조절기에 의해 조절되어, 예정된 공칭 회전 속도값에 가능한 한 정확하게 일치하도록 선박 스크류의 회전 속도를 유지한다. 토오크 변동의 주파수는 프로펠러상의 블레이드의 갯수가 곱해진 샤프트 회전 속도에 상응한다. 토오크 변동은 추진 모터로부터 닻쪽으로 전달되어 선박의 선체로 전달된다. 또한, 토오크 반응은 디이젤 발전기 시스템에서 발생한다. 그 결과, 선박 구조물의 일부는 이러한 맥동 토오크의 기본 주파수에서 진동하게 되고, 기계적 특성의 결과에 의하여, 선박 선체의 공진이 관련 주파수에서 무시할 수 없게 된다. 이러한 진동은 선박 상의 모든 것을 성가시게 할 뿐만 아니라 선박의 전체 구조물과 그 화물에 상당한 부하를 야기하므로 방지되어야 한다.This means that the torque fluctuates periodically by a ship propeller with varying angular velocities, the angular velocities being controlled by a rotational speed regulator or a lower current regulator, so that the ship screw matches as accurately as possible with a predetermined nominal rotational speed value. Maintain the speed of rotation. The frequency of the torque fluctuations corresponds to the shaft rotation speed multiplied by the number of blades on the propeller. Torque fluctuations are transmitted from the propulsion motor to the anchor and to the ship's hull. Torque reactions also occur in diesel generator systems. As a result, part of the ship structure vibrates at the fundamental frequency of this pulsating torque, and as a result of the mechanical properties, the resonance of the ship hull is not negligible at the relevant frequency. This vibration not only annoys everything on the ship, but also creates a significant load on the entire structure of the ship and its cargo and should be avoided.

종래에는, 이러한 진동에 대한 약점을 소위 유한 요소 방법(Finite Element Method)을 이용하여 계산하며 이렇게 계산된 임계 영역을 철강의 톤수를 이용하여 강화하는 시도가 행해져 왔다. 이러한 방법은 한편으로는 가격이 고가이며 다른 한편으로는 허용가능한 최대 화물 중량과 선박의 이용 화물 면적을 감소시키는 반면에, 연료 소비를 증가시키다. 그러나, 재료를 파괴하는, 추진에 의해 생성된 진동의 영향을 줄일 수 있다 할지라도 그 원인은 제거되지 않았다.In the past, attempts have been made to calculate the weakness against such vibrations using the so-called Finite Element Method and to reinforce the calculated critical area using the tonnage of steel. This method is expensive on the one hand and on the other hand increases fuel consumption while reducing the maximum allowable cargo weight and the cargo area of the vessel. However, even if it is possible to reduce the influence of vibration generated by propulsion, which destroys the material, the cause has not been eliminated.

가능한한 정확하게 선박 프로펠러의 회전 속도를 예정된 공칭 회전속도값으로 유지하는 폐루프식 회전속도 제어는 다른 악영향을 초래한다.Closed loop speed control, which maintains the speed of the ship propellers at a predetermined nominal speed value as accurately as possible, has another adverse effect.

항적의 비균일성이 프로펠러의 전진 각도의 변동을 충분히 반영하더라도, 프로펠러의 캐비테이션(cavitation) 안전 마진(safety margin)은 감소된다. 그 이유는 프로펠러의 작동지점이 캐비테이션 한계에 가깝거나 캐비테이션 한계를 훨씬 초과할 수 있기 때문이다. 특히 선박 선체상의 스케그 또는 프로펠러 샤프트 스테이 영역에서의 프로펠러의 작동지점은 캐비테이션 한계 및 이로 인한 초기 캐비테이션에 도달 또는 초과할 수 있어서, 선박 특히 프로펠러에 상당한 손상을 초래할 수 있다. 캐비테이션도 특히 여객선, 조사선, 및 군용 선박의 유용성과 안락감을 상당히 감소시키는 허용불가능한 압력 변동과 소음을 초래한다.
전기 모터에 의해 구동되는 선박 프로펠러의 회전속도는 매우 빠르게 조절될 수 있다. 회전속도의 신속한 조절은 특히, 프로펠러 날개 상에 캐비테이션을 초래한다. 이러한 경우에, 회전속도를 조절하는 비율은 선박의 이동속도, 즉 물이 프로펠러에 부딪히는 유입속도에 종속한다.
Although the nonuniformity of the track sufficiently reflects the variation of the propeller's forward angle, the propeller's cavitation safety margin is reduced. The reason for this is that the propeller's operating point may be close to or far exceed the cavitation limit. In particular, the operating point of the propeller in the skeg or propeller shaft stay area on the ship hull can reach or exceed the cavitation limit and thus the initial cavitation, which can cause significant damage to the ship, in particular the propeller. Cavitation also results in unacceptable pressure fluctuations and noise that significantly reduce the usefulness and comfort of passenger ships, survey ships, and military vessels in particular.
The rotational speed of the ship propeller driven by the electric motor can be adjusted very quickly. Rapid adjustment of the speed of rotation results in particular on cavitation on the propeller blades. In this case, the rate of adjustment of the rotational speed is dependent on the speed of the ship's movement, ie the inflow rate at which water strikes the propeller.

이러한 이유로, 제어공학적 측면에서 제어 레버와 표준값 입력 조정기 사이에 위치되는 램프-업 전송기(ramp-up transmitter)가 제공된다.For this reason, there is provided a ramp-up transmitter located between the control lever and the standard value input regulator in terms of control engineering.

선박 프로펠러의 실제 회전속도가 증가할 때, 프로펠러의 동역학적 반응성도 상당히 변화한다. (예항 곡선으로부터 자유 구동 곡선으로의 변화와 관련된)프로펠러에 대한 일군의 곡선들이 제곱 법칙(square-law)을 따르므로, 선박 프로펠러의 최대 허용가능한 동력학적 반응성은 실제 회전속도가 상승하는 것에 비례하는 것 보다도 더 감소한다.As the actual propeller speed of a ship propeller increases, the dynamic response of the propeller also changes significantly. Since a group of curves for a propeller (related to a change from a run curve to a free drive curve) follow a square-law, the maximum permissible dynamic response of a ship propeller is proportional to the increase in the actual speed of rotation. Decreases more than

종래기술로부터 공지된 선박 프로펠러 추진장치의 경우에 있어서, 램프-업 전송기에 의해 통제되는 램프-업 시간은 프로펠러 곡선의 최대 허용영역 내에서의 과도한 회전속도를 유지하도록 프로펠러용 추진 모터의 회전속도가 증가함에 따라 증가된다.In the case of ship propeller propulsion devices known from the prior art, the ramp-up time controlled by the ramp-up transmitter is such that the rotational speed of the propulsion motor for the propeller is maintained to maintain an excessive rotational speed within the maximum permissible area of the propeller curve. Increases with increase.

또한, 동력 요건과 관련하여, 전기 추진 시스템은 발전기 여기(generator excitation)도 고려해야 한다. 전기 추진시스템의 시간 응답성은 선박 프로펠러용 전기식 기계의 가능한 동적 응답성 보다 느리다.In addition, with regard to power requirements, the electric propulsion system must also take into account generator excitation. The time response of an electric propulsion system is slower than the possible dynamic response of an electric machine for ship propellers.

이러한 두 한계 조건을 고려하여, 종래기술에 따른 램프-업 전송기는 다음과 같이 설계된다.In consideration of these two limit conditions, the lamp-up transmitter according to the prior art is designed as follows.

제로(0)의 회전속도로 시작하는 프로펠러 모터는 무엇보다도 먼저 어떤 제약없이, 즉 최적상태로 가속된다. 프로펠러에 의해 소모되는 동력은 일정한 램프-업 시간으로 램프-업되는 동안에 더욱 빠르게 상승하며, 최종적으로 회전속도 조정기의 전류 한계점에 도달하여 디이젤 발전기 시스템의 과부하를 방지한다. 램프-업 전송기의 제 1 단계의 말기에는 상이한 램프-업 시간으로 변화된다. 전기 추진에 이용될 수 있는 가속 동력은 실제로 0으로 감소한다. 이는 꼭 필요하지는 않지만 조정되어야 하는 디이젤 발전기 시스템으로부터의 동력 소모에 있어서 급작스런 변화를 초래하며, 또한 온-보드 전력 공급 네트워크(on-board power supply network) 내의 주파수 및/또는 전압 변동을 유발한다.The propeller motor starting at zero rotation speed is first of all accelerated without any limitation, ie optimally. The power dissipated by the propeller rises faster during ramp-up with a constant ramp-up time, finally reaching the current limit of the speed regulator to prevent overloading the diesel generator system. At the end of the first stage of the ramp-up transmitter it is changed to a different ramp-up time. The acceleration power available for electric propulsion actually decreases to zero. This results in sudden changes in power consumption from diesel generator systems that are not necessary but must be adjusted, and also cause frequency and / or voltage fluctuations in the on-board power supply network.

적어도 램프-업 시간의 제 1 단계에서, 추진 장치는 디이젤 발전기 시스템으로부터 전력을 끌어오는데, 이는 몇몇의 경우에 나머지 온-보드 전력 공급 네트워크로의 동력 공급을 차단하게 된다.At least in the first phase of the ramp-up time, the propulsion device draws power from the diesel generator system, which in some cases interrupts the power supply to the rest of the on-board power supply network.

선박 가속을 위한 제 1램프-업 단계로부터 제 2램프-업 단계로의 변화시에, 이는 어떤 회전속도 범위 내에서 단지 매우 적은 범위만으로 가속시키는 단점을 초래한다.In the change from the first ramp-up stage for ship acceleration to the second ramp-up stage, this results in the disadvantage of accelerating only a very small range within a certain speed range.

전술한 바와 같은 추진장치에 있어서, 프로펠러용 전기 기계의 전류 한계는 각각의 선박 프로펠러 곡선 위의 대략 30%의 회전 토오크에서 발생한다. 전기 추진기의 전류 상한과 계산된 선박 추진 곡선 사이의 상기 영역은 선박의 가속시에 포함되는 공정들에 필요한 가속 토오크 이외에도 험난한 해수 상황 및/또는 선박 조정에 대한 여유를 제공하는데 필요하다.In the propulsion system as described above, the current limit of the electric machine for the propeller occurs at a rotational torque of approximately 30% above each ship propeller curve. This area between the current upper limit of the electric propeller and the calculated ship propulsion curve is necessary to provide for the rough seawater situation and / or ship coordination in addition to the acceleration torque required for the processes involved in the acceleration of the ship.

이제까지 선박 프로펠러용 추진장치의 단계들에서 제어되었던 램프-업 전송기는 프로펠러를 구동하고 있는 전기 기계가 가속 공정 중에 규정된 가속 토오크를 생성하는 것이 불가능했다. 실제로, 폭넓은 회전속도 범위에 걸쳐서 램프-업 전송기는 단지 그때 그때의 각각의 전류 한계만을 허용한다. 이에 대한 이유는 선박에 대한 가속 시간이 램프-업 형태 전송기의 여러 배수에 해당하기 때문이다.The ramp-up transmitter, which has been controlled at the stages of propellers for ship propellers, has never been possible for the electric machine driving the propellers to produce the prescribed acceleration torque during the acceleration process. In fact, over a wide range of speeds, the ramp-up transmitter only allows each current limit at that time. The reason for this is that the acceleration time for the ship corresponds to several multiples of the ramp-up transmitter.

이미 전술한 바와 같이, 디이젤 발전기 시스템은 선박 프로펠러용 전기 기계의 동력 소모보다 더 늦게 변화할 수 있는 시간에 대한 동력 응답성을 가진다. 따라서, 프로펠러 곡선으로부터 유발된 제한 이외에도, 발전기 시스템의 최대 동적 응답성으로 인한 제한도 고려할 필요가 있다.As already mentioned above, diesel generator systems have power responsiveness over time that can change later than the power consumption of the electrical machine for ship propellers. Thus, in addition to the limitations arising from the propeller curves, the limitations due to the maximum dynamic response of the generator system need to be taken into account.

선박용 디이젤 발전기 시스템을 위한 디이젤 엔진의 설계시에, 국제 선급 협의회(IACS)에 따른 규격요건에는 부하 응답성도 고려해야 한다고 규정되어 있다. 이러한 규격 요건과 관련된 3단계 부하 변화도는 고 부스트 레벨(high boost levels)을 사용하는 현재의 디이젤 엔진의 경우에 선박 프로펠러용 추진 장치의 동적 응답성에 관한 커다란 영향력을 가지고 있다. 또 다른 주요 요건은 부적절한 보수 유지 및 상당히 저급 벙커오일의 사용으로 인해 알려진 수치들이 특히 동력 상한점 내에서 현재 더 이상 해결할 수 없다는 점이다. 그러므로, 비용 측면에서 디이젤 엔진의 샤프트 상에 동력 방출을 위한 가능한 최대 동적 응답성은 선박의 장기 항해시 감소한다.When designing diesel engines for marine diesel generator systems, the requirements of the International Classification Council (IACS) require that load responsiveness be taken into account. The three-stage load gradation associated with this specification requirement has a significant impact on the dynamic response of propulsion systems for ship propellers in current diesel engines with high boost levels. Another major requirement is that due to inadequate maintenance and the use of significantly lower bunker oils, known figures can no longer be solved at present, especially within the upper power limits. Therefore, in terms of cost, the maximum possible dynamic response for power dissipation on the diesel engine's shaft is reduced during long term sailing of the vessel.

IACS 또는 어떤 다른 구속력있는 단체에서 특정하지 않은 디이젤 엔진으로부 터의 동력 방출에서의 또다른 시간 변화는 디이젤 엔진의 열 부하 능력이다. 작동온도에서의 제로 출력으로부터 정격 출력으로, 또는 정격 출력으로부터 제로 출력으로 디이젤 엔진의 유연한 부하의 변화는 각 디이젤 엔진의 물리적 크기에 따라 단지 최소 시간 내에 수행될 수 있다. 이들 시간은 물리적 크기의 함수에 따라 심각하게 변동된다.Another time change in power release from diesel engines not specified by IACS or any other binding body is the diesel engine's heat load capability. From zero output to rated output at operating temperature, or from rated output to zero output, the change in the flexible load of the diesel engine can only be carried out within a minimum time depending on the physical size of each diesel engine. These times vary significantly as a function of physical size.

시간 프로파일은 여러 곳에서 초과되지 않아야 한다. 그 이유는 그렇게 되면, 디이젤 엔진에 대한 손상을 초래하기 때문이다.The time profile should not be exceeded in several places. The reason for this is that it causes damage to the diesel engine.

전술한 최소시간은 소형 디이젤 엔진의 경우 10 내지 20초, 대형 엔진의 경우 120초 이하일 수 있다.The minimum time described above may be 10 to 20 seconds for a small diesel engine and 120 seconds or less for a large engine.

디이젤 발전기 시스템과 선박 프로펠러용 전기 기계 사이에 연결된 컨버터/주파수 변화기는 제어 무효성분(control wattless component)을 필요로 한다. 제어 무효성분은 부하에 종속한다. 이와 같은 컨버터/주파수 변화기의 예는 중간 전류회로 컨버터, 직접 컨버터, 직류기 등의 컨버터이다.The converter / frequency changer connected between the diesel generator system and the electric machine for the ship propeller requires a control wattless component. The control reactive component is load dependent. Examples of such converters / frequency converters are converters such as intermediate current circuit converters, direct converters and direct current machines.

상기 무효성분은 디이젤 발전기 시스템의 동기식 발전기로부터 공급된다. 제어 무효성분과 관련하여 전술한 상기 컨버터용 부하-종속 무효성분의 시간 변화율은 동기식 발전기의 열 전압보다 15 내지 25배 이상 빠르게 변화할 수 있으며 상기 발전기 시스템은 이를 따를 수 없다. 특히, 동기식 발전기용 여기장(exitation field)을 감소시키기 위해서는 시간이 필요하다.The reactive component is supplied from a synchronous generator of the diesel generator system. The rate of time change of the load-dependent reactive component for the converter described above with respect to the control reactive component may vary 15 to 25 times faster than the thermal voltage of the synchronous generator, which the generator system cannot follow. In particular, time is needed to reduce the excitation field for synchronous generators.

디이젤 엔진의 동적 한계가 선박 프로펠러의 구동시 초과되면, 엔진의 회전 속도가 변동하여 디이젤 발전기 시스템으로부터 공급되는 온-보드 전력 공급 네트 워크의 주파수를 허용불가능한 정도로 변동시킨다. 또한, 발전기 시스템용 폐루프식 회전속도의 제어가 동적 한계를 무시하면서 허용가능한 범위내에서 온-보드 전력 공급 네트워크의 주파수를 유지하고자 하거나 유지해야 할 때 디이젤 엔진에 대한 손상을 배제하는 것이 불가능하다. 동기식 발전기의 동적 한계가 초과되면, 온-보드 전력 공급 네트워크의 전압이 심각하게 변동하여 허용오차 범위를 벗어나게 된다.If the dynamic limit of the diesel engine is exceeded when the ship propeller is driven, the rotational speed of the engine will fluctuate to unacceptably vary the frequency of the on-board power supply network supplied from the diesel generator system. In addition, it is not possible to rule out damage to the diesel engine when control of the closed loop rotational speed for the generator system is to maintain or maintain the frequency of the on-board power supply network within an acceptable range while ignoring the dynamic limits. . If the dynamic limit of a synchronous generator is exceeded, the voltage on the on-board power supply network will fluctuate significantly outside the tolerance range.

종래 기술에 따라, 온-보드 전력 공급 네트워크에서 발생하는 어떤 허용불가능한 주파수 또는 전압 변동없이, 선박 프로펠러용 전기 기계와 디이젤 발전기 시스템 사이의 상호작용을 만족할 정도로 무시할 수 있는 오랜 기간동안 시도하는 과정에서 회전 속도 공칭값 및/또는 전류 공칭값의 램프-업 시간들에 대한 다단계 또한 연속적인 변화에 근거한 실험들이 이미 수행되어 왔다. 이러한 경우에 단지, 어떤 작동지점에서의 최적화를 달성하는 것은 종종 가능했다. 선박 프로펠러용 전기 기계를 위한 폐-루프제어의 조절 능력과 온-보드 전력 공급 네트워크에서의 디이젤 발전기 시스템에 대한 동적 효과 사이의 일정한 관련성은 없었다. 디이젤 발전기 시스템 상의 부하에 있어서 감소에 대한 시간 프로파일은 선박 프로펠러용 추진 장치를 위한 폐-루프 제어에 별로 고려되지 않으며 좀처럼 조정되지도 않는다.According to the prior art, the rotation in the course of a prolonged attempt to satisfactorily satisfy the interaction between the electric machine for ship propellers and the diesel generator system without any unacceptable frequency or voltage fluctuations occurring in the on-board power supply network. Experiments based on multi-step and continuous changes to ramp-up times of velocity nominal and / or current nominal have already been performed. In this case only, it was often possible to achieve optimization at some operating point. There was no consistent relationship between the ability to control closed-loop control for electric propellers for ship propellers and the dynamic effects on diesel generator systems in on-board power supply networks. The time profile for the reduction in load on diesel generator systems is not much considered and rarely adjusted for closed-loop control for propulsion systems for ship propellers.

이러한 배경을 고려하여, 본 발명의 목적은 전기 온-보드 전력 공급 네트워크를 가지며 안락함의 감소 및/또는 선박 작동에 관한 어떤 악영향을 초래하지 않는 선박용 선박 추진 시스템을 제공하고자 하는 것이다.In view of this background, it is an object of the present invention to provide a marine propulsion system for a ship which has an electrical on-board power supply network and which does not result in reduced comfort and / or any adverse effects on ship operation.

특히, 이러한 목적 중에 하나의 목적은 전술한 다양한 종류의 한계 상황에 선박 추진 시스템의 동적 응답성을 동조시킬 수 있게 하는 것이다.In particular, one of these aims is to be able to tune the dynamic responsiveness of the ship propulsion system to the various types of limiting situations described above.

본 발명에 따라, 이러한 목적은 청구범위 제 1 항의 특징부의 구성을 가지는 선박 추진 시스템에 의해 달성된다.According to the invention, this object is achieved by a marine propulsion system having the configuration of the features of claim 1.

안락함의 감소는 선박 구조물의 진동 형태 및/또는 깜박이는 빛으로 표현될 것이다. 본 발명에 따른 장치는, 콘트롤 레버 및/또는 러더(rudder) 각도가 조정되는 속도에 관계 없이, 온-보드 전력 공급 네트워크 전압 및/또는 그 주파수가 허용가능한 정도를 넘어서 변동하지 않도록 한다. The reduction in comfort may be expressed in the form of vibrations and / or flashing lights of the ship structure. The device according to the invention ensures that the on-board power supply network voltage and / or its frequency does not fluctuate beyond an acceptable degree, regardless of the speed at which the control lever and / or rudder angle is adjusted.

그리하여, 제어 레버가 지나치게 빨리 영(0)으로 리셋되는 경우에는, 동기식 기계의 여기를 감소할 수 있는 것보다 빠르게 부하가 발전기 시스템으로부터 제거되면서, 온-보드 전력 공급 네트워크 전압에서 변동이 발생하게 된다. 반대로, 제어 레버가 높은 모터 동력의 방향으로 매우 빠르게 이동하는 경우에 변동이 발생할 수도 있다. 일반적으로, 주파수는 이런 경우에 하락하는데, 이는 디젤 엔진이 충분히 빨리 가속되지 못하기 때문이다.Thus, if the control lever is reset to zero too quickly, the load will be removed from the generator system faster than it can reduce the excitation of the synchronous machine, causing fluctuations in the on-board power supply network voltage. . Conversely, fluctuations may occur when the control lever moves very quickly in the direction of high motor power. In general, the frequency drops in this case because the diesel engine does not accelerate fast enough.

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러더 이동은 발전기 시스템 및/또는 온-보드 전력 공급 네트워크에 유사한 영향을 미친다. 러더가 편향됨에 따라, 프로펠러상의 부하는 증가하는 반면에 프로펠러상의 부하는 러더가 제로 위치(null position)로 이동되었을 때에 감소한다.The rudder movement has a similar effect on the generator system and / or on-board power supply network. As the rudder is deflected, the load on the propeller increases while the load on the propeller decreases when the rudder is moved to the null position.

프로펠러에서의 과도하게 빠른 가속 과정은, 가속이 선박의 프로펠러에서 캐비테이션(cavitation)을 초래하는 경우에 상당한 소음을 일으킬 수 있다.An excessively fast acceleration process in the propeller can cause significant noise when acceleration causes cavitation in the propeller of the ship.

수중으로 선박의 선체와 프로펠러로부터의 소음의 연결은 폭넓은 지역으로 전달되는 환경 오염으로 나타나며 북극과 남극과 같이 보호되는 지역에 해당되는 선박의 사용을 상당히 제한할 수 있다. 본 발명에 의하여, 전술한 소음 배출의 감소는 승객용 선박이 재정적으로 특별한 관심을 가지는 여행 지역과 위험한 소음 및 압력 변동에 대해 보호되어 생존하는 동물보호군(fauna)의 영역에서 여행을 가능하게 한다.The connection of noise from the ship's hull and propellers underwater is seen as environmental pollution that is spread over a wide area and can significantly limit the use of ships in protected areas such as the Arctic and Antarctic. By means of the present invention, the above-mentioned reduction in noise emissions enables travel in areas of travel where the passenger vessel is financially of particular interest and in the area of a surviving animal safeguard against dangerous noise and pressure fluctuations. .

선박의 프로펠러가 수중에서 운동중에 토오크의 변화에 의해 생성된 진동에 대항하기 위하여, 필터 수단은 제 1필터 수단을 가지며 이는 작동 장치상의 제어 입력부에서 신호의 진폭 변동을 억제하도록 설정된다. 토오크 변동은 프로펠러 샤프트의 각속도에 대한 변화를 야기하고, 이는 회전 속도 전송기로부터 제공된 신호에 해당하는 리플(ripple)을 초래한다. 본 발명이 없는 상태에서, 리플은 제어 편차에서 직접적으로 반사되며 프로펠러 모터에 대한 전류를 야기하므로, 구동 토오크는 제어 편차에 따라 변동한다. 제 1필터 수단은 이러한 리플을 필터링하는데, 즉 추진 시스템은 프로펠러 블레이드가 높은 유동 저항에서 주행할 때에 회전 속도를 유연하게 할 수 있는 특성을 제공하고, 회전 속도가 "이동을 방해하는 곤란함(difficulty impeding movement)"이 사라져서 다시 재개될 수 있게 한다.In order to counter the vibration generated by the change of torque while the ship's propeller is moving underwater, the filter means has a first filter means which is set to suppress the amplitude variation of the signal at the control input on the actuating device. Torque fluctuations cause a change in the angular velocity of the propeller shaft, which results in a ripple corresponding to the signal provided from the rotational speed transmitter. In the absence of the present invention, the ripple is reflected directly in the control deviation and causes a current for the propeller motor, so that the drive torque varies with the control deviation. The first filter means filters this ripple, i.e. the propulsion system provides the property to make the rotational speed smooth when the propeller blades run at high flow resistance, and the rotational speed is "difficulty to disturb movement". impeding movement ”disappears and can be resumed.

이러한 목적을 위해 사용되는 필터 수단은 신호 변화가 특정 레벨을 초과할 때에만 통과하는 신호 변화를 증폭하여 필터링할 수 있다. 이러한 필터는, 예컨대 다이오드 특성의 형태일 수 있다. 다른 사양으로는 저역 필터로서 작용하는 주파수 필터에 사용되어 리플을 필터링하고, 이는 제어 편차에 중첩된다.The filter means used for this purpose can amplify and filter the signal change passing only when the signal change exceeds a certain level. Such a filter may, for example, be in the form of a diode characteristic. Another specification is to use a frequency filter that acts as a low pass filter to filter the ripple, which is superimposed on the control deviation.

주파수 필터 수단은 컷 오프 주파수가 프로펠러 샤프트의 회전 속도에 따라 변화되거나 입력 변수의 기본 값 또는 동등값에 따라 초기 전압이 가변되는 방식으로 채택되도록 설계되어질 수 있다. 이는, 폐루프 제어 동적 응답상에 어떠한 영향도 가지지 않는 리플 또는 다른 회전 속도의 범위에서 작동 장치를 관통하는 리플의 억제없이, 적절한 동적 응답이 모든 회전 속도 범위에 제공되는 것을 보장한다.The frequency filter means may be designed such that the cutoff frequency is changed in accordance with the rotational speed of the propeller shaft or the initial voltage is varied in accordance with the basic or equivalent value of the input variable. This ensures that adequate dynamic response is provided for all rotational speed ranges without suppression of ripple through the operating device in the range of ripples or other rotational speeds that have no effect on the closed loop control dynamic response.

제 1필터 수단은 조절기 입력부와 회전 속도 센서 사이에서, 제어 편차를 갖는 신호의 신호 경로내에 배치될 수 있거나, 또는 작동 장치의 제어 입력부와 조절기 사이의 조절기 출력부에 배치될 수 있다.The first filter means can be arranged in the signal path of a signal with a control deviation between the regulator input and the rotational speed sensor, or can be arranged at the regulator output between the controller and the control input of the operating device.

필터 수단들이 증폭 필터의 형태인 경우, 필터 수단들은 제어 편차에 대한 신호 경로내에 위치되는 것이 바람직하다.If the filter means are in the form of an amplifying filter, the filter means are preferably located in the signal path for control deviation.

폐루프 제어 장치는 바람직하게는 PI 제어 응답을 갖는다.The closed loop control device preferably has a PI control response.

폐루프 제어 장치는 아날로그식 폐루프 제어 장치 또는 이를 디지털식으로 작동시키는 전통적인 방식으로 구성될 수 있다.The closed loop control device may be configured in an analog closed loop control device or in a conventional manner of operating it digitally.

PI 조절기의 경우, 소정의 필터 특성은 폐루프 제어 장치로부터의 출력 신호를 반위상(antiphase)으로 입력부에 피드백시킴으로써 달성된다.In the case of a PI regulator, certain filter characteristics are achieved by feeding back the output signal from the closed loop control device to the input in antiphase.

프로펠러 모터에 대한 작동 장치는 자체가 다시 조절기의 형태가 된다. 이런 경우의 작동 장치에 대한 제어 신호는 바람직하게는 중요한 전류 공칭값을 갖는데, 즉 전류가 제어되어 작동 장치로부터 프로펠러 모터로 출력된다는 것이므로 프로펠러 모터에 의해 송출된 토오크가 조절된다. 이런 개방 루프 제어는 프로펠러 모터가 동기식 기계의 형태일 때와 작동 장치가 주파수 변환기 또는 컨버터의 형태일 때 가능하다. 이러한 목적에 적합한 회로는 종래 기술에서 공지되어 있다.The actuating device for the propeller motor itself is again in the form of a regulator. The control signal for the actuating device in this case preferably has a significant current nominal value, ie the current is controlled and output from the actuating device to the propeller motor so that the torque delivered by the propeller motor is regulated. This open loop control is possible when the propeller motor is in the form of a synchronous machine and the actuator is in the form of a frequency converter or converter. Circuits suitable for this purpose are known in the art.

리플을 필터링하도록 피드백이 사용된다면, 피드백은 정격 부하에서 대략 0.2 내지 대략 3%의 정상 상태(steady-state) 제어 에러를 야기하도록 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 제어 에러가 교란 효과를 갖는다면, 이는 적절하게 선택된 공칭값을 이용하여 보상될 수 있다. 공칭값 보상은 견적 부하의 함수에 따라 수행될 수 있다.If feedback is used to filter the ripple, the feedback is preferably set to cause a steady-state control error of approximately 0.2 to approximately 3% at rated load. If this control error has a disturbing effect, it can be compensated using a properly selected nominal value. Nominal value compensation can be performed as a function of the estimate load.

과도하게 빠른 가속의 결과에 기인한 선박의 프로펠러상의 캐비테이션 현상을 억제하기 위하여, 필터 수단은 제 2필터 수단을 갖는 것이 바람직하며, 이는 제어된 램프-업 전송기(ramp-up transmitters)의 형태이다. 램프-업 전송기는 프로펠러 샤프트의 회전 속도의 변화 비율을 최대 허용 레벨에 일치시키도록 사용된다.In order to suppress cavitation on the propeller of the ship resulting from excessively fast acceleration, the filter means preferably have a second filter means, which is in the form of controlled ramp-up transmitters. The ramp-up transmitter is used to match the rate of change of the rotational speed of the propeller shaft to the maximum permissible level.

이런 목적을 위하여, 제 2필터 수단은 특성치를 포함하여 제어 레버로부터 도달한 공칭값 신호의 상승 비율을 프로펠러 모터의 회전 속도의 함수에 따라 서서히 낮출 수 있도록 한다. 이러한 목적을 위하여, 제 2필터 수단은 폐루프 제어 장치의 입력부와 제어 레버 사이에 배치될 수 있다. 여기에서, 제어 응답상의 악영향은 가지지 않으면서 페루프 제어 장치와, 작동 장치와, 그리고 선박 프로펠러를 포함한다.For this purpose, the second filter means, including the characteristic value, makes it possible to gradually lower the rate of rise of the nominal value signal reached from the control lever as a function of the rotational speed of the propeller motor. For this purpose, the second filter means can be arranged between the input of the closed loop control device and the control lever. Here, it includes a Peruvian control device, an operating device, and a ship propeller without adversely affecting the control response.

제 2필터 수단의 특성은 연속적이며 어떤 면으로 이는 불연속성을 가지지 않는다. 수학적 차원을 완화시킬 필요는 없지만 다각선의 형태에 근사할 수 있다. 유일한 본질적 특징은 다각선내에서 전이가 불연속성을 가지지 않는다는 것이다. 특성은 오프셋을 가진 제곱-법칙 특성(square-law characteristic)일 수 있다.The property of the second filter means is continuous and in some ways it does not have discontinuities. There is no need to relax the mathematical dimension, but it can approximate the shape of a polygon. The only essential feature is that transitions do not have discontinuities within the polygon. The characteristic may be a square-law characteristic with an offset.

선박이 저속 범위에서도 여전히 양호하게 운동할 수 있게 하기 위하여, 낮은 회전 속도 범위에서 적어도 램프-업 시간이 일정하고 짧은 특성으로 설계되고, 프로펠러의 회전 속도에 따라 단지 미세하게 상승되게 설계된다. 그리하여, 추진 시스템은 직접적으로 제어 레버에 효과적으로 "부착(attached)"된다. In order to allow the vessel to still be able to move well even in the low speed range, at least the ramp-up time is designed with a constant and short characteristic in the low rotational speed range, and is designed to rise only finely according to the rotational speed of the propeller. Thus, the propulsion system is effectively "attached" to the control lever directly.

대략 25% 내지 45%의 정격 회전 속도에서 시작된 높은 회전 속도 범위에서, 램프-업 시간은 프로펠러 모터의 회전 속도로 증가되거나 그보다 빨리 증가된다. 결과적으로, 가능한 각가속도는 제어 레버가 이동시의 비율에 관계없이 높은 선박 프로펠러의 회전 속도를 감소한다.In the high rotational speed range starting at a rated rotational speed of approximately 25% to 45%, the ramp-up time increases with or faster than the rotational speed of the propeller motor. As a result, the possible angular acceleration reduces the rotational speed of the high ship propeller regardless of the rate at which the control lever is moved.

예컨대, 정격 회전 속도의 절반에서 시작한 상부 회전 속도 범위에서, 프로펠러 모터의 회전 속도를 감소할 수 있는 비율이 훨씬 더 제한되는데, 즉 램프-업 시간은 이러한 회전 속도 범위 아래에서보다 회전 속도를 훨씬 빨리 증가시킨다.For example, in the upper rotational speed range starting at half the rated rotational speed, the rate at which the propeller motor's rotational speed can be reduced is much more limited, i.e. the ramp-up time is much faster than the rotational speed range below. Increase.

그러나, 우선 짧은 램프-업 시간으로 제곱 법칙에 따라 증가하고나서 프로펠러 모터의 회전 속도가 증가하여 프로펠러의 회전 속도가 증가할 수 있는 비율이 제곱근 함수에 오프셋을 더함으로써 서서히 감소하도록, 프로펠러 모터의 회전 속도를 제어할 수도 있다.However, the propeller motor is rotated so that the rate at which the propeller motor's rotational speed increases after a short ramp-up time increases with the square law and then gradually decreases by adding an offset to the square root function is increased. You can also control the speed.

제 2필터 수단은 마이크로 프로세서를 이용한 디지털 형태일 수 있으며, 또는 아날로그 형태로 작동되도록 설계될 수 있다.The second filter means may be in digital form using a microprocessor or may be designed to operate in analog form.

도입부에서 전술한 바와 같이, 온-보드 전력 공급 네트워크 전압이 매우 심하게 변동할 때에 감소가 자연스럽게 일어나는데, 이는 발전기 시스템이 선박 추진 에 대한 동력 요구사항에서의 변화가 충분히 후속될 수 없기 때문이다. 동기식 기계의 여기(excitation)와, 특히 동기식 기계의 여기에서의 감소는 시간을 필요로 한다. 선박 추진에 의한 동력 소비가 여기에서 여기/감소에 대하여 발생할 수 있는 것보다 빨리 변화하는 경우에는, 온-보드 전력 네트워크 전압은 허용 공차 대역에서 벗어나고, 이는 온-보드 전력 공급 네트워크에 연결된 설비에 불필요하게 부하 또는 과부하를 걸리게 한다. 발전기용 디젤 구동은 양자를 충분히 신속하게 후속시킬 수 없으며, 그리고 이는 디젤 엔진에 손상을 초래할 수 있다.As mentioned earlier in the introduction, the reduction occurs naturally when the on-board power supply network voltage fluctuates very heavily because the generator system cannot follow sufficiently with changes in the power requirements for ship propulsion. Excitation of a synchronous machine and, in particular, reduction in excitation of a synchronous machine requires time. If the power consumption by ship propulsion changes faster than can occur here for excitation / decrement, the on-board power network voltage is out of tolerance band, which is not necessary for the installation connected to the on-board power supply network. Overload or overload. Diesel drive for a generator cannot follow both quickly enough, which can cause damage to the diesel engine.

여기로부터 기인한 악영향을 제거하기 위하여, 필터 수단이 제 3필터 수단을 가질 수 있으며, 이는 프로펠러 모터에 의한 동력 소비의 변화 비율을 제한하여, 온-보드 전력 공급 네트워크 시스템이 어떠한 문제없이 정확한 값을 후속시킬 수 있다.In order to eliminate the adverse effects resulting from this, the filter means may have a third filter means, which limits the rate of change of power consumption by the propeller motor, so that the on-board power supply network system can obtain the correct value without any problem. Can be followed.

제 3필터 수단은 다시 공칭값 신호의 신호 경로에 배치될 수 있는데, 즉 조절기와 제어 레버 사이에서, 폐루프 제어 장치의 하류 또는 작동 장치 자체내에 배치될 수 있다는 것이다. 조절기로부터 배치된 하류 또는 감산점으로부터의 하류는 프로펠러 부하의 변화에 기인한 완속 상태 변화의 특징을 갖는다. 프로펠러 부하에서의 이러한 변화는 러더가 이동할 때에나 또는 스위치가 오프될 때에나 또는 다중 사프트 시스템의 프로펠러가 쓰로틀링 하강(throttling down)될 때에 발생한다.The third filter means may again be arranged in the signal path of the nominal value signal, ie between the regulator and the control lever, downstream of the closed loop control device or within the actuating device itself. Downstream from the regulator or downstream from the subtraction point is characterized by a slow state change due to a change in propeller load. This change in propeller load occurs when the rudder moves or when the switch is turned off or when the propellers of a multiple shaft system are throttling down.

제 3필터 수단은 마이크로 프로세서를 기초로 하여 디지털 형태로 구체화되는 것이 바람직하다.
제 3필터 수단은 또한 전형적인 설계일 수 있으며, 아날로그 형태로 작동될 수 있다.
The third filter means is preferably embodied in digital form on the basis of a microprocessor.
The third filter means can also be of a typical design and can be operated in analog form.

제 3필터 수단은 제어 레버가 더 큰 동력 소비의 방향으로 이동할 때에, 제어 레버가 낮은 동력 값의 방향으로 이동할 때에 사용된 값과 차이가 있는 값의 변화 비율을 제한하도록 설계될 수 있다.The third filter means can be designed to limit the rate of change of the value which differs from the value used when the control lever moves in the direction of the higher power consumption, when the control lever moves in the direction of the lower power value.

변화 비율에 대한 제한은 적어도 상부 동력 범위 또는 프로펠러 모터의 회전 속도 범위에서 감소한다.The limit on the rate of change decreases at least in the upper power range or in the rotational speed range of the propeller motor.

제 3필터 수단이 허용하는 변화 비율은 온-보드 전력 공급 네트워크에 공급된 발전기의 갯수에 종속할 수 있다. 다른 영향있는 변수는 시스템의 작동 상태일 수 있는데, 즉 시스템이 이미 워밍업 정상 상태이거나 워밍업 상태라는 것인데, 즉 이는 전체적인 작동 시간에 종속한다는 것이다. 그리하여, 다른 영향있는 변수는 발전기 시스템의 부하인데, 즉 디젤 엔진의 부하가 낮거나, 중간이거나 또는 상부 동력 범위라는 것이다.The rate of change allowed by the third filter means may depend on the number of generators supplied to the on-board power supply network. Another affected variable may be the operating state of the system, ie the system is already warm up or warming up, which is dependent on the overall operating time. Thus, another influenced variable is the load of the generator system, ie the load of the diesel engine is low, medium or upper power range.

선박이 조정할 수 있는 상태를 유지하기 위하여, 그리고 변화 비율의 제한에 기인한 제어 진동이 발생하지 않게 하기 위하여, 제 3필터 수단이 작동 장치의 제어 입력부의 신호가 변할 때의 변화 비율에 영향을 주지 않는 범위내에서 윈도우를 제공하도록 제 3필터 수단이 구성될 수 있다. 이런 윈도우는 제 3필터 수단이 폐루프 제어 장치와 작동 장치 사이의 신호 경로에 위치될 때에 특별히 바람직하다. 제 3필터 수단이 제어 레버와 폐루프 제어 장치의 공칭값 입력부 사이에 위치되는 경우라면, 이런 윈도우는 다소 불필요한 경우이다.In order to maintain the ship's controllable condition and to avoid the control vibration due to the limit of the change rate, the third filter means does not affect the change rate when the signal of the control input of the operating device changes. The third filter means may be configured to provide a window within a range that does not. Such a window is particularly preferred when the third filter means is located in the signal path between the closed loop control device and the actuating device. If the third filter means is located between the control lever and the nominal value input of the closed loop control device, this window is somewhat unnecessary.

이외에, 본 발명의 개량실시예는 종속항의 청구 대상이다. 이경우, 예시적인 실시예에 의해 반영되지 않은 특징의 조합도 보호 범주내에 있을 것이다.In addition, further embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims. In this case, the combination of features not reflected by the exemplary embodiment will be within the protection scope.

본 특허 청구범위에서는 "선박의 프로펠러"와 "프로펠러 모터"에 대해 언급하고 있는데, 이는 본 발명이 단일한 모터 및 단일한 선박의 프로펠러에 제한되지 않으며, 다수의 모터나 선박의 프로펠러가 서로 결합되거나 분리되어 제어될 수 있다는 것이 당업자에게는 명백하다. 또한 본 발명은 수면 선박과 수중 선박에 대해 동일하게 관련된다.The patent claims refer to "ship propellers" and "propeller motors", which are not limited to the propellers of a single motor and a single ship, and that the propellers of multiple motors or ships are coupled to each other or It will be apparent to those skilled in the art that they can be controlled separately. The present invention is also equally relevant to surface vessels and underwater vessels.

도 1은 물속에서의 프로펠러의 동작에 의한 선체의 진동을 감소하기 위한 제 1필터 수단을 갖춘 선박 추진 시스템의 블록 다이어그램이며,1 is a block diagram of a ship propulsion system with a first filter means for reducing vibration of a hull by the operation of a propeller in water;

도 2는 도 1에 도시된 폐루프 제어 장치의 상세한 블록 다이어그램이며,2 is a detailed block diagram of the closed loop control device shown in FIG.

도 3은 진폭 필터의 전송 응답을 도시한 도면이며, 3 is a diagram illustrating a transmission response of an amplitude filter.

도 4는 동역학적 응답을 선박의 프로펠러의 동역학적 응답에 일치하기 위한 제 2필터 수단을 갖춘 선박 추진 시스템의 블록 다이어그램이며,4 is a block diagram of a ship propulsion system with a second filter means for matching the kinetic response to the kinetic response of the ship's propeller;

도 5는 제 2필터 수단의 전송 특성을 도시한 도면이며,5 is a diagram showing the transmission characteristics of the second filter means,

도 6은 본 발명에 따른 추진 시스템이 설비된 선박에 대한 선박의 가속도의 프로파일을 도시한 도면이며,Figure 6 is a view showing a profile of the acceleration of the ship with respect to the ship equipped with the propulsion system according to the present invention,

도 7은 프로펠러 모터의 동역학적 응답을 발전기 시스템의 동역학적 응답에 일치시키기 위한, 제 3필터 수단을 구비한 선박의 추진 시스템의 블록 다이어그램이며, 7 is a block diagram of a propulsion system of a ship with a third filter means for matching the kinetic response of the propeller motor to the kinetic response of the generator system, FIG.

도 8은 제 3필터 수단의 특성을 도시한 도면이며,8 is a view showing the characteristics of the third filter means,

도 9는 공급 발전기의 상이한 개수에 대한, 전류 공칭 값의 개시 시간과 종료 시간의 프로파일을 도시한 도면이며,9 shows a profile of the start time and end time of a nominal current value for different numbers of supply generators,

도 10은 변화율이 제한적이지 않으며 연속값에 관련된 제 3필터 수단에 대한 윈도우의 프로파일을 도시한 도면이며,10 shows a profile of a window for a third filter means which is not limited in change rate and related to a continuous value,

도 11은 활성화된 발전기의 갯수의 함수로서 윈도우의 프로파일을 도시한 도면이다.11 shows a profile of a window as a function of the number of activated generators.

도 1은 전기식 선박 추진 시스템의 블록 다이어그램을 도시한다. 블록 다이어그램은 본 발명의 개념에 중요한 일부만을 도시하고 있다. 물론, 선박 추진 시스템의 상세한 회로 다이어그램은 이보다 상당히 복잡하지만, 이는 단지 본 발명의 개념만을 모두 상세하게 도시한 것에 비하여 가치가 떨어지며, 오히려 이해하는데 더욱 어렵게 할 것이다.1 shows a block diagram of an electric ship propulsion system. The block diagram illustrates only some of the important aspects of the present invention. Of course, the detailed circuit diagram of the ship propulsion system is considerably more complicated than this, but this is less valuable than merely showing all of the concepts of the present invention in detail and will be more difficult to understand.

선박 추진 장치는 브릿지상에 배치된 제어 레버(1)와, 폐루프 제어 장치(2)와, 선박의 프로펠러를 구동하기 위한 프로펠러 모터(3)와, 개략적으로 도시된 온-보드 전력 공급 네트워크(5)와 그리고 작동 장치(6)를 포함하고, 프로펠러 모터(3)는 작동 장치(6)를 경유하여 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에 연결된다. 본 설명에서, 제어 레버라는 용어는 자동 시스템과 같은 장치로서 이 장치를 통하여 운동속도가 고도의 제어 수준으로 미리 설정되는 모든 장치를 표현하도록 사용되는데, 즉 선박에 대한 "순항 제어(cruise control)를 표현하는데 사용된다. The ship propulsion device comprises a control lever 1 arranged on the bridge, a closed loop control device 2, a propeller motor 3 for driving the propeller of the ship, and a schematic on-board power supply network ( 5) and an actuating device 6, the propeller motor 3 is connected to the on-board power supply network 5 via the actuating device 6. In this description, the term control lever is used to refer to any device, such as an automatic system, through which the speed of movement is preset to a high degree of control, i.e. "cruise control" for a ship. Used to express.

제어 레버(1)는 참조 변수로서 선박의 프로펠러(4)의 회전 속도에 상응하는 전기적 신호를 연결 라인(7)을 통해 폐루프 제어 장치(2)의 공칭값 입력부(8)에 공 급한다. 폐루프 제어 장치(2)는 가산 노드(9) 뿐만 아니라 PI 조절기(10)를 포함하며, PI 조절기(10)의 출력부(11)는 작동 장치(6)의 입력부(12)에 연결된다. The control lever 1 supplies, as a reference variable, an electrical signal corresponding to the rotational speed of the propeller 4 of the ship to the nominal value input 8 of the closed loop control device 2 via the connection line 7. The closed loop control device 2 comprises a PI regulator 10 as well as an addition node 9, the output 11 of the PI regulator 10 being connected to the input 12 of the actuating device 6.

폐루프 제어 장치(6)는 회전 속도 센서(14)에 연결된 라인(13)을 통해 실제 신호값을 수신한다. 회전 속도 센서(14)는 디지털식으로 작동되는 회전 속도 전송기(15)와 디지털/아나로그 컨버터(16)로 구성되고 회전 방향 확인기를 갖추고 있다.The closed loop control device 6 receives the actual signal value via the line 13 connected to the rotational speed sensor 14. The rotational speed sensor 14 consists of a digitally operated rotational speed transmitter 15 and a digital / analog converter 16 and is equipped with a rotational direction checker.

회전 속도 전송기(15)는 프로펠러 샤프트(17)에 연결되며, 샤프트는 프로펠러 모터(3)상에서 작동하며 선박의 프로펠러(4)가 샤프트상에 설치되므로 함께 회전한다. 디지털/아나로그 컨버터(16)는 회전 속도 전송기(15)로부터 도래한 위상 변위된 두개의 주기적 디지털 신호를 이용하여, 공지의 방법으로 회전 속도에 비례한 신호와 수학적 신호를 발생하도록 하며, 이 신호는 라인(13)을 통과한다. 선박의 프로펠러(4)의 회전 속도에 비례한 이 신호는 폐루프 제어 장치(2)의 가산 노드(9)에서 제어 레버(1)로부터의 신호와 비교된다.The rotational speed transmitter 15 is connected to the propeller shaft 17, which operates on the propeller motor 3 and rotates together since the ship's propeller 4 is installed on the shaft. The digital-to-analog converter 16 uses two phase shifted periodic digital signals from the rotational speed transmitter 15 to generate a signal proportional to the rotational speed and a mathematical signal in a known manner. Passes through line 13. This signal proportional to the rotational speed of the propeller 4 of the ship is compared with the signal from the control lever 1 at the addition node 9 of the closed loop control device 2.

이와는 달리, 회전 속도 센서(14)는 간접적인 측정 시스템일 수 있다. 회전 속도는, 전류와 전압의 시간 프로파일을 이용하여 감지되며, 바람직하게는 작동 장치(6) 또는 프로펠러 모터에 대한 연결 라인(19)에서 감지된다.Alternatively, the rotational speed sensor 14 may be an indirect measuring system. The rotational speed is sensed using the time profile of the current and the voltage, preferably at the connection line 19 to the actuating device 6 or the propeller motor.

회전 속도로부터 얻어진 편차는 PI 조절기(10)에서 그의 특성에 따라 처리된다. PI 조절기의 제어 응답은 공지되었고, 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.The deviation obtained from the rotational speed is processed according to its characteristics in the PI regulator 10. The control response of the PI regulator is known and detailed description is omitted here.

작동 장치(6)는 자체가 조절기의 형태로 구성되는데, 이는 예를 들어 3개의 위상인 다상(polyphase)의 온-보오드 동력 공급 네트워크(5)와 프로펠러 모터(3) 사이에서 직렬로 연결된 브릿지 회로에 연결된 GTOs로 구성된 제어기(18)를 포함한다. The actuating device 6 is itself configured in the form of a regulator, for example a three-phase, polyphase on-board power supply network 5 and a bridge circuit connected in series between the propeller motor 3. It includes a controller 18 consisting of GTOs connected to the.

프로펠러 모터(3)는, 예컨대 동기식 기계이며, 제어기(18)는 적절한 다상의 가변 주파수 교류 전원을 수신하도록 제어된다. 전류 센서(21)는 제어기(18)와 프로펠러 모터(3) 사이의 라인(19)에 위치되며, 라인(22)을 경유하여 컨버터 회로(23)에 연결된다. 전류 센서(21)는 제어기(18)의 입력측에 이와 유사하게 배치될 수 있다.The propeller motor 3 is, for example, a synchronous machine, and the controller 18 is controlled to receive a suitable polyphase variable frequency alternating current power supply. The current sensor 21 is located in the line 19 between the controller 18 and the propeller motor 3 and is connected to the converter circuit 23 via the line 22. The current sensor 21 may be similarly arranged on the input side of the controller 18.

컨버터 회로(23)는 전류 센서(21)에 의해 감지된 교류 신호로부터 직류 신호를 발생시키고, 이러한 직류 신호는, 예컨대 프로펠러 모터(3)에 흐르는 전류의 총 근호 평균 제곱값(total root mean square value)에 상응한다. 따라서, 컨버터 회로(23)는 출력부(24)측에서 직류신호를 송출하여 라인(25)을 통해 가산 노드(26)로 입력한다. 가산 노드(26)에서, 전류 센서(21)로부터 전류에 비례한 신호는 폐루프 제어 장치(2)로부터의 출력 신호와 비교되고, 이런 이유로서 가산점(26)의 다른 입력부는 작동 장치의 입력부(12)에 연결된다. 이러한 방식으로 전류 공칭값과 전류 실제값 사이에서 얻어진 편차는 라인(27)을 통해 또 다른 PI 조절기(28)로 흐르는데, PI 조절기(28)의 출력 신호는 라인(29)을 통해 구동 회로(31)로 공급되며, 구동 회로(31)는 PI 조절기의 출력 신호를 제어기(18)를 위해 정확한 위상에서의 제어 신호를 발생하기 위해 사용하고, 제어기(18)는 다중극(multipole) 라인(32)을 통해 구동 회로에 연결된다. The converter circuit 23 generates a direct current signal from the alternating current signal sensed by the current sensor 21, which direct current root mean square value of the current flowing through the propeller motor 3, for example. Corresponds to). Accordingly, the converter circuit 23 sends a DC signal from the output unit 24 side and inputs it to the addition node 26 through the line 25. At the addition node 26, the signal proportional to the current from the current sensor 21 is compared with the output signal from the closed loop control device 2, and for this reason the other input of the addition point 26 is the input of the operating device ( 12). The deviation obtained between the current nominal value and the actual current value in this way flows through line 27 to another PI regulator 28, where the output signal of the PI regulator 28 is passed through line 29 to the drive circuit 31. Drive circuit 31 uses the output signal of the PI regulator to generate a control signal in the correct phase for the controller 18, the controller 18 being a multipole line 32. It is connected to the drive circuit through.

도시된 경우의 작동 장치(6)는 컨버터를 형성한다. 프로펠러 모터는 동기식 기계 대신에 비동기식 기계일 수 있다. 교류 전류를 공급하는 직류 기계를 이와 유사하게 이용할 수 있다.The operating device 6 in the case shown forms a converter. The propeller motor may be an asynchronous machine instead of a synchronous machine. Similarly, a direct current machine for supplying alternating current can be used.

선박의 프로펠러(4)를 지나 유동하는 물의 유동장은 3차원적으로 다르다. 비균일한 유동 분포는 선박 프로펠러(4)가 수중에서 완전한 일회전하는 동안에 항상 동일한 저항 토오크를 겪지 못하게 한다. 프로펠러 블레이드가 임의의 유동 영역으로 진입할 때, 블레이드는 증가된 저항을 만나게 된다. 이러한 3차원적으로 상이한 저항은 추진 샤프트(17)가 정확하게 일정한 회전 속도에서 구동되는 경우에 토오크의 변동을 가져온다.The flow field of water flowing past the ship's propeller 4 is three-dimensionally different. The non-uniform flow distribution prevents the ship propeller 4 from always experiencing the same resistance torque during a complete one turn underwater. As the propeller blades enter any flow region, the blades encounter increased resistance. This three-dimensionally different resistance results in a change in torque when the propulsion shaft 17 is driven at a exactly constant rotational speed.

일정한 샤프트 회전 속도는 프로펠러 모터(3)에 생성되는 반대 방향의 토오크를 야기하며, 이는 선박 구조물로 전달된다. 프로펠러 블레이드가 높은 유동 저항의 영역으로부터 다시 나오게 되면, 다음의 프로펠러 블레이드가 이러한 유동 영역으로 들어갈 때까지 토오크는 떨어진다. 그리하여, 프로펠러 모터(3)가 가하는 토오크는 샤프트 회전 속도와 프로펠러 블레이드의 갯수의 곱과 동등한 주파수에서 주기적으로 변동하게 된다. The constant shaft rotational speed causes the torque in the opposite direction to be produced in the propeller motor 3, which is transmitted to the ship structure. When the propeller blades come back out of the region of high flow resistance, the torque drops until the next propeller blade enters this flow region. Thus, the torque exerted by the propeller motor 3 changes periodically at a frequency equal to the product of the shaft rotational speed and the number of propeller blades.

토오크 변동(torque fluctation)은 각속도의 변동을 야기하며, 회전 속도 센서(14)에 의해 각속도 변화로서 감지된다. 폐루프 제어 장치(2)는 일정한 회전 속도로 프로펠러 샤프트(17)를 구동시키기 위하여 회전 속도 요동을 조절하도록 시도한다. 이는 선박의 선체에 상당한 진동을 야기한다.Torque fluctation causes fluctuations in angular velocity and is detected by the rotational speed sensor 14 as angular velocity changes. The closed loop control device 2 attempts to adjust the rotational speed fluctuations in order to drive the propeller shaft 17 at a constant rotational speed. This causes considerable vibration in the hull of the ship.

작동 장치(6)의 제어 입력부(12)를 통과하는 신호는, 다른 측정이 가해지지 않는다고 가정하면, 직류 성분으로 구성되는데, 이 직류 성분 상에 토오크 변동에 상응하는 리플(ripple)이 중첩된다. The signal passing through the control input 12 of the actuating device 6 is composed of a direct current component, assuming no other measurements are taken, on which the ripple corresponding to the torque variation is superimposed.

본 발명에 따라, 폐루프 제어 장치는 전술한 리플을 억제하기 위한 제 1필터 수단을 구비한다. According to the present invention, the closed loop control device is provided with first filter means for suppressing the above-mentioned ripple.

제어 입력부(12)에 도달한 신호에 리플이 없어지는 순간에, 프로펠러 모터(3)는 선박의 프로펠러(4)를 일정한 토오크로 구동할 수 있다. 프로펠러 샤프트(17)의 각속도는 수중에서의 선박 프로펠러(4)의 "이동에 대한 순시 저항(instantaneous resistance to movement)"에 상응하여 주기적으로 가변되어야 한다. 이러한 목적을 위하여, 프로펠러 모터(3)는 선박 구조물를 진동하도록 자극하는 주기적 토오크 변동이 대부분 없어진다.At the moment when the signal reaching the control input 12 has no ripple, the propeller motor 3 can drive the propeller 4 of the ship with a constant torque. The angular velocity of the propeller shaft 17 should be varied periodically corresponding to the "instantaneous resistance to movement" of the ship propeller 4 in water. For this purpose, the propeller motor 3 is largely free of periodic torque fluctuations that stimulate the ship structure to vibrate.

도 2는 제 1필터 수단의 실행을 위한 하나의 사양을 도시한다. 조절기(10)는 입력부측에서 비례식 조절기(33; proportional regulator)를 포함하고, 이는 입력측이 가산점(9)에 연결되며 출력측이 적분 조절기(34; integral regulator)의 입력부에 연결된다. 적분 조절기(34)의 출력부는 비례식 조절기(33)의 출력부에 연결된 다른 입력부를 갖는 가산점(35)의 입력부에 연결된다. 가산점(35)의 출력부는 조절기(10)의 출력부를 형성하고, 이는 연결 라인(11)에 연결된다. 피드백 저항(36)은 라인(11)으로부터 조절기(33)의 입력부로 인출되는데, 출력 신호를 반대 위상으로 다시 입력부로 공급한다.2 shows one specification for the execution of the first filter means. The regulator 10 comprises a proportional regulator 33 at the input side, which has an input side connected to the addition point 9 and an output side connected to the input of an integral regulator 34. The output of the integrating regulator 34 is connected to the input of the addition point 35 having another input connected to the output of the proportional regulator 33. The output of the addition point 35 forms the output of the regulator 10, which is connected to the connection line 11. Feedback resistor 36 is drawn from line 11 to the input of regulator 33, which feeds the output signal back to the input in reverse phase.

이러한 방식으로 설계된 조절기는, 전체적으로 볼 때에, 적어도 선박의 프로펠러(4)로부터의 토오크 요동에 의한 리플을 감소시킬 수 있는 저역/증폭 응답(low-pass/amplification response)을 갖는다. The regulator designed in this way has a low-pass / amplification response which, as a whole, can reduce ripple due to torque fluctuations at least from the propeller 4 of the ship.                 

피드백 저항(36)은 전체적인 이득(gain)을 변화시킨다. 회전 속도 실제값(n)과 회전 속도 공칭값(n*) 사이에 임의의 에러가 나타난 경우, 변경된 회전 속도 공칭값(n*)은 반대의 토오크를 생성하기 위해, 작동 장치(6)가 유한 전류 공칭값(I*)을 생성할 때, nR = R ×I*의 값만큼 실질적으로 감소된다. Feedback resistor 36 changes the overall gain. If any error occurs between the rotational speed actual value (n) and the rotational speed nominal value (n * ), the changed rotational speed nominal value (n * ) is defined by the operating device 6 to produce the opposite torque. When generating the current nominal value I * , it is substantially reduced by the value of n R = R × I * .

결과적으로, 작동 장치(6)는 적절히 감소된 회전 속도 공칭값(n*-nR)으로 자신을 조절하기를 시도하고, 그리하여 프로펠러 모터(3)에 n을 n*으로부터 n*-nR으로 감소함으로써, 프로펠러 모터(3), 선박의 프로펠러(4) 및 프로펠러 샤프트(5)를 포함한 추진 작동으로부터 플라이휠 에너지를 방출시키는 기회를 제공한다. 처리중에, 폐루프 제어 장치(2)는 감소한 모터 회전 속도(n)를 감소한 회전 속도 공칭값(n*-nR)과 실질적으로 비교하고, 결과적으로 어떠한 반대의 제어 작동의 수행이 거의 필요하지 않게 된다. 결과적으로, 프로펠러 모터(3)는 어떤 추가의 토오크도 발생하지 않거나 또는 단지 소량의 추가 토오크만을 발생하므로, 증가되지 않은 토오크가 주요 고정점에서 선박의 선체로 유도된다.As a result, the n to the operating unit 6 is appropriately reduced rotational speed nominal value (n * R -n) to try to control their own, and thus the propeller motor (3) to the n * R -n from n * By reducing, it provides an opportunity to release flywheel energy from propulsion operations, including propeller motor 3, ship propeller 4 and propeller shaft 5. During processing, the closed-loop control device (2) includes a motor rotational speed (n) the rotational speed nominal value decreased by the decrease (n * R -n) are substantially comparable, and almost no need to perform as a result of any operation of the control against Will not. As a result, the propeller motor 3 does not generate any additional torque or generates only a small amount of additional torque, so that no increased torque is introduced into the hull of the ship at the main fixed point.

프로펠러 블레이드가 다른 위치에 있다고 가정할 때, 프로펠러 샤프트(17)상의 부하는 저하되며, 모터 토오크의 증가없이 회전 속도(n)가 다시 증가된다. 회전 속도 실제값(n)이 가상 회전 속도 공칭값(n*-nR)보다 현재 크기 때문에, 조절기 출력 신호의 진폭은 하락하고, 시스템은 초기 작동 시점으로 복귀한다. 이와 같이 한 주기동안의 회전 속도는 단지 하향으로 변화될 수 있기 때문에, 회전 속도(n)의 평균값은 실제의 일정한 회전 속도 공칭값(n*)과 비교하여 다소 하락하고, 이는 약 0.2 내지 3%의 영구적인 제어 에러의 증거가 된다. 이러한 영향을 보상하기 위하여, 보상회로가 참조 변수 채널내, 즉 제어 레버(1)와 가산점(9) 사이에 삽입될 수 있으며, 회전 속도 공칭값(n*)을 상응하는 양만큼 가상적으로 상향 이동시킨다.Assuming that the propeller blades are in different positions, the load on the propeller shaft 17 is lowered, and the rotation speed n is increased again without increasing the motor torque. Since the rotation speed actual value n is now larger than the virtual rotation speed nominal value n * -n R , the amplitude of the regulator output signal drops and the system returns to the initial operating point. As such, the rotational speed during one period can only be changed downward, so that the average value of the rotational speed n decreases slightly compared to the actual constant rotational speed nominal value n *, which is about 0.2 to 3%. This is evidence of a permanent control error. In order to compensate for this effect, a compensation circuit can be inserted in the reference variable channel, ie between the control lever 1 and the addition point 9, and virtually upwardly moving the rotational speed nominal value n * by a corresponding amount. Let's do it.

이러한 경우, 특히 선박의 프로펠러인 경우, 프로펠러(4)의 부하 토오크가 대략 프로펠러의 회전 속도(n)의 제곱으로 상승된다는 사실을 이용할 수 있으므로, 결과적으로, 저항을 통해 피드백되며 정상 상태(steady state)에서 프로펠러 모터(3)의 구동 토오크에 대략 비례하는 피드백 신호는 회전 속도 평균값(n~)의 제곱-법칙 함수(square-law function)로서 회전 속도 공칭값(n*)에 대략 일치한다. 보상기는 따라서 회전 속도 공칭 값(n*)의 제곱으로 상승되는 브랜치(branch)를 가져야 한다.In this case, it is possible to take advantage of the fact that the load torque of the propeller 4 rises approximately to the square of the rotational speed n of the propeller, in particular in the case of the propeller of the ship, as a result of which it is fed back through the resistance and in a steady state. The feedback signal, which is approximately proportional to the drive torque of the propeller motor 3 in Fig. 3, corresponds approximately to the nominal value of rotation speed n * as a square-law function of the mean value of rotation speed n ~. The compensator should therefore have a branch which rises to the square of the rotational speed nominal value n *.

상기 라인(13)은, 전술한 보상을 발생시켜 신호(NL *)로서 라인(7)상의 가산점(38)에 공급하는 함수 전송기(37)를 적절한 방법으로 포함할 수 있다. 결과적으로, 회전 속도 공칭값(n*)은 값(nL * f(n))만큼 상승한다. 그리하여, 정상 상태에서는, nL * = -nR이고, 이는 신호(8)와 신호(35)의 합이 가산점(9)에서의 신호(6)와 같게 되는 바람직한 효과를 갖게 된다.The line 13 may comprise in a suitable way a function transmitter 37 which generates the compensation described above and supplies it as a signal N L * to the addition point 38 on the line 7. As a result, the rotational speed nominal value n * rises by the value nL * f (n). Thus, in a steady state, n L * = -n R , which has the desirable effect that the sum of the signal 8 and the signal 35 becomes equal to the signal 6 at the addition point 9.

도 2에 도시된 실시예에서, 토오크에 비례하는 조절기 출력 신호의 변동은 대략 180°의 위상 변위를 갖고 회전 속도 조절기 입력부로 귀환되고, 그리하여 첫째로는 네가티브 피드백 및 즉, 안정적인 피드백을 야기하고, 두번째로 회전 속도내의 부하-종속적인 변동을 조절하도록 요구되는 토오크와 그리고, 대략적으로 이에 비례하는 조절기 출력 신호는 감소된다. 이러한 주요 결과는 구동 토오크내의 변동이 상당히 감소될 수 있다는 것이고, 선박의 선체에 고정된 모터를 통해 송출되는 토오크 변동과 선박의 프로펠러를 통해 선박의 프로펠러의 항적 영역으로 방출된 토오크 변동이 비-임계값으로 감소될 수 있다는 것이다. 이런 경우의 한가지 부수 효과는 프로펠러의 회전 속도가 차후 더이상 정확히 일정하게 유지되지 않으며, 오히려 교번 부하에 의하여 유도되는 것처럼 일정한 변동을 받게 된다. 그러나, 이는 프로펠러에 의해 생성된 추진에 대하여는 매우 적은 중요성을 지니는 반면에, 한편으로는 이 경우에 있어서 이러한 변동을 약화시키도록 전기 모터의 로터, 프로펠러 및 샤프트의 관성 모멘트를 바람직하게 이용할 수 있다. 샤프트용의 회전식 베어링은 가상적으로 마찰이 없기 때문에, 선박의 선체는 이러한 회전 속도 변동에 의해 자극되지 않는다.In the embodiment shown in FIG. 2, the variation of the regulator output signal proportional to the torque is returned to the rotational speed regulator input with a phase shift of approximately 180 °, thus firstly causing negative feedback and i.e., stable feedback, Secondly, the torque required to adjust the load-dependent fluctuations in the rotational speed and the regulator output signal approximately proportional thereto are reduced. This main result is that the fluctuations in the drive torque can be significantly reduced, and the torque fluctuations sent out by the motor fixed to the ship's hull and the torque fluctuations released through the ship's propellers to the ship's propeller track area are non-critical. Can be reduced to a value. One side effect of this case is that the propeller's rotational speed no longer remains exactly constant afterwards, but rather is subject to constant fluctuations as induced by alternating loads. However, this has very little importance for the propulsion produced by the propeller, while on the one hand it is advantageously possible to use the moments of inertia of the rotor, propeller and shaft of the electric motor to dampen this variation in this case. Since the rotary bearing for the shaft is virtually frictionless, the hull of the ship is not stimulated by this rotational speed variation.

유체역학적 관점에서, 이러한 효과는 프로펠러의 회전 속도가 차후 더 이상 정확하게 일정하게 유지되지 않지만 교번 부하에 의해 일어나는 소정의 변동을 받게 된다는 중요한 장점을 갖는다. 결과적으로, 이는 항적 영역을 진행 각도에 유체역학적으로 연결함에 기인한 변동 폭을 감소시킨다. 이러한 진행각의 변동 폭의 감소는 선박 선체에 위치한 스케그 또는 프로펠러 샤프트 스테이의 비균일한 항적 영역에 위치하는 프로펠러 블레이드상의 부하의 변동이 본 발명의 전술한 효과에 의해 회전 속도의 변화를 유도한다는 사실에 기인한다. 그 방향과 크기를 기초로 하여, 변화는 원인을 상쇄시킨다. 이는 회전 속도의 변화를 유도하므로, 대단한 캐비테이션 위험의 대부분을 차지하는 프로펠러 블레이드의 진행각의 변동 폭을 완화시킨다. 전술한 효과에 기인되는 프로펠러의 다른 블레이드상에 대한 이러한 프로펠러 블레이드로부터의 반응은 중요치 않은데, 이는 블레이드의 작동점이 선박의 선체에 제공된 스케그 또는 프로펠러 샤프트 스테이의 항적 영역의 비균일한 부분에 위치한 프로펠러 블레이드의 작동점보다 프로펠러의 정격 작동점(rated operating point)에 상당히 가깝게 유지되기 때문이다.From a hydrodynamic point of view, this effect has the important advantage that the propeller's rotational speed no longer remains exactly constant afterwards but is subject to some variation caused by alternating loads. As a result, this reduces the variation due to the hydrodynamic connection of the wake region to the travel angle. This reduction in the propagation angle is such that the variation of the load on the propeller blades located in the non-uniform wake region of the skeg or propeller shaft stay located on the ship hull induces a change in rotational speed by the above-described effect of the present invention. Due to the fact. Based on its direction and size, the change offsets the cause. This induces a change in rotational speed, which mitigates the fluctuations in the propagation angle of the propeller blades, which accounts for most of the cavitation risk. The response from this propeller blade to the other blades of the propeller due to the aforementioned effects is not critical, as the propeller is located in the non-uniform portion of the wake area of the skeg or propeller shaft stay provided with the blade's operating point on the ship's hull. This is because the propeller's rated operating point is kept significantly closer than the blade's operating point.

본 발명의 범주내에서 회전 속도 조절기로부터 피드백되는 출력 신호에는 인자(factor)를 곱하게 된다. 물론, 이러한 피드백은 지나치게 강하게 되어지도록 선택되지 않아야 하는데, 그렇지 않으면 이는 역시 피드백되는 구동 토오크의 근사적으로 일정한 평균값이 발생된 회전 속도 공칭값에서 지나친 감소를 초래하므로, 회전 속도 조절기는 자체적으로 더이상 선택된 회전 속도 공칭값으로 추진 샤프트를 가속시키지 못한다(이러한 회전 속도 조절기가 PI 특성을 갖는 것으로 가정하여). 그 이유는, 다른 한편으로 선정된 전압 범위, 예컨대 -10V 로부터 +10V까지의 범위가 조절기 입력 신호와 출력 신호 양자에 대하여 각각이 전방 추진과 후방 추진을 위한 최대 회전 속도 및 최대 모터 토오크에 상응하게 제한하면서 이용할 수 있기 때문이며, 이러한 두개의 신호 레벨의 곱셈적 매칭은 최적의 피드백 레벨을 선정하기 위해 필수적이다. Within the scope of the present invention, the output signal fed back from the rotational speed regulator is multiplied by a factor. Of course, this feedback should not be chosen to be too strong, otherwise the rotational speed regulator is no longer selected by itself, since an approximately constant average value of the drive torque that is also fed back will result in an excessive reduction in the generated rotational speed nominal value. Rotational speed nominal values do not accelerate the propulsion shaft (assuming these rotational speed regulators have PI characteristics). The reason is that, on the other hand, the selected voltage range, for example -10V to + 10V, corresponds to the maximum rotational speed and maximum motor torque for forward and rearward propulsion respectively for both regulator input and output signals. This can be used with limitations, and multiplication of these two signal levels is essential to select the optimal feedback level.

곱셈 인자는 0.01%와 5% 사이일 수 있으며, 바람직하게는 0.1%와 3.0% 사이이고, 특별히 0.15%와 2% 사이가 바람직하다. 이는 매우 낮은 레벨에서 자연스러운 네가티브 피드백인데, 이는 - 이미 전술한 바와 같이 - 변화하는 부하에 의해 요구되는 동력의 대부분이 실제적으로 전기 모터의 로터, 프로펠러 및 추진 샤프트의 관성 모멘트에 의해 제공될 수 있기 때문이며, 각각의 경우에서 다시 피드백될 수 있기 때문이다. The multiplication factor may be between 0.01% and 5%, preferably between 0.1% and 3.0%, particularly preferably between 0.15% and 2%. This is a natural negative feedback at a very low level because, as already mentioned above, much of the power required by the changing load can actually be provided by the moment of inertia of the rotor, propeller and propulsion shaft of the electric motor. In each case, the feedback can be fed back.

본 발명은 회전 속도 변동에 대하여 소정량의 자유를 야기하기 때문에, 추진 운행은, 전기 동력 공급기에서의 에너지 저장 캐퍼시터와 유사한 방식으로, 추진 시스템용 전기 동력 공급 네트워크로부터의 동력 소비를 완만하게 하는 에너지 저장으로서 특징적으로 사용될 수 있다. 그리하여, 소량의 네가티브 피드백은 추진 모터에 의해 적용된 토오크가 미리 선택된 공칭값으로부터 어떠한 중요하고 영구적인 제어 에러를 발생시키지 않은 채 대단히 완화시킨다는 중요한 결과를 가져온다.Since the present invention causes a certain amount of freedom against rotational speed fluctuations, the propulsion operation is energy that moderates the power consumption from the electric power supply network for the propulsion system, in a manner similar to the energy storage capacitors in the electric power supply. It can be used as a storage feature. Thus, a small amount of negative feedback has the important result that the torque applied by the propulsion motor is greatly mitigated without generating any significant and permanent control error from the preselected nominal value.

얼마간의 네가티브 피드백에 대하여, 설정이 정격 부하에서의 정상 상태 제어 에러가 대략 0.2%와 2% 사이라는 증거가 되어진다. 이 경우, 조절기 출력 신호의 네가티브 피드백에도 불구하고, 폐루프 제어 특성은, 특히 회전 속도 공칭값의 변화에 대한 동적 응답에 악영향을 미치지 않는다.For some negative feedback, the setting is evidence that the steady state control error at rated load is between approximately 0.2% and 2%. In this case, despite the negative feedback of the regulator output signal, the closed loop control characteristic does not adversely affect the dynamic response to changes in the rotational speed nominal value in particular.

본 발명에 의한 바람직한 보상의 한가지 방법은 추진시의 추정된 평균 부하를 출력 변수로서 이용하고, 경로 파라미터의 기계적 기록에 의하여 예상된 정상 상태 제어 에러를 결정하도록 시도하고, 그리고 회전 속도 공칭값의 적절한 상호 조절을 이용하여 이러한 제어 에러를 보상하도록 시도한다. One method of preferred compensation according to the present invention uses the estimated average load during propulsion as an output variable, attempts to determine the expected steady state control error by mechanical recording of the path parameters, and the appropriateness of the nominal speed of rotation. Attempt to compensate for this control error using mutual adjustment.

많은 경우에서, 특히 선박용 프로펠러 추진 시스템의 경우에는 제어된 시스템의 특성이 적어도 대략적으로 알려져 있다. 특히, 정상 상태에서, 특성치를 기초로한 평균 부하 토오크는 정상 상태 회전 속도 실제값으로부터 얻어진다. 예로서, 프로펠러 추진 시스템의 경우에는 구동 토오크가 대략적으로 회전 속도 실제값의 제곱으로 증가한다. 회전 속도 실제값을 비(specific) 회전 속도 공칭값에 상응하게 의도된 경우라면, 정상 상태의 조절기 출력 신호에 대략적으로 비례한 토오크를 대략적으로 결정하는데 이러한 특성을 사용하는 것이 가능하고, 그리하여 피드백된 신호의 평균값과 잔류 제어 에러는 결정되어질 수 있다. 이는 공칭값에 중첩되고, 바람직하게는 부가적이고, 그리하여 미리 계산된 제어 에러가 발생할 때에 이상적인 회전 속도 공칭값이 회전 속도 실제값 자체로서 얻어진다. In many cases, the properties of the controlled system are at least approximately known, especially in the case of marine propeller propulsion systems. In particular, in steady state, the average load torque based on the characteristic value is obtained from the steady state rotational speed actual value. As an example, in the case of propeller propulsion systems, the drive torque increases approximately to the square of the actual rotation speed. If the rotational speed actual value is intended to correspond to a specific rotational speed nominal value, it is possible to use this property to roughly determine the torque approximately proportional to the steady state regulator output signal, and thus feed back. The mean value of the signal and the residual control error can be determined. It is superimposed on the nominal value and is preferably additive so that an ideal rotational speed nominal value is obtained as the rotational speed actual value itself when a precomputed control error occurs.

진동 진폭의 감소에 의하여, 유한 요소 방법을 이용하여 계산된 임계점 영역에서의 선박 선체의 값비싼 보강이 필요없다. 이는 계산의 복잡성과 설계의 노력의 상당한 감소를 야기할 뿐만 아니라 상당한 재료의 절약과 조립 시간의 단축을 야기한다.By reducing the vibration amplitude, no expensive reinforcement of the ship hull in the critical point region calculated using the finite element method is required. This not only results in a significant reduction in computational complexity and design effort, but also results in significant material savings and shortening of assembly time.

선박의 프로펠러(4)의 회전중의 비균일성에 기인한 선박 선체에서의 진동 억제 필터 수단은 전통적인 저역 필터(low-pass filter)를 이용하여 억제될 수 있다. 저역 필터의 컷-오프 주파수는 이경우에 있어서 편의상 프로펠러 샤프트(17)의 회전 속도의 함수에 따라 재조절된다.Vibration suppression filter means in the ship hull due to non-uniformity during rotation of the propeller 4 of the ship can be suppressed using a traditional low-pass filter. The cut-off frequency of the low pass filter is in this case readjusted as a function of the speed of rotation of the propeller shaft 17 for convenience.

이러한 목적은 낮은 프로펠러 회전 속도에서 폐루프 제어 시스템 동적 응답에 악영향을 미치지 않으면서 저주파수 성분을 추가적으로 억제하기 위한 것이고, 결과적으로, 높은 회전 속도에서도 억제한다. 선박 프로펠러(4)의 회전 속도는 10의 제곱보다 큰 범위를 여전히 통과한다. 어떤 경우에는, 고정된 컷-오프 주파수 가 충분치 못하다. 이와 같은 저역 필터는 적절한 컷-오프 주파수로써 컨벌류션 함수(convolution function)에 의해 필터링이 수행되면서 디지털 솔류션에 의해 생성될 수 있다.This aim is to further suppress low frequency components without adversely affecting the closed loop control system dynamic response at low propeller rotational speeds, and consequently, at high rotational speeds as well. The rotational speed of the ship propeller 4 still passes through a range greater than ten squared. In some cases, a fixed cut-off frequency is not sufficient. Such a low pass filter may be generated by a digital solution while filtering is performed by a convolution function with an appropriate cut-off frequency.

주파수 도메인에서 필터링 처리가 수행되는 대신, 진폭 도메인에서 필터링 처리를 수행함으로써 리플도 억제될 수 있다. 도 3은 어떤 필터링도 없이 PI 조절기(10)의 출력에서 발생되는 신호를 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 이는 정상 상태 성분과 중첩된 리플로 구성되고, 이는 여러번 이미 전술하였다.Instead of performing the filtering process in the frequency domain, ripple can also be suppressed by performing the filtering process in the amplitude domain. 3 schematically shows the signal generated at the output of the PI regulator 10 without any filtering. As shown, this consists of a reflow superimposed on a steady state component, which has already been described many times above.

필터링은 마이크로 프로세서를 이용함으로써 실행되고 마이크로 프로세서내에 내재된 프로그램은 하한선(39)을 결정하도록 하며, 이는 리플의 진동 진폭의 골 하부에 있다. 상한선(40)은 리플의 피크로부터의 특정한 안전 마진으로 하한선(39)에 부합되게 형성된다. 신호가 이러한 상한 및 하한선(39, 40) 사이에서 인입하는 한, 이전에 형성된 평균값, 예컨대 상한 및 하한선(39, 40) 사이의 평균값은 제어 입력부(12)로 넘겨진다. 제어 레버(1)의 이동에 기인한 큰 에러의 발생의 결과로서 상한 및 하한선(39, 40) 중 하나가 침범되는 경우에만 적절한 재조절이 수행된다.The filtering is performed by using a microprocessor and the program inherent in the microprocessor causes the lower limit 39 to be determined, which is below the valley of the oscillation amplitude of the ripple. The upper limit 40 is formed in accordance with the lower limit 39 with a specific safety margin from the peak of the ripple. As long as the signal enters between these upper and lower limits 39, 40, the previously formed average value, such as the average between the upper and lower limits 39, 40, is passed to the control input 12. Appropriate readjustment is performed only when one of the upper and lower limits 39, 40 is involved as a result of the occurrence of a large error due to the movement of the control lever 1.

이러한 진폭 필터링은 마이크로 프로세서를 이용하여 특별히 용이하게 수행될 수 있다. 그러나, 또한 이러한 목적을 위하여, 예컨대 다이오드에 의해 제공되는 것과 같은 비선형 진폭 특성을 이용할 수 있다. 이러한 진폭 필터는 가산 노드(9)와 비례식 조절기(33)의 입력부 사이에 편의상 수용된다.Such amplitude filtering can be particularly easily performed using a microprocessor. However, it is also possible for this purpose to use nonlinear amplitude characteristics, such as provided by diodes. This amplitude filter is conveniently accommodated between the addition node 9 and the input of the proportional regulator 33.

비선형 전송 관계는 리플이 영(zero)의 영역에서 억제되어지는 결과를 야기 하는 반면에 큰 신호들은 통과된다.Nonlinear transmission relationships result in ripple being suppressed in the zero region, while large signals are passed through.

도 4는 본 발명에 따른 선박 추진 시스템의 블록 다이어그램을 도시하는데, 여기에서 제 2필터 수단(41)이 실행되고, 이는 작동 장치와 프로펠러 모터로부터의 가능한 동적 응답을 가능하며 허용되는 선박 프로펠러(4)의 추진 동적 응답에 부응하도록 사용된다. 가속 과정중에 선박의 프로펠러에서의 캐비테이션 현상은 억제된다.4 shows a block diagram of a marine propulsion system according to the present invention, in which a second filter means 41 is implemented, which allows for a possible dynamic response from the actuating device and the propeller motor and which is tolerated. Is used to respond to the propulsion dynamic response. Cavitation in the ship's propeller is suppressed during the acceleration process.

이미 전술된 기능적인 그룹은 본 블록 다이어그램에서 발생하는데, 이는 다시 설명하지 않을 것이며, 이전의 도면들의 참조 부호가 이를 기능 그룹에 대해 사용된다. 제 1필터 수단과 보상 회로는 단순화를 위해 도 4에서 생략된다.The functional group already described above occurs in the present block diagram, which will not be described again, and reference numerals in the previous figures are used for this functional group. The first filter means and the compensation circuit are omitted in FIG. 4 for the sake of simplicity.

도 4에 도시된 바와 같은 선박 추진 시스템을 위한 제 2필터 수단(41)은 램프-업(ramp-up) 전송기(42)를 포함한다. 램프-업 전송기(42)는 제어 레버(1)를 가산 노드(9)의 공칭값 입력부(8)에 연결하는 연결 라인(7)에 위치한다. 그리하여, 제 2필터 수단(41)은 참조 변수 채널에 위치된다. The second filter means 41 for the ship propulsion system as shown in FIG. 4 comprises a ramp-up transmitter 42. The ramp-up transmitter 42 is located on a connecting line 7 connecting the control lever 1 to the nominal value input 8 of the addition node 9. Thus, the second filter means 41 is located in the reference variable channel.

제 2필터 수단(41)의 다른 요소는 특성 전송기(43)이고, 이는 라인(45)을 통해 램프-업 전송기(42)의 제어 입력부(44)에 연결된다. 입력부 측에서는, 특성 전송기(43)가 회로 어셈블리(46)의 출력부에 연결되며, 이의 입력부 측에는 회전 속도 신호가 연결 라인(13)으로부터 제공된다. 회로 어셈블리(46)는 회전 속도 신호의 크기를 발생시키는데 사용된다.Another element of the second filter means 41 is the characteristic transmitter 43, which is connected via line 45 to the control input 44 of the ramp-up transmitter 42. On the input side, the characteristic transmitter 43 is connected to the output of the circuit assembly 46, on which the rotational speed signal is provided from the connection line 13. Circuit assembly 46 is used to generate the magnitude of the rotational speed signal.

제 2필터 수단(41)의 목적은 제어 레버(1)로부터 도달함에 따른 공칭값 신호가 선박의 프로펠러가 거품을 발생하지 않으면서 캐비테이션되는 경향을 갖지 않는 것을 확실시하는 값으로 변화의 비율을 제한하도록 한다. 제어 레버(1)가 가속적인 측면에서 얼마나 빨리 이동하는 것과는 상관없이, 가산 노드(9)의 적절한 입력부에서의 공칭값은 단지 낮은 비율로 이동한다.The purpose of the second filter means 41 is to limit the rate of change to a value that ensures that the nominal value signal as it arrives from the control lever 1 does not have a propensity for the propeller of the vessel to cavit without foaming. do. Regardless of how fast the control lever 1 moves in terms of acceleration, the nominal value at the appropriate input of the addition node 9 only moves at a low rate.

이러한 필터 수단은 바람직하게는 기본 마이크로 프로세서에서 발생될 수 있다. 소정의 제한을 달성하기 위하여, 제어 레버(1)로부터 오는 신호는 예컨대, 미분될수 있으며 특성 전송기(43)에 따라 제한되고, 그런 다음 다시 적분되어 기본 신호를 얻도록 하지만 상승된 비율은 차후 변화되지 않는다.Such filter means can preferably be generated in the basic microprocessor. In order to achieve a certain limit, the signal coming from the control lever 1 can be differentiated, for example, and restricted according to the characteristic transmitter 43, and then integrated again to obtain the basic signal, but the elevated rate is not changed later. Do not.

이런 이유로, 특성 전송기(43)는 회전 속도에 종속된 신호를 수신하는데, 이는 변화 비율의 제한이 선박의 프로펠러(4)의 회전 속도에 대한 램프-업 시간에 종속하기 때문이다. 프로펠러 샤프트(17)의 실제 회전 속도의 크기는 적응성 특성 전송기(43)에 대한 참조 변수로서 사용되므로 폐루프 제어 장치(2)를 통과하는 공칭값 신호의 상승 비율에 대한 참조 변수로서 간접적으로 사용된다.For this reason, the characteristic transmitter 43 receives a signal dependent on the rotational speed, because the limit of the change rate depends on the ramp-up time for the rotational speed of the propeller 4 of the ship. Since the magnitude of the actual rotational speed of the propeller shaft 17 is used as a reference variable for the adaptive characteristic transmitter 43, it is used indirectly as a reference variable for the rate of rise of the nominal value signal passing through the closed loop control device 2. .

도 5는 제 2필터 수단(41)에 대한 특성 프로파일을 도시한다. 특성은 연속적인데, 즉 불연속적이지 않으며, 그리고 대략적인 다각형태의 선이다. 정규 작동에 대한 특성(47)은 3개의 섹션(48, 49, 50)으로 구성되는데, 이는 선박의 프로펠러(4)의 실제 회전 속도에 대하여 플롯된 것이다.5 shows a characteristic profile for the second filter means 41. The property is continuous, ie not discontinuous, and is a roughly polygonal line. The characteristic 47 for normal operation consists of three sections 48, 49 and 50, which are plotted against the actual rotational speed of the propeller 4 of the ship.

도시된 예시적인 실시예에서, 낮은 실제 회전속도 범위(48)는 0부터 46 rpm까지(정격 회전 속도(rated rotation speed)의 대략 1/3까지) 연장하며, 중앙 실제 회전 속도 범위(49)는 46 부터 70 rpm까지(정격 회전 속도의 대략 반정도까지) 연장하며, 상부 실제 회전 속도 범위(47)는 70으로부터 150 rpm까지(최대 회전 속도까지)연장한다.In the exemplary embodiment shown, the low actual speed range 48 extends from 0 to 46 rpm (approximately one third of the rated rotation speed), and the central actual speed range 49 It extends from 46 to 70 rpm (about half of the rated rotation speed), and the upper actual rotation speed range 47 extends from 70 to 150 rpm (up to the maximum rotation speed).

도 5에 도시된 바와 같이, rpm당 초의 차원으로 일정하고 짧은 램프-업 시간은 전기 프로펠러 모터(3)의 낮은 실제 회전속도 범위(48)에 대하여 적응성 램프-업 전송기(42)에 대한 특성 전송기(43)에서 미리 결정되고, 이는 예컨대 정격 회전 속도의 0과 1/3 사이의 범위에 상응할 수 있다. 전기 프로펠러 모터(3)와 그에 따른 선박 프로펠러(4)는 이러한 운동 범위에서 높은 동적 응답으로 작동할 수 있다.As shown in FIG. 5, a constant and short ramp-up time in the dimension of seconds per rpm is characteristic transmitter for the ramp-up transmitter 42 which is adaptive for the low actual speed range 48 of the electric propeller motor 3. Predetermined at 43, which may correspond, for example, to a range between 0 and 1/3 of the rated rotational speed. The electric propeller motor 3 and thus the ship propeller 4 can operate with a high dynamic response in this range of motion.

도 5에서는, 전기 프로펠러 모터(3)의 중앙 실제 회전 속도 범위(49)에 대하여는 전기 프로펠러 모터(3)의 정격 회전 속도의 대략 1/3과 반정도 사이에 위치되고, 램프-업 시간은 비교적 얕은 기울기로서 상승한다. 이러한 중앙 실제 회전 속도 범위(49)에 대한 두가지 제한 사이에서, 적응성 램프-업 전송기(42)의 특성 전송기(43)는 추진 모드로 변화되는데, 이는 전기 프로펠러 모터(3)의 높아진 실제 회전 속도 범위(47)로 상응한다. 램프-업 시간은 중앙 실제 회전 속도 범위(49)보다 가파른 기울기로 전기 프로펠러 모터(3)의 실제 회전 속도 증가에 따라 증가됨이 존재한다. 여기에서, 제 2필터 수단(41)에 대한 특성 전송기(43)는 오히려 더 긴 램프-업 시간을 부여한다. 회전 속도에 종속되는 램프-업 시간은 어떠한 전류제한없이 전기 프로펠러 모터(3)를 일정하게 가속될 수 있게 한다. 이는 연속적인 선박 가속을 야기하며, 이는 도 6에 도시된 바와 같다. 이러한 가속 곡선은 불연속성을 가지지 않는다.In FIG. 5, with respect to the central actual rotation speed range 49 of the electric propeller motor 3, it is located between approximately one third and half of the rated rotation speed of the electric propeller motor 3, and the ramp-up time is relatively Rise as a shallow slope. Between these two limitations to the central actual rotation speed range 49, the characteristic transmitter 43 of the adaptive ramp-up transmitter 42 is changed to the propulsion mode, which is the higher actual rotation speed range of the electric propeller motor 3. Corresponds to (47). There is a ramp-up time that increases with the actual rotational speed of the electric propeller motor 3 at a steeper slope than the central actual rotational speed range 49. Here, the characteristic transmitter 43 for the second filter means 41 gives rather longer ramp-up time. The ramp-up time dependent on the rotational speed allows the electric propeller motor 3 to be constantly accelerated without any current limitation. This results in continuous vessel acceleration, as shown in FIG. This acceleration curve has no discontinuity.

감속 과정에서, 일정 램프-다운 시간이 제 2필터 수단(41)에서 미리 설정될 수 있는 것이 특징이며, 이는 예컨대 rpm당 0.2초일 수 있다.In the course of the deceleration, the constant ramp-down time is characterized in that it can be set in advance in the second filter means 41, which may for example be 0.2 seconds per rpm.

특성(47)의 형태는 전기 프로펠러 모터(3)를 가속할 수 있게 하므로 선박의 프로펠러(4)를 충분히 가속시켜 자유롭게 가변될 수 있게 한다. 유체역학적 관점에서, 이는 선박 프로펠러(4)의 작동점이 높은 회전 속도 범위(47) 또는 추진 모드에서 최적의 가속에 일치하는 특징적인 방식으로 영향받을 수 있다는 커다란 특징을 야기한다. 그리하여, 가속중이라도 또는 심지어 손상이나 캐비테이션일지라도, 선박의 프로펠러(4)의 작동점은 바람직스럽지 못한 영역으로부터 벗어날 수 있다. 이는 주요한 재정적 특징인데, 그 이유는 선박 프로펠러(4)에서의 캐비테이션이 상당한 소음을 초래하기 때문인데, 이는 특히 승객용 선박, 조사선박 및 해군용 선박의 효용치를 상당히 감소시킨다. The shape of the characteristic 47 allows the electric propeller motor 3 to be accelerated so that the propeller 4 of the ship is sufficiently accelerated to be freely variable. From a hydrodynamic point of view, this gives rise to the great feature that the operating point of the ship propeller 4 can be influenced in a characteristic manner consistent with optimum acceleration in the high rotational speed range 47 or propulsion mode. Thus, even during acceleration or even damage or cavitation, the operating point of the propeller 4 of the ship may escape from an undesirable area. This is a major financial feature because the cavitation in the ship propeller 4 results in significant noise, which significantly reduces the utility of passenger ships, survey ships and naval ships in particular.

램프-업 시간에 대한 다른 특성이 제 2필터 수단(41)에 대한 특성 전송기(43)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 도 5는 부분적으로 파단선 형태인 영역에서의 비상 운동에 대한 특성(51)을 나타내는데, 이는 정상 작동에 대한 특성(47)과 구별된다. 신속한 가속은 비상 운동에 대한 특성(51)을 선택함으로써, 예컨대 특성 전송기(43)상의 버튼을 작동시킴으로써 허용될 수 있다. 본 발명에 따른 추진 장치에 따라 추진되는 선박에 대하여 선박의 최대 속도에 대한 램프-업 시간은 오로지 기계적으로 종속된 제한값을 제외시켜 고려한 비상 운동에 대한 특성(51)을 사용하여 예컨대, 절반까지 감소될 수 있다. 대조적으로, 예컨대 특성(47)의 구성은 적당한 선박 운동 특성과 전반적인 기계 시스템의 전통적인 방식으로의 작동간의 절충에 따라 선택되어지는 일반적인 특성의 구성으로서 다른 양상을 포함할 수 있다. 최적화는 최소 연료 소비성, 최소 시간 경과성, 높은 선박 운동성 등과 같은 다양한 타깃 함수의 관점에서 가능하다. Another characteristic for the ramp-up time can be stored in the characteristic transmitter 43 for the second filter means 41. For example, FIG. 5 shows a characteristic 51 for emergency motion in a region that is partly broken, which is distinct from the characteristic 47 for normal operation. Rapid acceleration can be allowed by selecting the characteristic 51 for emergency movement, for example by operating a button on the characteristic transmitter 43. For ships propelled according to the propulsion device according to the invention, the ramp-up time for the maximum speed of the ship is reduced by, for example, up to half, using the characteristic 51 for emergency movement, taking into account only the mechanically dependent limits. Can be. In contrast, for example, the configuration of the characteristic 47 may include other aspects as the configuration of the general characteristic that is selected in accordance with the trade-off between the appropriate ship motion characteristics and the operation of the overall mechanical system in the traditional manner. Optimization is possible in terms of various target functions such as minimum fuel consumption, minimum time lapse, high ship motility, and the like.

제 2필터 수단(41)에 대한 특성 전송기(43)에서의 특성(47)의 섹션(48)에 대한 택일적인 프로파일은 약간의 기울기를 가지지만, 그러나 이는 섹션(49)의 기울기보다 작다.The alternative profile for the section 48 of the characteristic 47 at the characteristic transmitter 43 with respect to the second filter means 41 has a slight slope, but this is smaller than the slope of the section 49.

또한, 특성 전송기(43)에서 이 프로펠러 모터(3)의 회전 속도가 상승하면서 제곱 법칙에 따라 상승할 수 있는 것이 가능하고, 또한 일정한 오프셋을 다소 강조하도록 할 수 있으므로 짧은 램프-업 시간은 프로펠러 모터(3)가 낮은 회전 속도에서 회전할 때에 실제적으로 설정된다. 다른 방도로는 제 2필터 수단에 대한 회로 어셈블리(36)를 생략하도록 하며 프로펠러 모터의 네가티브 회전 속도 범위를 추가함으로써 특성 전송기(43)를 연장하도록 한다Further, in the characteristic transmitter 43, as the rotational speed of the propeller motor 3 increases, it is possible to rise according to the square law, and also to emphasize a certain offset somewhat, so that a short ramp-up time is required. Is actually set when (3) rotates at a low rotational speed. Another way is to omit the circuit assembly 36 for the second filter means and to extend the characteristic transmitter 43 by adding a negative rotational speed range of the propeller motor.

만일 선박이 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 추진 장치를 두개 구비한다면, 두개의 전기 프로펠러 모터(3)의 프로펠러 샤프트(17) 사이의 부하 분포는 적응성 램프-업 전송기(42)를 이용하여 제어된다. 이런 경우의 낮은 부하가 인가되는 프로펠러 샤프트(17)는 높은 부하가 인가되는 프로펠러 샤프트(17)보다 다소 낮은 실제 회전 속도를 갖는다. 높은 실제 회전 속도 범위(50)에서, 즉 전기 모터(3) 또는 전기 프로펠러 모터(3)들의 추진 모드 영역에서, 낮은 회전 속도 실제값을 갖는 적응성 램프-업 전송기(42)는 높은 회전 속도 실제값을 갖는 적응성 램프-업 전송기(42)보다 항상 더 빨리 가속된다. 선박이 가속되는 동안, 이러한 작용은 두개의 프로펠러 샤프트(17) 사이에서 실질적으로 자동으로 균일한 부하 분포를 유도한다. 이는 가속중에 더 나은 지향 안정성을 유도한다. If the vessel is provided with two propulsion devices according to the invention as described above, the load distribution between the propeller shafts 17 of the two electric propeller motors 3 is controlled using an adaptive ramp-up transmitter 42. . The propeller shaft 17 with low load in this case has a somewhat lower actual rotation speed than the propeller shaft 17 with high load. In the high actual rotation speed range 50, that is, in the propulsion mode region of the electric motor 3 or the electric propeller motors 3, the adaptive ramp-up transmitter 42 with a low rotation speed actual value has a high rotation speed actual value. It is always accelerated faster than the adaptive ramp-up transmitter 42 with. While the ship is accelerating, this action leads to a substantially automatic uniform load distribution between the two propeller shafts 17. This leads to better directed stability during acceleration.                 

본 발명에 따른 추진 장치의 제 2필터 수단(41)의 응답은 한정가능한 가속 토오크에 정상 상태 부하 토오크를 가산할 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 한정가능한 가속 토오크는 추진 모드 범위에 남아 있는데, 즉 이는 전기 프로펠러 모터(3)의 높은 실제 회전 속도 범위(47)의 영역에서 어느정도 일정하게 남아 있다는 것이고, 그리하여 때때로 불필요하게 높은 값을 없게 한다. 이미 설명된 제 1필터 수단과 재조절되어지는 제 2필터 수단(41)과의 상호작용에 의하여, 이는 특히 선박의 프로펠러(1)가 캐비테이션되거나 거품을 발생하도록 하는 경향을 방지한다.The response of the second filter means 41 of the propulsion device according to the invention means that the steady state load torque can be added to the definable acceleration torque. This definable acceleration torque remains in the propulsion mode range, i.e., it remains somewhat constant in the region of the high actual rotational speed range 47 of the electric propeller motor 3, so that sometimes there is no unnecessary high value. By interaction with the first filter means already described and with the second filter means 41 being reconditioned, this in particular prevents the propeller 1 of the ship from cavitation or foaming.

회전 속도 조절기에 의한 제 2필터 수단(41)에 내재된 램프-업 전송기(42)의 재조절을 위한 적절한 회로는 종래 기술에 공지되었다. 이는 단순화를 위해 도면에 도시되지 않는다.Suitable circuitry for the reconditioning of the ramp-up transmitter 42 inherent in the second filter means 41 by the rotational speed regulator is known in the art. This is not shown in the figures for simplicity.

도 7은 본 발명에 따른 선박 추진 시스템의 개략적인 블록 다이어그램을 도시하는데, 이는 작동 장치로부터 가능한 동적 응답을 일치시키도록 사용되며 프로펠러 모터가 발전기 시스템의 동적 응답이 가능하면서 허용되도록 사용되는 제 3필터 수단(55)을 갖는다. 결과적으로, 온-보드 전력 공급 네트워크내의 전압 및/또는 주파수 변동은 가속과 감속 과정 중에 억제된다. Figure 7 shows a schematic block diagram of a ship propulsion system according to the invention, which is used to match the possible dynamic response from the actuating device and the third filter which the propeller motor is used to permit and permit the dynamic response of the generator system. Means 55. As a result, voltage and / or frequency variations in the on-board power supply network are suppressed during the acceleration and deceleration processes.

본 블록 다이어그램에서 발생한 전술한 기능적 그룹은, 다시 설명되지 않으며 이전의 도면으로부터의 참조 부호가 본 기능적 그룹에 그대로 사용된다. 제 1 및 제 2필터 수단과, 그리고 보상 회로는 도 7에서 단순화를 위해 생략되었다.The aforementioned functional group occurring in this block diagram is not described again, and reference numerals from the previous drawings are used as is for the functional group. The first and second filter means and the compensation circuit are omitted for simplicity in FIG.

온-보드 전력 공급 네트워크(5)는 4개의 디젤 발전기(57, 58, 59, 61)를 갖는 디젤 발전기 시스템(56)으로부터 공급된다. 이 경우의 발전기는 정상적인 3상 동기식 발전기이다.The on-board power supply network 5 is supplied from a diesel generator system 56 with four diesel generators 57, 58, 59, 61. The generator in this case is a normal three phase synchronous generator.

제 3필터 수단(55)은 조절기(10)의 출력부와 작동 장치(6)의 제어 입력부(12) 사이에 위치된 제한 회로(62)를 갖는다. The third filter means 55 has a limiting circuit 62 located between the output of the regulator 10 and the control input 12 of the actuating device 6.

제한 회로(62)의 목적은 조절기(10)로부터의 출력 신호를 진폭에 따라 크게 하거나 작아지게 할 수 있기 위한 것이며, 또는 과도하게 빠른 상승 비율을 제한할 수 있게 하기 위한 것이다. 제한 회로(62)는 두개의 제어 입력부(63, 64)를 가지며, 이는 상부 및 하부 제한 값 스테이지(65, 66)에 연결된다. 상부 및 하부 제한 스테이지는 제어 입력부(63, 64)를 통해 각각 상방과 하방으로 가변될 수 있는 신호에서의 비율을 한정하며, 또한 이 제한 스테이지는 진폭 윈도우를 한정하는 특성을 갖는다.The purpose of the limiting circuit 62 is to be able to increase or decrease the output signal from the regulator 10 in accordance with the amplitude, or to limit the excessively fast rise rate. The limiting circuit 62 has two control inputs 63, 64 which are connected to the upper and lower limit value stages 65, 66. The upper and lower limit stages limit the ratio in the signal that can be varied up and down, respectively, via the control inputs 63 and 64, which also have the property of defining the amplitude window.

조절기(10)로부터의 출력 신호의 진폭에서의 변화가 이러한 윈도우 내측에서 변동하는 한, 변화의 비율은 제한 회로(62)에 의해 영향받지 않는다. 제한 회로(62)는 조절기(10)로부터의 출력 신호의 진폭이 두개의 제한값 스테이지(65, 66)에 의해 한정되는 것보다 더 뚜렷하게 가변할 때에만 작동이 개시된다.As long as the change in amplitude of the output signal from the regulator 10 fluctuates inside this window, the rate of change is not affected by the limiting circuit 62. The limiting circuit 62 is only started when the amplitude of the output signal from the regulator 10 varies more distinctly than is limited by the two limiting stages 65, 66.

두개의 제한 값 스테이지(65, 66)에 의해 한정된 진폭 윈도우의 중심과 크기는 고정적이지 않으며, 이것의 이유는 두개의 제한 값 스테이지(65, 66)가 제어 입력부(67, 69)를 갖기 때문이다. 제어 입력부(67, 69)는 두개의 제어 입력부(73, 74)를 갖는 특성 전송기(72)의 하나의 출력부에 연결되고, 이를 통해 램프-업 시간과 램프-다운 시간은 한정된다. 입력부(74)는 적정 라인을 통해 제어 입력부(12)에 연결되므로, 작동 장치(6)를 통과하는 참조 변수의 순시값에 대한 정보를 수신 한다. The center and size of the amplitude window defined by the two limiting value stages 65, 66 is not fixed, because the two limiting value stages 65, 66 have control inputs 67, 69. . The control inputs 67 and 69 are connected to one output of the characteristic transmitter 72 having two control inputs 73 and 74, whereby the ramp-up time and the ramp-down time are limited. Since the input unit 74 is connected to the control input unit 12 via a suitable line, it receives information about the instantaneous value of the reference variable passing through the operating device 6.

제어 입력부(73)는 추가적인 다른 특성 전송기(75)의 하나의 출력부에 연결되며, 특성 전송기에는, 한편으로는 회로 어셈블리(45)로부터 신호가 도달함에 따라 회전 속도 신호의 크기가 공급되고, 다른 한편으로는 로직 회로(76)로부터의 제어 신호가 공급된다. 로직 회로(76)는 제어 라인(77)을 통해 스위치(78, 79, 81, 82)에 연결되고, 스위치를 통해 개별적인 발전기(57, 58, 59, 61)는 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에 연결된다. 특성 전송기(75)는 램프-업 전송기(72)에 대한 램프-업 시간과 램프-다운 시간을 한정한다.The control input 73 is connected to one output of an additional other characteristic transmitter 75, which, on the one hand, is supplied with the magnitude of the rotational speed signal as the signal arrives from the circuit assembly 45, and the other On the one hand, a control signal from the logic circuit 76 is supplied. Logic circuitry 76 is connected to switches 78, 79, 81, 82 via control line 77, through which individual generators 57, 58, 59, 61 are connected to an on-board power supply network 5. ) The characteristic transmitter 75 defines a ramp-up time and a ramp-down time for the ramp-up transmitter 72.

두개의 제한 값 스테이지(65, 66)에 의해 마찬가지로 제한되는 진폭 윈도우의 크기는 고정적이지 않은데, 이것의 이유는 두개의 제한 값 스테이지(65, 66)가 제어 입력부(98, 99)를 가지기 때문이다. 제어 입력부(98, 99)는 추가의 다른 특성 전송기(97)의 하나의 출력부에 연결되며, 특성 전송기(97)에는, 한편으로는 전술한 바와 같이 신호가 회로 어셈블리(45)로부터 도달함에 따라 회전 속도 신호의 크기가 공급되고, 다른 한편으로는 전술한 바와 같이 로직 회로(76)에 의해 사용할 수 있게 된 제어 신호가 공급된다.The magnitude of the amplitude window, which is likewise limited by the two limiting value stages 65, 66, is not fixed because the two limiting value stages 65, 66 have control inputs 98, 99. . The control inputs 98, 99 are connected to one output of an additional other characteristic transmitter 97, which, on the one hand, as the signal arrives from the circuit assembly 45 as described above. The magnitude of the rotational speed signal is supplied and, on the other hand, a control signal which is made available to the logic circuit 76 as described above is supplied.

제한 값 스테이지(65)는 편의상 가산기이며, 제한 값 스테이지(66)는 감산기이다. 램프-업 전송기(72)로부터의 출력은 작동 장치(6)의 제어 입력부(12)를 통과하면서 토오크-형성 제어 신호의 정상 상태를 발생한다. 특성 전송기(97)의 출력은 작동 장치(6)의 제어 입력부(12)를 통과하면서 각각의 작동점에서 정상 상태에 대하여 허용가능한 토크-형성 제어 신호에서의 최대 돌연 신호 변화를 발생한 다.The limit value stage 65 is an adder for convenience, and the limit value stage 66 is a subtractor. The output from the ramp-up transmitter 72 passes through the control input 12 of the actuating device 6 to generate a steady state of the torque-forming control signal. The output of the characteristic transmitter 97 passes through the control input 12 of the actuating device 6 and generates a maximum sudden signal change in the torque-forming control signal that is acceptable for the steady state at each operating point.

그리하여, 제 3필터 수단(55)은 작동 장치(6)에 대한 공칭값 신호가 가변될 수 있는 변화의 최대 허용 비율을 한정하므로, 이에 의하여 프로펠러 모터 또는 모터(3)들의 회전 속도는 프로펠러 모터(3)의 회전 속도와 온-보드 전력 공급 네트워크에 연결된 디젤 발전기상의 부하와 갯수의 함수에 따라 정확하게 가변될 수 있다.Thus, the third filter means 55 limits the maximum permissible rate of change in which the nominal value signal for the actuating device 6 can be varied, whereby the rotational speed of the propeller motor or motors 3 is dependent on the propeller motor ( It can be precisely varied as a function of the rotational speed of 3) and the number and load of diesel generators connected to the on-board power supply network.

시간 변화는 제한 값 스테이지(65, 66)와 관련하여 실행되는데, 즉 신호의 변화 비율은 제한 값 스테이지에 형성된 신호 변화가 과도한 양일때에만 영향을 받는다. 이러한 방식으로 형성된 윈도우는 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에 연결된 디젤 발전기(57, 58, 59, 61)의 갯수와, 프로펠러 모터(3)의 회전 속도와, 그리고 작동 장치(6)에 대한 제어 신호의 크기에 종속한다. The time change is performed in relation to the limit value stages 65 and 66, i.e., the rate of change of the signal is only affected when the amount of signal change formed in the limit value stage is excessive. The windows formed in this way are characterized by the number of diesel generators 57, 58, 59, 61 connected to the on-board power supply network 5, the rotational speed of the propeller motor 3, and the actuating device 6. It depends on the magnitude of the control signal.

이러한 방식에서, 프로펠러 모터 또는 모터(3)들에 의한 동력 소비의 변화 비율은, 디젤이 디젤 발전기(57, 58, 59, 61)를 구동하는 값 및/또는 과도한 전압 변동 및/또는 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에서의 과도한 주파수 변동을 일으키지 않은 채 동기식 발전기의 필드 여기(the field excitation)가 후속될 수 있게 하는 값으로 제한된다. In this way, the rate of change of power consumption by the propeller motor or motors 3 is the value at which diesel drives the diesel generators 57, 58, 59, 61 and / or excessive voltage fluctuations and / or on-board The field excitation of the synchronous generator is limited to a value that can be followed without causing excessive frequency variation in the power supply network 5.

선박이 지속적으로 양호하게 운동될 수 있게 하며 어떠한 제어 진동이 발생되지 않도록 하기 위한 양자는 그러나, 입력부(12)의 제어 신호의 순시값 정도에 위치하는 신호의 진폭 영역이 상승 비율 또는 하락 비율에 대한 제한에 의해 영향받지 않는다. 만일 이렇게 되지 않는다면, 변화 제한의 비율에 기인한 순시값(구 동의 폐루프 제어에 의한)에서의 변화는 위험하게 되어 구동시 맥놀이(beating)가 된다. In order to allow the ship to continue to be in good motion and to not cause any control vibrations, however, the amplitude region of the signal located at the instantaneous value of the control signal of the input unit 12 is determined by the rising rate or falling rate. Not affected by restrictions. If this is not the case, the change in the instantaneous value (by closed loop control of the drive) due to the rate of change limiting becomes dangerous and becomes beating during operation.

그리하여, 제 3필터 수단은 참조 변수에 대한 램프-업 시간과 램프-다운 시간을 미리 설정하도록 사용되며, 이는 제어 입력부(12)로 전달된다. 디젤 발전기에서 디젤 엔진에 부하되는 최대 허용 시간 및 디젤 엔진으로부터 부하의 제거는 선택된 이러한 시간을 고려하게 된다. 이를 고려하기 위하여, 제 3필터 수단(55)에 한정된 램프-업 시간과 램프-다운 시간은 프로펠러 모터(3)의 회전 속도 크기에 비례하여 변화한다. 시간은 발전기 시스템내의 디젤 엔진에 주어진 임의의 시간에서 부하를 기초로 하여 변화될 수 있을 것이다.Thus, the third filter means is used to preset the ramp-up time and ramp-down time for the reference variable, which are transmitted to the control input 12. The maximum allowable time to load the diesel engine in the diesel generator and the removal of the load from the diesel engine take into account this selected time. In order to take this into consideration, the ramp-up time and ramp-down time defined for the third filter means 55 vary in proportion to the magnitude of the rotational speed of the propeller motor 3. The time may vary based on the load at any time given to the diesel engine in the generator system.

도 8은 단일한 디젤 발전기가 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에 연결되었을 때에 특성 전송기(75)에 의해 제공된 특성(83)을 도시한다.FIG. 8 shows the characteristic 83 provided by the characteristic transmitter 75 when a single diesel generator is connected to the on-board power supply network 5.

도시된 바와 같이, 최소 램프-업 시간과 램프-다운 시간은 전기 프로펠러 모터의 낮은 회전 속도 범위내에서(수평 직선 섹션) 한정되고, 이는 대략 운동 영역에 상응하는데, 즉 정격 회전 속도의 대략 1/3에서 종료된다. 램프-업 시간과 램프-다운 시간은 디젤 발전기가 켜져 있을 때의 동기식 발전기에 의해 출력된 무효전류 성분의 최대 허용 변화 비율에 의해 결정된다. 프로펠러 모터(3)의 회전 속도가 증가함에 따라, 변화 비율은 하락하는데, 즉 발전기 시스템내의 디젤 엔진의 동력 소비 또는 방출이 변화하는 범위내에서 최대 허용 시간은, 도 8의 곡선(83)의 상승 지선에 도시된 바와 같이 더 길어지게 된다는 것이다.As shown, the minimum ramp-up time and ramp-down time are defined within the low rotational speed range of the electric propeller motor (horizontal straight section), which approximately corresponds to the area of motion, ie approximately 1 / time of the rated rotational speed. Ends at 3. The ramp-up time and ramp-down time are determined by the maximum allowable rate of change of reactive current component output by the synchronous generator when the diesel generator is on. As the rotational speed of the propeller motor 3 increases, the rate of change decreases, i.e., the maximum allowable time within the range in which the power consumption or emission of the diesel engine in the generator system changes, the rise of the curve 83 of FIG. It is longer as shown in the branch line.

온-보드 전력 공급 네트워크(8)가 두개의 디젤 발전기로부터 공급될 때에, 곡선(84)이 사용된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이 곡선은 곡선(83)의 아래에 위치되는데, 즉 곡선의 수평 부분과 상승 부분 양자에서 더욱 빠른 동력 변화가 가능하다는 것이다.When the on-board power supply network 8 is supplied from two diesel generators, the curve 84 is used. As shown in FIG. 8, this curve is located below the curve 83, that is, faster power changes are possible in both the horizontal and rising portions of the curve.

더 많은 발전기가 연결되었을지라도, 각각의 곡선(85, 86)은 세개 또는 네개의 디젤 발전기(57, 58, 59, 61)에 각각 공급하는데 이는 동시에 켜진다.Although more generators are connected, each curve 85, 86 feeds three or four diesel generators 57, 58, 59, 61, respectively, which are turned on at the same time.

물론, 시작부터 추진 부하를 모든 디젤 발전기(57, 58, 59, 61)와 시작하는 것이 바람직스럽지 못하다. 디젤 발전기(57, 58, 59, 61)가 연속적으로 연결된 경우라면, 프로펠러 모터(3)의 회전 속도의 함수에 따라, 즉 선박 추진 시스템의 전체 동력 소비의 함수에 따라, 이러한 결과는 도 9에 도시된 프로파일을 갖는 허용 동력 변화 비율을 야기한다. Of course, it is not desirable to start the propulsion load with all the diesel generators 57, 58, 59, 61 from the start. If the diesel generators 57, 58, 59, 61 are connected in series, as a function of the rotational speed of the propeller motor 3, ie as a function of the overall power consumption of the ship propulsion system, these results are shown in FIG. 9. Resulting in an allowable power change rate with the profile shown.

참조 부호 "87"인 왼쪽 상승 지선을 포함하는 왼쪽 수평 섹션은 단지 두개의 디젤 발전기를 갖는 곡선(84)의 상응 부분에 해당된다. 해당 동력 소비에 해당하는 특정 회전 속도를 넘어서, 제 3디젤 발전기가 연결되므로, 동력 소비의 변화 비율은 곡선(88)에 의해 한정되는데, 이 곡선(88)으로 곡선(87)이 급격히 병합된다. 동력 소비가 상당히 크다고 할지라도, 제 4디젤 발전기가 최종적으로 연결되므로, 동력은 곡선(89)을 따라 변화할 수 있다.The left horizontal section including the left rising branch with reference numeral 87 corresponds to the corresponding portion of the curve 84 with only two diesel generators. Beyond the specific rotational speed corresponding to the power consumption, the third diesel generator is connected, so that the rate of change in power consumption is defined by curve 88, which curve 87 is rapidly merged. Even if the power consumption is quite large, the power can vary along curve 89 since the fourth diesel generator is finally connected.

참조 변수의 최대 허용 변화 비율은, 입력부(12)에서 적절하게 되어 대략적으로 톱니형 프로파일을 가지며 단지 두개의 활성화된 디젤 발전기를 가진 운동에 해당되는 값(심지어 높은 동력 범위에서조차)을 대략적으로 유지한다.The maximum permissible rate of change of the reference variable is appropriate at the input 12 and has a rough tooth profile and maintains roughly the value (even at high power ranges) corresponding to the movement with only two activated diesel generators. .

준-정상 상태(quasi-steady state)에서, 조절기(10)는 작동 장치(6)를 통과 하는 공칭값을 어떠한 시간 제한도 없이 제어할 수 있어야 한다. 그렇지 않으면, 전술한 바와 같이, 심한 맥놀이가 전기 프로펠러 모터(3)에서 발생되고, 이는 선박에서 기계적 진동으로서 명백해진다. 이는 선박의 프로펠러(4)에서 캐비테이션을 증가시키거나 개시되게 할 수 있다. 그러므로, 변화 비율에 대한 제한은 전술한 진폭 윈도우내에서 작용하지 않는다.In a quasi-steady state, the regulator 10 should be able to control the nominal value passing through the actuating device 6 without any time limit. Otherwise, as described above, severe beats occur in the electric propeller motor 3, which manifests itself as mechanical vibrations in the ship. This may increase or initiate cavitation in the propeller 4 of the vessel. Therefore, the limitation on the rate of change does not work within the amplitude window described above.

진폭 변화가 이러한 윈도우내의 변화 비율에 독립적으로 남아있게 되는 경우, 제 3필터 수단(55)은 효과가 없다. 조절기(10)와 작동 장치(6)가 이러한 범위에 대한 완전한 동적 응답으로 작동하기 때문에, 전압 변동은 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에서 발생할 수 있는데, 디젤 발전기 시스템(56)의 동기식 발전기의 여기가 충분히 빨리 후속될 수 없기 때문이다. 전술한 바와 같이, 작동 장치(6)가 주파수 변화기 또는 컨버터에 따라 작동하고, 동기식 발전기의 리액턴스(reactance)에 기인한 전압 변동을 일으키는 유도성 전류를 발생한다. 이러한 이유는, 윈도우의 크기가 설정되므로 동력이 변화되며 온-보드 전력 공급 네트워크에 흐르게 되어 초래되는 유도성 전류가 연결된 발전기의 리액턴스를 가로질러서 전압 강하를 발생시키는데, 모든 경우에 있어서 이러한 전압 강하는 온-보드 전력 공급 네트워크(5)의 최대 허용 전압 공차내에 있다. 온-보드 전력 공급 네트워크(5)의 경우 허용 전압 공차내에서의 매우 신속한 전압 변동은 작동에 있어 중요하지 않다.If the amplitude change remains independent of the rate of change in this window, the third filter means 55 is ineffective. Since the regulator 10 and the actuating device 6 operate in a full dynamic response to this range, voltage fluctuations can occur in the on-board power supply network 5, which means that the synchronous generator of the diesel generator system 56 This cannot be followed quickly enough. As mentioned above, the actuating device 6 operates in accordance with a frequency changer or converter and generates an inductive current which causes voltage fluctuations due to the reactance of the synchronous generator. This is because the size of the window is set so that the power changes and flows into the on-board power supply network, resulting in a voltage drop across the reactance of the connected generator resulting in a voltage drop in all cases. It is within the maximum allowable voltage tolerance of the on-board power supply network 5. In the case of the on-board power supply network 5, very rapid voltage fluctuations within the allowable voltage tolerances are not critical to operation.

윈도우의 하부 및 상부 에지와 제어 입력부(12)의 공칭값의 순시값 사이의 분리는 프로펠러 모터(3)의 회전 속도의 크기의 함수인데, 이는 온-보드 전력 공급 네트워크측의 동력 인자가 각각의 작동 장치(6)의 구동 레벨에 종속하기 때문이다. 또한, 윈도우의 크기는 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에 공급되는 디젤 발전기 시스템(56)의 동기식 발전기의 갯수에 비례한다. 이것의 이유는 높은 단락 회로가 온-보드 전력 공급 네트워크의 보다 높은 단락 회로 레이팅(rating)이고, 이는 차례로 평행하게 연결된 동기식 발전기의 보다 작은 리액턴스의 결과이다.The separation between the lower and upper edges of the window and the instantaneous value of the nominal value of the control input 12 is a function of the magnitude of the rotational speed of the propeller motor 3, which means that the power factor on the on-board power supply network side is different from each other. This is because it depends on the drive level of the operating device 6. The size of the window is also proportional to the number of synchronous generators of the diesel generator system 56 supplied to the on-board power supply network 5. The reason for this is that the high short circuit is the higher short circuit rating of the on-board power supply network, which in turn is the result of the smaller reactance of the synchronous generator connected in parallel.

도 10는 제어 입력부(12)에서 공칭값에 대한 윈도우의 편차를 도시하는데, 여기에서의 상황은 프로펠러 모터(3)가 회전 속도에 종속하지 않게 됨으로써 전류가 그려진 것이다. 작아진 윈도우는 두개의 곡선 주행(91) 사이에 고정되며 하나의 디젤 발전기가 온-보드 전력 공급 네트워크에 연결된 상황을 제공한다. 두개의 곡선(92)에 해당하는 다소 커진 윈도우는 두개의 디젤 발전기가 있을 때에 얻어지는 반면에 두개의 디젤 발전기에 대한 두개의 곡선(93) 사이의 거리에 해당하는 확장된 윈도우는 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에 연결되는 디젤 발전기가 4개 존재할 때의 두 곡선(94)에 해당하는 윈도우가 된다.10 shows the deviation of the window relative to the nominal value at the control input 12, where the current is drawn as the propeller motor 3 is not dependent on the rotational speed. The smaller window is fixed between two curved runs 91 and provides a situation where one diesel generator is connected to the on-board power supply network. The somewhat larger window corresponding to the two curves 92 is obtained when there are two diesel generators, while the extended window corresponding to the distance between the two curves 93 for the two diesel generators is the on-board power supply. It is a window corresponding to two curves 94 when there are four diesel generators connected to the network 5.

도 11은 프로펠러 모터(3)의 회전 속도의 함수에 따라 추진 동력이 가변될 수 있을 때에 윈도우의 폭을 개략적으로 도시한다. 윈도우의 폭은 두개의 파단 곡선(95)으로 표현되었다.11 shows schematically the width of the window when the propulsion power can be varied as a function of the rotational speed of the propeller motor 3. The width of the window is represented by two fracture curves 95.

곡선은 낮은 회전 속도에서 두개의 디젤 발전기가 연결되어 시작된다. 다른 디젤 발전기는 왼쪽에서 비롯된 제 1불연속점에서 작동을 시작하는 반면에 4개의 디젤 발전기는 제 2불연속점의 오른쪽에서 작동된다.The curve starts with two diesel generators connected at low rotational speeds. Other diesel generators start operating at the first discontinuity point originating from the left, while four diesel generators operate at the right side of the second discontinuity point.

또한, 전기 동력이 온-보드 전력 공급 네트워크로 공급되는 디젤 발전기 시 스템의 작동 상태의 함수에 따라 제어 입력부(12)에서의 공칭값의 램프-업 시간과 램프-다운 시간이 가변되는 것이 바람직하고, 이 경우 디젤 발전기 시스템의 다른 디젤 발전기는 상이한 작동 상태에 사용될 수 있다.It is also desirable for the ramp-up time and ramp-down time of the nominal value at the control input 12 to vary as a function of the operating state of the diesel generator system to which electrical power is supplied to the on-board power supply network. In this case, other diesel generators of the diesel generator system can be used for different operating conditions.

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조절기(10)의 입력부에서 제 3필터 수단(55)의 특정한 배치는 과도하게 빠른 제어 과정을 억제하며 이는 제어 레버(1)의 이동에 의하지 않고 선박의 프로펠러(4)에 부하된 부하에 기인한다. 러더가 제공되거나 또는 러더가 제로 위치(null position)로 부하 변화가 다시 이동할 때 발생한다. 부하 변화는 회전 속도 변화를 야기하며 이는 조절되어야 하며 상이한 동력 소비를 초래한다. 조절기(10)는 본질적으로 매우 빠르며 제 3필터 수단(55)에 의해 제한되지 않는 경우에는 온-보드 전력 공급 네트워크를 과도하게 제어할 수 있다.
3개의 전술한 필터 수단들은 상호간에 소정의 조합을 하여 사용될 수 있다는 것이 자명하다.
The particular arrangement of the third filter means 55 at the input of the regulator 10 suppresses an excessively fast control process due to the load loaded on the propeller 4 of the ship without depending on the movement of the control lever 1. . Occurs when the rudder is provided or when the load change moves back to the null position. The load change causes a change in rotational speed which must be adjusted and results in different power consumption. The regulator 10 is inherently very fast and can over-control the on-board power supply network if not limited by the third filter means 55.
It is apparent that the three aforementioned filter means can be used in any combination with each other.

필터와 폐루프 및 개방 루프는 전통적인 개략 전기적 회로 다아아 그램의 형태로 전술되었으며, 이는 이해를 용이하게 하도록 한다. 그러나, 실제적인 실행시에는, 필터와 폐루프 및 개방 루프가 일반적으로 프로그램이나 프로그램 일부의 형태이다. 본 설명의 본질은 실제 실행시의 어떠한 특정한 형태로 제한을 의미하는 것이 아닌데, 이는 본 기술분야의 당업자에게는 필터와 조절기가 프로그램으로서 디지털 형태로 구성될 수 있다는 것이 확연하기 때문이다. 이상과 같이, 디지털 기구는 페루프 제어 시스템이 장기간 일정하거나 시간 변수가 일정한 특징을 갖게 한다.Filters and closed loops and open loops have been described above in the form of traditional schematic electrical circuit diagrams, which facilitate understanding. In practical implementation, however, filters, closed loops, and open loops are generally in the form of programs or portions of programs. The nature of the description does not imply any limitation to any particular form in practice, as it is clear to those skilled in the art that filters and regulators may be configured in digital form as a program. As described above, the digital mechanism allows the Peruvian control system to have a long term constant or a constant time variable.

선박 추진 시스템은 전기적 온-보드 전력 공급 네트워크를 포함하며, 상기 네트워크로부터 공급되는 전기적 추진 시스템은 프로펠러 모터용 부속 폐쇄-루프 제어 시스템을 가진다. 프로펠러 모터의 회전 속도는 보다 높은 레벨의 조정기에 의해 조절되며, 그 조정기의 참조 변수는 제어 레벨로부터 온다. 과도하게 높은 동적 응답을 가지는 추진 시스템으로부터 초래되는 선박의 작동에 미치는 악영향을 억제하기 위해, 필터 수단이 포함된다.The marine propulsion system includes an electrical on-board power supply network, the electrical propulsion system supplied from the network having an accessory closed-loop control system for the propeller motor. The rotational speed of the propeller motor is controlled by a higher level regulator, whose reference variable comes from the control level. Filter means are included to suppress adverse effects on the operation of the vessel resulting from propulsion systems with excessively high dynamic response.

Claims (63)

전기식 온-보드 전력 공급 네트워크(5)를 갖춘 선박용 선박 추진 시스템으로서,A marine ship propulsion system with an electric on-board power supply network (5), 제어 레버(1)를 가지며 상기 제어 레버의 출력부(7)에서 상기 제어 레버(1)의 위치에 상응하는 제어 레버 신호를 내보내는 제어 레버 장치와,A control lever device having a control lever 1 and outputting a control lever signal corresponding to the position of the control lever 1 from the output 7 of the control lever; 전기적 동력의 발생을 위한 전류/전압 소스(56)와,A current / voltage source 56 for the generation of electrical power, 동력 입력부와, 동력 출력부(19)와, 그리고 제어 입력부(12)를 가지면서 상기 동력 입력부가 상기 전류/전압 소스(56)에 연결되는 전기식 작동 장치(6)와,An electric actuating device 6 having a power input unit, a power output unit 19, and a control input unit 12, wherein the power input unit is connected to the current / voltage source 56; 선박의 프로펠러(4)를 구동시키며 상기 작동 장치(6)의 상기 동력 출력부(19)에 연결되는 전기식 프로펠러 모터(3)와,An electric propeller motor 3 driving the propeller 4 of the ship and connected to the power output 19 of the actuating device 6; 상기 선박의 프로펠러(4)의 회전 속도에 상응하는 회전 속도 신호를 보내는 회전 속도 센서 수단(14)과,Rotational speed sensor means 14 for sending a rotational speed signal corresponding to the rotational speed of the propeller 4 of the ship, 조절기 출력부(11)와, 공칭값 입력부(8)와, 그리고 실제값 입력부(13)를 가지면서, 상기 제어 레버 신호가 상기 공칭값 입력부(8)에 공급되며 회전 속도 신호가 상기 실제값 입력부(13)에 공급되면서, 그리고 상기 조절기 출력부(11)가 상기 작동 장치(6)의 제어 입력부(12)에 연결되는 조절기 장치(2)와, 그리고Having a regulator output section 11, a nominal value input section 8, and an actual value input section 13, the control lever signal is supplied to the nominal value input section 8 and a rotational speed signal is supplied to the actual value input section. A regulator device (2) supplied to (13) and whose regulator output (11) is connected to the control input (12) of the actuating device (6); and 선박의 작동에 악영향을 미치는 원인인 상기 전기적 동력의 순시값의 변화 비율로서, 상기 작동 장치(6)가 상기 프로펠러 모터(3)로 송출하는 전기적 동력의 순시값의 변화 비율을 억제할 수 있는 필터 수단(2, 36, 41, 55)을 갖춘,A filter capable of suppressing the rate of change of the instantaneous value of the electric power transmitted by the operating device 6 to the propeller motor 3 as a rate of change of the instantaneous value of the electric power which is a cause of adversely affecting the operation of the ship. With means 2, 36, 41, 55, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 순시값은 직류 전압의 값이거나 또는 교류 전압의 제곱 평균 근호값인 것을 특징으로 하는,The instantaneous value is a value of a DC voltage or a root mean square value of the AC voltage, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 순시값은 교류 전압의 주파수인 것을 특징으로 하는,The instantaneous value is characterized in that the frequency of the AC voltage, 선박 추진 시스템. Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 교란은 상기 선박의 선체에서의 진동이고, 상기 교란은 프로펠러 모터(3)로부터의 토오크 변동에 기인하는 것을 특징으로 하는,Disturbance is vibration in the hull of the ship, characterized in that the disturbance is due to the torque fluctuation from the propeller motor 3, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 교란은 상기 온-보드 전력 공급 네트워크(5)의 전압 스파이크(spikes) 또는 주파수 변동이고, 상기 교란이 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도를 감소하는 견지에서 상기 제어 레버(1)의 과도하게 빠른 이동에 기인하는 것을 특징으로 하는,The disturbances are voltage spikes or frequency fluctuations of the on-board power supply network 5 and excessively of the control lever 1 in the sense that the disturbances reduce the rotational speed of the propeller motor 3. Characterized by the fast moving, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 교란은 상기 온-보드 전력 공급 네트워크(5)의 전압 스파이크, 전압 강하(dips) 또는 주파수 변동이고, 상기 교란이 러더 이동에 의한 상기 프로펠러(4)상의 부하를 변화시키는데 기인하고, 상기 프로펠러 피치를 변화시키는데 기인하고, 또는 다른 추진 운전중인 선박의 경우에는 다른 추진 운전의 회전 속도를 변화시키는데 기인하는 것을 특징으로 하는,The disturbance is a voltage spike, voltage dips or frequency variation of the on-board power supply network 5, the disturbance being caused by changing the load on the propeller 4 due to the rudder movement and the propeller pitch Or due to changing the rotational speed of another propulsion operation in the case of a ship in another propulsion operation, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 교란은 운동 속도의 함수로서 상기 선박의 프로펠러(4)를 동적으로 변화시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는,The disturbance is formed by dynamically changing the propeller 4 of the vessel as a function of the speed of movement, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필터 수단(2, 36, 41, 55)은, 진폭 변동의 주파수가 미리 결정된 제한 이상일 때와 진폭 변동의 진폭이 미리 결정된 제한 이하일 때 중 어느 하나 이상인 경우에 상기 제어 입력부(12)에서의 신호의 진폭 변동을 억제하도록 설정되는 제 1필터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는,The filter means (2, 36, 41, 55) is the signal at the control input (12) when the frequency of the amplitude variation is at least one of when the amplitude of the amplitude variation is above the predetermined limit and when the amplitude of the amplitude variation is below the predetermined limit. Characterized in that it comprises a first filter means set to suppress an amplitude variation of 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1필터 수단은 진폭 필터 수단인 것을 특징으로 하는,The first filter means is an amplitude filter means, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1필터 수단은 주파수 필터 수단인 것을 특징으로 하는,The first filter means is characterized in that the frequency filter means, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1필터 수단은 상기 실제값 입력부(17)의 상류에 위치되어 상기 실제값 신호가 상기 제 1필터 수단을 경유하여 제공되는 것을 특징으로 하는,The first filter means is located upstream of the actual value input part 17 so that the actual value signal is provided via the first filter means, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1필터 수단은 상기 조절기 출력부(11)와 상기 제어 입력부(12) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,The first filter means is characterized in that disposed between the regulator output unit 11 and the control input unit 12, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1필터 수단(36)은 상기 조절기 장치(2) 내에 통합되는 것을 특징으로 하는,The first filter means 36 is characterized in that it is integrated in the regulator device 2, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1필터 수단은 각각의 필터 특성값이 상기 선박의 프로펠러(4)의 회전 속도에 종속하도록 형성되는 것을 특징으로 하는,The first filter means is characterized in that each filter characteristic value is formed so as to depend on the rotational speed of the propeller 4 of the ship, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1필터 수단은 회전 속도 신호가 공급되는 필터 수단 제어 입력부를 갖는 것을 특징으로 하는,The first filter means has a filter means control input to which a rotational speed signal is supplied, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조절기 장치(2)는 PI 특성을 갖는 것을 특징으로 하는,The regulator device 2 is characterized in that it has a PI characteristic, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조절기 장치(2)와 상기 제 1필터 수단중 어느 하나 이상이 디지털 형태, 아나로그 형태, 또는 아나로그/디지털의 혼합 형태로 작동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는,Characterized in that at least one of the regulator device 2 and the first filter means is configured to operate in a digital form, an analog form, or a mixed form of analog / digital, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조절기 장치(2)와 상기 필터 수단 중 어느 하나 이상이 마이크로프로세서/마이크로제어기 내의 프로그램 형태인 것을 특징으로 하는,Characterized in that at least one of the regulator device 2 and the filter means is in the form of a program in a microprocessor / microcontroller, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조절기 장치(2)는, 직렬로 비례식 조절기(33)와, 적분 조절기(34)와, 그리고 가산 요소(35)를 포함하면서 상기 비례식 조절기(33)의 하나의 입력부가 상기 폐루프 제어 편차가 공급되는 입력부를 형성하고, 상기 비례식 조절기(33)의 하나의 출력부가 상기 적분 조절기(34)의 하나의 입력부에 연결되고, 그리고 상기 비례식 조절기(33)의 다른 출력부 및 상기 적분 조절기(34)의 출력부가 상기 가산 요소(35)의 입력부에 연결되면서, 출력부가 상기 조절기 출력부를 형성하며 상기 비례식 조절기(33)의 입력부에 피드백되는 것을 특징으로 하는,The regulator device 2 comprises, in series, a proportional regulator 33, an integral regulator 34, and an adder element 35 while one input of the proportional regulator 33 has the closed loop control deviation. An input to be supplied, one output of the proportional regulator 33 is connected to one input of the integral regulator 34, and another output of the proportional regulator 33 and the integral regulator 34. Characterized in that the output of is connected to the input of the adding element 35, the output forming the regulator output and fed back to the input of the proportional regulator 33, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 피드백(36)이 정격 부하에서 0.2% 내지 2%의 정상 상태 폐루프 제어 에러를 유도하도록 설정되는 것을 특징으로 하는,The feedback 36 is set to induce a steady state closed loop control error of 0.2% to 2% at rated load, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 정상 상태 폐루프 제어 에러는 수정된 공칭값(n*)에 의해 보상되는 것을 특징으로 하는,The steady state closed loop control error is compensated for by the corrected nominal value n *, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 공칭값 보상(nL*)이 추정 부하의 함수에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는,Characterized in that the nominal value compensation (n L *) is performed as a function of the estimated load, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 부하는 보상되지 않은 회전 속도 공칭값으로부터의 특성을 기초로 하여 결정되는 것을 특징으로 하는,Wherein the load is determined based on characteristics from an uncompensated rotational speed nominal value, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 작동 장치(6)는 공칭값 입력부가 상기 작동 장치(6)에 대한 상기 제어 입력부(12)를 형성하는 조절기의 형태인 것을 특징으로 하는,The actuating device 6 is characterized in that it is in the form of a regulator in which a nominal value input forms the control input 12 for the actuating device 6. 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 작동 장치(6)는 상기 작동 장치의 동력 출력부(19)에서 직류 전압을 송출하고 상기 직류 전압의 값이 상기 제어 레버(1)의 위치에 종속하는 것을 특징으로 하는,The operating device 6 is characterized in that the direct current voltage is output from the power output 19 of the operating device and the value of the direct current voltage is dependent on the position of the control lever 1, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 작동 장치(6)는 상기 작동 장치의 동력 출력부(19)에서 교류 전압을 송출하고 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제어 레버(1)의 위치에 종속하는 것을 특징으로 하는,The operating device 6 is characterized in that the power output 19 of the operating device sends out an alternating voltage and the frequency of the alternating voltage is dependent on the position of the control lever 1, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 작동 장치(6)는 상기 작동 장치(6)가 상기 프로펠러 모터(3)에 송출하는 전류를 상기 제어 입력부(12)에서 신호를 통하여 조절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는,The operating device 6 is characterized in that the operating device 6 is configured to regulate the current transmitted to the propeller motor 3 via a signal at the control input 12, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필터 수단(41)은 제어된 램프-업 전송기의 형태인 제 2필터 수단(41)을 구비하여, 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도가 특성(47)의 함수에 따른 가속의 견지에서 상기 제어 레버(1)의 위치를 뒤따르는 범위내에서 램프-업 시간을 한정하는 것을 특징으로 하는,The filter means 41 comprises a second filter means 41 in the form of a controlled ramp-up transmitter such that the rotational speed of the propeller motor 3 is in terms of acceleration as a function of the characteristic 47. It is characterized by limiting the ramp-up time within the range following the position of the control lever 1, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 특성(47)은 상기 특성(47)이 불연속성이 없는 견지에서 연속적인 것을 특징으로 하는,The property 47 is characterized in that the property 47 is continuous in the absence of discontinuity, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)은 상기 제어 레버(1)와 상기 상기 폐루프 제어 장치(2)의 공칭값 입력부(8) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는,The second filter means 41 is characterized in that it is located between the control lever 1 and the nominal value input section 8 of the closed loop control device 2, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)은 상기 회전 속도 신호가 공급되는 제어 입력부(44)를 갖는 것을 특징으로 하는,The second filter means 41 has a control input 44 to which the rotational speed signal is supplied, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 램프-업 시간은 정격 회전 속도의 0 과 1/3 사이의 회전 속도 범위(48)에서 일정하고 짧거나, 또는 다소 상승하면서 짧은 것을 특징으로 하는,The ramp-up time is characterized in that it is constant and short in the rotational speed range 48 between 0 and 1/3 of the rated rotational speed, or short while rising slightly. 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 램프-업 시간은 정격 회전 속도의 1/4을 넘는 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도 범위(49)에 대하여 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도에 따라 더욱 급격히 상승하는 것을 특징으로 하는,Characterized in that the ramp-up time rises more rapidly in accordance with the rotational speed of the propeller motor 3 with respect to the rotational speed range 49 of the propeller motor 3 over a quarter of the rated rotational speed, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 램프-업 시간은 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도를 따라서, 정격 회전 속도의 절반 아래인 회전 속도 범위보다 더욱 급격히 상승하며 정격 회전 속도의 절반을 넘는 상부의 회전 속도 범위(50)보다 더욱 급격히 상승하는 것을 특징으로 하는,The ramp-up time increases more rapidly than the rotational speed range below half of the rated rotational speed and more than the upper rotational speed range 50 above half the rated rotational speed, along the rotational speed of the propeller motor 3. Characterized by a sharp rise, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)은 디지털 형태, 아나로그 형태, 또는 디지털/아나로그의 혼합 형태로 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,The second filter means 41 is characterized in that it is configured to operate in a digital form, an analog form, or a mixed form of digital / analog, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)에서 미리 결정된 상기 램프-다운 시간은 상기 램프-업 시간과 동일하거나 또는 램프-업 시간보다 짧고, 상기 램프-업 시간은 상기 정격 회전 속도의 1/4 까지 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도 범위(48, 49)에서 회전 속도에 종속하는 것을 특징으로 하는,The ramp-down time predetermined in the second filter means 41 is equal to or shorter than the ramp-up time, and the ramp-up time is up to 1/4 of the rated rotational speed of the propeller. Characterized in dependence on the rotational speed in the rotational speed range 48, 49 of the motor 3, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)에서 미리 결정되는 램프-다운 시간은 일정하거나 또는 상기 프로펠러 모터의 회전 속도가 감소함에 따라 짧아지는 것을 특징으로 하는,The ramp-down time predetermined in the second filter means 41 is constant or shortened as the rotational speed of the propeller motor decreases, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)에서 미리 결정되는 상기 램프-다운 시간은 상기 램프-다운 시간이 불연속성을 갖지 않는 견지에서 연속적인 것을 특징으로 하는,The ramp-down time predetermined in the second filter means 41 is characterized in that the ramp-down time is continuous in terms of no discontinuity, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)에서 미리 결정되는 상기 램프-다운 시간은 rpm당 0.2초인 것을 특징으로 하는,Characterized in that the ramp-down time predetermined in the second filter means 41 is 0.2 seconds per rpm, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필터 수단(2, 36, 41, 55)들은 상기 프로펠러 모터(3)에 의한 동력 소비의 변화 비율을 제한하는 제 3필터 수단(55)을 갖는 것을 특징으로 하는,The filter means 2, 36, 41, 55 have a third filter means 55 which limits the rate of change of power consumption by the propeller motor 3, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 40 항에 있어서,The method of claim 40, 상기 제 3필터 수단(55)은, 전기적 동력을 상기 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에 공급하는 전류/전압 소스(56)에 종속하는 제한값을 고려한 상기 전기적 작동 장치(6)에 대하여 상기 폐루프 제어 장치(2)로부터의 출력 변수의 변화 비율을 제한하도록 설정되는 것을 특징으로 하는,The third filter means 55 closes the electrical actuating device 6 with respect to the limiting value dependent on the current / voltage source 56 which supplies electrical power to the on-board power supply network 5. Characterized in that it is set to limit the rate of change of the output variable from the loop control device 2, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 40 항에 있어서,The method of claim 40, 상기 제 3필터 수단(55)은, 상기 램프-업 시간 또는 램프-업 변화 비율로서 참조되는 일방향의 출력 변수의 변화 비율을 램프-다운 시간 또는 램프-다운 변화 비율로서 참조되는 타방향의 출력 변수의 변화 비율과는 상이한 값으로 제한하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,The third filter means 55 changes the rate of change of the output variable in one direction referred to as the ramp-up time or ramp-up change rate, and the output variable in the other direction referred to as the ramp-down time or ramp-down change rate. Characterized in that it is configured to limit to a value different from the rate of change of 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 42 항에 있어서,The method of claim 42, 상기 제 3필터 수단(55)에 의해 제한되는 상기 램프-업 시간에 대한 값과 상기 램프 다운 시간에 대한 값 중 어느 하나 이상은 상기 전기 프로펠러 모터(3)의 실제 회전 속도의 크기의 변화와 동일한 견지에서 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는,At least one of the value for the ramp-up time and the value for the ramp-down time limited by the third filter means 55 is equal to the change in the magnitude of the actual rotational speed of the electric propeller motor 3. Characterized in that it can be varied, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 전기식 프로펠러 모터(3) 또는 상기 선박의 프로펠러(4)의 낮은 회전 속도 범위에서, 상기 제 3필터 수단(55)에 의해 미리 결정되는 상기 램프-업 시간과 램프-다운 시간은 상기 온-보드 전력 공급 네트워크(5)에 공급되는 전류/전압 소스(56)에 의해 송출된 무효 전류 성분의 최대 허용 변화 비율에 일치되는 것을 특징으로 하는,In the low rotational speed range of the electric propeller motor 3 or the propeller 4 of the ship, the ramp-up time and ramp-down time predetermined by the third filter means 55 are determined on the on-board. Characterized in that the maximum allowable change ratio of the reactive current component sent out by the current / voltage source 56 supplied to the power supply network 5, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 전류/전압 소스는 두개 이상의 발전기(57 ... 61)를 가지며, 상기 제 3필터 수단(55)에 의해 미리 결정되는 램프-업 시간과 램프-다운 시간 중 어느 하나 이상은 활성화된 발전기의 갯수와 물리적 크기 중 어느 하나 이상에서 변화와 반대되는 견지에서 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는,The current / voltage source has two or more generators 57 ... 61, wherein at least one of a ramp-up time and a ramp-down time predetermined by the third filter means 55 is determined by the active generator. It can be varied in terms of the opposite to the change in any one or more of the number and physical size, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 제 3필터 수단에 의해 미리 결정되는 상기 램프-업 시간과 램프-다운 시간 중 어느 하나 이상이 상기 전류/전압 소스(56)의 작동 상태의 함수에 따라 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는,Characterized in that any one or more of the ramp-up time and ramp-down time predetermined by the third filter means can be varied as a function of the operating state of the current / voltage source 56, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 제 3필터 수단(55)은 상기 램프-업 시간과 램프-다운 시간 중 어느 하나 이상이 제한되지 않는 범위내에서 윈도우가 제공되도록 구성되는 것을 특징으로 하는,The third filter means 55 is configured such that a window is provided within a range in which at least one of the ramp-up time and the ramp-down time is not limited. 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 47 항에 있어서,The method of claim 47, 상기 윈도우의 위치는, 적어도 상기 폐루프 제어 장치(2)로부터의 출력 변수의 하나의 범위에서 상기 출력 변수에 대하여 반드시 대칭이어서, 상기 제한이 양 방향으로 동일한 변화 비율로 발생되는 것을 특징으로 하는,The position of the window is necessarily symmetrical with respect to the output variable in at least one range of the output variable from the closed loop control device 2, so that the restriction occurs at the same rate of change in both directions, 선박 추진 시스템. Ship propulsion system. 제 47 항에 있어서,The method of claim 47, 상기 윈도우를 제공하기 위하여, 상기 폐루프 제어 장치로부터의 출력 신호를 상기 제 3필터 수단(55)의 제어 입력부(74)로 피드백시키는 것을 특징으로 하는,In order to provide the window, the output signal from the closed loop control device is fed back to the control input unit 74 of the third filter means 55, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 47 항에 있어서,The method of claim 47, 상기 윈도우의 크기는, 상기 프로펠러 모터(3)의 동력 소모의 변화 비율에 기인한 온-보드 전력 공급 네트워크의 반응 전류가 상기 전류/전압 소스(56)의 리액턴스를 가로질러서 상기 온-보드 전력 공급 네트워크(5)의 최대 허용 전압 공차 범위 이내로 전압이 강하되도록 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는,The size of the window is such that the reactive current of the on-board power supply network due to the rate of change in power consumption of the propeller motor 3 is supplied across the reactance of the current / voltage source 56 to the on-board power supply. Characterized in that the voltage can be adjusted to drop within the maximum allowable voltage tolerance range of the network 5, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 47 항에 있어서,The method of claim 47, 상기 전류/전압 소스(56)는 두개 이상의 발전기(57 ... 61)를 가지며, 상기 윈도우의 크기는 활성화된 발전기(57 ... 61)의 갯수보다 큰 것을 특징으로 하는,The current / voltage source 56 has at least two generators 57 ... 61, the size of the window being greater than the number of activated generators 57 ... 61, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 전류 공칭값의 상기 램프-업 시간과 램프-다운 시간은 상기 전기식 프로펠러 모터(3)의 실제 회전 속도의 크기에서의 변화와 동일한 견지에서 가변되는 것을 특징으로 하는,Characterized in that the ramp-up time and ramp-down time of the current nominal value are varied in terms of the same change in magnitude of the actual rotational speed of the electric propeller motor 3, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 전류 공칭값의 상기 램프-업 시간과 램프-다운 시간은 전력을 상기 온-보드 전력 공급 네트워크로 공급하는 발전기(57 ... 61)의 물리적 크기와 갯수에 반비례하게 가변되는 것을 특징으로 하는,The ramp-up time and ramp-down time of the current nominal value are inversely variable in proportion to the physical size and number of generators 57 ... 61 that supply power to the on-board power supply network. , 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 제 3필터 수단(55)은 아나로그 형태 또는 디지털/아나로그의 혼합 형태로 마이크로 프로세서 기초에서 작동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는,The third filter means 55 is characterized in that it is configured to operate on a microprocessor basis in analog form or in a mixed form of digital / analog, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 부하는 회전 속도 실제값으로부터의 특성을 기초로 하여 결정되는 것을 특징으로 하는,Characterized in that the load is determined on the basis of the characteristic from the rotational speed actual value, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필터 수단(41)은 제어된 램프-업 전송기의 형태인 제 2필터 수단(41)을 구비하여, 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도가 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도의 함수에 따른 가속의 견지에서 상기 제어 레버(1)의 위치를 뒤따르는 범위내에서 램프-업 시간을 한정하는 것을 특징으로 하는,The filter means 41 comprises a second filter means 41 in the form of a controlled ramp-up transmitter such that the rotational speed of the propeller motor 3 is dependent on the function of the rotational speed of the propeller motor 3. It is characterized in that the ramp-up time is limited within the range following the position of the control lever 1 in terms of acceleration, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 램프-업 시간은 정격 회전 속도의 1/3을 넘는 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도 범위(49)에 대하여 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도에 따라 더욱 급격히 상승하는 것을 특징으로 하는,Characterized in that the ramp-up time rises more rapidly in accordance with the rotational speed of the propeller motor 3 with respect to the rotational speed range 49 of the propeller motor 3 over one third of the rated rotational speed, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)에서 미리 결정된 상기 램프-다운 시간은 상기 램프-업 시간과 동일하거나 또는 램프-업 시간보다 짧고, 상기 램프-업 시간은 상기 정격 회전 속도의 1/3 까지 상기 프로펠러 모터(3)의 회전 속도 범위(48, 49)에서 회전 속도에 종속하는 것을 특징으로 하는,The ramp-down time predetermined in the second filter means 41 is equal to or shorter than the ramp-up time, and the ramp-up time is up to 1/3 of the rated rotational speed of the propeller. Characterized in dependence on the rotational speed in the rotational speed range 48, 49 of the motor 3, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제 2필터 수단(41)에서 미리 결정된 상기 램프-다운 시간은 상기 프로펠러 모터(3)의 후속 회전 속도 범위(50)에서 상기 회전 속도에 종속하는 상기 램프-업 시간보다 상당히 짧은 것을 특징으로 하는,The ramp-down time predetermined in the second filter means 41 is characterized in that it is considerably shorter than the ramp-up time dependent on the rotational speed in the subsequent rotational speed range 50 of the propeller motor 3. , 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 42 항에 있어서,The method of claim 42, 상기 제 3필터 수단(55)에 의해 제한되는 상기 램프-업 시간에 대한 값과 상기 램프 다운 시간에 대한 값 중 어느 하나 이상은 상기 전기 프로펠러 모터(3)의 실제 회전 속도의 크기에 비례하게 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는,At least one of the value for the ramp-up time and the value for the ramp-down time limited by the third filter means 55 is variable in proportion to the magnitude of the actual rotational speed of the electric propeller motor 3. Characterized in that can be, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 전류/전압 소스는 두개 이상의 발전기(57 ... 61)를 가지며, 상기 제 3필터 수단(55)에 의해 미리 결정되는 램프-업 시간과 램프-다운 시간 중 어느 하나 이상은 상기 활성화된 발전기의 갯수와 물리적 크기 중 어느 하나 이상에 반비례하게 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는,The current / voltage source has two or more generators 57 ... 61, and at least one of a ramp-up time and a ramp-down time predetermined by the third filter means 55 is the activated generator. Characterized in that it can be inversely proportional to any one or more of the number and physical size of, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 47 항에 있어서,The method of claim 47, 상기 윈도우의 크기는, 상기 프로펠러 모터(3)의 동력 소모의 변화 비율에 기인한 온-보드 전력 공급 네트워크의 반응 전류가 동기식 발전기의 리액턴스를 가로질러서 상기 온-보드 전력 공급 네트워크(5)의 최대 허용 전압 공차 범위 이내로 전압이 강하되도록 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는,The size of the window is such that the reaction current of the on-board power supply network due to the rate of change of the power consumption of the propeller motor 3 is the maximum of the on-board power supply network 5 across the reactance of the synchronous generator. Characterized in that the voltage can be adjusted to drop within the allowable voltage tolerance range, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 전류 공칭값의 램프-업 시간과 램프-다운 시간은 상기 전기식 프로펠러 모터(3)의 실제 회전 속도의 크기에 비례하여 가변되는 것을 특징으로 하는,The ramp-up time and ramp-down time of the current nominal value are variable in proportion to the magnitude of the actual rotational speed of the electric propeller motor 3, 선박 추진 시스템.Ship propulsion system.
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