KR20130095267A

KR20130095267A - 가변 피치 프로펠러 제어선 및 가변 피치 프로펠러 제어 방법

Info

Publication number: KR20130095267A
Application number: KR1020137005137A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 이토; 히로시 사토
Original assignee: 다이이치덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-08-27
Also published as: WO2012014989A1; JP2012030704A; SE1350226A1; JP5544586B2

Abstract

[과제]프로펠러 효율을 가급적으로 향상시켜, 에너지 절약 운전을 가능하게 한다.
[해결수단] 가변 피치 프로펠러와,
상기 가변 피치 프로펠러의 보스 내에 설치되고, 상기 가변 피치 프로펠러의 각 날개(14)에 구비되어, 날개(14)의 익각을 각 날개 독립적으로 변화시키는 유압 유닛(13)과,
날개(14)가 존재하고 있는 수심에 따라서, 캐비테이션의 발생 한계에 가까운 익각을 구하고, 그 익각을 날개(14)의 익각 목표치(α₀)로서 출력하는 익각 지령부(11)와,
익각 지령부(11)로부터 익각 목표치(α₀)를 입력하여, 날개(14)의 익각이 익각 목표치(α₀)가 되도록 유압 유닛(13)을 제어하는 유압 유닛 제어부(12)를 구비한다.

Description

가변 피치 프로펠러 제어선 및 가변 피치 프로펠러 제어 방법{CONTROLLABLE PITCH PROPELLER CONTROL SHIP AND CONTROLLABLE PITCH PROPELLER CONTROL METHOD}

본 발명은, 가변 피치 프로펠러 제어선(制御船) 및 가변 피치 프로펠러 제어 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 각 날개의 익각(翼角)을 개별적으로 제어 가능한 가변 피치 프로펠러를 구비하는 가변 피치 프로펠러 제어선, 및 이 가변 피치 프로펠러의 제어 방법에 관한 것이다.

종래, 작동중에 원격 조작으로 날개의 부착 각도(이하, 익각이라고 한다.)를 바꿀 수 있는 가변 피치 프로펠러(CPP : Controllable Pitch Propeller, 이하 단순히 '프로펠러'라고도 한다.)를 구비하는 선박이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

이 종래의 가변 피치 프로펠러는, 그것에 포함되는 복수매의 날개의 익각을 모두 균등하게 바꾸는 것이다.

프로펠러의 익각은 통상, 클수록, 프로펠러가 1회전 할 때에 진행되는 거리가 커져, 보다 큰 추력(推力)을 얻을 수 있지만, 익각이 과도하게 너무 큰 경우는 캐비테이션(cavitation) 현상을 발생시켜, 프로펠러 표면에 대한 충격에 의해 진동·소음이나 부식의 문제를 발생시킨다.

따라서, 종래의 가변 피치 프로펠러는 캐비테이션이 발생하지 않는 범위에서 가급적으로 커지도록 제어된다.

: 일본 공표특허공보 2001-519289호

일반적으로, 캐비테이션(cavitation)은, 회전 속도나 추력을 일정하게 한 경우, 수심이 깊을수록 발생하기 어렵고, 반대로 수심이 얕을수록 발생하기 쉬운 성질을 가지고 있다.

대형선이 되면, 프로펠러의 지름이 커지기 때문에, 프로펠러의 날개가 수심의 가장 얕은 부분을 통과할 때와, 수심이 가장 깊은 부분을 통과할 때와는, 날개의 수심이 크게 다르고, 캐비테이션이 발생하지 않는 범위의 가급적으로 큰 익각도 크게 다르다.

그러나, 종래의 가변 피치 프로펠러는, 각 날개의 익각이 일률적으로 제어되어(전체 미니멈 제어), 수심에 따라서 가장 효율이 좋은 각도로 각 날개의 익각을 제어할 수 없기 때문에, 전체적으로 프로펠러 효율을 충분히 개선할 수 없는, 즉 프로펠러 효율을 희생한 사용법에 만족한다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 프로펠러 효율을 가급적으로 향상시킬 수 있는 가변 피치 프로펠러 제어선 및 가변 피치 프로펠러 제어 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 한 형태에 의하면, 가변 피치 프로펠러와, 상기 가변 피치 프로펠러의 보스내에 설치되고, 상기 가변 피치 프로펠러의 각 날개에 구비되어, 상기 날개의 익각을 각 날개 독립적으로 변화시키는 유압 유닛과, 날개가 존재하고 있는 수심에 따라서, 캐비테이션의 발생 한계에 가까운 익각을 구하고, 그 익각을 그 날개의 익각 목표치로서 출력하는 익각 지령부와, 상기 익각 지령부로부터 상기 익각 목표치를 입력하여, 상기 날개의 익각이 상기 익각 목표치가 되도록 상기 유압 유닛을 제어하는 유압 유닛 제어부를 구비하는 가변 피치 프로펠러 제어선이 제공된다.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 가변 피치 프로펠러의 소정의 날개가 존재하고 있는 수심(d)을 입력하여, 반류(伴流) 분포 데이터와 선박의 순항속도(V)로부터, 상기 수심(d)에 있어서의 상기 날개의 대수(對水) 전진속도(V_A)를 산출하고, 상기 가변 피치 프로펠러의 회전수(n) 및 지름(D)과, 상기 날개의 대수 전진속도(V_A)로부터, 상기 수심(d)에 있어서의 날개의 전진 계수(係數)(J)를 산출하여, 전진 계수(J)로부터 추력 계수(K_T)를 구하는 K_T-J데이터와, 상기 전진 계수(J)로부터, 소정의 범위로부터 선택된 피치(P)에 있어서의 추력 계수(K_TP)를 산출하고, 상기 추력 계수(K_TP)와, 물의 밀도(ρ)와, 상기 가변 피치 프로펠러의 회전수(n) 및 지름(D)을 이용하여, 상기 수심(d) 및 상기 피치(P)에 있어서의 추력(T_p)을 산출하고, 상기 피치(P)에 있어서의 상기 날개의 투영 면적(A_p)과, 상기 추력(T_p)으로부터, 상기 날개의 추력 부하(T/A_P)를 산출하여, 상기 날개의 둘레속도(πDN)를 산출하고, 상기 둘레속도(πDN)와, 상기 추력 부하(T/A_P)와, 둘레속도에 대한 추력 부하의 한계를 수심마다 나타내는 허용 한계 데이터를 이용하여, 상기 수심(d)에 있어서의 상기 피치(P)의 날개가 캐비테이션을 발생시키는지 아닌지를 판정하고, 상기 소정의 범위에서의 복수의 피치에 대해 상기 날개가 캐비테이션을 발생시키는지 아닌지를 판정하는 것에 의해, 허용 한계에 가까운 피치(P₀)를 특정하여, 그 피치(P₀)를 익각으로 환산하여 익각 목표치(α₀)를 구하고, 상기 날개의 익각을 상기 익각 목표치로 조정하는, 가변 피치 프로펠러 제어 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 가변 피치 프로펠러의 익각을 각 날개 독립적으로 변화시키는 유압 유닛과, 날개가 존재하고 있는 수심에 따라서, 캐비테이션의 발생 한계에 가까운 익각을 익각 목표치로서 출력하는 익각 지령부와, 각 날개의 익각이 상기 익각 목표치가 되도록 유압 유닛을 제어하는 유압 유닛 제어부를 구비하고 있는 것에 의해, 가변 피치 프로펠러의 각 날개의 익각이 그 존재하고 있는 수심에 따라서 캐비테이션의 발생 한계에 가까운 익각을 취할 수 있어, 프로펠러 효율을 가급적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러 제어선의 구조를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러 제어선에 있어서의, 1개의 날개에 관한 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 익각 지령부의 블록도이다.
도 4는 (a)는 축심도(軸深度)(I)를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, (b)는 날개의 수심을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 반류 분포 데이터(31)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 K_T-J데이터(32)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 허용 한계 데이터(33)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8A는 본 발명의 실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러 제어 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 8B는 도 8A에 계속되는, 본 발명의 실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러 제어 방법을 나타내는 플로차트이다.

이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러 제어선의 구조를 개략적으로 나타내는 구조도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 가변 피치 프로펠러(1)는, 프로펠러 샤프트(2)를 사이에 두고 선박용 추진기관(3)에 접속되고, 선박용 추진기관(3)에 의해서 회전 구동되도록 구성되어 있다.

가변 피치 프로펠러(1)는, 본 실시형태에서는 4매의 날개(14)를 가지고, 각 날개(14)는 중심의 보스(4)에 대해서 대좌(臺座)가 회전 가능한 것에 의해, 그 익각을 바꿀 수 있도록 부착되어 있다. 한편, 날개(14)의 수는 4매에 한정되지 않는다. 보스(4)의 내부에는, 유압 유닛(13)이 날개(14)마다 구비되어, 각 날개(14)의 익각을 각각 독립하여 변화시키도록 설치되어 있다. 예를 들어, 도 1에 도시하는 바와 같이, 날개(14)의 기단(基端)은 회전 가능한 대좌에 부착되고, 유압 유닛(13)은 피스톤에 의해 익각 제어 기어를 구동하는 것에 의해, 날개(14)를 도시하는 방향 R로 회전 구동할 수 있도록 구성할 수 있다.

유압 유닛(13)은 유압 유닛 제어부(12)에 의해서 제어된다.

유압 유닛 제어부(12)는, 익각 지령부(11)로부터 제어 목표의 익각 목표치를 입력하여, 구동 전력과 함께 유압 유닛(13)에 출력한다.

유압 유닛(13)의 구동 전력은, 전원(5)으로부터 예를 들면 슬립 링(6)을 거쳐 고정 단자로부터 회전 단자에 전달되고, 각 유압 유닛 제어부(12)에 보내져, 유압 유닛(13)에 공급된다.

익각 지령부(11)와 유압 유닛 제어부(12)에는 무선 장치가 구비되고, 익각 목표치는 무선으로 유압 유닛 제어부(12)에 송신할 수 있다. 한편, 익각 지령부(11)와 유압 유닛 제어부(12)를 유선으로 접속하도록 해도 물론 좋다.

도 2는, 본 발명의 실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러 제어선에 있어서의, 1개의 날개에 관한 제어 블록도를 나타내고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러선(propeller ship)은, 익각 지령부(11)와, 유압 유닛 제어부(12)와, 유압 유닛(13)과, 날개(14)를 구비한다. 가변 피치 프로펠러(1)(도시하지 않음)는 복수의 날개(14)를 가지고 있고, 각 날개(14)에 대해서, 유압 유닛 제어부(12) 및 유압 유닛(13)이 설치되어 있다.

익각 지령부(11)는, 가변 피치 프로펠러를 제어하기 위한 컴퓨터(CPP 제어 컴퓨터)내에 설치된다. 이 익각 지령부(11)는, 자세한 것은 후술하지만, 캐비테이션을 발생시키지 않는 한계의 익각을 날개(14)의 회전각(수심)에 따라 산출하여, 산출된 익각을 익각 목표치(α₀)로서 유압 유닛 제어부(12)에 출력한다.

유압 유닛 제어부(12)는, PID 제어부(12a) 및 드라이버(12b)를 가지고, 날개(14)의 익각이 익각 지령부(11)에 의해 입력된 익각 목표치가 되도록, 유압 유닛(13)을 제어한다. PID 제어부(12a)는, 익각 지령부(11)에 의해 산출된 익각 목표치(α₀)와, 실제로 계측된 날개(14)의 익각(실제 익각치(α))을 이용하여, 실제 익각치(α)가 익각 목표치(α₀)에 같아지도록 제어(예를 들면 PID 제어)를 행한다. 드라이버(12b)는, PID 제어부(12a)가 출력하는 익각 제어 신호에 기초하여, 유압 유닛(13)을 제어한다.

유압 유닛(13)은, 가변 피치 프로펠러의 보스내에 설치되어 있고, 날개(14)의 익각 제어 기어를 구동하는 것에 의해서, 날개(14)의 익각을 변화시킨다. 이 유압 유닛(13)은 날개마다 설치되기 때문에, 프로펠러의 익각을 개별적으로 제어하는 것이 가능하다. 유압 유닛(13)으로서 예를 들면 다이이치덴키(주) 제품의 DDVC(Direct Drive Volume Control) 유압 유닛을 이용할 수 있다. 이 DDVC 유압 유닛은, 기어 펌프(가역회전 유압 펌프)와, 이 기어 펌프를 구동하는 서보모터와, 기어 펌프의 출입구에 직결된 유압 실린더와, 기어 펌프에 기름을 공급하는 기름 탱크를 일체화한 것이다. 유압 실린더내의 피스톤은, 날개의 익각 제어 기어와 접속되어, 서보모터의 회전에 의해 원하는 위치로 제어된다. 피스톤 동작이 필요할 때에만 기어 펌프를 운전하면 되기 때문에, 소비전력이 작고, 발열도 적다고 하는 이점을 가진다.

또한, 이 DDVC 유압 유닛은 소형으로 공간이 절약되기 때문에, 프로펠러의 보스내에 내장 가능하다. 이 때문에, 종래와 같이 프로펠러 샤프트를 통해서 선내로부터 보스내로 송유(送油)할 필요가 없이, 프로펠러 샤프트의 구조를 간략화할 수 있다. 또한, 프로펠러의 보스를 기름에 침지하는 것이 가능하기 때문에, 보스의 내압성을 향상시킬 수도 있다.

한편, 상기 DDVC 유압 유닛을 유압 유닛(13)으로서 이용하는 경우, 실제 익각치는, 유압 실린더의 피스톤 위치로부터 알 수 있다(덧붙여서 NK규칙에서는 모니터용과 제어용의 센서는 구분할 필요가 있다).

또한, 유압 유닛(13)에의 전원 공급은, 전술한 것처럼 프로펠러 샤프트에 설치된 슬립 링을 거쳐 행하는 것이 가능하다.

날개(14)는, 가변 피치 프로펠러가 가지는 복수의 날개 중 하나이다. 날개(14)의 회전각(θ)은, 가변 피치 프로펠러(1)를 정면에서 보아 날개(14)의 길이방향 축선이 수직 상방으로부터 경사진 각도를 말하고, 예를 들면 마그네틱 센서로 계측되어, 날개 위치 신호로서 익각 지령부(11)(CPP 제어 컴퓨터)에 유선 또는 무선으로 전달된다. 날개(14)의 익각은, 유압 유닛(13)이 날개(14)의 익각 제어 기어를 구동하는 것에 의해 조정된다.

다음에, 익각 지령부(11)의 상세에 대해 설명한다. 도 3은, 익각 지령부(11)의 블록도를 나타내고 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 익각 지령부(11)는, 축심도 입력수단(20)과, 날개 수심 산출수단(21)과, 수심별 날개 전진속도 산출수단(22)과, 날개 전진 계수 산출수단(23)과, 추력 계수 산출수단(24)과, 추력 산출수단(25)과, 날개 투영면적 입력수단(26)과, 추력 부하 산출수단(27)과, 둘레속도 산출수단(28)과, 판정수단(29)과, 제어수단(30)과, 반류 분포 데이터(31)와, K_T-J데이터(32)와, 허용 한계 데이터(33)를 구비하고 있다.

이하, 익각 지령부(11)의 각 구성요소에 대해 설명한다.

축심도 입력수단(20)은, 가변 피치 프로펠러의 축심도를 날개 수심 산출수단(21)에 입력하는 수단이다. 여기서, 축심도는, 수면으로부터 가변 피치 프로펠러의 보스의 중심축까지의 길이이고, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 끽수(喫水)와, 킬(keel) 바닥면으로부터 프로펠러축까지의 높이를 이용하여, 다음 식에 의해 구할 수 있다.

[식 1]

여기서, I : 축심도, d₀ : 끽수, h : 킬 바닥면으로부터 프로펠러축까지의 높이이다.

한편, 축심도 입력수단(20)은, 가변 피치 프로펠러의 축심도를 입력할 수 있으면 족하며, 상기 식의 연산을 하지 않고, 예를 들어 끽수와 대응하여 기억시킨 축심도의 테이블로부터 축심도를 입력해도 물론 좋다.

날개 수심 산출수단(21)은, 회전각(θ)에 따라서 날개(14)가 존재하고 있는 수심이 변화하기 때문에, 주목하고 있는 날개(14)가 존재하고 있는 수심을 산출하는 수단이다.

날개 수심 산출수단(21)은, 도 4(b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 축심도 입력수단(20)으로부터 입력된 축심도와, 날개(14)의 회전각 및 길이를 이용하여, 날개(14)(제어 대상 날개)의 수심을 다음 식에 의해 산출한다.

[식 2]

여기서, d : 날개의 수심, I : 축심도, L : 날개의 길이, θ : 날개의 회전각이다. 한편, 캐비테이션은 익단(翼端)으로부터 발생하므로, 날개의 길이(L)는 프로펠러 중심으로부터 익단까지의 길이(프로펠러 반지름)를 취하면 좋다.

날개 수심 산출수단(21)에 의한 날개의 수심의 산출은, 상기 식의 연산을 하는 대신에, 예를 들어 날개의 회전각에 대응해서 기억시킨 날개 수심의 테이블로부터 날개가 존재하고 있는 수심을 얻도록 해도 물론 좋다. 한편, 테이블로부터 수심을 취득하는 것도 넓은 의미로 '산출'에 포함되는 것으로 한다. 이것은 이하의 본 발명외의 수단인 경우도 같다.

수심별 날개 전진속도 산출수단(22)은, 날개가 특정의 수심에 존재하고 있을 때의, 날개의 대수 전진속도를 산출하는 수단이다. 날개의 대수 전진속도를 산출하는 것은, 프로펠러의 주위에는 반류가 존재하고, 프로펠러에 관한 위치에 따라서 실제의 날개의 대수 전진속도가 선박의 순항속도(V)와 다르기 때문이다.

수심별 날개 전진속도 산출수단(22)은, 우선, 날개 수심 산출수단(21)이 산출한 날개(14)의 수심과, 반류 분포 데이터(31)로부터 반류계수를 구한다. 즉, 사전의 시험에서 얻어진 반류 분포 데이터(31)를 참조하여, 날개(14)의 수심(d)에 있어서의 반류계수 w를 구한다. 도 5는, 사전에 실제 선박을 시험하여 얻어진 반류 분포 데이터(31)의 일례를 나타내고 있다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 날개의 수심(d)이 도시하는 위치의 경우, 반류계수 w는 0.525이다.

이어서, 수심별 날개 전진속도 산출수단(22)은, 날개(14)의 수심(d)에 있어서의 반류계수와 가변 피치 프로펠러 선박의 순항속도를 이용하여, 날개(14)의 수심(d)에 있어서의 전진속도를 다음 식에 의해 산출한다.

[식 3]

여기서, V_A : 전진속도, w : 반류계수, V : 선박의 순항속도이다.

한편, 반류 분포 데이터(31)를 테이블화하여, 날개의 소정의 회전각에 대해서, 날개의 대수 전진속도를 취득할 수 있도록 해도 좋다.

날개 전진 계수 산출수단(23)은, 날개의 대수 전진속도(V_A)와 회전수(n)와 프로펠러 지름(D)의 관계를 나타내는 날개 전진 계수를 산출하는 수단이다.

날개 전진 계수 산출수단(23)은, 가변 피치 프로펠러의 회전수(n) 및 지름(D)과, 수심별 날개 전진속도 산출수단(22)에 의해 산출된 날개의 대수 전진속도(V_A)를 이용하여, 다음 식에 의해 날개(14)의 수심(d)에 있어서의 전진 계수(J)를 산출한다.

[식 4]

여기서, J : 전진 정수(전진 계수), V_A : 전진속도, n : 프로펠러의 회전수, D : 프로펠러의 지름이다. 한편, 회전수(n)는 1초당 회전수이다.

추력 계수 산출수단(24)은, 프로펠러의 추력(T)과 물의 밀도(ρ)와 회전수(n)와 프로펠러 지름(D)의 관계를 나타내는 추력 계수(K_T)를 산출하는 수단이다.

추력 계수 산출수단(24)은, 추력 계수가 피치(P)(익각) 또는 피치 비(p)(=P/D)에 의해서 변화하기 때문에, 피치(P) 또는 피치 비(p)를 파라미터로 하여 전진 계수(J)와 추력 계수(K_T)의 관계를 나타내는 K_T-J데이터(32)를 참조하여, 날개 전진 계수 산출수단(23)에 의해 산출된 전진 계수에 대응하는, 소정의 피치(P)에 있어서의 추력 계수를 구한다.

한편, 소정의 피치(P)로서, 소정의 범위내의 피치가 선택된다. 이 소정의 범위는, 선박 종류에 따라서 적절히 선택된다.

도 6은, 사전의 시험에서 얻어진 K_T-J데이터(32)의 일례를 나타내고 있다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 예를 들면 피치 비(p)로서 1.6을 선택한 경우, 날개 전진 계수 산출수단(23)에 의해 산출된 전진 계수(J)가 0.9일 때, 이 전진 계수에 대응하는 추력 계수(K_TP)는 0.4이다.

추력 산출수단(25)은, 날개의 추력(T)을 산출하는 수단이다.

추력 산출수단(25)은, 추력 계수(K_TP), 물의 밀도(ρ), 및 가변 피치 프로펠러의 회전수(n)와 지름(D)을 이용하여, 다음 식에 의해, 날개(14)의 소정의 피치(P)에 있어서의 추력(T_p)을 산출한다.

[식 5]

여기서, T_P : 소정의 피치에 있어서의 날개(14)의 추력, K_TP : 소정의 피치에 있어서의 날개(14)의 추력 계수, n : 프로펠러의 회전수, D : 프로펠러의 지름이다.

날개 투영면적 입력수단(26)은, 익각에 따라서 변화하는 날개의 투영 면적을 산출하는 수단이다.

날개 투영면적 입력수단(26)은, 소정의 피치(P)에 있어서의 날개(14)의 투영 면적(A_p)을 추력 부하 산출수단(27)에 입력한다. 이 날개 투영면적 입력수단(26)은, 예를 들면, 사전의 시험에서 얻어진 피치와 날개의 투영 면적과의 관계를 나타내는 데이터(테이블)를 참조하여, 소정의 피치(P)에 있어서의 날개의 투영 면적을 구한다.

추력 부하 산출수단(27)은, 날개의 투영 면적당의 추력을 구하는 수단이다.

추력 부하 산출수단(27)은, 추력 산출수단(25)이 산출한 날개(14)의 소정의 피치(P)에 있어서의 추력과, 날개 투영면적 입력수단(26)이 입력한 소정의 피치(P)에 있어서의 날개(14)의 투영 면적으로 이루어지는, 날개(14)의 소정의 피치(P)에 있어서의 추력 부하를 다음 식에 의해 산출한다.

[식 6]

여기서, TL : 소정의 피치에 있어서의 추력 부하, T_P : 소정의 피치에 있어서의 날개(14)의 추력, A_p : 소정의 피치에 있어서의 날개(14)의 투영 면적이다.

둘레속도 산출수단(28)은, 가변 피치 프로펠러의 회전수로 지름을 이용하여, 날개(14)의 둘레속도를 다음 식에 의해 산출한다.

[식 7]

여기서, VC : 둘레속도, D : 프로펠러의 지름, N : 1분당의 프로펠러의 회전수(=60n)이다.

물론, 날개의 둘레속도도 회전수에 따라서 테이블화해 둘 수 있다.

판정수단(29)은, 소정의 익각이 소정의 수심에서 캐비테이션을 발생시키는지 아닌지를 판단하는 수단이다.

판정수단(29)은, 둘레속도에 대한 추력 부하의 한계를 수심마다 나타내는 허용 한계 데이터(33)와, 추력 부하 산출수단(27)이 산출한 소정의 피치(P)에 있어서의 추력 부하와, 둘레속도 산출수단(28)이 산출한 날개(14)의 둘레속도를 이용하여, 소정의 피치(P)의 날개(14)가 수심(d)에서 캐비테이션을 발생시키는지 아닌지를 판정한다.

도 7은, 사전의 시험에서 얻어진 허용 한계 데이터(33)의 일례를 나타내고 있다. 둘레속도에 대응하는 추력 부하가 허용 한계 데이터(33)가 나타내는 한계치보다 큰 경우에 캐비테이션이 발생한다. 따라서, 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 예를 들면 날개(14)의 수심이 7[m], 둘레속도가 3000[m/분]인 경우, 추력 부하(TP/Ap)가 1.3보다 크면 캐비테이션이 발생한다고 판정한다.

제어수단(30)은, 추력 계수 산출수단(24), 추력 산출수단(25), 추력 부하 산출수단(27) 및 판정수단(29)을 제어하고, 소정의 범위에서의 복수의 피치중에서 수심(d)에 있어서의 허용 한계에 가까운 피치(P₀)(캐비테이션의 발생 한계에 가까운 피치)를 특정한다. 바람직하게는, 캐비테이션의 발생 한계에 가장 가까운 피치를 특정한다. 그리고, 제어수단(30)은, 특정된 피치를 익각으로 환산하고, 그 익각을 익각 목표치(α₀)로서 출력한다. 한편, 특정된 피치의 익각으로의 환산은 다음 식에 의해 행한다.

[식 8]

여기서, α₀ : 익각(익각 목표치), P₀ : 특정된 피치, r : 프로펠러 반지름이다.

상술한 구성에 의해, 익각 지령부(11)는, 제어 대상 날개인 날개(14)의 수심(위치)에 따라서, 캐비테이션의 발생 한계에 가까운 익각을 익각 목표치로서 유압 유닛 제어부(12)에 출력한다. 그리고, 날개(14)의 익각은, 유압 유닛 제어부(12) 및 유압 유닛(13)에 의해서 익각 목표치로 조정된다.

가변 피치 프로펠러의 각 날개의 익각은, 각각의 날개에 대응하는 익각 지령부에 의해 구해진 익각 목표치로 개별적으로 제어된다. 이것에 의해, 본 실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러 제어선은, 프로펠러 효율을 개선할 수 있어, 종래에 비해 에너지 절약 운전하는 것이 가능해진다.

한편, 상기 설명에서는, 날개마다 설치된 복수의 익각 지령부가 병렬 동작하여 각 날개의 익각 목표치를 출력했지만, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 익각 지령부가 1개만 설치되고, 그 익각 지령부가 프로펠러의 모든 날개에 대해서 익각 목표치를 구하도록 해도 좋다. 그 경우, 익각 지령부는, 각 날개의 익각 목표치를, 병렬처리에 의해 동시에 구해도 좋고, 시리얼 처리에 의해 순차로 구해도 좋다.

또한, 상기의 설명에서, 익각 지령부(11)가 반류 분포 데이터(31), K_T-J데이터(32) 및 허용 한계 데이터(33)를 가지고 있었지만, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 이러한 데이터를 익각 지령부(11)가 액세스 가능한 외부의 기억장치(메모리 등)에 저장해두고, 익각 지령부(11)가 외부 기억장치에 저장된 데이터를 적절히 참조하도록 해도 좋다.

또한, 상기의 각종 데이터(반류 분포 데이터(31), K_T-J데이터(32), 허용 한계 데이터(33))의 형태는, 데이터 점렬(點列)이라도 좋고, 혹은, 데이터 점렬을 다항식 근사하는 것에 의해 얻어진 다항식이라도 좋다. 전자의 경우, 데이터 참조법을 이용하여 원하는 값을 구한다. 후자의 경우, 예를 들면 추력 계수(K_T)를 구할 때, 다항식 근사로 얻어진 다항식(예를 들면 하기의 식(9))을 K_T-J데이터(32)로 하고, 소정의 피치(P) 및 전진 계수(J)에 대한 추력 계수(K_T)를 구하도록 해도 좋다.

[식 9]

여기서, K_T : 추력 계수, a, b, c : 정수, J : 전진 계수, p : 피치 비이다.

다음에, 본 발명의 실시형태에 관한 가변 피치 프로펠러 제어 방법에 대해서, 도 8A 및 도 8B의 플로차트를 따라서 설명한다.

우선, 가변 피치 프로펠러의 축심도(I), 날개의 회전각(θ), 및 날개의 길이(L)를 이용하여, 날개의 수심(d)을 산출한다(스텝 S101).

구체적으로는, 상술한 식(2)을 이용하여 날개의 수심을 산출한다. 날개의 회전각(위치)은, 마그네틱 센서 등으로 계측된 값을 이용한다. 또한, 축심도(I)는, 예를 들면 상술한 식(1)을 이용하여 산출된 값을 이용한다.

다음에, 날개의 수심과 반류 분포 데이터로부터, 스텝 S101로 산출한 수심에 있어서의 반류계수 w를 구한다(스텝 S102).

구체적으로는, 예를 들면 도 5에 나타내는 반류 분포 데이터를 참조하여, 스텝 S101로 산출한 수심에 있어서의 반류계수를 구한다.

다음에, 스텝 S102로 구해진 반류계수 w와, 선박의 순항속도(V)로부터, 스텝 S101로 산출한 수심에 있어서의 날개의 전진속도(V_A)를 산출한다(스텝 S103).

구체적으로는, 상술한 식(3)을 이용하여 전진속도(V_A)를 구한다.

다음에, 가변 피치 프로펠러의 회전수(n) 및 지름(D)과, 스텝 S103에서 산출된 전진속도(V_A)로부터, 스텝 S101로 산출한 수심에 있어서의 전진 계수(J)를 산출한다(스텝 S104).

구체적으로는, 상술한 식(4)을 이용하여 전진 계수(J)를 구한다.

다음에, 피치(피치 비)를 파라미터로 하여 전진 계수(J)와 추력 계수(K_T)의 관계를 나타내는 데이터(K_T-J데이터), 및 스텝 S104로 산출한 전진 계수(J)로부터, 소정의 범위로부터 선택된 피치(P)에 있어서의 추력 계수(K_TP)를 산출한다(스텝 S105).

구체적으로는, 도 6을 이용하여 설명한 것처럼, 소정의 범위로부터 소정의 피치(P)를 선택하고, 그 피치(P)에 대한 전진 정수(定數)와 추력 계수의 관계를 이용하여, 피치(P)에 있어서의 추력 계수를 산출한다. 한편, 피치가 선택되는 범위(소정의 범위)는, 선박 종류에 따라서 적절히 선택된다.

다음에, 스텝 S105로 산출된 추력 계수(K_TP), 물의 밀도(ρ), 프로펠러의 회전수(n) 및 프로펠러의 지름(D)을 이용하여, 소정의 피치(P)에 있어서의 추력(T_p)을 산출한다(스텝 S106).

구체적으로는, 상술한 식(5)을 이용하여, 스텝 S101로 산출한 수심(d) 및 소정의 피치(P)에 있어서의 추력(T_p)을 산출한다.

다음에, 소정의 피치(P)에 있어서의 날개의 투영 면적(A_p), 및 스텝 S106으로 산출한 추력(T_p)으로부터, 날개의 추력 부하(T/A_P)를 산출한다(스텝 S107). 구체적으로는, 상술한 식(6)에 의해 추력 부하(T/A_P)를 산출한다.

다음에, 날개의 둘레속도(πDN)를 산출한다(스텝 S108). 구체적으로는, 상술한 식(7)에 의해 날개의 둘레속도(πDN)를 산출한다.

다음에, 스텝 S107로 산출한 추력 부하와, 스텝 S108로 산출한 둘레속도와, 둘레속도에 대한 추력 부하의 한계를 수심마다 나타내는 허용 한계 데이터를 이용하여, 스텝 S101로 산출한 수심에 있어서의, 스텝 S105에서 선택한 피치(P)의 날개가, 캐비테이션을 발생시키는지 아닌지를 판정한다(스텝 S109).

구체적으로는, 도 7을 이용하여 상술한 바와 같이, 스텝 S101로 산출한 수심에 있어서의 허용 한계 데이터를 참조하여, 스텝 S108로 산출한 둘레속도에 대한 추력 부하의 한계치(한계 추력 부하)를 구한다. 그리고, 그 한계 추력 부하와 스텝 S107로 산출한 추력 부하를 비교한다. 스텝 S107로 산출한 추력 부하가 한계 추력 부하보다 크면 캐비테이션이 발생한다고 판정한다. 한편, 추력 부하가 한계 추력 부하 이하이면 캐비테이션이 발생하지 않는다고 판정한다.

다음에, 소정의 범위의 피치 중에서 허용 한계에 가까운 피치(P₀)를 특정했는지 아닌지를 확인한다. 바람직하게는, 소정의 범위의 피치 중에서 허용 한계에 가장 가까운 피치를 특정했는지 아닌지를 확인한다. 만약 피치를 특정 완료하였다면 스텝 S111로 진행되고, 한편, 특정이 아직 안되어 있으면 스텝 S105로 되돌아와, 소정의 범위내의 다른 피치를 선택하여 스텝 S105~S109의 처리를 행한다(스텝 S110).

다음에, 특정된 피치(P₀)를 익각으로 환산하여 익각 목표치(α₀)를 구하고, 날개의 익각을 익각 목표치(α₀)로 조정한다(스텝 S111). 한편, 피치로부터 익각으로의 환산은, 상술한 식(8)에 의해 행한다.

상술의 가변 피치 프로펠러의 제어 방법에 의하면, 날개의 수심(위치)에 따라서, 캐비테이션의 발생 한계에 가장 가까운 익각으로 제어된다. 가변 피치 프로펠러의 각 날개를 상기의 방법으로 제어하는 것에 의해, 프로펠러 효율을 개선할 수 있어, 종래에 비해 에너지 절약하여 운전하는 것이 가능해진다.

예를 들면, 날개가 가장 수면에 가까운 위치(θ=0°)에 있을 때의 익각과, 날개가 가장 수면에서 먼 위치(θ=180°)에 있을 때의 익각과의 차이는, 3°∼8°(바람직하게는 6°)이다. 익각 차가 6°인 경우, 프로펠러 효율을 약 10% 개선할 수 있다.

한편, 최적인 익각의 계산을 간략화하기 위해, 이하의 방법을 채용해도 좋다.

즉, 가변 피치 프로펠러가 가지는 복수의 날개의 각각에 대해서, 상기의 방법에 의해 익각 목표치를 구해도 좋고, 특정의 날개에 대해서만 상기 상기의 방법에 따라 익각 목표치를 구하고, 그 외의 날개에 대해서는 특정한 날개로부터의 위상차를 이용하여, 익각 목표치를 구해도 좋다. 예를 들면, 프로펠러가 4개의 날개(날개 A, 날개 B, 날개 C 및 날개 D)를 가지는 경우, 날개 A에 대해서만 상술한 바와 같이 하여 익각 목표치를 구하고, 그 외의 날개에 대해서는, 다음 식에 의해 익각 목표치를 구해도 좋다.

[식 10]

[식 11]

[식 12]

여기서, α_A, α_B, α_C 및 α_D는, 각각 날개 A, 날개 B, 날개 C 및 날개 D의 익각 목표치이다.

또한, 모든 회전각에 대해 허용 한계에 가장 가까운 피치(익각)를 산출하는 대신에, 소정의 회전각에 대해서만 허용 한계에 가장 가까운 피치를 산출하고, 다른 회전각에 대해서는 소정의 회전각의 피치로부터 구하도록 해도 좋다.

예를 들면, 프로펠러의 날개가 수면에 가장 가까운 위치에 있을 때(θ=0°), 및 날개가 수면으로부터 가장 먼 위치에 있을 때(θ=180°)에 대해서는, 상술한 방법에 따라 익각 목표치를 산출하고, 날개가 그 외의 위치에 있을 때는 다음 식을 이용하여 익각 목표치를 산출하도록 해도 좋다.

[식 13]

여기서, α₁ : θ=0°에 있어서의 익각 목표치, α₂ : θ=180°에 있어서의 익각 목표치이다.

또한, 가변 피치 프로펠러의 사양으로부터 미리 익각의 최소치를 알 수 있는 경우에는, 그 값을 θ=0°에 있어서의 익각 목표치로서 이용해도 좋다. 이 경우, 날개가 θ=0°, 180° 이외의 위치에 있을 때는 다음 식을 이용하여 익각 목표치를 산출한다.

[식 14]

여기서, α_min : 익각의 최소치, α₂ : θ=180°에 있어서의 익각 목표치이다.

이상 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면, 가변 피치 프로펠러의 각 날개를, 날개의 수심(위치, 회전각)에 따라서 허용 한계에 가장 가까운 피치로 개별적으로 제어한다. 이것에 의해, 날개마다 미니멈 제어가 되기 때문에, 종래의 전체 미니멈 제어에 비해 프로펠러 효율을 개선하여, 에너지 절약하여 운전을 행하는 것이 가능해진다.

상기의 기재에 기초하여, 당업자라면, 본 발명의 추가의 효과나 여러 가지의 변형을 이룰 수 있을지도 모르지만, 본 발명의 형태는, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 특허청구범위에 규정된 내용 및 그 균등물로부터 도출되는 본 발명의 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.

1 : 가변 피치 프로펠러
2 : 프로펠러 샤프트
3 : 선박용 추진 기관
4 : 보스
5 : 전원
6 : 슬립 링
11 : 익각 지령부
12 : 유압 유닛 제어부
12a : PID 제어부
12b : 드라이버
13 : 유압 유닛
14 : 날개
20 : 축심도 입력수단
21 : 날개 수심 산출수단
22 : 수심별 날개 전진속도 산출수단
23 : 날개 전진 계수 산출수단
24 : 추력 계수 산출수단
25 : 추력 산출수단
26 : 날개 투영면적 입력수단
27 : 추력 부하 산출수단
28 : 둘레속도 산출수단
29 : 판정수단
30 : 제어수단
31 : 반류 분포 데이터
32 : K_T-J데이터
33 : 허용 한계 데이터

Claims

가변 피치 프로펠러와,
상기 가변 피치 프로펠러의 보스 내에 설치되고, 상기 가변 피치 프로펠러의 각 날개에 구비되어, 상기 날개의 익각(翼角)을 각 날개 독립적으로 변화시키는 유압 유닛과,
날개가 존재하고 있는 수심에 따라서, 캐비테이션의 발생 한계에 가까운 익각을 구하고, 그 익각을 그 날개의 익각 목표치로서 출력하는 익각 지령부와,
상기 익각 지령부로부터 상기 익각 목표치를 입력하여, 상기 날개의 익각이 상기 익각 목표치가 되도록 상기 유압 유닛을 제어하는 유압 유닛 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
제 1 항에 있어서, 상기 익각 지령부는,
상기 가변 피치 프로펠러의 축심도(軸深度)(I)를 입력하는 축심도 입력수단과,
상기 축심도 입력수단으로부터 상기 가변 피치 프로펠러의 축심도(I)를 입력하고, 상기 날개의 회전각(θ) 및 길이(L)를 입력하여, 상기 날개가 존재하고 있는 수심(d)을 산출하는 날개 수심 산출수단과,
상기 날개 수심 산출수단이 산출한 상기 날개의 수심(d)과, 선박의 순항속도(V)를 입력하고, 반류 분포 데이터를 참조하여, 상기 날개가 존재하고 있는 수심(d)에 있어서의 그 날개의 대수(對水) 전진속도(V_A)를 산출하는 수심별 날개 전진속도 산출수단과,
상기 가변 피치 프로펠러의 회전수(n) 및 지름(D)과, 상기 수심별 날개 전진속도 산출수단이 산출한 상기 날개가 존재하고 있는 수심에 있어서의 이 날개의 대수 전진속도(V_A)를 입력하고, 하기 식(1)에 의해 상기 수심에 있어서의 상기 날개의 전진 계수(J)를 산출하는 날개 전진 계수 산출수단과,
[수학식 1]

여기서, J : 전진 계수
V_A : 날개의 수심별의 전진속도
n : 가변 피치 프로펠러의 회전수
D : 가변 피치 프로펠러의 지름
상기 날개 전진 계수 산출수단이 산출한 상기 날개가 존재하고 있는 수심에 있어서의 그 날개의 전진 계수(J)를 입력하고, 전진 계수(J)로부터 추력 계수(K_T)를 구하는 K_T-J데이터를 참조하여, 소정의 범위로부터 선택된 피치(P)에 있어서의 추력 계수(K_TP)를 구하는 추력 계수 산출수단과,
상기 추력 계수 산출수단으로부터 상기 피치(P)에 있어서의 추력 계수(K_TP)를 입력하여, 물의 밀도(ρ)와, 상기 가변 피치 프로펠러의 회전수(n) 및 지름(D)을 입력하고, 하기 식(2)에 의해 상기 날개가 존재하고 있는 수심 및 상기 피치(P)에 있어서의 추력(T_p)을 산출하는 추력 산출수단과,
[수학식 2]

여기서, T_P : 날개의 소정의 피치에 있어서의 추력
K_TP : 날개의 소정의 피치에 있어서의 추력 계수
n : 가변 피치 프로펠러의 회전수
D : 가변 피치 프로펠러의 지름
상기 피치(P)에 있어서의 상기 날개의 투영 면적(A_p)을 입력하는 날개 투영면적 입력수단과,
상기 추력 산출수단이 산출한 상기 날개가 존재하고 있는 수심 및 상기 피치(P)에 있어서의 추력(T_p)과, 상기 날개 투영면적 입력수단이 입력한 상기 피치에 있어서의 날개의 투영 면적(A_p)을 입력하고, 상기 날개가 존재하고 있는 수심 및 상기 피치(P)에 있어서의 추력 부하(T/A_P)를 산출하는 추력 부하 산출수단과,
상기 가변 피치 프로펠러의 회전수(n)와 지름(D)을 입력하고, 상기 날개의 둘레속도(πDN)를 산출하는 둘레속도 산출수단과,
상기 추력 부하 산출수단이 산출한 추력 부하(T/A_P)와, 상기 둘레속도 산출수단이 산출한 상기 날개의 둘레속도(πDN)를 입력하고, 둘레속도에 대한 추력 부하의 한계를 수심(d)마다 나타내는 허용 한계 데이터를 참조하여, 상기 피치(P)일 때의 상기 날개가 그 존재하고 있는 수심(d)에서 캐비테이션을 발생시키는지 아닌지를 판정하는 판정수단과,
상기 추력 계수 산출수단, 상기 추력 산출수단, 추력 부하 산출수단, 및 판정수단을 제어하고, 상기 소정의 범위에서의 복수의 피치중에서 수심(d)에 있어서의 허용 한계에 가까운 피치(P₀)를 특정하여, 그 피치(P₀)를 익각으로 환산하고, 그 날개를 상기 날개의 수심(d)에 있어서의 익각 목표치(α₀)로 하는 제어수단을 가지는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
제 2 항에 있어서, 상기 익각 지령부는,
상기 가변 피치 프로펠러의 주목하고 있는 날개가 수면에 가장 가까운 위치에 있을 때(θ=0°), 및 상기 날개가 수면으로부터 가장 먼 위치에 있을 때(θ=180°)는 제 2 항에 기재된 계산에 의해서 익각 목표치를 산출하고, 상기 날개가 그 외의 위치에 있을 때는 하기 식(3)을 이용하여 익각 목표치를 산출하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
[수학식 3]

여기서, α₁ : θ=0°에 있어서의 익각 목표치, α₂ : θ=180°에 있어서의 익각 목표치이다.
제 2 항에 있어서, 상기 익각 지령부는,
상기 가변 피치 프로펠러의 주목하고 있는 날개가 수면에 가장 가까운 위치에 있을 때(θ=0°)는 익각 목표치로서 상기 가변 피치 프로펠러의 사양(仕樣)으로부터 결정되는 익각의 최소치를 이용하고, 상기 가변 피치 프로펠러의 상기 날개가 수면으로부터 가장 먼 위치에 있을 때(θ=180°)는 제 2 항에 기재된 계산에 의해서 익각 목표치를 산출하며, 상기 날개가 그 외의 위치에 있을 때는 하기 식(4)을 이용하여 익각 목표치를 산출하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
[수학식 4]

여기서, α_min : 익각의 최소치, α₂ : θ=180°에 있어서의 익각 목표치이다.
제 2 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 축심도 입력수단은, 하기 식(5)에 의해, 상기 축심도를 구하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
[수학식 5]

여기서, I : 축심도, d₀ : 끽수, h : 킬 바닥면으로부터 프로펠러축까지의 높이이다.
제 2 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 날개 수심 산출수단은, 하기 식(6)에 의해, 상기 날개가 존재하고 있는 수심을 산출하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
[수학식 6]

여기서, d : 날개가 존재하 있는 수심, I : 축심도, L : 날개의 길이,θ : 날개의 회전각이다.
제 2 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 수심별 날개 전진속도 산출수단은, 하기 식(7)에 의해, 상기 날개의 수심에 있어서의 상기 전진속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
[수학식 7]

여기서, V_A : 전진속도, w : 반류계수, V : 선박의 순항속도이다.
제 2 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반류 분포 데이터, 상기 K_T-J데이터 및 상기 허용 한계 데이터 중의 적어도 어느 하나는, 다항식 근사된 다항식인 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 유압 유닛은, DDVC 유압 유닛인 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
제 9 항에 있어서, 상기 가변 피치 프로펠러의 보스는 기름에 침지되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어선.
가변 피치 프로펠러의 소정의 날개가 존재하고 있는 수심(d)을 입력하여, 반류 분포 데이터와 선박의 순항속도(V)로부터, 상기 수심(d)에 있어서의 상기 날개의 대수 전진속도(V_A)를 산출하고,
상기 가변 피치 프로펠러의 회전수(n) 및 지름(D)과, 상기 날개의 대수 전진속도(V_A)로부터, 상기 수심(d)에 있어서의 날개의 전진 계수(J)를 산출하여,
전진 계수(J)로부터 추력 계수(K_T)를 구하는 K_T-J데이터와,
상기 전진 계수(J)로부터, 소정의 범위로부터 선택된 피치(P)에 있어서의 추력 계수(K_TP)를 산출하고,
상기 추력 계수(K_TP)와, 물의 밀도(ρ)와, 상기 가변 피치 프로펠러의 회전수(n) 및 지름(D)을 이용하여, 상기 수심(d) 및 상기 피치(P)에 있어서의 추력(T_p)을 산출하고,
상기 피치(P)에 있어서의 상기 날개의 투영 면적(A_p)과, 상기 추력(T_p)으로부터, 상기 날개의 추력 부하(T/A_P)를 산출하여,
상기 날개의 둘레속도(πDN)를 산출하고,
상기 둘레속도(πDN)와, 상기 추력 부하(T/A_P)와, 둘레속도에 대한 추력 부하의 한계를 수심마다 나타내는 허용 한계 데이터를 이용하여, 상기 수심(d)에 있어서의 상기 피치(P)의 날개가 캐비테이션을 발생시키는지 아닌지를 판정하고,
상기 소정의 범위에서의 복수의 피치에 대해 상기 날개가 캐비테이션을 발생시키는지 아닌지를 판정하는 것에 의해, 허용 한계에 가까운 피치(P₀)를 특정하여, 그 피치(P₀)를 익각으로 환산하여 익각 목표치(α₀)를 구하고, 상기 날개의 익각을 상기 익각 목표치로 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어 방법.
상기 가변 피치 프로펠러의 주목하고 있는 날개가 수면에 가장 가까운 위치에 있을 때(θ=0°), 및 상기 날개가 수면으로부터 가장 먼 위치에 있을 때(θ=180°)는 제 11 항에 기재된 가변 피치 프로펠러 제어 방법에 따라 익각 목표치를 산출하고, 상기 날개가 그 외의 위치에 있을 때는 하기 식(8)을 이용하여 익각 목표치를 산출하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어 방법.
[수학식 8]

여기서, α₁ : θ=0°에 있어서의 익각 목표치, α₂ : θ=180°에 있어서의 익각 목표치이다.
상기 가변 피치 프로펠러의 주목하고 있는 날개가 수면에 가장 가까운 위치에 있을 때(θ=0°)는 익각 목표치로서 상기 가변 피치 프로펠러의 사양으로부터 결정되는 익각의 최소치를 이용하고, 상기 가변 피치 프로펠러의 상기 날개가 수면으로부터 가장 먼 위치에 있을 때(θ=180°)는 제 11 항에 기재된 가변 피치 프로펠러 제어 방법에 따라서 익각 목표치를 산출하고, 상기 날개가 그 외의 위치에 있을 때는 하기 식(9)을 이용하여 익각 목표치를 산출하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어 방법.
[수학식 9]

여기서, α_min : 익각의 최소치, α₂ : θ=180°에 있어서의 익각 목표치이다.
상기 가변 피치 프로펠러가 가지는 복수의 날개 중, 특정의 날개에 대해서는 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 기재된 가변 피치 프로펠러 제어 방법에 의해 산출된 익각 목표치로 익각을 조정하고, 그 외의 날개에 대해서는 상기 특정의 날개로부터의 위상차를 이용하여 얻어지는 익각 목표치로 익각을 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 피치 프로펠러 제어 방법.