KR20210096566A

KR20210096566A - 키 제어 장치 및 선박

Info

Publication number: KR20210096566A
Application number: KR1020210009923A
Authority: KR
Inventors: 도루 가와타니; 마코토 후지와라
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2021-08-05
Also published as: CN113247227A; JP7448414B2; JP2021116057A; KR102521829B1; CN113247227B

Abstract

엔진의 부하 변동을 억제하여 선박의 연비를 향상시키는 기술을 제안한다.
프로펠러(21)와, 프로펠러(21)에 회전 동력을 전달함으로써 선박(100)을 추진시키기 위한 엔진(19)과, 선박(100)을 선회시키기 위한 조타기(17)와, 선박(100)이 지정 항로를 항행하도록 조타기(17)의 목표 타각값의 명령을 출력하는 조타부(13)를 구비하는 조타기(17)를 제어하는 키 제어 장치이며, 선박(100)이 지정 항로를 항행하는 동안의 소정 타이밍에 있어서의 외란에 의해 발생하는 엔진(19)의 부하를 예측하고, 예측된 엔진(19)의 부하 기준 부하에 대한 부하 변동량을 산출하는 예측부(27)와, 부하 변동량에 기초하여, 엔진의 연비를 저감시키도록 상기 목표 타각값을 보정하는 보정부(33)와, 보정된 목표 타각값에 따라서 조타기를 제어하는 키 제어부(35)를 구비한다.

Description

키 제어 장치 및 선박{CONTROL APPARATUS FOR RUDDER AND SHIP}

본 발명은, 키 제어 장치 및 선박에 관한 것이다.

종래, 선박의 연비를 향상시키기 위하여 다양한 기술이 제안되어 있다(예를 들어 특허문헌 1). 특허문헌 1에는, 가변 피치 프로펠러에 유입되는 해수의 유입 속도를 예측하고, 예측 결과에 기초하여 가변 피치 프로펠러의 날개각을 제어하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허 제6047923호 공보

본 발명은, 특허문헌 1과는 다른 방법에 의해 엔진의 부하 변동을 억제하여 선박의 연비를 향상시키는 기술을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 프로펠러와, 프로펠러에 회전 동력을 전달함으로써 선박을 추진시키기 위한 엔진과, 선박을 선회시키기 위한 조타기와, 선박이 지정 항로를 항행하도록 상기 조타기의 목표 타각값의 명령을 출력하는 선회 명령부를 구비하는 상기 조타기를 제어하는 키 제어 장치이며, 선박이 지정 항로를 항행하는 동안의 소정 타이밍에 있어서의 외란에 의해 발생하는 엔진의 부하를 예측하고, 예측된 엔진의 부하의 기준 부하에 대한 부하 변동량을 산출하는 예측부와, 부하 변동량에 기초하여, 엔진의 연비를 저감시키도록 목표 타각값을 보정하는 보정부와, 보정된 목표 타각값에 따라서 조타기를 제어하는 키 제어부를 구비한다.

도 1은, 제어 장치가 적용된 선박의 블록도이다.
도 2는, 등연비율선의 일례이다.
도 3은, 지정 항로를 항행하기 위한 목표 타각값의 경시 변화를 나타낸다.
도 4는, 예측 부하의 경시 변화를 나타낸다.
도 5는, 보정된 목표 타각값을 나타낸다.
도 6은, 도 5의 일부를 확대한 도면이다.
도 7은, 타각의 변화량에 따라서 보정량을 보정한 때의 타각 경시 변화를 나타낸다.
도 8은, 제어 장치에 의한 일련의 제어를 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 도 1은, 제어 장치(23)가 적용된 선박의 블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 선박(100)은, 예를 들어 선교에 배치된 텔레그래프(11)와 조타부(13)를 구비한다. 텔레그래프(11)에는 추진력 발생부(15)의 출력 명령값이 입력되고, 추진력 발생부(15)는 명령값에 따른 출력을 발생시킨다. 조타부(13)에는 조작자에 의해 조타기(17)의 타각 명령값이 입력되고, 수동 조작 시에는 타각 명령값을 따라서 타각이 변화한다.

추진력 발생부(15)는, 엔진(19)과, 엔진(19)의 출력축에 고정되어 엔진(19)으로부터 전달된 회전 동력에 의해 회전 구동하는 프로펠러(21)를 구비한다. 엔진(19)은 텔레그래프(11)로부터 입력된 출력 명령값에 따른 회전수로 구동한다. 또한, 텔레그래프(11)를 선속(대지 선속 또는 대수 선속)에 기초하는 명령을 입력 가능한 것으로 하고, 출력 명령값을, 선속을 달성하기 위하여 필요한 엔진 회전수를 나타내는 값으로 해도 된다.

선박(100)은, 키 제어 장치로서의 제어 장치(23)를 구비한다. 제어 장치(23)는, 미리 지정된 지정 항로를 따라서 목적지까지 항행하는 오토파일럿 제어 시에 조타기(17)의 타각을, 미리 설정된 목표 타각값에 기초하여 제어한다. 또한, 이하의 예에서는 특별히 언급하지 않는 한, 지정 항로를 따르고 있을 때는 도시하지 않은 거버너 등의 조속기를 통해 엔진(19)의 회전수가 일정하게 유지되는 것으로 한다. 제어 장치(23)는, 엔진(19)의 연비를 산출하는 연비 산출부(25)와, 조류, 바람 등의 외란을 받은 때의 엔진 부하를 예측하는 제1 예측부(27)와, 타각에 따른 엔진의 부하를 예측하는 제2 예측부(29)와, 지정 항로로부터의 어긋남양을 산출하는 어긋남양 산출부(31)와, 보정부(33)를 구비한다.

연비 산출부(25)는, 현재의 엔진 토크, 현재의 엔진 회전수 및 상기 엔진에 대한 연료 분사량에 기초하여 현재의 연비를 산출한다. 연비란, 단위 시간에 있어서 단위 출력당의 연료 소비량으로 표시되는, 엔진의 연료 소비율〔g/kW·h〕을 말한다. 또한, 연비 산출부(25)는, 현재의 엔진 회전수를 유지한 때의 소정 타이밍에 있어서의 연비를, 엔진 부하의 변동량(이하, 단순히 「엔진 부하 변동량」이라고 하는 경우가 있음)에 기초하여 예측한다. 연비 산출부(25)는, 연비 산출부 및 연비 예측부에 상당한다.

제1 예측부(27)는, 선박(100)의 항행 중에 조류, 바람 등의 외란에 의한 엔진 부하 변동량을 예측한다. 제1 예측부(27)가 예측하는 엔진 부하 변동량(이하, 단순히 「제1 엔진 부하 변동량」이라고 하는 경우가 있음)이란, 엔진(19)의 기준 부하에 대한 변동량을 말한다. 엔진(19)의 기준 부하란, 조류, 파랑 및 바람의 영향을 받지 않고 있는 상태에 있어서 엔진(19)을 일정 회전수로 구동한 때의 엔진(19)의 부하를 말한다. 따라서 제1 엔진 부하 변동량이란, 선박(100)이 외란을 받은 때의 기준 부하에 대한 변동량을 말한다. 제1 엔진 부하 변동량을 예측하기 위하여 제1 예측부(27)는, 조류 예보, 파랑 예보 등의 해상 정보, 바람 예보 등의 기상 정보를 포함하는 외란 정보를 취득한다. 외란 정보는, 선박(100) 상에서 검출한 정보여도 되고, 선외로부터 취득한 정보여도 된다. 제1 예측부(27)는, 기지의 방법에 의해, 취득한 외란 정보에 기초하여 자기 회귀 모델에 의한 시계열적 분석을 실행하고 외란을 예측한다. 제1 예측부(27)는, 예측한 외란을 받은 경우의 엔진 부하의 변동량을 제1 예측 부하 변동량으로서 보정부(33)에 출력한다.

제2 예측부(29)는, 목표 타각값에 따른 타각의 변화에 의한 엔진의 부하 변동을 예측한다. 목표 타각값은, 지정 항로를 따라서 항행할 때의 타각값이다. 타각을 중립 위치로부터 변경하면, 조타기(17) 또는 선박(100) 전체가 받는 물의 저항이 증가하고, 타각의 변화량에 따라서 엔진(19)의 부하가 증가하는 것이 알려져 있다. 타각과 엔진 부하의 변동을 예측하기 위해서는, 과거의 타각값과, 주 기기 출력계와 같은 엔진 부하의 계측기로부터 얻어진 계측 결과를 관련지은 정보를 사용할 수 있다. 제2 예측부(29)는, 타각의 변화량과 엔진 부하의 변동의 관계에 관한 정보를 미리 갖고 있고, 이 정보로부터 엔진 부하의 변동을 예측하고, 예측 결과를 제2 엔진 부하 변동량으로서 보정부(33)에 출력한다.

어긋남양 산출부(31)는, GPS 등의 위치 정보를 취득하여 항행 중의 항로와 지정 항로의 어긋남양을 산출한다. 어긋남양은, 예를 들어 지정 항로를 구성하는 직선상 항로로부터의 거리를 어긋남양으로서 보정부(33)에 출력한다.

보정부(33)는, 목표 타각값을, 연비, 제1 엔진 부하 변동량, 제2 엔진 부하량 및 어긋남양에 기초하여 보정한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 제1 예측부(27), 제2 예측부(29)가 예측부로서 기능하고, 보정부(33)가 보정부로서 기능한다. 또한, 보정부(33)는, 엔진(19)의 등연비율선에 기초하여 목표 타각값을 보정한다. 도 2에 등연비율선의 일례를 나타낸다. 도 2에서는, 종축에 엔진 토크를 나타내고 횡축에 엔진 회전수를 나타낸다.

선박(100)은, 목표 타각값, 또는 보정부(33)에서 보정된 목표 타각값에 기초하여 타각을 제어하는 키 제어부(35)와, 조타부(13)로부터의 명령을 받는 타각 명령 입력부(37)를 구비한다. 키 제어부(35)는, 보정부(33) 또는 타각 명령 입력부(37)로부터의 입력에 기초하여 타각을 제어한다. 따라서 키 제어부(35)는 선회 명령부에 상당한다. 예를 들어 긴급 회피 등을 행하기 위하여 오토파일럿 제어 시에 조타부(13)가 조작되면, 타각 명령 입력부(37)는 조타부(13)의 조작을 검출하고, 키 제어부(35)에 대하여 조타부(13)의 조작량에 따른 타각 명령값을 입력한다. 이 경우, 키 제어부(35)는 보정부(33)로부터의 출력에 관계없이 타각 명령 입력부(37)로부터의 타각 명령값에 기초하여 타각을 제어한다.

이하, 보정부(33)에 의한 보정 처리에 대하여 설명한다.

〔외란에 기초하는 타각 보정〕

일 실시 형태에서는 보정부(33)는, 제1 예측부(27)에서 예측된 제1 엔진 부하 변동량에 기초하여 목표 타각값을 보정한다. 도 3은, 지정 항로를 항행하기 위한 목표 타각값의 경시 변화를 나타낸다. 도시의 예에서는, 타각을 일방향(예를 들어 오른쪽 선회 방향)으로 증감시키고 있고, 종축의 원점은 조타기(17)의 중립 위치를 나타낸다. 또한, 도 4는 제1 예측부(27)가 예측한 예측 부하, 즉 제1 엔진 부하 변동량의 경시 변화를 나타낸다. 도 4에 있어서 종축의 원점은 기준 부하를 나타낸다. 제1 엔진 부하 변동량은, 엔진 부하를 증가시키는 부하(양의 값이 되는 부하)와, 엔진 부하를 감소시키는 부하(음의 값이 되는 부하)를 포함한다. 보정부(33)는, 제1 엔진 부하 변동량이 증가를 나타내는 타이밍에서는 엔진 부하를 저감시키고, 제1 엔진 부하 변동량이 감소를 나타내는 타이밍에서는 엔진 부하를 증가시키는 보정 함수를 산출한다. 바꾸어 말하면 보정부(33)는, 제1 엔진 부하 변동량의 파형과 역위상의 보정 함수를 산출한다. 이 양태에서는 보정 함수의 각 시간에 있어서의 크기는 동 시각에 있어서의 예측 부하의 크기와 동일하다. 따라서 보정 함수는, 제1 엔진 부하 변동량의 파형을 횡축에 대하여 선 대칭으로 한 파형을 갖고(동 도면에 있어서 파선으로 나타냄), 제1 엔진 부하 변동량을 없어지게 한다. 보정부(33)는, 보정 함수를 목표 타각값에 적용하여 제1 엔진 부하 변동량을 없어지게 하는 목표 타각값을 얻는다. 이 경우, 제1 엔진 부하 변동량을 100％ 없어지게 할 필요는 없고, 제1 엔진 부하 변동량을, 미리 결정된 일정 범위 내에 들어갈 정도로 작게 할 수 있으면 된다.

도 5는, 보정된 목표 타각값을 나타낸다. 도 5에 도시한 바와 같이 보정된 목표 타각값은, 보정 함수와 마찬가지의 파형을 보정 전의 목표 타각값에 적용한 값이다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 시각 t1에 있어서의 제1 엔진 부하 변동량은, 시각 t2에 있어서의 제1 엔진 부하 변동량보다도 크다. 이에 비해 도 5에 도시한 바와 같이, 시각 t1에 있어서의 보정된 타각은, 시각 t2에 있어서의 보정된 타각보다도 작다. 이와 같이, 제1 엔진 부하 변동량이 큰 타이밍에서는 타각을 작게 하여 엔진 부하를 저감시키고, 제1 엔진 부하 변동량이 작은 타이밍에서는 타각을 크게 하여 엔진 부하를 증가시킨다. 이에 의해, 제1 엔진 부하 변동량을 없어지게 하고, 외란을 받은 때의 엔진(19)의 부하 변동을 제로에 근접시켜(즉, 기준 부하에 근접시켜) 엔진(19)의 부하 변동을 적게 할 수 있다. 엔진(19)의 부하 변동을 적게 함으로써 엔진(19)의 연비를 저감시키는, 즉 연료 소비량을 저감시킬 수 있다.

상기에서 얻은 보정된 목표 타각값을 그대로 사용하여 조타를 행해도 되고, 연비, 제2 예측 부하 및 어긋남양으로 얻어진 정보에 기초하여 보정된 목표 타각값을 더 보정해도 된다.

〔등연비율선에 기초하는 제어〕

일 실시 형태에 있어서 보정부(33)는, 연비 산출부(25)에서 산출된 연비에 기초하여 보정된 목표 타각값을 더 보정한다. 이 경우, 보정부(33)는 연비가 악화될 경우에는 보정량을 크게 하여 연비를 개선하고, 연비의 악화가 없거나 미소한 경우에는 보정량을 0으로 하거나, 작게 한다. 보정량을 0으로 한다란, 제1 엔진 부하 변동량에 기초하여 보정된 목표 타각값을, 보정 전의 목표 타각값으로 되돌리는 것을 의미한다. 또한 보정량을 작게 한다란, 목표 타각값을, 제1 엔진 부하 변동량에 기초하여 보정된 목표 타각값과, 보정 전의 목표 타각값 사이의 임의의 값으로 하는 것을 의미한다.

도 2를 참조하여, 점 A는 현재의 엔진 상태를 나타낸다. 제1 엔진 부하 변동량에 대한 목표 타각값의 보정을 행한 경우에 있어서의 소정 타이밍에서의 엔진의 상태를 점 B 및 점 C로 각각 나타낸다. 점 A와 점 B는, 등연비율선 상, 동일한 연비를 나타낸다. 제1 엔진 부하 변동량이 엔진(19)에 적용되었다고 해도 연비가 현재의 값으로부터 악화되지 않는 것과 같은 경우(엔진 상태가 점 A로부터 점 B로 이행하는 경우), 보정부(33)는, 보정량을 0 또는 제1 엔진 부하 변동량에 대한 보정의 값보다도 적은 값으로 보정한다. 한편으로 제1 엔진 부하 변동량이 더하여진 때에 연비가 현재의 값으로부터 악화될 경우(점 A로부터 점 C로 천이하는 경우)에는, 보정부(33)는 제1 엔진 부하 변동량을 없어지게 하도록 목표 타각값을 보정하여 연비가 악화되지 않도록 한다.

〔항로 어긋남양에 기초하는 제어〕

일 실시 형태에 있어서 보정부(33)는, 어긋남양 산출부(31)에서 산출된 어긋남양에 기초하여 보정된 목표 타각값을 더 보정한다. 이 경우, 보정부(33)는 현재 위치를 참조하고, 지정 항로로부터의 어긋남양이 제1 어긋남 역치 이상인 경우에는, 보정량을 작게 하여 지정 항로로의 복귀를 우선하고, 지정 항로로부터의 어긋남양이 제1 어긋남 역치 미만인 경우에는 보정량에 기초하여 예측 부하를 제거한다. 보정된 목표 타각값은, 제1 엔진 부하 변동량의 값에 따라서 목표 타각값보다도 작아지거나, 커지거나 한다. 따라서, 보정된 목표 타각값에 기초하여 계속하여 항행하면 지정 항로로부터 대폭으로 벗어나는 것도 생각된다. 보정부(33)는, 지정 항로로부터 미리 지정된 거리(어긋남양 역치) 이상 어긋난 경우, 보정량을 작게 하고, 보정량을 0으로 하거나 어긋남양이 어긋남양 역치 미만일 때의 보정량보다도 작은 값으로 한다.

또한 보정부(33)는, 예측되는 항로의 어긋남양에 기초하여 목표 타각값의 보정량을 더 보정해도 된다. 어긋남양 산출부(31)는, 위치 정보에 기초하여 항행 중의 항로와 지정 항로의 어긋남양을 산출하고, 소정의 타이밍에 있어서, 보정된 목표 타각값으로 항행한 경우의 선박 위치를 예측한다. 어긋남양 산출부(31)는, 예측된 선박의 위치 지정 항로에 대한 어긋남양을 예측한다. 따라서, 어긋남양 산출부(31)는, 위치 취득부, 위치 예측부 및 어긋남양 예측부로서 기능한다. 보정부(33)는, 어긋남양이 제2 어긋남양 역치 이상인 경우, 지정 항로로의 복귀를 우선하여 목표 타각값의 보정량을 작게 하고, 보정량을 0으로 하거나 어긋남양이 제2 어긋남양 역치 미만일 때의 보정량보다도 작은 값으로 한다.

〔목표 타각값의 변화량에 기초하는 제어〕

일 실시 형태에 있어서 보정부(33)는, 목표 타각값의 변화량에 기초하여 보정된 목표 타각값을 더 보정한다. 지정 항로를 따른 목표 타각값의 변화량이 큰(타각 역치 이상인) 경우, 선박(100)에 대하여 급선회가 요구되고 있고 지정 항로를 따르는 우선도가 높다고 생각된다. 보정부(33)는, 목표 타각값의 변화량이 타각 역치 이상인 경우, 보정된 목표 타각값의 보정량을 작게 한다. 또한, 타각 역치의 값은 선박의 선회 성능 등에 기초하여 적절히 결정 가능하다. 또한 목표 타각값이 큰 경우에, 보정량을 작게 해도 된다.

도 6은, 도 5의 일부를 확대한 도면이다. 도 5에서는, 시각 t3 및 t4에 있어서 목표 타각값의 변화량이 커지고 있고, 이 변화량이 타각 역치 이상이라고 한다. 이 경우, 보정부(33)는, 시각 t3 및 시각 t4의 직후 보정량을 작게 하고 목표 타각값에 근접시킨다. 타각이 크게 변화한 후, 소정 시간 경과 후, 보정량을 원상태로 돌려도 된다.

〔타각의 예측 변화량에 기초하는 제어〕

일 실시 형태에 있어서 보정부(33)는, 제2 예측부(29)의 예측 결과에 기초하여 보정된 목표 타각값을 더 보정한다. 이 경우, 보정부(33)는, 제1 엔진 부하 변동량과, 제2 예측부(29)에서 예측한 타각에 기초하는 예측 부하, 즉 제2 엔진 부하 변동량을 가미하여 목표 타각값을 더 보정한다. 보정량은, 타각이 클수록 크고 타각이 작을수록 작다.

도 7은, 타각량에 따라서 보정량을 보정한 때의 타각 경시 변화를 나타낸다. 도 7에 있어서 실선은, 도 5와 관련하여 설명한 보정된 목표 타각값을 나타내고, 파선은 보정된 목표 타각값을 또한 타각에 따라서 보정한 타각값을 나타낸다. 이렇게 보정된 목표 타각값을 또한 제2 예측부(29)의 예측 결과에 기초하여 작게 함으로써, 엔진 부하의 증감을 줄일 수 있다.

도 8은, 제어 장치(23)에 의한 일련의 제어를 나타내는 흐름도이다. 제어 장치(23)는, 오토파일럿 제어가 온이 되면 일련의 처리를 개시한다. 스텝 S1에 있어서 제어 장치(23)는, 현재의 엔진 출력이 출력 역치 미만인지를 판단한다. 엔진 출력은 연료 투입량, 엔진 회전수, 주 기기 출력계의 계측 결과로부터 취득할 수 있다. 엔진의 출력이 적은 경우, 타각의 제어에 대한 선박(100)의 선회성이 낮다. 한편으로 엔진 출력이 일정량 이상이면, 타각의 제어에 대한 선박(100)의 선회성이 높아진다. 부하 역치는, 선박(100)의 선회성을 고려하여 미리 결정된다. 엔진 출력이 부하 역치 미만인 경우(스텝 S1의 Y), 목표 타각값을 보정하지 않고, 스텝 S2에 있어서 제어 장치(23)는 목표 타각값에 따라서 타각을 제어한다.

주 기기의 출력이 역치 이상인 경우(스텝 S1의 N), 스텝 S3에 있어서 제어 장치(23)는, 제1 예측부(27)의 예측 결과에 기초하여 외란에 의한 부하 변동을 예측한다. 스텝 S4에 있어서 제어 장치(23)는, 스텝 S1의 예측 결과에 기초하여 목표 타각값을 보정한다. 스텝 S4에서는, 제1 예측부(27)의 예측 결과에 기초하여 취득한 보정된 목표 타각값, 또는 연비 산출부(25) 등으로 얻어진 정보에 기초하여 더 보정된 목표 타각값의 어느 쪽을 채용해도 된다. 스텝 S5에 있어서 제어 장치(23)는, 보정된 목표 타각값에 따라서 타각을 제어한다.

상기 일련의 처리를 행하고 있는 동안에, 타각 명령 입력부(37)로부터의 입력이 있었을 경우, 타각 명령 입력값에 기초하여 타각을 제어한다. 또한, 스텝 S1에 있어서의 처리는, 어느 타이밍에서 행해도 된다.

이렇게 제어 장치(23)는, 제1 예측부(27)에 의한 예측 결과에 기초하여 목표 타각값을 보정할 수 있다. 이에 의해, 외란의 영향에 의한 엔진의 부하 변동을 억제하고, 엔진의 부하를 일정하게 유지하여 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 예측부(27)에서 예측된 예측 부하의 변동량을 제거하는 것과 같은 보정 함수를 사용함으로써 엔진의 부하 변동을 미소 또는 제로로 할 수 있다.

또한, 주 기기의 출력이 출력 역치 미만인 경우에는, 목표 타각값을 보정하지 않고, 목표 타각값에 따라서 타각을 제어함으로써, 지정 항로로부터의 어긋남을 적게 할 수 있다.

또한, 목표 타각값의 변화량에 따라서 보정량을 더 보정함으로써, 급선회가 요구되고 있을 때에는 선박(100)의 선회를 우선시킬 수 있다.

또한, 연비 산출부(25)의 산출 결과를 사용함으로써 연비가 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 어긋남양 산출부(31)의 산출 결과를 사용함으로써 지정 항로로부터의 어긋남을 적게 할 수 있다.

또한, 제2 예측부(29)의 예측 결과를 사용함으로써 엔진의 부하를 보다 일정하게 유지할 수 있고, 연비가 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 타각 명령 입력부(37)의 입력을 사용함으로써, 긴급 회피 등을 확실하게 실행할 수 있다.

본 발명은 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 실시 형태의 각 구성은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

실시 형태에서는, 제어 장치(23)는 연료 소비율〔g/kW·h〕을 저감시켜서 연비가 악화되지 않는 것과 같은 제어를 행하기로 하였다. 그러나, 제어 장치(23)는 연료 소비율로 바꾸어서 단위 시간당의 연료 소비량을 나타내는 연료 소비량〔㎥/h〕에 기초하여, 연료 소비량을 저감시켜서 연비가 악화되지 않는 것과 같은 제어를 행하는 것이어도 된다.

타각의 예측 변화량은, 미리 외란에 기초하는 타각 보정의 보정 함수를 산출할 때에 편성해 넣어도 된다.

또한, 상기 실시 형태를 일반화하면 이하와 같은 선박의 제어 방법이 얻어진다. 지정 항로 항행 시의 주 기기의 소정 타이밍의 부하를 예측하고, 상기 예측 결과에 기초하여, 엔진의 부하가 상기 소정 타이밍에 증가한다고 예측되는 경우에는 상기 소정 타이밍에서의 타각을 저감시키고, 상기 소정 타이밍에 감소한다고 예측되는 경우에는 상기 소정 타이밍에서의 타각을 증가시키도록 상기 지정 항로를 항행하기 위한 목표 타각값을 보정하고, 상기 보정된 목표 타각값에 따라서 타각을 제어하는, 제어 방법.

15: 추진력 발생부, 17: 조타기, 19: 엔진, 21: 프로펠러, 23: 제어 장치, 25: 연비 산출부, 29: 제2 예측부, 31: 어긋남양 산출부, 33: 보정부, 35: 키 제어부, 100: 선박

Claims

프로펠러와, 상기 프로펠러에 회전 동력을 전달함으로써 선박을 추진시키기 위한 엔진과, 상기 선박을 선회시키기 위한 조타기와, 상기 선박이 지정 항로를 항행하도록 상기 조타기의 목표 타각값의 명령을 출력하는 선회 명령부를 구비하는 상기 조타기를 제어하는 키 제어 장치이며,
상기 선박이 상기 지정 항로를 항행하는 동안의 소정 타이밍에 있어서의 외란에 의해 발생하는 상기 엔진의 부하를 예측하고, 예측된 상기 엔진의 부하의 기준 부하에 대한 부하 변동량을 산출하는 예측부와,
상기 부하 변동량에 기초하여, 상기 엔진의 연비를 저감시키도록 상기 목표 타각값을 보정하는 보정부와,
보정된 상기 목표 타각값에 따라서 상기 조타기를 제어하는 키 제어부를 구비하는, 키 제어 장치.
프로펠러와, 상기 프로펠러에 회전 동력을 전달함으로써 선박을 추진시키기 위한 엔진과, 상기 선박을 선회시키기 위한 조타기와, 상기 선박이 지정 항로를 항행하도록 상기 조타기의 목표 타각값의 명령을 출력하는 선회 명령부를 구비하는 상기 조타기를 제어하는 키 제어 장치이며,
상기 선박이 상기 지정 항로를 항행하는 동안의 소정 타이밍에 있어서의 외란에 의해 발생하는 상기 엔진의 부하를 예측하고, 예측된 상기 엔진의 부하의 기준 부하에 대한 부하 변동량을 산출하는 예측부와,
상기 부하 변동량에 기초하여, 상기 엔진의 연료 소비량을 저감시키도록 상기 목표 타각값을 보정하는 보정부와,
보정된 상기 목표 타각값에 따라서 상기 조타기를 제어하는 키 제어부를 구비하는, 키 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정부는, 상기 예측부에서 예측한 상기 엔진의 부하 변동량을 없어지게 하도록 타각을 보정하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정부는, 상기 엔진의 부하가 상기 소정 타이밍에서 상기 기준 부하에 대하여 증가한다고 예측되는 경우에는, 상기 소정 타이밍에 있어서 상기 목표 타각값을 상기 부하 변동량에 기초하여 작게 하도록 보정하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정부는, 상기 엔진의 부하가 상기 소정 타이밍에서 감소한다고 예측되는 경우에는, 상기 소정 타이밍에 있어서 상기 목표 타각값을 상기 부하 변동량에 기초하여 크게 하도록 보정하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 부하는, 현재의 엔진의 부하인, 키 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정부는, 상기 예측부에서 예측한 상기 엔진의 부하 변동량이 일정한 범위 내가 되도록 타각을 보정하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정부는, 현재의 타각값에 대한 상기 목표 타각값의 변화량이 타각 역치 이상인 경우, 상기 타각 역치 미만인 경우와 비교하여 상기 목표 타각값의 보정량을 작게 하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진의 부하가 부하 역치 미만인 경우, 상기 키 제어부는, 보정되어 있지 않은 상기 목표 타각값에 따라서 타각을 제어하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 현재의 엔진 토크, 현재의 엔진 회전수 및 상기 엔진에 대한 연료 분사량에 기초하여 현재의 연비를 산출하는 연비 산출부와,
상기 현재의 엔진 회전수를 유지한 때의 상기 소정 타이밍에 있어서의 연비를, 상기 부하 변동량에 기초하여 예측하는 연비 예측부를 구비하고,
상기 보정부는, 상기 현재의 연비와 상기 연비 예측부의 예측 결과에 기초하여 상기 목표 타각값을 보정하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선박의 현재 위치를 취득하는 위치 취득부와,
상기 선박의 현재 위치의 상기 지정 항로에 대한 어긋남양을 산출하는 어긋남양 산출부를 구비하고,
상기 보정부는, 상기 어긋남양이 소정의 역치 이상인 경우, 상기 목표 타각값의 보정량을 작게 하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 타이밍에 있어서, 보정된 상기 목표 타각값으로 상기 조타기를 제어한 경우의 상기 선박의 위치를 예측하는 위치 예측부와,
예측된 상기 선박의 위치의 상기 지정 항로에 대한 어긋남양을 예측하는 어긋남양 예측부를 구비하고,
상기 보정부는, 상기 어긋남양이 소정의 역치 이상인 경우, 상기 목표 타각값의 보정량을 작게 하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예측부는, 상기 소정 타이밍에 있어서의 상기 목표 타각값에 기초하여 상기 조타기를 제어함으로써 발생하는 상기 엔진의 부하를 예측하고, 외란에 의해 발생하는 상기 엔진의 부하와, 상기 조타기를 제어함으로써 발생하는 상기 엔진의 부하에 기초하여, 상기 부하 변동량을 산출하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예측부는, 해상 정보 및 기상 정보의 적어도 한쪽에 기초하여, 상기 외란에 의한 엔진의 부하를 예측하는, 키 제어 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선박은, 조작자로부터의 타각 명령값이 입력되는 타각 명령 입력부를 구비하고,
상기 키 제어부는, 상기 타각 명령 입력부에 타각 명령이 입력된 경우, 상기 타각 명령을 따라서 상기 조타기를 제어하고, 상기 타각 명령 입력부에 상기 타각 명령이 입력되지 않은 경우, 보정된 상기 목표 타각값에 따라서 상기 조타기를 제어하는, 키 제어 장치.
프로펠러와, 상기 프로펠러에 회전 동력을 전달함으로써 선박을 추진시키기 위한 엔진과, 상기 선박을 선회시키기 위한 조타기와, 상기 선박이 지정 항로를 항행하도록 상기 조타기의 목표 타각값의 명령을 출력하는 선회 명령부를 구비하는 상기 조타기를 제어하는 키 제어 장치이며,
상기 선박이 상기 지정 항로를 항행하는 동안의 소정 타이밍에 있어서의 외란에 의해 발생하는 상기 엔진의 부하를 예측하고, 예측된 상기 엔진의 부하의 기준 부하에 대한 부하 변동량을 산출하는 예측부와,
상기 부하 변동량에 기초하여, 상기 엔진의 부하가 상기 소정 타이밍에서 상기 기준 부하에 대하여 증가한다고 예측되는 경우에는, 상기 소정 타이밍에 있어서 상기 목표 타각값을 상기 부하 변동량에 기초하여 작게 하도록, 그리고 상기 엔진의 부하가 상기 소정 타이밍에서 감소한다고 예측되는 경우에는, 상기 소정 타이밍에 있어서 상기 목표 타각값을 상기 부하 변동량에 기초하여 크게 하도록 보정하는 것 중 적어도 어느 한쪽을 실행하는 보정부와,
보정된 상기 목표 타각값에 따라서 상기 조타기를 제어하는 키 제어부를 구비하는, 키 제어 장치.
프로펠러와,
상기 프로펠러에 회전 동력을 전달함으로써 선박을 추진시키기 위한 엔진과,
상기 선박을 선회시키기 위한 조타기와,
상기 선박이 지정 항로를 항행하도록 상기 조타기의 목표 타각값의 명령을 출력하는 선회 명령부와,
상기 조타기를 제어하는 키 제어 장치를 구비하고,
상기 키 제어 장치는,
상기 선박이 상기 지정 항로를 항행하는 동안의 소정 타이밍에 있어서의 외란에 의해 발생하는 상기 엔진의 부하를 예측하고, 예측된 상기 엔진의 부하의 기준 부하에 대한 부하 변동량을 산출하는 예측부와,
상기 부하 변동량에 기초하여, 상기 엔진의 연비를 저감시키도록 상기 목표 타각값을 보정하는 보정부와,
보정된 상기 목표 타각값에 따라서 상기 조타기를 제어하는 키 제어부를 구비하는, 선박.