WO2024190232A1 - 推進システム、制御プログラムおよび制御方法 - Google Patents

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WO2024190232A1
WO2024190232A1 PCT/JP2024/004872 JP2024004872W WO2024190232A1 WO 2024190232 A1 WO2024190232 A1 WO 2024190232A1 JP 2024004872 W JP2024004872 W JP 2024004872W WO 2024190232 A1 WO2024190232 A1 WO 2024190232A1
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WO
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liquefied gas
engine
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ship
command value
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賢治 池田
哲男 野上
重治 藤原
泰経 曽我
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
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    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H2025/066—Arrangements of two or more rudders; Steering gear therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels

Definitions

  • This disclosure relates to a ship propulsion system, a control program, and a control method.
  • Patent Document 1 describes a dual fuel engine that can use both natural gas and fuel oil as fuel at the same time.
  • Patent Document 1 shows a configuration that can switch between a gas mode in which natural gas is used as fuel, a fuel oil mode in which fuel oil is used as fuel, and a fuel distribution mode in which natural gas and fuel oil are used simultaneously as fuel.
  • Patent Document 1 does not disclose how to efficiently consume natural gas when sailing to dock, and there is room for improvement in this regard.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide a ship propulsion system, control program, and control method that can efficiently consume liquefied gas when sailing to dock in a ship equipped with an engine that uses liquefied gas as fuel.
  • a propulsion system is a ship propulsion system including a tank for storing liquefied gas, an engine driven by fuel containing fuel gas produced by vaporizing the liquefied gas and whose rotation speed is controlled according to a rotation speed command value, a generator mechanically connected to the engine and capable of generating electricity using the driving force of the engine, a power converter electrically connected to the generator, and a controller for controlling the engine and the power converter, the controller including a processing circuit, and the processing circuit controls the distance from the position of the ship to the dock where the ship is to be docked, the speed of the ship, and the amount of liquefied gas remaining in the tank.
  • the data is acquired, and the required amount of liquefied gas indicating the amount of liquefied gas required for the ship to navigate to the dock using the engine is estimated using the distance and the speed, the amount of surplus liquefied gas is calculated by subtracting the required amount of liquefied gas from the remaining amount of liquefied gas, and a rotation speed command value is generated for the engine such that the remaining amount of liquefied gas becomes equal to or less than a predetermined threshold value at a predetermined time before arriving at the dock, and a power converter command value is generated for controlling the power that the power converter receives from the generator so that the generator generates power using the driving force of the engine corresponding to the amount of surplus liquefied gas.
  • a control program is a control program for a ship including a tank for storing liquefied gas, an engine driven by fuel containing fuel gas produced by vaporizing the liquefied gas and whose rotation speed is controlled according to a rotation speed command value, a generator mechanically connected to the engine and capable of generating electricity using the driving force of the engine, a power converter electrically connected to the generator, and a controller for controlling the engine and the power converter, the control program instructing the controller to obtain data regarding the distance from the position of the ship to the dock where the ship is to be docked, the speed of the ship, and the amount of liquefied gas remaining in the tank.
  • a control method is a method for controlling a ship including a tank for storing liquefied gas, an engine driven by fuel containing fuel gas produced by vaporizing the liquefied gas and whose rotation speed is controlled according to a rotation speed command value, a generator mechanically connected to the engine and capable of generating electricity using the driving force of the engine, a power converter electrically connected to the generator, and a controller for controlling the engine and the power converter, the method comprising the steps of: acquiring data on the distance from the position of the ship to the dock where the ship is to be docked, the speed of the ship, and the amount of liquefied gas remaining in the tank; Using the distance and the speed, a required amount of liquefied gas indicating the amount of liquefied gas required for the ship to navigate to the dock using the engine is estimated, an amount of surplus liquefied gas is calculated by subtracting the required amount of liquefied gas from the remaining amount of liquefied gas, a rotation speed command value is generated for
  • a ship using an engine that uses liquefied gas as fuel can consume liquefied gas efficiently when sailing to dock.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a marine vessel propulsion system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a graph showing the change over time in the remaining amount of liquefied gas during navigation in this embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing the change over time of the rotation speed command value accompanying the change over time of the remaining amount of liquefied gas shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing the change over time in the remaining amount of liquefied gas during navigation in a modified example of this embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing the change over time of the rotation speed command value accompanying the change over time of the remaining amount of liquefied gas shown in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a ship propulsion system according to one embodiment of the present disclosure.
  • the ship is a hybrid propulsion ship in which an engine 3 and a motor generator 4 can be used as a source of driving force for a propulsion propeller 2.
  • the propulsion system 1 in this embodiment includes a propulsion propeller 2, an engine 3, a tank 30, a motor generator 4, and a power conversion system 20.
  • the propulsion propeller 2 is a variable pitch propeller configured so that the blade angle can be changed according to a blade angle command value.
  • the tank 30 stores liquefied gas such as liquefied natural gas.
  • the engine 3 is a gas engine that generates driving force using fuel including fuel gas obtained by vaporizing the liquefied gas stored in the tank 30.
  • the engine 3 may be a gas-only engine that burns only fuel gas obtained by vaporizing liquefied gas, or a dual-fuel engine that can switch between fuel gas and liquid fuel such as heavy oil.
  • the fuel gas may include, for example, natural gas, hydrogen gas, ammonia gas, etc.
  • the engine 3 and the motor generator 4 are mechanically connected to the propulsion propeller 2 via the reduction gear 5.
  • the motor generator 4 is electrically connected to the power conversion system 20.
  • the power conversion system 20 includes a DC wiring 6 and a first power converter 7.
  • the first power converter 7 is interposed between the DC wiring 6 and the motor generator 4.
  • the motor generator 4 can transmit power to the propulsion propeller 2 by generating power from the power supplied through the DC wiring 6.
  • the first power converter 7 converts the DC voltage in the DC wiring 6 to an AC voltage and outputs it to the motor generator 4.
  • the motor generator 4 generates power using the driving force of the engine 3 and also functions as a generator that supplies power to the DC wiring 6.
  • the first power converter 7 converts the AC voltage generated by the power generation by the motor generator 4 to a DC voltage and outputs it to the DC wiring 6.
  • the power conversion system 20 further includes a second power converter 8 and a third power converter 10.
  • a storage battery 9 is connected to the DC wiring 6 via the second power converter 8.
  • the storage battery 9 is a secondary battery, a capacitor, or the like.
  • the second power converter 8 is a DC-DC converter that converts the DC voltage of the DC wiring 6 to a predetermined DC voltage.
  • an AC wiring 11 is connected to the DC wiring 6 via the third power converter 10.
  • the third power converter 10 converts the DC voltage of the DC wiring 6 to an AC voltage and outputs it to the AC wiring 11, and converts the AC voltage of the AC wiring 11 to a DC voltage and outputs it to the DC wiring 6.
  • a generator 12 and an AC onboard load 13 can be connected to the AC wiring 11.
  • a DC onboard load can be connected to the DC wiring 6.
  • the engine 3 which is the mechanical propulsion unit
  • the motor generator 4 which is the electrical propulsion unit
  • the propulsion system 1 surplus propulsive force generated by the engine 3 can be recovered as electricity by the motor generator 4, and this electricity can be supplied to the onboard loads 13 or stored in the battery 9.
  • the propulsion system 1 is equipped with a pair of left and right rudders 31.
  • the pair of left and right rudders 31 are arranged behind the propulsion propeller 2.
  • the pair of left and right rudders 31 may be arranged on both sides of the propulsion propeller 2.
  • the propulsion system 1 includes a controller 14.
  • the controller 14 includes a processing circuit 15 that performs various types of signal processing.
  • the processing circuit 15 includes a computer such as a microcontroller, a personal computer, or a PLC (Programmable Logic Controller). More specifically, the processing circuit 15 includes a processor, a memory, and peripheral circuits.
  • the processor includes a CPU or an MPU, for example.
  • the memory includes a ROM, a RAM, a register, a non-volatile storage, and the like.
  • the peripheral circuits include an input/output interface, and the like.
  • the controller 14 is connected to an operation input device 16 that operates the ship.
  • the controller 14 may be connected to a monitor that displays a control state or a speaker that outputs audio, and the like.
  • circuits or processing circuits including general purpose processors, special purpose processors, integrated circuits, ASICs (Application Specific Integrated Circuits), conventional circuits, and/or combinations thereof configured or programmed to perform the disclosed functions.
  • Processors are considered processing circuits or circuits because they include transistors and other circuitry.
  • a circuit, unit, means, or part is hardware that performs the recited functions or hardware that is programmed to perform the recited functions.
  • the hardware may be hardware disclosed herein or other known hardware that is programmed or configured to perform the recited functions. Where the hardware is a processor, which is considered a type of circuit, the circuit, unit, or means is a combination of hardware and software, and the software is used to configure the hardware and/or the processor.
  • the controller 14 stores a control program for controlling the controlled objects in its memory.
  • the controller 14 controls the controlled objects based on the control program.
  • the controlled objects of the controller 14 include the propulsion propeller 2, the engine 3, and the first power converter 7.
  • the controller 14 may be configured as one controller that controls these components 2, 3, and 7, or may be configured with two or more controllers.
  • the controller 14 may also be configured to be capable of controlling the other power converters 8 and 10, the generator 12, the pair of left and right rudders 31, or the onboard loads 13.
  • the controller 14 controls the blade angle of the propulsion propeller 2, which is a variable pitch propeller, based on the blade angle command value.
  • the blade angle command value is input from the operation input device 16.
  • the operation input device 16 may include, for example, an operation lever or an operation handle for adjusting the speed of the vessel and switching between forward and reverse.
  • the operation lever is configured so that the position where it is operated the maximum amount in a first direction corresponds to the maximum vessel speed on the forward side, the position where it is operated the maximum amount in a second direction opposite to the first direction corresponds to the maximum vessel speed on the reverse side, and the neutral position corresponds to a vessel speed of 0.
  • the operation input device 16 generates a blade angle command value such that the blade angle increases as the vessel speed corresponding to the operation position of the operation lever increases. For example, when the operation lever is in a position in the first direction, a blade angle command value that results in a positive blade angle is generated, and when the operation lever is in a position in the second direction, a blade angle command value that results in a negative blade angle is generated.
  • the propulsion system 1 is equipped with a blade angle sensor 17 that detects the blade angle of the propulsion propeller 2.
  • the controller 14 acquires the value detected by the blade angle sensor 17 and performs feedback control so that the blade angle of the propulsion propeller 2 becomes the blade angle command value.
  • the controller 14 controls the rotation speed of the engine 3 according to the rotation speed command value.
  • the rotation speed command value may be set as a fixed value depending on the control mode, may be set to a value that can be changed by the operation input device 16, or may be generated by the controller 14 as described below.
  • the controller 14 controls the engine 3 so that the rotation speed of the engine 3 is maintained at a rotation speed that corresponds to the rotation speed command value.
  • the controller 14 controls the first power converter 7 according to the power conversion command value.
  • the controller 14 controls the motor generator 4 to generate a predetermined amount of power and supply it to the DC wiring 6.
  • the control mode for the first power converter 7 during normal navigation is referred to as the first control mode.
  • the motor generator 4 In the first control mode, the motor generator 4 generates power at all times. For this reason, the rotation speed command value for the engine 3 is set to a rotation speed that generates an output greater than the output generated by the propulsion propeller 2.
  • the power supplied from the first power converter 7 to the DC wiring 6 is supplied to the AC wiring 11 via the third power converter 10 and supplied to the onboard loads 13.
  • the surplus power is supplied to the storage battery 9 via the second power converter 8 and stored in the storage battery 9.
  • the amount of power generated by the motor generator 4 in the first control mode is determined based on the sum of the amounts of power used in these DC wirings 6 and the amount of power generated by the generator 12. In other words, the power generated by the motor generator 4 is supplied to the DC wiring 6 to make up for any power shortage in the DC wiring 6.
  • the controller 14 can control the second power converter 8 to supply the power stored in the storage battery 9 to the onboard loads 13 or the motor generator 4. In this case, the controller 14 reduces the power supplied from the motor generator 4 to the DC wiring 6 compared to the first control mode, or controls the power supplied from the DC wiring 6 to the motor generator 4.
  • the control mode for the first power converter 7 when the storage battery 9 is being discharged is referred to as the second control mode.
  • the second control mode is a hybrid mode in which propulsion force is generated by the driving force of the engine 3 and the driving force of the motor generator 4.
  • Ships need to be docked periodically at a pre-designated dock for maintenance and the like.
  • the tank 30 that stores liquefied gas must be emptied, or in other words, made gas-free, when docking.
  • ships equipped with gas engines that generate driving force using fuels including fuel gas are equipped with gas combustion devices that burn liquefied gas.
  • gas combustion devices are limited in the amount of gas that can be incinerated per hour, and if a large amount of liquefied gas remains in the tank 30, a certain amount of processing time is required after arrival at the dock, which is a problem.
  • control mode for the first power converter 7 includes, in addition to the first and second control modes, a third control mode that is used when the ship is sailing to dock.
  • the operation input device 16 includes an input operator such as a switch button for starting execution of the third control mode. Execution of the third control mode may be started before or at the time of departure for the dock, or may be during sailing.
  • the processing circuit 15 of the controller 14 starts executing the third control mode when it receives a command to execute the third control mode by operating the operation input device 16. First, the processing circuit 15 acquires data on the distance from the ship's position to the dock where the ship is to be accommodated, the ship's speed, and the remaining amount Qt of liquefied gas in the tank 30.
  • the ship's position is obtained from ship position information using a Global Navigation Satellite System (GNSS) such as GPS.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the ship's position does not have to be the ship's current position.
  • a position specified by the user using the operation input device 16 may be set as the ship's position.
  • the ship's speed is obtained from ship speed information using a water speed indicator, a compass, a wind vane and anemometer, etc.
  • the ship's speed does not have to be the ship's current speed.
  • an estimated value of the expected sailing speed of the ship may be used as the ship's speed.
  • the estimated value of the sailing speed may be stored in a memory device in advance, or may be input by the user using the operation input device 16.
  • the remaining amount of liquefied gas Qt is obtained from the detection value detected by the level sensor 32 installed in the tank 30.
  • the position of the dock to be docked is stored in advance in a memory device. Map data in which the positions of multiple docks are stored may be stored in advance in a memory device, and the user may select which dock to dock by inputting an operation using the operation input device 16.
  • the remaining amount of liquefied gas Qt does not have to be the current remaining amount of liquefied gas stored in the tank 30.
  • the amount specified by the user using the operation input device 16 may be set as the remaining amount of liquefied gas Qt.
  • the processing circuit 15 calculates the distance between the position of the ship and the position of the dock where the ship will dock. Hereinafter, the calculated distance will be referred to as the reach distance. Using the reach distance and the ship's speed, the processing circuit 15 estimates the required liquefied gas amount Qi, which indicates the amount of liquefied gas required for the ship to navigate to the dock using the engine 3.
  • the required amount of liquefied gas Qi may be calculated as the fuel gas consumption per unit distance at the acquired ship speed multiplied by the reach distance.
  • the reach distance may be divided into a first distance for a section where the ship travels at a constant speed and a second distance for a section where the ship decelerates, and the required amount of liquefied gas Qi may be calculated by multiplying the fuel gas consumption per unit distance at the acquired ship speed by the first distance plus the fuel gas consumption required for deceleration in the second distance.
  • the required amount of liquefied gas Qi may also be calculated taking into account the navigation conditions on the planned route.
  • the navigation conditions may include the speed limit, weather, wave height, etc. when passing through a specific section such as a strait.
  • the processing circuit 15 calculates the amount of surplus liquefied gas Qs by subtracting the amount of required liquefied gas Qi from the remaining amount of liquefied gas Qt.
  • the calculated amount of surplus liquefied gas Qs means the amount of liquefied gas that must be consumed in addition to the liquefied gas consumed as the ship's propulsion power until it enters the dock.
  • the processing circuit 15 generates a rotation speed command value Rt for the engine 3 such that the remaining amount of liquefied gas Qt is equal to or less than a predetermined threshold value Th1 when the ship arrives at the dock.
  • FIG. 2 is a graph showing the change over time in the remaining amount of liquefied gas during navigation in this embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing the change over time in the rotation speed command value accompanying the change over time in the remaining amount of liquefied gas shown in FIG. 2.
  • time t0 indicates the position of the ship, i.e., the start time of the third control mode
  • time t1 indicates the time of arrival at the dock.
  • the ship maintains its current speed, and then decelerates from time t2.
  • the propulsion system 1 is equipped with a controllable pitch propeller as the propulsion propeller 2.
  • the propulsion force while the ship is sailing is changed by changing the blade angle of the propulsion propeller 2. Therefore, if the motor generator 4 is not operated and the driving force of the engine 3 is used only for the propulsion force of the ship, the rotation speed command value Ri of the engine 3 is set to a constant value during the constant speed sailing period from time t0 to time t2, as shown in FIG. 3.
  • the provisional rotation speed command value Ri gradually decreases.
  • the provisional rotation speed command value Ri may decrease in a stepwise manner. Also, when the ship decelerates until it stops by changing only the blade angle of the propulsion propeller 2, it is possible to control the provisional rotation speed command value Ri so that it does not change from the value at time t2.
  • the required amount of liquefied gas Qi decreases over time. That is, since the amount of liquefied gas consumed per unit time is constant during the constant speed navigation period from time t0 to time t2, the required amount of liquefied gas Qi decreases linearly. During the deceleration period from time t2, the tentative rotation speed command value Ri decreases, thereby decreasing the amount of liquefied gas consumed per unit time, and therefore the decrease in the required amount of liquefied gas Qi becomes more gradual compared to the constant speed navigation period.
  • the processing circuit 15 If the remaining amount of liquefied gas Qt at time t0 is greater than the required amount of liquefied gas Qi, the surplus amount of liquefied gas Qs, calculated by subtracting the required amount of liquefied gas Qi from the remaining amount of liquefied gas Qt, must be consumed by time t1 separately from the propulsive force of the ship. Therefore, the processing circuit 15 generates a rotation speed command value Rt for the engine 3 such that the remaining amount of liquefied gas Qt is equal to or less than a predetermined threshold value Th1 when the ship arrives at the dock.
  • the actual rotation speed command value Rt in the third control mode will be greater than the provisional rotation speed command value Ri for generating the propulsive force of the ship, as shown in FIG. 3.
  • the speed command value Rt during the constant speed navigation period is set to a constant value, similar to the provisional speed command value Ri.
  • the speed command value Rt is set so that the remaining liquefied gas amount Qt becomes equal to or less than the threshold value Th1 by time t1.
  • the speed command value Rt is set to monotonically decrease, but the speed command value Rt during the deceleration period may be set to a constant value, or may be set to a value that is increased from the constant speed navigation period.
  • the rotation speed command value Rt may be set so that the amount of surplus liquefied gas Qs becomes equal to or less than the threshold value Th1 or becomes zero before time t1 is reached.
  • the remaining amount of liquefied gas Qt may match the amount of required liquefied gas Qi between time t0 and time t1.
  • the setting of the rotation speed command value Rt that may cause the liquefied gas to run out before arriving at the dock can be adopted in the case of a propulsion system 1 equipped with other thrust generating means such as a motor generator 4.
  • the driving force of the engine 3 based on the rotation speed command value Rt set in this way is distributed between the propulsion force of the ship and the driving force for power generation.
  • the processing circuit 15 generates a power converter command value for controlling the power that the first power converter 7 receives from the motor-generator 4 so that the motor-generator 4 generates electricity using the driving force of the engine 3 corresponding to the amount of surplus liquefied gas Qs.
  • the amount of surplus liquefied gas Qs is converted into electricity by the engine 3 and the motor generator 4.
  • the first power converter 7 converts the electricity supplied from the motor generator 4 into DC.
  • the electricity generated using the amount of surplus liquefied gas Qs is charged to the battery 9 by the second power converter 8, which is connected to the DC wiring 6 via the second power converter 8.
  • the electricity stored in the battery 9 is used, for example, as an onboard power source after the ship is docked.
  • the electricity generated using the surplus liquefied gas amount Qs may be supplied to the AC wiring 11 connected to the DC wiring 6 via the third power converter 10, and consumed by the operation of the onboard load 13 connected to the AC wiring 11.
  • the controller 14 may control the generator 12 connected to the AC wiring 11 to reduce the amount of power generated or to stop it.
  • the onboard load 13 includes, for example, an electric boiler that generates steam used to vaporize the liquefied gas.
  • electricity may be consumed by rotating the controllable pitch propeller with the blade angle of the controllable pitch propeller in the neutral position.
  • the engine speed command value is controlled so that the remaining amount of liquefied gas will be depleted by the time the ship reaches the dock, and liquefied gas is consumed by the engine 3 taking into account the remaining amount of liquefied gas Qt.
  • the surplus driving force excluding the driving force used to propel the ship is used to generate power by the motor generator 4.
  • the amount of liquefied gas consumed per unit time is increased. This makes it possible to efficiently consume liquefied gas while generating power while sailing to the dock.
  • the actual remaining liquefied gas amount Qt is not necessarily 0 immediately before docking, i.e., immediately before time t1.
  • the threshold value Th1 of the remaining liquefied gas amount Qt may be set to a value greater than 0, so that the ship will navigate using the driving force of the engine 3 until it arrives at the dock.
  • the required liquefied gas amount Qi is an estimated value, the amount of liquefied gas required to generate propulsive force for the ship until it actually arrives at the dock may change depending on the actual navigation environment, etc.
  • the required liquefied gas amount Qi itself may be set to a value that includes a certain amount of margin.
  • the processing circuit 15 before docking, for example when the ship enters a bay in a port where a dock is located, if the required amount of liquefied gas Qi remains in the tank 30, the processing circuit 15 generates a control command to consume the liquefied gas by driving the engine 3 while keeping the ship stationary.
  • the processing circuit 15 may generate a control command to consume liquefied gas by rotating the propulsion propeller 2 using the driving force of the engine 3.
  • the processing circuit 15 drives the engine 3 and controls the propulsion propeller 2, which is a variable pitch propeller, to alternate between a forward small angle and a reverse small angle. This allows at least a portion of the surplus liquefied gas amount Qs to be consumed by the driving force generated by the engine 3 while maintaining the ship stopped.
  • the processing circuit 15 controls the engine 3 to be driven and the propulsion propeller 2 to rotate with the pair of left and right rudders 31 in the ship stopping position. This also allows at least a portion of the surplus liquefied gas amount Qs to be consumed by the driving force generated by the engine 3 while maintaining the ship stopped.
  • the processing circuit 15 may drive the engine 3 while the ship is stopped, and control the direction of the rotation axis of the multiple slewing thrusters in a direction that maintains the ship's stopped state.
  • the multiple slewing thrusters operate to cancel each other's thrust, so that the ship is maintained at a stop while the propulsion propeller 2 is driven. This also makes it possible to consume at least a portion of the surplus liquefied gas amount Qs by the driving force generated by the engine 3 while maintaining the ship at a stop.
  • the engine 3 is driven based on a rotation speed command value that takes into account the remaining liquefied gas amount Qt during navigation, so that the liquefied gas is consumed efficiently, thereby shortening the amount of liquefied gas consumed while the ship is stopped and the time it takes to reduce the remaining liquefied gas amount Qt to zero. This makes it possible to realize a ship with a low environmental impact.
  • the processing circuit 15 may correct the rotation speed command value Rt according to the degree of decrease in the actual remaining amount Qt of liquefied gas at a specified ship position after the rotation speed command value Rt was generated according to the above embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing the change over time in the remaining amount of liquefied gas during navigation in a modified version of this embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing the change over time in the rotation speed command value accompanying the change over time in the remaining amount of liquefied gas shown in FIG. 4.
  • the rotation speed command value Rt is generated at time t0, and the third control mode is initiated.
  • the processing circuit 15 acquires data on the remaining amount of liquefied gas Qtaa at a specified ship position Pa after time t0, which is the time when the rotation speed command value Rt is generated.
  • the specified ship position Pa may be determined by the elapsed time from time t0, or by the distance from the ship's position at time t0, or may be a waypoint set on the route from the ship's position at time t0 to the dock. In Figures 4 and 5, the time when the ship reaches the ship position Pa is shown as tPa.
  • the processing circuit 15 calculates the estimated remaining amount of liquefied gas Qtae at the ship's position Pa, which is estimated based on the rotation speed command value Rt.
  • the estimated remaining amount of liquefied gas Qtae is calculated based on a function indicating an estimated value of the time change in the remaining amount of liquefied gas Qt when the rotation speed command value is Rt, and the time from time t0 to reaching the ship's position Pa.
  • the remaining amount of liquefied gas at time tPa in the graph Vt in Figure 4 is the estimated remaining amount of liquefied gas Qtae.
  • the processing circuit 15 calculates the difference between the actual liquefied gas remaining amount Qtaa and the estimated liquefied gas remaining amount Qtae at the ship position Pa.
  • the actual liquefied gas remaining amount Qtaa is greater than the estimated liquefied gas remaining amount Qtae. In other words, it is determined that more liquefied gas remains at the ship position Pa than expected.
  • the processing circuit 15 can correct the rotation speed command value Qt based on the difference between the actual liquefied gas remaining amount Qtaa and the estimated liquefied gas remaining amount Qtae at the ship position Pa. As shown in FIG.
  • the processing circuit 15 corrects the rotation speed command value Rta to a value higher than the original rotation speed command value Rt in order to increase the liquefied gas consumption per unit time. Furthermore, the processing circuit 15 corrects the power converter command value based on the corrected rotation speed command value Rta.
  • the processing circuit 15 corrects the rotation speed command value by multiplying the original rotation speed command value Rt by a predetermined coefficient, or by calculating the rotation speed command value Rta again as shown in the above embodiment.
  • Multiple predetermined ship positions may be set.
  • the rotation speed command value Rt is reviewed at the first ship position Pa and the second ship position Pb, which are defined as two ship positions.
  • the processing circuit 15 also acquires data on the remaining amount of liquefied gas Qtba at the second ship position Pb, in the same way as at the first ship position Pa.
  • the processing circuit 15 also calculates the estimated remaining amount of liquefied gas Qtbe at the second ship position Pb, which is estimated based on the rotation speed command value Rta.
  • the estimated liquefied gas remaining amount Qtbe is calculated based on a function indicating an estimated value of the time change in the liquefied gas remaining amount Qt when the rotation speed command value is Rta, and the time from time tPa at the first ship position Pa to the time tPb when the second ship position Pb is reached. That is, the liquefied gas remaining amount at time tPb in the graph Vta in FIG. 4 becomes the estimated liquefied gas remaining amount Qtbe.
  • the processing circuit 15 can correct the rotation speed command value Qta based on the difference between the actual liquefied gas remaining amount Qtba and the estimated liquefied gas remaining amount Qtbe at the second ship position Pb.
  • the processing circuit 15 corrects the original rotation speed command value Rta to a lower rotation speed command value Rtb in order to reduce the amount of liquefied gas consumed per unit time. Furthermore, the processing circuit 15 corrects the power converter command value based on the corrected rotation speed command value Rtb.
  • the rotation speed command value Rt is corrected according to the rate at which the actual remaining amount of liquefied gas Qt decreases after the rotation speed command value Rt is generated. This makes it possible to achieve consumption of liquefied gas that is neither excessive nor insufficient even if the actual operating conditions of the ship change after the rotation speed command value Rt is generated.
  • the processing circuit 15 may correct the rotation speed command value Rt when the magnitude of the difference between the actual liquefied gas remaining amount Qtaa, Qtba and the estimated liquefied gas remaining amount Qtae, Qtbe at the ship positions Pa, Pb is equal to or greater than a predetermined reference value, and may not correct the rotation speed command value Rt when the magnitude of the difference is less than the predetermined reference value.
  • the rotation speed command value Rt is corrected at the ship positions Pa, Pb during the constant speed navigation period from time t0 to time t2, but the rotation speed command value Rt may be corrected during the deceleration period from time t2 to time t1.
  • a hybrid propulsion ship in which the engine 3 and the electric motor generator 4 can be used as driving force for the propulsion propeller 2 has been exemplified as the ship, but the present disclosure is not limited to this.
  • the aspects of the present disclosure are applicable to a propulsion system 1 equipped with an engine that is driven by a fuel containing a fuel gas produced by vaporizing a liquefied gas as the engine 3. Therefore, the propulsion system does not need to be equipped with an electric motor generator 4 that generates driving force for the propulsion propeller 2. In this case, the propulsion system only needs to be equipped with a generator that can generate electricity using the driving force of the engine 3.
  • the controller 14 in the ship is provided with a processing circuit 15 that performs various calculations in the third control mode, but the processing circuit 15 may be configured outside the ship.
  • a management device installed on land may be configured to be able to communicate with the ship, and the management device may be provided with a processing circuit 15 that performs various calculations in the third control mode as part of the controller 14 that configures the ship's propulsion system 1.
  • the threshold value of the remaining amount of liquefied gas Qt which is the reference for generating the rotation speed command value of the engine 3, is set as the value of the remaining amount of liquefied gas Qt immediately before arrival at the dock, i.e., as the threshold value Th1 at time t1.
  • the time at which the amount of liquefied gas should be reduced to below the threshold value may be any time as long as it is a predetermined time before arrival at the dock.
  • the time at which the amount of liquefied gas should be reduced to below the threshold value may be set to time t2, which is the end time of the constant speed navigation period.
  • the processing circuit 15 may generate a rotation speed command value for the engine 3 such that the remaining amount of liquefied gas Qt is equal to or less than the threshold value Th2 at time t2.
  • the user may be able to input the position coordinates at which the threshold value Th1 is set, the distance to the dock, or the time based on arrival at the dock, using the operation input device 16, and the time at which the amount of liquefied gas should be reduced to below the threshold value Th1 may be set based on the input content.
  • the time when the threshold value Th1 should be set to be equal to or less than the threshold value Th1 is set to a specified time before the ship arrives at the dock, it is desirable that the ship have navigation capabilities other than navigation by consuming liquefied gas between the position at the time when the threshold value Th1 should be set to be equal to or less than the dock position. That is, in the case of a hybrid propulsion ship equipped with an electric motor generator 4 or an engine 3 that is a dual fuel engine, the time when the threshold value Th1 should be set to be equal to or less than the threshold value Th1 may be set to a specified time before the ship arrives at the dock.
  • the time when the threshold value Th1 should be set to be equal to or less than the threshold value Th1 can also be set to a time before the ship arrives at the dock for ships that do not have navigation capabilities other than navigation by consuming liquefied gas.
  • a hybrid propulsion vessel is illustrated with an engine 3 and a motor generator 4 connected in parallel to the propulsion propeller 2 via a reduction gear 5, but the mechanism for transmitting the driving force of the engine 3 and the motor generator 4 to the propulsion propeller 2 may be of any configuration as long as the motor generator 4 is capable of generating electricity using the driving force of the engine 3.
  • control program in the above embodiment may be configured as a program product that is provided by downloading from an external computer, or recorded on a non-transitory computer-readable recording medium, or may be configured as a computer product with the control program pre-installed.
  • a propulsion system is a ship propulsion system including a tank for storing liquefied gas, an engine driven by fuel containing fuel gas formed by vaporizing the liquefied gas and whose rotation speed is controlled according to a rotation speed command value, a generator mechanically connected to the engine and capable of generating electricity using the driving force of the engine, a power converter electrically connected to the generator, and a controller for controlling the engine and the power converter, the controller including a processing circuit, and the processing circuit is configured to receive and store information on a distance from a position of the ship to a dock where the ship will be docked, the speed of the ship, and the amount of liquefied gas remaining in the tank.
  • a required amount of liquefied gas indicating the amount of liquefied gas necessary for the ship to navigate to the dock using the engine using the distance and the speed
  • calculate an amount of surplus liquefied gas by subtracting the required amount of liquefied gas from the remaining amount of liquefied gas
  • generate the rotation speed command value for the engine such that the remaining amount of liquefied gas becomes equal to or less than a predetermined threshold value at a predetermined time before arriving at the dock
  • a power converter command value for controlling the power that the power converter receives from the generator so that the generator generates power using the driving force of the engine corresponding to the amount of surplus liquefied gas.
  • the engine speed command value is controlled so that there is no remaining liquefied gas by the time the ship reaches the dock, and the liquefied gas is consumed by the engine.
  • the surplus driving force generated by the engine excluding the driving force used to propel the ship, is used to generate electricity by the generator. This makes it possible to efficiently consume liquefied gas while generating electricity during the ship's sailing to the dock.
  • the processing circuit may obtain data on the remaining amount of liquefied gas at a predetermined ship position after the time when the rotation speed command value is generated, calculate an estimated remaining amount of liquefied gas at the ship position estimated based on the rotation speed command value, and correct the rotation speed command value based on a difference between the remaining amount of liquefied gas at the ship position and the estimated remaining amount of liquefied gas. According to this, the rotation speed command value is corrected according to the actual decrease in the remaining amount of liquefied gas after the rotation speed command value is generated. Therefore, it is possible to realize consumption of liquefied gas without excess or deficiency even if the actual operating state of the ship changes after the rotation speed command value is generated.
  • the propulsion system of item 1 or 2 may further include a capacitor electrically connected to the power converter, the capacitor being charged by the power received from the generator.
  • the propulsion system of any one of items 1 to 3 may further include an onboard load electrically connected to the power converter, the onboard load being operated by the power received from the generator.
  • the propulsion system may include a propulsion propeller mechanically connected to the engine, the propulsion propeller including a controllable pitch propeller mechanically connected to the engine and capable of changing a blade angle according to a blade angle command value, and the processing circuit may drive the engine while the ship is stopped, and control the controllable pitch propeller to alternately change between a forward small angle and a reverse small angle, thereby consuming at least a portion of the surplus liquefied gas by the driving force generated by the engine while maintaining the ship stopped. In this way, even if there is a remaining amount of liquefied gas when the ship approaches a dock, the liquefied gas can be quickly consumed while the ship is stopped.
  • the propulsion system according to any one of items 1 to 5, further comprising: a propulsion propeller mechanically connected to the engine; and a pair of left and right rudders arranged rearward or to the sides of the propulsion propeller;
  • the processing circuit may drive the engine when the ship is stopped, and control the propulsion propellers to rotate with the pair of left and right rudders in the stopped position, thereby consuming at least a portion of the excess liquefied gas by the driving force generated by the engine while maintaining the ship stopped.
  • Any of the propulsion systems of items 1 to 4 may include a propulsion propeller mechanically connected to the engine, the propulsion propeller including a plurality of slewing thrusters capable of changing the direction of the propeller's rotational axis, and the processing circuit may drive the engine when the ship is stopped, and control the direction of the rotational axes of the plurality of slewing thrusters in a direction that maintains the ship's stopped state, thereby consuming at least a portion of the excess liquefied gas by the driving force generated by the engine while maintaining the ship's stopped state.
  • a control program is a control program for a ship including a tank for storing liquefied gas, an engine driven by fuel including fuel gas obtained by vaporizing the liquefied gas and whose rotation speed is controlled according to a rotation speed command value, a generator mechanically connected to the engine and capable of generating electricity by using the driving force of the engine, a power converter electrically connected to the generator, and a controller for controlling the engine and the power converter, the control program instructing the controller to obtain a distance from a position of the ship to a dock where the ship is to be docked, a speed of the ship, and an amount of liquefied gas remaining in the tank, and using the speed, estimate a required amount of liquefied gas indicating the amount of liquefied gas necessary for the ship to navigate to the dock using the engine; calculate an amount of surplus liquefied gas by subtracting the required amount of liquefied gas from the remaining amount of liquefied gas; generate the rotation speed command value for the
  • a control method is a control method for a ship including a tank for storing liquefied gas, an engine driven by fuel including fuel gas obtained by vaporizing the liquefied gas and whose rotation speed is controlled in accordance with a rotation speed command value, a generator mechanically connected to the engine and capable of generating electricity using the driving force of the engine, a power converter electrically connected to the generator, and a controller for controlling the engine and the power converter, the control method comprising the steps of: acquiring a distance from a position of the ship to a dock where the ship is to be docked, the speed of the ship, and a remaining amount of liquefied gas in the tank; estimating a required amount of liquefied gas indicating an amount of liquefied gas required for the ship to navigate to the dock using the engine, using the distance and the speed; calculating an amount of surplus liquefied gas by subtracting the required amount of liquefied gas from the remaining amount of liquefied gas;

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Abstract

制御器は、処理回路を含み、処理回路は、船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、船舶の速度、およびタンク内の液化ガス残量についてのデータを取得し、距離および速度を用いて、船舶がドックまでエンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定し、液化ガス残量から必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出し、ドックに到着する前の所定の時点で液化ガス残量が所定のしきい値以下になるようなエンジンに対する回転数指令値を生成し、発電機が余剰液化ガス量に対応するエンジンの駆動力を用いて発電するように、電力変換器が発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成する。

Description

推進システム、制御プログラムおよび制御方法
　本開示は、船舶の推進システム、制御プログラムおよび制御方法に関する。
　液化天然ガス等の液化ガスを気化して燃料として使用するガスエンジンが船舶のエンジンとして用いられる場合がある。例えば、下記特許文献１には、天然ガスと燃料油とを同時に燃料として使用できるデュアルフューエルエンジンが記載されている。
　特許文献１には、天然ガスを燃料として使用して駆動するガスモードと、燃料油を燃料として使用して駆動する燃料油モードと、天然ガスと燃料油とを同時に燃料として使用して駆動する燃料分配モードとを切り替え可能である構成が示されている。
特開２０２０－７３３７７号公報
　ところで、天然ガス等の液化ガスを燃料として用いたエンジンを搭載した船舶が、定期的なメンテナンス等のためにドックに入渠する場合、安全性確保のため、液化ガスを貯留するタンクを空にすることが定められている。上記特許文献１には、ドックへの入渠のための航行時に効率よく天然ガスを消費することは開示されておらず、このような観点において改善の余地がある。
　本開示は上記に鑑みなされたものであり、液化ガスを燃料として使用するエンジンを用いた船舶において、ドックへの入渠のための航行時に効率よく液化ガスを消費することができる船舶の推進システム、制御プログラムおよび制御方法を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る推進システムは、液化ガスを貯留するタンクと、前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の推進システムであって、前記制御器は、処理回路を含み、前記処理回路は、前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量についてのデータを取得し、前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定し、前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出し、前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成し、前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成する。
　本開示の他の態様に係る制御プログラムは、液化ガスを貯留するタンクと、前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の制御プログラムであって、前記制御プログラムは、前記制御器に、前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量についてのデータを取得すること、前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定すること、前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出すること、前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成すること、および前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成することを行わせる。
　本開示の他の態様に係る制御方法は、液化ガスを貯留するタンクと、前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の制御方法であって、前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量についてのデータを取得し、前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定し、前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出し、前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成し、前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成する。
　本開示によれば、液化ガスを燃料として使用するエンジンを用いた船舶において、ドックへの入渠のための航行時に効率よく液化ガスを消費することができる。
図１は、本開示の一実施の形態に係る船舶の推進システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態における航行時の液化ガス残量の時間的変化を示すグラフである。 図３は、図２に示す液化ガス残量の時間的変化に伴う回転数指令値の時間的変化を示すグラフである。 図４は、本実施の形態の変形例における航行時の液化ガス残量の時間的変化を示すグラフである。 図５は、図４に示す液化ガス残量の時間的変化に伴う回転数指令値の時間的変化を示すグラフである。
　以下、一実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
　図１は、本開示の一実施の形態に係る船舶の推進システムの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態においては、船舶として、エンジン３および電動発電機４を推進プロペラ２への駆動力の発生源として使用可能なハイブリッド推進船を例示する。
　本実施の形態における推進システム１は、推進プロペラ２、エンジン３、タンク３０、電動発電機４および電力変換システム２０を備えている。推進プロペラ２は、翼角指令値に従って翼角を変更可能に構成された可変ピッチプロペラである。
　タンク３０には、液化天然ガス等の液化ガスが貯留される。エンジン３は、タンク３０に貯留された液化ガスを気化させた燃料ガスを含む燃料を用いて駆動力を発生させるガスエンジンである。なお、エンジン３は、液化ガスを気化させた燃料ガスを専焼するガス専焼エンジンでもよいし、燃料ガスと、重油等の液体燃料とを切り替えて燃焼可能なデュアルフューエルエンジンでもよい。燃料ガスは、例えば、天然ガス、水素ガス、アンモニアガス等を含み得る。
　エンジン３および電動発電機４は、減速機５を介して推進プロペラ２に機械的に接続されている。電動発電機４は、電力変換システム２０に電気的に接続される。電力変換システム２０は、直流配線６および第１電力変換器７を含む。第１電力変換器７は、直流配線６と電動発電機４との間に介装される。電動発電機４は、直流配線６を通じて供給される電力から動力を発生させることにより、推進プロペラ２に動力を伝達可能である。このとき、第１電力変換器７は、直流配線６における直流電圧を交流電圧に変換して、電動発電機４に出力する。さらに、電動発電機４は、エンジン３の駆動力を利用して発電を行い、直流配線６に電力を供給する発電機としても機能する。このとき、第１電力変換器７は、電動発電機４が発電することにより生じた交流電圧を直流電圧に変換して直流配線６に出力する。
　さらに、電力変換システム２０は、第２電力変換器８および第３電力変換器１０を含む。直流配線６には、第２電力変換器８を介して蓄電器９が接続される。蓄電器９は、二次電池またはキャパシタ等である。第２電力変換器８は、直流配線６の直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータである。また、直流配線６には、第３電力変換器１０を介して交流配線１１が接続される。第３電力変換器１０は、直流配線６の直流電圧を交流電圧に変換して、交流配線１１に出力し、交流配線１１の交流電圧を直流電圧に変換して、直流配線６に出力する。交流配線１１には、発電機１２および交流の船内負荷１３が接続され得る。また、直流配線６には、直流の船内負荷が接続され得る。
　このような推進システム１によれば、機械的推進部であるエンジン３および電気的推進部である電動発電機４との間で協調的に船舶の推進力を発生させることができる。また、推進システム１によれば、エンジン３により生じた推進力の余剰分を電動発電機４により電力として回収し、船内負荷１３に電力を供給したり、蓄電器９に蓄電したりすることができる。
　推進システム１は、左右一対の舵３１を備えている。本実施の形態において、左右一対の舵３１は、推進プロペラ２の後方に配置されている。これに代えて、左右一対の舵３１は、推進プロペラ２の両側方に配置されてもよい。
　推進システム１は、制御器１４を備えている。制御器１４は、各種の信号処理を行う処理回路１５を備えている。処理回路１５は、例えばマイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のコンピュータを有する。よ
り具体的には、処理回路１５は、プロセッサ、記憶器および周辺回路を含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵまたはＭＰＵ等を含む。記憶器は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、不揮発性のストレージ等を含む。周辺回路は、入出力インターフェイス等を含む。制御器１４は、船舶を操作する操作入力器１６に接続される。制御器１４は、制御状態を表示するモニタまたは音声出力を行うスピーカ等に接続されてもよい。
　なお、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせを含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本明細書において、回路、ユニット、手段、または部は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、ユニット、または手段はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。
　制御器１４の記憶器には、制御対象を制御するための制御プログラムが記憶される。制御器１４は、制御プログラムに基づいて制御対象を制御する。制御器１４の制御対象は、推進プロペラ２、エンジン３、および第１電力変換器７を含む。制御器１４は、これらの構成２，３，７を制御する１つの制御器として構成されてもよいし、２以上の制御器により構成されてもよい。また、制御器１４は、他の電力変換器８，１０、発電機１２、左右一対の舵３１、または、船内負荷１３を制御可能に構成されてもよい。
　制御器１４は、翼角指令値に基づいて可変ピッチプロペラである推進プロペラ２の翼角を制御する。翼角指令値は、操作入力器１６から入力される。操作入力器１６は、例えば、船舶の速度調整および前進と後進との切り替えを操作するための操作レバーまたは操作ハンドルを含み得る。例えば、操作レバーは、第１方向に最大量操作した位置が前進側の最大船速に対応し、第１方向とは反対の第２方向に最大量操作した位置が後進側の最大船速に対応し、中立位置が船速０に対応するように構成されている。
　操作入力器１６は、操作レバーの操作位置に対応する船舶速度が速いほど翼角が大きくなるような翼角指令値を生成する。例えば、操作レバーが第１方向の位置にある場合には、正の翼角となる翼角指令値が生成され、操作レバーが第２方向の位置にある場合には、負の翼角となる翼角指令値が生成される。
　なお、本実施の形態において、推進システム１は、推進プロペラ２の翼角を検出する翼角センサ１７を備えている。制御器１４は、翼角センサ１７が検出する値を取得し、推進プロペラ２の翼角が翼角指令値になるようにフィードバック制御を行う。
　さらに、制御器１４は、回転数指令値に従ってエンジン３の回転数を制御する。回転数指令値は、制御モードに応じて、固定値として設定されてもよいし、操作入力器１６によって変更可能な値に設定されてもよいし、後述するように、制御器１４により生成されてもよい。制御器１４は、エンジン３の回転数が回転数指令値に対応する回転数を維持するように、エンジン３を制御する。
　さらに、制御器１４は、電力変換指令値に従って第１電力変換器７を制御する。例えば、制御器１４は、航行時における通常の制御モードにおいて、電動発電機４で所定の電力を発電し、直流配線６に供給するように制御する。本実施の形態では、通常の航行時における第１電力変換器７に対する制御モードを、第１制御モードと称する。第１制御モードでは、電動発電機４は常時発電を行う。このため、エンジン３に対する回転数指令値は、推進プロペラ２で発生する出力より大きな出力を発生するような回転数に設定される。
　第１制御モードにおいて、第１電力変換器７から直流配線６に供給された電力は、第３電力変換器１０を介して交流配線１１に供給され、船内負荷１３に供給される。余剰の電力は、第２電力変換器８を介して蓄電器９に供給され、蓄電器９に蓄えられる。第１制御モードにおいて電動発電機４が発電する電力量は、これらの直流配線６で利用される電力量の総和および発電機１２で発電される電力量に基づいて定められる。すなわち、直流配線６における電力の不足分を補うように電動発電機４で発電された電力が直流配線６に供給される。
　蓄電器９の充電率が所定値以上である場合、制御器１４は、蓄電器９に蓄えられた電力を船内負荷１３または電動発電機４に供給するように第２電力変換器８を制御し得る。この場合、制御器１４は、電動発電機４から直流配線６に供給される電力を第１制御モード時より低減させる、または、直流配線６から電動発電機４に供給する制御を行う。
　本実施の形態では、蓄電器９の放電時における第１電力変換器７に対する制御モードを、第２制御モードと称する。第２制御モードは、エンジン３の駆動力と電動発電機４の駆動力とで推進力を発生させるハイブリッドモードである。
　船舶は、メンテナンス等のために、定期的に予め定められたドックに入渠する必要がある。この場合、安全性確保のため、ドックへの入渠時には、液化ガスを貯留するタンク３０を空にする、いわゆる、ガスフリーにすることが定められている。一般的に、燃料ガスを含む燃料を用いて駆動力を発生させるガスエンジンを備えた船舶には液化ガスを燃焼させるガス燃焼装置が搭載されている。しかし、ガス燃焼装置は時間当たりに焼却できるガス量が限定的であり、タンク３０内に液化ガスが多く残存する場合、ドック到着後に一定の処理時間がかかることが問題となる。
　本実施の形態では、第１電力変換器７に対する制御モードは、上記第１制御モードおよび第２制御モードに加えて、船舶がドックに入渠するための航行時に用いられる第３制御モードを含んでいる。操作入力器１６は、第３制御モードの実行を開始するための切り替えボタン等の入力操作子を含む。第３制御モードの実行開始は、ドックへ向けての出港前または出港時であってもよいし、航行中であってもよい。
　制御器１４の処理回路１５は、操作入力器１６を操作することによる第３制御モードの実行指令を受けた場合に、第３制御モードの実行を開始する。まず、処理回路１５は、船舶の位置から入居先のドックまでの距離、船舶の速度、およびタンク３０内の液化ガス残量Ｑｔについてのデータを取得する。
　船舶の位置は、ＧＰＳ等の全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を用いた船舶位置情報から取得される。なお、船舶の位置は、船舶の現在位置でなくてもよい。例えば、操作入力器１６によりユーザが指定した位置が船舶の位置に設定されてもよい。船舶の速度は、対水速度計、方位計および風向風速計等を用いた船舶速度情報から取得される。なお、船舶の速度は、船舶の現在の速度でなくてもよい。例えば、船舶の速度として、当該船舶において想定される航行速度の推定値が用いられてもよい。航行速度の推定値は、予め記憶器に記憶されていてもよいし、操作入力器１６により、ユーザが入力可能としてもよい。
　液化ガス残量Ｑｔは、タンク３０に設置されたレベルセンサ３２により検出された検出値から取得される。入渠先のドックの位置は、予め記憶器に記憶されている。複数のドックの位置が記憶された地図データが予め記憶器に記憶され、操作入力器１６により、何れのドックに入渠するかをユーザの操作入力により選択可能としてもよい。なお、液化ガス残量Ｑｔは、タンク３０に貯留された液化ガスの現在の残量でなくてもよい。例えば、操作入力器１６によりユーザが指定した量が液化ガス残量Ｑｔとして設定されてもよい。
　処理回路１５は、船舶の位置および入渠先のドックの位置との間の距離を算出する。以下では、算出した距離を到達距離と称する。処理回路１５は、到達距離および船舶の速度を用いて、船舶がドックまでエンジン３で航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量Ｑｉを推定する。
　例えば、必要液化ガス量Ｑｉは、取得した船舶の速度における単位距離当たりの燃料ガスの消費量に、到達距離を掛けた値として算出され得る。到達距離を、等速で航行する区間の第１距離と減速する区間の第２距離とで分けて、取得した船舶の速度における単位距離当たりの燃料ガスの消費量に第１距離を掛けた値と、第２距離において減速に要する燃料ガスの消費量とを加算した値が、必要液化ガス量Ｑｉとして算出されてもよい。また、予定航路における航行条件を考慮して必要液化ガス量Ｑｉが算出されてもよい。例えば、航行条件は、海峡等の特定区間を通過する際の制限速度、天候、波高等を含み得る。
　処理回路１５は、液化ガス残量Ｑｔから必要液化ガス量Ｑｉを差し引いた余剰液化ガス量Ｑｓを算出する。算出される余剰液化ガス量Ｑｓは、ドックに入渠するまでに船舶の推進力として消費される液化ガスとは別に消費しなければならない液化ガス量を意味する。処理回路１５は、ドックに到着したときに液化ガス残量Ｑｔが所定のしきい値Ｔｈ１以下になるようなエンジン３に対する回転数指令値Ｒｔを生成する。
　図２は、本実施の形態における航行時の液化ガス残量の時間的変化を示すグラフである。図３は、図２に示す液化ガス残量の時間的変化に伴う回転数指令値の時間的変化を示すグラフである。図２および図３のグラフにおいて、時刻ｔ０が船舶の位置、すなわち、第３制御モードの開始時点を示し、時刻ｔ１がドックに到着する時刻を示す。ガスフリーを達成するために、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間に液化ガス残量Ｑｔをしきい値Ｔｈ１以下にする必要がある。
　本例において、時刻ｔ０から時刻ｔ２までは、船舶は、船舶の現在の速度を維持し、時刻ｔ２から減速する。本実施の形態において、推進システム１は、上記の通り、推進プロペラ２として可変ピッチプロペラを備えている。すなわち、船舶の航行中における推進力の変更は、推進プロペラ２の翼角を変更することで行われる。そのため、仮に、電動発電機４を動作させない状態で、かつ、エンジン３の駆動力を船舶の推進力のみに利用する場合のエンジン３の回転数指令値Ｒｉは、図３に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの定速航行期間において一定の値に設定される。
　時刻ｔ０から時刻ｔ１に達する直前にエンジン３を停止させるまでの減速期間において、上記仮の回転数指令値Ｒｉは、漸減する。なお、これに代えて、仮の回転数指令値Ｒｉは、階段状に減少してもよい。また、推進プロペラ２の翼角の変化のみで船舶が停止するまで減速する場合には、仮の回転数指令値Ｒｉは時刻ｔ２における値から変化しないような制御も可能である。
　図３の例に示す仮の回転数指令値Ｒｉの推移に対応して、図２に示すように、必要液化ガス量Ｑｉが時間経過に応じて減少する。すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの定速航行期間において単位時間あたりの液化ガスの消費量が一定であるため、必要液化ガス量Ｑｉは、直線的に減少する。時刻ｔ２からの減速期間においては仮の回転数指令値Ｒｉが減少することにより、単位時間あたりの液化ガスの消費量が減少するため、必要液化ガス量Ｑｉの減少量は、定速航行期間に比べて緩やかになる。
　時刻ｔ０における液化ガス残量Ｑｔが必要液化ガス量Ｑｉより大きい場合、液化ガス残量Ｑｔから必要液化ガス量Ｑｉを差し引いた余剰液化ガス量Ｑｓを時刻ｔ１までに船舶の推進力とは別に消費する必要がある。そのため、処理回路１５は、ドックに到着したときに液化ガス残量Ｑｔが所定のしきい値Ｔｈ１以下になるようなエンジン３に対する回転数指令値Ｒｔを生成する。すなわち、時刻ｔ０における液化ガス残量Ｑｔが必要液化ガス量Ｑｉより大きい場合、第３制御モードにおける実際の回転数指令値Ｒｔは、図３に示すように、船舶の推進力を発生させるための上記仮の回転数指令値Ｒｉより大きい値となる。
　船舶のエンジン３は、頻繁な回転数変動に対する応答性が高くないため、定速航行期間における回転数指令値Ｒｔも仮の回転数指令値Ｒｉと同様に一定の値に設定される。時刻ｔ２からの減速期間においては、回転数指令値Ｒｔが時刻ｔ１までに液化ガス残量Ｑｔがしきい値Ｔｈ１以下になるように設定される。図３の例では、回転数指令値Ｒｔが単調減少するように設定されるが、減速期間における回転数指令値Ｒｔが、一定の値となるように設定されてもよいし、定速航行期間より増加した値となるように設定されてもよい。
　また、余剰液化ガス量Ｑｓが時刻ｔ１に達する前にしきい値Ｔｈ１以下または０になるように回転数指令値Ｒｔが設定されてもよい。すなわち、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間において液化ガス残量Ｑｔが必要液化ガス量Ｑｉに一致してもよい。ただし、必要液化ガス量Ｑｉはあくまで推定値であるので、ドックに到着する前に液化ガスがなくなり得る回転数指令値Ｒｔの設定は、電動発電機４等による他の推力発生手段を備えた推進システム１の場合に採用することができる。
　このようにして設定された回転数指令値Ｒｔに基づくエンジン３の駆動力は、船舶の推進力と、発電用の駆動力とに分配される。すなわち、余剰液化ガス量Ｑｓは、発電を行うことによって消費される。このために、処理回路１５は、電動発電機４が余剰液化ガス量Ｑｓに対応するエンジン３の駆動力を用いて発電するように、第１電力変換器７が電動発電機４から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成する。
　これにより、余剰液化ガス量Ｑｓは、エンジン３および電動発電機４により電力に変換される。第１電力変換器７は、電動発電機４から供給された電力を直流に変換する。余剰液化ガス量Ｑｓを用いて発電された電力は、直流配線６に第２電力変換器８を介して接続される第２電力変換器８により蓄電器９に充電される。蓄電器９に蓄えられた電力は、例えば、ドック入渠後における船内電源として用いられる。
　また、余剰液化ガス量Ｑｓを用いて発電された電力は、直流配線６に第３電力変換器１０を介して接続された交流配線１１に供給され、交流配線１１に接続される船内負荷１３が動作することにより消費されてもよい。この場合、制御器１４は、交流配線１１に接続される発電機１２の発電量を減らす、または、停止させるように制御してもよい。船内負荷１３は、例えば液化ガスを気化するために利用される蒸気を生成する電気ボイラ等を含む。また、船舶が船内負荷１３として電動の可変ピッチプロペラを用いたサイドスラスタを備えている場合には、可変ピッチプロペラの翼角を中立位置にした状態で可変ピッチプロペラを回転させることにより、電力が消費されてもよい。
　このように、本実施の形態では、ドックに入渠するための船舶の航行時において、ドックに達する時点で液化ガス残量がなくなるようにエンジンの回転数指令値が制御されることにより、液化ガス残量Ｑｔを考慮して、エンジン３で液化ガスが消費される。その上で、エンジン３で発生した駆動力のうち、船舶の推進力として用いられる駆動力を除いた余剰の駆動力が電動発電機４による発電に用いられる。例えば、第１制御モードにおける航行時よりも単位時間あたりの発電量を多くすることにより、単位時間あたりの液化ガスの消費量を多くする。これにより、ドックへ向かう航行中に発電を行いながら効率よく液化ガスを消費することができる。
　第３制御モードによる航行の結果、ドックの入渠直前、すなわち、時刻ｔ１直前の状態で、実際の液化ガス残量Ｑｔは、０になっているとは限らない。ドックに到着するまで船舶がエンジン３の駆動力を用いて航行するために、液化ガス残量Ｑｔのしきい値Ｔｈ１が０より大きい値に設定され得るからである。また、必要液化ガス量Ｑｉは、推定値であるため、実際にドックに到着するまでに船舶の推進力を発生させるために必要となる液化ガス量は、実際の航行環境等に応じて変化し得る。また、必要液化ガス量Ｑｉ自体もある程度のマージンを含めた値に設定され得る。
　そこで、ドックの入渠前、例えば、ドックのある港の湾内に船舶が進入した場合等において、必要液化ガス量Ｑｉがタンク３０に残っている場合に、処理回路１５は、船舶を停船状態としつつ、エンジン３を駆動させることにより液化ガスを消費させるような制御指令を生成する。
　例えば、処理回路１５は、推進プロペラ２への動力伝達を行わずに、エンジン３の駆動力を電動発電機４における発電に用いることにより液化ガスを消費させるような制御指令を生成し得る。発電された電力は、上記と同様に、蓄電器９に充電される、または、船内負荷１３の電源として利用される。
　これに代えて、または、これに加えて、処理回路１５は、エンジン３の駆動力により推進プロペラ２を回転させることで液化ガスを消費させるような制御指令を生成してもよい。
　例えば、処理回路１５は、停船状態において、エンジン３を駆動し、かつ、可変ピッチプロペラである推進プロペラ２を前進側微小角および後進側微小角の間で交互に変化させるように制御する。これにより、停船状態を保持しつつ余剰液化ガス量Ｑｓの少なくとも一部をエンジン３で生じる駆動力により消費させる。
　また、例えば、処理回路１５は、停船状態において、エンジン３を駆動し、かつ、左右一対の舵３１を停船位置とした状態で推進プロペラ２を回転させるように制御する。これによっても、停船状態を保持しつつ余剰液化ガス量Ｑｓの少なくとも一部をエンジン３で生じる駆動力により消費させる。
　また、本実施の形態の推進プロペラ２および舵３１の構成に代えて、プロペラの回転軸方向を変更可能な複数の旋回式スラスタを備えている場合、処理回路１５は、停船状態において、エンジン３を駆動し、かつ、複数の旋回式スラスタの回転軸方向を停船状態を保持する方向に制御してもよい。すなわち、複数の旋回式スラスタが互いの推力を相殺するように動作することにより、推進プロペラ２が駆動されながら、船舶の停止状態が保持される。これによっても、停船状態を保持しつつ余剰液化ガス量Ｑｓの少なくとも一部をエンジン３で生じる駆動力により消費させ得る。
　本実施の形態によれば、航行時において予め液化ガス残量Ｑｔを考慮した回転数指令値に基づいてエンジン３が駆動することにより、液化ガスが効率的に消費されるため、停船状態における液化ガスの消費量および液化ガス残量Ｑｔを０にするまでの時間を短縮することができる。したがって、環境負荷の低い船舶を実現することができる。
　以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
　［他の実施の形態］
　例えば、処理回路１５は、上記実施の形態に従って回転数指令値Ｒｔを生成した時点以後の所定の船舶位置における実際の液化ガス残量Ｑｔの減り具合に応じて回転数指令値Ｒｔを補正してもよい。
　図４は、本実施の形態の変形例における航行時の液化ガス残量の時間的変化を示すグラフである。図５は、図４に示す液化ガス残量の時間的変化に伴う回転数指令値の時間的変化を示すグラフである。図２および図３のグラフと同様に、図４および図５のグラフにおいて、時刻ｔ０の時点で回転数指令値Ｒｔが生成され、第３制御モードが開始される。
　処理回路１５は、回転数指令値Ｒｔを生成した時点である時刻ｔ０以後の所定の船舶位置Ｐａにおける液化ガス残量Ｑｔａａのデータを取得する。所定の船舶位置Ｐａは、時刻ｔ０からの経過時間によって定められてもよいし、時刻ｔ０における船舶の位置からの距離によって定められてもよいし、時刻ｔ０における船舶の位置からドックまでの航路上に設定されたウェイポイントであってもよい。図４および図５において、船舶が船舶位置Ｐａに到達したときの時刻がｔＰａとして示されている。
　処理回路１５は、回転数指令値Ｒｔに基づいて推定される船舶位置Ｐａでの推定液化ガス残量Ｑｔａｅを算出する。推定液化ガス残量Ｑｔａｅは、回転数指令値をＲｔとしたときの液化ガス残量Ｑｔの時間的変化の推定値を示す関数と時刻ｔ０から船舶位置Ｐａに到達するまでの時間とに基づいて算出される。すなわち、図４におけるグラフＶｔにおいて時刻ｔＰａのときの液化ガス残量が推定液化ガス残量Ｑｔａｅとなる。
　処理回路１５は、船舶位置Ｐａにおける実際の液化ガス残量Ｑｔａａと推定液化ガス残量Ｑｔａｅとの差分を算出する。図４の例においては、推定液化ガス残量Ｑｔａｅより実際の液化ガス残量Ｑｔａａの方が多くなっている。すなわち、船舶位置Ｐａにおいて予想より液化ガスが多く残っていると判定される。処理回路１５は、船舶位置Ｐａにおける実際の液化ガス残量Ｑｔａａと推定液化ガス残量Ｑｔａｅとの差分に基づいて回転数指令値Ｑｔを補正し得る。図５に示すように、船舶位置Ｐａにおいて、処理回路１５は、単位時間あたりの液化ガス消費量を増加させるべく、元の回転数指令値Ｒｔより高い回転数指令値Ｒｔａに補正する。さらに、処理回路１５は、補正後の回転数指令値Ｒｔａに基づいて電力変換器指令値を補正する。
　処理回路１５は、元の回転数指令値Ｒｔに所定の係数をかけるまたは改めて上記実施の形態に示したように回転数指令値Ｒｔａを算出する等によって回転数指令値を補正する。
　所定の船舶位置は、複数設定され得る。本変形例は、第３制御モードの開始後、２つの船舶位置として定められる第１船舶位置Ｐａおよび第２船舶位置Ｐｂで回転数指令値Ｒｔの見直しが行われる。処理回路１５は、第２船舶位置Ｐｂにおいても、第１船舶位置Ｐａと同様に、第２船舶位置Ｐｂにおける液化ガス残量Ｑｔｂａのデータを取得する。また、処理回路１５は、回転数指令値Ｒｔａに基づいて推定される第２船舶位置Ｐｂでの推定液化ガス残量Ｑｔｂｅを算出する。
　推定液化ガス残量Ｑｔｂｅは、回転数指令値をＲｔａとしたときの液化ガス残量Ｑｔの時間的変化の推定値を示す関数と第１船舶位置Ｐａにおける時刻ｔＰａから時刻ｔＰｂに第２船舶位置Ｐｂに到達するまでの時間とに基づいて算出される。すなわち、図４におけるグラフＶｔａにおいて時刻ｔＰｂのときの液化ガス残量が推定液化ガス残量Ｑｔｂｅとなる。処理回路１５は、第２船舶位置Ｐｂにおける実際の液化ガス残量Ｑｔｂａと推定液化ガス残量Ｑｔｂｅとの差分に基づいて回転数指令値Ｑｔａを補正し得る。
　図４の例においては、推定液化ガス残量Ｑｔｂｅより実際の液化ガス残量Ｑｔｂａの方が少なくなっている。すなわち、第２船舶位置Ｐｂにおいて予想より液化ガスが多く消費されていると判定される。本変形例において、処理回路１５は、図５に示すように、単位時間あたりの液化ガス消費量を減少させるべく、元の回転数指令値Ｒｔａより低い回転数指令値Ｒｔｂに補正する。さらに、処理回路１５は、補正後の回転数指令値Ｒｔｂに基づいて電力変換器指令値を補正する。
　これによれば、回転数指令値Ｒｔ生成後において実際の液化ガス残量Ｑｔの減り具合に応じて回転数指令値Ｒｔが補正される。このため、回転数指令値Ｒｔ生成後の船舶の実際の運航状態が変化しても過不足のない液化ガスの消費を実現することができる。
　なお、処理回路１５は、船舶位置Ｐａ，Ｐｂにおける実際の液化ガス残量Ｑｔａａ，Ｑｔｂａと推定液化ガス残量Ｑｔａｅ，Ｑｔｂｅとの差分の大きさが所定の基準値以上である場合に回転数指令値Ｒｔを補正し、差分の大きさが所定の基準値未満の場合、回転数指令値Ｒｔの補正を行わないようにしてもよい。また、本変形例では、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの定速航行期間における船舶位置Ｐａ，Ｐｂにおいて回転数指令値Ｒｔが補正される態様を例示したが、時刻ｔ２から時刻ｔ１までの減速期間において回転数指令値Ｒｔが補正されてもよい。
　また、上記実施の形態においては、船舶として、エンジン３および電動発電機４を推進プロペラ２への駆動力として使用可能なハイブリッド推進船を例示したが、これに限られない。すなわち、本開示の態様は、エンジン３として液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動するエンジンを備えた推進システム１に適用可能である。そのため、推進システムは、推進プロペラ２への駆動力を発生する電動発電機４を備えていなくてもよい。この場合、推進システムは、エンジン３の駆動力を利用して発電可能な発電機を備えていればよい。
　また、上記実施の形態において、船舶内の制御器１４が第３制御モードにおける各種演算を行う処理回路１５を備えた態様を例示したが、処理回路１５は、船舶の外部において構成されてもよい。例えば、陸上に設置された管理装置と船舶とが通信可能に構成され、管理装置が船舶の推進システム１を構成する制御器１４の一部として第３制御モードにおける各種演算を行う処理回路１５を備えてもよい。
　また、上記実施の形態において、エンジン３の回転数指令値を生成するための基準となる液化ガス残量Ｑｔのしきい値は、ドックに到着する直前の液化ガス残量Ｑｔの値、すなわち、時刻ｔ１におけるしきい値Ｔｈ１として設定されている例を示したが、しきい値以下にすべき時点は、ドックに到着する前の所定の時点であれば、何れの時期でもよい。例えば、しきい値以下にすべき時点が、定速航行期間の終了時点である時刻ｔ２に設定されてもよい。すなわち、処理回路１５は、時刻ｔ２の時点で液化ガス残量Ｑｔがしきい値Ｔｈ２以下になるようなエンジン３に対する回転数指令値を生成してもよい。また、例えば、操作入力器１６によりしきい値Ｔｈ１を設定する位置座標、ドックとの距離またはドック到着時を基準とする時間をユーザが入力可能とし、当該入力した内容に基づいてしきい値Ｔｈ１以下にすべき時点が設定されてもよい。
　ただし、しきい値Ｔｈ１以下にすべき時点をドックに到着する前の所定の時点に設定する場合、しきい値Ｔｈ１以下にすべき時点における位置とドックの位置との間において船舶が液化ガスを消費することによる航行以外の航行能力を有することが望ましい。すなわち、電動発電機４を備えたハイブリッド推進船またはエンジン３がデュアルフューエルエンジンである場合に、しきい値Ｔｈ１以下にすべき時点をドックに到着する前の所定の時点に設定してもよい。なお、タグボート、牽引ロープ等の外部の作用によりドックに到着可能な範囲であれば、液化ガスを消費することによる航行以外の航行能力を有しない船舶に対しても、しきい値Ｔｈ１以下にすべき時点をドックに到着する前の時点に設定可能である。
　また、上記実施の形態においては、ハイブリッド推進船として、エンジン３および電動発電機４が減速機５を介して推進プロペラ２に並列に接続される構成を例示したが、エンジン３の駆動力を用いて電動発電機４が発電可能である構成であれば、エンジン３および電動発電機４の駆動力を推進プロペラ２に伝達する機構はどのような構成でもよい。
 上記実施の形態における制御プログラムは、外部のコンピュータからダウンロードすることによって提供される、またはコンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録されるプログラム製品として構成されてもよいし、制御プログラムが予めインストールされたコンピュータ製品として構成されてもよい。
　［本開示のまとめ］
　［項目１］
　本開示の一態様に係る推進システムは、液化ガスを貯留するタンクと、前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の推進システムであって、前記制御器は、処理回路を含み、前記処理回路は、前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量を取得し、前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定し、前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出し、前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成し、前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成する。
　上記構成によれば、ドックに入渠するための船舶の航行時において、ドックに達する時点で液化ガス残量がなくなるようにエンジンの回転数指令値が制御されることにより、エンジンで液化ガスが消費される。その上で、エンジンで発生した駆動力のうち、船舶の推進力として用いられる駆動力を除いた余剰の駆動力が発電機による発電に用いられる。これにより、ドックへ向かう航行中に発電を行いながら効率よく液化ガスを消費することができる。
　［項目２］
　項目１の推進システムにおいて、前記処理回路は、前記回転数指令値を生成した時点以後の所定の船舶位置における前記液化ガス残量のデータを取得し、前記回転数指令値に基づいて推定される前記船舶位置での推定液化ガス残量を算出し、前記船舶位置における前記液化ガス残量と前記推定液化ガス残量との差分に基づいて、前記回転数指令値を補正してもよい。これによれば、回転数指令値生成後において実際の液化ガス残量の減り具合に応じて回転数指令値が補正される。このため、回転数指令値生成後の船舶の実際の運航状態が変化しても過不足のない液化ガスの消費を実現することができる。
　［項目３］
　項目１または２の推進システムは、前記電力変換器に電気的に接続される蓄電器を備え、前記蓄電器は、前記発電機から受け取った電力により充電されてもよい。
　［項目４］
　項目１から３の何れかの推進システムは、前記電力変換器に電気的に接続される船内負荷を備え、前記船内負荷は、前記発電機から受け取った電力により動作してもよい。
　［項目５］
　項目１から４の何れかの推進システムは、前記エンジンに機械的に接続された推進プロペラを備え、前記推進プロペラは、前記エンジンに機械的に接続され、翼角指令値に従って翼角を変更可能な可変ピッチプロペラを含み、前記処理回路は、停船状態において、前記エンジンを駆動し、かつ、前記可変ピッチプロペラを前進側微小角および後進側微小角の間で交互に変化させるように制御することにより、前記停船状態を保持しつつ前記余剰液化ガス量の少なくとも一部を前記エンジンで生じる駆動力により消費させてもよい。これによれば、ドックに近づいた段階で液化ガス残量が残っていても船舶を停止した状態で液化ガスを迅速に消費することができる。
　［項目６］
　項目１から５の何れかの推進システムは、前記エンジンに機械的に接続された推進プロペラと、前記推進プロペラの後方または側方に配置された左右一対の舵と、を備え、
　前記処理回路は、停船状態において、前記エンジンを駆動し、かつ、前記左右一対の舵を停船位置とした状態で前記推進プロペラを回転させるように制御することにより、前記停船状態を保持しつつ前記余剰液化ガス量の少なくとも一部を前記エンジンで生じる駆動力により消費させてもよい。
　［項目７］
　項目１から４の何れかの推進システムは、前記エンジンに機械的に接続された推進プロペラを備え、前記推進プロペラは、プロペラの回転軸方向を変更可能な複数の旋回式スラスタを含み、前記処理回路は、停船状態において、前記エンジンを駆動し、かつ、前記複数の旋回式スラスタの回転軸方向を停船状態を保持する方向に制御することにより、前記停船状態を保持しつつ前記余剰液化ガス量の少なくとも一部を前記エンジンで生じる駆動力により消費させてもよい。
　［項目８］
　本開示の他の態様に係る制御プログラムは、液化ガスを貯留するタンクと、前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の制御プログラムであって、前記制御プログラムは、前記制御器に、前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量を取得すること、前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定すること、前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出すること、前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成すること、および前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成することを行わせる。
　［項目９］
　本開示の他の態様に係る制御方法は、液化ガスを貯留するタンクと、前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の制御方法であって、前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量を取得し、前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定し、前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出し、前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成し、前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成する。
１　推進システム
２　推進プロペラ
３　エンジン
４　電動発電機（発電機）
７　第１電力変換器（電力変換器）
９　蓄電器
１３　船内負荷
１４　制御器
１５　処理回路
３０　タンク
３１　舵

Claims (9)

  1. 　液化ガスを貯留するタンクと、
    　前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、
    　前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、
    　前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、
    　前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の推進システムであって、
    　前記制御器は、処理回路を含み、
    　前記処理回路は、
    　前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量についてのデータを取得し、
    　前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定し、
    　前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出し、
    　前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成し、
    　前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成する、推進システム。
  2. 　前記処理回路は、
    　前記回転数指令値を生成した時点以後の所定の船舶位置における前記液化ガス残量のデータを取得し、
    　前記回転数指令値に基づいて推定される前記船舶位置での推定液化ガス残量を算出し、
    　前記船舶位置における前記液化ガス残量と前記推定液化ガス残量との差分に基づいて、前記回転数指令値を補正する、請求項１に記載の推進システム。
  3. 　前記電力変換器に電気的に接続される蓄電器を備え、
    　前記蓄電器は、前記発電機から受け取った電力により充電される、請求項１または２に記載の推進システム。
  4. 　前記電力変換器に電気的に接続される船内負荷を備え、
    　前記船内負荷は、前記発電機から受け取った電力により動作する、請求項１または２に記載の推進システム。
  5. 　前記エンジンに機械的に接続された推進プロペラを備え、
    　前記推進プロペラは、翼角指令値に従って翼角を変更可能な可変ピッチプロペラを含み、
    　前記処理回路は、停船状態において、前記エンジンを駆動し、かつ、前記可変ピッチプロペラを前進側微小角および後進側微小角の間で交互に変化させるように制御することにより、前記停船状態を保持しつつ前記余剰液化ガス量の少なくとも一部を前記エンジンで生じる駆動力により消費させる、請求項１または２に記載の推進システム。
  6. 　前記エンジンに機械的に接続された推進プロペラと、
    　前記推進プロペラの後方または側方に配置された左右一対の舵と、を備え、
    　前記処理回路は、停船状態において、前記エンジンを駆動し、かつ、前記左右一対の舵を停船位置とした状態で前記推進プロペラを回転させるように制御することにより、前記停船状態を保持しつつ前記余剰液化ガス量の少なくとも一部を前記エンジンで生じる駆動力により消費させる、請求項１または２に記載の推進システム。
  7. 　前記エンジンに機械的に接続された推進プロペラを備え、
    　前記推進プロペラは、プロペラの回転軸方向を変更可能な複数の旋回式スラスタを含み、
    　前記処理回路は、停船状態において、前記エンジンを駆動し、かつ、前記複数の旋回式スラスタの回転軸方向を停船状態を保持する方向に制御することにより、前記停船状態を保持しつつ前記余剰液化ガス量の少なくとも一部を前記エンジンで生じる駆動力により消費させる、請求項１または２に記載の推進システム。
  8. 　液化ガスを貯留するタンクと、
    　前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、
    　前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、
    　前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、
    　前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の制御プログラムであって、
    　前記制御プログラムは、前記制御器に、
    　前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量についてのデータを取得すること、
    　前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定すること、
    　前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出すること、
    　前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成すること、および
    　前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成することを行わせる、制御プログラム。
  9. 　液化ガスを貯留するタンクと、
    　前記液化ガスを気化した燃料ガスを含む燃料で駆動し、回転数指令値に従って回転数が制御されるエンジンと、
    　前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンの駆動力を利用して発電可能な発電機と、
    　前記発電機に電気的に接続される電力変換器と、
    　前記エンジンおよび前記電力変換器を制御する制御器と、を備えた船舶の制御方法であって、
    　前記船舶の位置から入渠先のドックまでの距離、前記船舶の速度、および前記タンク内の液化ガス残量についてのデータを取得し、
    　前記距離および前記速度を用いて、前記船舶が前記ドックまで前記エンジンで航行するために必要な液化ガスの量を示す必要液化ガス量を推定し、
    　前記液化ガス残量から前記必要液化ガス量を差し引いた余剰液化ガス量を算出し、
    　前記ドックに到着する前の所定の時点で前記液化ガス残量が所定のしきい値以下になるような前記エンジンに対する前記回転数指令値を生成し、
    　前記発電機が前記余剰液化ガス量に対応する前記エンジンの駆動力を用いて発電するように、前記電力変換器が前記発電機から受け取る電力を制御するための電力変換器指令値を生成する、制御方法。
     
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