JP2024039747A - Hydraulic drive system of vessel - Google Patents

Abstract

To reduce fluctuation in rotational speed of an electric generator in a system that controls the rotational speed of the electric generator by controlling a hydraulic pump and volume of displacement of the hydraulic pump according to variation in engine rotational speed.SOLUTION: A hydraulic drive system (10) of a vessel including: an engine (11) for generating propulsion power for a vessel; a hydraulic pump (14) coupled to an output shaft (13) of the engine (11) and driven by output of the engine (11); a variable volume type hydraulic motor (15) driven by hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump (14); and an electric generator (17) for generating power by using rotational force of the hydraulic motor (15). The hydraulic drive system further includes a fly wheel (29) on a rotational shaft (16) for coupling the hydraulic motor (15) with the electric generator (17).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、船舶の油圧駆動システムに関する。 The present invention relates to a hydraulic drive system for a ship.

主に中型及び大型の船舶として、一般にプロペラを回転駆動して船舶を推進させる動力を出力する２ストロークエンジンと、船内で使用する電力を供給するための発電機を駆動する４ストロークエンジンとを備えた船舶が知られている。このような船舶で用いられる２ストロークエンジンは、４ストロークエンジンと比較して効率が良いため、船舶の燃料消費量の低減を目的として２ストロークエンジンの出力の一部を発電用の動力として利用する主軸発電機を備えた船舶がある。 Mainly used as medium- and large-sized ships, they are generally equipped with a two-stroke engine that rotates a propeller and outputs power to propel the ship, and a four-stroke engine that drives a generator to supply electricity used on board. There are some known ships. The two-stroke engines used in such ships are more efficient than four-stroke engines, so a portion of the output of the two-stroke engine is used as power for power generation in order to reduce the ship's fuel consumption. There are ships equipped with main shaft generators.

例えば特許文献１には、船舶のエンジンによって駆動される第１油圧ポンプと、発電機に接続される第１油圧モータと、第１油圧ポンプと第１油圧モータとを連結する第１油圧回路と、第１油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第１油圧ポンプ制御器と、第１油圧モータの押しのけ容積を制御する第１油圧モータ制御器と、第１油圧ポンプ制御器及び第１油圧モータ制御器を制御して第１油圧モータの回転数を制御する発電機制御装置とを備えて発電機の回転数を制御する船舶の発電装置及び推進装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 describes a first hydraulic pump driven by a ship's engine, a first hydraulic motor connected to a generator, and a first hydraulic circuit connecting the first hydraulic pump and the first hydraulic motor. , a first hydraulic pump controller that controls the displacement of the first hydraulic pump, a first hydraulic motor controller that controls the displacement of the first hydraulic motor, a first hydraulic pump controller, and a first hydraulic motor controller. A power generation device and a propulsion device for a ship are disclosed, which include a generator control device that controls the rotation speed of a first hydraulic motor and controls the rotation speed of the generator.

特開２０１３－１１２０８８号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-112088

ここで、発電機による発電電力を船内で使用するには、船内の電力系統に適合した電圧及び周波数とする必要がある。発電機の出力を交流から直流に変換し、再び交流に変換して所望の電圧及び周波数に変換することが考えられるが、交流から直流、そして再び交流に変換する変換器は高価であり、実用上の障害となっている。 Here, in order to use the power generated by the generator onboard the ship, it is necessary to set the voltage and frequency to be compatible with the onboard power system. It is conceivable to convert the output of the generator from AC to DC and then back to AC to convert it to the desired voltage and frequency, but the converter that converts from AC to DC and back to AC is expensive and impractical. This is an obstacle to the above.

一方、特許文献１に記載の船舶の発電装置及び推進装置は、油圧ポンプ及び油圧モータそれぞれの押しのけ容積を制御することで、発電機の回転数を制御し、所望の発電電圧及び周波数に制御している。しかしながら、エンジンの回転数の変動に合わせて油圧ポンプ及び油圧モータの押しのけ容積を制御したとしても、エンジン回転数の変動タイミングと、押しのけ容積の変化タイミングとにずれが生じ、発電機の回転数が不安定になるおそれがある。 On the other hand, the power generation device and propulsion device for a ship described in Patent Document 1 controls the rotation speed of the generator to a desired power generation voltage and frequency by controlling the displacement of each of the hydraulic pump and the hydraulic motor. ing. However, even if the displacement of the hydraulic pump and hydraulic motor is controlled in accordance with fluctuations in engine speed, there will be a lag between the timing of changes in engine speed and the timing of changes in displacement, causing the generator's speed to change. There is a risk of instability.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、エンジン回転数の変動に応じて油圧ポンプ及び油圧モータの押しのけ容積を制御し発電機の回転数を制御するシステムにおいて、発電機の回転数の変動を低減可能な油圧駆動システムを提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and includes a system that controls the displacement of a hydraulic pump and a hydraulic motor in accordance with fluctuations in engine speed, thereby controlling the speed of a generator. Provides a hydraulic drive system that can reduce fluctuations.

本発明のある観点によれば、
船舶の推進力を生成するエンジンと、
前記エンジンの出力軸に連結されて前記エンジンの出力によって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される油圧によって駆動される可変容量型の油圧モータと、
前記油圧モータの回転力を利用して発電する発電機と、
を備えた船舶の油圧駆動システムにおいて、
前記油圧モータと前記発電機とを連結する回転軸にフライホイールを備える、
ことを特徴とする、船舶の油圧駆動システムが提供される。 According to one aspect of the invention,
an engine that generates propulsion for the ship;
a hydraulic pump connected to the output shaft of the engine and driven by the output of the engine;
a variable displacement hydraulic motor driven by hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump;
a generator that generates electricity using the rotational force of the hydraulic motor;
In hydraulic drive systems of ships equipped with
a rotary shaft connecting the hydraulic motor and the generator includes a flywheel;
A hydraulic drive system for a ship is provided.

以上説明したように本発明によれば、エンジン回転数の変動に応じて油圧ポンプ及び油圧モータの押しのけ容積を制御し発電機の回転数を制御するシステムにおいて、発電機の回転数の変動を低減することができる。 As explained above, according to the present invention, in a system that controls the displacement of a hydraulic pump and a hydraulic motor in accordance with fluctuations in engine speed to control the speed of a generator, fluctuations in the speed of the generator are reduced. can do.

本発明の実施の形態に係る油圧駆動システムの構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of a hydraulic drive system according to an embodiment of the present invention. 同実施形態に係る両傾転型の斜板式可変容量型のポンプモータの構成例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of a double tilting swash plate type variable displacement pump motor according to the same embodiment. 同実施形態の変形例に係る油圧駆動システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the hydraulic drive system based on the modification of the same embodiment.

以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that, in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configurations are designated by the same reference numerals and redundant explanation will be omitted.

＜油圧駆動システムの構成＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る油圧駆動システムの構成例を説明する。
図１は、油圧駆動システム１０の全体構成を模式的に示した説明図である。油圧駆動システム１０は、エンジン１１、プロペラ１２、油圧ポンプ１４、油圧モータ１５、主軸発電機１７、同期調相機（ロータリコンデンサ）１８及び制御装置３０を備えて構成される。 <Configuration of hydraulic drive system>
With reference to FIG. 1, a configuration example of a hydraulic drive system according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of a hydraulic drive system 10. As shown in FIG. The hydraulic drive system 10 includes an engine 11, a propeller 12, a hydraulic pump 14, a hydraulic motor 15, a main shaft generator 17, a synchronous phase modifier (rotary capacitor) 18, and a control device 30.

エンジン１１は、例えば２ストロークのディーゼルエンジンであり、制御装置３０により駆動制御され、出力軸１３を回転駆動する。エンジン１１は、ガソリンエンジンあるいは４ストロークエンジン等の他の形式のエンジンであってもよいが、２ストロークエンジンは燃料消費量が少なく済むことから中型あるいは大型の船舶用のエンジンとして好適である。 The engine 11 is, for example, a two-stroke diesel engine, and is controlled by the control device 30 to rotationally drive the output shaft 13 . The engine 11 may be a gasoline engine or another type of engine such as a four-stroke engine, but a two-stroke engine is suitable as an engine for medium-sized or large-sized ships because it consumes less fuel.

出力軸１３の一端側には、回転により船舶を推進させるプロペラ１２が取り付けられている。エンジン１１は、出力軸１３を介してプロペラ１２を回転させて船舶を推進させる推進力を生成する。なお、本実施形態の油圧駆動システム１０では、羽根の角度（ピッチ）が固定された固定ピッチプロペラが採用され、この分生産コストが抑制されている。 At one end of the output shaft 13, a propeller 12 is attached that rotates to propel the ship. The engine 11 rotates a propeller 12 via an output shaft 13 to generate propulsive force that propels the ship. In addition, the hydraulic drive system 10 of this embodiment employs a fixed pitch propeller in which the angle (pitch) of the blades is fixed, and the production cost is suppressed accordingly.

エンジン１１は、正回転（矢印Ｆの回転方向）及び逆回転（矢印Ｒの方向）可能な構成を有している。エンジン１１が正回転することにより、プロペラ１２が正回転し、船舶が前進方向に推進する。エンジン１１が逆回転することにより、プロペラ１２が逆回転し、船舶が後進方向に推進する。 The engine 11 has a configuration capable of forward rotation (in the direction of arrow F) and reverse rotation (in the direction of arrow R). As the engine 11 rotates forward, the propeller 12 rotates forward, propelling the ship forward. When the engine 11 rotates in the opposite direction, the propeller 12 rotates in the opposite direction, and the ship is propelled in the reverse direction.

油圧ポンプ１４は、出力軸１３の他端側に連結されてエンジン１１の出力によって駆動され、作動油を吐出する。本実施形態において、油圧ポンプ１４は、出力軸１３の回転力により駆動される斜板式可変容量型のピストンポンプであり、斜板の傾きである傾転量（押しのけ容積）を制御することによって、エンジン１１の回転数に対する油圧ポンプ１４からの吐出流量を調整可能に構成されている。斜板の傾き（傾転量）は、制御装置３０により駆動されるアクチュエータ１４ａにより調節可能になっている。なお、油圧ポンプ１４は、出力軸１３に対して直接組付けられていてもよく、ギヤ機構を介して組付けられていてもよい。 The hydraulic pump 14 is connected to the other end of the output shaft 13, driven by the output of the engine 11, and discharges hydraulic oil. In this embodiment, the hydraulic pump 14 is a swash plate type variable displacement piston pump driven by the rotational force of the output shaft 13, and by controlling the amount of tilt (displaced volume), which is the inclination of the swash plate, The discharge flow rate from the hydraulic pump 14 is configured to be adjustable with respect to the rotational speed of the engine 11. The inclination (amount of tilting) of the swash plate can be adjusted by an actuator 14a driven by the control device 30. Note that the hydraulic pump 14 may be attached directly to the output shaft 13 or may be attached via a gear mechanism.

油圧モータ１５は、油圧ポンプ１４から供給される油圧によって駆動され、油圧モータ１５と主軸発電機１７とを連結するモータ軸（回転軸）１６を回転駆動する。油圧モータ１５は、油圧により回転駆動される斜板式可変容量型のポンプモータであり、斜板の傾きである傾転量（押しのけ容積）を制御することによって、油圧ポンプ１４からの吐出流量に対するモータ軸１６の回転速度を調整可能に構成されている。斜板の傾き（傾転量）は、制御装置３０により駆動されるアクチュエータ１５ａにより調節可能になっている。 The hydraulic motor 15 is driven by hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump 14 and rotationally drives a motor shaft (rotating shaft) 16 that connects the hydraulic motor 15 and the main shaft generator 17 . The hydraulic motor 15 is a swash plate type variable displacement pump motor that is rotationally driven by hydraulic pressure, and by controlling the amount of tilt (displacement volume), which is the inclination of the swash plate, the motor changes the discharge flow rate from the hydraulic pump 14. The rotation speed of the shaft 16 is configured to be adjustable. The inclination (amount of tilting) of the swash plate can be adjusted by an actuator 15a driven by the control device 30.

油圧モータ１５は、第１の油路２４及び第２の油路２５を介して油圧ポンプ１４と接続されている。第１の油路２４には、第１のアキュムレータ２６が接続されている。第２の油路２５には、第２のアキュムレータ２７が接続されている。 The hydraulic motor 15 is connected to the hydraulic pump 14 via a first oil passage 24 and a second oil passage 25. A first accumulator 26 is connected to the first oil passage 24 . A second accumulator 27 is connected to the second oil passage 25 .

本実施形態の油圧駆動システム１０では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５いずれも、ポンプ及びモータのいずれとしても機能し得るポンプモータが用いられている。この場合、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５は、基本的に同一の構成であってよい。 In the hydraulic drive system 10 of this embodiment, both the hydraulic pump 14 and the hydraulic motor 15 are pump motors that can function as either a pump or a motor. In this case, the hydraulic pump 14 and the hydraulic motor 15 may have basically the same configuration.

ここで、図２を参照して、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５として用いられる斜板式可変容量型のポンプモータの構成の一例を簡単に説明する。図２は、可変容量型のポンプモータの一例を示す断面図である。 Here, with reference to FIG. 2, an example of the configuration of a swash plate type variable displacement pump motor used as the hydraulic pump 14 and the hydraulic motor 15 will be briefly described. FIG. 2 is a sectional view showing an example of a variable displacement pump motor.

図２に示した可変容量型のポンプモータ１００は、カバー１０１と、ポンプハウジング１０２と、カバー１０１及びポンプハウジング１０２に軸支される駆動軸１０３とを備えている。駆動軸１０３は、上記の油圧ポンプ１４におけるエンジン１１の出力軸１３に相当し、上記の油圧モータ１５におけるモータ軸１６に相当する。 The variable displacement pump motor 100 shown in FIG. 2 includes a cover 101, a pump housing 102, and a drive shaft 103 supported by the cover 101 and the pump housing 102. The drive shaft 103 corresponds to the output shaft 13 of the engine 11 in the hydraulic pump 14 described above, and corresponds to the motor shaft 16 in the hydraulic motor 15 described above.

カバー１０１には、ポンプモータ１００が油圧ポンプとして機能する場合に吸入される作動油が流れるとともに、ポンプモータ１００が油圧モータとして機能する場合に排出される作動油が流れる第１の給排通路１０４が設けられる。また、カバー１０１には、ポンプモータ１００が油圧ポンプとして機能する場合に吐出される作動油が流れるとともに、ポンプモータ１００が油圧モータとして機能する場合に導入される作動油が流れる第２の給排通路１０５が設けられる。 The cover 101 has a first supply/discharge passage 104 through which hydraulic oil is sucked when the pump motor 100 functions as a hydraulic pump, and through which hydraulic oil is discharged when the pump motor 100 functions as a hydraulic motor. is provided. The cover 101 also has a second supply/drainage port through which hydraulic oil discharged when the pump motor 100 functions as a hydraulic pump flows, and through which hydraulic oil introduced when the pump motor 100 functions as a hydraulic motor flows. A passageway 105 is provided.

ポンプモータ１００を上記の油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５として機能させる場合のいずれにおいても、第１の給排通路１０４は第２の油路２５に連通する。一方、ポンプモータ１００を上記の油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５として機能させる場合のいずれにおいても、第２の給排通路１０５は第１の油路２４に連通する。 In both cases where the pump motor 100 functions as the above-mentioned hydraulic pump 14 and hydraulic motor 15, the first supply/discharge passage 104 communicates with the second oil passage 25. On the other hand, in both cases where the pump motor 100 functions as the above-mentioned hydraulic pump 14 and hydraulic motor 15, the second supply/discharge passage 105 communicates with the first oil passage 24.

駆動軸１０３にはシリンダブロック１０６が連結され、シリンダブロック１０６は駆動軸１０３と一体に回転する。シリンダブロック１０６の一端側にはポートプレート１０７が設けられ、他端側には斜板１０８が設けられる。シリンダブロック１０６の一端側の面は、ポートプレート１０７に摺接する。シリンダブロック１０６には、駆動軸１０３の軸方向に沿って複数のシリンダ１０９が画成されている。各シリンダ１０９にはピストン１１０が軸方向移動可能に挿入されており、シリンダ１０９とピストン１１０とにより容積室１１１が画成される。容積室１１１は、ポートプレート１０７に設けられた油圧ポート１１２，１１３を介してカバー１０１に形成された第１の給排通路１０４及び第２の給排通路１０５と連通可能になっている。 A cylinder block 106 is connected to the drive shaft 103, and the cylinder block 106 rotates together with the drive shaft 103. A port plate 107 is provided at one end of the cylinder block 106, and a swash plate 108 is provided at the other end. A surface on one end side of the cylinder block 106 is in sliding contact with a port plate 107. A plurality of cylinders 109 are defined in the cylinder block 106 along the axial direction of the drive shaft 103. A piston 110 is inserted into each cylinder 109 so as to be movable in the axial direction, and a volume chamber 111 is defined by the cylinder 109 and the piston 110. The volume chamber 111 can communicate with a first supply/discharge passage 104 and a second supply/discharge passage 105 formed in the cover 101 via hydraulic ports 112 , 113 provided in the port plate 107 .

シリンダ１０９から突出するピストン１１０の端部は、斜板１０８に摺接する。ピストン１１０は、駆動軸１０３とともにシリンダブロック１０６が回転したときに、斜板１０８に摺接しながら、駆動軸１０３を中心に回転する。斜板１０８が駆動軸１０３に直交する面に対して傾いている状態では、この回転に伴い、ピストン１１０がシリンダ１０９内を往復動し、容積室１１１が拡縮する。 The end of the piston 110 that protrudes from the cylinder 109 comes into sliding contact with the swash plate 108 . When the cylinder block 106 rotates together with the drive shaft 103, the piston 110 rotates around the drive shaft 103 while slidingly contacting the swash plate 108. When the swash plate 108 is inclined with respect to a plane perpendicular to the drive shaft 103, the piston 110 reciprocates within the cylinder 109 as the swash plate 108 rotates, and the volume chamber 111 expands and contracts.

ポンプモータ１００を上記の油圧ポンプ１４として機能させる場合、容積室１１１が拡張する領域においてカバー１０１の第１の給排通路１０４が容積室１１１に連通し、容積室１１１が収縮する領域において第２の給排通路１０５が容積室１１１に連通するよう、斜板１０８が傾けられる。これにより、ポンプモータ１００の回転に伴い、第２の油路２５から第１の給排通路１０４を介して作動油が容積室１１１に吸入されるとともに、容積室１１１内で加圧された後、第２の給排通路１０５を介して第１の油路２４へ吐出される。吐出流量は、傾転量を制御することによって調節される。 When the pump motor 100 functions as the above-described hydraulic pump 14, the first supply/discharge passage 104 of the cover 101 communicates with the volume chamber 111 in the region where the volume chamber 111 expands, and the second supply/discharge passage 104 communicates with the volume chamber 111 in the region where the volume chamber 111 contracts. The swash plate 108 is tilted so that the supply/discharge passage 105 communicates with the volume chamber 111. As a result, as the pump motor 100 rotates, hydraulic oil is sucked into the volume chamber 111 from the second oil passage 25 via the first supply/discharge passage 104, and after being pressurized within the volume chamber 111. , is discharged to the first oil passage 24 via the second supply/discharge passage 105. The discharge flow rate is adjusted by controlling the amount of tilting.

ポンプモータ１００を上記の油圧モータ１５として機能させる場合、容積室１１１が収縮する領域において第１の給排通路１０４が容積室１１１に連通し、容積室１１１が拡大する領域において第２の給排通路１０５が容積室１１１に連通するよう、斜板１０８が傾けられる。これにより、第１の油路２４を介して油圧ポンプ１４から吐出される油圧によってポンプモータ１００が回転駆動し、駆動軸１０３（モータ軸１６）に出力トルクが発生する。 When the pump motor 100 functions as the above-mentioned hydraulic motor 15, the first supply/discharge passage 104 communicates with the volume chamber 111 in the area where the volume chamber 111 contracts, and the second supply/discharge passage 104 communicates with the volume chamber 111 in the area where the volume chamber 111 expands. Swash plate 108 is tilted so that passage 105 communicates with volume chamber 111 . As a result, the pump motor 100 is rotationally driven by the hydraulic pressure discharged from the hydraulic pump 14 via the first oil passage 24, and output torque is generated on the drive shaft 103 (motor shaft 16).

斜板１０８の傾き（傾転量）は、アクチュエータ１１４によって調節可能になっている。図２に示したポンプモータ１００は、両傾転型（オーバーセンター型）の可変容量式のポンプモータであり、斜板１０８は、一方向だけでなく両方向に傾斜可能に構成されている。アクチュエータ１１４は、方向切換弁等を備えた油圧回路により構成され、二つの圧力室のうちのいずれか一方の圧力室に供給される作動油の圧力を選択的に大きくすることにより、斜板１０８をいずれか一方向に傾斜させることができる。また、二つの圧力室に対して所定のバランスで作動油を供給することにより、傾転量をゼロにすることができる。これにより、ポンプモータ１００の油圧ポンプ又は油圧モータとしての機能を停止させることができる。アクチュエータ１１４は、制御装置３０により制御される。 The inclination (amount of tilting) of the swash plate 108 can be adjusted by an actuator 114. The pump motor 100 shown in FIG. 2 is a double tilting type (overcenter type) variable displacement pump motor, and the swash plate 108 is configured to be tiltable not only in one direction but also in both directions. The actuator 114 is constituted by a hydraulic circuit equipped with a directional control valve, etc., and selectively increases the pressure of the hydraulic oil supplied to one of the two pressure chambers, thereby controlling the swash plate 108. can be tilted in either direction. Furthermore, by supplying hydraulic oil to the two pressure chambers in a predetermined balance, the amount of tilting can be reduced to zero. Thereby, the function of the pump motor 100 as a hydraulic pump or a hydraulic motor can be stopped. Actuator 114 is controlled by control device 30.

本実施形態の油圧駆動システム１０において、油圧ポンプ１４は、エンジン１１の出力を利用して主軸発電機１７に発電させる発電モード中に油圧モータ１５へ作動油を供給し油圧モータ１５を回転駆動させるポンプとしての機能を有する。発電モード中、油圧ポンプ１４は、制御装置３０により、吐出圧力が一定となるように傾転量が制御される。また、油圧ポンプ１４は、主軸発電機１７から出力される駆動トルクによりエンジン１１の出力軸１３にアシスト力を付与するアシストモード中に油圧モータ１５から供給される作動油により回転駆動して出力軸１３に回転トルクを付与するモータとしての機能を有する。 In the hydraulic drive system 10 of this embodiment, the hydraulic pump 14 supplies hydraulic oil to the hydraulic motor 15 and drives the hydraulic motor 15 to rotate during a power generation mode in which the main shaft generator 17 generates electricity using the output of the engine 11. It has the function of a pump. During the power generation mode, the amount of tilting of the hydraulic pump 14 is controlled by the control device 30 so that the discharge pressure is constant. Further, the hydraulic pump 14 is rotatably driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic motor 15 during an assist mode in which assist force is applied to the output shaft 13 of the engine 11 by the drive torque output from the main shaft generator 17. It has a function as a motor that applies rotational torque to 13.

また、油圧モータ１５は、上記の発電モード中に、油圧ポンプ１４から供給される作動油により回転駆動してモータ軸１６に回転トルクを付与するモータとしての機能を有する。また、油圧モータ１５は、上記のアシストモード中に、油圧ポンプ１４へ作動油を供給し油圧ポンプ１４を回転駆動させるポンプとしての機能を有する。 Further, the hydraulic motor 15 has a function as a motor that is rotationally driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 14 and applies rotational torque to the motor shaft 16 during the above-described power generation mode. Moreover, the hydraulic motor 15 has a function as a pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic pump 14 and rotationally drives the hydraulic pump 14 during the above-mentioned assist mode.

図１に戻り、油圧モータ１５のモータ軸１６の他端側には主軸発電機１７が連結されている。主軸発電機１７は、モータ軸１６を介して伝達される油圧モータ１５の回転力を利用して発電する。主軸発電機１７は、モータ軸１６の回転とともにロータが回転することによる磁界の変化により発電可能な発電機であればよいが、例えば三相交流式の発電機を用いることができる。本実施形態では、主軸発電機１７は、アシストモード中に主軸発電機１７に電流を供給して回転電機として機能させ、モータ軸１６を回転駆動させて駆動トルクを出力可能な発電モータとして構成されている。 Returning to FIG. 1, a main shaft generator 17 is connected to the other end of the motor shaft 16 of the hydraulic motor 15. The main shaft generator 17 generates electricity using the rotational force of the hydraulic motor 15 transmitted via the motor shaft 16 . The main shaft generator 17 may be any generator that can generate electricity by changing the magnetic field caused by the rotation of the rotor together with the rotation of the motor shaft 16, and for example, a three-phase AC generator may be used. In this embodiment, the main shaft generator 17 is configured as a generator motor that can supply current to the main shaft generator 17 during the assist mode to function as a rotating electric machine, rotationally drive the motor shaft 16, and output drive torque. ing.

主軸発電機１７は、主軸発電機１７の回転速度を検出する回転速度検出器２８を備えている。回転速度検出器２８は、主軸発電機１７の回転速度に相関する回転速度を検出することができれば、油圧モータ１５に設けられていてもよく、モータ軸１６の任意の位置に設けられていてもよい。 The main shaft generator 17 includes a rotation speed detector 28 that detects the rotation speed of the main shaft generator 17. The rotation speed detector 28 may be provided on the hydraulic motor 15 or may be provided at any position on the motor shaft 16 as long as it can detect a rotation speed that correlates to the rotation speed of the main shaft generator 17. good.

発電モード中、回転速度検出器２８により検出される主軸発電機１７の回転速度が所定の目標回転速度となるように油圧モータ１５の傾転量が調節され、主軸発電機１７による発電電力が、船内の電力系統２０に適合した電圧及び周波数となるように制御される。斜板式の可変容量型の油圧モータ１５は、質量及び慣性質量の小さな斜板のみを制御することによって、モータ軸１６の回転速度を無段階で、かつ、速い応答速度で制御することができる。制御装置３０は、検出される回転速度が指令された目標回転速度に対して遅い場合、アクチュエータ１５ａを駆動して油圧モータ１５の傾転量を増加する。また、制御装置３０は、検出される回転速度が指令された目標回転速度に対して速い場合、アクチュエータ１５ａを駆動して油圧モータ１５の傾転量を減少する。 During the power generation mode, the amount of tilting of the hydraulic motor 15 is adjusted so that the rotation speed of the main shaft generator 17 detected by the rotation speed detector 28 becomes a predetermined target rotation speed, and the power generated by the main shaft generator 17 is The voltage and frequency are controlled to match the power system 20 inside the ship. The swash plate type variable displacement hydraulic motor 15 can control the rotational speed of the motor shaft 16 steplessly and with a fast response speed by controlling only the swash plate, which has a small mass and inertial mass. If the detected rotational speed is slower than the commanded target rotational speed, the control device 30 drives the actuator 15a to increase the amount of tilting of the hydraulic motor 15. Further, when the detected rotational speed is faster than the commanded target rotational speed, the control device 30 drives the actuator 15a to reduce the amount of tilting of the hydraulic motor 15.

モータ軸１６にはフライホイール２９が取り付けられている。フライホイール２９は、モータ軸１６の回転時の慣性力を利用して、モータ軸１６の回転速度を安定させる機能を有する。なお、油圧モータ１５と主軸発電機１７は、モータ軸１６上に同軸に設けられていてもよく、モータ軸１６に対してギヤ機構を介して接続された回転軸上に設けられていてもよい。この場合、フライホイール２９は、モータ軸１６又は所定の回転軸のいずれに設けられてもよい。上記の回転速度検出器２８についても同様に、所定の回転軸の任意の位置に設けられていてもよい。 A flywheel 29 is attached to the motor shaft 16. The flywheel 29 has a function of stabilizing the rotational speed of the motor shaft 16 by using inertia force when the motor shaft 16 rotates. Note that the hydraulic motor 15 and the main shaft generator 17 may be provided coaxially on the motor shaft 16, or may be provided on a rotating shaft connected to the motor shaft 16 via a gear mechanism. . In this case, the flywheel 29 may be provided on either the motor shaft 16 or a predetermined rotating shaft. Similarly, the rotation speed detector 28 described above may be provided at any position on the predetermined rotation axis.

同期調相機１８は、主軸発電機１７を無負荷のままで電力系統に接続し、界磁電流を調整することにより、電力系統に供給される電圧を調整する。同期調相機１８と船内の電力系統２０とは、リレースイッチ１９により接続及び遮断が切り換え可能になっている。また、電力系統２０には、リレースイッチ２１ａ，２１ｂを介して一つ又は複数の補助発電システム２２ａ，２２ｂが接続されている。補助発電システム２２ａ，２２ｂとしては、例えば船内で使用する電力を供給するための発電機、あるいは、燃料電池などが例示されるが、これらの発電システムに限定されるものではない。 The synchronous phase modifier 18 connects the main shaft generator 17 to the power grid with no load, and adjusts the field current to adjust the voltage supplied to the power grid. The synchronous phase modifier 18 and the onboard power system 20 can be connected and disconnected by a relay switch 19. Furthermore, one or more auxiliary power generation systems 22a, 22b are connected to the power system 20 via relay switches 21a, 21b. Examples of the auxiliary power generation systems 22a and 22b include generators for supplying electric power for use onboard ships, fuel cells, etc., but are not limited to these power generation systems.

主軸発電機１７による発電電力を船内の電力系統２０に供給する発電モード中、リレースイッチ１９により同期調相機１８と電力系統２０とが接続される。発電モード中には、リレースイッチ２１ａ，２１ｂにより電力系統２０と補助発電システム２２ａ，２２ｂの少なくとも一つが接続され、補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電電力と併せて主軸発電機１７による発電電力が船内で使用されてもよい。 During a power generation mode in which power generated by the main shaft generator 17 is supplied to the power system 20 in the ship, the synchronous phase modifier 18 and the power system 20 are connected by the relay switch 19 . During the power generation mode, the power system 20 and at least one of the auxiliary power generation systems 22a and 22b are connected by the relay switches 21a and 21b, and the power generated by the main shaft generator 17 is transmitted to the ship in addition to the power generated by the auxiliary power generation systems 22a and 22b. may be used in

また、主軸発電機１７を回転電機として駆動してエンジン１１にアシスト力を付与するアシストモード中においても、リレースイッチ１９により同期調相機１８と電力系統２０とが接続される。アシストモード中には、リレースイッチ２１ａ，２１ｂにより電力系統２０と補助発電システム２２ａ，２２ｂの少なくとも一つが接続され、補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電電力が主軸発電機１７に供給されてもよい。 Further, even in the assist mode in which the main shaft generator 17 is driven as a rotating electric machine to apply assist force to the engine 11, the synchronous phase modifier 18 and the power system 20 are connected by the relay switch 19. During the assist mode, the power system 20 and at least one of the auxiliary power generation systems 22a and 22b may be connected by the relay switches 21a and 21b, and the power generated by the auxiliary power generation systems 22a and 22b may be supplied to the main shaft generator 17.

制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置を含む処理部３１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶メモリを含む記憶部３３とを備えている。制御装置３０は、回転速度検出器２８から出力される回転速度に応じた信号を取得可能に構成されている。また、制御装置３０は、補助発電システム２２ａ，２２ｂの動作を制御する補助発電制御装置４０との間で信号を送受信可能に構成されている。記憶部３３には、演算処理装置により実行されるコンピュータプログラムや、演算処理装置による演算に用いられる種々のパラメータ及び参照データ、演算結果等が記録される。 The control device 30 includes a processing unit 31 including an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit), and a storage unit 33 including storage memories such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). . The control device 30 is configured to be able to acquire a signal corresponding to the rotational speed output from the rotational speed detector 28. Further, the control device 30 is configured to be able to transmit and receive signals to and from an auxiliary power generation control device 40 that controls the operation of the auxiliary power generation systems 22a and 22b. The storage unit 33 records computer programs executed by the arithmetic processing device, various parameters and reference data used in calculations by the arithmetic processing device, calculation results, and the like.

処理部３１は、記憶部３３に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、エンジン１１、油圧ポンプ１４のアクチュエータ１４ａ、油圧モータ１５のアクチュエータ１５ａ、主軸発電機１７及び同期調相機１８の動作を制御する。処理部３１は、エンジン１１、アクチュエータ１４ａ，１５ａ、主軸発電機１７及び同期調相機１８をそれぞれ制御する複数の演算処理装置を備えて構成されていてもよい。 The processing unit 31 controls the operations of the engine 11, the actuator 14a of the hydraulic pump 14, the actuator 15a of the hydraulic motor 15, the main shaft generator 17, and the synchronous phase modifier 18 by executing a computer program stored in the storage unit 33. do. The processing unit 31 may include a plurality of arithmetic processing units that control the engine 11, the actuators 14a, 15a, the main shaft generator 17, and the synchronous phase modifier 18, respectively.

＜作用及び効果＞
続いて、本実施形態に係る油圧駆動システム１０の作用効果を説明する。 <Action and effect>
Next, the effects of the hydraulic drive system 10 according to this embodiment will be explained.

（主軸発電機の負荷変動時の発電電力の安定化）
主軸発電機１７の負荷は、船内で使用される必要電力や補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電される供給電力量の変化に応じて変動する。主軸発電機１７の負荷が増加した場合、主軸発電機１７を駆動する軸回転トルクが増加し、主軸発電機１７の回転速度が一時的に低下する。これに伴って、モータ軸１６を介して主軸発電機１７に連結された油圧モータ１５の回転速度も低下するため、制御装置３０は、油圧モータ１５の回転速度を維持するために傾転量を増加させて、主軸発電機１７の回転速度を目標回転速度に維持するために必要な軸回転トルクを出力させる。 (Stabilization of generated power during load fluctuations of the main shaft generator)
The load on the main shaft generator 17 fluctuates depending on changes in the required power used onboard the ship and the amount of power supplied by the auxiliary power generation systems 22a and 22b. When the load on the main shaft generator 17 increases, the shaft rotation torque that drives the main shaft generator 17 increases, and the rotational speed of the main shaft generator 17 temporarily decreases. Along with this, the rotational speed of the hydraulic motor 15 connected to the main shaft generator 17 via the motor shaft 16 also decreases, so the control device 30 adjusts the amount of tilting in order to maintain the rotational speed of the hydraulic motor 15. The shaft rotation torque required to maintain the rotation speed of the main shaft generator 17 at the target rotation speed is output by increasing the rotation speed.

このとき、油圧モータ１５に導入される作動油の必要流量の一時的な増加は、第１のアキュムレータ２６に貯留された作動油が供給されることにより補填される。また、本実施形態では、油圧ポンプ１４も傾転式可変容量型のポンプであることから、その後の定常的な必要流量は、制御装置３０により油圧ポンプ１４の傾転量を増加させて油圧ポンプ１４の吐出流量を増加させることにより維持される。 At this time, the temporary increase in the required flow rate of the hydraulic oil introduced into the hydraulic motor 15 is compensated for by supplying the hydraulic oil stored in the first accumulator 26. Furthermore, in this embodiment, since the hydraulic pump 14 is also a tilting variable displacement pump, the subsequent steady-state required flow rate is determined by increasing the tilting amount of the hydraulic pump 14 by the control device 30. This is maintained by increasing the discharge flow rate of 14.

一方、主軸発電機１７の負荷が減少した場合、主軸発電機１７を駆動する軸回転トルクが低下し、主軸発電機１７の回転速度が一時的に増加する。これに伴って、モータ軸１６を介して主軸発電機１７に連結された油圧モータ１５の回転速度も増加するため、制御装置３０は、油圧モータ１５の回転速度を維持するために傾転量を減少させて出力トルクを低下させ、主軸発電機１７の回転速度を目標回転速度に維持するために必要な軸回転トルクを出力させる。 On the other hand, when the load on the main shaft generator 17 decreases, the shaft rotation torque that drives the main shaft generator 17 decreases, and the rotational speed of the main shaft generator 17 temporarily increases. Along with this, the rotational speed of the hydraulic motor 15 connected to the main shaft generator 17 via the motor shaft 16 also increases, so the control device 30 increases the amount of tilting in order to maintain the rotational speed of the hydraulic motor 15. The rotational speed of the main shaft generator 17 is decreased to lower the output torque, and the shaft rotational torque required to maintain the rotational speed of the main shaft generator 17 at the target rotational speed is output.

このとき、油圧モータ１５に導入される作動油の必要流量の一時的な減少は、第１のアキュムレータ２６に作動油が貯留されることにより担保される。また、本実施形態では、油圧ポンプ１４も傾転式可変容量型のポンプであることから、その後の定常的な必要流量は、制御装置３０により油圧ポンプ１４の傾転量を減少させて油圧ポンプ１４の吐出流量を減少させることにより維持される。 At this time, the temporary decrease in the required flow rate of the hydraulic oil introduced into the hydraulic motor 15 is ensured by storing the hydraulic oil in the first accumulator 26 . Furthermore, in this embodiment, since the hydraulic pump 14 is also a tilting variable displacement pump, the subsequent steady-state required flow rate is determined by reducing the amount of tilting of the hydraulic pump 14 by the control device 30. This is maintained by reducing the discharge flow rate of 14.

このように、船内の必要電力や補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電電力の変化に応じて主軸発電機１７の負荷が変動することに応じて、制御装置３０は、油圧モータ１５の傾転量を制御して主軸発電機１７の回転速度を所定の目標回転速度に維持しようとする。ただし、制御装置３０は、回転速度検出器２８により検出される主軸発電機１７の回転速度の増減に合わせて油圧モータ１５の傾転量を制御することから、主軸発電機１７の回転速度が変化してから油圧モータ１５に供給される作動油が増減するまでに時間差が生じる。 In this way, the control device 30 adjusts the amount of tilting of the hydraulic motor 15 in response to changes in the load on the main shaft generator 17 in accordance with changes in the required power onboard the ship and the power generated by the auxiliary power generation systems 22a and 22b. The rotational speed of the main shaft generator 17 is maintained at a predetermined target rotational speed through control. However, since the control device 30 controls the amount of tilting of the hydraulic motor 15 in accordance with the increase/decrease in the rotation speed of the main shaft generator 17 detected by the rotation speed detector 28, the rotation speed of the main shaft generator 17 changes. There is a time difference between when the hydraulic oil supplied to the hydraulic motor 15 increases and decreases.

一方、本実施形態に係る油圧駆動システム１０では、モータ軸１６にフライホイール２９が取り付けられている。フライホイール２９は、回転運動エネルギを蓄積することで、主軸発電機１７の駆動に必要な軸回転トルクの変動を緩和し、モータ軸１６の回転速度を維持させやすくする。つまり、モータ軸１６の回転時の慣性力により回転速度のばらつきを吸収することができ、主軸発電機１７の負荷が変動する場合であっても、油圧モータ１５に供給される作動油が増減するまでの間、モータ軸１６の回転速度を安定させることができる。したがって、主軸発電機１７による発電電力の電圧及び周波数を安定させることができる。また、主軸発電機１７による発電電力を安定させるために必要な動力の消費を低減することができる。 On the other hand, in the hydraulic drive system 10 according to the present embodiment, a flywheel 29 is attached to the motor shaft 16. By accumulating rotational kinetic energy, the flywheel 29 alleviates fluctuations in the shaft rotational torque required to drive the main shaft generator 17, making it easier to maintain the rotational speed of the motor shaft 16. In other words, variations in rotational speed can be absorbed by the inertia force generated when the motor shaft 16 rotates, and even when the load on the main shaft generator 17 fluctuates, the hydraulic fluid supplied to the hydraulic motor 15 increases or decreases. Until then, the rotational speed of the motor shaft 16 can be stabilized. Therefore, the voltage and frequency of the power generated by the main shaft generator 17 can be stabilized. Furthermore, the consumption of power necessary to stabilize the power generated by the main shaft generator 17 can be reduced.

（エンジン逆回転時の主軸発電機の発電電力の安定化）
例えば小型の船舶等には、エンジンの出力軸とプロペラの回転軸との間に反転ギヤを設け、エンジンの回転方向を一定方向にしつつ船舶を後進させる際には反転ギヤを接続してプロペラを逆回転させるように構成される場合がある。しかしながら、中型あるいは大型の船舶のエンジンとプロペラの回転軸との間に反転ギヤを設けるとすると、コストの増大が避けられない。このため、本実施形態の油圧駆動システム１０では、船舶の推進方向（前進又は後進）に応じてエンジン１１の回転が正回転（Ｆ）又は逆回転（Ｒ）に切り替えられる。 (Stabilization of power generated by the main shaft generator when the engine rotates in reverse)
For example, in small ships, etc., a reversing gear is installed between the output shaft of the engine and the rotating shaft of the propeller, and when the engine is rotating in a fixed direction and the ship is moving astern, the reversing gear is connected and the propeller is rotated. It may be configured to rotate in reverse. However, if a reversing gear is provided between the engine of a medium-sized or large-sized ship and the rotating shaft of the propeller, an increase in cost is unavoidable. Therefore, in the hydraulic drive system 10 of this embodiment, the rotation of the engine 11 is switched between forward rotation (F) or reverse rotation (R) depending on the propulsion direction (forward or reverse) of the vessel.

その際に、主軸発電機１７の回転方向も反転することになると、主軸発電機１７の発電電力の相回転が逆転することになるため、例えば三相のうちの二相を入れ替える相反転断路器等を備えるなどの対策が必要となる。しかしながら、相反転断路器を用いる場合、部品点数が増えるとともに生産コストの増加にもつながる。 At that time, if the rotation direction of the main shaft generator 17 is also reversed, the phase rotation of the power generated by the main shaft generator 17 will be reversed. It is necessary to take measures such as preparing for However, when using a phase reversing disconnector, the number of parts increases and production costs also increase.

このため、油圧駆動システム１０では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５のうちの少なくとも一方が、両傾転型の斜板式可変容量ポンプにより構成される。本実施形態の油圧駆動システム１０では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５がともに両傾転型の斜板式可変容量ポンプにより構成されている。船舶を後進させる際にエンジン１１の回転が逆回転Ｒとなった場合、制御装置３０は、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５のいずれか一方の傾転方向を、傾転量がゼロの状態を超えた反対方向に制御する。これにより、エンジン１１の回転方向が反転し、油圧ポンプ１４の回転方向が反転した場合であっても、油圧モータ１５の回転方向を一定に維持することができる。 Therefore, in the hydraulic drive system 10, at least one of the hydraulic pump 14 and the hydraulic motor 15 is constituted by a double tilting swash plate type variable displacement pump. In the hydraulic drive system 10 of the present embodiment, both the hydraulic pump 14 and the hydraulic motor 15 are constructed from a double tilting swash plate type variable displacement pump. When the rotation of the engine 11 becomes reverse rotation R when moving the ship astern, the control device 30 causes the tilting direction of either the hydraulic pump 14 or the hydraulic motor 15 to exceed the state where the tilting amount is zero. control in the opposite direction. Thereby, even if the rotational direction of the engine 11 is reversed and the rotational direction of the hydraulic pump 14 is reversed, the rotational direction of the hydraulic motor 15 can be maintained constant.

具体的に、図１において、船舶を前進させる際にエンジン１１の出力軸１３を正回転Ｆさせた場合、油圧ポンプ１４から吐出される作動油は、第１の油路２４を矢印Ａ１の方向に流れて油圧モータ１５に供給される。また、油圧モータ１５から排出される作動油は、第２の油路２５を矢印Ａ２の方向に流れて油圧ポンプ１４に吸入される。この状態で、モータ軸１６は、矢印Ｆｍの方向に回転するとする。 Specifically, in FIG. 1, when the output shaft 13 of the engine 11 is rotated F in the forward direction when moving the ship forward, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 14 flows through the first oil passage 24 in the direction of arrow A1. and is supplied to the hydraulic motor 15. Further, the hydraulic oil discharged from the hydraulic motor 15 flows through the second oil passage 25 in the direction of arrow A2 and is sucked into the hydraulic pump 14. In this state, the motor shaft 16 is assumed to rotate in the direction of arrow Fm.

一方、船舶を後進させる際にエンジン１１の出力軸１３を逆回転Ｒさせた場合、例えば油圧ポンプ１４の傾転方向を反転させたとすると、油圧ポンプ１４から吐出される作動油は、第１の油路２４を矢印Ａ１の方向に流れて油圧モータ１５に供給される。また、油圧モータ１５から排出される作動油は、第２の油路２５を矢印Ａ２の方向に流れて油圧ポンプ１４に吸入される。このとき、油圧モータ１５の傾転方向は変わっていないため、モータ軸１６の回転方向は矢印Ｆｍで維持される。 On the other hand, when the output shaft 13 of the engine 11 is reversely rotated R when moving the ship astern, for example, if the direction of tilting of the hydraulic pump 14 is reversed, the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 14 is The oil flows through the oil path 24 in the direction of arrow A1 and is supplied to the hydraulic motor 15. Further, the hydraulic oil discharged from the hydraulic motor 15 flows through the second oil passage 25 in the direction of arrow A2 and is sucked into the hydraulic pump 14. At this time, since the tilting direction of the hydraulic motor 15 has not changed, the rotation direction of the motor shaft 16 is maintained as indicated by the arrow Fm.

また、船舶を後進させる際にエンジン１１の出力軸１３を逆回転Ｒさせた場合、例えば油圧モータ１５の傾転方向を反転させたとすると、油圧ポンプ１４から吐出される作動油は、第２の油路２５を矢印Ｂ２の方向に流れて油圧モータ１５に供給される。また、油圧モータ１５から排出される作動油は、第１の油路２４を矢印Ｂ１の方向に流れて油圧ポンプ１４に吸入される。このとき、油圧モータ１５の傾転方向が反転していることから、モータ軸１６の回転方向は矢印Ｆｍで維持される。 Further, when the output shaft 13 of the engine 11 is reversely rotated R when moving the ship astern, for example, if the direction of tilting of the hydraulic motor 15 is reversed, the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 14 is The oil flows through the oil path 25 in the direction of arrow B2 and is supplied to the hydraulic motor 15. Further, the hydraulic oil discharged from the hydraulic motor 15 flows through the first oil passage 24 in the direction of arrow B1 and is sucked into the hydraulic pump 14. At this time, since the direction of tilting of the hydraulic motor 15 is reversed, the direction of rotation of the motor shaft 16 is maintained as indicated by the arrow Fm.

なお、油圧ポンプ１４又は油圧モータ１５のいずれか一方のみが両傾転型の斜板式可変容量ポンプにより構成されている場合であっても、上記のとおりエンジン１１を逆回転Ｒさせた際に油圧ポンプ１４又は油圧モータ１５の傾転方向を反転させることにより、モータ軸１６の回転方向を一定方向に維持することができる。 Note that even if only either the hydraulic pump 14 or the hydraulic motor 15 is constituted by a double tilting type swash plate type variable displacement pump, when the engine 11 is reversely rotated R as described above, the hydraulic pressure will change. By reversing the tilt direction of the pump 14 or the hydraulic motor 15, the rotation direction of the motor shaft 16 can be maintained in a constant direction.

このように、本実施形態の油圧駆動システム１０は、油圧ポンプ１４又は油圧モータ１５の少なくとも一方を両傾転型の斜板式可変容量ポンプとすることで、相反転断路器等の追加部品を用いることなく、エンジン１１の回転方向にかかわらずモータ軸１６の回転方向を一定方向に維持することができる。したがって、部品点数を減らすことができるとともに、生産コストの増加を抑制することができる。 As described above, the hydraulic drive system 10 of the present embodiment uses additional components such as a phase reversing disconnector by using a double tilting type swash plate type variable displacement pump as at least one of the hydraulic pump 14 or the hydraulic motor 15. The rotational direction of the motor shaft 16 can be maintained in a constant direction regardless of the rotational direction of the engine 11. Therefore, the number of parts can be reduced and an increase in production costs can be suppressed.

＜変形例＞
ここまで、本実施形態に係る油圧駆動システム１０を説明したが、上記実施形態の油圧駆動システム１０は種々の変形が可能である。以下、油圧駆動システム１０の変形例の幾つかを説明する。 <Modified example>
Up to this point, the hydraulic drive system 10 according to the present embodiment has been described, but the hydraulic drive system 10 of the above embodiment can be modified in various ways. Some modifications of the hydraulic drive system 10 will be described below.

（油圧ポンプを固定容量型のポンプとする例）
上記実施形態では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５がともに可変容量型のポンプであったが、油圧ポンプが固定容量型のポンプであってもよい。油圧ポンプ１４が固定容量型のポンプである場合、主軸発電機１７の負荷が増加したときに、制御装置３０は、補助発電制御装置４０に対して補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電量を増加するよう指令信号を出力する。また、油圧ポンプ１４が固定容量型のポンプである場合、主軸発電機１７の負荷が減少したときに、制御装置３０は、補助発電制御装置４０に対して補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電量を減少するよう指令信号を出力する。 (Example where the hydraulic pump is a fixed capacity pump)
In the above embodiment, both the hydraulic pump 14 and the hydraulic motor 15 are variable displacement pumps, but the hydraulic pump may be a fixed displacement pump. When the hydraulic pump 14 is a fixed capacity pump, when the load on the main shaft generator 17 increases, the control device 30 causes the auxiliary power generation control device 40 to increase the amount of power generated by the auxiliary power generation systems 22a and 22b. outputs a command signal. Further, when the hydraulic pump 14 is a fixed capacity pump, when the load on the main shaft generator 17 decreases, the control device 30 controls the auxiliary power generation control device 40 to control the amount of power generated by the auxiliary power generation systems 22a and 22b. A command signal is output to decrease the amount.

これにより、主軸発電機１７の負荷の変動が抑制され、主軸発電機１７の負荷が維持される。この場合においても、補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電量が増加又は減少するまでに時間差が生じることによりモータ軸１６の回転速度が変動し得る。ただし、モータ軸１６にフライホイール２９が取り付けられていることによって、モータ軸１６の回転速度を安定化させることができる。 As a result, fluctuations in the load on the main shaft generator 17 are suppressed, and the load on the main shaft generator 17 is maintained. Even in this case, the rotational speed of the motor shaft 16 may fluctuate due to a time difference before the amount of power generated by the auxiliary power generation systems 22a, 22b increases or decreases. However, by attaching the flywheel 29 to the motor shaft 16, the rotational speed of the motor shaft 16 can be stabilized.

なお、油圧ポンプ１４が固定容量型のポンプである場合においても、油圧モータ１５が両傾転型の斜板式可変容量ポンプであれば、上述のとおりエンジン１１の回転方向が反転した場合であってもモータ軸１６の回転方向を一定方向に維持することができる。 Note that even when the hydraulic pump 14 is a fixed displacement pump, if the hydraulic motor 15 is a double tilting type swash plate type variable displacement pump, even if the rotation direction of the engine 11 is reversed as described above, Also, the rotation direction of the motor shaft 16 can be maintained in a constant direction.

（油圧ポンプを可変容量型のポンプ及び固定容量型のポンプの組み合わせとする例）
上記実施形態では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５がともに可変容量型のポンプであったが、油圧ポンプが、固定容量型のポンプ及び可変容量型のポンプの組み合わせであってもよい。 (Example where the hydraulic pump is a combination of a variable displacement pump and a fixed displacement pump)
In the above embodiment, both the hydraulic pump 14 and the hydraulic motor 15 are variable displacement pumps, but the hydraulic pump may be a combination of a fixed displacement pump and a variable displacement pump.

図３に示した油圧駆動システム５０では、エンジン１１の出力軸１３に、固定容量型の油圧ポンプ５５が連結されている。出力軸１３には第１のギヤ５１が固定され、当該第１のギヤ５１に噛み合う第２のギヤ５２が設けられている。第２のギヤ５２の回転軸５３には可変容量型のポンプ５４が連結されている。可変容量型のポンプ５４には、第１の油路２４に接続される第３の油路５６と、第２の油路２５に接続される第４の油路５７とが接続されている。 In the hydraulic drive system 50 shown in FIG. 3, a fixed displacement hydraulic pump 55 is connected to the output shaft 13 of the engine 11. A first gear 51 is fixed to the output shaft 13, and a second gear 52 that meshes with the first gear 51 is provided. A variable displacement pump 54 is connected to the rotating shaft 53 of the second gear 52 . A third oil passage 56 connected to the first oil passage 24 and a fourth oil passage 57 connected to the second oil passage 25 are connected to the variable displacement pump 54 .

かかる油圧駆動システム５０では、固定容量型の油圧ポンプ５５として、例えば主軸発電機１７による発電電力が船内で必要とされる所定の基準電力量に相当する発電量となるモータ軸１６の回転速度を実現可能な容量のポンプが用いられる。また、可変容量型のポンプ５４は、発電モード中に、油圧モータ１５に供給される作動油の圧力（吐出圧力）が一定となるように、制御装置３０によりアクチュエータ５４ａが動作される。 In this hydraulic drive system 50, as a fixed capacity hydraulic pump 55, for example, the rotational speed of the motor shaft 16 is set so that the power generated by the main shaft generator 17 corresponds to a predetermined reference power amount required on board the ship. A pump of feasible capacity is used. Further, in the variable displacement pump 54, the actuator 54a is operated by the control device 30 so that the pressure (discharge pressure) of the hydraulic oil supplied to the hydraulic motor 15 is constant during the power generation mode.

このように構成された油圧駆動システム５０であっても、主軸発電機１７の負荷変動時の発電電力の安定化、及び、エンジン逆回転時の主軸発電機の発電電力の安定化の効果を得ることができる。また、油圧駆動システム５０は、油圧モータ１５に供給される作動油の圧力（吐出圧力）を一定とする可変容量型のポンプ５４の容量を小さくすることができ、可変容量型のポンプ５４のコストを低下させることができる。 Even with the hydraulic drive system 50 configured in this way, the effects of stabilizing the power generated by the main shaft generator 17 when the load fluctuates and stabilizing the power generated by the main shaft generator when the engine rotates in reverse can be obtained. be able to. Further, the hydraulic drive system 50 can reduce the capacity of the variable displacement pump 54 that keeps the pressure (discharge pressure) of the hydraulic oil supplied to the hydraulic motor 15 constant, and the cost of the variable displacement pump 54 can be reduced. can be lowered.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea stated in the claims. It is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.

１０：油圧駆動システム、１１：エンジン、１２：プロペラ、１３：出力軸、１４：油圧ポンプ、１４ａ：アクチュエータ、１５：油圧モータ、１５ａ：アクチュエータ、１６：モータ軸（回転軸）、１７：主軸発電機、１８：同期調相機、２０：電力系統、２２ａ・２２ｂ：補助発電システム、２４：第１の油路、２５：第２の油路、２６：第１のアキュムレータ、２７：第２のアキュムレータ、２８：回転速度検出器、２９：フライホイール、３０：制御装置、４０：補助発電制御装置 10: Hydraulic drive system, 11: Engine, 12: Propeller, 13: Output shaft, 14: Hydraulic pump, 14a: Actuator, 15: Hydraulic motor, 15a: Actuator, 16: Motor shaft (rotating shaft), 17: Main shaft power generation machine, 18: synchronous phase modifier, 20: power system, 22a/22b: auxiliary power generation system, 24: first oil path, 25: second oil path, 26: first accumulator, 27: second accumulator , 28: Rotation speed detector, 29: Flywheel, 30: Control device, 40: Auxiliary power generation control device

Claims (6)

船舶の推進力を生成するエンジン（１１）と、
前記エンジン（１１）の出力軸（１３）に連結されて前記エンジン（１１）の出力によって駆動される油圧ポンプ（１４）と、
前記油圧ポンプ（１４）から供給される油圧によって駆動される可変容量型の油圧モータ（１５）と、
前記油圧モータ（１５）の回転力を利用して発電する発電機（１７）と、
を備えた船舶の油圧駆動システム（１０）において、
前記油圧モータ（１５）と前記発電機（１７）とを連結する回転軸（１６）にフライホイール（１７）を備える、
ことを特徴とする、船舶の油圧駆動システム。 an engine (11) that generates propulsion for the ship;
a hydraulic pump (14) connected to an output shaft (13) of the engine (11) and driven by the output of the engine (11);
a variable displacement hydraulic motor (15) driven by hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump (14);
a generator (17) that generates electricity using the rotational force of the hydraulic motor (15);
In a hydraulic drive system (10) for a ship equipped with,
A flywheel (17) is provided on a rotating shaft (16) that connects the hydraulic motor (15) and the generator (17).
A hydraulic drive system for ships, characterized by: 前記油圧モータ（１５）が斜板式の油圧モータであり、
前記油圧モータ（１５）を制御する制御装置（３０）は、
前記発電機（１７）の回転速度が所定の目標回転速度となるように前記油圧モータ（１５）の傾転量を制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の船舶の油圧駆動システム。 The hydraulic motor (15) is a swash plate type hydraulic motor,
A control device (30) for controlling the hydraulic motor (15)
controlling the tilt amount of the hydraulic motor (15) so that the rotation speed of the generator (17) becomes a predetermined target rotation speed;
A marine hydraulic drive system according to claim 1 . 前記油圧ポンプ（１４）と前記油圧モータ（１５）とを接続する油圧回路（２４，２５）に接続されたアキュムレータ（２６，２７）を有する、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の船舶の油圧駆動システム。 an accumulator (26, 27) connected to a hydraulic circuit (24, 25) connecting the hydraulic pump (14) and the hydraulic motor (15);
The hydraulic drive system for a ship according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記油圧ポンプ（１４）又は前記油圧モータ（１５）の少なくともいずれか一方が両傾転可変容量型の構成を有する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の船舶の油圧駆動システム。 At least one of the hydraulic pump (14) and the hydraulic motor (15) has a double tilting variable displacement type configuration;
A hydraulic drive system for a ship according to claim 1, characterized in that: 前記両傾転可変容量型の前記油圧ポンプ（１４）又は前記油圧モータ（１５）を制御する制御装置（３０）は、
前記エンジン（１１）の出力軸（１３）が正回転（Ｆ）及び逆回転（Ｒ）のいずれの場合であっても、前記発電機（１７）の回転方向を一定方向に維持するために前記油圧ポンプ（１４）又は前記油圧モータ（１５）の傾転方向を反転させる、
ことを特徴とする、請求項４に記載の船舶の油圧駆動システム。 A control device (30) that controls the double tilting variable displacement hydraulic pump (14) or the hydraulic motor (15),
Regardless of whether the output shaft (13) of the engine (11) rotates forward (F) or reverse (R), the rotation direction of the generator (17) is maintained in a constant direction. reversing the tilting direction of the hydraulic pump (14) or the hydraulic motor (15);
The hydraulic drive system for a ship according to claim 4, characterized in that: 前記船舶の油圧駆動システム（１０）は、
前記エンジン（１１）の出力を利用して前記発電機（１７）により発電する発電モードと、前記発電機（１７）から駆動トルクを出力して前記エンジン（１１）の出力をアシストするアシストモードと、に切り替え可能に構成され、
前記アシストモードでは、
前記発電機（１７）は、供給電流により駆動されて駆動トルクを出力し、
前記油圧モータ（１５）は、前記駆動トルクにより駆動されて前記油圧ポンプ（１４）に油圧を供給し、
前記油圧ポンプ（１４）は、前記油圧により駆動されて前記エンジン（１１）の出力軸にアシスト力を付与する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の船舶の油圧駆動システム。
The hydraulic drive system (10) of the ship includes:
A power generation mode in which the generator (17) generates electricity using the output of the engine (11); and an assist mode in which the generator (17) outputs driving torque to assist the output of the engine (11). , configured to be switchable to
In the assist mode,
The generator (17) is driven by the supplied current and outputs a driving torque,
The hydraulic motor (15) is driven by the drive torque to supply hydraulic pressure to the hydraulic pump (14),
The hydraulic pump (14) is driven by the hydraulic pressure and applies an assist force to the output shaft of the engine (11).
A hydraulic drive system for a ship according to claim 1, characterized in that:

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