JP7142519B2 - 船舶用動力伝達装置 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る船舶用動力伝達装置(以下、単に動力伝達装置10と称す)は、船舶の主機関と、プロペラ等の推進機構、およびSGM(Shaft Generator Motor:軸発電機モータ)の間に介在され、主機関の回転軸から推進機構の回転軸へ伝達される動力の他、主機関の回転軸からSGMの回転軸へ伝達される動力、およびSGMの回転軸から推進機構の回転軸へ伝達される動力について、それぞれの回転数を調整、および制御する役割を担う。
このような構成の動力伝達装置10を用いた場合において、SGMを発電機として稼働させる場合、すなわち軸発運転を行う場合には、動力伝達切替部16におけるクラッチ16bを接続し、主機関の回転速度域に応じて、伝達速度制御部14のクラッチ14aからクラッチ14cのいずれかが選択的に接続される。そして、制御手段18を介してクラッチ14aからクラッチ14cのうちの選択されたクラッチにおけるスリップ率が制御され、SGM側の出力軸には、一定の回転速度で動力が伝達される。ここで、電圧は、図示しない自動電圧調整器により一定に制御され、周波数はクラッチによる回転数制御で調整(一定制御)が成される。
次に、電気推進運転を行う場合について説明する。電気推進運転を行う場合、SGMをモータとして稼働させ、その動力を推進機構であるプロペラへと伝達する。このため、SGMに電圧を印加し、伝達速度制御部14において、変速比を微速度運転(低回転域)用に定められた動力伝達機構を備えたクラッチ14cを接続し、その後に動力伝達切替部16におけるクラッチ16aを接続する。ここで、クラッチ14cの滑り率を変化させることで、推進機構に伝達される動力の回転速度を変化させ、船舶の航行速度を調節することができる。
また、アシスト運転を行う場合には、主機関を予め定められたアシスト回転速度で駆動させている状態でSGMを発電機用クラッチで起動させた後、アシスト用クラッチへの切り替え制御を行い、SGMを連れ回り状態とした後、SGMを同期回転速度でモータとして働かせることで、推進機構に対する動力加勢を成すという制御を行う。
また、アシスト運転状態から、軸発運転への切り替え(運転モードを戻す)場合には、上記手順と逆に、クラッチ16bとクラッチ14bをスリップ状態で嵌入させた後、クラッチ16aとクラッチ14aを脱にすれば良い。
このように、主機関と推進機構、およびSGMの間に、実施形態に係る動力伝達装置10を介在させることで、主機関からSGMへ伝達される動力の回転速度を一定に保つことが可能となる。また、SGMを原動機として稼働させる際も、その回転速度を一定とした上で、推進機構側へ伝達される回転速度を調整することが可能となる。このため、周波数変換による出力電力の制御や、入力電力の調整による回転制御が不要となる。SGMに対する入出力電力の制御、調整が不要になることにより、SGMとして、一定速式の同期発電機式SGM(以下、単に一定速電動機ともいう)を採用することが可能となり、同期調相機や周波数変換機などの大掛かりな電力変換機器が不要となる。なお、SGMに対する印加電圧に関しては、安定駆動、および安全性確保の観点から、上述したように、自動電圧調整器等の制御器により制御することとなる。
上記説明では、アシスト運転時におけるクラッチの切り替えについて、クラッチ16b、クラッチ14bをスリップ運転として、その回転速度が同期回転速度よりもやや高い回転速度となるようにし、クラッチ16a、クラッチ14aを直結嵌入させ、その後にクラッチ16bとクラッチ14bを脱にする旨記載した。
このようなスリップ状態でのアシスト運転によれば、直結嵌入による運転と異なり、各クラッチプレートの半径方向への移動が可能となる。このため、高負荷状態で動力伝達方向を逆転させる場合であっても問題が無い。
次に、第2実施形態として、可変ピッチプロペラ(CPP:Controllable Pitch Propeller)を採用した場合における動力伝達装置について図5を参照して説明する。
このように、推進機構を構成するプロペラとして、可変ピッチプロペラを用いる場合には、動力伝達装置10Aの構成を簡素化することができる。よって、上記第1の実施形態に係る動力伝達装置10よりも小型化することができる。その他の作用、効果については、上述した第1の実施形態に係る動力伝達装置10と同様である。
Claims (2)
- 主機関と推進機構、および軸発電機モータとの間に備えられる船舶用の動力伝達装置であって、
前記動力伝達装置は、変速比や、回転の伝達方向を異ならせた動力伝達機構を備えた複数のクラッチと、
前記主機関に接続される回転軸と、前記推進機構に接続される回転軸、および前記軸発電機モータに接続される回転軸それぞれの回転速度を検出する回転速度検出器と、
前記各回転軸の回転速度と船舶の航行形態に基づき、複数の前記クラッチの嵌脱、およびスリップ率を調節して、前記主機関から前記軸発電機モータへ伝達される動力の回転速度や、前記軸発電機モータから前記推進機構へ伝達される動力の回転速度を制御する制御手段と、を有し、
複数の前記クラッチは、進行方向制御を行うための動力伝達機構を備えたクラッチ群である進行方向制御部と、伝達する動力の変速比に応じた動力伝達機構毎に設けられたクラッチ群である伝達速度制御部と、伝達される動力の回転速度に応じて動力伝達機構を切り替えるクラッチ群である動力伝達切替部と、を含むクラッチ群を構成し、
前記制御手段による嵌状態とするクラッチの選択は、前記進行方向制御部と、前記伝達速度制御部、および前記動力伝達切替部の中からそれぞれ1つのクラッチの選択により成されることを特徴とする船舶用動力伝達装置。 - 前記船舶の航行形態は、軸発運転、電気推進運転、およびアシスト運転に分別され、
前記制御手段は、前記軸発運転の際には、前記主機関から前記軸発電機モータへ伝達される動力の回転速度が、予め定められた一定の回転速度となるように、前記クラッチの選択、およびスリップ率の制御を行い、
前記電気推進運転、および前記アシスト運転の際には、前記軸発電機モータから前記推進機構へ伝達される動力の回転速度を、推進機構側で所望される回転速度に合わせるように、前記クラッチの選択、およびスリップ率の制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の船舶用動力伝達装置。
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