JPH0986496A

JPH0986496A - 電気推進と二枚舵による船舶推進操縦制御装置

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Publication number: JPH0986496A
Application number: JP24565095A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Adachi; 正宏足立
Original assignee: NIPPON SOUDA SYST KK
Current assignee: NIPPON SOUDA SYST KK
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-03-31
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JP4019127B2

Abstract

(57)【要約】【課題】操縦性を向上させ、省人化を実現し、設備コ
ストを低下させ、機関室長さを短縮し、振動を軽減し、
従来の電気推進方式に比べて燃料消費量を約５％少なく
することを目的とする。【解決手段】ガバナー制御によりある一定範囲内で速
度を加減して周波数を可変とする複数のディーゼル交流
発電機と、複数の定回転の誘導籠型の推進電動機と、ク
ラッチ付きの回転数切換減速装置と、固定幾何学的高揚
力断面輪郭を有する二枚舵装置と、制御パネルとからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気推進と二枚舵に
よる船舶推進操縦制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】推進プロペラを電動機で作動させる、い
わゆる電気推進船は、ディーゼル推進船、タービン推進
船に比べて、操作が容易であること、遠隔・自動制御が
容易であること、機関室配管に自由度があること、振動
が少ないこと、などの点から、特殊船には採用されてい
るが、商船用としては採用されていない。その理由は、
船の速度を調節するのに推進電動機の速度制御及び後進
のための逆回転制御が必要であるため、特殊な制御方式
が必要となることである。このため、価格が極めて高価
となるほか、燃料消費量も増加することになり、このこ
とが、商船用として採用されない理由である。

【０００３】代表的な電気推進方式は、従来、ワードレ
オナード制御方式、サイリスタ制御方式である。従来の
ワードレオナード制御電気推進船の場合、その構成は、
図１１に示すように、ディーゼル機関９１により駆動さ
れる交流発電機９２、この交流発電機からの電力で作動
する定速交流モーター９３、この定速交流モーターで機
械的に駆動される直流発電機９４、この直流発電機から
の電力で作動する推進用直流電動機９５、この推進用直
流電動機の出力軸に結合された推進プロペラ軸９６及び
推進プロペラ９７、及び、推進用電動機９５の回転速度
を制御するワードレオナード制御装置９８から成る。

【０００４】他方、船舶の操縦性を著しく高める手段と
して、近年、１基の一方向回転推進プロペラの後方に、
それぞれ主として外舷側が固定幾何学的高揚力断面輪郭
を有する舵２枚を左右対称に設ける舵装置があり、１本
の操作レバー（ジョイステッイック）を二次元面上で操
作することにより、各舵の回転位置を組み合わせる操作
を行っている。

【０００５】この舵装置では、推進プロペラを常時回転
させた状態、つまり、プロペラが常時後方に後流を発生
させる状態のままで、２枚の舵がプロペラの後流を受け
て高揚力を発生し、併せて、２枚の舵が形成する可変ダ
クト効果により、３６０°全周方向に、船舶の操縦の元
となる推力を発生し、船舶の直前進、直後進、前進左右
旋回、後進左右旋回、ホバリング（その場静止）、スピ
ニング（その場旋回）の各操縦モードができるようにし
たものが実用に供されている。

【０００６】このような二枚舵装置を設けた船舶は、船
舶の操縦性という面では著しい向上を達成しているが、
従来、この二枚舵装置を作用させる元であるところの推
進プロペラを駆動する主機関はディーゼル機関である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来の電
気推進装置は、ワードレオナード制御方式はもちろん、
サイリスタ制御方式にしても、或いは周波数制御方式に
しても、最大の問題は、設備コストが極めて高いこと、
また、特にワードレオナード制御方式においては、それ
に加えて燃料消費量が極めて多くなることであり、経済
性を重んじる商船においては、採用能わざるところであ
った。

【０００８】電気推進方式を採用しながら、且つ、この
設備コストが高い、燃料消費量が多いという問題を解決
する手段は、定回転交流籠型誘導電動機を推進電動機と
して採用することである。

【０００９】しかし、ディーゼル発電機で発電した電力
でこの交流籠型誘導電動機を用いて直接に推進プロペラ
を駆動する場合、次のような問題がある。即ち、船舶に
おいては、特に出入港時、狭水路航行時において、船舶
の速度を任意の速度に制御することができるようにする
とともに、前後進切換の制御ができなければならない
が、定回転交流籠型誘導電動機の場合、極数変換によっ
て回転速度を段階的に変えられるのみで、任意の回転速
度に変速することはできないという問題があった。

【００１０】さらに、推進プロペラと結合した状態で推
進電動機としての籠型誘導電動機を起動すると、過大な
起動電流が流れるので、起動を可能にするためには、起
動電流の故に大きな発電機容量を必要とするという問題
があった。

【００１１】また、従来の、固定幾何学的高揚力断面輪
郭を有する二枚舵を装備した船舶は、船の操縦性の向上
という面では著しい効果を発揮するものの、この二枚舵
装置に揚力を発生させる源であるところの推進プロペラ
を駆動するのがディーゼル機関であったので、操作が複
雑で自動化し難く、そのため多くの乗組員を必要とし、
据付け・艤装が複雑となり、メンテナンスに手がかか
り、機関室長さが長くなり、機関部重量が重くなり、振
動が大きくなるといった問題が残されていた。

【００１２】本発明は、上記従来の電気推進及び二枚舵
装置の問題を解決し、その結果として、取扱いが容易で
当直中のメンテナンスが不要となることによる機関部の
無人化を可能にし、船舶の安全性を高めるために操縦性
を向上させ、船舶の建造コストを低減させ、機関室長さ
を短縮し、振動を軽減し、従来の電気推進方式に比べて
燃料消費量を約５％少なくすることを可能にするという
諸命題を一挙に達成することを目的としてなされたもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、ガバナー制御によりある一定範囲で速度を加減
できる周波数可変の複数のディーゼル交流発電機と、該
ディーゼル交流発電機の発電交流電力によって駆動され
る複数の定回転誘導籠型の推進電動機と、該推進電動機
の出力軸と推進プロペラ軸との間に設けた、それぞれク
ラッチ付きの回転数切換減速装置と、推進プロペラの後
方に左右対称に配し、それぞれの回転角度位置の組み合
わせによりプロペラ後流を制御することにより、船舶の
減速、後進、前進左右旋回、後進左右旋回、その場静止
（ホバリング）、その場旋回（スピニング）の各操縦が
できるようにした固定幾何学的高揚力断面輪郭を有する
二枚舵装置と、集中制御するための諸機器と必要な安全
保護システムを装備する制御パネルとからなる構成とす
る。

【００１４】ここで、推進電動機として定回転交流籠型
誘導電動機の起動電流の問題を解決する手段として、推
進電動機を複数台に分け、減速装置にクラッチを設け
る。即ち、起動時には、減速装置のクラッチを切り離し
て推進電動機と推進プロペラとの結合を解除するととも
に、推進電動機を１台づつタイムラグを設けて起動でき
るような構成にする。

【００１５】次に、回転速度が一定である定回転交流籠
型誘導電動機を推進電動機として使用するときの速度制
御の問題を解決する手段として、二枚の舵の回転角度の
制御により、推進プロペラは一定回転速度で回転してい
ても、船速は、ゼロまで任意の速度に制御できるように
構成する。更に船舶の大洋航行において必要とされる最
大船速と常用船速に対応するため、ガバナー制御により
発電機駆動ディーゼル機関の回転速度をある一定範囲
（一般に１００％〜９０％程度）内で制御して周波数を
加減しそれに対応して推進電動機の回転数を連続的に制
御し、またはそれに加えて適宜の減速比を持つクラッチ
付多段変速減速装置により速度制御するものとする。

【００１６】上記した構成において、船舶の減速操縦と
後進操縦とを二枚舵装置に受け持たせること、また、船
舶の運転状態に応じた必要な推進プロペラ回転速度を得
るために発電機駆動ディーゼル機関の回転数をある一定
の範囲内（通常１００％〜９０％）で制御して周波数を
加減しそれに対応して推進電動機の回転数を連続的に制
御することと、回転数切換減速装置による回転数の選定
により必要とする回転数を得ることが出来る。次に推進
電動機の起動電流を抑制するためクラッチ付き回転数切
換減速装置の動力伝達経路の切り換えにより行うこと、
更に、推進電動機を複数台に分けて起動を順次行うよう
にすることにより推進プロペラを駆動するための電気装
置としては、ディーゼル交流発電機の発電する交流電力
によって直接駆動される定回転（逆転を必要としない）
の定回転交流籠型誘導電動機を採用することができるた
め、製造コスト高という従来の電気推進装置の最大の問
題が解決される。さらに、効率が良くなり、従来の電気
推進方式に比べて燃料消費量を約５％節減できるととも
に、機関部の容積と重量を減少させることができる。

【００１７】そのほか、船舶の運転状態に応じていった
ん発電機駆動ディーゼル機関の回転数と減速装置の動力
伝達経路を設定し、複数台の推進電動機を１台ずつ順次
起動しておけば、あとは、推進プロペラは常時作動させ
たままで二枚舵装置により船舶操縦ができることによ
り、従来の電気推進装置における船舶操縦時の推進電動
機の頻繁な起動・停止・回転数制御・回転方向制御の問
題も解決される。

【００１８】また、二枚舵装置としても、舵に揚力を発
生させる源として、操作が複雑、自動化しにくい、据付
け・艤装が複雑、メンテナンスに手がかかる、機関室長
さが長くなる、振動が大きいといった問題のあるディー
ゼル主機関に依存しなくて済むことになる。

【００１９】かくて、最低の製造コストでもって、近年
要請が高まっている操縦制御の容易さ、航海中のメンテ
ナンスの不要なることによる機関部の無人化が可能とな
り、同時に、船舶の操縦性能が高まることにより、安全
性も向上させることができる。

【００２０】その他、機関部の機器システムが単純化す
ることによる艤装コストの低減と併せて、機関室長さが
短縮されることにより、建造コストが低減する。さら
に、メンテナンスに手がかかり、最大の振動源であった
推進用ディーゼル主機関がなくなるという効果があり、
振動がなくなるということは船体の設計を容易にする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。［第一実施形態］（１）構成 ○ 図１〜図２に示すように、複数のディーゼル機関１
（本実施形態では３台）の各々に交流発電機２が直結さ
れる。 ○ この交流発電機２の発電電力によって、始動器３を
通して駆動される複数（本第一実施形態では２台）の定
回転の籠型交流誘導型の推進電動機、即ち第一推進電動
機４と第二推進電動機５を設ける。 ○ 推進電動機４，５と推進プロペラ６のプロペラ軸７
の間にクラッチ付きの回転数切換（本第一実施形態では
動力伝達経路二段切換）回転数切換減速装置８を設け
る。 ○ 図２に示すように、回転数切換減速装置８は、第一
推進電動機４の出力軸９に結合される第一入力軸１０、
該第一入力軸に遊嵌された第一電動機ピニオン１１、第
二推進電動機５の出力軸１２に結合される第二入力軸１
３、該第二入力軸に遊嵌された第二電動機ピニオン１
４、該第一電動機ピニオン及び該第二電動機ピニオンが
同時に噛み合う電動機ギア１５、該電動機ギア１５と同
軸上に固定された第一段第一ピニオン１６と第一段第二
ピニオン１７、第一段第一ピニオン１６と噛み合う第一
段第一ギア１８、第一段第二ピニオン１７と噛み合う第
一段第二ギア１９、第一段第一ギア１８を遊嵌するとと
もに第二段第一ピニオン２０を固定した第一中間軸２
１、第一段第二ギア１９を遊嵌するとともに第二段第二
ピニオン２２を固定した第二中間軸２３、第二段第一ピ
ニオン２０及び第二段第二ピニオン２２の双方に噛み合
う第二段ギア２４、該第二段ギア２４を固定した出力軸
２５、第一入力軸１０と第一電動機ピニオン１１との間
を嵌脱する第一電動機クラッチ２６、第二入力軸１３と
第二電動機ピニオン１４との間を嵌脱する第二電動機ク
ラッチ２７、第一中間軸２１と第一段第一ギア１８との
間を嵌脱する第一クラッチ２８、第二中間軸２３と第一
段第二ギア１９との間を嵌脱する第二クラッチ２９、出
力軸２５に設けた推進プロペラスラスト軸受３０、及び
各軸１０、１３、２１、２３の半径方向荷重を受ける各
ラジアル軸受から構成される。 ○ 回転数切換減速装置８の減速比については、推進プ
ロペラの設計に依存するが、たとえば推進プロペラ常用
回転速度を300 r.p.m.とすれば、電源を60Hzとして推進
電動機の最大回転速度（極数４極）は1,800 r.p.m とな
る減速比とする。

【００２２】このための減速比は、クラッチ２８，２９
の操作により、第一段第一ピニオン１６、同第一ギア１
８、第二段第一ピニオン２０、第二段ギア２４を経て動
力が伝達される経路（第一経路）においては１／6.7 と
なり、また、第一段第二ピニオン１７、同第二ギア１
９、第二段第二ピニオン２２、第二段ギア２４を経て動
力が伝達される経路（第二経路）においては約１／６と
なるようにする。これは、船舶の大洋航行時の推進プロ
ペラ出力を最大１００％と定格７２％の二点で使用でき
るようにするためである。

【００２３】他方、舵装置３１の構成は図３〜図５に示
すような構成である。 ○ １基の一方向回転式の推進プロペラ６の後方に、左
舷舵３２と右舷舵３３とを、推進プロペラ軸心３４を含
む垂直面に対して左右対称に配置する。 ○ 各舵の水平断面において、その輪郭は、例えば左舷
舵３２については図５に示すように、半円形の前縁３５
から断面幅を徐々に増して最大幅に達した後、断面幅を
徐々に減少していく流線型をなし、外舷側の側面の後端
部に凹面３６を形成する。これが所謂固定幾何学的高揚
力断面輪郭と呼ばれるところの、主として高揚力を発生
する面である。 ○ 各舵３２，３３の頂面と底面には、外舷側に張り出
した頂端板３７と底端板３８をそれぞれ取り付ける。 ○ 各舵の頂部の舵回転中心線上に舵軸３９をそれぞれ
固定する。各舵軸の上端に舵取機４０をそれぞれ取り付
ける。 ○ 左舷舵３２は、舵取機４０によって、上から見て時
計方向に、二つの舵軸の軸心を通る直線を越えて最小限
１５°まで回転でき、右舷舵３３は、同様に、反時計方
向に、該直線を越えて最小限１５°まで回転できるよう
にする。 ○ 各舵３２，３３の回転角度位置を組み合わせること
によって、船舶の操縦に必要な、３６０°全周のいずれ
の方向にも推力を発生せしめ得るように各舵を制御する
ために、図６に示すように、二次元面上で１本の操作レ
バーで操作するようにした操作装置（ジョイスティッ
ク）４１を制御パネル４２に設ける。制御パネル４２
は、上記の電気推進装置及び舵装置を集中制御するとと
もに必要な安全保護システムを装備するためのであり、
船橋（船舶操船位置）に設置する。 ○推進電動機の回転数制御のため、発電周波数を可変と
しているので、主配電盤母線周波数が変動する。したが
って、この電源をそのまま船内負荷に給電すると負荷の
電源周波数が変動することになる。そこで、電源周波数
が変動すると具合の悪い負荷には、図１に示すように定
周波電源装置７１を設け、主配電盤からの電力を常に一
定周波数になるように制御して、給電盤を介して船内負
荷に給電するようにする。この場合、一定周波数を必要
とする船内負荷は一般に少ないので、定周波電源装置の
容量は小さくて済む。

【００２４】制御パネルは図６に示すように、１．発電機の始動と停止のスイッチ２．発電機駆動ディーゼル機関の回転数制御ダイヤル３．推進電動機の始動と停止のスイッチ４．減速クラッチの嵌脱および速度切換スイッチ５．２枚舵の操縦ジョイスティック６．発電機、主電源系統、電動機、減速クラッチ、推進
器、舵の作動および推進、旋回状態のモニター部からなる。Ａ．操縦者は、船の進航開始時は、１．発電機の始動スイッチを順次投入し、発電機の作動
と母線接続を確認する。母線接続はＡＣＢの自動投入に
よって行い、各発電機の負荷配分は自動負荷分担装置に
よって行う。２．発電機の回転数すなわち周波数の加減は回転数制御
ダイヤルによって、そのときどきに応じた値に随意に調
節する。３．推進電動機の始動スイッチを順次投入する。電動機
は、最初に始動した電動機が始動を完了した後に次の電
動機が始動を開始するようインターロックする。電動機
が始動を完了すると電動機クラッチは自動的に接合され
る。４．減速クラッチの嵌脱および速度切換スイッチを目的
の変速比に対応させて選択投入し、当該クラッチを嵌と
し、次に推進器の回転を確認する。

【００２５】この状態においては、舵は常にホバリング
の位置に設定されているので、推進器による前進推力は
舵によってブレーキされており、船体は推進器が回って
も推力を受けない。５．操縦者は操縦ジョイスティックを操作して、舵のブ
レーキ力をゆるめるとともに、２枚の舵の舵角の種々の
組合せにより推力の大きさと方向を任意に加減して漸次
船の運動を行なわせる。６．船速と方向の制御がともに広範多岐にわたって必要
な離岸、出港時の操船は上記のように行うが、広い海域
に出て、通常航行を行う場合、例えば自動航行する場合
には２枚の舵は並行・連動させて操舵する。

【００２６】なお、船速は、そのときどきの航行条件に
より、任意に発電機の回転数を、あるいは減速クラッチ
の減速比を変えて、またはこの両方をともに行うことに
よって制御する。７．通常の運転は上記のようにして行うが低負荷運転又
はメンテナンス等のために、いずれかの発電機または推
進電動機を休止させたい場合には、発電機の回転数を下
げ、または減速クラッチを減速比の大の側に入れてまた
はこの両方を行って推進器の回転を下げ推進出力を下げ
ることによって発電機の総合負荷および電動機の総合負
荷を下げることによって、当該発電機又は推進電動機を
切り離し、停止させることができる。Ｂ．次に船を停船する場合は１．船が着岸しようとする水域に来たら、Ａ−３に記述
した２枚の舵の舵角の種々の組み合せにより推力の大き
さと方向を舵操縦ジョイスティックによって任意に加減
して船の運動を制御し、着岸させる。２．船が接岸し、着岸が完了したら、舵操縦ジョイステ
ィックをホバリングの位置にする。３．舵のホバリング位置が確認できたら、速度切換減速
クラッチの嵌脱スイッチを脱とし、クラッチの脱を確認
する。４．クラッチの脱を確認した後、推進電動機を停止し、
各発電機を順次母線から切り離して停止させる。

【００２７】以上のような操縦・制御系を構成し、簡易
に運転が行えるようにするとともに、さらに各機器の作
動状態が一目で分かるようにグラフィックに表示するモ
ニターおよび各機器間の作動にインタロックを施した安
全装置を組み込んだ制御パネルとして構成する。

【００２８】これらの作動、表示の様子を具体的に説明
する。まず発電機２を起動させるために例えば１号
「発」押釦４３を押す。発電機が起動し運転状態になる
とモニタ５１の発電機（１号）の表示５２が「白」から
「緑」に変わって発電機が運転したことを示す。次に発
電機電圧が立ち上るとライン５３が「白」から「緑」に
変わる。発電機電圧が立ち上がり、主配電盤のＡＣＢが
投入されると、ＡＣＢ１の表示５４が「白」から「緑」
に変わり、別途電源から母線への給電が行われていなけ
れば母線の表示５５が「白」から「緑」に変わり、１号
発電機が母線に正常に接続されたことを示す。なお、補
助発電機等から既に給電されている場合には、母線表示
の色は既に緑になっている。同様に２号発電機を起動さ
せるために２号「発」押釦４３を押す。発電機が始動す
ると発電機表示（２号）５２が白から緑に変わり、発電
機電圧が立ち上ると２号のライン５３が「白」から
「緑」に変わり、別途に設けた同期投入装置が働き、２
号のＡＣＢが投入されるとＡＣＢ２の表示５４が「白」
から「緑」に変わり母線に接続されたことを示す。３号
発電機の起動においても同様である。

【００２９】なお、発電機駆動ディーゼル機関の回転数
制御ダイヤル４５はいずれの位置にセットされていても
構わないが最低回転位置にセットすることが、推進器始
動時の回転を低速に抑える意味から望ましい。

【００３０】回転数制御ダイヤル４５の操作により回転
数が設定されると、ディーゼル機関１の回転がそれに対
応して制御され、その回転数が回転数表示６８に表示さ
れる。

【００３１】次に、推進電動機の１号「発」押釦４６を
押すと、１号推進電動機４が始動し、１号電動機表示５
６が緑に変わり、始動が完了すると１号電動機クラッチ
２６に嵌合指令が出され１号電動機クラッチ２６が嵌合
すると１号電動機クラッチ表示５８が緑に変わる。

【００３２】次に、同様に推進電動機２号「発」押釦４
６を押すと、２号推進電動機５が始動し、２号電動機表
示５６が緑に変わり、始動が完了すると２号電動機クラ
ッチ２７に嵌合指令が出され、２号電動機クラッチ２７
が嵌合すると２号電動機クラッチ表示５８が緑に変わ
る。減速クラッチ押釦の「脱」４８、「１」４９、
「２」５０はそれぞれ「脱」はクラッチ脱を指令し、
「１」は減速装置の第１経路クラッチ２８、「２」は第
２経路クラッチ２９のクラッチ嵌指令を意味する。

【００３３】例えば、押釦「１」４９を押すと、第１ク
ラッチ２８のみが嵌となり、他のクラッチは「脱」とな
るようにする。クラッチの嵌合状態が確認され正常であ
ると、クラッチ表示６０に、第１経路を意味する「１」
が表示され、減速機表示５９が緑に変わり、推進プロペ
ラ６が作動しプロペラ推進器表示６１が緑に変わる。

【００３４】すると、プロペラ推進器表示内のプロペラ
回転数表示部６２にプロペラ回転数が表示される。この
プロペラ回転数表示は、推進プロペラ６の回転数に対応
しており、発電機駆動ディーゼル機関の回転数ダイヤル
や減速クラッチの嵌脱速度切換スイッチを切換えること
により、推進プロペラ６の回転数が変化すれば、それに
ともなって回転数表示が変わるものとする。また舵およ
び舵取機の表示６３（６３−１，６３−２）は舵取機油
圧ポンプを作動させ、舵取機制御ユニットおよび２枚舵
の操縦ハンドルに電源が投入され、操舵可能状態になる
と、緑になる。表示６３は、転舵角に対応して表示角度
が変わるものとする。表示６３−１はホバーの状態を表
示６３−２は直前進状態を示す。２枚舵の操縦ジョイス
ティック６４を操作することにより、任意に船を誘導す
る。このとき、２枚の舵の舵角の組合せに対応した船体
の動きを模擬表示するモニタ６５を操船の支援に利用す
るモニタ６５には、操縦ジョイスティック操作による船
体の進行方向と推進力の大きさをベクトル表示する部分
６６と左右の舵角を表示する部分６７とを設ける。な
お、推進プロペラ始動前には、両舵角は、ホバーの位置
にする。

【００３５】なお、２枚舵の舵角の組み合わせによる操
縦制御は次のごとくである。 ○ 二枚の舵３２，３３は、それぞれ外舷側に回転角度
が与えられると、外舷側の高揚力面に沿って推進プロペ
ラ後流が流れるとき高揚力を発生する。例えば左舷側の
舵３２については、上から見て時計方向に回転させた位
置において、推進プロペラ６の後流が外舷側の面に沿っ
て流線的に流れるに際し、通常の揚力を発生するほか、
後端近くの凹面３６において、反力を生ずるように流れ
が偏向し、これが高揚力となる。右舷側の舵３３につい
ては、対称的に、反時計方向に回転させたときに高揚力
を発生する。これら左右舷の舵３２，３３の回転位置の
組み合わせによりそれぞれが発生する揚力と舵の２枚が
形成する可変ダクト効果とにより、船体を操縦する推力
が生まれる。 ○ 船舶の前進走行速度を上記推進プロペラ最低回転速
度に相当する速度より更に低くする必要のある場合、即
ち船舶微速走行時においては、二枚の舵３２，３３を、
図７（ｇ）に示すように、「ハ」の字形に置く。このよ
うにすれば、各舵が発生する揚力の横方向の分力は左右
の舵によって相殺され、前進方向の分力のみが残り、こ
れにより船舶は前進させられる。この「ハ」の字形の角
度を調整することにより、前進方向分力の大きさを自由
に変えられることになり、船舶の前進速度は、ゼロから
推進プロペラ最低回転速度に相当する速度まで、無段階
に制御できる。 ○ 船舶を直後進させる場合は、図７（ｃ）に示すよう
に、左舷舵３２を、舵取機４０によって、上から見て時
計方向に、二つの舵軸３９の軸心を通る直線を越えて最
小限１５°まで回転させた位置に、また、右舷舵３３
を、同様に、反時計方向に、直線を越えて最小限１５°
まで回転させた位置にそれぞれ置く。つまり蛤の貝殻が
開いたような形にする。 ○ 緊急に船舶後進操縦（クラッシュアスターン）を行
う必要がある場合は、二枚の舵を上記の直後進位置に置
いた上で、回転数切換減速装置８の動力伝達を第二経路
に切り換えて、このシステムから得られる最高の推進プ
ロペラ回転速度にする。これによりプロペラ後流水量が
増えて、二枚の舵による反転水量が増え、後進推力が大
きくなる。

【００３６】その他の船舶操縦モードとして、二枚の舵
３２，３３の回転位置を種々組み合わせる。即ち、前進
左右旋回に対しては、二枚の舵を図７（ｂ）に示すよう
な回転位置に置く。後進左右旋回に対しては、二枚の舵
を図７（ｄ）に示すような回転位置に、ホバリング（そ
の場静止）に対しては、図７（ｅ）に示すような位置
に、また、スピニング（その場旋回）に対しては、図７
（ｆ）に示すような位置にそれぞれ置く。

【００３７】なお、頂端板３７と底端板３８は、各舵の
外舷側の高揚力発生面上を流れる推進プロペラ後流が頂
部と底部において上と下に逸流するのを防ぎ、水流を効
果的に高揚力発生面に封じ込める。従って、舵に効果的
に高揚力を発生させる。

【００３８】大洋航行中は、操縦ジョイスティックから
別途に装備されたオートパイロット等に操縦を切り変
え、２枚舵は並行に転舵されるようにする。これは、大
洋航行中は、２枚舵の舵角の組み合わせによる船の進行
方向の全方向制御や船速制御が不要のため、通常操舵を
行うのに適切な方法である。船速の制御は、発電機駆動
ディーゼル機関の回転数制御ダイヤル４５で、周波数を
変えることにより推進電動機の回転数を変えてまたは減
速クラッチの速度切換スイッチによってクラッチの切換
により減速機ギヤの動力伝達経路を変えることにより、
またはこの両方の組み合せによって行う。停船手順は、
以上の逆の手続をとる。舵角をホバーとし、減速機クラ
ッチの嵌脱クラッチを「脱」とし、プロペラ推進機と電
動機の結合を脱とすると、順次プロペラ、減速機および
クラッチ表示が「白」となる。

【００３９】次に、推進電動機４，５が順次停止する
と、電動機表示４６がそれぞれ「白」に変わる。発電機
の停止押釦を押すことによって、発電機の負荷分担装置
によって、当該発電機の負荷を残りの発電機に移行した
後当該ＡＣＢを引きはずし、発電機を停止する。このと
き、ＡＣＢ表示５４、およびライン５３および発電機表
示５２が「白」に変わる。同様に残りの電動機を順次停
止する。

【００４０】なお、必要により、別電源より給電して停
船状態とする。各装置の運転状況を表示するモニタ５１
の表示色は上述のように装置の停止時は「白」正常作動
時は「緑」とする。又異常は「赤」で表示するものとす
る。

【００４１】図８〜図９に示すように、本実施形態の電
気推進装置を船舶に搭載することにより従来のディーゼ
ル推進の場合に比べて、機関室の長さが大幅に短くな
る。しかも、推進電動機４および回転数切換減速装置８
と、複数のディーゼル機関１（本実施形態では３台）お
よび交流発電機２とを異なるデッキに配置することがで
き、これにより、船体の長さを短くでき、建造コストを
低減できる。或いは、載貨量を増やすことができ、船舶
の経済性が向上する。［第二実施形態］更に、先の第一実施形態では推進電動
機を２台としたが、大きい出力が必要とされて、２台で
は製作可能な推進電動機最大容量を超えてしまうような
場合、或いは、起動電流を更に小さく抑える必要がある
場合とか、更にきめ細かい推進電動機運転台数制御を望
む場合は、図１０に示すように推進電動機を増加する方
法としてピニオン１１，１４を駆動する推進電動機４，
５に対して、これらに串型に電動機４′，５′を直結さ
せることによって回転数切換減速装置の構造を複雑にす
ることなく、実施することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、減速
操縦と後進操縦とを二枚舵装置で受け持たせ、推進プロ
ペラ回転速度の切り換えを推進電動機の極数変換とクラ
ッチ付き回転数切換減速装置の動力伝達経路の切り換え
により行い、推進電動機を複数台に分けて起動を行うこ
とにより、定回転（逆転を必要としない）の交流籠型誘
導電動機を採用することができ、従来の電気推進方式に
比べて燃料消費量を約５％節減でき、機関部の容積と重
量を減少させることができる。また、推進プロペラは常
時作動させたままで二枚舵装置により船舶操縦ができる
ので、従来の電気推進装置のように船舶操縦時に推進電
動機の頻繁な起動・停止・回転数制御・回転方向制御を
行う必要がなく、操縦制御の容易さ、航海中のメンテナ
ンスの不要なることによる機関部の無人化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態における船舶推進操縦制
御装置を示すブロック線図である。

【図２】同実施形態におけるクラッチ付きの回転数切換
減速装置の構成を示す模式図である。

【図３】同実施形態における舵装置の側面図である。

【図４】同実施形態における舵装置の背面図である。

【図５】同実施形態における舵の平断面図である。

【図６】同実施形態における制御パネルの正面図であ
る。

【図７】（ａ）〜（ｇ）は同実施形態における舵の回転
角の組み合わせを示す模式図である。

【図８】同実施形態における推進電動機の配置構造を示
す模式図である。

【図９】同実施形態における交流発電機の配置構造を示
す模式図である。

【図１０】第二実施形態における推進電動機および減速
装置の配置構造を示す模式図である。

【図１１】従来の船舶推進操縦制御装置を示すブロック
線図である。

【符号の説明】

１ディーゼル機関２交流発電機３始動器４第一推進電動機５第二推進電動機６推進プロペラ８減速装置３２，３３舵４０舵取機４２制御パネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガバナー制御によりある一定範囲で速度
を加減できる周波数可変の複数のディーゼル交流発電機
と、該ディーゼル交流発電機の発電交流電力によって駆動さ
れる複数の定回転誘導籠型の推進電動機と、該推進電動機の出力軸と推進プロペラ軸との間に設け
た、それぞれクラッチ付きの回転数切換減速装置と、推進プロペラの後方に左右対称に配し、それぞれの回転
角度位置の組み合わせによりプロペラ後流を制御するこ
とにより、船舶の減速、後進、前進左右旋回、後進左右
旋回、その場静止（ホバリング）、その場旋回（スピニ
ング）の各操縦ができるようにした固定幾何学的高揚力
断面輪郭を有する二枚舵装置と、集中制御するための諸機器と必要な安全保護システムを
装備する制御パネルとからなることを特徴とする電気推
進と二枚舵による船舶推進操縦制御装置。