船舶用电推进装置和用于船舶用电推进装置的推进力控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供船舶用电推进装置和用于船舶用电推进装置的推进力控制装置。本发明专利技术的目的在于降低船舶航行时产生的能量损失而进行高效率的推进力控制。在电推进装置(10)中，在第一控制模式中，调速控制部(35A)将发动机33的旋转速度维持为第一设定速度N1(750min

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】船舶用电推进装置和用于船舶用电推进装置的推进力控制装置
本专利技术涉及向可变螺距螺旋桨供给电动力来推进船舶的船舶用电推进装置以及应用于所述船舶用电推进装置的推进力控制装置。
技术介绍
作为使船舶所具备的螺旋桨旋转而推进船舶的推进装置，获得由与内燃机连结的发电机的电力驱动的电动机的旋转驱动力而使所述螺旋桨旋转的船舶用电推进装置已为公众所知。例如，在专利文献1中公开了可变螺距螺旋桨(controllablepitchpropeller：CPP。以下，简称CPP。)与所述电动机的输出轴连结，通过调整CPP的螺距(翼角)来增减船舶的推进力的电推进装置。作为船舶的主发动机使用的柴油发动机等的内燃机，考虑到船舶的所谓船舶用特性，决定其额定输出等的规格。一般来说，当将纵轴设为主发动机的发动机功率，横轴设为船舶的船速时，发动机功率与船速之间的关系能够用三次方曲线表示。该三次方曲线作为表示所述船舶用特性的曲线(以下，有时称为船舶用特性曲线。)已广为公众所知。即，所述船舶用特性是指主发动机的发动机功率与船舶的船速的三次方成比例的关系。此外，由于存在基准螺距时的螺旋桨转速与船速大致成比例的关系，所述船舶用特性曲线有时用纵轴为主发动机的发动机功率、横轴为螺旋桨转速(或者主发动机的转速)的三次方曲线表示。此处，图5表示使用CPP作为船舶推进装置时的所述CPP的各螺距的船舶用特性曲线的一例。在图5中，纵轴为主发动机的发动机功率，横轴为螺旋桨转速。另外，图5中用实线表示CPP的能够取得的各螺距αk(k＝1、2、……、11)的船舶用特性曲线。一般来说，期望船舶在实际的航海中遭遇的各种海象中高效率地航运。另外，船舶寿命长，当受到老化等影响而船体和主发动机的性能降低时，船舶用特性也发生变化，但是期望船舶即使在其船舶用特性变化的情况下，也能够在其较长的寿命中综合高效率地航运。在图5的例子中，将满足船舶航海中常用的航行条件中燃料消耗效率最佳的条件(例如，基准螺距为αa，发动机功率为Pa，螺旋桨转速为Na)的点T1设为CPP的螺旋桨设计点，用虚线表示穿过该螺旋桨设计点T1的船舶用特性曲线L1。一般来说，考虑到所述螺旋桨设计点T1处的发动机功率Pa和螺旋桨转速Na，设计CPP的基准螺距αa、直径、翼型等，以便获得燃料消耗效率好的船速。以往，作为利用使用了CPP的电推进装置控制船舶的船速的方法，自动地控制船速的自动船速控制装置(AutomaticSpeedControl：ASC)已为公众所知。在由于海象变化等而实际的船速相对于目标速度变化的情况下，自动船速控制装置控制螺旋桨转速(主发动机的转速)或者CPP的螺距中的任意一个，另一方面，或者控制螺旋桨转速以及螺距两者，将船速控制为保持目标速度。图6是将等船速曲线Vk(k＝1、2、……)重叠到图5上的图。例如，在实际的船速降低到比通常航行时的目标速度V2低的船速Vs的情况下，在使螺旋桨转速一定而使螺距变化来控制船速的情况下，如图6中箭头D1所示，船速增大。另一方面，在使螺距一定而控制螺旋桨转速的情况下，如图6的箭头D2所示，船速沿着船舶用特性曲线增大。专利文献1：日本特开2007-131081号公报
技术实现思路
但是，图6所示的等船速曲线Vk是连结变为规定的船速的发动机功率与螺旋桨转速的点的曲线，描绘研钵状的曲线。如图6所示，在各等船速曲线中，最底的部分是燃料消耗效率最佳、发动机功率最小的点。由图6可知，穿过螺旋桨设计点T1的船舶用特性曲线L1与连结等船速曲线Vk的各底部的曲线大致一致。如图6所示，例如在进行将螺旋桨转速维持为一定(例如Na)而变更螺距的控制的情况下，在螺旋桨转速Na中，等船速曲线Vk呈现船速越低越向右上升的趋势，且呈现船速越大越向右下降的趋势。但是，由于以往的自动船速控制装置并不根据船速不同的等船速曲线的特性进行船速控制，因此根据能够采取的控制方法的不同，船速控制时燃料消耗量有可能会极端增大。一般来说，由于发动机功率与船速的三次方成比例，因此，在相对于船速的增加量而需要增加三倍的发动机功率的情况下，燃料消耗量也相对于船速的增加量变为大致三倍，可能会产生燃料消耗效率显著恶化这样的问题。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够降低船舶航行时产生的能量损失而进行高效率的推进力控制的船舶用电推进装置以及推进力控制装置。(1)本专利技术提供一种向可变螺距螺旋桨供给电动力来推进船舶的船舶用电推进装置。所述船舶用电推进装置具备：发电装置，通过在内燃机的输出轴连接发电机而构成；电动机，由所述发电装置所产生的交流电旋转驱动，向所述可变螺距螺旋桨供给所述电动力；以及控制装置，基于从船舶的操纵装置输入的速度指令信号，将所述可变螺距螺旋桨的螺距以及所述内燃机的旋转速度控制为与所述速度指令信号相应的目标值。所述控制装置具有：旋转速度控制部，在从预定的第一设定速度到第二设定速度的速度范围内控制所述内燃机的旋转速度，以便产生从预定的第一频率到第二频率的频带的交流电；以及螺距控制部，控制所述可变螺距螺旋桨的螺距。在所述速度指令信号在预定的基准范围外的情况下，所述旋转速度控制部将所述内燃机的旋转速度维持为所述第一设定速度或者所述第二设定速度中的任意一个，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨控制为与所述目标值相应的螺距，在所述速度指令信号在所述基准范围内的情况下，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨的螺距与所述速度范围地维持为预定的基准螺距，所述旋转速度控制部以沿着由所述内燃机的发动机功率以及所述可变螺距螺旋桨的螺旋桨转速决定的船舶用特性曲线的方式将所述内燃机控制为与所述目标值相应的旋转速度。一般来说，船舶在港湾内或特定的航路中速度被限制。因而，当船舶在港湾内航行时，船舶用电推进装置在其输出范围内输出较低的区域旋转驱动螺旋桨。另一方面，当驶出港湾在外海航行时，不对船舶强加速度限制。因此，在船舶驶出到外港后，船舶用电推进装置在其输出范围内输出较高的区域，以燃料消耗效率最佳的条件旋转驱动螺旋桨。除了如拖船这样在港湾内作业的船舶之外，多数船舶在外海以高输出航行的时间比在港湾内以低输出航行的时间长。因此，一般来说，船舶中的船舶用特性是以在外海中的航行为基准而确定的。在本专利技术的船舶用电推进装置中，鉴于船舶的使用状况，在来自操纵装置的速度指令信号在所述基准范围外的情况下，所述控制装置的所述旋转速度控制部将所述内燃机的旋转速度维持为所述第一设定速度或者所述第二设定速度中的任意一个，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨控制为与所述目标值相应的螺距。例如，在所述速度指令信号比所述基准范围的下限值低的情况下，所述旋转速度控制部将所述内燃机的旋转速度维持为所述第一设定速度，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨控制为与所述目标值相应的螺距。另外，在所述速度指令信号比所述基准范围的上限值高的情况下，所述旋转速度控制部将所述内燃机的旋转速度维持为所述第二设定速度，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨控制为与所述目标值相应的螺距。一般来说，在小于第一设定速度的速度区域中，存在难以通过内燃机的旋转速度控制船速，即使有时能够控制效率也会变差。因此，在小于所述第一设定速度的速度区域中，将所述旋转速度维持为所述第一设定速度，并控制可变螺距螺旋桨的螺距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶用电推进装置，向可变螺距螺旋桨供给电动力来推进船舶，其特征在于，所述船舶用电推进装置具备：发电装置，通过在内燃机的输出轴连接发电机而构成；电动机，由所述发电装置所产生的交流电旋转驱动，向所述可变螺距螺旋桨供给所述电动力；以及控制装置，基于从船舶的操纵装置输入的速度指令信号，将所述可变螺距螺旋桨的螺距以及所述内燃机的旋转速度控制为与所述速度指令信号对应的目标值，所述控制装置具有：旋转速度控制部，在从预定的第一设定速度到第二设定速度的速度范围内控制所述内燃机的旋转速度，以便产生从预定的第一频率到第二频率的频带的交流电；以及螺距控制部，控制所述可变螺距螺旋桨的螺距，在所述速度指令信号在预定的基准范围外的情况下，所述旋转速度控制部将所述内燃机的旋转速度维持为所述第一设定速度或者所述第二设定速度中的任意一个，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨控制为与所述目标值相应的螺距，在所述速度指令信号在所述基准范围内的情况下，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨的螺距与所述速度范围地维持为预定的基准螺距，所述旋转速度控制部以沿着由所述内燃机的发动机功率以及所述可变螺距螺旋桨的螺旋桨转速决定的船舶用特性曲线的方式将所述内燃机控制为与所述目标值相应的旋转速度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.16 JP 2016-0274451.一种船舶用电推进装置，向可变螺距螺旋桨供给电动力来推进船舶，其特征在于，所述船舶用电推进装置具备：发电装置，通过在内燃机的输出轴连接发电机而构成；电动机，由所述发电装置所产生的交流电旋转驱动，向所述可变螺距螺旋桨供给所述电动力；以及控制装置，基于从船舶的操纵装置输入的速度指令信号，将所述可变螺距螺旋桨的螺距以及所述内燃机的旋转速度控制为与所述速度指令信号对应的目标值，所述控制装置具有：旋转速度控制部，在从预定的第一设定速度到第二设定速度的速度范围内控制所述内燃机的旋转速度，以便产生从预定的第一频率到第二频率的频带的交流电；以及螺距控制部，控制所述可变螺距螺旋桨的螺距，在所述速度指令信号在预定的基准范围外的情况下，所述旋转速度控制部将所述内燃机的旋转速度维持为所述第一设定速度或者所述第二设定速度中的任意一个，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨控制为与所述目标值相应的螺距，在所述速度指令信号在所述基准范围内的情况下，所述螺距控制部将所述可变螺距螺旋桨的螺距与所述速度范围地维持为预定的基准螺距，所述旋转速度控制部以沿着由所述内燃机的发动机功率以及所述可变螺距螺旋桨的螺旋桨转速决定的船舶用特性曲线的方式将所述内燃机控制为与所述目标值相应的旋转速度。2.根据权利要求1所述的船舶用电推进装置，其特征在于，所述频带是作为商用电源供给的电源频率的允许范围。3.根据权利要求2所述的船舶用电推进装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：德本学，藤本集平，
申请(专利权)人：大发柴油机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP