(57)【要約】  エンジン(12)、変速装置(16)、プロペラシャフト(14)、可変ピッチプロペラ(15)を持つ船舶駆動システム(11)の運用方法。システムへの操作員側駆動要求に応じて制御側で自動的にプロペラ特性要因図に基づいてシャフト(14)の目標回転速度とプロペラ(15)の目標ピッチ角が決定され、操作員側駆動要求とシャフト(14)の目標回転速度に応じて制御側で自動的にエンジン特性要因図に基づいて、それに関する目標動作点(回転速度、トルク)が決定される。測定された実回転速度と実トルクに応じてエンジン(12)の実動作点が決定され、これに応じて制御側で自動的にプロペラ及びエンジンの特性要因図に基づいて駆動力に変化がない場合にシャフト(14)の目標回転速度とプロペラ(15)の目標ピッチ角がエンジン(12)の燃焼消費を減少させつつ変更可能か否かが検査され、可能ならばシャフト(14)の目標回転速度、プロペラ(15)の目標ピッチ角、エンジン(12)の目標動作点が調整される。
2019501073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶駆動システム（１１）を運用するための方法であって、前記船舶駆動システム（１１）は、船舶用エンジン（１２）、任意で変速装置（１６）、プロペラシャフト（１４）、及び、可変ピッチプロペラ（１５）を有しており、前記変速装置（１６）は、前記船舶用エンジン（１２）と、前記プロペラシャフト（１４）に連結された前記可変ピッチプロペラ（１５）との間に接続され、前記変速装置（１６）は、前記船舶用エンジン（１２）のエンジンシャフト（１３）の回転速度を、前記プロペラシャフト（１４）の回転速度に変換し、前記可変ピッチプロペラ（１５）は、前記可変ピッチプロペラ（１５）のピッチ角を調整するために調整可能であり、
前記船舶駆動システムに対する操作員側の駆動に関する要求に依存して、制御側において自動的に、可変ピッチプロペラの特性要因図に基づいて、前記プロペラシャフト（１４）の目標回転速度と、前記可変ピッチプロペラ（１５）の目標ピッチ角とが決定され、
操作員側の駆動に関する要求と、前記プロペラシャフト（１４）の目標回転速度とに依存して、制御側において自動的に、船舶用エンジンの特性要因図に基づいて、前記船舶用エンジン（１２）に関する目標動作点、すなわち目標回転速度及び目標トルクが決定される方法において、
測定された実回転速度及び測定された実トルクに依存して、前記船舶用エンジン（１２）の実動作点が決定され、
前記船舶用エンジン（１２）の前記実動作点に依存して、制御側で自動的に、前記可変ピッチプロペラの特性要因図及び前記船舶用エンジンの特性要因図に基づいて、駆動力に変化がない場合に前記プロペラシャフト（１４）の目標回転速度と前記可変ピッチプロペラ（１５）の目標ピッチ角とが、前記船舶用エンジン（１２）の燃焼消費を減少させながら変更可能であるかどうかが検査され、可能である場合には、前記プロペラシャフト（１４）の目標回転速度、前記可変ピッチプロペラ（１５）の目標ピッチ角、及び、前記船舶用エンジン（１２）の目標動作点が調整されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記船舶用エンジン（１２）の前記実回転速度が、回転速度センサ（２０）によって測定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記船舶用エンジン（１２）の前記実トルクが、トルクセンサ（２１）によって測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
さらに、船舶の相対速度が測定され、前記船舶の相対速度に依存して、前記可変ピッチプロペラ（１５）の前記目標ピッチ角に関する限界値が決定され、それによって、前記可変ピッチプロペラ（１５）のキャビテーションが回避されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
船舶用エンジン（１２）、変速装置（１６）、プロペラシャフト（１４）、可変ピッチプロペラ（１５）、及び、制御装置（１７）を有する船舶駆動システム（１１）であって、任意の前記変速装置（１６）は、前記船舶用エンジン（１２）と、前記プロペラシャフト（１４）に連結された前記可変ピッチプロペラ（１５）との間に接続され、前記変速装置（１６）は、前記船舶用エンジン（１２）のエンジンシャフト（１３）の回転速度を、前記プロペラシャフト（１４）の回転速度に変換し、前記可変ピッチプロペラ（１５）は、前記可変ピッチプロペラ（１５）のピッチ角を調整するために調整可能である船舶駆動システム（１１）において、
前記制御装置（１７）が、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法を実施するための手段を有していることを特徴とする船舶駆動システム（１１）。
【請求項６】
前記船舶用エンジン（１２）に、前記船舶用エンジン（１２）の実回転速度を測定するための回転速度センサ（２０）が配設されていることを特徴とする、請求項５に記載の船舶駆動システム。
【請求項７】
前記船舶用エンジン（１２）に、前記船舶用エンジン（１２）の実トルクを測定するためのトルクセンサ（２１）が配設されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の船舶駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶駆動システムを運用するための方法と、船舶駆動システムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の船舶駆動システムは、船舶用エンジン、任意で変速装置、プロペラシャフト、及び、プロペラを有している。変速装置は、船舶用エンジンと、プロペラシャフト、又は、プロペラシャフトに連結したプロペラとの間に接続されており、すなわち、変速装置は、船舶用エンジンのエンジンシャフトの回転速度及びトルクを、プロペラシャフトの回転速度及びトルクに変換する。船舶駆動システムのプロペラを、可変ピッチプロペラとして構成することが可能であり、可変ピッチプロペラにおいては、可変ピッチプロペラが、可変ピッチプロペラのピッチ角を調整するために調整され得ることが知られている。船舶駆動システムの目的は、操作員の所望の船舶速度に対応する駆動力を発生させることにある。
【０００３】
船舶駆動システムを運用するためには、基本的に、船舶駆動システムに対する操作員側の駆動に関する要求に依存して、制御側において自動的に、可変ピッチプロペラの特性要因図に基づいて、プロペラシャフトの目標回転速度と、可変ピッチプロペラの目標ピッチ角とを決定することが知られている。さらに、駆動に関する操作員側の要求に依存して、及び、プロペラシャフトの目標回転速度に依存して、制御側で自動的に、船舶用エンジンの特性要因図に基づいて、船舶用エンジンの目標動作点が決定される。すなわち、船舶用エンジンが、駆動に対する操作員側の要求を満たすために、プロペラシャフトの目標回転速度を考慮して、到達しなければならない目標回転速度及び目標トルクが決定される。
【０００４】
上述の、船舶駆動システムを運用するための、実践から知られた方法では、駆動に関する操作員側の要求が、自動的に制御側において、対応する可変ピッチプロペラに関する動作パラメータと、船舶用エンジンに関する動作パラメータと、に変換され得る。しかしながら、船舶駆動システムの燃料消費をさらに減少させる必要が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この必要性から出発して、本発明の課題は、船舶駆動システムを運用するための新しい方法と、船舶駆動システムと、を創り出すことにある。本課題は、請求項１に記載の船舶駆動システムを運用するための方法によって解決される。本発明によると、測定された実回転速度及び測定された実トルクに依存して、船舶用エンジンの実動作点が決定され、船舶用エンジンの実動作点に依存して、制御側で自動的に、可変ピッチプロペラの特性要因図及び船舶用エンジンの特性要因図に基づいて、駆動力に変化がない場合にプロペラシャフトの目標回転速度と可変ピッチプロペラの目標ピッチ角とが、船舶用エンジンの燃焼消費を減少させながら変更可能であるかどうかが検査され、可能である場合には、プロペラシャフトの目標回転速度、可変ピッチプロペラの目標ピッチ角、及び、船舶用エンジンの目標動作点が調整される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって、船舶用エンジンの実際に形成されているところの実動作点を、船舶用エンジンの測定された実回転速度及び測定された実トルクに基づいて決定することが初めて提案される。実動作点に依存して、制御側で自動的に、駆動力が変化しない場合に船舶用エンジンの燃料消費を削減できるか、すなわち、可変ピッチプロペラの目標回転速度及び目標ピッチ角の調整によって、及び、従って、船舶用エンジンの目標動作点の調整によっても、削減が可能であるかが検査される。それによって、船舶駆動システムを、燃焼消費を減少させ、効率を最適化しながら運用することができる。
【０００７】
好ましくは、船舶用エンジンの実回転速度は、回転速度センサによって、及び／又は、船舶用エンジンの実トルクは、トルクセンサによって測定される。それによって、船舶用エンジンの実動作点を、容易かつ確実に測定技術によって検出することが可能である。
【０００８】
有利なさらなる発展形態によると、さらに、水流に対する船舶の相対速度が測定され、当該船舶速度に依存して、可変ピッチプロペラの目標ピッチ角に関する限界値が決定され、その結果、可変ピッチプロペラのキャビテーションが回避される。測定された船舶速度の付加的な考慮によって、可変ピッチプロペラのキャビテーションを回避しながら、船舶駆動システムを特に有利に運用することが可能になる。
【０００９】
当該船舶駆動システムは、請求項５に定義されている。
【００１０】
本発明の好ましいさらなる発展形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明するが、それに限定されるものではない。示されているのは以下の図である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】船舶駆動システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、船舶駆動システムを運用するための方法と、船舶駆動システムと、に関する。図１は、船舶駆動システム１１の領域における船舶１０の部分を示している。船舶駆動システム１１は、船舶用エンジン１２を含んでおり、船舶用エンジン１２は、エンジンシャフト１３に、回転速度及びトルクを、すなわち船舶用エンジン１２の動作点に依存して供給する。船舶駆動システム１１はさらに、プロペラシャフト１４に連結された可変ピッチプロペラ１５を有している。可変ピッチプロペラ１５では特に、いわゆるピッチ角が調整可能である。
【００１３】
船舶駆動システムは、任意で変速装置１６を有している。変速装置１６は、可変ピッチプロペラ１５と船舶用エンジン１２との間、すなわちプロペラシャフト１４とエンジンシャフト１３との間に接続されており、変速装置１６は、エンジンシャフト１３の回転速度及びエンジンシャフト１３のトルクを、プロペラシャフト１４の回転速度及びトルクに変換する。
【００１４】
図１はさらに、船舶駆動システムの制御装置１７の構成要素として、操作端末１８を示しており、操作端末１８では、操作員１９が、船舶駆動システム１１に対して、駆動に関する操作員側の要求を設定することができる。船舶駆動システム１１に対する、操作員側の駆動に関する要求に依存して、制御側において、制御装置１７によって自動的に、制御装置１７に保存された可変ピッチプロペラの特性要因図に基づいて、プロペラシャフト１４の目標回転速度と、可変ピッチプロペラ１５の目標ピッチ角とが決定される。さらに、駆動に関する操作員側の要求と、プロペラシャフト１４の目標回転速度とに依存して、制御側において、制御装置１７によって自動的に、制御装置１７に保存された船舶用エンジンの特性要因図に基づいて、船舶用エンジン１２の目標動作点が決定される。すなわち、船舶用エンジン１２が、可変ピッチプロペラの特性要因図から検出された動作パラメータを考慮して、駆動に関する操作員側の要求を満たすため、又は、供給するために、そのエンジンシャフト１３に供給しなければならない目標回転速度及び目標トルクが決定される。
【００１５】
本発明では、船舶用エンジン１２の測定された実回転速度に依存して、及び、船舶用エンジン１２の測定された実トルクに依存して、船舶用エンジン１２の実動作点が決定される。そのために、船舶用エンジン１２、すなわちそのエンジンシャフト１３には、一方では回転速度センサ２０が、他方ではトルクセンサ２１が配設されており、船舶用エンジン１２によって、そのエンジンシャフト１３に供給されるトルクと、エンジンシャフト１３に供給される回転速度とが、測定技術を用いて検出される。
【００１６】
測定された実トルク及び測定された実回転速度に依存して、船舶用エンジン１２の実動作点を、すなわち船舶用エンジン１２によって供給される実出力を決定することができる。
【００１７】
本発明によるとさらに、船舶用エンジン１２の検出された実動作点に依存して、制御側において、制御装置１７によって自動的に、制御装置１７に保存された可変ピッチプロペラの特性要因図に基づいて、及び、同様に制御装置１７に保存された船舶用エンジンの特性要因図に基づいて、船舶駆動システム１１の駆動力に変化がない場合にプロペラシャフト１４の目標回転速度と可変ピッチプロペラ１５の目標ピッチ角とが、船舶用エンジン１２の燃焼消費を減少させながら変更可能であるか、特に、プロペラシャフト１４の回転速度を減少させ、可変ピッチプロペラ１５のピッチ角を増大させることによって変更可能であるかが検査される。プロペラシャフト１４の変更された目標回転数は、船舶用エンジン１２の動作点に影響を及ぼすので、この検査は、船舶用エンジンの特性要因図と、可変ピッチプロペラの特性要因図とを用いて行われる。
【００１８】
上述の検査の結果、船舶駆動システム１１の駆動力に変化がない場合に、プロペラシャフト１４の目標回転速度と、可変ピッチプロペラ１５の目標ピッチ角とを変化させて、船舶用エンジン１２の燃焼消費を減少させることが可能である場合、プロペラシャフト１４の目標回転速度及び可変ピッチプロペラ１５の目標ピッチ角が対応して調整され、すなわち、船舶用エンジン１２の動作点が適切に調整され、それによって、船舶用エンジン１２が、その燃料消費を減少させて運転される。しかしながら、これが不可能である場合には、プロペラシャフト１４の目標回転速度、可変ピッチプロペラ１５の目標ピッチ角、及び、船舶用エンジン１２の動作点の調整は行われない。
【００１９】
本発明の有利なさらなる発展形態によると、さらに、船舶の相対速度が測定される。船舶速度に依存して、可変ピッチプロペラ１５の目標ピッチ角に関する限界値が決定され、その結果、可変ピッチプロペラ１５のキャビテーションが回避される。可変ピッチプロペラ１５又はプロペラシャフト１４の目標ピッチ角及び目標回転速度の、船舶用エンジンの検出された実動作点に依存する適応は、可変ピッチプロペラ１５のキャビテーションを回避するために、船舶速度に依存する目標ピッチ角の限界値を考慮して行われる。
【００２０】
本発明によって、燃料消費を減少させながら、船舶駆動システムを最適に運転することが可能である。少なくとも、船舶用エンジン１２のトルクと、船舶用エンジンの回転速度とが、測定技術を用いて検出される。さらに、好ましくは、可変ピッチプロペラ１５におけるキャビテーションを排除するために、船舶速度が測定技術を用いて検出される。
【００２１】
本発明は特に、その船舶用エンジンが、コモンレール式船舶用ディーゼル内燃機関として構成されている船舶駆動システムにおいて用いられる。
【符号の説明】
【００２２】
１０  船舶
１１  船舶駆動システム
１２  船舶用エンジン
１３  エンジンシャフト
１４  プロペラシャフト
１５  可変ピッチプロペラ
１６  変速装置
１７  制御装置
１８  操作端末
１９  操作員
２０  回転速度センサ
２１  トルクセンサ
【図１】
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【国際調査報告】
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2019501073.tif 000006
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