(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体に電動機と該電動機の出力トルクを推進力に変換するプロペラと前記電動機のトルクを制御するトルク制御器と所望の推進力を出力するための前記電動機の出力トルクを演算するトルク指令演算器を備えており、該トルク指令演算器にて演算されたトルク指令を前記トルク制御器に与えることにより前記電動機の出力トルクを制御することで推進する電気推進船において、
複数台の電動機の出力トルクの配分を調整することで旋回動作できるように船体に前記複数台の電動機および各電動機の出力トルクを推進力に変換する複数台のプロペラを配置し、加速度検出器により検出した加速度ベクトルに推進方向指令と同方向または逆方向以外のベクトル成分が含まれる場合には該ベクトル成分を打ち消す方向に前記複数台の電動機の出力トルクの合成ベクトルを出力するように前記各電動機の出力トルクの配分を演算するトルク指令配分演算器を具備し、前記各電動機のトルクを制御する複数のトルク制御器に前記トルク指令配分演算器にて演算したトルク指令を配分することを特徴とする電気推進船の揺れ抑制装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
複数台の電動機および各電動機の出力トルクを推進力に変換する複数台のプロペラは、船体の中心から左部と右部に同数台配置され、加速度検出器により検出した加速度ベクトルが推進方向指令に対して左前方向にあった場合には、トルク指令配分演算器は船体の中心から左部に配置された電動機郡へのトルク指令を増大させ、右部に配置された電動機郡へのトルク指令を減少場合によっては回生状態とし、前記加速度検出器により検出した加速度ベクトルが推進方向指令に対して右前方向にあった場合には、前記トルク指令配分演算器は船体の中心から前記右部に配置された電動機郡へのトルク指令を増大させ、前記左部に配置された電動機郡へのトルク指令を減少場合によっては回生状態とし、前記加速度検出器により検出した加速度ベクトルが推進方向指令に対して左後方向にあった場合には、前記トルク指令配分演算器は船体の中心から前記左部に配置された電動機郡へのトルク指令＞前記右部に配置された電動機郡へのトルク指令の配分でトルク指令を増大させ、前記加速度検出器により検出した加速度ベクトルが推進方向指令に対して右後方向にあった場合には、前記トルク指令配分演算器は船体の中心から前記右部に配置された電動機郡へのトルク指令＞前記左部に配置された電動機郡へのトルク指令の配分でトルク指令を増大させることを特徴とする電気推進船の揺れ抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進力に電動機を用いる電気推進船の姿勢制御を行い、波や風などの外乱による船体の揺れ抑制に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船体の横揺れを軽減する手法として特許文献１では、船体の横揺れに従って転舵する手法が示されており、図２に基づいて従来の技術を説明する。
【０００３】
図２は、船体１内に舵２００、舵角演算器２０１、推進力発生器２０２、横揺れ検出器２０３、方位検出器２０４、舵角検出器２０５、推進速度検出器７を備える。
【０００４】
推進力発生器２０２は、エンジンや電動機の動力をプロペラを介して船体１への推進力として与える。
【０００５】
舵角演算器２０１は、横揺れ検出器２０３、方位検出器２０４、推進速度検出器７、舵角検出器２０５の情報を入力として横揺れを軽減する方向の舵角指令値を算出して舵２００の方向を操舵する。
【０００６】
しかしながら横揺れを軽減させるためには舵２００の操作速度を大幅に高速化する必要があると示されており、舵２００の転舵による手法では応答性に限界が生じ、揺れを十分に抑制することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４３１４６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、波や風などによる船体の揺れに対して船体への推進力の方向と大きさ、高速に追従させ、船体の揺れを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明によれば、船体に電動機と該電動機の出力トルクを推進力に変換するプロペラと前記電動機のトルクを制御するトルク制御器と所望の推進力を出力するための前記電動機の出力トルクを演算するトルク指令演算器を備えており、該トルク指令演算器にて演算されたトルク指令を前記トルク制御器に与えることにより前記電動機の出力トルクを制御することで推進する電気推進船において、
複数台の電動機の出力トルクの配分を調整することで旋回動作できるように船体に前記複数台の電動機および各電動機の出力トルクを推進力に変換する複数台のプロペラを配置し、加速度検出器により検出した加速度ベクトルに推進方向指令と同方向または逆方向以外のベクトル成分が含まれる場合には該ベクトル成分を打ち消す方向に前記複数台の電動機の出力トルクの合成ベクトルを出力するように前記各電動機の出力トルクの配分を演算するトルク指令配分演算器を具備し、前記各電動機のトルクを制御する複数のトルク制御器に前記トルク指令配分演算器にて演算したトルク指令を配分することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載のシステムにおいて、
複数台の電動機および各電動機の出力トルクを推進力に変換する複数台のプロペラは、船体の中心から左部と右部に同数台配置され、加速度検出器により検出した加速度ベクトルが推進方向指令に対して左前方向にあった場合には、トルク指令配分演算器は船体の中心から左部に配置された電動機郡へのトルク指令を増大させ、右部に配置された電動機郡へのトルク指令を減少場合によっては回生状態とし、前記加速度検出器により検出した加速度ベクトルが推進方向指令に対して右前方向にあった場合には、前記トルク指令配分演算器は船体の中心から前記右部に配置された電動機郡へのトルク指令を増大させ、前記左部に配置された電動機郡へのトルク指令を減少場合によっては回生状態とし、前記加速度検出器により検出した加速度ベクトルが推進方向指令に対して左後方向にあった場合には、前記トルク指令配分演算器は船体の中心から前記左部に配置された電動機郡へのトルク指令＞前記右部に配置された電動機郡へのトルク指令の配分でトルク指令を増大させ、前記加速度検出器により検出した加速度ベクトルが推進方向指令に対して右後方向にあった場合には、前記トルク指令配分演算器は船体の中心から前記右部に配置された電動機郡へのトルク指令＞前記左部に配置された電動機郡へのトルク指令の配分でトルク指令を増大させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
電動機のトルク応答時間は数十〜数百ｍｓと高速なため、船体に配置された複数台の電動機の出力トルクの配分を調整することで高速に船体の推進力の方向と大きさを調整することができ、波や風などによる外乱による船体の揺れを高速に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】請求項１、請求項２の構成を示したブロック図である。（実施例１）
【図２】背景技術の構成を示したブロック図である。
【図３】請求項１、請求項２の動作を示したブロック図である。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
波や風などの外乱により生じる回転方向の船体への揺れを高速に抑制するという目的を実現した。
【実施例１】
【００１４】
図１および図３に本発明の請求項１および請求項２の実施例を示し、図１および図３に基づいて本発明の詳細な説明をする。
【００１５】
図1の電気推進船は、トルクを発生する電動機を４台用いた例であり、船体1に電動機４１〜４４、プロペラ５１〜５４、トルク制御器３１〜３４、トルク指令配分演算器２、加速度検出器６、推進速度検出器７を備える。
【００１６】
トルク指令配分演算器２は、加速度検出器６の情報、推進速度検出器７の情報、推進方向指令８、推進速度指令９を入力として、トルク制御器３１〜３４のそれぞれにトルク指令を与える。
【００１７】
トルク制御器３１〜３４はトルク指令配分演算器２より与えられたトルク指令に基づいて電動機４１〜４４の出力トルクを制御する。
【００１８】
電動機４１〜４４により発生されたトルクはプロペラ５１〜５４を介して船体に推進力を与える。
【００１９】
電動機４１〜４４およびそれらに取り付けられるプロペラ５１〜５４は、電動機４１〜４４の出力トルクの配分により船体1に旋回力を与えられるように配置される。
【００２０】
図１の例では船体１の中心から見て右上に電動機４１とプロペラ５１、右下に電動機４２とプロペラ５２、左上に電動機４３とプロペラ５３、左下に電動機４４とプロペラ５４を配置している。
【００２１】
加速度検出器６は加速度センサーまたは加速度オブザーバにより船体１にかかる加速度を船体の推進方向（Ｘ軸）、推進方向と垂直な方向（Ｙ軸）、船体の上下方向（Ｚ軸）それぞれについて検出する。
【００２２】
推進速度検出器７は船体１の推進速度を速度センサーまたは速度オブザーバにて検出する。
【００２３】
加速度検出器６から得られたＸ軸とＹ軸の加速度の合成ベクトルの方向がＸ軸方向のみで推進方向指令８と一致している場合すなわち加速中の場合、または推進方向指令８と正反対すなわち減速中の場合にはトルク指令配分演算器２はトルク制御器３１〜３４に均等にトルク指令を分配し、推進速度検出器７の情報が推進速度指令９となるようにトルク指令の大きさを調整する。
【００２４】
加速度検出器６から得られたＸ軸とＹ軸の加速度の合成ベクトルの方向が推進方向となるＸ軸のみでなくＹ軸方向のベクトルが存在する場合には、トルク指令配分演算器２は加速度の合成ベクトルの方向が推進方向指令８と一致するようにトルク制御器３１〜３４へのトルク指令の配分比率を演算し、かつ推進速度検出器７の情報が推進速度指令９と一致するようにトルク指令の大きさを演算する。
【００２５】
例えば、波や風などの影響により外乱１０が図３の矢印の示す方向で入力され、加速度検出器６から得られたＸ軸とＹ軸の加速度の合成ベクトルの方向が図３のＡのベクトルの場合、Ｙ軸方向のベクトルを打ち消す方向に船体１の合成トルクを出力することによって船体にかかるＹ軸方向の揺れ抑制すると共に推進方向を推進方向指令９と一致されることができる。
【００２６】
図３の例においては、船体の合成トルクとして図３のＢのベクトルを出力すれば良く、トルク指令配分演算器２からのトルク指令としてはトルク制御器３３とトルク制御器３４へのトルク指令を力行側に対して大きくし、トルク制御器３１とトルク制御器３２へのトルク指令を力行側に対して小さくするか更には回生側トルク指令とする。
【００２７】
一般に電動機のトルク応答時間は数十〜数百ｍｓとエンジンの応答や舵の方向変更に要する時間よりも速く、波や風などの外乱による船体の揺れに対しては素早く抑制作用が働き、船体の揺れを軽減することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明により波や風などの外乱により生じる回転方向の船体の揺れを抑制することができ乗り心地の向上や積荷への衝撃を緩和することができるので産業上の利用の可能性は大いにある。
【符号の説明】
【００２９】
１              船体
２              トルク指令配分演算器
３１〜３４      トルク制御器
４１〜４４      電動機
５１〜５４      プロペラ
６              加速度検出器
７              推進速度検出器
８              推進方向指令
９              推進速度指令
１０            外乱（波）
２００          舵
２０１          舵角演算器
２０２          推進力発生器
２０３          横揺れ検出器
２０４          方位検出器
２０５          舵角検出器
【要約】      （修正有）【課題】船の推進力として電動機を用いた電気推進船において、波や風などの外乱により生じる船体の揺れを、船体への推進力の方向と大きさを高速に追従させることで抑制する、揺れ抑制装置を提供する。【解決手段】複数台の電動機４２，４４を各電動機へのトルク配分を調整により船体を旋回制御できるように船体に配置し、外乱により船体に生じる揺れを加速度検出器６で検出して推進方向以外の加速度を打ち消すように各電動機に配分するトルクを演算するトルク指令配分演算器２を具備する。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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