船舶の推進装置
【課題】 氷等の漂流物との接触によるプロペラの損傷を防止することができる船舶の推進装置を提供する。
【解決手段】 回転駆動力を発生させる主機４と、主機４により回転駆動されるプロペラ６と、プロペラ６と漂流物との接触を検出する検出部７と、検出部７の検出結果に基づいて、少なくとも主機４の回転数を制御する制御部８と、が設けられていることを特徴とする。
【解決手段】 回転駆動力を発生させる主機４と、主機４により回転駆動されるプロペラ６と、プロペラ６と漂流物との接触を検出する検出部７と、検出部７の検出結果に基づいて、少なくとも主機４の回転数を制御する制御部８と、が設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、氷などの漂流物のある海域を航行する船舶に適用して好適な船舶の推進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶において、プロペラには船舶の進行に伴い様々な種類の力が作用する。このプロペラに働く力により、船舶の推進装置に不具合が発生することが知られている。
例えば、プロペラに働く力によりプロペラ軸が変形し、船尾管軸受との間で焼き付きなどの不具合が発生することが知られている。
【０００３】
このような推進装置における不具合の発生を防止するため、様々な防止技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１３７３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の技術では、船舶の運航状態に基づいて推進装置の不具合発生を防止することはできるが、外部環境により発生する推進装置の不具合を防止することは困難であった。
【０００５】
具体的には、氷のある海域を航行する船舶では、氷と推進器、特にプロペラとが接触してプロペラが破損する場合がある。上述の技術では、このようなプロペラ等の破損による不具合発生を防止することは難しいという問題があった。
さらに、破損したプロペラ等を修理、または交換するには多大な時間を要するという問題があった。
【０００６】
一方で、推進器が破損して使用が困難になった場合に備えて、予備の推進器を船舶に設けられている。しかしながら、推進器が破損していない場合、つまり船舶にとっては通常の運行状態には、過剰な推進器が船舶に設けられていることになり、航行に必要なコストが大きくなるという問題があった。
【０００７】
さらに、氷とプロペラ等との接触によるプロペラ損傷を避けるため、プロペラの強度を高める対策が行われる場合もある。例えば、プロペラを構成する部材の厚さを増してプロペラの強度を高めたり、より強度の高い材料を用いてプロペラを製造することによりプロペラの強度を高めたりしている。
しかしながら、このような対策を行っても、氷とプロペラ等との接触によるプロペラ損傷の防止は、不十分であってプロペラの損傷を船舶の航行に支障が起きない程度に抑えるには至っていないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、氷等の漂流物との接触によるプロペラの損傷を防止することができる船舶の推進装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の船舶の推進装置は、回転駆動力を発生させる主機と、該主機により回転駆動されるプロペラと、該プロペラと漂流物との接触を検出する検出部と、該検出部の検出結果に基づいて、少なくとも前記主機の回転数を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、検出部によりプロペラと漂流物、例えば氷との接触が検出されると、制御部により主機の回転数、つまりプロペラの回転数が制御されるため、上述の接触によりプロペラに働く荷重の大きさが制御され、プロペラの破損が防止される。
例えば、プロペラと漂流物との接触が検出されると、制御部により主機の回転数が下げられ、プロペラの回転数が下げられる。すると、漂流物との接触によりプロペラに働く荷重が小さくなり、プロペラの破損を防止することができる。
【００１１】
本発明の船舶の推進装置は、回転駆動力を発生させる主機と、該主機により回転駆動され、ピッチ角が変更可能なプロペラ翼を有するプロペラと、該プロペラと漂流物との接触を検出する検出部と、該検出部の検出結果に基づいて、少なくとも前記プロペラの前記ピッチ角を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、検出部によりプロペラと漂流物、例えば氷との接触が検出されると、制御部によりプロペラ翼のピッチ角、つまり翼角が制御されるため、プロペラと漂流物との接触によりプロペラに働く力の大きさが制御される。
例えば、プロペラと漂流物との接触が検出された場合には、制御部によりプロペラ翼のピッチ角が小さくされる。つまり、プロペラ翼と漂流物との接触角度が変わり、プロペラに働く力が小さくなる。そのため、漂流物の接触によるプロペラの破損を防止することができる。
さらに、プロペラ翼は損傷を受けにくい角度で漂流物と接触することになり、漂流物の接触によるプロペラの破損を防止することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記主機から前記プロペラに回転駆動力を伝達するプロペラ軸が設けられ、前記検出部は、前記プロペラと前記漂流物との接触により前記プロペラ軸に働くトルクを検出することが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、検出部はプロペラ軸に働くトルクを検出することで、プロペラと氷（漂流物）とが接触した際に、プロペラに働く荷重により生じるトルク（以下、アイストルクと表記する。）を検出することができる。検出部は、船舶の外部に配置されたプロペラ自身に働く荷重を直接検出する方法と比較して、船舶の内部に配置された検出部によりプロペラ軸を介してアイストルクを検出するため、検出部を容易に配置することができ、アイストルクを容易に検出することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記検出部は、前記プロペラと前記漂流物との接触により前記プロペラに働くトルクを検出することが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、検出部はプロペラに働くトルクを検出することで、プロペラと氷（漂流物）とが接触した際にプロペラに働く力であるアイストルクを直接検出することができる。検出部は、プロペラに働く荷重を直接検出するため、船舶の内部に配置されたプロペラ軸を介してアイストルクを検出する方法と比較して、プロペラに働く荷重の検出精度が高くなる。さらに、プロペラ軸を介してアイストルクを検出する方法では、プロペラの回転軸線を中心とする周方向に働く荷重のみしか検出できないのに対して、プロペラに働く荷重を直接検出するため、プロペラに働く荷重であって、上記周方向以外の方向に働く荷重、つまりトルクに反映されない荷重も検出することができ、プロペラの破損をより確実に防止することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記検出部の検出結果を記録する記録部が設けられていることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、検出部の検出結果を記録することで、プロペラと漂流物の接触回数などの履歴を知ることができる。このような履歴を解析することにより、プロペラに蓄積された疲労を推定することができ、プロペラが破損する前に交換や、修理を施すことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の船舶の推進装置によれば、検出部によりプロペラと漂流物、例えば氷との接触が検出されると、制御部により主機の回転数、つまりプロペラの回転数が制御されるため、上述の接触によりプロペラに働く荷重の大きさが制御され、プロペラの損傷を防止することができるという効果を奏する。
本発明の船舶の推進装置によれば、検出部によりプロペラと漂流物、例えば氷との接触が検出されると、制御部によりプロペラ翼のピッチ角、つまり翼角が制御されるため、プロペラと漂流物との接触によりプロペラに働く力の大きさが制御され、プロペラの損傷を防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態の船舶の推進装置について図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態の船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【００２１】
本実施形態では、本発明の船舶の推進装置１を、漂流物である氷のある海域を航行する船舶である耐氷型船舶や、砕氷型船舶などの推進装置に適用して説明する。なお、漂流物は上述のように氷に限定されるものでなく、その他のプロペラに接触する可能性のあるものも漂流物に含まれ、特に限定するものではない。
船舶Ｓには、推進力を発生させる推進装置（船舶の推進装置）１と、航行方向を制御する舵２および舵取機３と、が設けられている。
【００２２】
本実施形態の推進装置１には、図１に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ６と、プロペラ軸５におけるトルクを検出するトルク検出部（検出部）７と、トルク検出部７の検出結果に基づいて主機４を制御する回転指示部（制御部）８と、が設けられている。
【００２３】
主機４は、船舶Ｓの内部に配置され、プロペラ６を回転駆動させる回転駆動力を発生させるものである。主機４には、回転駆動力をプロペラ６に伝達するプロペラ軸５が取り付けられている。さらに、主機４には、主機４の回転数を制御する回転指示部８から出力される制御信号が入力されている。
なお、主機４としては、ディーゼルエンジンなどの公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００２４】
プロペラ軸５は、主機４とプロペラ６との間に配置され、主機４で発生された回転駆動力を船舶Ｓの外部に配置されたプロペラ６に伝達するものである。プロペラ軸５には、プロペラ軸５介してプロペラ６に作用するアイストルクを検出するトルク検出部７が設けられている。
【００２５】
プロペラ６は、プロペラ軸５を介して主機４から伝達された回転駆動力により回転駆動されるものであって、船舶Ｓを推進する推進力を発生させるものである。なお、プロペラ６としては、プロペラ翼のピッチ角が固定されたプロペラや、ピッチ角が変更可能なプロペラ等、公知のプロペラを用いることができ、特に限定するものではない。
【００２６】
トルク検出部７は、プロペラ軸５を介してプロペラ６に働くアイストルクを検出するものである。トルク検出部７は、船舶Ｓの内部におけるプロペラ軸５に取り付けられ、トルク検出部７の検出信号、つまりトルク検出部７により検出されたトルクの値に係る信号は、回転指示部８に入力されている。
なお、トルク検出部７としては、公知のトルクを検出する装置等を用いることができ、特に限定するものではない。
【００２７】
回転指示部８は、トルク検出部７の検出信号に基づいて、主機４の回転数を制御するものである。回転指示部８には、トルク検出部７から検出信号が入力されているとともに主機４から回転数に係る信号が入力され、回転指示部８は主機４に対して回転数を制御する制御信号を出力している。
なお、回転指示部８による主機４の回転数の制御方法は、以下に詳述する。
【００２８】
次に、上記の構成からなる推進装置１におけるプロペラ６の保護について説明する。
図２は、図１のトルク検出部により検出されたトルクの変化を説明するグラフである。図３は、図１のプロペラ回転数の変化を説明するグラフである。
なお、図２における縦軸は、プロペラトルクＴをアイストルクの閾値ＴＨで割って無次元化した値を示し、図３における縦軸は、プロペラ回転数Ｎを、非氷海域におけるプロペラ回転数Ｎ０で割って無次元化した値を示している。
【００２９】
船舶Ｓが航行している際、回転指示部８は図１に示すように、トルク検出部７の検出信号および主機４の回転数に係る信号に基づいて、主機４の回転数を制御している。
例えば、図２および図３の左側（約０分から約４分までの間）に示すように、船舶Ｓが通常航行している際には、回転指示部８は、プロペラトルクの値が約０．５であって、プロペラ６の回転数が約１となるように主機４を制御している。
【００３０】
ここで、船舶Ｓが氷のある海域を航行すると、漂流物である氷とプロペラ６とが接触し、プロペラ６の回転を妨げる力（荷重）がプロペラ６に働く。すると、主機４がプロペラ６を回転させるトルク、つまりプロペラトルクが上述の妨げる力により増加する。この増加したトルクはアイストルクＩＴと呼ばれ、アイストルクＩＴの値の大きさは、プロペラ６と接触した氷の大きさや、プロペラ６の回転速度や、プロペラ６における氷と接触した位置などにより変化する。
【００３１】
回転指示部８は、入力されるアイストルクＩＴの値および回数を監視しており、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴの発生回数が所定の回数を越えた場合に、主機４の回転数を低下させる制御信号を主機４に出力する。
【００３２】
上述の所定の閾値ＴＨは、例えば、船級協会が規定するアイストルクＭの値に基づいて定められている。ここで言う、船級協会が規定するアイストルクＭとは、以下の式により求められるトルクのことである。
Ｍ＝ｍＤ２
ここで、Ｍは船級協会が規定するアイストルク（ｔ・ｍ（Ｎ・ｍ））であり、Ｄはプロペラの直径（ｍ）である。ｍは係数であり、アイスクラスＩＡＳでは２．１５、アイスクラスＩＡでは１．６０、アイスクラスＩＢでは１．３３、アイスクラスＩＣでは１．２２が係数として適用される。
なお、上述の係数ｍの値は、アイストルクを表示する単位が（ｔ・ｍ）の場合の値であって、アイストルクを表示する単位が（Ｎ・ｍ）の場合には、各係数に約１００００（９８０６．７）を乗じた値を用いる。
【００３３】
本実施形態では、アイストルクＭの値を上述の所定の閾値ＴＨとして定めた場合に適用して説明する。
一方、上述の所定の回数は、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴがプロペラ６に働いても、プロペラ６が破損しない範囲内で定められる回数である。例えば、プロペラ６がアイストルクＩＴにより疲労破壊しない範囲内の回数などを例示することができる。
なお、所定の閾値ＴＨや、所定の回数の定め方は、上述の方法に限定されるものではなく、他の方法により定めてもよく、特に限定するものではない。
【００３４】
回転指示部８の制御信号が入力された主機４は、制御信号に基づいて回転数を約１から約０．８に低下させ、図３における約５分以後に示すように、プロペラ６の回転数を低下させる。
すると、図２における約５分以後に示すように、プロペラトルクの値は約０．３の値に低下する。同時に、氷とプロペラ６との接触時におけるプロペラ６の回転速度が低下するため、発生するアイストルクＩＴの値も低くなり、約１を超えるアイストルクＩＴの発生が抑制される。
【００３５】
上記の構成によれば、トルク検出部７によりプロペラ６と氷との接触が検出されると、回転指示部８により主機４の回転数、つまりプロペラ６の回転数が制御されるため、上述の接触によりプロペラ６に働く荷重の大きさが制御され、プロペラ６の破損が防止される。
例えば、プロペラ６と氷との接触が検出されると、回転指示部８により主機４の回転数が下げられ、プロペラ６の回転数が下げられる。すると、氷との接触によりプロペラ６に働く荷重が小さくなり、プロペラ６の破損を防止することができる。
【００３６】
トルク検出部７はプロペラ軸５に働くトルクを検出することで、プロペラ６と氷とが接触した際に、プロペラ６に働く荷重により生じるアイストルクを検出することができる。トルク検出部７は、船舶Ｓの外部に配置されたプロペラ６自身に働く荷重を直接検出する方法と比較して、船舶Ｓの内部に配置されたトルク検出部７により、プロペラ軸５を介してアイストルクを検出するため、トルク検出部７を容易に配置することができ、アイストルクを容易に検出することができる。
【００３７】
図４は、図１のトルク検出部により検出されたトルクの別の変化を説明するグラフである。図５は、図１のプロペラ回転数の別の変化を説明するグラフである。
なお、回転指示部８は、上述の図２および図３に示すように、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴが所定回数だけ検出された場合に主機４の回転数を低下させ、低下した回転数を維持してもよいし、図４および図５に示すように、主機４の回転数を低下させた後に、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴが発生していない場合には、主機４の回転数を上昇、または元の回転数に戻す制御信号を出力してもよく、特に限定するものではない。
この場合、主機４の回転数の上昇幅は、アイストルクＩＴの値が、所定の閾値ＴＨを超えない程度であることが好ましい。
このようにすることで、船舶Ｓの航行速度の低下を最低限に抑えるとともに、プロペラ６の破損を防止することができる。
【００３８】
なお、上述のようにアイストルクＩＴの値に基づいて主機４の回転数を制御してもよいし、さらに、アイストルクＩＴおよび船舶Ｓの周囲の気象情報に基づいて、船舶Ｓの航路を決定または変更してもよく、特に限定するものではない。
このようにすることで、プロペラ６と氷との接触を回避することができ、プロペラ６の破損をより確実に防止することができる。
【００３９】
〔第１の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について図６を参照して説明する。
本変形例の船舶の推進装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、記録部を備える点が異なっている。よって、本変形例においては、図６を用いて記録部の周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本変形例に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４０】
本変形例の推進装置１０１には、図６に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ６と、プロペラ軸５におけるトルクを検出するトルク検出部７と、トルク検出部７の検出結果に基づいて主機４を制御する回転指示部８と、トルク検出部７の検出結果を記録する記録部１０９と、が設けられている。
【００４１】
記録部１０９は、トルク検出部７の検出結果、例えばプロペラトルクの時系列データを記録するものである。
記録部１０９には、トルク検出部７から検出信号が入力されている。つまり、トルク検出部７は、回転指示部８および記録部１０９に検出信号を出力している。
【００４２】
なお、記録部１０９は、上述のように、プロペラトルクの時系列データを記録してもよいし、アイストルクＩＴの値や、アイストルクＩＴの発生回数などの情報を抽出して記録してもよく、特に限定するものではない。
【００４３】
次に、上記の構成からなる推進装置１０１におけるプロペラ６の保護について説明する。なお、回転指示部８による主機４の回転数の制御方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４４】
記録部１０９には、上述のように、トルク検出部７から検出信号が入力され、プロペラトルクの時系列データが記録される。
その後、記録部１０９に記録されたプロペラトルクの時系列データを分析し、プロペラ６のプロペラ翼における疲労強度を越える応力が、プロペラ翼に何回作用したかが求められる。この求めた結果に基づき、プロペラ６の交換時期が決定される。
【００４５】
なお、上述の記録部１０９の記録されたデータの分析は、記録部１０９により常時行われてもよいし、所定の間隔を空けて行われてもよく、特に限定するものではない。
【００４６】
上記の構成によれば、トルク検出部７の検出結果を記録部１０９に記録することで、プロペラ６と氷の接触回数などの履歴を知ることができる。このような履歴を解析することにより、プロペラ６に蓄積された疲労を推定することができ、プロペラ６が破損する前に交換や、修理を施すことができる。
【００４７】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態の船舶の推進装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、アイストルクを低減する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いてアイストルク低減に係る構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の推進装置２０１には、図７に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ２０６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ２０６と、プロペラ２０６におけるプロペラ翼２１６の翼角を変更する翼角変更部（制御部）２０９と、プロペラ軸５におけるトルクを検出するトルク検出部７と、トルク検出部７の検出結果に基づいて主機４およびプロペラ２０６を制御する指示部（制御部）２０８と、が設けられている。
【００４９】
プロペラ２０６は、指示部２０８の制御信号に基づいて、プロペラ翼２１６のピッチ角、言い換えると翼角が変更される可変ピッチプロペラである。プロペラ２０６は、プロペラ軸５を介して主機４から伝達された回転駆動力により回転駆動されるものであって、船舶Ｓを推進する推進力を発生させる点では、第１の実施形態におけるプロペラ６と同様の働きをするものである。
【００５０】
翼角変更部２０９は、指示部２０８の制御信号に基づいてプロペラ２０６のプロペラ翼２１６の翼角を変更するものである。翼角変更部２０９は、船舶Ｓ内のプロペラ軸５に設けられている。翼角変更部２０９には、指示部２０８から翼角の変更を制御する制御信号が入力されている一方、翼角変更部２０９から指示部２０８には、現在のプロペラ翼２１６の翼角の値が出力されている。
なお、翼角変更部２０９の構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５１】
指示部２０８は、トルク検出部７の検出信号に基づいて、主機４の回転数制御、および、プロペラ翼２１６の翼角制御を行うものである。
指示部２０８には、トルク検出部７から検出信号が入力され、主機４から回転数に係る信号が入力され、さらに、翼角変更部２０９からプロペラ翼２１６の翼角に係る信号が入力されている。一方、回転指示部８は、主機４に対して回転数を制御する制御信号を出力し、翼角変更部２０９に対してプロペラ翼２１６の翼角を制御する制御信号を出力している。
なお、指示部２０８によるプロペラ翼２１６の翼角の制御方法は、以下に詳述する。
【００５２】
なお、指示部２０８は、上述のように主機４の回転数制御およびプロペラ翼２１６の翼角制御の両者を同時に行ってもよいし、少なくとも一時的にプロペラ翼２１６の翼角制御のみを行ってもよいし、第１の実施形態のように主機４の回転数制御のみを行ってもよく、特に限定するものではない。
【００５３】
次に、上記の構成からなる推進装置２０１におけるプロペラ２０６の保護について説明する。なお、指示部２０８による主機４の回転数の制御方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５４】
指示部２０８は、主機４に対して回転数を低下させる制御信号を出力する際、同時にプロペラ翼２１６の翼角を小さくする制御信号を翼角変更部２０９に出力する。入力された制御信号に基づいて、翼角変更部２０９はプロペラ２０６のプロペラ翼２１６の翼角を小さくする。
翼角が小さくなると、プロペラ翼２１６における氷との接触位置が変わり、氷との接触によりプロペラ２０６に働くアイストルクＩＴの値が小さくなる。
【００５５】
なお、第１の実施形態の場合と同様に、指示部２０８は、プロペラ翼２１６の翼角を小さくした場合、その後翼角が小さい状態を維持しても良いし、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴが発生していない場合には、プロペラ翼２１６の翼角を大きく、または元の翼角に戻す制御信号を出力してもよく、特に限定するものではない。
【００５６】
上記の構成によれば、トルク検出部７によりプロペラ２０６と氷との接触が検出されると、翼角変更部２０９および指示部２０８によりプロペラ翼２１６のピッチ角、つまり翼角が制御されるため、プロペラ２０６と氷との接触によりプロペラ２０６に働く力、つまりアイストルクＩＴの大きさが制御される。
プロペラ２０６と氷との接触が検出された場合には、翼角変更部２０９および指示部２０８によりプロペラ翼２１６のピッチ角が小さくされる。つまり、プロペラ翼２１６と氷との接触角度が変わり、プロペラ２０６に働くアイストルクＩＴが小さくなる。そのため、氷の接触によるプロペラ２０６の破損を防止することができる。
さらに、プロペラ翼２１６は損傷を受けにくい角度で氷と接触することになり、プロペラ２０６の破損を防止することができる。
【００５７】
〔第２の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の変形例について図８を参照して説明する。
本変形例の船舶の推進装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、記録部を備える点が異なっている。よって、本変形例においては、図８を用いて記録部の周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本変形例に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態の変形例、および、第２の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５８】
本変形例の推進装置３０１には、図８に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ２０６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ２０６と、プロペラ２０６におけるプロペラ翼２１６の翼角を変更する翼角変更部２０９と、プロペラ軸５におけるトルクを検出するトルク検出部７と、トルク検出部７の検出結果に基づいて主機４およびプロペラ２０６を制御する指示部２０８と、トルク検出部７の検出結果を記録する記録部１０９と、が設けられている。
【００５９】
上記の構成からなる推進装置３０１におけるプロペラ２０６の保護は、指示部２０８における制御方法に関しては第２の実施形態と同様であり、記録部１０９に関しては第１の実施形態の変形例と同様であるので、その説明を省略する。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図９を参照して説明する。
本実施形態の船舶の推進装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、アイストルクを検出する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図９を用いてアイストルクを検出する構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図９は、本実施形態に係る船舶の推進装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の推進装置４０１には、図９に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ６と、プロペラ６におけるプロペラトルクを検出するトルク検出部（検出部）４０７と、トルク検出部（検出部）４０７の検出結果に基づいて主機４を制御する回転指示部８と、が設けられている。
【００６２】
トルク検出部（検出部）４０７には、プロペラ６に設けられた歪みゲージなどから構成されたセンサ部４０８と、船舶Ｓの内部に配置された歪み計などから構成された計測部４０９と、が設けられている。
【００６３】
センサ部４０８は、プロペラ６の歪みを検出するものであって、特に、氷との接触により生じるプロペラ６の歪みを検出するものである。センサ部４０８は、プロペラ６およびプロペラ軸５内に設けられた配線を介して計測部４０９と接続されている。
なお、センサ部４０８としては、プロペラ６の歪みを検出できるものであればよく、上述の歪みゲージのほか、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００６４】
計測部４０９は、センサ部４０８により検出されたプロペラ６の歪みに関する信号を、回転指示部８に入力する信号に変換するものである。つまり、計測部４０９には、センサ部４０８の検出信号が入力される一方、計測部４０９は、変換したプロペラトルクに関する信号を回転指示部８に出力するものである。
【００６５】
次に、上記の構成からなる推進装置４０１におけるプロペラ６の保護について説明する。なお、回転指示部８による主機４の回転数制御については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６６】
ここでは、トルク検出部（検出部）４０７によるアイストルクＩＴの検出について説明する。
船舶Ｓが氷のある海域を航行すると、漂流物である氷とプロペラ６とが接触し、プロペラ６の形状に歪みが発生する。トルク検出部（検出部）４０７のセンサ部４０８はこの歪みを検出し、歪みに関する信号が計測部４０９に入力される。
計測部４０９は、センサ部４０８から入力された信号をプロペラトルクに関する信号に変換し、回転指示部８に出力する。回転指示部８は、入力されたプロペラトルクに関する信号に基づいて、主機４の回転数制御を行う。
【００６７】
上記の構成によれば、トルク検出部（検出部）４０７はプロペラ６に働くトルクを検出することで、プロペラ６と氷とが接触した際にプロペラ６に働くトルクであるアイストルクＩＴを直接検出することができる。トルク検出部（検出部）４０７は、プロペラ６の歪みを検出することによりプロペラ６に働く荷重を直接検出するため、船舶Ｓの内部に配置されたプロペラ軸５を介してアイストルクＩＴを検出する方法と比較して、プロペラ６に働くアイストルクＩＴの検出精度が高くなる。
さらに、プロペラ軸５を介してアイストルクＩＴを検出する方法では、プロペラ６の回転軸線を中心とする周方向に働く荷重、つまりトルクのみしか検出できないのに対して、プロペラ６に働く荷重を直接検出するため、プロペラ６に働く荷重であって、上記周方向以外の方向に働く荷重、つまりトルクに反映されない荷重も検出することができ、プロペラの破損をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態の船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【図２】図１のトルク検出部により検出されたトルクの変化を説明するグラフである。
【図３】図１のプロペラ回転数の変化を説明するグラフである。
【図４】図１のトルク検出部により検出されたトルクの別の変化を説明するグラフである。
【図５】図１のプロペラ回転数の別の変化を説明するグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の変形例に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る船舶の推進装置の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１０１，２０１，３０１，４０１ 推進装置（船舶の推進装置）
４ 主機
５ プロペラ軸
６，２０６ プロペラ
７，４０７ トルク検出部（検出部）
８ 回転指示部（制御部）
１０９ 記録部
２０８ 指示部（制御部）
２０９ 翼角変更部（制御部）
２１６ プロペラ翼
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、氷などの漂流物のある海域を航行する船舶に適用して好適な船舶の推進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶において、プロペラには船舶の進行に伴い様々な種類の力が作用する。このプロペラに働く力により、船舶の推進装置に不具合が発生することが知られている。
例えば、プロペラに働く力によりプロペラ軸が変形し、船尾管軸受との間で焼き付きなどの不具合が発生することが知られている。
【０００３】
このような推進装置における不具合の発生を防止するため、様々な防止技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１３７３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の技術では、船舶の運航状態に基づいて推進装置の不具合発生を防止することはできるが、外部環境により発生する推進装置の不具合を防止することは困難であった。
【０００５】
具体的には、氷のある海域を航行する船舶では、氷と推進器、特にプロペラとが接触してプロペラが破損する場合がある。上述の技術では、このようなプロペラ等の破損による不具合発生を防止することは難しいという問題があった。
さらに、破損したプロペラ等を修理、または交換するには多大な時間を要するという問題があった。
【０００６】
一方で、推進器が破損して使用が困難になった場合に備えて、予備の推進器を船舶に設けられている。しかしながら、推進器が破損していない場合、つまり船舶にとっては通常の運行状態には、過剰な推進器が船舶に設けられていることになり、航行に必要なコストが大きくなるという問題があった。
【０００７】
さらに、氷とプロペラ等との接触によるプロペラ損傷を避けるため、プロペラの強度を高める対策が行われる場合もある。例えば、プロペラを構成する部材の厚さを増してプロペラの強度を高めたり、より強度の高い材料を用いてプロペラを製造することによりプロペラの強度を高めたりしている。
しかしながら、このような対策を行っても、氷とプロペラ等との接触によるプロペラ損傷の防止は、不十分であってプロペラの損傷を船舶の航行に支障が起きない程度に抑えるには至っていないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、氷等の漂流物との接触によるプロペラの損傷を防止することができる船舶の推進装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の船舶の推進装置は、回転駆動力を発生させる主機と、該主機により回転駆動されるプロペラと、該プロペラと漂流物との接触を検出する検出部と、該検出部の検出結果に基づいて、少なくとも前記主機の回転数を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、検出部によりプロペラと漂流物、例えば氷との接触が検出されると、制御部により主機の回転数、つまりプロペラの回転数が制御されるため、上述の接触によりプロペラに働く荷重の大きさが制御され、プロペラの破損が防止される。
例えば、プロペラと漂流物との接触が検出されると、制御部により主機の回転数が下げられ、プロペラの回転数が下げられる。すると、漂流物との接触によりプロペラに働く荷重が小さくなり、プロペラの破損を防止することができる。
【００１１】
本発明の船舶の推進装置は、回転駆動力を発生させる主機と、該主機により回転駆動され、ピッチ角が変更可能なプロペラ翼を有するプロペラと、該プロペラと漂流物との接触を検出する検出部と、該検出部の検出結果に基づいて、少なくとも前記プロペラの前記ピッチ角を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、検出部によりプロペラと漂流物、例えば氷との接触が検出されると、制御部によりプロペラ翼のピッチ角、つまり翼角が制御されるため、プロペラと漂流物との接触によりプロペラに働く力の大きさが制御される。
例えば、プロペラと漂流物との接触が検出された場合には、制御部によりプロペラ翼のピッチ角が小さくされる。つまり、プロペラ翼と漂流物との接触角度が変わり、プロペラに働く力が小さくなる。そのため、漂流物の接触によるプロペラの破損を防止することができる。
さらに、プロペラ翼は損傷を受けにくい角度で漂流物と接触することになり、漂流物の接触によるプロペラの破損を防止することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記主機から前記プロペラに回転駆動力を伝達するプロペラ軸が設けられ、前記検出部は、前記プロペラと前記漂流物との接触により前記プロペラ軸に働くトルクを検出することが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、検出部はプロペラ軸に働くトルクを検出することで、プロペラと氷（漂流物）とが接触した際に、プロペラに働く荷重により生じるトルク（以下、アイストルクと表記する。）を検出することができる。検出部は、船舶の外部に配置されたプロペラ自身に働く荷重を直接検出する方法と比較して、船舶の内部に配置された検出部によりプロペラ軸を介してアイストルクを検出するため、検出部を容易に配置することができ、アイストルクを容易に検出することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記検出部は、前記プロペラと前記漂流物との接触により前記プロペラに働くトルクを検出することが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、検出部はプロペラに働くトルクを検出することで、プロペラと氷（漂流物）とが接触した際にプロペラに働く力であるアイストルクを直接検出することができる。検出部は、プロペラに働く荷重を直接検出するため、船舶の内部に配置されたプロペラ軸を介してアイストルクを検出する方法と比較して、プロペラに働く荷重の検出精度が高くなる。さらに、プロペラ軸を介してアイストルクを検出する方法では、プロペラの回転軸線を中心とする周方向に働く荷重のみしか検出できないのに対して、プロペラに働く荷重を直接検出するため、プロペラに働く荷重であって、上記周方向以外の方向に働く荷重、つまりトルクに反映されない荷重も検出することができ、プロペラの破損をより確実に防止することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記検出部の検出結果を記録する記録部が設けられていることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、検出部の検出結果を記録することで、プロペラと漂流物の接触回数などの履歴を知ることができる。このような履歴を解析することにより、プロペラに蓄積された疲労を推定することができ、プロペラが破損する前に交換や、修理を施すことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の船舶の推進装置によれば、検出部によりプロペラと漂流物、例えば氷との接触が検出されると、制御部により主機の回転数、つまりプロペラの回転数が制御されるため、上述の接触によりプロペラに働く荷重の大きさが制御され、プロペラの損傷を防止することができるという効果を奏する。
本発明の船舶の推進装置によれば、検出部によりプロペラと漂流物、例えば氷との接触が検出されると、制御部によりプロペラ翼のピッチ角、つまり翼角が制御されるため、プロペラと漂流物との接触によりプロペラに働く力の大きさが制御され、プロペラの損傷を防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態の船舶の推進装置について図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態の船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【００２１】
本実施形態では、本発明の船舶の推進装置１を、漂流物である氷のある海域を航行する船舶である耐氷型船舶や、砕氷型船舶などの推進装置に適用して説明する。なお、漂流物は上述のように氷に限定されるものでなく、その他のプロペラに接触する可能性のあるものも漂流物に含まれ、特に限定するものではない。
船舶Ｓには、推進力を発生させる推進装置（船舶の推進装置）１と、航行方向を制御する舵２および舵取機３と、が設けられている。
【００２２】
本実施形態の推進装置１には、図１に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ６と、プロペラ軸５におけるトルクを検出するトルク検出部（検出部）７と、トルク検出部７の検出結果に基づいて主機４を制御する回転指示部（制御部）８と、が設けられている。
【００２３】
主機４は、船舶Ｓの内部に配置され、プロペラ６を回転駆動させる回転駆動力を発生させるものである。主機４には、回転駆動力をプロペラ６に伝達するプロペラ軸５が取り付けられている。さらに、主機４には、主機４の回転数を制御する回転指示部８から出力される制御信号が入力されている。
なお、主機４としては、ディーゼルエンジンなどの公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００２４】
プロペラ軸５は、主機４とプロペラ６との間に配置され、主機４で発生された回転駆動力を船舶Ｓの外部に配置されたプロペラ６に伝達するものである。プロペラ軸５には、プロペラ軸５介してプロペラ６に作用するアイストルクを検出するトルク検出部７が設けられている。
【００２５】
プロペラ６は、プロペラ軸５を介して主機４から伝達された回転駆動力により回転駆動されるものであって、船舶Ｓを推進する推進力を発生させるものである。なお、プロペラ６としては、プロペラ翼のピッチ角が固定されたプロペラや、ピッチ角が変更可能なプロペラ等、公知のプロペラを用いることができ、特に限定するものではない。
【００２６】
トルク検出部７は、プロペラ軸５を介してプロペラ６に働くアイストルクを検出するものである。トルク検出部７は、船舶Ｓの内部におけるプロペラ軸５に取り付けられ、トルク検出部７の検出信号、つまりトルク検出部７により検出されたトルクの値に係る信号は、回転指示部８に入力されている。
なお、トルク検出部７としては、公知のトルクを検出する装置等を用いることができ、特に限定するものではない。
【００２７】
回転指示部８は、トルク検出部７の検出信号に基づいて、主機４の回転数を制御するものである。回転指示部８には、トルク検出部７から検出信号が入力されているとともに主機４から回転数に係る信号が入力され、回転指示部８は主機４に対して回転数を制御する制御信号を出力している。
なお、回転指示部８による主機４の回転数の制御方法は、以下に詳述する。
【００２８】
次に、上記の構成からなる推進装置１におけるプロペラ６の保護について説明する。
図２は、図１のトルク検出部により検出されたトルクの変化を説明するグラフである。図３は、図１のプロペラ回転数の変化を説明するグラフである。
なお、図２における縦軸は、プロペラトルクＴをアイストルクの閾値ＴＨで割って無次元化した値を示し、図３における縦軸は、プロペラ回転数Ｎを、非氷海域におけるプロペラ回転数Ｎ０で割って無次元化した値を示している。
【００２９】
船舶Ｓが航行している際、回転指示部８は図１に示すように、トルク検出部７の検出信号および主機４の回転数に係る信号に基づいて、主機４の回転数を制御している。
例えば、図２および図３の左側（約０分から約４分までの間）に示すように、船舶Ｓが通常航行している際には、回転指示部８は、プロペラトルクの値が約０．５であって、プロペラ６の回転数が約１となるように主機４を制御している。
【００３０】
ここで、船舶Ｓが氷のある海域を航行すると、漂流物である氷とプロペラ６とが接触し、プロペラ６の回転を妨げる力（荷重）がプロペラ６に働く。すると、主機４がプロペラ６を回転させるトルク、つまりプロペラトルクが上述の妨げる力により増加する。この増加したトルクはアイストルクＩＴと呼ばれ、アイストルクＩＴの値の大きさは、プロペラ６と接触した氷の大きさや、プロペラ６の回転速度や、プロペラ６における氷と接触した位置などにより変化する。
【００３１】
回転指示部８は、入力されるアイストルクＩＴの値および回数を監視しており、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴの発生回数が所定の回数を越えた場合に、主機４の回転数を低下させる制御信号を主機４に出力する。
【００３２】
上述の所定の閾値ＴＨは、例えば、船級協会が規定するアイストルクＭの値に基づいて定められている。ここで言う、船級協会が規定するアイストルクＭとは、以下の式により求められるトルクのことである。
Ｍ＝ｍＤ２
ここで、Ｍは船級協会が規定するアイストルク（ｔ・ｍ（Ｎ・ｍ））であり、Ｄはプロペラの直径（ｍ）である。ｍは係数であり、アイスクラスＩＡＳでは２．１５、アイスクラスＩＡでは１．６０、アイスクラスＩＢでは１．３３、アイスクラスＩＣでは１．２２が係数として適用される。
なお、上述の係数ｍの値は、アイストルクを表示する単位が（ｔ・ｍ）の場合の値であって、アイストルクを表示する単位が（Ｎ・ｍ）の場合には、各係数に約１００００（９８０６．７）を乗じた値を用いる。
【００３３】
本実施形態では、アイストルクＭの値を上述の所定の閾値ＴＨとして定めた場合に適用して説明する。
一方、上述の所定の回数は、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴがプロペラ６に働いても、プロペラ６が破損しない範囲内で定められる回数である。例えば、プロペラ６がアイストルクＩＴにより疲労破壊しない範囲内の回数などを例示することができる。
なお、所定の閾値ＴＨや、所定の回数の定め方は、上述の方法に限定されるものではなく、他の方法により定めてもよく、特に限定するものではない。
【００３４】
回転指示部８の制御信号が入力された主機４は、制御信号に基づいて回転数を約１から約０．８に低下させ、図３における約５分以後に示すように、プロペラ６の回転数を低下させる。
すると、図２における約５分以後に示すように、プロペラトルクの値は約０．３の値に低下する。同時に、氷とプロペラ６との接触時におけるプロペラ６の回転速度が低下するため、発生するアイストルクＩＴの値も低くなり、約１を超えるアイストルクＩＴの発生が抑制される。
【００３５】
上記の構成によれば、トルク検出部７によりプロペラ６と氷との接触が検出されると、回転指示部８により主機４の回転数、つまりプロペラ６の回転数が制御されるため、上述の接触によりプロペラ６に働く荷重の大きさが制御され、プロペラ６の破損が防止される。
例えば、プロペラ６と氷との接触が検出されると、回転指示部８により主機４の回転数が下げられ、プロペラ６の回転数が下げられる。すると、氷との接触によりプロペラ６に働く荷重が小さくなり、プロペラ６の破損を防止することができる。
【００３６】
トルク検出部７はプロペラ軸５に働くトルクを検出することで、プロペラ６と氷とが接触した際に、プロペラ６に働く荷重により生じるアイストルクを検出することができる。トルク検出部７は、船舶Ｓの外部に配置されたプロペラ６自身に働く荷重を直接検出する方法と比較して、船舶Ｓの内部に配置されたトルク検出部７により、プロペラ軸５を介してアイストルクを検出するため、トルク検出部７を容易に配置することができ、アイストルクを容易に検出することができる。
【００３７】
図４は、図１のトルク検出部により検出されたトルクの別の変化を説明するグラフである。図５は、図１のプロペラ回転数の別の変化を説明するグラフである。
なお、回転指示部８は、上述の図２および図３に示すように、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴが所定回数だけ検出された場合に主機４の回転数を低下させ、低下した回転数を維持してもよいし、図４および図５に示すように、主機４の回転数を低下させた後に、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴが発生していない場合には、主機４の回転数を上昇、または元の回転数に戻す制御信号を出力してもよく、特に限定するものではない。
この場合、主機４の回転数の上昇幅は、アイストルクＩＴの値が、所定の閾値ＴＨを超えない程度であることが好ましい。
このようにすることで、船舶Ｓの航行速度の低下を最低限に抑えるとともに、プロペラ６の破損を防止することができる。
【００３８】
なお、上述のようにアイストルクＩＴの値に基づいて主機４の回転数を制御してもよいし、さらに、アイストルクＩＴおよび船舶Ｓの周囲の気象情報に基づいて、船舶Ｓの航路を決定または変更してもよく、特に限定するものではない。
このようにすることで、プロペラ６と氷との接触を回避することができ、プロペラ６の破損をより確実に防止することができる。
【００３９】
〔第１の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について図６を参照して説明する。
本変形例の船舶の推進装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、記録部を備える点が異なっている。よって、本変形例においては、図６を用いて記録部の周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本変形例に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４０】
本変形例の推進装置１０１には、図６に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ６と、プロペラ軸５におけるトルクを検出するトルク検出部７と、トルク検出部７の検出結果に基づいて主機４を制御する回転指示部８と、トルク検出部７の検出結果を記録する記録部１０９と、が設けられている。
【００４１】
記録部１０９は、トルク検出部７の検出結果、例えばプロペラトルクの時系列データを記録するものである。
記録部１０９には、トルク検出部７から検出信号が入力されている。つまり、トルク検出部７は、回転指示部８および記録部１０９に検出信号を出力している。
【００４２】
なお、記録部１０９は、上述のように、プロペラトルクの時系列データを記録してもよいし、アイストルクＩＴの値や、アイストルクＩＴの発生回数などの情報を抽出して記録してもよく、特に限定するものではない。
【００４３】
次に、上記の構成からなる推進装置１０１におけるプロペラ６の保護について説明する。なお、回転指示部８による主機４の回転数の制御方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４４】
記録部１０９には、上述のように、トルク検出部７から検出信号が入力され、プロペラトルクの時系列データが記録される。
その後、記録部１０９に記録されたプロペラトルクの時系列データを分析し、プロペラ６のプロペラ翼における疲労強度を越える応力が、プロペラ翼に何回作用したかが求められる。この求めた結果に基づき、プロペラ６の交換時期が決定される。
【００４５】
なお、上述の記録部１０９の記録されたデータの分析は、記録部１０９により常時行われてもよいし、所定の間隔を空けて行われてもよく、特に限定するものではない。
【００４６】
上記の構成によれば、トルク検出部７の検出結果を記録部１０９に記録することで、プロペラ６と氷の接触回数などの履歴を知ることができる。このような履歴を解析することにより、プロペラ６に蓄積された疲労を推定することができ、プロペラ６が破損する前に交換や、修理を施すことができる。
【００４７】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態の船舶の推進装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、アイストルクを低減する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いてアイストルク低減に係る構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の推進装置２０１には、図７に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ２０６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ２０６と、プロペラ２０６におけるプロペラ翼２１６の翼角を変更する翼角変更部（制御部）２０９と、プロペラ軸５におけるトルクを検出するトルク検出部７と、トルク検出部７の検出結果に基づいて主機４およびプロペラ２０６を制御する指示部（制御部）２０８と、が設けられている。
【００４９】
プロペラ２０６は、指示部２０８の制御信号に基づいて、プロペラ翼２１６のピッチ角、言い換えると翼角が変更される可変ピッチプロペラである。プロペラ２０６は、プロペラ軸５を介して主機４から伝達された回転駆動力により回転駆動されるものであって、船舶Ｓを推進する推進力を発生させる点では、第１の実施形態におけるプロペラ６と同様の働きをするものである。
【００５０】
翼角変更部２０９は、指示部２０８の制御信号に基づいてプロペラ２０６のプロペラ翼２１６の翼角を変更するものである。翼角変更部２０９は、船舶Ｓ内のプロペラ軸５に設けられている。翼角変更部２０９には、指示部２０８から翼角の変更を制御する制御信号が入力されている一方、翼角変更部２０９から指示部２０８には、現在のプロペラ翼２１６の翼角の値が出力されている。
なお、翼角変更部２０９の構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５１】
指示部２０８は、トルク検出部７の検出信号に基づいて、主機４の回転数制御、および、プロペラ翼２１６の翼角制御を行うものである。
指示部２０８には、トルク検出部７から検出信号が入力され、主機４から回転数に係る信号が入力され、さらに、翼角変更部２０９からプロペラ翼２１６の翼角に係る信号が入力されている。一方、回転指示部８は、主機４に対して回転数を制御する制御信号を出力し、翼角変更部２０９に対してプロペラ翼２１６の翼角を制御する制御信号を出力している。
なお、指示部２０８によるプロペラ翼２１６の翼角の制御方法は、以下に詳述する。
【００５２】
なお、指示部２０８は、上述のように主機４の回転数制御およびプロペラ翼２１６の翼角制御の両者を同時に行ってもよいし、少なくとも一時的にプロペラ翼２１６の翼角制御のみを行ってもよいし、第１の実施形態のように主機４の回転数制御のみを行ってもよく、特に限定するものではない。
【００５３】
次に、上記の構成からなる推進装置２０１におけるプロペラ２０６の保護について説明する。なお、指示部２０８による主機４の回転数の制御方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５４】
指示部２０８は、主機４に対して回転数を低下させる制御信号を出力する際、同時にプロペラ翼２１６の翼角を小さくする制御信号を翼角変更部２０９に出力する。入力された制御信号に基づいて、翼角変更部２０９はプロペラ２０６のプロペラ翼２１６の翼角を小さくする。
翼角が小さくなると、プロペラ翼２１６における氷との接触位置が変わり、氷との接触によりプロペラ２０６に働くアイストルクＩＴの値が小さくなる。
【００５５】
なお、第１の実施形態の場合と同様に、指示部２０８は、プロペラ翼２１６の翼角を小さくした場合、その後翼角が小さい状態を維持しても良いし、所定の閾値ＴＨを超えるアイストルクＩＴが発生していない場合には、プロペラ翼２１６の翼角を大きく、または元の翼角に戻す制御信号を出力してもよく、特に限定するものではない。
【００５６】
上記の構成によれば、トルク検出部７によりプロペラ２０６と氷との接触が検出されると、翼角変更部２０９および指示部２０８によりプロペラ翼２１６のピッチ角、つまり翼角が制御されるため、プロペラ２０６と氷との接触によりプロペラ２０６に働く力、つまりアイストルクＩＴの大きさが制御される。
プロペラ２０６と氷との接触が検出された場合には、翼角変更部２０９および指示部２０８によりプロペラ翼２１６のピッチ角が小さくされる。つまり、プロペラ翼２１６と氷との接触角度が変わり、プロペラ２０６に働くアイストルクＩＴが小さくなる。そのため、氷の接触によるプロペラ２０６の破損を防止することができる。
さらに、プロペラ翼２１６は損傷を受けにくい角度で氷と接触することになり、プロペラ２０６の破損を防止することができる。
【００５７】
〔第２の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の変形例について図８を参照して説明する。
本変形例の船舶の推進装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、記録部を備える点が異なっている。よって、本変形例においては、図８を用いて記録部の周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本変形例に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態の変形例、および、第２の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５８】
本変形例の推進装置３０１には、図８に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ２０６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ２０６と、プロペラ２０６におけるプロペラ翼２１６の翼角を変更する翼角変更部２０９と、プロペラ軸５におけるトルクを検出するトルク検出部７と、トルク検出部７の検出結果に基づいて主機４およびプロペラ２０６を制御する指示部２０８と、トルク検出部７の検出結果を記録する記録部１０９と、が設けられている。
【００５９】
上記の構成からなる推進装置３０１におけるプロペラ２０６の保護は、指示部２０８における制御方法に関しては第２の実施形態と同様であり、記録部１０９に関しては第１の実施形態の変形例と同様であるので、その説明を省略する。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図９を参照して説明する。
本実施形態の船舶の推進装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、アイストルクを検出する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図９を用いてアイストルクを検出する構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図９は、本実施形態に係る船舶の推進装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の推進装置４０１には、図９に示すように、回転駆動力を発生させる主機４と、発生された回転駆動力をプロペラ６に伝達するプロペラ軸５と、回転駆動されることにより推進力を発生するプロペラ６と、プロペラ６におけるプロペラトルクを検出するトルク検出部（検出部）４０７と、トルク検出部（検出部）４０７の検出結果に基づいて主機４を制御する回転指示部８と、が設けられている。
【００６２】
トルク検出部（検出部）４０７には、プロペラ６に設けられた歪みゲージなどから構成されたセンサ部４０８と、船舶Ｓの内部に配置された歪み計などから構成された計測部４０９と、が設けられている。
【００６３】
センサ部４０８は、プロペラ６の歪みを検出するものであって、特に、氷との接触により生じるプロペラ６の歪みを検出するものである。センサ部４０８は、プロペラ６およびプロペラ軸５内に設けられた配線を介して計測部４０９と接続されている。
なお、センサ部４０８としては、プロペラ６の歪みを検出できるものであればよく、上述の歪みゲージのほか、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００６４】
計測部４０９は、センサ部４０８により検出されたプロペラ６の歪みに関する信号を、回転指示部８に入力する信号に変換するものである。つまり、計測部４０９には、センサ部４０８の検出信号が入力される一方、計測部４０９は、変換したプロペラトルクに関する信号を回転指示部８に出力するものである。
【００６５】
次に、上記の構成からなる推進装置４０１におけるプロペラ６の保護について説明する。なお、回転指示部８による主機４の回転数制御については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６６】
ここでは、トルク検出部（検出部）４０７によるアイストルクＩＴの検出について説明する。
船舶Ｓが氷のある海域を航行すると、漂流物である氷とプロペラ６とが接触し、プロペラ６の形状に歪みが発生する。トルク検出部（検出部）４０７のセンサ部４０８はこの歪みを検出し、歪みに関する信号が計測部４０９に入力される。
計測部４０９は、センサ部４０８から入力された信号をプロペラトルクに関する信号に変換し、回転指示部８に出力する。回転指示部８は、入力されたプロペラトルクに関する信号に基づいて、主機４の回転数制御を行う。
【００６７】
上記の構成によれば、トルク検出部（検出部）４０７はプロペラ６に働くトルクを検出することで、プロペラ６と氷とが接触した際にプロペラ６に働くトルクであるアイストルクＩＴを直接検出することができる。トルク検出部（検出部）４０７は、プロペラ６の歪みを検出することによりプロペラ６に働く荷重を直接検出するため、船舶Ｓの内部に配置されたプロペラ軸５を介してアイストルクＩＴを検出する方法と比較して、プロペラ６に働くアイストルクＩＴの検出精度が高くなる。
さらに、プロペラ軸５を介してアイストルクＩＴを検出する方法では、プロペラ６の回転軸線を中心とする周方向に働く荷重、つまりトルクのみしか検出できないのに対して、プロペラ６に働く荷重を直接検出するため、プロペラ６に働く荷重であって、上記周方向以外の方向に働く荷重、つまりトルクに反映されない荷重も検出することができ、プロペラの破損をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態の船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【図２】図１のトルク検出部により検出されたトルクの変化を説明するグラフである。
【図３】図１のプロペラ回転数の変化を説明するグラフである。
【図４】図１のトルク検出部により検出されたトルクの別の変化を説明するグラフである。
【図５】図１のプロペラ回転数の別の変化を説明するグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の変形例に係る船舶の推進装置の概略を説明する模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る船舶の推進装置の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１０１，２０１，３０１，４０１ 推進装置（船舶の推進装置）
４ 主機
５ プロペラ軸
６，２０６ プロペラ
７，４０７ トルク検出部（検出部）
８ 回転指示部（制御部）
１０９ 記録部
２０８ 指示部（制御部）
２０９ 翼角変更部（制御部）
２１６ プロペラ翼
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を発生させる主機と、
該主機により回転駆動されるプロペラと、
該プロペラと漂流物との接触を検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて、少なくとも前記主機の回転数を制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする船舶の推進装置。
【請求項２】
回転駆動力を発生させる主機と、
該主機により回転駆動され、ピッチ角が変更可能なプロペラ翼を有するプロペラと、
該プロペラと漂流物との接触を検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて、少なくとも前記プロペラの前記ピッチ角を制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする船舶の推進装置。
【請求項３】
前記主機から前記プロペラに回転駆動力を伝達するプロペラ軸が設けられ、
前記検出部は、前記プロペラと前記漂流物との接触により前記プロペラ軸に働くトルクを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の推進装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記プロペラと前記漂流物との接触により前記プロペラに働くトルクを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の推進装置。
【請求項５】
前記検出部の検出結果を記録する記録部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の船舶の推進装置。
【請求項１】
回転駆動力を発生させる主機と、
該主機により回転駆動されるプロペラと、
該プロペラと漂流物との接触を検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて、少なくとも前記主機の回転数を制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする船舶の推進装置。
【請求項２】
回転駆動力を発生させる主機と、
該主機により回転駆動され、ピッチ角が変更可能なプロペラ翼を有するプロペラと、
該プロペラと漂流物との接触を検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて、少なくとも前記プロペラの前記ピッチ角を制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする船舶の推進装置。
【請求項３】
前記主機から前記プロペラに回転駆動力を伝達するプロペラ軸が設けられ、
前記検出部は、前記プロペラと前記漂流物との接触により前記プロペラ軸に働くトルクを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の推進装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記プロペラと前記漂流物との接触により前記プロペラに働くトルクを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の推進装置。
【請求項５】
前記検出部の検出結果を記録する記録部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の船舶の推進装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−４５９７４（Ｐ２００９−４５９７４Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１２１８９（Ｐ２００７−２１２１８９）
【出願日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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