【発明の詳細な説明】
船舶の主エネルギー源によって創生されるエネ
ルギーの最適使用を達成するための制御装置技術分野
本発明は、船舶の主エネルギー源によって創生されるエネルギーの最適使用を
達成するための制御装置に関する。船舶の主エネルギー源によって創生されるエ
ネルギーは、通常は発電機を介して電気エネルギーに変換され、電力線ネットワ
ークを通して船舶を長手方向に移動させるための第１装置を駆動する少くとも１
つの第１モータへ供給され、場合によっては、船舶を横方向に移動させるための
第２装置を駆動する少くとも１つの第２モータへも、更に、船舶に搭載されてい
る他の機器を駆動するための他のモータへも供給される。技術背景
船のエンジンによって発電機を作動し、その発電機によって推進器（プロペラ
又はスクリュー）を駆動するための電気モータを駆動することができることは、
米国特許第５，１９９，９１２号に開示されているように周知である。
又、定期刊行雑誌「ＭＥＲ」の１９９４年８月号には、船の主エンジン、発電
機、燃料及び電力の分配装置、空調システムポンプシステム、給水システム及び
消火システムのためのモニター及び警報システム（Ｖｏｓｐｅｒ Ｖｉｃａｍ）
が開示されている。
ノルウエー特許第１７０，７２２号は、所定の航路に従って航行する場合の船
のピッチ可変プロペラ並びに例えば自動ナビゲーターシステムの最適作動をモニ
ターするための方法及び装置を開示している。この方法及び装置によれば、プロ
ペラ軸に装備されたロードセルが、モータの出力及びプロペラのピッチを制御す
るコンピュータにインパルスを供給するように構成されている。
スエーデン特許第８５６，８９４号は、船のピッチ可変プロペラのピッチを船
の航行又は移動の擾乱（乱れ）の関数として制御し、幾つかの主エンジンを同時
に制御することを教示している。そのような擾乱は、進行中のものであってもよ
く、あるいは、予め予測しておくこともできる。進行中の擾乱は、船舶の垂直方
向の速度及び船舶のトリム（航行中の船の平衡状態）の第１導関数に関してイン
パルスを発生するトランスジューサから得られる。
米国特許第４，８３６，８０９号は、船の航行速度及び航路をエンジン及びプ
ロペラによってそれぞれ制御することができることを教示している。
更に、船舶を個々に制御される多数の水ジェットユニットによって適正な長軸
線に沿って移動させたり、長軸線の周りに転回させたりすることができることも
、従来から周知である。発明の開示
本発明の目的は、船舶に搭載されているエネルギー源
によって創生することができる例えば機械的エネルギー並びに熱エネルギーのよ
うなエネルギーをその船舶上のすべてのエネルギー消費機器のために最適に利用
することを可能にする制御装置を提供することである。図面の簡単な説明
図１は、エネルギー源と、それによって駆動される各機器との間の駆動接続関
係と、エネルギー源と各機器のための電気制御回路を示す概略流れ図である。好ましい実施形態の説明
以下に、添付図を参照して本発明を詳細に説明する。
ここに述べる各被駆動機器は例として挙げたものであり、主エネルギー源によ
って駆動される機器の数は、必要に応じて増減することはいうまでもなく、エン
ジンの数も、ここでは２台存在するものとして示されているが、変更することが
できる。
図示の実施例では、エネルギー源は、２台の主エンジン、例えば、ディーゼル
エンジン１，２から成り、各エンジンは、それぞれの出力軸３，４を介してそれ
ぞれの発電機５，６を駆動する。ディーゼルエンジンの変わりに、例えば、スチ
ーム又はガスタービンを使用してもよく、あるいは、異なるタイプのエンジンを
組合せて使用してもよい。
従来技術では別個の補肋エンジンが設けられることがなく、あらゆる使用目的
のためにただ１台の共通のエン
ジンが設けられていたが、本発明によれば、船の推進プロペラ（以下、単に「プ
ロペラ」と称する）を主エンジン１，２によって直接機械的に駆動し、その他に
幾つかの補助エンジンを船に搭載することができる。
発電機５，６は、図に二重線によって示された電力線８によって構成される共
通の電力ネットワークに電気エネルキーを供給する。発電機５，６は、例えば、
下記の各機器を作動するためのエネルギーを供給する。
−２対の電気モータ１１，１２；１３，１４
各対の電気モータは、それぞれ、同軸出力軸１５，１６；１７，１８を介して
それぞれ１対のピッチ可変プロペラ１９，２０；２１，２２を駆動する。各対の
うちのプロペラ、又は１対のプロペラと他の対のプロペラは、最大限の推進効率
を得るため互いに反対方向に回転させることができる。あるいは、ピッチ固定又
は可変の単一プロペラを設けてもよく、あるいは、水ジェットユニットを設けて
もよい。
−船尾に設けられた１対の横プロペラ３１，３２
各横プロペラ３１，３２はそれぞれ独自の電気モータ３３，３４によって行動
される。
−船首に設けられた１対の横プロペラ３６，３７
各横プロペラ３６，３７はそれぞれ独自の電気モータ３８，３９によって行動
される。本発明は、横プロペラなしででも適用することができるが、その場合は
、船の、特に操船中の、機能的能力が制限される。
−各対のプロペラ１９，２０；２１，２２の後に設けられた舵４１，４２
各舵４１，４２は、それぞれの操舵機構４３，４４によって枢動させることが
できる。舵４１，４２は、例えば電気・油圧装置（図示せず）によって船体内へ
引込めることができる。操舵機構４３，４４の電気モータも、上述した各電気モ
ータと同じ態様で発電機によって駆動することができる。
エンジン１，２からの廃熱５３，５４は、加熱、海水淡水化プラント、吸収式
冷凍プラント等のために用いることができる。
電気モータ１１〜１４、３３，３４，３８，３９は、その回転速度を変更する
ために周波数制御することができる。
発電機５，６は、図に参照番号５２だけによって示されているウインチ、ファ
ン、ポンプ、温水器、照明器具等の他の船舶搭載機器へも電力を供給することが
できる。
エンジン１，２、及びそれらのエンジンからエネルギーを受取る各機器へのエ
ネルギー供給を制御するための本発明の制御装置は、下記の要素から成る。
−操縦自在の制御インパルス発生機即ち操縦機４５
−プログラム可能な論理制御器即ちＰＬＳ器４６
−地球上位置ぎめシステム即ちＧＰシステム４７
−主エンジン１，２、発電機５，６及び電気モータ１１
〜１４、３３，３４，３８，３９を電気制御ケーブル４８を介して制御装置の上
記他の各構成要素４５，４６，４７に接続する電気制御ネットワーク
電気制御ケーブル４８は、図に単一線で示されている。
この制御装置は、どの時点においても適正な台数のモータが作動していること
を保証し、エネルギーの所要量に応じて各モータを選択的に停止又は始動させる
ことができる。
操縦機４５は、操縦桿を有するタイプの操縦桿装置５０と、操舵機構４３，４
４の電気モータ４３，４４を制御するための操舵ホイール装置５１から成る。操
縦桿装置５０の操縦桿の一端は自在継手を介して取り付けられている。操縦桿装
置５０は、この１本の操縦桿によって、船舶の長手軸線上の任意の点において転
回させる操作を含め、上述した長軸線に沿っての、及び長軸線を中心とする船舶
の移動を制御するために、操船中すべてのモータ１１〜１４、３３，３４，３８
，３９を同時に制御することができるように構成されている。
高速航行中は、舵４１，４２は、水の抵抗を少なくするために部分的に引込め
られる。図示のような複プロペラユニットの場合は、高速航行中、舵４１，４２
を完全に引込めてもよく、その場合船舶の操舵は２つのプロペラに供給するパワ
ーを変更することができる。
ＰＬＳ器４６は、操縦機４５から船の希望操縦情報（
船をどの方向に操縦したいかという情報）を受取り、その情報をＧＰシステムか
ら（随意選択として図示しないセンサー及びジャイロからも）受取る船舶の実際
の運動情報と照合し、最少限のエネルギー消費で船を希望通りに動かすための最
適化プログラムに基づいて制御インパルスをモータに送るように構成される。
この制御装置は、又、多プロペラユニットの場合、舵４１，４２を引込めてパ
ワーステアリングに切り換えることもできる。
この制御装置は、例えば気象衛星、電子チャート、交通関連データ等からの情
報をも組入れて、座礁や他の船舶との衝突の危険なしに、しかも、最少限のエネ
ルギー消費量で、例えば嵐を避けつつ最適な経路に沿って船をその目的地へ導く
ように構成される。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for achieving an optimal use of energy generated by a ship's main energy source. Control device to achieve. The energy created by the ship's main energy source is converted to electrical energy, usually via a generator, and at least one first drive for driving a first device for longitudinally moving the ship through a power line network. To at least one second motor supplied to the motor and, in some cases, to drive a second device for laterally moving the ship, and also to drive other equipment mounted on the ship. It is also supplied to other motors. BACKGROUND OF THE INVENTION It is disclosed in U.S. Pat. No. 5,199,912 that a generator can be operated by a ship's engine and the generator can drive an electric motor to drive a propulsor (propeller or screw). It is well known. Also, the August 1994 issue of the periodic magazine "MER" includes monitors and alarm systems for ship main engines, generators, fuel and power distribution systems, air conditioning system pump systems, water supply systems and fire suppression systems ( Vosper Vicam) is disclosed. No. 170,722 discloses a method and apparatus for monitoring the variable pitch propeller of a ship when navigating along a predetermined route and, for example, the optimal operation of an automatic navigator system. According to this method and apparatus, a load cell mounted on a propeller shaft is configured to supply an impulse to a computer that controls the output of the motor and the pitch of the propeller. Swedish Patent 856,894 teaches controlling the pitch of a ship's variable pitch propeller as a function of the ship's navigation or movement disturbances and controlling several main engines simultaneously. Such a disturbance may be ongoing or may be predicted in advance. On-going disturbances are obtained from transducers that generate impulses with respect to the vertical derivative of the ship and the first derivative of the ship's trim (equilibrium of the moving ship). U.S. Pat. No. 4,836,809 teaches that the speed and course of a ship can be controlled by an engine and a propeller, respectively. It is also well known in the art that a ship can be moved along an appropriate long axis or turned around the long axis by a number of individually controlled water jet units. DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide energy, such as mechanical energy as well as thermal energy, which can be created by an energy source mounted on a ship, optimally for all energy consuming equipment on the ship. The purpose of the present invention is to provide a control device that can be used. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic flow chart showing the driving connection relationship between an energy source and each device driven by the energy source, and an electric control circuit for the energy source and each device. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will be described with reference to the accompanying drawings of the present invention in detail. Each driven device described here is given as an example, and it goes without saying that the number of devices driven by the main energy source may be increased or decreased as necessary, and the number of engines is also two here. Although shown as present, it can be changed. In the embodiment shown, the energy source consists of two main engines, for example, diesel engines 1,2, each driving a respective generator 5,6 via a respective output shaft 3,4. . Instead of a diesel engine, for example, a steam or gas turbine may be used, or different types of engines may be used in combination. In the prior art, a separate prosthetic engine was not provided, and only one common engine was provided for all purposes, but according to the present invention, the propulsion propeller of a ship (hereinafter simply referred to as " The propellers are directly mechanically driven by the main engines 1, 2 and several other auxiliary engines can be mounted on the ship. The generators 5, 6 supply electrical energy to a common power network constituted by a power line 8, shown by double lines in the figure. The generators 5 and 6 supply energy for operating the following devices, for example. -2 pairs of electric motors 11,12; 13,14 Each pair of electric motors has a pair of variable pitch propellers 19,20; 21,22 via coaxial output shafts 15,16; 17,18, respectively. Drive. The propellers in each pair, or one pair of propellers and the other pair of propellers, can be rotated in opposite directions for maximum propulsion efficiency. Alternatively, a single propeller with fixed or variable pitch may be provided, or a water jet unit may be provided. A pair of lateral propellers 31, 32 provided on the stern each lateral propeller 31, 32 is operated by its own electric motor 33, 34 respectively. A pair of lateral propellers 36, 37 provided on the bow each lateral propeller 36, 37 is operated by its own electric motor 38, 39 respectively. The present invention can be applied without a lateral propeller, but in that case the functional capacity of the ship, especially during maneuvering, is limited. Rudder 41, 42 provided after each pair of propellers 19, 20; 21, 22. Each rudder 41, 42 can be pivoted by a respective steering mechanism 43, 44. The rudders 41 and 42 can be retracted into the hull by, for example, an electric / hydraulic device (not shown). The electric motors of the steering mechanisms 43 and 44 can also be driven by the generator in the same manner as the electric motors described above. The waste heat 53, 54 from the engines 1, 2 can be used for heating, seawater desalination plants, absorption refrigeration plants and the like. The electric motors 11 to 14, 33, 34, 38, 39 can be frequency controlled to change their rotational speed. The generators 5 and 6 can also supply power to other onboard equipment such as winches, fans, pumps, water heaters, lighting fixtures, etc., which are indicated only by reference numeral 52 in the figure. The control device of the present invention for controlling the energy supply to the engines 1 and 2 and each device that receives energy from the engines includes the following elements. A steerable control impulse generator or pilot 45; a programmable logic controller or PLS 46; a global positioning system or GP system 47; main engines 1 and 2, generators 5 and 6 and an electric motor 11 An electrical control network connecting the 14, 33, 34, 38, 39 to the other components 45, 46, 47 of the control device via the electrical control cable 48. The electrical control cable 48 is shown by a single line in the figure. ing. The controller ensures that the proper number of motors are running at any one time and can selectively stop or start each motor depending on the energy requirements. The control device 45 includes a control stick device 50 having a control stick, and a steering wheel device 51 for controlling the electric motors 43 and 44 of the steering mechanisms 43 and 44. One end of the control stick of the control stick device 50 is attached via a universal joint. The control stick device 50 allows the single control stick to move the ship along and about the long axis described above, including the operation of turning at any point on the longitudinal axis of the ship. In order to perform the control, all the motors 11 to 14, 33, 34, 38, 39 can be simultaneously controlled during the boat maneuvering. During high speed navigation, the rudders 41, 42 are partially retracted to reduce water resistance. In the case of a multi-propeller unit as shown, the rudder 41, 42 may be completely retracted during high speed navigation, in which case the steering of the vessel can change the power supplied to the two propellers. The PLS unit 46 receives the desired maneuvering information of the ship (information on the direction in which the ship is to be steered) from the maneuver 45 and receives the information from the GP system (optionally also from a sensor and a gyro (not shown)). It is configured to send control impulses to the motor based on an optimization program that matches actual motion information and moves the ship as desired with minimal energy consumption. In the case of a multi-propeller unit, the control device can also retract the rudders 41 and 42 to switch to power steering. The control unit also incorporates information from, for example, weather satellites, electronic charts, traffic-related data, etc., to reduce the risk of storms, for example, without danger of grounding and collisions with other ships, and with minimal energy consumption. It is configured to guide the ship to its destination along an optimal route while avoiding.
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】１９９６年５月３１日
【補正内容】
請求の範囲
１．発電機（５，６）によって電気エネルギーに変換されて、電力線ネット
ワーク（８）を通して船舶を長手方向に移動させるための第１装置を駆動する少
くとも１つの第１モータ（１１，１２，１３，１４）へ供給され、多くの場合、
船舶を横方向に移動させるための第２装置を駆動する少くとも１つの第２モータ
（３３，３４，３８，３９）へも、更に、船舶に搭載されている他の機器を駆動
するための他のモータへも供給される、船舶の主エネルギー源（１，２）によっ
て創生されるエネルギーを最適に使用するための制御装置であって、
前記主エネルギー源（１，２）、前記発電機（５，６）及び前記電気モータ（
１１〜１４、３３，３４，３８，３９）を電気制御ケーブル（４８）を介して操
縦自在の制御インパルス発生機（４５）、プログラム可能な論理制御器（４６）
及び地球上位置ぎめシステム（４７）に接続する電力線ネットワーク（８）を備
えており、該プログラム可能な論理制御器（４６）は、船舶の航行中並びに操舵
中、例えば前記操縦自在の制御インパルス発生機（４５）又は前記地球上位置ぎ
めシステム（４７）から船舶の希望操縦情報を受取り、前記主エネルギー源のエ
ネルギーの最適な利用によって該船舶を希望通りに動かすための最適化プログラ
ムに基づいて制御インパル
スを前記各モータに送るように構成されていることを特徴とする制御装置。
２．船舶を長手方向に移動させるための前記第１装置は、それぞれ同軸出力
軸（１５，１６；１７，１８）によって駆動される少くとも１対のピッチ可変プ
ロペラ（１９，２０；２１，２２）を含み、該各同軸出力軸（１５，１６；１７
，１８）は、それぞれの電気モータ（１１，１２；１３，１４）によって駆動さ
れることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の制御装置。
３．船舶を横方向に移動させるための前記第２装置は、該船舶の船体内へ引
込めことができるように構成された少くとも１つのプレート状の舵（４１，４２
）を含むことを特徴とする請求の範囲第１項又は２項に記載の制御装置。
４．船舶を横方向に移動させるための前記第２装置は、少くとも１つの横プ
ロペラ（３１，３２，３６，３７）を含むことを特徴とする請求の範囲第１〜３
項のいずれか１つに記載の制御装置。
５．前記プログラム可能な論理制御器は、航行領域、海上の状況及び天候を
考慮に入れてエネルギーの利用を最適化することができるように航路を算出する
ようにことを特徴とする請求の範囲第１〜４項のいずれか１つに記載の制御装置
。
６．前記操縦自在の制御インパルス発生機は、船舶をすべてのプロペラによ
って操縦するための操縦桿と、
該船舶を舵によって、又は、多プロペラユニットの場合はパワーを変更すること
によって該船舶を操縦するための操舵ホイールを含むことを特徴とする請求の範
囲第１〜５項のいずれか１つに記載の制御装置。[Procedure for Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Date of Submission] May 31, 1996 [Content of Amendment] Claims 1. At least one first motor (11,12,13,13) which is converted into electrical energy by a generator (5,6) and drives a first device for moving a ship longitudinally through a power line network (8). 14), and often to at least one second motor (33, 34, 38, 39) for driving a second device for laterally moving the ship, and further mounted on the ship. A control device for optimally using the energy created by the main energy source (1, 2) of the ship, which is also supplied to other motors for driving other equipment, A control impulse generator capable of maneuvering an energy source (1, 2), the generator (5, 6) and the electric motor (11 to 14, 33, 34, 38, 39) via an electric control cable (48). (45) A programmable logic controller (46) and a power line network (8) for connection to a global positioning system (47), wherein the programmable logic controller (46) is used during navigation and steering of the ship. Receiving desired maneuvering information of the vessel, for example from the steerable control impulse generator (45) or the global positioning system (47), and moving the vessel as desired by optimal use of the energy of the main energy source A control impulse sent to each of the motors based on an optimization program for the control. 2. The first device for moving a ship longitudinally includes at least one pair of variable pitch propellers (19, 20; 21, 22) driven by coaxial output shafts (15, 16; 17, 18), respectively. A control as claimed in claim 1, characterized in that each said coaxial output shaft (15, 16; 17, 18) is driven by a respective electric motor (11, 12; 13, 14). apparatus. 3. The second device for laterally moving a ship includes at least one plate-shaped rudder (41, 42) configured to be retractable into the hull of the ship. The control device according to claim 1 or 2, wherein 4. 4. The device according to claim 1, wherein said second device for moving a ship laterally includes at least one lateral propeller. The control device according to claim 1. 5. 2. The method of claim 1, wherein the programmable logic controller calculates a route so that energy utilization can be optimized taking into account navigational areas, maritime conditions and weather. The control device according to any one of Items 4 to 4. 6. The steerable control impulse generator is provided with a control stick for steering the ship with all propellers, and for steering the ship by steering the ship or by changing the power in the case of a multi-propeller unit. The control device according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a steering wheel.