JPS583879B2 - カヘンピツチプロペラソウジユウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として船舶用可変ピッチプロペラの操縦装置
に関し、殊にその回転速度を負荷変化にかかわらず、よ
り変動少なく保持することを目的とする。

ここで可変ピッチプロペラとは翼の幾何．的移動により
吸収トルクが変化するものを総称し、以下プロペラと略
称して説明する。

プロペラを駆動する原動機関はディーゼル機関、蒸汽タ
ービン、ガスタービンなど、ある回転速度のもとに出力
トルクを加減できるものを含むが、以下ディーゼル機関
を例とし、機関と略称して説明する。

図において、従来方式を説明すると機関１は主軸系２を
介しプロペラ３を駆動している。

主軸系２中には図示しない減速歯車が挿入される場合が
あり、又主軸発電機４が付加される場合もある。

制御箱５のレバ６にはＡＨ（前進）一杯からＮ（中立）
を経てＡＳ（後進）一杯までに相当する位置があり、レ
バ６をそれらのうちのどの一点においても制御箱５内の
サーボ機構が働いてプロペラ３のピッチ角をそのレバ６
相当の値に移動させる。

調速機７は主軸系２に比例した速度で駆動され、その出
力レバ８はレバ９を左右に振らせる。

調速機７は主軸系２０回転速度が所定値より増加した場
合は負荷を増して増加をおさえるようにピッチ角を増加
させ、逆に回転速度が減少した場合はピッチ角を減じ、
もってプロペラ負荷（プロペラ吸収動力）をたえず機関
出力に合致させて回転速度を保つようにするものとする
。

出力レバ８がピッチ角を増加させる方向な十矢で示す。

レバ１０はレバ９下端のピン１１に枢支され、ピン１１
はレバ１０上を移動しうる。

そしてレバ１０の右端はレバ６に連結され、左端は外部
からのピッチ設定系統、即ち発信器１２、信号ライン１
３、受信器１４につながれている。

このピッチ設定系統には勿論ＡＨ−Ｎ−ＡＳ位置がある
が、操縦に当ってはこのピッチ設定系統にてＡＨ一杯か
らＮを通りＡＳ一杯迄連続的に位置を設定し、レバ６に
対する回転保持のためのこまかい修正を調速機７に行わ
せてもよく、又ＡＨ，Ｎ，ＡＳの位置３点のみの設定と
し、ＡＨ全範囲、ＡＳ全範囲を調速機７に制御させＮは
調速機は関与しない方式とすることもできる。

この関係を実現するレバ６，９，１０の例について説明
すると、受信器１４がＮの位置にあるときはレバ９の位
置に関係なくレバ１０及び６は水平である。

このとき調速機７が出力レバ８を通じてレバ９をどの位
置に振らせてもレバ１０，６がＮの位置であることに変
わりはない。

しかし受信器１４がＮから遠ざかってＡＨ或いはＡＳの
いずれかの位置にあるときは、そのいずれの位置におい
てもレバ９が十矢の即ち図の左方へ移動したときは、そ
れにつれレバ６がＮから更に遠ざかってプロペラのピッ
チ角が増加し、逆の右方へ移動したときはＮに近ずいて
プロペラのピッチ角が減少する。

こうして外部からのＡＨ（前進）、Ｎ（中立）、ＡＳ
（後進）のピッチ角設定に対し、調速機７より所定回転
速度保持に適合した実ピッチ角とする制御が行なわれる
。

機関の出力トルクの設定は、外部より発信器１５、信号
ライン１６、受信器１７により燃料噴射量（或いは蒸汽
流量、燃料流量）調整桿１８を適宜操縦して行なう。

レバ１９の下端が固定であるとすれば、燃料噴射量調整
桿１８の動きは受信器１７に比例する。

十矢の方向は噴射量が増加する方向である。

これにより機関の出力トルクを設定すれば、調速機７は
主軸系２の回転速度が上がればピッチ角をふやしてプロ
ペラ３の吸収トルクを増加させて回転速度が上るのをお
さえ、回転速度が下ればピッチ角を減らせて吸収トルク
を減少させ回転速度が下るのをおさえる。

よって常にプロペラ３の吸収トルクが機関１に設定され
た出力トルクに合致するよう制御する。

発信器２０と信号ライン２１は調速機７に主軸系２の回
転速度を設定させる。

そこで、発信器ｌ２，１５，２０をそれぞれハンドル２
２にて一括操作すれば、前進中立・後進・機関出力・回
転速度がプログラム的に制御できる。

上記の公知方式は、プロペラによる負荷制御と呼ばれ、
機関出力を正確に保ちオーバロードさせることがない点
ですぐれている。

しかしこの方式においては主軸系２の回転速度の制御能
力に問題を生じることがある。

即ちこの方式では機関１の出力トルクを一定としておい
て、調速機７がプロペラ３のピッチ角を制御することに
より主軸系２の回転速度を所定の値に保っているが、た
とえば船が急に舵を切ったり戻したりしたとき、荒天で
プロペラ３が波間を上下するとき或いは主軸発電機４の
電気負荷が断続したりして急に主軸系２上の負荷が変っ
たとき、調速機７は主軸系２の僅かの回転速度の変化を
検知してプロペラ３のピッチ角を変化させて回転速度が
変化しないように働らくが、実際のピッチ角の変化は速
くないのでその間機関出力に対し負荷が合致せず回転速
度がずれる。

一般にこのような軸系では、特に機関１が高過給ディー
ゼル機関の場合は、出力の割にフライホイールの慣性は
小さいので、出力と負荷との過波的なアンバランス状態
に際して回転速度がずれないように持ちこたえる力が小
さい。

又ピツチ角が中又は低ピッチの範囲ではピッチ角を変化
させても負荷の変化が鈍くかつ不安定であるために回転
速度が正しく制御されにくくなる。

回転速度がこのようにずれがちであるとオーバスピード
トリップが働いたり、主軸発電機４が交流の場合発生周
波数が変動したりして障害のもとになる。

本発明は上述の如き従来方式における問題点を、？１図
に示す実施例によれば、調速機７がピッチ角を制御する
動きの速さに対応した量を刻々取り出すための、浮動レ
バ２３、ピン２４、ダッシュポット２５、中央戻しばね
２６、発信器２７を含む装置および外部よりの機関１の
出力トルク設定量を、このピッチ角を制御する動きの速
さに対応した量を常に加えることにより修正して、該機
関１に伝えるための、信号ライン２８、受信器２９、レ
バ１９を含んでなる装置を設けて改良したものであって
、同図面についてみれば、調速機７の出力レバ８はピッ
チ角調整用のレバ９と同時に、上記した調速機７がピッ
チ角を制御する動きの速さに対応した量を刻々取り出す
装置にもその動きを伝えるべく、該浮動レバ２３の中点
にあるピン２４をも動かす。

浮動レバ２３の一端にはダッシュポット２５のピストン
がつながれ他端には中央戻しばね２６と発信器２７とが
つながれている。

ダッシュポット２５のピストンはどの位置でも外力の大
きさに比例した速度で移動する。

中央戻しばね２６はばねの力で絶えず中央位置へ戻ろう
としている。

したがつて、ピン２４は出力レバ８に動かされると、そ
の動きが非常におそい場合には、中央戻しばね２６はそ
の中央位置を保ったままで、ダッシュポット２５のピス
トンだけが移動するが、速ければ、その速さに比例して
ダッシュポット２５のピストンの抵抗が大きくなり、こ
のピストンの移動量は減少するため、中央戻しばね２６
が中央位置からそれる量はそれだけ大きくなる。

なお中央戻しばねが中央位置からそれる方向はピン２４
が動かされる方向と同じである。

このように、図示の実施例では、浮動レバ２３、ピン２
４、ダツシュポット２５および中央戻しばね２６は、調
速機７の出力レバ８がプロペラ３のピッチ角を制御する
動きの速さに対応した量を刻々取り出す装置として働ら
き、その取り出された量は中央戻しばね２６、換言すれ
ば、それにつながれている浮動レバ２３下端のピンの移
動量となる。

この移動量は発信器２７から機械式・電気式・空気式・
油圧式などの方法で信号ライン２８を経て受信器２９に
伝えられ、レバ１９を動かす。

結局中央戻しばね２６が動くと同方向に受信器２９とレ
バ１９の下端も動き、中央戻しばね２６が中央へ戻ると
受信器２９とレバ１９も中央位置へ戻るものとする。

そしてレバ１９の下端が中央位置にあるとき、受信器１
７の動きは外部より設定した機関１の出力トルクに対す
る正規の関係を保って燃料噴射量調整程へ伝えられるが
、中央位置より右へ動いたときは正規の関係より燃料噴
射量、従ってその結果として出力トルクが十矢の方向に
従うため増加し、又中央位置より逆に左へ動いたときは
出力トルクは減少する。

今、機関１がプロペラ３及び主軸発電機４を駆動しなが
らある回転速度で平衡しているときに、急にプロペラ３
或いは主軸発電機４の負荷トルクが増加したとする。

すると調速機７は、最初僅かな回転速度の低下を検知し
出力レバ８、レバ９を図の十矢と反対の方向へ動かし、
受信器１４によるピッチ角設定は一定のまゝ、レバ６を
Ｎの方向へずらせてピッチ角をへらせそプロペラ３の吸
収トルクを減少させ、回転速度のこれ以上の低下をくい
とめようとする。

しかし、実際のピッチ角はレバ６を動かしても急に速く
動かず、またとくに低ピッチ角ではピッチ角に対する吸
収トルクは不安定なので、レバ６の動きに対する吸収ト
ルクの減少は鈍いため回転速度は急には回復せず更に低
下して行こうとする。

こゝで本発明装置がこの回転速度の低下をくいとめるべ
く作用する。

即ち出力レバ８の十矢と反対の方向への動きは、同時に
同じピン２４の動きとなる。

ピン２４が十矢の反対の、図の右方へ動かされると、浮
動レバ２３はダッシュポット２５と中央戻しばね２６を
共に右方５動かそうとするが、ダッシュポット２５は急
には動かず、中央戻しばね２６のみが右方へ動く。

するとその動きは発信器２７、信号ライン２８、受信器
２９を経てレバ１９の下端を右方へ動かすので、燃料噴
射量調整桿１８は受信器１７の位置が同じまま十矢の方
向に動かされ、機関１の出力トルクが増加するよう修正
せしめられる。

こうして増加した負荷トルクに対し機関１の出力トルク
が増加するため、回転速度の低下はくいとめられる。

中央戻しばね２６がこのように右方へ移動している間に
は、移動した量に比例したばねの力がダッシュポット２
５に加わっているから、ダッシュポット２５はばねの力
に比例した速さで中央戻しばね２６をもとの中央位置へ
戻す方向に移動する。

中央に戻った時点でその戻る動きは止り、同時に上記の
出力トルク増加方向への修正も解消するが、このときプ
ロペラ３の実際のピッチ角もレバ６の動き通りに変化を
終り、プロペラ３の吸収トルクは調速機７が自己に設定
せられた速度セツチング相当の回転速度を保つに必要な
値に減少している。

つまりプロペラ３のピッチ角が減少し終る迄の機関出力
トルクとプロペラ吸収トルクの一時的アンバランスを、
機関の出力を一時的に増すことにより補ない、その間の
回転速度の低下を防いでいたことになる。

逆にプロペラ３は主軸発電機４の負荷が減少したときは
上記と逆となる即ち負荷減少時一時的に機関出力を減ら
すよう修正してピッチ角が増加し終る迄のアンバランス
を補ない回転速度の過昇を防ぐ。

こうしてピッチ角が変化するときだけ変化の速さに応じ
て機関１の出力トルクに一時的な修正が行なわれてピッ
チ角変化のおくれを補なうが、あと再びもとの調速機７
によるピッチ角の制御に戻る。

上記に於いて浮動レバ２３、ピン２４、ダッシュポット
２５、中央戻しばね２６の組合わせは、中央戻しばね２
６の個所に於いて、調速機の出力レバ８がプロペラ３の
ピッチ角を制御する動きの速さに対応した量を刻々取り
出す装置を構成しているが、同効のものを電気的に作り
出すこともできる。

またこの取出し装置により取り出された量を常に加えて
、機関１の出力トルクを修正させるための、発信器２７
、信号ライン２８、受信器２９、レバ１９を含む装置も
、上記取出し装置と一括して電気的に行なうこともでき
る。

本発明はこのように、プロペラのピッチ角の動きのおく
れによる回転速度のずれを、おくれる間だげ機関の出力
トルクを一時修正してなくするようにし、回転速度を一
定に保つようにしたので、プロペラのピッチ角の変更速
度を無理に早くしなくても回転速度保持ができ、主軸発
電機の発生周波数が安定し、オーバスピードトリップを
働かすこともなくなるし、プロペラのピッチ角変更速度
がおそくてよければ、プロペラ３に加わる強度的な無理
が減じ制御箱５内のサーボモータの容量も所要動力も小
さくてすみ、経済的であるなどのすぐれた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体を示す実施例である。 １・・・・・・機関、２・・・・・・主軸系、計・・・
・・プロペラ、４・・・・・・主軸発電機、５・・・・
・・制御箱、６・・・・・・レバ、７・・・・・・調速
機、８・・・・・・出力レバ、９，１０・・・・・・レ
バ、１１・・・・・・ピン、１２・・・・・・発信器、
１３・・・・・・信号ライン、１４・・・・・・受信器
、１５・・・・・・発信器、１６・・・・・・信号ライ
ン、１７・・・・・・受信器、１８・・・・・・燃料噴
射量調整桿、１９・・・・・・レバ、２０・・・・・・
発信器、２１・・・・・・信号ライン、２２・・・・・
・ハンドル、２３・・・・・・浮動レバ、２４・・・・
・・ピン、２５・・・・・・ダッシュポット、２６・・
・・・・中央戻しばね、２７・・・・・・発信器、２８
・・・・・・信号ライン、２９・・・・・・受信器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原動機関の出力トルクを外部より適宜に設定し、プ
   ロペラのピッチ角を調速機により制御させるものにおい
   て、上記調速機がピッチ角を制御する動きの速さに対応
   した量を刻々取り出す装置および外部よりの上記原動機
   関の出力トルク設定量を、上記ピッチ角を制御する動き
   の速さに対応した量を常に加えることにより修正して、
   上記原動機関に伝える装置をそなえていることを特徴と
   する原動機関の出力をも一時的に修正する可変ピッチプ
   ロペラ操縦装置。