JPS583880B2 - プロペラピツチカクオ イチジテキニシユウセイスル ゲンドウキカンソウジユウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主として舶用の可変ピッチプロペラを駆動す
る原動機関の操縦装置に関し、特にその回転速度を負荷
の変動に関係なく変動少なく保持することを目的とする
。

こゝで、原動機関とは、ディーゼル機関、蒸気タービン
、ガスタービンなどの如く、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み、以下の本文ではディー
ゼル機関を例として説明し、これを単に機関と略称する
。

また可変ピッチプロペラとは、翼の幾何学的移動により
吸収トルクが変化すものを総称し、以下単にこれをプロ
ペラと略称する。

図は、本発明の一実施例における関連機器の作用解説図
で、１は主軸系２を介しプロペラ３を駆動する機関、４
は減速歯車、５は主軸発電機、但しこの減速歯車４、主
軸発電機５は装備されない場合もある。

６は附設目盛〔後進（ＡＳ）−中立Ｎ−前進ＡＨ〕によ
りプロペラピッチ角を操縦するピッチ操縦レバー、この
ピッチ操縦レバー６の手動操作は、他の自動操縦装置に
変更する場合もある。

発信器７、信号ライン８、受信器９は、ピッチ操縦レバ
ー６の動きを主軸系２中のピッチ制御箱１４内のレバー
１１に伝達する伝達機構の一例である。

この伝達機構中に介装せるレバー１０とレバー１３は、
ピッチ操縦レバー６の操縦量を後述の調速機レバー１６
、浮動レバー１８、ダッシュポット２０、中央戻しばね
２１等の機関１の出力トルクを制御する動きの速さを取
り出す装置と関連して修正せしめる修正機構を例示した
ものである。

レバー１３が直立し、その頭部のピン１２がレバー１０
の長孔の中央にあるとき、ピッチ操縦レバー６の動きは
１対１の比率を以てレバー１１へ伝達され、この位置を
基準位置とする。

その詳細な修正作用は、出力トルク制御部における上記
取出装置との関連において詳述する。

但しこのレバー１０，１３の修正機構および発信器７以
下のレバー６の動きをレバー１１へ伝達する伝動機構は
単なる一例に過ぎない。

他の電気式、気圧あるいは由圧式等公知の多くの機構を
採用し得ること勿論である。

１５は出力レバー１６により調整杆１７を動かし機関１
の燃料噴射量を変化させ機関の出力トルクを制御する調
速機、図の矢印（＋）の方向が出力トルクの増加方向で
機関の出力トルクは、機関１、主軸系２、プロペラ３０
回転速度が所定の値となるように常に自動的に制御され
る。

従ってプロペラ３のピッチ角を外部から任意に操作して
その吸収トルクが変化しても、回転速度は所定の値を保
つように働らく。

所が現実には、機関１の出力トルクは回転速度の変化に
敏速、正確に反応して変化しない場合がある。

例えば、ディーゼル機関では高過給を行なっている場合
は、過給機の追従遅れにより、また機関１が大型である
とかマルチプル配置であるなどのため、出力レバー１６
と燃料噴射量調整杆１７との間に介在させているリレー
サーボ（中間増力用サーボモータ）や種々の遠隔伝達機
構の作動遅れや遊びなどにより出力トルクの立ち上がり
の遅れが発生する。

蒸気タービンやガスタービンでは、エネルギー媒体がそ
の流量を制御されてから機体ケーシング内を通過し終る
ための時間を要し、殊に２軸ガスタービンではガス発生
器の遅れがあり、蒸気タービンではボイラの蒸気量の追
従遅れがある。

更に一般にこのようなプロペラを駆動するディーゼル機
関では、発電用の場合に比べて、また高過給機関の場合
には、低過給機関よりもいづれもフライホイール質量は
機関の出力の割りに小さいのが普通である。

上記のように、回転速度の変化に対し機関出力トルクの
追従変化が鈍いのみでなくフライホイール質量も充分で
ない場合は、回転速度はプロペラ３や主軸発電機５など
の負荷が変化すると、その影響を受けて大きく変動する
。

この場合、調速機１５はハンチング抑制のため、コンペ
ンセイションを強くきかせるよう調整する要あり、益々
作動を鈍くし、主軸系２の速度変動が大きくなる。

こうなると主軸発電機５の電力負荷が断続したり、船が
急に舵を切ったり戻したり、荒天時プロペラ３が波間を
上下したりすると、回転速度の変動が大きくなり過ぎ、
オーバスピードトリップ作動など種々の障害の因となる
。

主軸発電機５が交流発電機の場合は、回転速度の変化に
伴ない発生周波数が変動し電気負荷系統に障害を及ぼす
。

本発明はこのような公知装置の問題点を改善する目的か
ら、第１図に示した実施例によれば、調速機１５の出力
トルクを制御するレバー１６の動きの速さに応じた量を
刻々取り出すための、浮動レバー１８、中央ピン１９、
ダッシュポット２０、中央戻しばね２１、発電器２２を
含んでなる装置・および外部よりのプロペラ３ピツチ角
操縦量を、上記トルクを制御する動きの速さに応じた量
を常に加えることにより、修正してピッチの制御箱１４
に伝達するための、ピン１２、レバー１３、信号ライン
２３、受信器２４を含んでなる装置を設けたものである
。

図面において、調速機１５の出力レバー１６は燃料噴射
量調整杆１７の外に浮動レバー１８の中央にピン１９で
連結され、この浮動レバー１８の１端はダッシュポット
２０のピストンに、また他端は中央戻しばね２１と発電
器２２とに連結されている。

そして、この出力レバー１６は燃料噴射量調整杆１７と
同時に、上記した機関１の出力トルクを制御する動きの
速さに応じた量を刻々取り出す装置にもその動きを伝え
るべく、該浮動レバー１８の中央ピン１９をも動かす。

ダッシュポット２０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し、中央戻しばね２１は、ば
ねの力で絶えず中央位置へ戻ろうとしている。

したがって、ピン１９は出力レバー１６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２１
はその中央位置を保ったままで、ダッシュポット２０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２０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るため、中央戻しばね２１の
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１９
が動かされる方向と同じである。

このように、図示の実施例においては、浮動レバー１８
、ピン１９、ダッシュポット２０および中央戻しばね２
１は調速機１５の出力レバー１６が機関１の出力トルク
を制御する動きの速さに応じた量を刻々方り出す装置と
して働き、その取り出された量は中央戻しばね２１、換
言すれば、それにつながれている浮動レバー１８下端の
ピンの移動量となる。

この移動量は、発信器２２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２３を経て受信器２４
に伝えられ、更にレバー１３を動かす。

結局中央戻しばね２１が動くと同方向にレバー１３も傾
き、中央戻しばね２１が中央位置にあるときはレバー１
３も直立しているようにする。

レバー１３が直立しているときはピン１２は基準位置に
あり、この時に限りピッチ操縦レバー６の動きがレバー
１１に正規の比で伝達される。

中央戻しばね２１が図の左方へ移動し、これに比例して
レバー１３が左へ傾きピン１２が左へ移動すると、その
移動に応じピッチ操縦レバー６がピッチ角を減少せしめ
る中立目盛Ｎの方向に動いたと同様の伝動作用をレバー
１１へ伝達する。

逆に中央戻しばね２１が右方へ移動し、それに伴ないピ
ン１２も右方へ移動すると、レバー６からレバー１１へ
の伝動は、レバー６が中立目盛Ｎから遠ざかったと同様
な伝動作用をする。

つまり、中央戻しばね２１が中央にあれば、外部からの
ピッチ操縦量はそのま又レバー１１を経て正規の比でピ
ッチ角が変化するように制御箱１４に伝えられるが、中
央より左へずれると、そのずれに応じてピッチ角が減少
するように伝えられ、逆に中央より右へずれゝばピッチ
角は増加するように伝えられる。

今機関１がプロペラ３および主軸発電機５を駆動しなが
ら或る回転速度で平衡しているときに、急に主軸発電機
５あるいはプロペラ３の負荷が増加したとする。

すると調速機１５は、最初僅かな回転速度の低下を検知
し、燃料噴射量調整杆１７を矢印（＋）の方向に動かし
て機関の出力トルクを増加させ、回転速度のこれ以上の
低下を喰い止めようとする。

しかし、燃量噴射量調整杆１７の矢印（＋）の方向への
動きに対し、実際の機関１の出力トルクの立上がりが遅
い場合は、負荷増加に見合う出力トルクの増加がないた
め、あるいはフライホイール質量が小さい場合は、負荷
トルクと出力トルクとのアンバランスを持ちこたえられ
ないため、回転速度は更に低下して行こうとする。

このとき燃料噴射量調整杆１７の矢印（ホ）の方向への
動きは、同時にピン１９を介し浮動レバー１８の中点を
矢印（＋）の方向に押すこと又なる。

浮動レバー１８の中点が矢印（＋）方向に押されると、
ダッシュポット２０および中央戻しばね２１を共に左方
へ押すこと又なるが、ダッシュポット２０は急に動かな
いので、中央戻しばね２１のみが左方へ動かされ、発信
器２２、信号ライン２３、受信器２４を順次経てレバー
１３を左方へ傾け、ピン１２を左方へ移動させるので、
ピッチ角は、ピッチ操縦レバー６の現在位置に相当する
値からＮの方へ減少するよう修正されてｔ／バー１１へ
伝えられ、従って、プロペラ３の負荷は軽くなり、回転
速度の低下は喰い止められる。

中央戻しばね２１がこのように左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
０に加わっているから、ダッシュポット２０はばねの力
に比例した速さで中央戻しばね２１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動きは止まりピッチ角の減少方
向への修正は解消し、一時減少していたプロペラ負荷は
元通りになる。

つまり負荷の増加をピッチ角を減少させることにより一
時遅らせていたことになる。

この時点で機関１の出力トルクは所定値に立ち上がって
いるので、プロペラ負荷が元通りの大きさに回復しても
回転速度の低下は喰い止められる。

主軸発電機５の代りに、プロペラ３の負荷が増加しても
同じ動作となる。

逆に主軸発電機５あるいはプロペラ３の負荷が減少した
ときは、上記と逆の動作となる。

すなわち、負荷減少時一時的にピッチ角を増加するよう
修正してプロペラ負荷を増加させ、負荷の減少を一時的
に遅らせてオーバースピードを防ぐ。

上記において、浮動レバー１８、ピン１９、ダッシュポ
ット２０、中央戻しばね２１の組合せ機構は、中央戻し
ばね２１の個所において出力トルク制御部としての燃料
噴射量調整杆１７の動きの速さに応じた量を刻々取り出
す装置を形成しているが、同効のものを電気的に作り出
すこともできる。

またレバー１０、ピン１２、レバー１３のピッチ角修正
装置の機構も電気的に作り得る。

尚ピツチ角修正による負荷減少増加の効果は、ピッチ角
が大きい程急激に大きくなる。

従って、同じ出力トルク制御部の動きに対し、外部から
の操縦によるピッチ角が大きいときは修正量を小さく、
ピッチ角が小さいときは修正量を大きくするようにした
方がよいことがあるが、電気的に行なうときはこの機能
を付加するのは容易である。

本発明は、このように機関の出力トルクの立ち上がりの
遅れやフライホイールの質量が小さいことによる回転速
度の変化を、燃料噴射量（あるいは燃料、蒸気流量）調
整杆の動く速さに応じてプロペラのピッチ角をも一時的
に修正して吸収トルクを変化させ抑さえるようにするこ
とにより、出力トルクの立ち上がりの遅いフライホイー
ルの小さい高過給ディーゼル機関、燃料制御系統の複雑
なマルチプル配置のディーゼル機関、ガスタービン（特
に２軸式ガスタービン）、ボイラ蒸発量の追従制限のあ
る蒸気タービン等の主機に対し、主軸系の回転速度や主
軸発電機の発生周波数が安定し、オーバスピードトリッ
プを超えないようにできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示した機構解説図である。 １・・・・・・機関、２・・・・・・主軸系、３・・・
・・・プロペラ、４・・・・・・減速歯車、５・・・・
・・主軸発電機、６・・・・・・ピッチ操縦レバー、７
・・・・・・発信器、８・・・・・・信号ライン、９・
・・・・・受信器、１０，１１，１３・・・・・・レバ
ー、１２・・・・・・ピン、１４・・・・・制御箱、１
５・・・・・・調速機、１６・・・・・・出力レバー、
１７・・・・・・燃料噴射量調整杆、１８・・・・・・
浮動レバー、１９−・・・・・ピン、２０・・・・・・
ダッシュポット、２１・・・・・・中央戻しばね、２２
・・・・・・発信器、２３・・・・・・信号ライン、２
４・・・・・・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調速機により所定回転速度
   を保つように制御させ、プロペラのピッチ角を外部より
   操縦できるようにした装置において、上記調速機が出力
   トルク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プロペラピッチ角操縦量を、上
   記出力トルク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、プロペラピッチの制御箱に
   伝達する装置を具えていることを特徴とする、プロペラ
   ピッチ角を一時的に修正する原動機関操縦装置。