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特開2024-179904船舶の省エネルギー運航方法、及び船舶の省エネルギー運航システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024179904
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】船舶の省エネルギー運航方法、及び船舶の省エネルギー運航システム
(51)【国際特許分類】
B63H 3/10 20060101AFI20241219BHJP
B63B 79/40 20200101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
B63H3/10
B63B79/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023099208
(22)【出願日】2023-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】501204525
【氏名又は名称】国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100098545
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 伸一
(74)【代理人】
【識別番号】100189717
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 貴章
(72)【発明者】
【氏名】赤松 顕子
(72)【発明者】
【氏名】辻本 勝
(72)【発明者】
【氏名】穴井 麻利子
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成することができる船舶の省エネルギー運航方法、及び船舶の省エネルギー運航システムを提供する。
【解決手段】船舶の省エネルギー運航方法においては、船舶を推進する可変ピッチプロペラのＡＬＣ（自動負荷制御）における回転数と可変ピッチプロペラを駆動する主機の出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数設定し、主機の負荷状態に応じて複数のＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するととともに、主機へ供給する燃料を調節するガバナーの制御条件と選択したＡＬＣ設定カーブとに従いガバナーと可変ピッチプロペラを制御する。
【選択図】図３
【解決手段】船舶の省エネルギー運航方法においては、船舶を推進する可変ピッチプロペラのＡＬＣ（自動負荷制御）における回転数と可変ピッチプロペラを駆動する主機の出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数設定し、主機の負荷状態に応じて複数のＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するととともに、主機へ供給する燃料を調節するガバナーの制御条件と選択したＡＬＣ設定カーブとに従いガバナーと可変ピッチプロペラを制御する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
船舶の省エネルギー運航方法であって、
前記船舶を推進する可変ピッチプロペラのＡＬＣ（自動負荷制御）における回転数と前記可変ピッチプロペラを駆動する主機の出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数設定し、前記主機の負荷状態に応じて複数の前記ＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するととともに、前記主機へ供給する燃料を調節するガバナーの制御条件と選択した前記ＡＬＣ設定カーブとに従い前記ガバナーと前記可変ピッチプロペラとを制御することを特徴とする船舶の省エネルギー運航方法。
前記船舶を推進する可変ピッチプロペラのＡＬＣ（自動負荷制御）における回転数と前記可変ピッチプロペラを駆動する主機の出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数設定し、前記主機の負荷状態に応じて複数の前記ＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するととともに、前記主機へ供給する燃料を調節するガバナーの制御条件と選択した前記ＡＬＣ設定カーブとに従い前記ガバナーと前記可変ピッチプロペラとを制御することを特徴とする船舶の省エネルギー運航方法。
【請求項2】
前記複数の前記ＡＬＣ設定カーブは、燃料消費率がよいカーブと、船速は出ないが出力及び燃料消費量が小さいカーブであることを特徴とする請求項１に記載の船舶の省エネルギー運航方法。
【請求項3】
前記複数の前記ＡＬＣ設定カーブは、船速が出るカーブであることを特徴とする請求項２に記載の船舶の省エネルギー運航方法。
【請求項4】
前記負荷状態が、選択した前記ＡＬＣ設定カーブを超えている場合、前記ガバナーの前記制御条件として前記回転数を一定に制御し、選択した前記ＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする請求項３に記載の船舶の省エネルギー運航方法。
【請求項5】
前記負荷状態が、選択した前記ＡＬＣ設定カーブを超えている場合、前記ガバナーの前記制御条件として前記出力を一定に制御し、選択した前記ＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする請求項３に記載の船舶の省エネルギー運航方法。
【請求項6】
前記負荷状態が、選択した前記ＡＬＣ設定カーブを超えている場合、前記ガバナーの前記制御条件をフューエルインデックスに基づいて制御し、選択した前記ＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする請求項３に記載の船舶の省エネルギー運航方法。
【請求項7】
前記船舶の前記船速が変化することにより、選択した前記ＡＬＣ設定カーブを超えた場合、前記ガバナーの前記制御条件に従い前記ガバナーと前記可変ピッチプロペラとを制御し、選択した前記ＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする請求項３に記載の船舶の省エネルギー運航方法。
【請求項8】
船舶の省エネルギー運航方法であって、
気象海象情報を取得し、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の船舶の省エネルギー運航方法と、前記気象海象情報に基づいたウェザールーティングとを組み合わせて、前記船舶の航海日数を考慮した運航を行うことを特徴とする船舶の省エネルギー運航方法。
気象海象情報を取得し、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の船舶の省エネルギー運航方法と、前記気象海象情報に基づいたウェザールーティングとを組み合わせて、前記船舶の航海日数を考慮した運航を行うことを特徴とする船舶の省エネルギー運航方法。
【請求項9】
船舶の省エネルギー運航システムであって、
前記船舶を推進する可変ピッチプロペラと、前記可変ピッチプロペラを駆動する主機と、前記主機へ供給する燃料を調節するガバナーと、前記主機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記主機の出力を検出する出力検出手段と、前記回転数と前記出力とに基づいて前記可変ピッチプロペラと前記ガバナーを制御する運航制御手段とを備え、前記運航制御手段は、前記可変ピッチプロペラのＡＬＣ（自動負荷制御）における前記回転数と前記主機の前記出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数有し、前記主機の負荷状態に応じて複数の前記ＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するとともに、設定された前記ガバナーの制御条件と選択した前記ＡＬＣ設定カーブとに従い前記ガバナーと前記可変ピッチプロペラとを制御することを特徴とする船舶の省エネルギー運航システム。
前記船舶を推進する可変ピッチプロペラと、前記可変ピッチプロペラを駆動する主機と、前記主機へ供給する燃料を調節するガバナーと、前記主機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記主機の出力を検出する出力検出手段と、前記回転数と前記出力とに基づいて前記可変ピッチプロペラと前記ガバナーを制御する運航制御手段とを備え、前記運航制御手段は、前記可変ピッチプロペラのＡＬＣ（自動負荷制御）における前記回転数と前記主機の前記出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数有し、前記主機の負荷状態に応じて複数の前記ＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するとともに、設定された前記ガバナーの制御条件と選択した前記ＡＬＣ設定カーブとに従い前記ガバナーと前記可変ピッチプロペラとを制御することを特徴とする船舶の省エネルギー運航システム。
【請求項10】
前記運航制御手段の前記複数の前記ＡＬＣ設定カーブは、燃料消費率がよいカーブと船速は出ないが出力及び燃料消費量が小さいカーブであることを特徴とする請求項９に記載の船舶の省エネルギー運航システム。
【請求項11】
前記運航制御手段の前記複数の前記ＡＬＣ設定カーブは、船速が出るカーブであることを特徴とする請求項１０に記載の船舶の省エネルギー運航システム。
【請求項12】
前記運航制御手段は、前記負荷状態が選択した前記ＡＬＣ設定カーブを超えている場合、前記ガバナーの前記制御条件として前記回転数を一定に制御し、選択した前記ＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする請求項１１に記載の船舶の省エネルギー運航システム。
【請求項13】
前記運航制御手段は、前記負荷状態が選択した前記ＡＬＣ設定カーブを超えている場合、前記ガバナーの前記制御条件として前記出力を一定に制御し、選択した前記ＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする請求項１１に記載の船舶の省エネルギー運航システム。
【請求項14】
前記運航制御手段は、前記負荷状態が選択した前記ＡＬＣ設定カーブを超えている場合、前記ガバナーの前記制御条件をフューエルインデックスに基づいて制御し、選択した前記ＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする請求項１１に記載の船舶の省エネルギー運航システム。
【請求項15】
前記運航制御手段は、前記船舶の前記船速が変化することにより、選択した前記ＡＬＣ設定カーブを超えた場合、前記ガバナーの前記制御条件に従い前記ガバナーと前記可変ピッチプロペラとを制御し、選択した前記ＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする請求項１１に記載の船舶の省エネルギー運航システム。
【請求項16】
船舶の省エネルギー運航システムであって、
気象海象情報を取得する気象海象情報取得手段を備え、請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の船舶の省エネルギー運航システムにおける運航制御手段は、前記気象海象情報に基づいたウェザールーティングを組み合わせて制御することを特徴とする船舶の省エネルギー運航システム。
気象海象情報を取得する気象海象情報取得手段を備え、請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の船舶の省エネルギー運航システムにおける運航制御手段は、前記気象海象情報に基づいたウェザールーティングを組み合わせて制御することを特徴とする船舶の省エネルギー運航システム。
【請求項17】
前記船舶にかかる負荷情報を取得する負荷情報取得手段を備え、前記運航制御手段は、前記負荷情報に基づいて主機の負荷状態を予測し制御することを特徴とする請求項１６に記載の船舶の省エネルギー運航システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、可変ピッチプロペラを備えた船舶の省エネルギー運航方法、及び船舶の省エネルギー運航システムに関する。
【背景技術】
【0002】
可変ピッチプロペラ（ＣＰＰ：Controllable Pitch Propeller）を装備した船舶において、ディーゼルエンジン（主機）はエンジンガバナーにより回転数一定で制御することが一般的であるが、燃料節約のため、ガバナーにより出力一定で制御する出力一定制御や、燃料投入量を制限するフューエルインデックス（ＦＩ：Fuel Index）制御もある。図１０は従来のガバナー制御を示す図であり、横軸をプロペラ回転数ＮＰ[rpm]、縦軸を出力Ｐ[kw]としている。図１０（ａ）は回転数一定制御、図１０（ｂ）は出力一定制御、図１０（ｃ）はフューエルインデックス制御のものである。
回転数を指令値とする回転数一定制御は、図１０（ａ）においてビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７になると出力が大きくなっているように、気象海象によって主機負荷が増すと出力が増大する。
出力を指令値とする出力一定制御は、図１０（ｂ）においてビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７になると回転数が下がっているように、出力が一定になるように回転数が減少する。
フューエルインデックス制御は、指令値の回転数に応じた出力がＦＩラインよりも上であれば回転数を下げてＦＩライン以下とする制御方法であり、出力と回転数がともに変わる。図１０（ｃ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり出力がＦＩラインよりも上のＡ点になると、回転数を減少させて出力をＦＩラインとＢＦ７ラインとの交点まで下げている。
回転数を指令値とする回転数一定制御は、図１０（ａ）においてビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７になると出力が大きくなっているように、気象海象によって主機負荷が増すと出力が増大する。
出力を指令値とする出力一定制御は、図１０（ｂ）においてビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７になると回転数が下がっているように、出力が一定になるように回転数が減少する。
フューエルインデックス制御は、指令値の回転数に応じた出力がＦＩラインよりも上であれば回転数を下げてＦＩライン以下とする制御方法であり、出力と回転数がともに変わる。図１０（ｃ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり出力がＦＩラインよりも上のＡ点になると、回転数を減少させて出力をＦＩラインとＢＦ７ラインとの交点まで下げている。
【0003】
一方、可変ピッチプロペラは、翼角（ピッチ角）を変えることで回転数一定のまま出力を変えることができ、制御方式としては、（１）回転数とピッチ角のどちらも任意に設定する方法と、（２）コンビネーターによる回転数とピッチ角の組み合わせを予め設定しておき同時制御する方法がある。
さらに、可変ピッチプロペラでは出力を最適にするための制御としてＡＬＣ（Automatic Load Control：自動負荷制御）を用いることができ、上記二つの制御方法のどちらの場合でもそれを初期値としてＡＬＣによる制御が可能である。具体的には、上記（１）の制御方法の場合は、回転数とピッチ角のどちらにも任意の初期値を設定し、主機負荷が最適でない場合にはＡＬＣの設定を満足するようにピッチ角を自動で変更する。また上記（２）の制御方法の場合は、回転数とピッチ角の組み合わせで初期値を設定し、主機負荷が最適でない場合にはＡＬＣの設定を満足するようにピッチ角を自動で変更する。
また、外乱の影響で船速が変化した場合に船速が一定になるように可変ピッチプロペラの翼角を自動で変更するＡＳＣ（Automatic Speed Contro1：自動船速制御）と呼ばれる速度一定制御の技術もある。
このように、可変ピッチプロペラに関する技術としては、プロペラ翼角とプロペラ回転数を結び付けて自動制御を行うＡＬＣや、船速が一定になるように翼角を自動で変更するＡＳＣの制御方法がある。図１１は従来の可変ピッチプロペラ制御を示す図であり、図１１（ａ）は翼角を変更したときの船速Ｖ[knot]又はプロペラ回転数Ｎｐ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係を示し、図１１（ｂ）はＡＬＣを使用したときの船速Ｖ[knot]又はプロペラ回転数Ｎｐ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係を示し、図１１（ｃ）はＡＬＣを用いた可変ピッチプロペラの制御を示している。
図１１（ａ）においてθｐは翼角であり、θｐ１が最小、θｐ６が最大である。図１１（ａ）に示すように、可変ピッチプロペラは、翼角の変更によりプロペラ回転数と出力（馬力）の関係が変わる。
図１１（ｂ）の右図において一点鎖線はＡＬＣの最適ライン、点線は不感帯の幅を示す上下不感帯ラインである。図１１（ｂ）に示すように、可変ピッチプロペラの制御にＡＬＣを使用するとプロペラ回転数と出力（馬力）の関係が最適になる。
図１１（ｃ）において三つの点線のうちの中央はＡＬＣの最適ラインであり、他の二つは不感帯の幅を示す上下不感帯ラインである。また、横軸はプロペラ回転数ＮＰ[rpm]、縦軸は出力Ｐ[kw]としている。ＡＬＣは、指令値の回転数に応じた出力がＡＬＣラインの範囲外であれば回転数一定で翼角を変えてＡＬＣラインの範囲内とする制御方法である（最大翼角となるまで回転数は変えない）。図１１（ｃ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり出力がＡＬＣの不感帯上限ラインよりも上のＡ点になると、回転数一定で翼角を変えることにより出力をＡＬＣの不感帯上限ラインまで下げている。
さらに、可変ピッチプロペラでは出力を最適にするための制御としてＡＬＣ（Automatic Load Control：自動負荷制御）を用いることができ、上記二つの制御方法のどちらの場合でもそれを初期値としてＡＬＣによる制御が可能である。具体的には、上記（１）の制御方法の場合は、回転数とピッチ角のどちらにも任意の初期値を設定し、主機負荷が最適でない場合にはＡＬＣの設定を満足するようにピッチ角を自動で変更する。また上記（２）の制御方法の場合は、回転数とピッチ角の組み合わせで初期値を設定し、主機負荷が最適でない場合にはＡＬＣの設定を満足するようにピッチ角を自動で変更する。
また、外乱の影響で船速が変化した場合に船速が一定になるように可変ピッチプロペラの翼角を自動で変更するＡＳＣ（Automatic Speed Contro1：自動船速制御）と呼ばれる速度一定制御の技術もある。
このように、可変ピッチプロペラに関する技術としては、プロペラ翼角とプロペラ回転数を結び付けて自動制御を行うＡＬＣや、船速が一定になるように翼角を自動で変更するＡＳＣの制御方法がある。図１１は従来の可変ピッチプロペラ制御を示す図であり、図１１（ａ）は翼角を変更したときの船速Ｖ[knot]又はプロペラ回転数Ｎｐ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係を示し、図１１（ｂ）はＡＬＣを使用したときの船速Ｖ[knot]又はプロペラ回転数Ｎｐ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係を示し、図１１（ｃ）はＡＬＣを用いた可変ピッチプロペラの制御を示している。
図１１（ａ）においてθｐは翼角であり、θｐ１が最小、θｐ６が最大である。図１１（ａ）に示すように、可変ピッチプロペラは、翼角の変更によりプロペラ回転数と出力（馬力）の関係が変わる。
図１１（ｂ）の右図において一点鎖線はＡＬＣの最適ライン、点線は不感帯の幅を示す上下不感帯ラインである。図１１（ｂ）に示すように、可変ピッチプロペラの制御にＡＬＣを使用するとプロペラ回転数と出力（馬力）の関係が最適になる。
図１１（ｃ）において三つの点線のうちの中央はＡＬＣの最適ラインであり、他の二つは不感帯の幅を示す上下不感帯ラインである。また、横軸はプロペラ回転数ＮＰ[rpm]、縦軸は出力Ｐ[kw]としている。ＡＬＣは、指令値の回転数に応じた出力がＡＬＣラインの範囲外であれば回転数一定で翼角を変えてＡＬＣラインの範囲内とする制御方法である（最大翼角となるまで回転数は変えない）。図１１（ｃ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり出力がＡＬＣの不感帯上限ラインよりも上のＡ点になると、回転数一定で翼角を変えることにより出力をＡＬＣの不感帯上限ラインまで下げている。
【0004】
ここで、特許文献１には、可変ピッチプロペラを回転駆動させる主機と、主機に燃料を供給するための燃料噴射ポンプと、主機の回転数を制御する速度ガバナーと、主機の回転数を減少させるべく速度ガバナーが制御されることにより後退又は前進するガバナー出力軸と、前進又は後退することにより燃料噴射ポンプの噴射量を増大又は減少させるポンプラックと、ガバナー出力軸の後退移動に追従してポンプラックを同一方向に移動させるように連結した連結部材と、過負荷時にポンプラックの前進移動を停止させるストッパーと、連結部材間に設けられ、ストッパーによりポンプラックの移動が停止されたときに圧縮されガバナー出力軸のみの移動を許容するスプリングと、ガバナー出力軸の進退移動を検出し主機の出力を検出する主機出力検出器と、検出器から得られる主機出力から主機の過負荷状態を検出し、可変ピッチプロペラのピッチを減ずるように制御する制御装置とを備えた主機出力制御装置が開示されている。
また、特許文献２には、２機関１軸方式の推進装置を備えた船舶において、２機関を切りはなして使用することにより機関の出力範囲を広げて幅広い船速制御を行う自動船速制御方法が開示されている。
また、特許文献３には、可変ピッチプロペラ駆動機関の回転速度に対し、予め最適燃料消費量曲線を設定しておき、駆動機関のある回転速度に対応する設定燃料消費量を電気量に変換し、この電気量で動作する指令燃料消費量指針と、駆動機関の実際の燃料消費量に対応する電気量で動作する実際燃料消費量指針とを共通の燃料消費量目盛板上に対向して設け、実際燃料消費量指針が指令燃料消費量指針に一致するよう翼角を制御する可変ピッチプロペラの操作方法が開示されている。
また、特許文献４には、制御指令として目標回転速度を設定し、負荷抵抗係数算出ブロックにおいて実フューエルインデックスと主機関の実回転速度から負荷抵抗係数を求め、出力制御を行う第２制御モードが選択されるとき、回転速度／出力変換ブロックにおいて負荷抵抗係数の所定時間に亘る平均値を用いて、目標回転速度が目標出力に変換され、また、フューエルインデックス制御を行う第３制御モードが選択されるとき、回転速度／フューエルインデックス変換ブロックにおいて、平均値を用いて目標回転速度が目標フューエルインデックスに変換される舶用エンジン制御システムが開示されている。
また、特許文献５には、ディーゼルエンジンの負荷に応じて可変ピッチプロペラの翼角を変更可能とする自動負荷制御機能を有する船舶であって、ディーゼルエンジンの回転数と可変ピッチプロペラの翼角とを舶用特性に応じて設定する平穏運航モードと、ディーゼルエンジンの回転数と可変ピッチプロペラの翼角とを平穏運航モードより小翼角側に設定する荒天運航モードとが予め設定されており、海象に応じて平穏運航モードと荒天運航モードとのいずれかを操作員判断により設定して運航する船舶の運航方法が開示されている。
また、特許文献２には、２機関１軸方式の推進装置を備えた船舶において、２機関を切りはなして使用することにより機関の出力範囲を広げて幅広い船速制御を行う自動船速制御方法が開示されている。
また、特許文献３には、可変ピッチプロペラ駆動機関の回転速度に対し、予め最適燃料消費量曲線を設定しておき、駆動機関のある回転速度に対応する設定燃料消費量を電気量に変換し、この電気量で動作する指令燃料消費量指針と、駆動機関の実際の燃料消費量に対応する電気量で動作する実際燃料消費量指針とを共通の燃料消費量目盛板上に対向して設け、実際燃料消費量指針が指令燃料消費量指針に一致するよう翼角を制御する可変ピッチプロペラの操作方法が開示されている。
また、特許文献４には、制御指令として目標回転速度を設定し、負荷抵抗係数算出ブロックにおいて実フューエルインデックスと主機関の実回転速度から負荷抵抗係数を求め、出力制御を行う第２制御モードが選択されるとき、回転速度／出力変換ブロックにおいて負荷抵抗係数の所定時間に亘る平均値を用いて、目標回転速度が目標出力に変換され、また、フューエルインデックス制御を行う第３制御モードが選択されるとき、回転速度／フューエルインデックス変換ブロックにおいて、平均値を用いて目標回転速度が目標フューエルインデックスに変換される舶用エンジン制御システムが開示されている。
また、特許文献５には、ディーゼルエンジンの負荷に応じて可変ピッチプロペラの翼角を変更可能とする自動負荷制御機能を有する船舶であって、ディーゼルエンジンの回転数と可変ピッチプロペラの翼角とを舶用特性に応じて設定する平穏運航モードと、ディーゼルエンジンの回転数と可変ピッチプロペラの翼角とを平穏運航モードより小翼角側に設定する荒天運航モードとが予め設定されており、海象に応じて平穏運航モードと荒天運航モードとのいずれかを操作員判断により設定して運航する船舶の運航方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】実願昭５８－１８８６５６号（実開昭５９－１１１７９７号）のマイクロフィルム
【特許文献2】特開昭６１－２９１２９６号公報
【特許文献3】特開昭５１－１３９０９７号公報
【特許文献4】特開２０１１－５２５７７号公報
【特許文献5】特開２０１５－６８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
現状では、上記した個々の制御を通して主機や可変ピッチプロペラの最適な作動点が定まっているが、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定する技術はこれまで提案されていない。
特許文献１は、主機の過負荷状態が進行してポンプラックにストッパーがかかり燃料噴射量が増大しなくなったときでも過負荷の程度を検出可能にすることを目的としたものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
特許文献２は、２機関運転から１機運転に切換わる場合や、１機運転から２機運転に切換わる場合に、設定された機関の回転数から自動負荷制御装置を用いて最適の燃料ポンプラック値を目標にして可変ピッチプロペラの翼角を調整し、推進機関の出力を設定して船速の設定を行うものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
特許文献３は、燃料消費量を前提にして可変ピッチプロペラの翼角を変更するものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
特許文献４は、回転速度制御、出力制御、フューエルインデックス制御を切り替えて海象に合わせたガバナー制御を行うものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御の組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
特許文献５は、海象に応じて平穏運航モードと荒天運航モード等を操作員が設定し、設定されたモードに応じてディーゼルエンジンの回転数と可変ピッチプロペラの翼角が制御されるものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
そこで本発明は、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成することができる船舶の省エネルギー運航方法、及び船舶の省エネルギー運航システムを提供することを目的とする。
特許文献１は、主機の過負荷状態が進行してポンプラックにストッパーがかかり燃料噴射量が増大しなくなったときでも過負荷の程度を検出可能にすることを目的としたものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
特許文献２は、２機関運転から１機運転に切換わる場合や、１機運転から２機運転に切換わる場合に、設定された機関の回転数から自動負荷制御装置を用いて最適の燃料ポンプラック値を目標にして可変ピッチプロペラの翼角を調整し、推進機関の出力を設定して船速の設定を行うものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
特許文献３は、燃料消費量を前提にして可変ピッチプロペラの翼角を変更するものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
特許文献４は、回転速度制御、出力制御、フューエルインデックス制御を切り替えて海象に合わせたガバナー制御を行うものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御の組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
特許文献５は、海象に応じて平穏運航モードと荒天運航モード等を操作員が設定し、設定されたモードに応じてディーゼルエンジンの回転数と可変ピッチプロペラの翼角が制御されるものであり、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成しようとするものではない。
そこで本発明は、ガバナーと可変ピッチプロペラの制御を組み合わせた場合の作動点を統合的に選定して省エネルギー運航を達成することができる船舶の省エネルギー運航方法、及び船舶の省エネルギー運航システム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】
【0007】
請求項１記載に対応した船舶の省エネルギー運航方法においては、船舶を推進する可変ピッチプロペラのＡＬＣ（自動負荷制御）における回転数と可変ピッチプロペラを駆動する主機の出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数設定し、主機の負荷状態に応じて複数のＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するととともに、主機へ供給する燃料を調節するガバナーの制御条件と選択したＡＬＣ設定カーブとに従いガバナーと可変ピッチプロペラとを制御することを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、例えば、気象海象による主機の負荷状態に応じた可変ピッチプロペラの翼角と回転数の最適な作動点を選定でき、ガバナーの制御と可変ピッチプロペラ制御の組み合わせによって従来よりも優れた省エネルギー運航を達成することができる。
請求項１に記載の本発明によれば、例えば、気象海象による主機の負荷状態に応じた可変ピッチプロペラの翼角と回転数の最適な作動点を選定でき、ガバナーの制御と可変ピッチプロペラ制御の組み合わせによって従来よりも優れた省エネルギー運航を達成することができる。
【0008】
請求項２記載の本発明は、複数のＡＬＣ設定カーブは、燃料消費率がよいカーブと、船速は出ないが出力及び燃料消費量が小さいカーブであることを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、主機の負荷状態に応じて、最適負荷で燃料消費率の良い制御を行なうＡＬＣ設定カーブか、又は低負荷で燃料消費量を抑えた制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができる。
請求項２に記載の本発明によれば、主機の負荷状態に応じて、最適負荷で燃料消費率の良い制御を行なうＡＬＣ設定カーブか、又は低負荷で燃料消費量を抑えた制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができる。
【0009】
請求項３記載の本発明は、複数のＡＬＣ設定カーブは、船速が出るカーブであることを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、船舶の運航目的に応じて、高負荷であるが船速が維持しやすい制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができ、高効率運航を実現できる。
請求項３に記載の本発明によれば、船舶の運航目的に応じて、高負荷であるが船速が維持しやすい制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができ、高効率運航を実現できる。
【0010】
請求項４記載の本発明は、負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件として回転数を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、回転数を変えないため主機の負荷変動が少ない状態で、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
請求項４に記載の本発明によれば、回転数を変えないため主機の負荷変動が少ない状態で、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0011】
請求項５記載の本発明は、負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件として出力を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、主機の出力を変えずに選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
請求項５に記載の本発明によれば、主機の出力を変えずに選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0012】
請求項６記載の本発明は、負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件をフューエルインデックスに基づいて制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、ガバナーのフューエルインデックス制御とＡＬＣ制御を組み合わせ、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
請求項６に記載の本発明によれば、ガバナーのフューエルインデックス制御とＡＬＣ制御を組み合わせ、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0013】
請求項７記載の本発明は、船舶の船速が変化することにより、選択したＡＬＣ設定カーブを超えた場合、ガバナーの制御条件に従いガバナーと可変ピッチプロペラとを制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、船速の変化に対応し船速が所定の範囲内となるように制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させ、省エネルギー運航に資することができる。
請求項７に記載の本発明によれば、船速の変化に対応し船速が所定の範囲内となるように制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させ、省エネルギー運航に資することができる。
【0014】
請求項８記載に対応した船舶の省エネルギー運航方法においては、気象海象情報を取得し、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の船舶の省エネルギー運航方法と、気象海象情報に基づいたウェザールーティングとを組み合わせて、船舶の航海日数を考慮した運航を行うことを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、ウェザールーティングと組み合わせて目的に応じた最適制御を選定し、到着予定日を守りつつ省エネルギー運航を達成することができる。
請求項８に記載の本発明によれば、ウェザールーティングと組み合わせて目的に応じた最適制御を選定し、到着予定日を守りつつ省エネルギー運航を達成することができる。
【0015】
請求項９記載に対応した船舶の省エネルギー運航システムにおいては、船舶を推進する可変ピッチプロペラと、可変ピッチプロペラを駆動する主機と、主機へ供給する燃料を調節するガバナーと、主機の回転数を検出する回転数検出手段と、主機の出力を検出する出力検出手段と、回転数と出力とに基づいて可変ピッチプロペラとガバナーを制御する運航制御手段とを備え、運航制御手段は、可変ピッチプロペラのＡＬＣ（自動負荷制御）における回転数と主機の出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数有し、主機の負荷状態に応じて複数のＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するとともに、設定されたガバナーの制御条件と選択したＡＬＣ設定カーブとに従いガバナーと可変ピッチプロペラとを制御することを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、例えば、気象海象による主機の負荷状態に応じた可変ピッチプロペラの翼角と回転数の最適な作動点が選定され、ガバナーの制御と可変ピッチプロペラ制御の組み合わせによって従来よりも優れた省エネルギー運航を達成することができる。
請求項９に記載の本発明によれば、例えば、気象海象による主機の負荷状態に応じた可変ピッチプロペラの翼角と回転数の最適な作動点が選定され、ガバナーの制御と可変ピッチプロペラ制御の組み合わせによって従来よりも優れた省エネルギー運航を達成することができる。
【0016】
請求項１０記載の本発明は、運航制御手段の複数のＡＬＣ設定カーブは、燃料消費率がよいカーブと船速は出ないが出力及び燃料消費量が小さいカーブであることを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、主機の負荷状態に応じて、最適負荷で燃料消費率の良い制御を行なうＡＬＣ設定カーブか、又は低負荷で燃料消費量を抑えた制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができる。
請求項１０に記載の本発明によれば、主機の負荷状態に応じて、最適負荷で燃料消費率の良い制御を行なうＡＬＣ設定カーブか、又は低負荷で燃料消費量を抑えた制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができる。
【0017】
請求項１１記載の本発明は、運航制御手段の複数のＡＬＣ設定カーブは、船速が出るカーブであることを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明によれば、船舶の運航目的に応じて、高負荷であるが船速が維持しやすい制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができ、高効率運航を実現できる。
請求項１１に記載の本発明によれば、船舶の運航目的に応じて、高負荷であるが船速が維持しやすい制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができ、高効率運航を実現できる。
【0018】
請求項１２記載の本発明は、運航制御手段は、負荷状態が選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件として回転数を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、回転数を変えないため主機の負荷変動が少ない状態で、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
請求項１２に記載の本発明によれば、回転数を変えないため主機の負荷変動が少ない状態で、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0019】
請求項１３記載の本発明は、運航制御手段は、負荷状態が選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件として出力を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明によれば、主機の出力を変えずに選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
請求項１３に記載の本発明によれば、主機の出力を変えずに選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0020】
請求項１４記載の本発明は、運航制御手段は、負荷状態が選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件をフューエルインデックスに基づいて制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする。
請求項１４に記載の本発明によれば、ガバナーのフューエルインデックス制御とＡＬＣ制御を組み合わせ、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
請求項１４に記載の本発明によれば、ガバナーのフューエルインデックス制御とＡＬＣ制御を組み合わせ、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0021】
請求項１５記載の本発明は、運航制御手段は、船舶の船速が変化することにより、選択したＡＬＣ設定カーブを超えた場合、ガバナーの制御条件に従いガバナーと可変ピッチプロペラとを制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることを特徴とする。
請求項１５に記載の本発明によれば、船速の変化に対応し船速が所定の範囲内となるように制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させ、省エネルギー運航に資することができる。
請求項１５に記載の本発明によれば、船速の変化に対応し船速が所定の範囲内となるように制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させ、省エネルギー運航に資することができる。
【0022】
請求項１６記載に対応した船舶の省エネルギー運航システムにおいては、気象海象情報を取得する気象海象情報取得手段を備え、請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の船舶の省エネルギー運航システムにおける運航制御手段は、気象海象情報に基づいたウェザールーティングを組み合わせて制御することを特徴とする。
請求項１６に記載の本発明によれば、ウェザールーティングと組み合わせて目的に応じた最適制御が選定されるため、到着予定日を守りつつ省エネルギー運航を達成することができる。
請求項１６に記載の本発明によれば、ウェザールーティングと組み合わせて目的に応じた最適制御が選定されるため、到着予定日を守りつつ省エネルギー運航を達成することができる。
【0023】
請求項１７記載の本発明は、船舶にかかる負荷情報を取得する負荷情報取得手段を備え、運航制御手段は、負荷情報に基づいて主機の負荷状態を予測し制御することを特徴とする。
請求項１７に記載の本発明によれば、実際に主機負荷が変動する前に、予測した負荷状態に適したＡＬＣ設定カーブを選択して主機負荷の変動に備えることができる。
請求項１７に記載の本発明によれば、実際に主機負荷が変動する前に、予測した負荷状態に適したＡＬＣ設定カーブを選択して主機負荷の変動に備えることができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明の船舶の省エネルギー運航方法によれば、例えば、気象海象による主機の負荷状態に応じた可変ピッチプロペラの翼角と回転数の最適な作動点を選定でき、ガバナーの制御と可変ピッチプロペラ制御の組み合わせによって従来よりも優れた省エネルギー運航を達成することができる。
【0025】
また、複数のＡＬＣ設定カーブは、燃料消費率がよいカーブと、船速は出ないが出力及び燃料消費量が小さいカーブである場合には、主機の負荷状態に応じて、最適負荷で燃料消費率の良い制御を行なうＡＬＣ設定カーブか、又は低負荷で燃料消費量を抑えた制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができる。
【0026】
また、複数のＡＬＣ設定カーブは、船速が出るカーブである場合には、船舶の運航目的に応じて、高負荷であるが船速が維持しやすい制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができ、高効率運航を実現できる。
【0027】
また、負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件として回転数を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる場合には、回転数を変えないため主機の負荷変動が少ない状態で、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0028】
また、負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件として出力を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる場合には、主機の出力を変えずに選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0029】
また、負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件をフューエルインデックスに基づいて制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる場合には、ガバナーのフューエルインデックス制御とＡＬＣ制御を組み合わせ、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0030】
また、船舶の船速が変化することにより、選択したＡＬＣ設定カーブを超えた場合、ガバナーの制御条件に従いガバナーと可変ピッチプロペラとを制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる場合には、船速の変化に対応し船速が所定の範囲内となるように制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させ、省エネルギー運航に資することができる。
【0031】
また、気象海象情報を取得し、船舶の省エネルギー運航方法と、気象海象情報に基づいたウェザールーティングとを組み合わせて、船舶の航海日数を考慮した運航を行う場合には、ウェザールーティングと組み合わせて目的に応じた最適制御を選定し、到着予定日を守りつつ省エネルギー運航を達成することができる。
【0032】
また、本発明の船舶の省エネルギー運航システムによれば、例えば、気象海象による主機の負荷状態に応じた可変ピッチプロペラの翼角と回転数の最適な作動点が選定され、ガバナーの制御と可変ピッチプロペラ制御の組み合わせによって従来よりも優れた省エネルギー運航を達成することができる。
【0033】
また、運航制御手段の複数のＡＬＣ設定カーブは、燃料消費率がよいカーブと船速は出ないが出力及び燃料消費量が小さいカーブである場合には、主機の負荷状態に応じて、最適負荷で燃料消費率の良い制御を行なうＡＬＣ設定カーブか、又は低負荷で燃料消費量を抑えた制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができる。
【0034】
また、運航制御手段の複数のＡＬＣ設定カーブは、船速が出るカーブである場合には、船舶の運航目的に応じて、高負荷であるが船速が維持しやすい制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができ、高効率運航を実現できる。
【0035】
また、運航制御手段は、負荷状態が選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件として回転数を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる場合には、回転数を変えないため主機の負荷変動が少ない状態で、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0036】
また、運航制御手段は、負荷状態が選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件として出力を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる場合には、主機の出力を変えずに選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0037】
また、運航制御手段は、負荷状態が選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナーの制御条件をフューエルインデックスに基づいて制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる場合には、ガバナーのフューエルインデックス制御とＡＬＣ制御を組み合わせ、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0038】
また、運航制御手段は、船舶の船速が変化することにより、選択したＡＬＣ設定カーブを超えた場合、ガバナーの制御条件に従いガバナーと可変ピッチプロペラとを制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる場合には、船速の変化に対応し船速が所定の範囲内となるように制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させ、省エネルギー運航に資することができる。
【0039】
また、気象海象情報を取得する気象海象情報取得手段を備え、船舶の省エネルギー運航システムにおける運航制御手段は、気象海象情報に基づいたウェザールーティングを組み合わせて制御する場合には、ウェザールーティングと組み合わせて目的に応じた最適制御が選定されるため、到着予定日を守りつつ省エネルギー運航を達成することができる。
【0040】
また、船舶にかかる負荷情報を取得する負荷情報取得手段を備え、運航制御手段は、負荷情報に基づいて主機の負荷状態を予測し制御する場合には、実際に主機負荷が変動する前に、予測した負荷状態に適したＡＬＣ設定カーブを選択して主機負荷の変動に備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明の実施形態による船舶の省エネルギー運航システムの構成図
【図2】同複数のＡＬＣ設定カーブの設定例を示す図
【図3】同第一の制御方法におけるプロペラ回転数と出力との関係図
【図4】同第二の制御方法におけるプロペラ回転数と出力との関係図
【図5】同第三の制御方法におけるプロペラ回転数と出力との関係図
【図6】同第三の制御方法におけるプロペラ回転数と出力との関係図
【図7】同第三の制御方法におけるプロペラ回転数と出力との関係図
【図8】同第四の制御方法の第一パターンを示す図
【図9】同第四の制御方法の第二パターンにおける船速と出力との関係図
【図10】従来のガバナー制御を示す図
【図11】従来の可変ピッチプロペラ制御を示す図
【発明を実施するための形態】
【0042】
本発明の実施形態による可変ピッチプロペラを備えた船舶の省エネルギー運航方法、及び船舶の省エネルギー運航システムについて説明する。
図１は船舶の省エネルギー運航システムの構成図である。船舶の省エネルギー運航システムは、船舶を推進する可変ピッチプロペラ１０と、可変ピッチプロペラ１０を駆動する主機２０と、主機２０へ供給する燃料を調節するガバナー３０と、主機２０の回転数を検出する回転数検出手段４０と、主機２０の出力を検出する出力検出手段５０と、回転数と出力とに基づいて可変ピッチプロペラ１０とガバナー３０を制御する運航制御手段６０と、気象海象情報を取得する気象海象情報取得手段７０と、船舶にかかる負荷情報を取得する負荷情報取得手段８０を備え、省エネルギー運航方法を実行する。なお、ガバナー３０は、機械式以外のものが好ましく、電子制御ガバナーであることが特に好ましい。
省エネルギー運航システムを装備した船舶においては、回転数検出手段４０、出力検出手段５０、気象海象情報取得手段７０、及び負荷情報取得手段８０等によって以下の項目をモニタリングする。
（１）主機回転数、主機負荷（主機トルク又は主機出力）
（２）波浪（波高、波周期、波向、なお方向スペクトラム情報も含めることが好ましい）
（３）風（風速・風向）
（４）対水流速
（５）舵角、舵角制御情報（オートパイロット制御のＯＮ／ＯＦＦなど）
（６）エンジンガバナー制御情報（フューエルインデックス情報など）
（７）風力推進装置制御情報（帆の角度、ローター回転数、稼動／不稼働など）
なお、波浪、風、及び対水流速は、気象海象予測情報でも良い。
図１は船舶の省エネルギー運航システムの構成図である。船舶の省エネルギー運航システムは、船舶を推進する可変ピッチプロペラ１０と、可変ピッチプロペラ１０を駆動する主機２０と、主機２０へ供給する燃料を調節するガバナー３０と、主機２０の回転数を検出する回転数検出手段４０と、主機２０の出力を検出する出力検出手段５０と、回転数と出力とに基づいて可変ピッチプロペラ１０とガバナー３０を制御する運航制御手段６０と、気象海象情報を取得する気象海象情報取得手段７０と、船舶にかかる負荷情報を取得する負荷情報取得手段８０を備え、省エネルギー運航方法を実行する。なお、ガバナー３０は、機械式以外のものが好ましく、電子制御ガバナーであることが特に好ましい。
省エネルギー運航システムを装備した船舶においては、回転数検出手段４０、出力検出手段５０、気象海象情報取得手段７０、及び負荷情報取得手段８０等によって以下の項目をモニタリングする。
（１）主機回転数、主機負荷（主機トルク又は主機出力）
（２）波浪（波高、波周期、波向、なお方向スペクトラム情報も含めることが好ましい）
（３）風（風速・風向）
（４）対水流速
（５）舵角、舵角制御情報（オートパイロット制御のＯＮ／ＯＦＦなど）
（６）エンジンガバナー制御情報（フューエルインデックス情報など）
（７）風力推進装置制御情報（帆の角度、ローター回転数、稼動／不稼働など）
なお、波浪、風、及び対水流速は、気象海象予測情報でも良い。
【0043】
運航制御手段６０には、可変ピッチプロペラ１０のＡＬＣ（自動負荷制御）における回転数と主機２０の出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブが複数設定されており、運航制御手段６０は、波・風・流れの大きさや向きによって変動する主機２０の負荷状態（主機負荷の増減）に応じて複数のＡＬＣ設定カーブのうちの１つを自動的に選択し、設定されたガバナー３０の制御条件と選択したＡＬＣ設定カーブに従ってガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０を制御する。
【0044】
図２は複数のＡＬＣ設定カーブの設定例を示す図である。横軸はプロペラ回転数ＮＰ[rpm]、縦軸は出力Ｐ[kw]としている。
従来のＡＬＣでは、一つのＡＬＣ設定カーブ（目標負荷設定ライン）と不感帯の上限と下限を示す上下不感帯ライン（不感帯上限ライン、不感帯下限ラインとも言う）を設定するが、本発明ではＡＬＣ設定カーブを複数準備しておき主機２０の負荷状態に応じて一つのＡＬＣ設定カーブを選択する。図２の例では、中央ＡＬＣ設定カーブ１（実線）と、上側ＡＬＣ設定カーブ２（点線）と、下側ＡＬＣ設定カーブ３（一点鎖線）の計三本のＡＬＣ設定カーブを予め設定している。なお、図示はしていないが、各ＡＬＣ設定カーブにそれぞれ上下不感帯ラインが設定されている。不感帯は、例えば中央ＡＬＣ設定カーブ１の不感帯上限ラインが上側ＡＬＣ設定カーブ２と重なり不感帯下限ラインが下側ＡＬＣ設定カーブ３と重なるなど、他のＡＬＣ設定カーブと重複してもよい。
図２に示すような複数のＡＬＣ設定カーブは、主機２０の出力と燃料消費率特性を基に、人又はコンピュータが設定する。例えば、中央ＡＬＣ設定カーブ１は、ＢＦ０ラインに沿うように設定して燃料消費率（ＳＦＣ：Specific Fuel Consumption）が三つのＡＬＣ設定カーブの中で最も良いものとし、上側ＡＬＣ設定カーブ２は、三つのＡＬＣ設定カーブの中で最も高負荷となり船速が速いものとし、下側ＡＬＣ設定カーブ３は、三つのＡＬＣ設定カーブの中で最も低負荷となり船速は遅いが出力と燃料消費量が少ないものとする。複数のＡＬＣ設定カーブのなかに、燃料消費率が良いカーブと、船速は出ないが出力及び燃料消費量が小さいカーブがあることにより、主機２０の負荷状態に応じて、最適負荷で燃料消費率の良い制御を行なうＡＬＣ設定カーブか、又は低負荷で燃料消費量を抑えた制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができる。また、選択肢の一つとして複数のＡＬＣ設定カーブのなかに船速が出るカーブがあることにより、船舶の運航目的に応じて、高負荷であるが船速が維持しやすい制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができ、高効率運航を実現できる。
なお、複数のＡＬＣ設定カーブは、本実施形態のように三種類とすることが好ましいが、二種類又は四種類以上とすることもできる。
従来のＡＬＣでは、一つのＡＬＣ設定カーブ（目標負荷設定ライン）と不感帯の上限と下限を示す上下不感帯ライン（不感帯上限ライン、不感帯下限ラインとも言う）を設定するが、本発明ではＡＬＣ設定カーブを複数準備しておき主機２０の負荷状態に応じて一つのＡＬＣ設定カーブを選択する。図２の例では、中央ＡＬＣ設定カーブ１（実線）と、上側ＡＬＣ設定カーブ２（点線）と、下側ＡＬＣ設定カーブ３（一点鎖線）の計三本のＡＬＣ設定カーブを予め設定している。なお、図示はしていないが、各ＡＬＣ設定カーブにそれぞれ上下不感帯ラインが設定されている。不感帯は、例えば中央ＡＬＣ設定カーブ１の不感帯上限ラインが上側ＡＬＣ設定カーブ２と重なり不感帯下限ラインが下側ＡＬＣ設定カーブ３と重なるなど、他のＡＬＣ設定カーブと重複してもよい。
図２に示すような複数のＡＬＣ設定カーブは、主機２０の出力と燃料消費率特性を基に、人又はコンピュータが設定する。例えば、中央ＡＬＣ設定カーブ１は、ＢＦ０ラインに沿うように設定して燃料消費率（ＳＦＣ：Specific Fuel Consumption）が三つのＡＬＣ設定カーブの中で最も良いものとし、上側ＡＬＣ設定カーブ２は、三つのＡＬＣ設定カーブの中で最も高負荷となり船速が速いものとし、下側ＡＬＣ設定カーブ３は、三つのＡＬＣ設定カーブの中で最も低負荷となり船速は遅いが出力と燃料消費量が少ないものとする。複数のＡＬＣ設定カーブのなかに、燃料消費率が良いカーブと、船速は出ないが出力及び燃料消費量が小さいカーブがあることにより、主機２０の負荷状態に応じて、最適負荷で燃料消費率の良い制御を行なうＡＬＣ設定カーブか、又は低負荷で燃料消費量を抑えた制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができる。また、選択肢の一つとして複数のＡＬＣ設定カーブのなかに船速が出るカーブがあることにより、船舶の運航目的に応じて、高負荷であるが船速が維持しやすい制御を行うＡＬＣ設定カーブを選択することができ、高効率運航を実現できる。
なお、複数のＡＬＣ設定カーブは、本実施形態のように三種類とすることが好ましいが、二種類又は四種類以上とすることもできる。
【0045】
運航中の船舶において、運航制御手段６０は、三種類のＡＬＣ設定カーブの中から選択した一つのＡＬＣ設定カーブを用いてガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０を制御する。どのＡＬＣ設定カーブを選択するかは主機２０の負荷状態によるが、例えば以下（１）～（３）のように選択する。また、風力推進制御（又は舵角制御）と組み合わせる場合における風力推進制御（又は舵角制御）の速度は、例えば以下（４）、（５）のようにする。
（１）ビューフォート風力階級がＢＦ０やＢＦ１の時など、気象海象が比較的穏やかな状況等では燃料消費率が最も優れた中央ＡＬＣ設定カーブ１を選択することを基本とする。
（２）風速（波高・波周期、流速）が増加する場合は、風速の増加量に応じて、中央ＡＬＣ設定カーブ１、又は下側ＡＬＣ設定カーブ３を選択する。主機２０の負荷が増大すると予測される場合には、風速の増加量が閾値を超えたときに中央ＡＬＣ設定カーブ１又は下側ＡＬＣ設定カーブ３に自動的に作動点を持つようにすることで、主機２０の負荷が増大した場合に翼角の頻繁な変更を抑制することができる。
（３）風速（波高・波周期、流速）が低下する場合は、風速の低下量に応じて、中央ＡＬＣ設定カーブ１、又は上側ＡＬＣ設定カーブ２を選択する。主機２０の負荷が低減すると予測される場合には、風速の低下量が閾値を超えたときに中央ＡＬＣ設定カーブ１又は上側ＡＬＣ設定カーブ２に自動的に作動点を持つようにすることで、主機２０の負荷が低減した場合に翼角の頻繁な変更を抑制することができる。
（４）風向（波向、流向）が船舶に対して横になる場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。これは横流れ防止のためである。
（５）港湾内で風向（波向、流向）が追になる場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。これは突風による速度制限超過防止のためである。
また、運航制御手段６０は、負荷情報取得手段８０によって取得された船舶にかかる負荷情報に基づいて主機２０の負荷状態を予測し、予測した負荷状態に基づいてガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０を制御することも可能である。この場合は、実際に主機負荷が変動する前に、予測した負荷状態に適したＡＬＣ設定カーブを選択して主機負荷の変動に備えることができる。
（１）ビューフォート風力階級がＢＦ０やＢＦ１の時など、気象海象が比較的穏やかな状況等では燃料消費率が最も優れた中央ＡＬＣ設定カーブ１を選択することを基本とする。
（２）風速（波高・波周期、流速）が増加する場合は、風速の増加量に応じて、中央ＡＬＣ設定カーブ１、又は下側ＡＬＣ設定カーブ３を選択する。主機２０の負荷が増大すると予測される場合には、風速の増加量が閾値を超えたときに中央ＡＬＣ設定カーブ１又は下側ＡＬＣ設定カーブ３に自動的に作動点を持つようにすることで、主機２０の負荷が増大した場合に翼角の頻繁な変更を抑制することができる。
（３）風速（波高・波周期、流速）が低下する場合は、風速の低下量に応じて、中央ＡＬＣ設定カーブ１、又は上側ＡＬＣ設定カーブ２を選択する。主機２０の負荷が低減すると予測される場合には、風速の低下量が閾値を超えたときに中央ＡＬＣ設定カーブ１又は上側ＡＬＣ設定カーブ２に自動的に作動点を持つようにすることで、主機２０の負荷が低減した場合に翼角の頻繁な変更を抑制することができる。
（４）風向（波向、流向）が船舶に対して横になる場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。これは横流れ防止のためである。
（５）港湾内で風向（波向、流向）が追になる場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。これは突風による速度制限超過防止のためである。
また、運航制御手段６０は、負荷情報取得手段８０によって取得された船舶にかかる負荷情報に基づいて主機２０の負荷状態を予測し、予測した負荷状態に基づいてガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０を制御することも可能である。この場合は、実際に主機負荷が変動する前に、予測した負荷状態に適したＡＬＣ設定カーブを選択して主機負荷の変動に備えることができる。
【0046】
運航制御手段６０は、複数のＡＬＣ設定カーブのうちの一つを選択し、ガバナー３０の各制御（回転数一定制御、出力（馬力）一定制御、フューエルインデックス制御）を組み合わせて作動点（回転数、主機出力）の選定を行う。
ガバナー３０や可変ピッチプロペラ１０に対する制御は、ＡＬＣと組み合わせるガバナー３０の制御方式によって異なる。まず、ガバナー３０における回転数一定制御とＡＬＣを組み合わせた第一の制御方法について説明する。
図３は第一の制御方法におけるプロペラ回転数ＮＰ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係図である。
第一の制御方法において、運航制御手段６０は、指定回転数（指令値の回転数）に応じた主機出力が、風速の変化等により現在選択されているＡＬＣ設定カーブの不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合は、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。例えば、風速増加により負荷が増大したか又は増大することが予想される場合は、風速の増加量に応じて中央ＡＬＣ設定カーブ１か下側ＡＬＣ設定カーブ３を選択し、風速低下により負荷が低減したか又は低減することが予想される場合は、風速の低下量に応じて中央ＡＬＣ設定カーブ１か上側ＡＬＣ設定カーブ２を選択する。なお、ＡＬＣ設定カーブの不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合とは、不感帯上限ラインを上側に超えるか又は超えることが予測される場合、及び不感帯下限ラインを下側に超えるか又は超えることが予測される場合の双方を含むものとする。
運航制御手段６０は、ＡＬＣ設定カーブを再選択した後、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。ここで、ＡＬＣ設定カーブの範囲内とは、ＡＬＣ設定カーブを中心とした上下不感帯ライン内の領域である。図３の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数に応じた出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブを選択し、回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点としている（Ａ→ＢＦ０）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのまま回転数一定制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
このように第一の制御方法は、主機２０の負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる。第一の制御方法は、回転数を変えないため主機２０の負荷変動が少ない状態で、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
ガバナー３０や可変ピッチプロペラ１０に対する制御は、ＡＬＣと組み合わせるガバナー３０の制御方式によって異なる。まず、ガバナー３０における回転数一定制御とＡＬＣを組み合わせた第一の制御方法について説明する。
図３は第一の制御方法におけるプロペラ回転数ＮＰ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係図である。
第一の制御方法において、運航制御手段６０は、指定回転数（指令値の回転数）に応じた主機出力が、風速の変化等により現在選択されているＡＬＣ設定カーブの不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合は、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。例えば、風速増加により負荷が増大したか又は増大することが予想される場合は、風速の増加量に応じて中央ＡＬＣ設定カーブ１か下側ＡＬＣ設定カーブ３を選択し、風速低下により負荷が低減したか又は低減することが予想される場合は、風速の低下量に応じて中央ＡＬＣ設定カーブ１か上側ＡＬＣ設定カーブ２を選択する。なお、ＡＬＣ設定カーブの不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合とは、不感帯上限ラインを上側に超えるか又は超えることが予測される場合、及び不感帯下限ラインを下側に超えるか又は超えることが予測される場合の双方を含むものとする。
運航制御手段６０は、ＡＬＣ設定カーブを再選択した後、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。ここで、ＡＬＣ設定カーブの範囲内とは、ＡＬＣ設定カーブを中心とした上下不感帯ライン内の領域である。図３の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数に応じた出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブを選択し、回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点としている（Ａ→ＢＦ０）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのまま回転数一定制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
このように第一の制御方法は、主機２０の負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる。第一の制御方法は、回転数を変えないため主機２０の負荷変動が少ない状態で、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0047】
次に、ガバナー３０における出力一定制御とＡＬＣを組み合わせた第二の制御方法について説明する。
図４は第二の制御方法におけるプロペラ回転数ＮＰ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係図である。第二の制御方法は、三つのパターンに分かれる。
図４（ａ）は第二の制御方法における第一パターンのものである。運航制御手段６０は、指定出力（指令値の出力）が、風速の変化等により現在選択されているＡＬＣ設定カーブの上下不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合は、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。そして、ガバナー３０の制御条件として出力を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。図４（ａ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブを選択し、出力一定で翼角を変えることにより回転数を上げて作動点を設定カーブ上のＡ’点としている（Ａ→ＢＦ０）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのまま出力一定制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
このように、第二の制御方法は、主機２０の負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナー３０の制御条件として出力を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる。第二の制御方法は、主機２０の出力を変えずに選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
図４は第二の制御方法におけるプロペラ回転数ＮＰ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係図である。第二の制御方法は、三つのパターンに分かれる。
図４（ａ）は第二の制御方法における第一パターンのものである。運航制御手段６０は、指定出力（指令値の出力）が、風速の変化等により現在選択されているＡＬＣ設定カーブの上下不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合は、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。そして、ガバナー３０の制御条件として出力を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。図４（ａ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブを選択し、出力一定で翼角を変えることにより回転数を上げて作動点を設定カーブ上のＡ’点としている（Ａ→ＢＦ０）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのまま出力一定制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
このように、第二の制御方法は、主機２０の負荷状態が、選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナー３０の制御条件として出力を一定に制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させる。第二の制御方法は、主機２０の出力を変えずに選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0048】
図４（ｂ）は第二の制御方法における第二パターンのものである。運航制御手段６０は、指定出力が、風速の変化等により現在選択されているＡＬＣ設定カーブの上下不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合は、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。そして、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内となった後は再び出力一定制御を行う。
図４（ｂ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブを選択し、回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点としている（Ａ→Ａ’）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのまま出力一定制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
第二パターンは、第一パターンよりも燃料節約効果を高めることができ、また、出力及び回転数を極力変えずに最適負荷にすることができる。
図４（ｂ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブを選択し、回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点としている（Ａ→Ａ’）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのまま出力一定制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
第二パターンは、第一パターンよりも燃料節約効果を高めることができ、また、出力及び回転数を極力変えずに最適負荷にすることができる。
【0049】
図４（ｃ）は第二の制御方法における第三パターンのものである。運航制御手段６０は、指定出力が、風速の変化等により現在選択されているＡＬＣ設定カーブの上下不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合は、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。そして、ＡＬＣ設定カーブの範囲内に定めた目標の作動点へ向けて、ガバナー３０による回転数の変更と可変ピッチプロペラ１０の翼角の変更を同時に行う自動制御を行う。作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内となった後は再び出力一定制御が行われる。
図４（ｃ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブを選択し、回転数を上げると共に翼角変更により出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＣ点としている（Ａ→Ｃ）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのまま出力一定制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
第三パターンは、燃費及び船速の条件から最適な作動点（回転数、主機出力）を選択することができ、また、図４（ｃ）に示すように、主機負荷を最適ラインとして、回転数変動を抑制しながら船速低下を第二パターンよりも緩和させた作動点を選定することができる。
図４（ｃ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブを選択し、回転数を上げると共に翼角変更により出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＣ点としている（Ａ→Ｃ）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのまま出力一定制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
第三パターンは、燃費及び船速の条件から最適な作動点（回転数、主機出力）を選択することができ、また、図４（ｃ）に示すように、主機負荷を最適ラインとして、回転数変動を抑制しながら船速低下を第二パターンよりも緩和させた作動点を選定することができる。
【0050】
次に、ガバナー３０におけるフューエルインデックス制御とＡＬＣを組み合わせた第三の制御方法について説明する。
図５から図７は第三の制御方法におけるプロペラ回転数ＮＰ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係図である。
第三の制御方法において運航制御手段６０は、第一の制御方法と同様に、指定回転数に応じた主機出力が風速の変化等により現在選択されているＡＬＣ設定カーブの上下不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合は、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択し、作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行うが、その制御は、指定回転数での主機出力におけるＦＩラインとＢＦライン等との位置関係によって異なるため、以下に場合分けして説明する。
図５から図７は第三の制御方法におけるプロペラ回転数ＮＰ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係図である。
第三の制御方法において運航制御手段６０は、第一の制御方法と同様に、指定回転数に応じた主機出力が風速の変化等により現在選択されているＡＬＣ設定カーブの上下不感帯ラインを超えたか又は超えることが予想される場合は、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択し、作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行うが、その制御は、指定回転数での主機出力におけるＦＩラインとＢＦライン等との位置関係によって異なるため、以下に場合分けして説明する。
【0051】
図５は、ＡＬＣ設定カーブを再選択した場合において、指定回転数での主機出力が、上からＦＩライン、ＢＦライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインとなった位置にある場合（ケースα）である。この場合は二つの制御パターンがある。
一つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。この制御パターンでは、可変ピッチプロペラ１０の制御の後にガバナー３０の制御を行う順番としても、ガバナー３０の制御の後に可変ピッチプロペラ１０の制御を行う順番としても、どちらでも動作は同じとなる。
図５（ａ）は一つ目の制御パターンの例である。図５（ａ）では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり出力がＡＬＣ設定カーブを超えて作動点がＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＦＩライン、ＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点としている。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースαの一つ目の制御パターンは、回転数を変えないため主機２０の負荷が少なく、ＡＬＣ設定カーブの違いで作動点を選定することができる。
一つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。この制御パターンでは、可変ピッチプロペラ１０の制御の後にガバナー３０の制御を行う順番としても、ガバナー３０の制御の後に可変ピッチプロペラ１０の制御を行う順番としても、どちらでも動作は同じとなる。
図５（ａ）は一つ目の制御パターンの例である。図５（ａ）では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり出力がＡＬＣ設定カーブを超えて作動点がＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＦＩライン、ＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点としている。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースαの一つ目の制御パターンは、回転数を変えないため主機２０の負荷が少なく、ＡＬＣ設定カーブの違いで作動点を選定することができる。
【0052】
二つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ＡＬＣ設定カーブの範囲内に定めた目標の作動点へ向けて、ガバナー３０による回転数の変更と可変ピッチプロペラ１０の翼角の変更を同時に行う自動制御を行う。作動点は、ガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０の制御の条件を満たしつつ、目的に応じて定める。
図５（ｂ）は二つ目の制御パターンの例である。図５（ｂ）では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり出力がＡＬＣ設定カーブを超えて作動点がＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＦＩライン、ＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、回転数を上げると共に翼角変更により出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン上のＣ点としている。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースαの二つ目の制御パターンは、燃費及び船速の条件から最適な作動点（回転数、主機出力）を選択することができ、また、図５（ｂ）に示すように、回転数変動を極力抑制しながら船速低下を第二の制御方法の第三パターン（図４（ｃ）参照）よりも緩和させた作動点を選定することができる。
図５（ｂ）は二つ目の制御パターンの例である。図５（ｂ）では、ビューフォート風力階級がＢＦ７となり出力がＡＬＣ設定カーブを超えて作動点がＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＦＩライン、ＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、回転数を上げると共に翼角変更により出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン上のＣ点としている。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースαの二つ目の制御パターンは、燃費及び船速の条件から最適な作動点（回転数、主機出力）を選択することができ、また、図５（ｂ）に示すように、回転数変動を極力抑制しながら船速低下を第二の制御方法の第三パターン（図４（ｃ）参照）よりも緩和させた作動点を選定することができる。
【0053】
図６は、ＡＬＣ設定カーブを再選択した場合において、指定回転数での主機出力が、上からＢＦライン、ＦＩライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインとなった位置にある場合（ケースβ）である。この場合は三つの制御パターンがある。なお、図６の下図は、上図の一部を拡大したものである。
一つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。この制御パターンでは、可変ピッチプロペラ１０の制御の後にガバナー３０の制御を行う順番となる。
図６の下図における黒矢印は一つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＦＩライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点としている（Ａ→ＢＦ０）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースβの一つ目の制御パターンは、回転数を変えずに作動点を選定することができる。
一つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。この制御パターンでは、可変ピッチプロペラ１０の制御の後にガバナー３０の制御を行う順番となる。
図６の下図における黒矢印は一つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＦＩライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点としている（Ａ→ＢＦ０）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースβの一つ目の制御パターンは、回転数を変えずに作動点を選定することができる。
【0054】
二つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ガバナー３０により回転数を変更してそのときの風速におけるＢＦラインとＦＩラインとの交点まで出力を下げ、次にガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。この制御パターンでは、ガバナー３０の制御の後に可変ピッチプロペラ１０の制御を行う順番となる。
図６の下図における白矢印は二つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＦＩライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、まず回転数を低下させることにより出力をＢ点（ＢＦ７ラインとＦＩラインとの交点）に下げ、次に回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＢ’点としている（Ｂ→ＢＦ０）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースβの二つ目の制御パターンは、ケースβの一つ目の制御パターンよりも燃料節約効果を向上させることができる。また、出力及び回転数を極力変えずに作動点を選定することができる。
図６の下図における白矢印は二つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＦＩライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、まず回転数を低下させることにより出力をＢ点（ＢＦ７ラインとＦＩラインとの交点）に下げ、次に回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＢ’点としている（Ｂ→ＢＦ０）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースβの二つ目の制御パターンは、ケースβの一つ目の制御パターンよりも燃料節約効果を向上させることができる。また、出力及び回転数を極力変えずに作動点を選定することができる。
【0055】
三つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ＡＬＣ設定カーブの範囲内に定めた目標の作動点へ向けて、ガバナー３０による回転数の変更と可変ピッチプロペラ１０の翼角の変更を同時に行う自動制御を行う。作動点は、ガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０の制御の条件を満たしつつ、目的に応じて定める。
図６の下図における斜線矢印は三つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＦＩライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、回転数を上げると共に翼角を変更することにより作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＣ点としている。Ｃ点の出力はＡ点の出力と略同じである。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースβの三つ目の制御パターンは、ＡＬＣとＦＩ制御の条件を満たしつつ、船速を変えない作動点とするなど、作動点を自由に設定することができる。
図６の下図における斜線矢印は三つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＦＩライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインの順となり、回転数を上げると共に翼角を変更することにより作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＣ点としている。Ｃ点の出力はＡ点の出力と略同じである。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースβの三つ目の制御パターンは、ＡＬＣとＦＩ制御の条件を満たしつつ、船速を変えない作動点とするなど、作動点を自由に設定することができる。
【0056】
このようにケースβにおいては、どの制御パターンでもＡＬＣ設定カーブ上に作動点を持たせている。但し、一つ目の制御パターン（可変ピッチプロペラ１０→ガバナー３０の順番で制御する場合）と、二つ目の制御パターン（ガバナー３０→可変ピッチプロペラ１０の順番で制御する場合）と、三つ目の制御パターン（可変ピッチプロペラ１０とガバナー３０の制御条件を満たしつつ目的に応じた作動点とする場合）で、最終的な作動点が変わる。いずれの制御パターンについても複数のＡＬＣ設定カーブのうちの一つを選択するという条件は適用可能であり、目的に応じた運用が可能である。
【0057】
図７は、ＡＬＣ設定カーブを再選択した場合において、指定回転数での主機出力が、上からＢＦライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン、ＦＩラインとなった位置にある場合（ケースγ）を示している。この場合は三つの制御パターンがある。なお、図７の下図は、上図の一部を拡大したものである。
一つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて出力をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れ、次に回転数を変更することにより作動点をＡＬＣ設定カーブとＦＩラインとの交点に合わせる自動制御を行う。この制御パターンでは、可変ピッチプロペラ１０の制御の後にガバナー３０の制御を行う順番となる。
図７の下図における黒矢印は一つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン、ＡＬＣ設定カーブ、ＦＩラインの順となり、まず回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げてＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点とし（Ａ→ＢＦ０）、次に回転数を低下させることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブとＦＩラインとの交点であるＡ’’点としている（ＢＦ０→Ａ’’）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースγの一つ目の制御パターンは、回転数を極力変えずに作動点を選定することができる。
一つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて出力をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れ、次に回転数を変更することにより作動点をＡＬＣ設定カーブとＦＩラインとの交点に合わせる自動制御を行う。この制御パターンでは、可変ピッチプロペラ１０の制御の後にガバナー３０の制御を行う順番となる。
図７の下図における黒矢印は一つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン、ＡＬＣ設定カーブ、ＦＩラインの順となり、まず回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げてＡＬＣ設定カーブ上のＡ’点とし（Ａ→ＢＦ０）、次に回転数を低下させることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブとＦＩラインとの交点であるＡ’’点としている（ＢＦ０→Ａ’’）。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースγの一つ目の制御パターンは、回転数を極力変えずに作動点を選定することができる。
【0058】
二つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ガバナー３０により回転数を変更してそのときの風速におけるＢＦラインとＦＩラインとの交点に出力を変更し、次にガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。この制御パターンでは、ガバナー３０の制御の後に可変ピッチプロペラ１０の制御を行う順番となる。
図７の下図における白矢印は二つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン、ＡＬＣ設定カーブ、ＦＩラインの順となり、まず回転数を低下させることにより出力をＢ点（ＢＦ７ラインとＦＩラインとの交点）に下げ、次に回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＢ’点としている。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースγの二つ目の制御パターンは、ケースγの一つ目の制御パターンよりも燃料節約効果を向上させることができる。
図７の下図における白矢印は二つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン、ＡＬＣ設定カーブ、ＦＩラインの順となり、まず回転数を低下させることにより出力をＢ点（ＢＦ７ラインとＦＩラインとの交点）に下げ、次に回転数一定で翼角を変えることにより出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブ上のＢ’点としている。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースγの二つ目の制御パターンは、ケースγの一つ目の制御パターンよりも燃料節約効果を向上させることができる。
【0059】
三つ目の制御パターンでは、運航制御手段６０は、ＡＬＣ設定カーブの範囲内に定めた目標の作動点へ向けて、ガバナー３０による回転数の変更と可変ピッチプロペラ１０の翼角の変更を同時に行う自動制御を行う。作動点は、ガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０の制御の条件を満たしつつ、目的に応じて定める。
図７の下図における斜線矢印は三つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン、ＡＬＣ設定カーブ、ＦＩラインの順となり、回転数を上げると共に翼角を変更して出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブの不感帯下限ライン上のＣ点としている。Ｃ点は、ＦＩラインとＡＬＣ設定カーブの不感帯下限ラインとの交点である。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースγの三つ目の制御パターンは、ＡＬＣとＦＩ制御の条件を満たしつつ、作動点を自由に設定することができる。
図７の下図における斜線矢印は三つ目の制御パターンの例を示す。ビューフォート風力階級がＢＦ７となり指定回転数での主機出力がＡＬＣ設定カーブを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となったとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、上からＢＦ７ライン、ＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン、ＡＬＣ設定カーブ、ＦＩラインの順となり、回転数を上げると共に翼角を変更して出力を下げて作動点をＡＬＣ設定カーブの不感帯下限ライン上のＣ点としている。Ｃ点は、ＦＩラインとＡＬＣ設定カーブの不感帯下限ラインとの交点である。なお、ＡＬＣ設定カーブを再選択したことにより回転数や可変ピッチプロペラ１０の翼角を変更せずとも作動点がＡＬＣ設定カーブの範囲内に収まる場合は、そのままフューエルインデックス制御に移行し、再選択後のＡＬＣ設定カーブの範囲内から作動点が外れないように自動制御が行われる。
ケースγの三つ目の制御パターンは、ＡＬＣとＦＩ制御の条件を満たしつつ、作動点を自由に設定することができる。
【0060】
このように、第三の制御方法は、負荷状態が選択したＡＬＣ設定カーブを超えている場合、ガバナー３０の制御条件をフューエルインデックスに基づいて制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることにより、ガバナー３０のフューエルインデックス制御とＡＬＣ制御を組み合わせ、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることができる。
【0061】
次に、ＡＬＣについて複数のＡＬＣ設定カーブを設定し、ガバナー３０の制御及び自動船速制御（ＡＳＣ）と組み合わせて作動点を選定する第四の制御方法について説明する。
第四の制御方法は、船舶の船速が変化することにより、選択したＡＬＣ設定カーブを超えた場合、ガバナー３０の制御条件に従いガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０を制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させるものであり、以下の二つのパターンがある。
図８は第四の制御方法の第一パターンを示す図であり、図８（ａ）は船速Ｖ[knot]と出力Ｐ[kw]との関係図、図８（ｂ）はプロペラ回転数ＮＰ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係図である。
第四の制御方法の第一パターンは、船舶が風力推進を用いていない場合の制御方法である。運航制御手段６０は、船速がＡＳＣ下限又はＡＳＣ上限を超えた場合に、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。そして、プロペラ回転数と出力との関係が再選択したＡＬＣ設定カーブの範囲内であれば、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて船速がＡＳＣの範囲内になるように制御する。一方、プロペラ回転数と主機出力との関係が再選択したＡＬＣ設定カーブの範囲外であれば、作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。
図８の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり船速がＡＳＣ下限を超えてＢＦ７ライン上のＡ点へ低下したとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、出力がＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となるため、回転数を上げると共に翼角変更により出力を上げ、船速を図８（ａ）に示すようにＡＳＣの範囲内のＤ点、作動点を図８（ｂ）に示すようにＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン上のＤ点としている。
このように、船舶の船速が変化することにより主機出力が選択したＡＬＣ設定カーブを超えた場合は、ガバナーの制御条件に従いガバナーと可変ピッチプロペラを制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることにより、船速の変化に対応し船速が所定の範囲内となるように制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させ、省エネルギー運航に資することができる。
第四の制御方法は、船舶の船速が変化することにより、選択したＡＬＣ設定カーブを超えた場合、ガバナー３０の制御条件に従いガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０を制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させるものであり、以下の二つのパターンがある。
図８は第四の制御方法の第一パターンを示す図であり、図８（ａ）は船速Ｖ[knot]と出力Ｐ[kw]との関係図、図８（ｂ）はプロペラ回転数ＮＰ[rpm]と出力Ｐ[kw]との関係図である。
第四の制御方法の第一パターンは、船舶が風力推進を用いていない場合の制御方法である。運航制御手段６０は、船速がＡＳＣ下限又はＡＳＣ上限を超えた場合に、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。そして、プロペラ回転数と出力との関係が再選択したＡＬＣ設定カーブの範囲内であれば、ガバナー３０の制御条件として回転数を一定に制御し、可変ピッチプロペラ１０の翼角を変えて船速がＡＳＣの範囲内になるように制御する。一方、プロペラ回転数と主機出力との関係が再選択したＡＬＣ設定カーブの範囲外であれば、作動点をＡＬＣ設定カーブの範囲内に入れる自動制御を行う。
図８の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり船速がＡＳＣ下限を超えてＢＦ７ライン上のＡ点へ低下したとき、三つのＡＬＣ設定カーブの中からＢＦ０ラインに沿ったＡＬＣ設定カーブが選択されると、出力がＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ラインを超えてＢＦ７ライン上のＡ点となるため、回転数を上げると共に翼角変更により出力を上げ、船速を図８（ａ）に示すようにＡＳＣの範囲内のＤ点、作動点を図８（ｂ）に示すようにＡＬＣ設定カーブの不感帯上限ライン上のＤ点としている。
このように、船舶の船速が変化することにより主機出力が選択したＡＬＣ設定カーブを超えた場合は、ガバナーの制御条件に従いガバナーと可変ピッチプロペラを制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させることにより、船速の変化に対応し船速が所定の範囲内となるように制御し、選択したＡＬＣ設定カーブの作動点に整定させ、省エネルギー運航に資することができる。
【0062】
図９は第四の制御方法の第二パターンにおける船速Ｖ[knot]と出力Ｐ[kw]との関係図であり、図９（ａ）は追風の場合、図９（ｂ）は向風の場合を示している。
第四の制御方法の第二パターンは、船舶が風力推進を用いている場合の制御方法である。運航制御手段６０は、船速がＡＳＣの下限又は上限を超えた場合に、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。
ＡＳＣのモードにおいては、港内規則で速度制限がある港湾内を風力推進を用いて航行するとき、追風によって船速が速度制限を上回る場合がある。そこで、風力推進を用いて港湾内を航行しているときに追風となる場合は、制御速度をＡＳＣ下限に合わせて余裕を持つようにする。図９（ａ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり船速がＡＳＣ上限を超えてＢＦ７ライン上のＡ点へ上昇したとき、ＢＦ７ラインとＡＳＣ下限ラインが交差したＡ’点で制御するようにしている。このように制御速度を低速側に設定することにより、追風により船舶が速度制限を超過してしまうことを防止できる。
一方、風力推進を用いて港湾内を航行しているときに向風で船速が低下する場合は、制御速度をＡＳＣ上限に合わせて急な突風にも耐えられるようにする。図９（ｂ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり船速がＡＳＣ下限を超えてＢＦ７ライン上のＡ点へ低下したとき、ＢＦ７ラインとＡＳＣ上限ラインが交差した点Ａ’’点で制御するようにしている。このように制御速度を高速側に設定することにより、突風対応として速度低下時に翼角で船舶の速度を速やかに回復することができる。
第四の制御方法の第二パターンは、船舶が風力推進を用いている場合の制御方法である。運航制御手段６０は、船速がＡＳＣの下限又は上限を超えた場合に、三種類の中から一つのＡＬＣ設定カーブを改めて選択する。
ＡＳＣのモードにおいては、港内規則で速度制限がある港湾内を風力推進を用いて航行するとき、追風によって船速が速度制限を上回る場合がある。そこで、風力推進を用いて港湾内を航行しているときに追風となる場合は、制御速度をＡＳＣ下限に合わせて余裕を持つようにする。図９（ａ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり船速がＡＳＣ上限を超えてＢＦ７ライン上のＡ点へ上昇したとき、ＢＦ７ラインとＡＳＣ下限ラインが交差したＡ’点で制御するようにしている。このように制御速度を低速側に設定することにより、追風により船舶が速度制限を超過してしまうことを防止できる。
一方、風力推進を用いて港湾内を航行しているときに向風で船速が低下する場合は、制御速度をＡＳＣ上限に合わせて急な突風にも耐えられるようにする。図９（ｂ）の例では、ビューフォート風力階級がＢＦ０からＢＦ７に変わり船速がＡＳＣ下限を超えてＢＦ７ライン上のＡ点へ低下したとき、ＢＦ７ラインとＡＳＣ上限ラインが交差した点Ａ’’点で制御するようにしている。このように制御速度を高速側に設定することにより、突風対応として速度低下時に翼角で船舶の速度を速やかに回復することができる。
【0063】
さらに、第四の制御方法における運航制御手段６０は、風力推進制御（又は舵角制御）における速度を自動的に変化させる。どのように変化させるかは波・風・流れの大きさや向きによるが、例えば以下のように変化させる。
（１）ビューフォート風力階級がＢＦ０やＢＦ１の時など、気象・海象が比較的穏やかな状況等では、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度とすることを基本とする。
（２）風速（波高・波周期、流速）が増加する場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。
（３）風速（波高・波周期、流速）が低下する場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度とする、もしくは通常速度よりも遅くする。
（４）風向（波向、流向）が船舶に対して横になる場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。これは横流れ防止のためである。
（５）港湾内で風向（波向、流向）が追になる場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。これは突風による速度制限超過防止のためである。
（１）ビューフォート風力階級がＢＦ０やＢＦ１の時など、気象・海象が比較的穏やかな状況等では、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度とすることを基本とする。
（２）風速（波高・波周期、流速）が増加する場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。
（３）風速（波高・波周期、流速）が低下する場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度とする、もしくは通常速度よりも遅くする。
（４）風向（波向、流向）が船舶に対して横になる場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。これは横流れ防止のためである。
（５）港湾内で風向（波向、流向）が追になる場合は、風力推進制御（又は舵角制御）の速度を通常速度よりも速くする。これは突風による速度制限超過防止のためである。
【0064】
以上説明したように、船舶を推進する可変ピッチプロペラ１０のＡＬＣにおける回転数と可変ピッチプロペラ１０を駆動する主機２０の出力との関係を表すＡＬＣ設定カーブを複数設定し、主機２０の負荷状態に応じて複数のＡＬＣ設定カーブのうちの１つを選択するととともに、主機２０へ供給する燃料を調節するガバナー３０の制御条件と選択したＡＬＣ設定カーブとに従いガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０を制御することにより、例えば気象海象による主機の負荷状態に応じた可変ピッチプロペラ１０の翼角と回転数の最適な作動点を省エネルギーの観点から選定でき、ガバナー３０の制御と可変ピッチプロペラ１０の制御との組み合わせによって全体として省エネルギー効果を最大限に引き出し、従来よりも優れた省エネルギー運航を達成することができる。
【0065】
また、上記した第一から第四の制御方法では、ガバナー３０と可変ピッチプロペラ１０を制御する順番によって最終的な回転数、ひいては船速が変わる場合があるが、実運航では航海期間が決められており、回転数が下がり過ぎると予定日に到着できなくなる。そこで、気象海象情報取得手段７０により気象海象情報を取得し、運航制御手段６０が、第一から第四のうちのいずれか一つの制御方法と、航海スケジュール及び気象海象情報に基づいたウェザールーティングとを組み合わせて、ガバナー３０及び可変ピッチプロペラ１０を制御することが好ましい。
これにより、船舶の航海日数を考慮して目的に応じた最適制御が選定され、到着予定日を守りつつ省エネルギー運航を達成することができる。
これにより、船舶の航海日数を考慮して目的に応じた最適制御が選定され、到着予定日を守りつつ省エネルギー運航を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明は、船舶のガバナーの制御と可変ピッチプロペラの自動負荷制御を組み合わせた方法に着目したものであり、実海域を航行する船舶の省エネルギー運航や船舶の制御システム等に用いること等ができる。
【符号の説明】
【0067】
１，２，３ ＡＬＣ設定カーブ
１０ 可変ピッチプロペラ
２０ 主機
３０ ガバナー
４０ 回転数検出手段
５０ 出力検出手段
６０ 運航制御手段
７０ 気象海象情報取得手段
８０ 負荷情報取得手段
１０ 可変ピッチプロペラ
２０ 主機
３０ ガバナー
４０ 回転数検出手段
５０ 出力検出手段
６０ 運航制御手段
７０ 気象海象情報取得手段
８０ 負荷情報取得手段
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
