特許 7365951 多機一軸船推進システムの運転方法及び多機一軸船推進システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-12

(45)【発行日】2023-10-20

(54)【発明の名称】多機一軸船推進システムの運転方法及び多機一軸船推進システム

(51)【国際特許分類】

   B63H 23/10 20060101AFI20231013BHJP

   B63H 23/30 20060101ALI20231013BHJP

   B63H 23/18 20060101ALI20231013BHJP

   B63H 23/12 20060101ALI20231013BHJP

   F16D 25/0638 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

B63H23/10

B63H23/30

B63H23/18

B63H23/12

F16D25/0638

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020055801

(22)【出願日】2020-03-26

(65)【公開番号】P2021154817

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】503116899

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ原動機

(74)【代理人】

【識別番号】100067323

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 教光

(74)【代理人】

【識別番号】100124268

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 典行

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 恒徳

【審査官】福田 信成

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１４３０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公平０６－０１５８３０（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】実開昭５８－１９５０３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５８－１８５９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６９６０１０７（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｈ ２３／１０

Ｂ６３Ｈ ２３／３０

Ｂ６３Ｈ ２３／１８

Ｂ６３Ｈ ２３／１２

Ｆ１６Ｄ ２５／０６３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶推進用のプロペラと、
前記プロペラを第１クラッチを介して駆動する第１機関と、
前記プロペラを第２クラッチを介して駆動する第２機関と、
を備え、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチは、スプライン機構によりクラッチ構成要素間の動力伝達を行うクラッチである多機一軸船推進システムの運転方法であって、
前記第１クラッチを嵌合し前記第１機関を第１回転速度で調速制御して前記プロペラを駆動するステップと、
前記第２機関の回転速度を前記第１回転速度よりも高速の第２回転速度で調速制御するステップと、
前記第２機関の調速制御に制限を加えつつ前記第２クラッチを嵌合し多機一軸推進に移行するステップと、
を有する多機一軸船推進システムの運転方法

【請求項2】

前記第２機関の調速制御の回転速度を第２回転速度から第１回転速度に下げるとともに調速制御の前記制限を解除するステップと、
前記第１機関の出力と前記第２機関の出力のバランスを取るステップと、
をさらに有する請求項１に記載の多機一軸船推進システムの運転方法。

【請求項3】

前記第２機関の調速制御の前記制限は、第２機関の出力の増加量の一時的な制限である請求項１又は２に記載の多機一軸船推進システムの運転方法。

【請求項4】

前記第２機関の調速制御の前記制限は、第２機関の出力の変化速度の一時的な制限である請求項１又は２に記載の多機一軸船推進システムの運転方法。

【請求項5】

船舶推進用のプロペラと、
前記プロペラを第１クラッチを介して駆動する第１機関と、
前記プロペラを第２クラッチを介して駆動する第２機関と、
前記第１クラッチを嵌合し前記第１機関を第１回転速度で調速制御して前記プロペラを駆動した状態において、前記第２機関の回転速度を前記第１機関の回転速度よりも高速の第２回転速度で調速制御し、次いで前記第２機関の調速制御に制限を加えつつ前記第２クラッチを嵌合し多機一軸推進に移行する制御を行う制御手段と、
を具備し、
前記第１クラッチ及び前記第２クラッチは、スプライン機構によりクラッチ構成要素間の動力伝達を行うクラッチである多機一軸船推進システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の機関によって船舶推進用のプロペラを駆動する多機一軸船推進システム及びその運転方法に係り、特に、一つのプロペラを駆動する機関の数を船舶の速力を低下させることなく増大させることができる多機一軸船推進システム及びその運転方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、２機１軸船のエンジン回転数、クラッチ制御装置の発明が開示されている。この発明によれば、２機１軸運転から１機１軸運転に運転状態を切り替えるにあたり、２機運転中の出力を１台のエンジン出力でまかなえないと判断された場合には、２機運転のまま１機運転範囲内まで共にエンジン回転数を下げた後、２機１軸運転から１機１軸運転に切り替えている。この発明によれば、エンジンに過負荷、過回転を生じさせない運転状態の切替ができるものとされている。

【0003】

下記特許文献２には、多機一軸推進機関の連結機離脱操作方法の発明が開示されている。この発明によれば、推進系より離脱しようとする主機関の調速機の設定回転数を、離脱操作開始直後瞬時に一時的回転数偏差だけ減少させ、離脱しない主機関の調速機の設定回転数を、離脱操作開始直後瞬時に一時的回転数偏差だけ増加させ、離脱操作完了とともに元の設定回転数に戻すように制御を行う。この発明によれば、多機一軸推進機関から主機関を離脱する際に、回転数の制御を上述のように行うことにより離脱主機関の負荷が急激に減少して過速度トリップにより停止する不具合を防止できるものとされている。

【0004】

下記特許文献３には、油圧クラッチ装置の発明が開示されている。この発明のクラッチは、下記特許文献１及び２に記載されたような多機一軸船推進機関において、各機関とプロペラの軸を嵌合又は離脱させるために使用できる。この油圧クラッチ装置は、第一軸６０と、第一軸と同軸状に配置される第二軸７０と、第一軸と第二軸の間に配置され、摩擦力又は油の粘性抵抗によって回転動力を伝達する摩擦伝達機構８０と、ピストン２０とシリンダ３０を備えて摩擦伝達機構８０の動力伝達トルクを変化させる油圧押圧機構１０を備えている。この発明によれば、油圧押圧機構１０の作用により、摩擦伝達機構を押圧するピストンの押圧面積を変えることなく弱い押圧力が実現でき、トルクを細かく高精度に制御することができるものとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第３１２４０８４号公報

【文献】特公昭６０－５４５号公報

【文献】特開２０１８－１２３９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

例えば２機１軸の駆動ユニットを２基搭載した４機２軸の船舶のような、多機一軸船推進システムの船舶が知られている。このような船舶では、さほど速力を要しない巡航状態では２機２軸で運転するが、高速を必要とする場合には４機２軸に切り替えて運転する。このように、既に駆動されている主機関（以後、先行機と称する。）が一定の負荷を負って２機２軸で運転している際に、後からクラッチを嵌合する主機関（以後、後追機と称する。）のクラッチを嵌入して運転状態を４機２軸に移行しようとすると、その後追機の回転速度が先行機の回転速度と同一又はこれより低い場合には、クラッチに異音や衝撃が発生し、この状態が続けばクラッチが損傷したり、クラッチの寿命が短縮する可能性があると考えられていた。そこで、実際の運用では、高速運転のために２機２軸から４機２軸に移行する際には、一旦先行機の回転速度を低下させるか、又はＣＰＰ翼角を低下させて安全な出力とした上で前記運転状態の切り替えを行っていた。このため、急に高速が必要とされる場合であるのに、一旦速力を低下させねばならず、高速が必要な状況に対応する機動性に欠けるという問題があり、ユーザーにおいては、速力を低下させることなく２機２軸から４機２軸へ移行可能な多機一軸船推進システムを求める強い要望があった。

【0007】

しかしながら、前記特許文献１の発明は、２機１軸運転中の多機一軸船推進システムにおいて、１機の先行機のクラッチを脱にする方法に関するものであり、１機１軸から２機１軸に運転状態を切り替える方法は開示しておらず、前記要望に応えるものではなかった。なお、クラッチを脱にする先行機の負荷を残存の先行機に移行する前記特許文献１の方法は、ドループ制御による間接的な手法であるため、１機のクラッチを脱にする制御も、実際には必ずしも良好に実施できるとはいえなかった。

【0008】

また、前記特許文献２の発明も、２機１軸運転中の多機一軸船推進システムにおいて、１機の先行機のクラッチを脱にする方法に関するものであり、１機１軸から２機１軸に運転状態を切り替える方法は開示しておらず、前記要望に応えるものではなかった。なお、クラッチを脱にする先行機の負荷を残存の先行機に移行する前記特許文献１の方法は、ガバナの速度指令で行なう間接制御によって一時的回転偏差を制御するものであるため、制御のタイミング等が微妙であり、発明の目的である１機の先行機のクラッチを脱にする制御も、実際には必ずしも良好に実施できるとはいえなかった。

【0009】

さて、前述した４機２軸船のような多機一軸船推進システムにおいて、主機関を増加する運転状態の切り替え時に発生する前記不具合について、本願発明者は次のような知見を有している。図４は、前記特許文献３の油圧クラッチ装置の説明図であり、一般的なクラッチの例として同文献の図１を引用したものである。この油圧クラッチ装置では、主機関の駆動軸である第一軸６０と、第一軸と同軸状に配置されるプロペラの軸である第二軸７０との間には、摩擦伝達機構８０が設けられている。ここでクラッチ装置の摩擦伝達機構としては、例えば図５に示すようなスプラインの溝とスプラインの凸部の噛み合い機構によるものが知られている。すなわち、図５に示すクラッチは、主機関の出力軸側（１次側、駆動側）に位置する外歯スプラインを有する複数枚のクラッチプレートＡと、プロペラの推進軸側（２次側、被動側）に位置する内歯スプラインを有するクラッチリングＢを有している。

【0010】

図５に示したクラッチにおいて、２次側（被動側）のクラッチリングＢの回転速度が、１次側（駆動側）のクラッチプレートＡの回転速度よりも高い場合には、問題が生じる。この場合、１次側（駆動側）が２次側（被動側）に回される状態でクラッチを嵌入する。クラッチを嵌入する前の段階では、クラッチプレートＡの外歯スプラインの反作用面が揃った状態でクラッチリングＢの内歯スプラインに接触している。クラッチを嵌入した後に動力伝達が始まるとクラッチプレートＡの動力伝達歯面が作用面に移り、クラッチプレートＡの作用面が不揃いのままで動力伝達が始まる。これは後述の、クラッチ嵌入後に回転方向を正転から逆転した場合と類似の状態であり、クラッチには大きな負荷がかかり、スプラインの摩耗や歯の折損等の可能性が生じるのである。前述した４機２軸船において、主機関を増加する運転状態の切り替え時に、後追機の回転速度を先行機の回転速度よりも低くしたために生ずる不具合の原因は、以上の通りであると本願発明者は考えた。

【0011】

一方、本願発明者の知見によれば、図５に示したクラッチにおいて、１次側（駆動側）のクラッチプレートＡの回転速度が、２次側（被動側）のクラッチリングＢの回転速度よりも高い場合には、問題は生じない。図５に示すように、停止時、クラッチプレートＡの歯先とクラッチリングＢの歯底の間には、鉛直方向の隙間Ｃを生じているが、回転時には、停止時に鉛直方向にずれていた複数枚のクラッチプレートＡは回転力による調芯作用でクラッチリングＢと軸芯が一致し、図５中に符合Ｄで示すように、複数枚のクラッチプレートＡの作用面がクラッチリングＢの作用面と一様に接触しながらクラッチリングＢを回転させて動力を伝達する。このように、１次側（駆動側）の回転速度を、２次側（被動側）の回転速度よりも高くしてクラッチを嵌入すれば、複数枚のクラッチプレートＡの作用面によってトルクが被動側のクラッチリングＢに適切に伝達される。

【0012】

なお、図５に示したクラッチにおいて、クラッチ嵌入後に回転方向を正転から逆転した場合には、逆転時の作用面は歯形誤差により複数枚のクラッチプレートＡ毎に片当たりが生じてクラッチプレートＡの全数の作用面で動力伝達できないため、この場合もクラッチには大きな負荷がかかり、スプラインの摩耗や歯の折損等の可能性がある。

【0013】

さらに、図５に示したクラッチにおいて、１次側（駆動側）と２次側（被動側）の軸が停止している状態でクラッチを嵌入しようとした場合には、複数のクラッチプレートＡの全数が自重によりその歯先とクラッチリングＢの歯底の間に隙間Ｃだけのずれが生じているため、スプラインの歯面が偏芯したままクラッチが嵌入される状態となり、負荷投入時には複数枚のクラッチプレートＡの作用面がクラッチリングＢに一様に当たらないままの動力伝達となる。この場合もクラッチには大きな負荷がかかり、スプラインの摩耗や歯の折損等の可能性がある。

【0014】

以上説明した本願発明者の知見によれば、４機２軸船のような多機一軸船推進システムにおいて、運転中に主機関を増加する際に発生する前記不具合、すなわちクラッチに異音や衝撃が発生して損傷等が生じる点は、２次側（被動側）の回転速度が１次側（駆動側）の回転速度よりも高い場合に生じるので、１次側（駆動側）の回転速度を２次側（被動側）の回転速度よりも高くすれば生じなくなるはずである。

【0015】

ところが、本願発明者は、多機一軸船推進システムにおいて、主機関を増加する際に、単に１次側（駆動側）の回転速度を２次側（被動側）の回転速度よりも高くしただけでは、新たな他の問題が生じると考えた。例えば、後追機の回転速度を、先行機の回転速度に適当な増加分だけ加えた回転速度とした場合、クラッチ嵌入と同時に負荷が先行機から後追機に移動し、先行機は燃料を供給されているのに負荷が減少するため、負荷遮断時と同様の暴走状態となり、また後追機は急激な負荷増大により瞬時負荷投入時と同様に停止する危険性が生じ、このような点において両機関及びクラッチ等に無理が生ずると考えられる。このような問題を回避するために、先行機の負荷を充分低い状態で行うことも考えられるが、それでは、前述した従来の多機一軸船推進システムにおける実際の運用と同様となってしまい、機関台数の増加に伴う速力の低下は解消されない。

【0016】

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものであり、多機一軸船推進システムにおいて、推進器を駆動する機関の数を増大させる運転状態の切り替えを船舶の速力を低下させることなく円滑に行なえる運転方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0017】

請求項１に記載された多機一軸船推進システムの運転方法は、
船舶推進用のプロペラと、
前記プロペラを第１クラッチを介して駆動する第１機関と、
前記プロペラを第２クラッチを介して駆動する第２機関と、
を備え、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチは、スプライン機構によりクラッチ構成要素間の動力伝達を行うクラッチである多機一軸船推進システムの運転方法であって、
前記第１クラッチを嵌合し前記第１機関を第１回転速度で調速制御して前記プロペラを駆動するステップと、
前記第２機関の回転速度を前記第１回転速度よりも高速の第２回転速度で調速制御するステップと、
前記第２機関の調速制御に制限を加えつつ前記第２クラッチを嵌合し多機一軸推進に移行するステップと、
を有している。

【0018】

請求項２に記載された多機一軸船推進システムの運転方法は、請求項１に記載の多機一軸船推進システムの運転方法において、
前記第２機関の調速制御の回転速度を第２回転速度から第１回転速度に下げるとともに調速制御の前記制限を解除するステップと、
前記第１機関の出力と前記第２機関の出力のバランスを取るステップと、
をさらに有することを特徴としている。

【0019】

請求項３に記載された多機一軸船推進システムの運転方法は、請求項１又は２に記載の多機一軸船推進システムの運転方法において、
前記第２機関の調速制御の前記制限は、第２機関の出力の増加量の一時的な制限であることを特徴としている。

【0020】

請求項４に記載された多機一軸船推進システムの運転方法は、請求項１又は２に記載の多機一軸船推進システムの運転方法において、
前記第２機関の調速制御の前記制限は、第２機関の出力の変化速度の一時的な制限であることを特徴としている。

【0022】

請求項５に記載された多機一軸船推進システムは、
船舶推進用のプロペラと、
前記プロペラを第１クラッチを介して駆動する第１機関と、
前記プロペラを第２クラッチを介して駆動する第２機関と、
前記第１クラッチを嵌合し前記第１機関を第１回転速度で調速制御して前記プロペラを駆動した状態において、前記第２機関の回転速度を前記第１機関の回転速度よりも高速の第２回転速度で調速制御し、次いで前記第２機関の調速制御に制限を加えつつ前記第２クラッチを嵌合し多機一軸推進に移行する制御を行う制御手段と、
を具備し、
前記第１クラッチ及び前記第２クラッチは、スプライン機構によりクラッチ構成要素間の動力伝達を行うクラッチであることを特徴としている。

【発明の効果】

【0023】

請求項１に記載された多機一軸船推進システムの運転方法及び請求項５に記載された多機一軸船推進システムによれば、一つの推進器を複数のクラッチを介して複数の機関で駆動する多機一軸船推進システムにおいて、先行機である第１機関を負荷遮断の状態とすることもなく、かつ後追機である第２機関を瞬時負荷投入の状態とすることもなく、機関の現状の負荷状態を維持しながら、急激な負荷変動を生ぜずに、駆動する機関台数を安全に増加させることが可能となり、また、機関台数の増加に伴う速力の低下も解消される。これにより、必要とする速力（出力・負荷）に応じた機関台数の選択が容易となり、効率的な運転が可能になると共に、省エネにも貢献できる。また、第１クラッチと第２クラッチをスプライン機構によるクラッチとしたので、クラッチ構成要素間の動力伝達及び離脱・嵌合の作用が安定しており、クラッチの作動に関する本発明の各効果を確実に達成することができる。

【0024】

請求項２に記載された多機一軸船推進システムの運転方法によれば、第１機関を第１回転速度で調速制御してプロペラを駆動し、第１回転速度よりも高速の第２回転速度で第２機関を調速制御した後に、第１機関の出力と第２機関の出力のバランスを取った状態で両機関の出力を上昇させていくことができる。

【0025】

請求項３に記載された多機一軸船推進システムの運転方法によれば、第２機関の出力の増加量を一時的に制限するため、第２機関に過剰な負荷が加わって機関が停止する等の不具合の発生が防止される。

【0026】

請求項４に記載された多機一軸船推進システムの運転方法によれば、第２機関の出力の変化速度を一時的に制限することにより、第２機関に過剰な負荷が加わって機関停止等の不具合の発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】第１実施形態の多機一軸船推進システムの機能ブロック図である。

【図2】第１実施形態の多機一軸船推進システムにおいて１機１軸運転から２機１軸運転へ移行する際の構成各部の動作手順を示すフロー図である。

【図3】第１実施形態の多機一軸船推進システムにおいて２機１軸運転から１機１軸運転へ移行する際の構成各部の動作手順を示すフロー図である。

【図4】特許文献３の図１に示された油圧クラッチ装置の説明図である。

【図5】図４に示した従来の油圧クラッチ装置におけるクラッチ摩擦伝達機構の一構成例を示す図であって、クラッチプレートとクラッチリングの噛み合いを示す図と、その部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明の実施形態を図１～図３を参照して説明する。
まず、図１を参照して実施形態の多機一軸船推進システム１の構成を説明する。
実施形態の多機一軸船推進システム１は、第１機関である１号主機Ｅ１と、第２機関である２号主機Ｅ２を駆動源としている。１号主機Ｅ１と２号主機Ｅ２の各駆動軸は、減速機２内に設けられた油圧クラッチである第１クラッチＣＬ１と第２クラッチＣＬ２にそれぞれ連結され、詳細は図示しない減速機２の減速機構を介して、船舶推進用の推進機であるプロペラ３の推進軸４に連結されている。

【0030】

図１に示すように、１号主機Ｅ１及び２号主機Ｅ２には、それぞれ、各号主機Ｅに供給される燃料量を制御するガバナアクチュエータ５と、ガバナアクチュエータ５に設けられて燃料噴射量を規定するラック目盛りの値を発信するラック目盛発信器６と、各号主機Ｅの回転速度を計測する回転速度発信器７が設けられている。

【0031】

図１に示すように、多機一軸船推進システム１は、各号主機Ｅに共用の制御手段である遠隔制御装置ＲＣを有している。遠隔制御装置ＲＣは、図示しない制御機器及び制御回路と、図示しない制御ハンドルと、表示灯を備えた制御盤８を有している。制御ハンドルは各号主機Ｅごとに設けられ、各号主機Ｅの回転速度を制御するが、何れか一つの制御ハンドルをマスター制御ハンドルとして指定すれば、このマスター制御ハンドルのみで各号機全てを制御することもできる。制御盤８の表示灯は、各号主機Ｅの運転状況を消灯（停止）、点灯（駆動中）及び点滅（準備中）で表示するとともに、運転すべき各号主機Ｅを選択する選択ボタンを兼ねている。

【0032】

図１に示すように、多機一軸船推進システム１は調速機ＧＶ（ガバナコントローラ）を有している。調速機ＧＶは、遠隔制御装置ＲＣからの速度設定指令信号により、対応する主機Ｅのガバナアクチュエータ５にラック増減指令信号を出力し、遠隔制御装置ＲＣから指令された回転速度に達するために必要な量の燃料を各号主機Ｅに供給させる。なお、図１では１機の調速機ＧＶしか示していないが、実際には各号主機Ｅ１，Ｅ２ごとに調速機ＧＶ（ＧＶ１，ＧＶ２）が設けられており、図示しない調速機ＧＶ１も、図示している２号主機Ｅ２の調速機ＧＶ２と同様の構成及び他構成部分との関係を有している。また、各号主機Ｅごとに設けられた複数の調速機ＧＶは、信号線によって互いに直列に接続されており、後述するラック目盛り等の共用信号を各調速機ＧＶ間で共有することができるようになっている。

【0033】

図１に示すように、遠隔制御装置ＲＣと、各号主機Ｅに対応した各調速機ＧＶは、給電線９によって電源に接続されている。

【0034】

以上説明した各号主機Ｅ及び減速機２と、遠隔制御装置ＲＣと、各号主機Ｅごとに設けられた調速機ＧＶの間では、次に説明するような指令信号、指令に応答する応答信号、運転に必要な情報を伝える各種信号が送受されている。

【0035】

図１に示すように、遠隔制御装置ＲＣの制御ハンドル（図示せず）が操作され、特定の主機Ｅの回転速度が指定されると、遠隔制御装置ＲＣは当該主機Ｅに対応する調速機ＧＶに速度設定指令信号を出力する。速度設定指令信号を受けた当該調速機ＧＶは、遠隔制御装置ＲＣに応答信号を送るとともに、対応する主機Ｅのガバナアクチュエータ５にラック増減指令信号を送り、他の調速機ＧＶにも速度設定指令信号を送る。遠隔制御装置ＲＣが、速度設定指令信号以外の指令信号を調速機ＧＶに送信すると、調速機ＧＶは応答信号を遠隔制御装置ＲＣに送る。

【0036】

図１に示すように、ラック目盛発信器６は、調速機ＧＶにラック目盛信号を送信する。回転速度発信器７は、調速機ＧＶと遠隔制御装置ＲＣに回転速度信号を送信する。また、遠隔制御装置ＲＣは、第１クラッチＣＬ１と第２クラッチＣＬ２に、それぞれクラッチ嵌脱指令を送って各クラッチＣＬ１，ＣＬ２の嵌脱を操作することができ、このクラッチ嵌脱指令を受け取った各クラッチＣＬ１，ＣＬ２は、それぞれ遠隔制御装置ＲＣに応答信号を送信する。

【0037】

次に、図２を参照して、実施形態の多機一軸船推進システム１において１機１軸運転から２機１軸運転へ移行する際の動作手順について説明する。図２のフロー図では、図を左部、中央部及び右部の３つの縦長の領域に分け、多機一軸船推進システム１の調速機ＧＶと、遠隔制御装置ＲＣと、主機Ｅ及び減速機２に取り付けられた装置の３つの部分を、それぞれ左部、中央部及び右部の各領域に割り振り、それぞれの部分の作用を示す図形をそれぞれの領域中に示した。

【0038】

１機１軸運転から２機１軸運転へ移行する手順を開始する（Ｓ１０１）。この段階における先行機の機関回転速度は、アイドル回転速度から定格回転速度の間の何れの回転速度でもよい。

【0039】

遠隔制御装置ＲＣの制御ハンドルで後追機の回転速度を先行機と一致させる（Ｓ１０２）。

【0040】

遠隔制御装置ＲＣの制御盤８の「全機運転」の選択押ボタン（表示灯）を押す（Ｓ１０３）。「全機運転」の表示灯が消灯から点滅となり、先行機の表示灯が消灯する。

【0041】

後追機の調速機ＧＶに、後追機のクラッチ嵌入準備」が指令される（Ｓ１０４）。

【0042】

この指令により、後追機の調速機ＧＶは、後追機の回転速度を先行機の回転速度＋２０ min^-1に制御するよう指令すると共に、調速機ＧＶの応答性を高感度のレベル２から低感度のレベル１に変更する（Ｓ１０５）。これは、クラッチを入れる前は燃料噴射量が少ないので高感度とした方が運転は安定するが、クラッチを入れた後は燃料噴射量が多くなるので低感度とした方がよいからである。

【0043】

更に後追機の調速機ＧＶは、後追機の出力（負荷）を、０％～１０％の範囲内に保持すべく、アクチュエータ出力（燃料ラック目盛）を制限する（Ｓ１０６）。これは、後追機の回転速度が先行機の回転速度＋２０ min^-1に制御されていることにより、後追機に急激に負荷が加わるのを避けるためである。後追機の調速機ＧＶの応答性をレベル１とし（Ｓ１０５）、後追機の燃料ラック目盛を制限し（Ｓ１０６）、後追機の回転速度が指令通りになると（Ｓ１０７、ＹＥＳ）、後追機の調速機ＧＶは、遠隔制御装置ＲＣに「クラッチ嵌入準備完了」を返信する。

【0044】

遠隔制御装置ＲＣは、「クラッチ嵌入準備完了」の返信を受けると、減速機２に後追機の「クラッチ嵌入」を指令する（Ｓ１１０）。

【0045】

減速機２は、遠隔制御装置ＲＣによる「クラッチ嵌入」の指令により、後追機のクラッチ嵌入動作を開始し、クラッチ制御油圧を上昇させ（Ｓ１１１）、遠隔制御装置ＲＣに「クラッチ嵌入完了」を返信する（Ｓ１１２）。

【0046】

遠隔制御装置ＲＣは、減速機２から「クラッチ嵌入完了」の返信を受け取ると、先行機と後追機の分担する負荷を先行機から後追機へ移行して両者の平衡をとる「負荷移行（平衡）開始指令」を後追機の調速機ＧＶに出力する（Ｓ１１３）。

【0047】

遠隔制御装置ＲＣから「負荷移行（平衡）開始指令」が送られると、後追機の調速機ＧＶは、後追機の回転速度の指令値を２０ min^-1だけ減少させて先行機と同一の回転速度とする（Ｓ１１４）。さらに先行機と後追機の各調速機ＧＶは、所定の好ましい負荷変化率（具体的にはラック目盛りの時間変化率）で負荷移行（平衡）を開始する（Ｓ１１５）とともに、Ｓ６で後追機の出力（負荷）に加えられた制限（燃料ラック目盛で０％～１０％の範囲内に制限）を解除する（Ｓ１１６）。その結果、後追機は燃料ラック目盛りが増大し、先行機は燃料ラック目盛りが減少する。

【0048】

各調速機ＧＶは、各号主機Ｅのラック目盛発信器６からのラック目盛信号によって各号主機Ｅの負荷を把握しており、両主機Ｅ１，Ｅ２の負荷の偏差が所定の設定値以内になると（Ｓ１１７、ＹＥＳ）、「負荷分担（平衡）完了」の信号を遠隔制御装置ＲＣに送信する（Ｓ１１９）。

【0049】

「負荷分担（平衡）完了」の信号を受信した遠隔制御装置ＲＣは、制御盤８の表示灯の「全機運転」を点滅から連続点灯とする（Ｓ１１９）。これで遠隔制御装置ＲＣは、マスター制御ハンドルの操作のみで、１号主機Ｅ１と２号主機Ｅ２の２機一括の回転速度制御が可能となる（Ｓ１２０）。ここで、例えば先行機が定格負荷の状態で後追機を追加した場合、負荷分担（平衡）完了後は先行機、後追機がそれぞれ約５０％の負荷を分担しており、引き続きマスター制御ハンドルの操作により速やかに先行機、後追機の出力を定格負荷まで上げることが可能である。

【0050】

２機の調速機ＧＶは、通信回線で互いの燃料ラック目盛を共有しており、運転中に回転速度や負荷の変化が生じても燃料ラック目盛を一定の偏差内に保持するように、負荷分担（平衡）制御を継続する（Ｓ１１８）。

【0051】

以上説明したように、本実施形態の多機一軸船推進システム１によれば、多機一軸船において、後追機の回転速度を先行機の回転速度よりも大きくするとともに、後追機が負担する負荷に一時的な制限を加えつつ、後追機のクラッチを接続する制御を行なったので、現状の負荷状態を維持しながら急激な負荷変動を生じることなく、先行機の回転速度を落とさずに後追機の追加が可能となった。これにより船舶の速度を低下させることなく、速やかに１機１軸運転から２機１軸運転（又は２機２軸運転から４機２軸運転）への移行が可能となり、効率的な運転が可能になるとともに、省エネにも貢献できる。

【0052】

次に、図３を参照して、実施形態の多機一軸船推進システム１において２機１軸運転から１機１軸運転へ移行する際の動作手順について説明する。図３のフロー図の体裁は図２と同様である。なお、以下の説明では、現在駆動されている主機Ｅのうち、これからクラッチを離脱してプロペラ３の駆動から外れる主機Ｅを離脱機と称し、そのまま駆動し続ける主機Ｅを残存機と称する。

【0053】

２機１軸運転から１機１軸運転へ移行する手順を開始する（Ｓ２０１）。この段階における各号主機Ｅ１，Ｅ２の機関回転速度は、アイドル回転速度から定格回転速度の間の何れの回転速度でもよい。

【0054】

２機１軸運転中に、２機の合計出力（負荷）が１機の定格出力以下であることを確認した上で、１機１軸運転への移行を実施する（Ｓ２０２）。

【0055】

遠隔制御装置ＲＣの制御盤８において、残存機を指定するために「１号機運転」又は「２号機運転」の選択押ボタン（表示灯）を押す（Ｓ２０３）。残存機として指定した「１号機運転」又は「２号機運転」の表示灯が点滅を開始する。

【0056】

遠隔制御装置ＲＣは、離脱機及び残存機の各調速機ＧＶに「離脱機のクラッチ脱準備」を指令する（Ｓ２０４）。

【0057】

離脱機及び残存機の各調速機ＧＶは、遠隔制御装置ＲＣから「離脱機のクラッチ脱準備」を受けると、図２のＳ１１８で開始された負荷分担（平衡）制御、すなわち２機の調速機ＧＶが燃料ラック目盛を一定の偏差内に保持するように行なう制御を解除し、所定の好ましい負荷変化率で離脱機から残存機へ負荷移行を開始する（Ｓ２０５）。

【0058】

離脱機及び残存機の各調速機ＧＶが負荷分担（平衡）制御を解除することにより、残存機のガバナアクチュエータ５は燃料ラック目盛りが増となり、離脱機のガバナアクチュエータ５は燃料ラック目盛りが減となる（Ｓ２０６）。

【0059】

離脱機の調速機ＧＶは、ラック目盛り信号によって離脱機の負荷を把握し、これが設定された所定の値以下になると、「クラッチ脱準備完了（負荷移行完了）信号」を遠隔制御装置ＲＣに返信する（Ｓ２０７、ＹＥＳ）。

【0060】

遠隔制御装置ＲＣは、「クラッチ脱準備完了信号」を受けると、離脱機の調速機ＧＶに対し、離脱機の調速機ＧＶの応答性を低感度のレベル１から高感度のレベル２に変更する指令を送るとともに、減速機２に離脱機側のクラッチの「クラッチ脱」を指令する（Ｓ２０８）。

【0061】

離脱機の調速機ＧＶは、遠隔制御装置ＲＣからの指令により、応答性を低感度のレベル１から高感度のレベル２に変更する（Ｓ２０９）。

【0062】

減速機２は、遠隔制御装置ＲＣからの指令により、離脱機側のクラッチの脱動作を開始してクラッチの制御油圧を低下させ（Ｓ２１０）、クラッチの脱動作が完了すると（Ｓ２１１）、遠隔制御装置ＲＣに「クラッチ脱完了」を返信する。この離脱機側のクラッチの脱動作は、離脱機の負荷が実質的に０になっているため支障なく実行できる。

【0063】

遠隔制御装置ＲＣは、「クラッチ脱完了」の信号を受けると、制御盤８において残存機の表示灯を点滅から連続点灯とする（Ｓ２１２）。

【0064】

これで遠隔制御装置ＲＣは、１機１軸運転への移行が完了し、各号主機Ｅ１，Ｅ２ごとの制御ハンドルで個別に回転速度制御をすることが可能な状態となる（Ｓ２１３）。

【0065】

離脱機は、専用の制御ハンドルの操作によりアイドル回転とし、運転継続の必要が無ければ、遠隔制御装置ＲＣが離脱機の調速機ＧＶに機関停止指令を送信し、離脱機を機関停止とする（Ｓ２１４）。

【0066】

一般に、実施形態のような２機１軸船の運転状態を２機１軸から１機１軸へ移行する際には、同一のプロペラを駆動する２機の主機のうち、離脱機のクラッチを脱にするため、離脱機は負荷遮断の状態となり、残存機はそれまでの２倍の負荷に瞬増するため、瞬時負荷投入と同様の状態となる。このため、瞬時負荷移動があっても実害が生じない範囲まで駆動中の主機の負荷を減じてから、離脱機のクラッチを脱とする必要があった。

【0067】

そこで、本実施形態では、遠隔制御装置ＲＣが離脱機のクラッチ脱準備を指令すると（Ｓ２０４）、離脱機及び残存機の各調速機ＧＶは、負荷分担を中止して離脱機の負荷を残存機に移行する操作を行い（Ｓ２０５）、離脱機の負荷が実質的に０になってから（Ｓ２０７、ＹＥＳ）離脱機のクラッチを脱としている（Ｓ２０８，Ｓ２１０，Ｓ２１１）。このため、現状の負荷状態を維持しながら急激な負荷変動を生じることなく、離脱の動作を円滑に行なって安全に駆動する主機Ｅの台数を減じることができる。

【0068】

なお、本実施形態の多機一軸船推進システム１において、図２及び図３を参照して説明した一連の動作は、予め定められたプログラムに従って自動的に実行され、手順の実行途中では、手動危急停止（非常停止）以外の遠隔制御動作指令は受付けない。万一、燃料ラック目盛が設定された偏差を超過した場合は、遠隔制御装置ＲＣの制御盤８において警報を発令する。

【0069】

以上説明した実施形態では、多機一軸船として２機１軸船を例示したが、主機Ｅの数、プロペラ３及び推進軸４の数を限定するものではない。３機１軸、４機１軸、４機２軸、８機２軸等、要するに複数の主機Ｅが各々クラッチで１本の推進軸４に嵌脱自在とされた構成であれば、本発明に係る多機一軸船推進システム１の適用範囲に入る。

【符号の説明】

【0070】

１…多機一軸船推進システム
２…減速機
３…推進器としてのプロペラ
４…推進軸
５…ガバナアクチュエータ
６…ラック目盛発信器
７…回転速度発信器
８…制御盤
Ｅ…機関としての主機
Ｅ１…第１機関としての１号主機
Ｅ２…第２機関としての２号主機
ＣＬ…クラッチ（油圧クラッチ）
ＣＬ１…第１クラッチ
ＣＬ２…第２クラッチ
ＲＣ…遠隔制御装置
ＧＶ…調速機（ガバナコントローラ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】