船舶的主机监控方法、主机监控系统、主机状态预测系统以及航行状况预测系统技术方案

本发明专利技术的课题在于提供一种无需太多的实际测量设备而能够以不逊色于实际测量的精度监控主机状态的船舶的主机监控方法、主机监控系统、主机状态预测系统以及航行状况预测系统，将作为模型内变量的主机状态参数即与主机(10)的运转有关的设定值和主要的测量值应用于根据表示船舶(A)的主机(10)的各个构成元件的响应的物理模型的组合而得的的主机虚拟模型(40)，通过主机虚拟模型(40)进行计算从而监控主机(10)的主机状态，并且使用主机状态参数以及作为计算结果的主机状态中的至少1项，变更作为模型内变量的模型参数从而更新主机虚拟模型(40)。拟模型(40)。拟模型(40)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】船舶的主机监控方法、主机监控系统、主机状态预测系统以及航行状况预测系统


[0001]本专利技术涉及使用了主机虚拟模型的船舶的主机监控方法、主机监控系统、主机状态预测系统以及航行状况预测系统。

技术介绍

[0002]随着国际海事组织(IMO)导入EEDI(能效设计指数)规则作为船舶的功能要求，预想到为了符合该规则未来会逐渐推进搭载于船舶的主机的小型化。另一方面，IMO也讨论了关于用于在保持安全性的同时在恶劣天气下航行的最低限度应具备的主机输出的最低推进输出的指导方针，与主机的小型化和安全航行相关的顾虑被认为会成为今后讨论的对象。
[0003]在这样的未来预测之中，认为监控主机的工作状况而在适当的时间点进行维护等的重要性会进一步增加。此外，根据船舶遭遇的气象与海象下的主机的运转状况、推进输出来预测船速关乎船舶的安全航行和为了节能的高效航行，因而很重要。
[0004]在此，为了进行主机维护管理而能够监控主机状态至关重要，为此最好测量尽可能多的项目。另一方面，由于在一般商船中，从成本的观点出发进行监控的主机状态的项目多数仅有所需要的最小限度，可以说维护管理也有限，若假设有预想到在未来小型化得以发展的主机，则维护管理技术应能得到提高。
[0005]在此，专利文献1中公开有一种发动机设备运转管理支援系统，在船用主机设备中设置有运算装置、数据输入装置、存储装置、显示装置，可以直接向输入装置输入来自主机的计量仪器的数据且可以输入在主机侧采集的采集数据以及从外部获取的数据，在存储装置中存储用于使用诊断用数据库、性能数据、从输入装置输入的数据来运算主机的性能信息以及燃烧信息的运算式、和维护管理用数据库，通过运算装置运算主机的性能信息、燃烧信息、故障原因的探查所需要的项目的信息、保存管理所需要的主要部件的维修所必要的信息，可以根据来自外部的操作在显示装置上选择并显示信息，并且以优先级由高至低的顺序显示异常推定原因以及避免故障的方法、以及推定原因和推定需要维修部位。
[0006]此外，专利文献2中公开有一种引擎控制方法，使用利用引擎模型推定引擎状态的引擎状态观测器对具备排气阀和燃料调节机构的引擎进行控制，至少检测引擎的转速并输入至引擎状态观测器，通过引擎状态观察器至少推定过剩空气系数作为引擎状态，基于推定的过剩空气系数至少控制排气阀作为控制对象。
[0007]此外，专利文献3中公开了在使用计算机利用模型诊断引擎的方法中，使用检测的引擎的第1组参数以及第2组参数来决定第1动作特性的模型化值以及第2动作特性的模型化值，并将这些模型化值和实际值比较来诊断引擎。
[0008]此外，在专利文献4中公开有一种船舶的运转状态显示装置，具备：主机；可变桨距螺旋桨，由主机驱动；转速检测机构，检测主机的转速；主机输出计算机构，计算主机的输出；桨距角检测机构，检测可变桨距螺旋桨的桨距角；船速检测机构，检测船舶的船速；显示
机构，显示主机的转速特性、主机的输出特性、可变桨距螺旋桨的桨距角特性和船舶的船速的关系作为特性图，在特性图显示机构显示通过转速检测机构检测的主机的转速、通过主机输出计算机构计算的主机的输出、通过桨距角检测机构检测的可变桨距螺旋桨的桨距角和通过船速检测机构检测的船速的关系作为当前的运转状态。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：日本特开平7
‑
248816号公报
[0012]专利文献2：日本特开2019
‑
19783号公报
[0013]专利文献3：日本特表平6
‑
504348号公报
[0014]专利文献4：日本特开2014
‑
198515号公报

技术实现思路

[0015]专利技术要解决的技术问题
[0016]专利文献1～专利文献4均不使用由表示主机的各个构成元件的响应的物理模型的组合而得的主机虚拟模型来监控主机状态，且不更新主机虚拟模型。
[0017]因此，本专利技术目的在于提供一种不太需要实际测量设备而能够以不逊色于实际测量的精度监控主机状态的船舶的主机监控方法、主机监控系统、主机状态预测系统以及航行状况预测系统。
[0018]用于解决上述技术问题的方案
[0019]在与方案1的记载对应的船舶的主机监控方法中，其特征在于，将作为模型内变量的主机状态参数即与主机的运转有关的设定值和主要的测量值应用于由表示船舶的主机的各个构成元件的响应的物理模型的组合而得的主机虚拟模型，通过主机虚拟模型进行计算从而监控主机的主机状态，并且使用主机状态参数以及作为计算结果的主机状态的至少1项，变更作为模型内变量的模型参数从而更新主机虚拟模型。
[0020]根据方案1记载的本专利技术，通过使用基于物理模型构成的主机虚拟模型进行主机状态的计算来求出与船舶航行状况对应的主机状态作为计算时的变量，因此无需太多的实际测量设备而能够基于计算结果来进行主机状态的监控。此外，通过依次进行作为模型内变量的模型参数的变更，更新主机虚拟模型，使推定精度始终保持为较高的状态，从而可进行不逊色于实际测量的精度的监控。
[0021]方案2记载的本专利技术的特征在于，使用主机的指令转速作为与实际的主机的运转有关的设定值，使用主机的转速和燃料供给量作为主要的测量值。
[0022]根据方案2记载的本专利技术，能够提高主机虚拟模型的推定精度，更适当地监控主机状态。
[0023]方案3记载的本专利技术的特征在于，利用主机虚拟模型进行计算的主机状态包含主机输出(马力)、燃料消耗量、增压器转速、气缸内压力、扫气压、扫气温度、排气压、排气温度、吸入空气量、过剩空气系数、主机扭矩的至少1项。
[0024]根据方案3记载的本专利技术，能够更适当地掌握主机的监控所需要的主机状态。
[0025]方案4记载的本专利技术的特征在于，求出主机状态的时间平均值、变动振幅、平均周期的至少1项来进行监控。
[0026]根据方案4记载的本专利技术，容易更适当地确认主机是否在安全地工作。
[0027]方案5记载的本专利技术的特征在于，使用将利用主机驱动的螺旋桨模型化的螺旋桨模型以及利用螺旋桨推进的船舶的船体模型，来预测实际海域中的主机状态或者船舶的航行状况。
[0028]根据方案5记载的本专利技术，能够预测实际海域中的实际的主机状态或者船舶的航行状况，有助于船舶的安全航行和节能航行等。
[0029]方案6记载的本专利技术的特征在于，将用于监控的主机状态显示于船舶的轮机舱、桥楼、船长室、陆地上的管理公司中的至少1处。
[0030]根据方案6记载的本专利技术，能够在显示主机状态的各处进行监控，根据对安全航行进行判断、预测未来的船速或者主机状态等目的进行利用。
[0031]另外，用于进行监控的主机状态除了作为通过主机虚拟模型进行计算而得的结果的主机状态以外，还包含基于作为结果的主机状态的二次计算结果、计算主机状态时的关联信息或者人基于作为结果的主机状态的判断信息等。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种船舶的主机监控方法，其特征在于，将作为模型内变量的主机状态参数即与主机的运转有关的设定值和主要的测量值应用于根据表示船舶的主机的各个构成元件的响应的物理模型的组合而得的主机虚拟模型，通过所述主机虚拟模型进行计算从而监控所述主机的主机状态，并且使用所述主机状态参数以及作为计算结果的所述主机状态的至少1项，变更作为所述模型内变量的模型参数从而更新所述主机虚拟模型。2.如权利要求1所述的船舶的主机监控方法，其特征在于，使用所述主机的指令转速作为实际的所述主机的与所述运转有关的设定值，使用所述主机的转速和燃料供给量作为所述主要的测量值。3.如权利要求1或2所述的船舶的主机监控方法，其特征在于，由所述主机虚拟模型进行计算的所述主机状态包含主机输出即马力、燃料消耗量、增压器转速、气缸内压力、扫气压、扫气温度、排气压、排气温度、吸入空气量、过剩空气系数、主机扭矩中的至少1项。4.如权利要求1～3的任一项所述的船舶的主机监控方法，其特征在于，求出所述主机状态的时间平均值、变动振幅、平均周期的至少1项来进行所述监控。5.如权利要求1～4的任一项所述的船舶的主机监控方法，其特征在于，使用将利用所述主机驱动的螺旋桨模型化的螺旋桨模型以及利用所述螺旋桨推进的所述船舶的船体模型，预测实际海域中的所述主机状态或者所述船舶的航行状况。6.如权利要求1～5的任一项所述的船舶的主机监控方法，其特征在于，将用于所述监控的所述主机状态显示于所述船舶的轮机舱、桥楼、船长室、陆地上的管理公司中的至少1处。7.如权利要求6所述的船舶的主机监控方法，其特征在于，用于所述监控的所述主机状态的显示是对以下至少1项进行显示：未变更所述模型参数的所述主机虚拟模型得到的所述主机状态的第1监控显示、变更所述模型参数而更新的所述主机虚拟模型得到的所述主机状态的第2监控显示、所述主机的连续最大输出即MCR状态时的值的显示。8.如权利要求6或7所述的船舶的主机监控方法，其特征在于，通过选择能显示多个所述主机状态参数中的至少1项。9.一种船舶的主机监控系统，其特征在于，具备：船舶的主机；运转设定机构，设定与所述主机的运转有关的设定值；测量机构，获取所述主机的主要的测量值；主机虚拟模型，将表示所述主机的各个构成元件的响应的物理模型组合而得；计算机构，将作为模型内变量的主机状态参数即所述设定值和所述测量值应用于所述主机虚拟模型，进行主机状态的计算；监控机构，基于所述计算机构的计算结果监控所述主机状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：北川泰士，奥雷克谢，
申请(专利权)人：纳博特斯克有限公司，
类型：发明
国别省市：