出題範囲
- 出力装置
- プロペラ装置
- 補機
- 電気工学、電子工学及び電気設備
- 自動制御装置
- 甲板機械
- 燃料及び潤滑剤の特性
- 熱力学
- 力学及び流体力学
- 材料工学
- 造船工学
- 当直、保安及び機関一般
- 船舶による環境の汚染の防止
- 損傷制御
- 船内作業の安全
- 海事法令及び国際条約
- 英文解釈及び英会話
例題に挑戦
スキルサートのAIが生成した演習問題のサンプルです。アプリでは毎週新しい問題が追加されます。
例題1
自動制御装置における「I動作（積分動作）」の主な目的として、最も適切なものはどれか。
- 微分時間の短縮
- 制御速度の飛躍的な向上
- 比例帯の拡大による安定化
- オフセットの解消
- ハンチングの完全な抑制
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正解: オフセットの解消
正解は「オフセットの解消」です。I動作（積分動作）は、P動作（比例動作）のみではどうしても残ってしまう偏差（オフセット）を時間とともに蓄積し、これを零にするように働く機能を持っています。偏差が存在する限り出力を変化させ続けるため、静的な精度を高めるのに非常に有効です。ただし、積分動作を強くしすぎると、制御系全体の位相が遅れ、かえってハンチングを引き起こし不安定になる傾向があるため、適切な積分時間の設定が必要となります。
例題2
比例動作（P動作）を行う調節計において、比例帯（プロポーショナルバンド）を狭く設定した場合の結果として、正しい記述はどれか。
- 設定値の変化に対して出力が変化しなくなる
- 制御の感度が下がり、オフセットが増大する
- 積分動作が自動的に付加され、安定性が増す
- 微分動作の効果が打ち消され、応答が遅くなる
- 制御の感度が上がり、オフセットは減少するが不安定になりやすい
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正解: 制御の感度が上がり、オフセットは減少するが不安定になりやすい
正解は「制御の感度が上がり、オフセットは減少するが不安定になりやすい」です。比例帯を狭くするということは、わずかな偏差に対しても大きな操作量を出力することを意味し、システムのゲイン（感度）が高くなります。これにより、目標値への到達速度が上がりオフセットも小さくなりますが、過剰な修正が行われることでオーバーシュートが大きくなり、制御が振動的（ハンチング状態）になりやすくなります。逆に比例帯を広くすると、安定性は増しますがオフセットが大きくなります。
重要用語
- 固定ピッチプロペラ
- プロペラ翼がボスに完全に固定されており、ピッチを変更することができない形式のプロペラです。構造が単純で堅牢であり、製造コストも抑えられるため、多くの商船で採用されています。後進をかける際には、主機関そのものを逆転させるか、逆転機を用いる必要があります。
- 可変ピッチプロペラ
- プロペラ翼の取り付け角度（ピッチ）を、運転中に自由に変更できる装置を備えたプロペラです。主機関を一定方向に回転させたまま、翼の角度を変えるだけで前進・後進や速力の調節が可能なため、操船性に優れています。頻繁に離着岸を行う船舶や曳船などに適しています。
- プロペラピッチ
- プロペラが滑りのない理想的な流体の中で1回転したときに、軸方向に進む理論上の距離のことです。翼のねじれ具合によって決まります。実際の航行では水の抵抗やスリップが発生するため、船が実際に進む距離は、この理論上のピッチよりも短くなるのが一般的です。
- スリップ
- プロペラの理論上の進出距離（ピッチ×回転数）と、船が実際に進んだ距離との差を指します。通常は百分率（スリップ比）で表されます。船体の汚れ、船の積載状態、風向、海流などの影響を受けて変化し、推進効率を評価する上で重要な指標となります。
- キャビテーション
- プロペラが高速回転する際、翼表面の圧力が低下し、海水が沸騰して気泡が発生する現象です。この気泡が崩壊する時の衝撃で、プロペラ表面の浸食（エロージョン）や、騒音、振動の原因となります。また、推進効率を大きく低下させる要因にもなります。
- プロペラ軸
- 主機関や減速機からの回転トルクをプロペラに伝達するための軸です。同時に、プロペラが発生させた推力を船体に伝える役割も担います。海水にさらされる部分は腐食しやすいため、スリーブの装着やゴム巻き、防食塗装などの対策が施されています。
- スラスト軸受
- プロペラが発生させた前進または後進方向の推力（スラスト）を受け止め、船体に伝えるための軸受です。軸が前後に動くのを防ぐ役割を持っています。摩擦を減らし、大きな推力を支えるために、油膜を利用したミッチェル形軸受などが広く用いられています。
- 船尾管シール装置
- 船尾管から海水が船内に浸入するのを防ぎ、同時に船尾管内部を潤滑する油が船外（海洋）へ漏れ出すのを防ぐための密閉装置です。ゴム製のシールリングを用いたリップシール方式が一般的であり、海洋汚染防止と機関室の浸水防止のために非常に重要な部品です。
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