CN104321248A - 翻转危险度计算系统 - Google Patents

Abstract

提供翻转危险度计算系统，其不使用船体信息，就能够根据船体的摇摆，计算出成为翻转危险指标的翻转危险度。其具备：加速度传感器，其检测船舶(7)的上下方向的往复运动以作为假想的摇摆中心轴(O)的上下方向的摇摆；角速度传感器，其检测船舶(7)的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动以作为船舶(7)的重心(G)的以摇摆中心轴(O)为中心的单摆运动；以及运算部，其计算出根据加速度传感器(4)和角速度传感器(5)的检测结果得到的、将摇摆中心轴(O)和船舶(7)的重心(G)连结起来的摇摆半径(l)、及将摇摆中心轴(O)和船舶(7)的稳心(M)连结的翻转极限摇摆半径(L_max)而作为翻转危险度。

Description

翻转危险度计算系统

技术领域

本发明涉及计算成为船舶的翻转危险指标的翻转危险度的翻转危险度计算系统。

背景技术

为了将船舶的翻转防患于未然，提出了通知翻转的危险性的技术(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中，通过显示基于航行中的船体运动数据和设计阶段的复原性能信息得到的翻转可能性的极限值信息，来判定翻转的危险性。另外，关于设计阶段的复原性能信息，不存在具体的记载，但考虑现有的造船学的话，认为是船宽的值、重心位置、与船体的倾斜对应的浮心位置及稳心位置等船体信息。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2008-260315号公报

发明内容

发明所要解决的课题。

然而，在现有技术中，在船体信息不明的情况下，或者不是准确的船体信息的情况下，存在仅依据航行中的船体运动数据无法求出成为翻转危险指标的信息的问题。

船舶的翻转事故中，占大半的是渔船或旅游渔船等中小型船。这些船舶在购入后，由渔民或船舶所有者在船体上设置了渔具或出于嗜好目的的各种各样的装置器具，因此刚建造好后从造船所交接时的船体信息大多背离了实际成为航行状态后的船体信息。由于这样的现状，所以从法律中也排除了这些船舶具备船体的复原性资料作为船体信息的必要性(船舶安全法实施规则)。

并且，在大型船舶中，即使是根据上述法律尽到完整具备船体的复原性资料作为船体信息的义务的船舶，根据船舶的周围环境(风浪大小和海水密度浓淡等)、船舶的状态(载货和剩余燃料的量等)，船体信息变化大，难以事先把握准确的船体信息。而且，在反复转售的船舶等中，也存在没有留下船体信息的事例。

本发明鉴于上述问题点，解决了现有技术的问题，其目的是提供翻转危险度计算系统，不使用船体信息，根据船体的摇摆就能够计算出成为翻转危险指标的翻转危险度。

用于解决课题的手段

本发明的翻转危险度计算系统的特征在于，其具备：上下方向检测单元，其检测船舶的上下方向的往复运动而作为假想的摇摆中心轴的上下方向的摇摆；转动方向检测单元，其检测所述船舶的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动而作为所述船舶的重心的以所述摇摆中心轴为中心的单摆运动；以及运算单元，其计算出根据所述上下方向检测单元和所述转动方向检测单元的检测结果得到的、将所述摇摆中心轴和所述船舶的重心连结起来的摇摆半径、及将所述摇摆中心轴和所述船舶的稳心连结起来的翻转极限摇摆半径作为翻转危险度。

进而，在翻转危险度计算系统中，所述运算单元也可以计算基于所述摇摆半径和所述翻转极限摇摆半径的翻转极限倾斜角度而作为所述翻转危险度。

发明效果

根据本发明，起到如下效果，不使用船体信息，就能够根据船舶的上下方向的往复运动和船舶的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动，计算出成为翻转危险指标的翻转危险度。

附图说明

图1是示出本发明的翻转危险度计算系统的实施方式的结构的概略立体图。

图2是示出图1所示的振动检测部向船舶的安装例的概略立体图。

图3是示出本发明的翻转危险度计算系统的实施方式的结构的框图。

图4是用于说明应用在本发明的翻转危险度计算系统的实施方式中的三维重心位置检测理论的说明图。

图5是用于说明应用在本发明的翻转危险度计算系统的实施方式中的三维重心位置检测理论的说明图。

图6是用于说明浮在水面上的船舶的摇摆中心轴的说明图。

图7是示出船舶稍稍右倾的瞬间的状态的图。

图8是示出船舶达到大倾斜的情况下的稳心M、重心G、浮心B、摇摆中心轴O和GZ的关系的图。

图9是用于说明浪高和船体的倾斜的关系的说明图。

图10是示出本发明的翻转危险度计算系统的实施方式的翻转危险度计算例的图。

图11是示出本发明的翻转危险度计算系统的实施方式的作为翻转危险度的计算对象的模型船的图。

图12是示出以图11所示的模型船为对象的翻转危险度计算例的图。

图13是示出图12所示的θ_max和重心高度的位置的关系的散点图。

具体实施方式

接下来，参照附图，对本发明的实施方式具体进行说明。

参照图1，本实施方式的翻转危险度计算系统具备：振动检测部1，其安装于船舶并检测船舶的摆动；和数据处理装置2，其根据由振动检测部1检测出的船舶的摆动，预测翻转的危险度。

振动检测部1由基准板3、作为检测基准板3的摆动的摆动检测单元发挥功能的加速度传感器4和角速度传感器5、以及A/D(模拟/数字)转换器6构成。

基准板3是在四角形成有安装孔31的矩形形状的平板，并标记有Y轴线32和与Y轴线32垂直的X轴线33。加速度传感器4调整灵敏度轴，以检测与Y轴线32及X轴线33垂直的Z轴方向的加速度、即基准板3的上下方向的纵摆(摆动)。并且，角速度传感器5调整灵敏度轴，以检测以Y轴线32为中心的旋转方向的角速度、即基准板3的以Y轴线32为中心的转动方向的横摆(摆动)。另外，对于加速度传感器4和角速度传感器5，不特别限定，作为加速度传感器4例如可以采用半导体式或静电容式等任意的传感器，并且，作为角速度传感器5例如可以采用陀螺仪或光纤陀螺等任意的传感器。并且，也可以使用3轴(3维)角速度传感器作为加速度传感器4和角速度传感器5。

并且，在基准板3上设有A/D(模拟/数字)转换器6。A/D转换器6将从加速度传感器4和角速度传感器5输出的模拟信号(检测结果)转换成数字信号并向数据处理装置2输出。

参照图2，振动检测部1向船舶7的安装以船舶7的中心线为基准来进行。另外，船舶7的中心线是船舶7的重心G所在的前后方向的假想轴。基准板3以Y轴线32与船舶7的中心轴平行、且垂直于Y轴线32及X轴线33的Z轴与船舶7的中心轴相交的方式安装于船舶7。由此，加速度传感器4调整灵敏度轴以检测出船舶7的上下方向的纵摆(摆动)，从而作为检测船舶7的上下方向的往复运动的上下方向检测单元发挥功能。并且，角速度传感器5调整灵敏度轴以检测船舶7的以中心轴为中心的转动方向的横摆(摆动)，从而作为检测船舶的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动的转动方向检测单元发挥功能。另外，为了使加速度传感器4作为纵摆检测单元准确地发挥功能，理想中优选使Y轴线32与船舶7的中心轴一致，但如图2所示，即使将基准板3安装在Y轴线32从船舶7的中心轴在上下方向上偏离的位置(例如，甲板等)，也能够基本准确地检测船舶7的上下方向的纵摆(摆动)。并且，在图2中，作为基准板3向船舶7的安装方法的一例，示出了通过螺栓8紧固安装孔31的结构，但振动检测部1即基准板3只要与船舶7一体地摆动，就不限定基准板3向船舶7的安装方法，也可以采用螺栓以外的其他的安装方法(磁力或吸盘等)。并且，只要基准板3不因船舶的摆动而滑动，可以载置于甲板，也可以适当设置在船舱或操舵室内。而且，也可以不使用基准板3，而将加速度传感器4和角速度传感器5直接安装于船舶7。

参照图3，数据处理装置2具备：由微处理器等构成的运算部21、由ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)等构成的存储部22、键盘等操作部23、液晶显示器和扬声器等通知部24、以及接收部25，各部分通过总线26连接。

在存储部22存储有用于推导重心位置的运算程序、和该运算所需的输入用的各种常数。运算部21根据来自操作部23的运算指示，在一定期间，使来自加速度传感器4及角速度传感器5的输出存储到存储部23。接下来，运算部21按照存储于存储部22的运算程序，根据存储于存储部22的来自加速度传感器4和角速度传感器5的输出，基于船舶7的摇摆计算船舶7的翻转危险度。然后，通过通知部24向用户通知由运算部21计算的翻转危险度，并将其用作预测翻转危险的指标。

接下来，参照图4至图9对本实施方式的数据处理装置2中的翻转危险度的计算动作详细地进行说明。

在翻转危险度的计算动作之前，首先，如图4所示，对由一对弹簧80支承的弹簧结构体81上的物体82进行考察。弹簧结构体81上的物体82在因其移动而受到外部干扰的情况下，或者即便在停止中而被直接施加外力的情况下，会产生纵摆(上下方向的简谐振动)和横摆(转动方向)。另外，将横摆(转动方向)的中心轴设为摆动中心轴83。该纵摆和横摆根据物体82所具有的独一无二的空间的重心位置确定，因此如果求出纵摆的简谐振动频率“v’”和横摆的转动频率“v”，则不需要物体82的重量和形状的信息，就能够求出相对于摆动中心轴83的物体82的三维空间上的重心位置(以下，将该理论称作三维重心检测理论)。例如，如果物体82是相对于摆动中心轴83左右对称的形状，则从摆动中心轴83至物体82的重心G的重心高度“l”可以由下式表示。

[数学式1]

$l^2+\frac{g}{4{\mathrm{\π}}^2{v}^2}l-\frac{b^2{v}^{,2}}{4v^2}=0$

这里，(数学式1)是在本发明人在先申请并授权的特许第4517107号中记载的(数学式16)中，使α＝0°的数学式，如果确定“l”的二次系数、一次系数及常数项，则求出“l”。另外，“π”是圆周率，“g”是重力加速度，“b”是弹簧结构体81中的一对弹簧80的宽度。

并且，根据三维重心检测理论，载置在弹簧结构体81上的物体82横转的极限的重心高度“l”即横转极限高度“l_max”可以通过下式表示。

[数学式2]

$l_{\max }=\frac{{\mathrm{\π}}^2{v}^{,2}{b}^2}{g}$

这里，(数学式2)是本发明者在先申请的特愿2011－266708号中记载为(数学式6)的数学式，只要解出纵摆的简谐振动频率“v’”和一对弹簧80的宽度“b”，就能够求出横转极限高度“l_max”。

并且，如图5所示，以摇摆中心轴83为中心使横转极限高度“l_max”移动，考虑其与一对弹簧80的宽度“b”两侧的各自的垂线之间的交点时，在比它靠外侧的区域，弹簧结构体81自身不存在，因此与横转极限高度“l_max”无关，所有的物体82都无法静止(存在)于弹簧结构体81上。因此，当将该极限交叉点公式化时，可以通过下式表示。

[数学式3]

$\frac{b}{2}=l_{\max }\·\sin {\mathrm{\θ}}_{\max }$

这里，θ_max是横转极限角度，是将以摇摆中心轴83为中心的横转极限高度“l_max”的圆弧与一对的弹簧80的宽度“b”两侧的各自的垂线之间的交点同摇摆中心轴83连结起来的直线与摇摆中心轴83上的垂线所成的角。

接下来，考察上述陆上三维重心检测理论向船舶7上的应用。

在三维重心检测理论中，如图4所示，将弹簧结构体81上的物体82的摇摆当作以摆动中心轴83为中心的摇摆，求出重心高度“l”和横转极限高度“l_max”。因此，在将三维重心检测理论应用于船舶7的情况下，也需要确定作为船舶7的摇摆中心的轴。

如图6(a)所示，漂在水面上的质点的运动因波浪而产生圆运动。该运动随着向水面下潜入而变小，在某个恒定的水深处不再运动。如图6(b)所示，理所当然地，船舶7也基本上由该运动支配。因此，对于船舶7，认为重心G以处于水面下的特定的轴位置为基点产生纵摆(上下方向的简谐振动)和横摆(转动方向)。另外，作为该纵摆及横摆的中心的轴位置，在假想的下心处并非以物理上目视可见的形式存在，但能够将该假想的下心设为船舶7的摇摆的摇摆中心轴O。因此，连结摇摆中心轴O和船舶7的重心G的线段的长度为与陆上的三维重心检测理论的重心高度“l”对应的船舶7的摇摆半径“l”。另外，重心G的摇摆中心轴O通常处于水面下，但根据船舶7的条件，理论上可自由取得从船底上部的船体内至船底下部的水中或水底下等。

并且，在三维重心检测理论中，如图4所示，事先需要支承弹簧结构体81的一对弹簧80的宽度“b”的值。例如，当弹簧结构体81是列车或汽车时，宽度“b”的值为左右车轴承部分的宽度的长度。然而，在将三维重心检测理论应用于船舶7的情况下，由于弹簧结构体81自身不存在，所以无法事先确定宽度“b”的值。

因此，对上述(数学式3)所示的宽度“b”的值和横转极限高度“l_max”的关系向船舶7上的应用进行考察。

首先，考虑船舶7以微小的横摆倾斜角倾斜的状态。图7是基于三维重心检测理论图示说明船舶7稍稍右倾的瞬间的状态的图。由于横摆倾斜角微小，所以如图7(a)所示，将稳心M、重心G、摇摆中心轴O看做处于直线上，该直线以横摆倾斜角度倾斜。在图7(b)中，示出了将图7(a)所示的稳心M、重心G及浮心B的位置关系放大的图。在图7(c)中，示出了将图7(b)所示的重心G及浮心B的位置关系放大的图。

参照图7，这里稳心M和重心G与船体的倾斜连动，但浮心B始终与船体的倾斜无关地位于从稳心M向下的垂线上。换言之，通过浮心B的垂线和通过船舶7不倾斜时的重心G的垂线之间的交点成为稳心M。因此，当船舶7倾斜时，在通过稳心M和重心G的直线与通过浮心B的垂线之间产生间隔。在船舶7倾斜的状态下，从重心G相对于通过浮心B的垂线引出水平线时，设其交点为Z，则其间隔的长度为GZ，成为船舶7的复原力的来源(复原杠杆的原理)。

如图7所示，GZ由稳心M、重心G、浮心B及摇摆中心轴O这四点连动而产生。在图7中，是假定船舶7以微小的横摆倾斜角倾斜的状态的例子，但在因暴风雨天气中等而暴露在大的外部干扰下时，船舶7的横摆倾斜角更大而逐渐变成大倾斜。在图8中示出了这样达到大倾斜时的稳心M、重心G、浮心B、摇摆中心轴O和GZ的关系。在图8中，(a)的船舶7示出了横摆倾斜角为零的状态，(b)的船舶7示出了以横摆倾斜角θ倾斜的状态，(c)的船舶7示出了以横摆倾斜角θ_max进一步倾斜的状态。

关于水面上的船舶7的摇摆，在比重心G靠下部的位置具有下心的摇摆中心轴O，在比重心G靠上部的位置具有上心的稳心M，在稳心M的垂直下方具有浮心B，假定通过这四点连动而横摆倾斜角θ变化。由于浮力始终作用于浮在水面的船舶7，因此即使船舶7倾斜，重心G的位置也只能与水面平行地移动。与此相对，如果船体的倾斜增加，则理论上存在的稳心M随着沿着圆弧状而其高度逐渐减小。因此，如图8(b)所示，随着船舶7逐渐倾斜而GZ也逐渐增加，但图8(b)所示的稳心M的位置(与通过浮心B的垂线的交点)，已经不是当初的图8(a)所示的稳心M的位置，而是稳心M所沿的圆弧的轨迹与从摇摆中心轴O通过重心G延伸的直线之间的交点。若船体从图8(b)所示的状态继续倾斜的话，则重心G与稳心M所沿的圆弧的轨迹之间的距离逐渐变小，由此GZ终归逐渐趋于减少。然后最终，如图8(c)所示，重心G到达稳心M所沿着的圆弧的轨迹，连结稳心M和重心G的线段的长度GM以及GZ也消失。该图8(c)所示的船舶7的横摆倾斜角“θ_max”为翻转与复原的边界，从而定义了船舶7的横摆倾斜角比“θ_max”小的复原区域和船舶7的横摆倾斜角比“θ_max”大的翻转区域。

这里，可知图8所示的横摆倾斜角“θ_max”和图5所示的横转极限角度“θ_max”都是表示翻转与复原的边界的角度，连结稳心M和摇摆中心轴O的线段的长度与陆上的三维重心检测理论的横转极限高度“l_max”对应。以下，将连结稳心M和摇摆中心轴O的线段的长度称为翻转极限摇摆半径“l_max”。并且，图8所示的复原区域的宽度、即在图8(a)所示的未倾斜的船舶7中通过重心G的垂线、与倾斜到图8(c)所示的翻转与复原之间的边界的船舶7中通过重心G的垂线的宽度，还可以看作为图5所示的一对弹簧80的宽度“b”的1/2。

因此，摇摆半径“l”、翻转极限摇摆半径“l_max”和幅“b”的关系式可以如下表示。

[数学式4]

${\left(\frac{b}{2}\right)}^2={\left(l_{\max }\right)}^2-l^2$

这里，将上述(数学式1)(数学式2)和(数学式4)联立方程化，则可以如下表示。

[数学式5]

$\left\{\begin{array}{c}{l}^2+\frac{g}{4{\mathrm{\π}}^2{v}^2}l-\frac{b^2{v}^{,2}}{{4v}^2}=0\\ {\left(\frac{b}{2}\right)}^2={\left(l_{\max }\right)}^2-l^2\\ l_{\max }=\frac{{\mathrm{\π}}^2{v}^{,2}{b}^2}{g}\end{array}\right.$

在(数学式5)的联立方程式中，根据来自加速度传感器4和角速度传感器5的输出，计算纵摆的简谐振动频率“v’”和横摆的转动频率“v”。即，将由加速度传感器4检测到的船舶7的上下方向的往复运动作为摇摆中心轴O的上下方向的摇摆(简谐振动频率“v’”)。并且，将由角速度传感器5检测到的船舶7的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动作为以摇摆中心轴O为中心的单摆运动(转动频率“v”)。

从而，在(数5)的联立方程式中未知数是摇摆半径“l”、翻转极限摇摆半径“l_max”和宽度“b”这三个。因此，通过(数5)的3个方程式，可以求出未知数摇摆半径“l”、翻转极限摇摆半径“l_max”和宽度“b”。即，在将三维重心检测理论应用于浮在水面的船舶7的情况下，不事先设定与陆上的三维重心检测理论的图5所示的一对弹簧80的宽度“b”对应的值，就能够根据纵摆的简谐振动频率“v’”和横摆的转动频率“v”求出摇摆半径“l”和翻转极限摇摆半径“l_max”。

接下来，进行船舶7的翻转极限条件的推导。

如图8所示，船舶7倾斜，当连结稳心M和重心G的线段的长度GM变成时，丧失复原力而翻转。并且，如上所述，连结稳心M和摇摆中心轴O的线段的长度为翻转极限摇摆半径“l_max”，连结重心G和摇摆中心轴O的线段的长度为摇摆半径“l”，因此翻转极限的条件式可以通过下式表示。

[数学式6]

GM＝l_max-1＞0

(数学式6)的条件式只不过是船舶7在水平方向上未产生摇摆(转动)而静止的状态的条件。船舶7在水面上始终受到风浪，因此在水平方向上一定会产生转动，因此有必要示出翻转极限最大转动角。如图8所示，即使船舶7沿转动方向倾斜，重心G相对于摇摆中心轴O的上下方向的位置不变，但处于距离摇摆中心轴O的翻转极限摇摆半径“l_max”的位置的稳心M的、相对于摇摆中心轴O的上下方向的位置，随着船舶7的横摆倾斜角θ变大而减少。因此认为，当横摆倾斜角θ为下式所示的条件时，船舶7翻转。

[数学式7]

l_max·cosθ≤1

因此，用于使船舶7在因风浪而摇摆中也不翻转的极限的横摆倾斜角“θ_max”(以下，称作翻转极限倾斜角度“θ_max”)可以使用翻转极限摇摆半径“l_max”和摇摆半径“l”通过下式表示。

[数学式8]

$\cos {\mathrm{\θ}}_{\max }=\frac{1}{l_{\max }}$

根据(数学式8)，用于使船舶7在因风浪而摇摆中也不翻转的横摆倾斜角θ需要满足下式。

[数学式9]

$\mathrm{\θ}\≤{\mathrm{\θ}}_{\max }={\cos }^{-1}\frac{1}{l_{\max }}$

(数学式7)的条件是在船舶7在水平方向上不产生摇摆(转动)而静止的状态(θ＝0)下，与(数学式6)等值，因此成为用于使船舶7不翻转的充分必要条件。

因此，数据处理装置2的运算部21根据存储于存储部22的来自加速度传感器4的角速度传感器5的输出，首先计算出纵摆的简谐振动频率“v’”和横摆的转动频率“v”，使用上述(数学式5)计算出翻转极限摇摆半径“l_max”和摇摆半径“l”，最后，使用上述(数学式9)计算出翻转极限倾斜角度“θ_max”作为翻转危险度。由运算部21计算出的翻转极限倾斜角度“θ_max”通过液晶显示器或扬声器等通知部24向用户通知，并用作预测船舶7的翻转危险的指标。另外，也可以构成为，将运算部21的计算过程中的翻转极限摇摆半径“l_max”和摇摆半径“l”作为翻转危险度来进行通知。并且，也可以构成为，根据来自角速度传感器5的输出，检测当前的船舶7的横摆倾斜角θ，将检测出的横摆倾斜角θ和翻转极限倾斜角度“θ_max”的比较结果作为翻转危险度进行通知。在该情况下，也可以构成为，当横摆倾斜角θ接近翻转极限倾斜角度“θ_max”时通知警报。

接下来，对由数据处理装置2的运算部21计算出的翻转极限倾斜角度“θ_max”和浪高的关系进行考察。

使船舶7倾斜的主要原因有几个，但在所有的船舶7中处于支配地位的是航海中遭遇的波浪。特别是在海面上风浪叠起而产生浪高，因此海波的出现是复杂的现象。因此，如果以最一般的、水深足够深的激浪为例，则使用有效浪高为妥当。

所谓有效浪高是指平均浪高，即将在海上在一定时间内观测到的各种浪高以从小到大的顺序依次排列时，对从最大的浪高起上数三分之一的位次的浪高求平均得到的浪高。因此，瞬间的最大浪高虽然罕见，但根据经验已知有时会达到有效浪高h的约1.6倍的高度。根据这样的关系，在造船和航海领域，将有效浪高h用作影响船体的稳定度和翻转危险性的基准是常见的。

基于有效浪高的概念，海上的激浪，是不仅有浪高还有各种各样的波长的波浪叠加的现象。因此，不仅是浪高，对船体7的倾斜造成影响的波长也必须考虑在内。在结合该技术考虑翻转危险度的情况下，最危险(容易使船体7倾斜)的是，如图9所示，浪高h的波长与使用(数学式5)计算的宽度“b”相等的情况。图9是这样的波长的波面达到图8中翻转极限摇摆半径“l_max”－摇摆半径“l”为0的位置处的、翻转极限摇摆半径“l_max”所描绘的圆的切线的角度的时候。将该情况图像化。此时的船舶7的横摆倾斜角“θ_h”可以使用利用(数学式5)计算出的宽度“b”和浪高h如下所示地定义。

[数学式10]

${\mathrm{\θ}}_h={\tan }^{-1}\frac{h}{b}$

因此，船舶7在因风浪而摇摆中也不翻转的浪高h的条件可以使用翻转极限倾斜角度“θ_max”通过下式表示。

[数学式11]

${\tan }^{-1}\frac{h}{b}\≤{\mathrm{\θ}}_{\max }$

因此，能够由数据处理装置2的运算部21根据翻转极限倾斜角度“θ_max”计算出船舶7在因风浪而摇摆中也不翻转的浪高h并进行输出，并且也可以构成为，通过输入浪高h，将被输入的浪高h和翻转极限倾斜角度“θ_max”的比较结果作为翻转危险度进行通知。

另外，基于如上所述的有效浪高的概念，在海上各种各样的浪高和波长逐渐重叠，因此考虑将图9所示的条件作为海上的船舶7的翻转极限的有效基准为妥当。此外，根据有效浪高的特殊性质，虽然频率极少但也可能出现达到有效浪高的假定的1.6倍的浪高，因此若将有效浪高应用于本基准，并将其作为船舶7的翻转极限的基准，则应定位于所需的最低限度，为了更安全，可以将有效浪高的1.6倍的浪高作为基准。

(翻转危险度计算例1)

在图10中示出将本实施方式的翻转危险度运算系统安装到船舶A、B，并计算翻转危险度的例子。船舶A、B的船体信息是已知的，根据船体信息并基于现有的造船学求出GM(连结稳心M和重心G的线段的长度)。

在GM为1.75(m)的船舶A上安装本实施方式的翻转危险度计算系统，并计算出翻转危险度的结果，与GM对应的翻转极限摇摆半径“l_max”－摇摆半径“l”为1.8m。并且，翻转极限倾斜角度“θ_max”为52.9°，可知足够安全。而且，翻转极限倾斜角度“θ_max”和横摆倾斜角“θ_h”几乎一致的浪高h为9.6m，浪高h大致为10m，结果是船舶A被视为有翻转危险。

在GM为1.36(m)的船舶B上安装本实施方式的翻转危险度计算系统，并计算出翻转危险度的结果，与GM对应的翻转极限摇摆半径“l_max”－摇摆半径“l”为1.22m。并且，翻转极限倾斜角度“θ_max”为40.9°，可知足够安全。而且，翻转极限倾斜角度“θ_max”和横摆倾斜角“θ_h”几乎一致的浪高h为5.7m，浪高h大致为6m，结果是船舶B被视为有翻转危险。

(翻转危险度计算例2)

图11(a)所示的船宽为0.22m的方形的模型船90浮在海水面，并在模型船90上安装本实施方式的翻转危险度计算系统来计算翻转危险度。对于模型船90，为了稳定地浮在水面上，如图11(b)所示，将压重物91配置于船底左右中央。然后将可以忽略重量的轻的基座(未图示)依次插入到压重物91之下，由此使从船底至压重物的重心位置G的重心高度的位置变化，分别计算翻转危险度，并在图12中示出其计算结果。并且，图13是以图12所示的计算结果中θ_max为纵轴、以重心高度的位置为横轴而取得的散点图。

参照图13，模型船90的翻转极限倾斜角度“θ_max”和重心高度位置一起大致呈2次曲线逐渐减少，其趋势的延长线也与模型船90翻转的重心高度位置几乎一致。因此，认为由本实施方式的翻转危险度计算系统计算出的翻转极限倾斜角度“θ_max”表示与重心高度位置对应的模型船90的翻转危险度。

并且，参照图12，在浪高h为0.6m的情况下，得到计算结果如下：翻转极限倾斜角度“θ_max”不足37.9且“θ_max”－“θh”为负而导致翻转。这里，在进一步提高距离模型船90的船底的重心高度位置的情况下，即使在翻转极限倾斜角度“θ_max”在30度以下的情况下，该模型船也会翻转，符合图13所示的2次曲线趋势。

另外，在本实施方式中，构成为将振动检测部1和数据处理装置2与线缆连接来进行使用的结构，但也可以通过无线方式连接振动检测部1和数据处理装置2。在该情况下，不必一体设置振动检测部1和数据处理装置2，而使数据处理装置2的一部分或全部的功能从振动检测部1分离，例如可以进行陆上设置。

如以上所说明的，本实施方式具备：加速度传感器4，其检测船舶7的上下方向的往复运动而作为假想的摇摆中心轴O的上下方向的摇摆；角速度传感器5，其检测船舶7的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动作为船舶7的重心G的以摇摆中心轴O为中心的单摆运动；以及运算部21，其计算出根据加速度传感器4和角速度传感器5的检测结果得到的、将摇摆中心轴O和船舶7的重心G连结起来的摇摆半径l、及将摇摆中心轴O和船舶7的稳心M连结起来的翻转极限摇摆半径L_max而作为翻转危险度。根据本发明，能够根据船舶的上下方向的往复运动和船舶的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动，计算出成为翻转危险指标的GM。并且，在该计算中，不需要使用船体信息，因此能够实时地计算出与船舶7的周围环境和船舶7的状态对应地变化的GM。

进而，根据本实施方式，构成为，运算部21根据摇摆半径l和翻转极限摇摆半径l_max计算出翻转极限倾斜角度θ_max作为翻转危险度。根据该结构，起到如下效果，不使用船体信息，就能够根据船舶的上下方向的往复运动和船舶的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动，计算出成为翻转危险指标的翻转极限倾斜角度θ_max。

另外，本发明不限定于上述各实施方式，在本发明的技术思想的范围内，显然可以适当变更各实施方式。并且，上述结构部件的数量、位置、形状等不限定于上述实施方式，在实施本发明的方面可以是合适的数量、位置、形状等。另外，在各图中，对相同的结构要素标以相同的标号。

标号说明

1：振动检测部；

2：数据处理装置；

3：基准板；

4：加速度传感器；

5：角速度传感器；

6：A/D转换器；

7：船舶；

21：运算部；

22：存储部；

23：操作部；

24：通知部；

25：接收部；

26：总线；

31：安装孔；

32：Y轴线；

33：X轴线；

80：弹簧；

81：弹簧结构体；

82：物体；

83：摆动中心轴。

Claims (2)

1.一种翻转危险度计算系统，其特征在于，其具备：

上下方向检测单元，其检测船舶的上下方向的往复运动而作为假想的摇摆中心轴的上下方向的摇摆；

转动方向检测单元，其检测所述船舶的以中心轴为中心的转动方向的单摆运动而作为所述船舶的重心的以所述摇摆中心轴为中心的单摆运动；以及

运算单元，其计算根据所述上下方向检测单元和所述转动方向检测单元的检测结果得到的、将所述摇摆中心轴和所述船舶的重心连结起来的摇摆半径、及将所述摇摆中心轴和所述船舶的稳心连结起来的翻转极限摇摆半径而作为翻转危险度。

2.根据权利要求1所述的翻转危险度计算系统，其特征在于，

所述运算单元计算基于所述摇摆半径和所述翻转极限摇摆半径的翻转极限倾斜角度而作为所述翻转危险度。