JP2004009785A - 波浪予測動揺低減方法及び波浪予測動揺低減装置 - Google Patents

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Shiyouichi Higaki
檜垣 祥市
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三菱重工業株式会社
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Abstract

【課題】突発的な波に対しても十分に動揺低減効果を発揮できる波浪予測動揺低減方法及び波浪予測動揺低減装置を提供する。
【解決手段】波浪情報に基づいて波浪外力を予測し、予測された波浪外力を相殺するように減揺装置30を駆動制御することを特徴とする。
【選択図】  図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波浪予測動揺低減方法及び波浪予測動揺低減装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、船体の動揺を軽減する装置としては、アンチローリングタンクやフィンスタビライザー、また、舵を利用したものが知られている。これらを大別すると特定の周期の動揺に対応して減揺効果を発揮するアンチローリングタンク等と能動的に制御を行い動揺を軽減するフィンスタビライザー等に分類される。
前者は船体の固有動揺周期や、計測された平均動揺周期に合わせて使用され、一方、後者は計測された船体運動を入力とした制御を行うようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、後者の能動的な制御を行っている動揺軽減装置は、船体に設置された加速度計、傾斜計等より得られた船体運動の情報を入力としている。この船体運動は波浪による外力により引き起こされるものであり、これがある一定の周期で引き起こされる場合には十分に対処することはできるが、突発的な波浪、即ち周期的でない大波高の波による動揺に対しては十分に動揺軽減効果を発揮できないという問題がある。
そこで、この発明は、突発的な波に対しても十分に動揺低減効果を発揮できる波浪予測動揺低減方法及び波浪予測動揺低減装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、波浪情報に基づいて波浪外力を予測し、予測された波浪外力を相殺するように動揺軽減装置(例えば、実施形態における減揺装置30)を駆動制御することを特徴とする。
このように構成することで、突発的に発生した波浪外力を、波が船体に到達する前に予測して、波が到達した際に動揺軽減装置を波浪外力に応じて駆動制御しこれを相殺することが可能となる。
【0005】
請求項2に記載した発明は、波浪計測部(例えば、実施形態における波高計測装置10)と船体動揺計測部(例えば、実施形態における船体運動計測装置20)と動揺軽減装置とを備え、波浪計測部により検出された波浪情報と船体動揺計測部により検出された船体運動情報に基づいて波浪外力を予測すると共にこの波浪外力を相殺するように動揺軽減装置を駆動する制御回路部(例えば、実施形態における制御部34)を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、波浪情報と船体運動情報により正確な波浪外力を把握することが可能となる。
【0006】
請求項3に記載した発明は、前記波浪計測部は少なくとも船体(例えば、実施形態における船体2)の斜め後ろの波高を計測することを特徴とする。
このように構成することで、船体の揺れに大きく影響を与える斜め後ろからの波に対して確実に対処することが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1に示すように、波浪予測動揺低減装置1は、波高計測装置(波浪計測部)10と船体運動計測装置(船体動揺計測部)20と減揺装置(動揺軽減装置)30とを備えている。
波高計測装置10は、周知の計測装置であって、波浪情報である波の高さ(波の峰から谷までの垂直距離)、波の向き(波が来る向き)を計測するものであり、例えば、超音波式、ミリ波式、レーダ式等の形式のものがある。
【0008】
図2に示すように、波高計測装置10は甲板11の周縁の船首12から船尾13にかけて複数個配置され、各波高計測装置10の計測結果により波の各部の相対水位を計測して、波の方向及び波高を測定する。図3に示すように、照射された超音波が反射してくる時間により波までの距離を測定して波の高さを相対位置として把握する。ここで、各波高計測装置10の測定対象となる位置は、例えば、船体2から距離L(約10m)離れた位置に設定されている。ここで、この距離Lは自由に設定できる。
尚、この波高計測装置10の配置位置は、少なくとも船体2の揺れに大きな影響を与える斜め後ろの部位に配置することが好ましく、この場合進行方向前方の波からの影響を大きく受ける船首12にも配置することができる。
【0009】
船体運動計測装置20は、船体運動情報である3軸方向での加速度を計測する周知の加速度計と船体2の傾斜を計測する周知の傾斜計を備え、船体2の姿勢を算出して波高計測装置10により計測された波高の補正を行うものである。つまり、船体運動計測装置20の設置部位における加速度及び傾斜角度から、速度、距離に基づいて船体2の姿勢を求めている。
図2に示すように、この船体運動計測装置20は、船内であって船首12、船尾13、船体2の左右側部及び船体中央部に配置されている。
【0010】
減揺装置(動揺軽減装置)30は、周期的な船体2の揺れに対して、これを低減させる方向に各種装置を駆動するものである。具体的には図2、図4に示すようにフィンスタビライザー31、アンチピッチングフィン32や舵減揺装置33を備えている。
【0011】
フィンスタビライザー31は、船体2側部の前後の船底付近に設けられ、横揺れであるローリングを能動的に低減させるものである。このフィンスタビライザー31は小さな翼であり、翼の角度を変化させ調整された翼の揚力をローリングを相殺するように作用させるものである。例えば、左側にローリングを起こすと予想された場合には、左側のフィンスタビライザー31の翼を上向きの揚力を発生する方向に、また右側のフィンスタビライザー31の翼は下向きの揚力を発生する方向に調整することでローリングを相殺することができる。
また、アンチピッチングフィン32は、船首12や船尾13あるいはこれらの近傍に格納可能に取り付けられ、縦揺れであるピッチングを能動的に低減させるものである。このアンチピッチングフィン32も小さな翼であり、翼の角度を変化させてピッチングを相殺するように作用させるものである。
【0012】
舵減揺装置33は、舵3を操舵用としてではなく船体2の揺動を低減するために使用するものである。具体的にはフィンスタビライザー31によるローリングを抑える場合に舵減揺装置33を合わせて使用する。つまり、操舵によるローリングが重心との位置関係から操舵初期内側に傾斜し、徐々に外方向に傾斜することを利用してローリングを抑えるのに利用するのである。例えば、右側に船体2が傾斜する方向にローリングしようとした場合には、右側を引き起こす方向に舵3を右側へ切るようにして(取舵)対処する。
【0013】
制御部(制御回路部)34は、波高計測装置10により検出された波の高さと向き、及び船体運動計測装置20により検出された加速度等に基づいて、波浪外力を予測するものである。
具体的には波高計測装置10により計測された相対水位と船体運動計測装置20により求められた船体2の運動により波面の時系列を演算し、推定された波浪により船体2に作用する外力を推定し、逆位相の力を発生するように減揺装置30に信号を出力するものである。つまり、波浪外力が予想されると、制御部34はこの波浪外力を相殺するのに必要なローリング、ピッチングを付与するべく必要な減揺装置30、つまりフィンスタビライザー31、アンチピッチングフィン32、舵減揺装置33を1つまたは複数組み合わせ、これらに駆動信号を送出して制御する。
【0014】
ここで、制御部34は船体2が周期的に揺動する通常の周期的な波浪に対しても、前記フィンスタビライザー31、アンチピッチングフィン32、舵減揺装置33等を適宜駆動させて船体2を安定させるような制御を行っているが、上述したような突発的な波が進行してきた場合には、周期的な波浪に対する通常の制御を停止して、あるいはこの通常の周期的な波に対する制御による補正量を加味して、突発的な波に対する減揺制御を行うようになっている。
【0015】
上記実施形態によれば、例えば、突発的な波が船体2の斜め後ろ側(図2のA)から向かってきた場合には、波が船体2の周囲L(10m)の位置に到達すると、波高計測装置10により波の高さ、波の向きが計測される。このとき、船体2は波により動揺しているが、その動きは船体運動計測装置20により計測されている。
したがって、これら波高計測装置10による波浪情報と、船体運動計測装置20による船体運動情報に基づいて制御部34により波浪外力が予測される。そしてこの外力の逆位相の力を発生するようにローリング成分とピッチング成分が設定される。
【0016】
このように波浪外力が予測されると、波が船体2に到達するタイミングを見計らって制御部34はローリング成分とピッチング成分に応じて、前記減揺装置30のフィンスタビライザー31とアンチピッチングフィン32と舵減揺装置33の1つあるいは複数を、波浪によるローリング成分とピッチング成分を相殺するように駆動制御する。
その結果、波による船体2へのローリングとピッチングの影響を船体2が受ける直前に相殺することができるため、船体2は突発的な波浪に対しても些かも悪影響を受けずに安定した姿勢を保つことができる。
そして、このように突発的な波に対する制御が終了すると、通常の周期的な波浪に対する減揺制御を継続する。
【0017】
したがって、上記実施形態によれば、波が船体2に到達してから減揺装置30を駆動して船体2の揺れを制御する方法に比較して、船体2の揺れを効果的に低減することができる。また、波浪情報と船体運動情報により正確な波浪外力を把握することができるため、正確かつ効果的に船体2の揺れを低減することができる。とりわけ、船体2の揺れに大きく影響を与える斜め後ろからの波に対して確実に対処することが可能となるため、効果的に船体の揺れを低減することができる。その結果、突発的な大波高の波に対しても船舶の乗り心地、快適性が向上し、荷崩れの防止を図ることができる。
【0018】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項1に記載した発明によれば、突発的に発生した波浪外力を、波が船体に到達する前に予測して、波が到達した際に動揺軽減装置を波浪外力に応じて駆動制御しこれを相殺することが可能となるため、波が船体に到達してから動揺軽減装置を駆動して船体の揺れを制御する場合に比較して船体の揺れを効果的に低減することができる効果がある。したがって、突発的な大波高の波に対しても船舶の乗り心地、快適性が向上し、荷崩れの防止を図ることができる。
【0019】
請求項2に記載した発明によれば、波浪情報と船体運動情報により正確な波浪外力を把握することが可能となるため、正確かつ効果的に船体の揺れを低減することができる効果がある。
【0020】
請求項3に記載した発明によれば、船体の揺れに大きく影響を与える斜め後ろからの波に対して確実に対処することが可能となるため、効果的に船体の揺れを低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態のブロック図である。
【図2】この発明の実施形態の船体の平面図である。
【図3】この発明の実施形態の船体の揺れを示す側面図である。
【図4】この発明の実施形態の船舶の斜視図である。
【符号の説明】
2 船体
10 波高計測装置(波浪計測部)
20 船体運動計測装置(船体動揺計測部)
30 減揺装置(動揺軽減装置)
34 制御装置(制御回路部)

Claims (3)

  1. 波浪情報に基づいて波浪外力を予測し、予測された波浪外力を相殺するように動揺軽減装置を駆動制御することを特徴とする波浪予測動揺低減方法。
  2. 波浪計測部と船体動揺計測部と動揺軽減装置とを備え、波浪計測部により検出された波浪情報と船体動揺計測部により検出された船体運動情報に基づいて波浪外力を予測すると共にこの波浪外力を相殺するように動揺軽減装置を駆動する制御回路部を設けたことを特徴とする波浪予測動揺低減装置。
  3. 前記波浪計測部は少なくとも船体の斜め後ろの波高を計測することを特徴とする請求項2に記載の波浪予測動揺低減装置。
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