JP2004026041A - 可変周期型減揺水槽 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウイングタンクを連結させる連結水路に多数のダンパーを設けなくとも、１個のダンパーのみで有効範囲の広い制御を可能とする可変周期型減揺水槽を提供する。
【解決手段】動揺緩和流体Ｗが収容された一対のウイングタンク１ａ及び１ｂと両ウイングタンクを連通させる連結水路２とウイングタンク１ａと１ｂの間に空気を流通させる空気ダクト５とを有する減揺水槽１と、連結水路２に設けられたダンパー３と、空気ダクト５に設けられたバルブ６とを備えた可変周期型減揺水槽において、連結水路２を２分割し、一方の分割水路２ａにダンパー３を設け、その分割水路２ａの連結水路２に対する断面積比率を、減揺水槽を設置する船舶の登録幅に応じて適切な値になるようにする。
【選択図】 図２
【解決手段】動揺緩和流体Ｗが収容された一対のウイングタンク１ａ及び１ｂと両ウイングタンクを連通させる連結水路２とウイングタンク１ａと１ｂの間に空気を流通させる空気ダクト５とを有する減揺水槽１と、連結水路２に設けられたダンパー３と、空気ダクト５に設けられたバルブ６とを備えた可変周期型減揺水槽において、連結水路２を２分割し、一方の分割水路２ａにダンパー３を設け、その分割水路２ａの連結水路２に対する断面積比率を、減揺水槽を設置する船舶の登録幅に応じて適切な値になるようにする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の横揺れを抑制する減揺水槽、特に減揺水槽内の液体の動揺周期の調整が可能である可変周期型減揺水槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶の横揺れ角を減少させるため、Ｕ字管型の減揺水槽が使用されている。この減揺水槽は、船舶の横揺れにより励起される、減揺水槽内の液体の移動の位相差を利用して減揺効果を得るものである。船体の動揺は波に対し９０度の位相差で起こるが、この場合、船の横播れ周期と減揺水槽の固有周期が等しいと、減揺水槽内の液体は船体の横揺れに対し９０度の位相遅れを生じ、波に対しては１８０度の位相遅れを生じる。この時、波によって生じる横揺れモーメントと、減揺水槽中の液体によって生じるモーメントは正反対の方向になり、船体に作用する横揺れモーメントが相殺されて減揺効果が得られることが知られている。
【０００３】
しかし、船の横揺れ周期と減揺水槽の固有周期が大きく異なった場合、減揺水槽内の液体の生ずるモーメントが、波によって生ずる横揺れモーメントを効率よく抑えることが出来ず、時には横揺れ角を増加させるように作用することが知られている。このため、減揺水槽の固有周期を変化させるため、減揺水槽の連結水路にダンパーを設けたり、減揺水槽の空気ダクトの開度を調整したりするなど多くの発明、考案が行われてきた。例えば、特許第３０４８８６５号（以下、従来技術という）に開示されているように、複数に分割した連結水路にダンパーを設置し、その開閉によって減揺水槽の固有周期を変化させる制御方法が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には、次のような問題点がある。
【０００５】
従来技術では、減揺水槽の有効範囲を規則波によるマグニフィケーションカーブで定義しているため、有効範囲を減揺水槽固有周期から±１秒と定義していることと、ダンパーの頻繁な作動を回避するために動作すきま（ヒステリシス特性）をもたせて制御を行うため、制御上の有効範囲は更に狭くなり、減揺水槽に広い有効範囲を与えようとする場合、連結水路の分割数を多くすると共に、連結水路の分割比を厳密に決定し、厳密に固有周期を決定する必要があった。
【０００６】
このため、従来技術では当該減揺水槽を搭載する船舶で予想される、最短の横揺れ周期を包含するように、連結水路の全幅を使用した場合の固有周期Ａを決定する。次に、固有周期をＡとした場合の短期側有効周期（Ａ−１）秒からヒステリシス特性の重複範囲分を考慮した有効範囲２秒を考慮して、長期側有効周期（Ａ＋１）秒とする。次に第１のダンパーを設ける分割水路の幅（ダンパーの幅）を決定するが、この場合、第１のダンパーを設ける分割水路の幅は、第１のダンパーを閉鎖した時の固有周期が（Ａ＋２）秒となるように設定し、ダンパーを閉鎖した時の短期側有効周期範囲を（Ａ＋１）秒とし、ダンパー開放状態の長期側有効周期（Ａ＋１）秒と、有効周期が連続するようにしなければならない。
【０００７】
このように従来技術では１つの固有周期に対し、有効範囲を固有周期±１秒の範囲でしか設定できないから、有効範囲を広く取る場合は、ダンパーの数を多くしなければならないという問題があった。
【０００８】
従来技術の可変周期型減揺水槽装置の制御においては、バルブ及びダンパーの頻繁な開閉を避ける目的で、ヒステリシス特性の重複範囲を考慮して制御パターンを決めている。このため、制御上は、実際の有効範囲を更に短くしているのが現状である。
【０００９】
また、従来技術では減揺水槽の有効周期を定義する手段として、規則波によるマグニフィケーションカーブを使用しているが、実際の海洋波は不規則波であり、減揺水槽の有効範囲も不規則波中において定義しなければならない。また、ヒステリシス特性の重複範囲を考慮しない制御を可能とすれば、更に有効範囲を広げることが可能となる。
【００１０】
本出願人は、先に出願した特開２００２−８７３７９において、ヒステリシス特性の重複範囲を考慮しない制御が可能となる次のような可変周期型減揺水槽装置の制御方法を提案している。
【００１１】
その第一の制御方法は、左右一対のウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通する連結水路とを有する減揺水槽と、その連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記ウイングタンク上部を連結する空気ダクトと、この空気ダクトに設けられ、その開閉により減揺水槽の作動・停止を制御するバルブと、船体の横揺れ角を動揺検知手段によって検出し、船体横揺れの中心（ピーク）周期を求め、前記船体横揺れの中心周期に対応する前記ダンパーおよびバルブの開閉制御信号等を出力し、前記減揺水槽を制御する中央演算制御装置とを備える可変周期型減揺水槽において、前記ダンパー及びバルブの開閉制御を行うための前記船体横揺れの中心周期を求めるにあたり、前記中央演算制御装置は、前記動揺検知を１０動揺周期以上又は２分間以上求め、この求めた動揺データをフーリェ解析してパワースペクトルを求め、明確にした不規則波中の船体横揺れの中心周期に対し前記減揺水槽を制御すると共に、前記ダンパー及びバルブの開閉制御の時間間隔を前記動揺検知時間により大きくしたことを特徴とした船舶の可変周期型減揺水槽装置の制御方法である。
【００１２】
また、その第二の制御方法は、左右一対のウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通する連結水路とを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記ウイングタンク上部を連結する空気ダクトと、空気ダクトに設けられ、その開閉により減揺水槽の作動・停止を制御するバルブと、船体の横揺れ角を動揺検知手段によって検出し、不規則波中の船体横揺れの中心周期を求め、前記中心周期に対応する前記ダンパーおよびバルブの開閉制御信号等を出力し、前記減揺水槽を制御する中央演算制御装置を備える可変周期型減揺水槽において、前記ダンパー及びバルブの開閉制御の方法として、前記中央演算制御装置は前記中心周期を複数求め、複数の中心周期の一定率以上が切り替え周期を越えた場合にのみ、前記ダンパー及びバルブの切り替えを行いダンパーやバルブが頻繁に作動することを防止することを特徴とした船舶の可変周期型減揺水槽装置の制御方法である。
【００１３】
本発明は、上述した特開２００２−８７３７９の制御方法を適用することにより、従来技術のように連結水路に多数のダンパーを設けなくとも、１個のダンパーのみで有効範囲の広い制御を可能とする可変周期型減揺水槽を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本願の請求項１に記載の発明は、登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の２５％〜５６％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽である。
【００１５】
また、本願の請求項２に記載の発明は、登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の２６％〜５３％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽である。
【００１６】
また、本願の請求項３に記載の発明は、登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の１２％〜５２％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る可変周期型減揺水槽の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は可変周期型減揺水槽の全体構成を示すブロック図、図２は可変周期型減揺水槽の斜視図である。
【００１９】
可変周期型減揺水槽は、船舶（図示せず）に配置され、動揺緩和流体Ｗが収容された一対のウイングタンク１ａ及び１ｂとウイングタンク１ａ及び１ｂの下部を連通させる連結水路２とウイングタンク１ａと１ｂの間に空気を流通させる空気ダクト５とを有する減揺水槽１と、連結水路２に設けられ、その開閉によって減揺水槽１内部の動揺緩和流体Ｗの揺動周期を調整するダンパー３と、ダンパー３の開閉を制御するダンパー制御手段４と、空気ダクト５の中間に設けられ、その開閉により減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブ６と、バルブ６の開閉を制御するバルブ制御手段７と、動揺検出器８からの動揺信号を統計処理し、その結果に基づいてダンパー及びバルブの開閉を判定する運転判定手段９とから構成されている。
【００２０】
次に、この可変周期型減揺水槽における第一の制御方法について説明する。
【００２１】
実際の海洋の波浪は不規則波であり、単独の正弦波として捉えることが出来ない。同時に不規則波によって引き起こされる船体の横揺れも不規則なものとなる。
【００２２】
したがって、減揺水槽の固有周期が船体横揺れの中心周期に対して、有効範囲内にあるかを判定するためには、船体横揺れの中心周期を求める必要がある。
【００２３】
このため、動揺検出器８からの出力信号の検知時間を動揺周期１０回以上又は２分間以上とする。前記出力信号は運転判定手段９に入力され、統計処理されて、船体横揺れの中心周期が求められる。求められた中心周期に基づいて、運転判定手段９からダンパー制御手段４及びバルブ制御手段７に指令が発せられ、ダンパー３及びバルブ６が、必要に応じ開閉制御される。
【００２４】
次に、第二の制御方法について説明する。
【００２５】
第一の制御方法で述べたように、実際の海洋の波浪は不規則波であり、単独の正弦波として捉えることが出来ない。同時に不規則波によって引き起こされる船体の横揺れも不規則なものとなる。したがって、減揺水槽の固有周期が船体横揺れの中心周期に対して、有効範囲内にあるかを判定するためには、船体横揺れの中心周期を求めねばならない。このため、動揺検知器８からの信号出力検知時間を不規則波による横揺れとして解析するため、充分な計測時間とする必要がある。
【００２６】
この制御方法では、動揺信号検知時間を複数に分割し、それぞれの区分における船体横揺れの中心周期を求める。この場合の分割数は２から５が適当であるが、１分割当たりの動揺検知時間は動揺周期５回前後又は１分間前後とする。動揺検知器８からの出力信号は運転判定手段９に入力され、統計処理されて、分割区分毎の船体横揺れの中心周期と全動揺信号検知時間における船体横揺れの中心周期が求められる。求められた複数の船体横揺れの中心周期の分布範囲に基づいて、運転判定手段９からダンパー制御手段４及びバルブ制御手段７に指令が発せられ、ダンパー３及びバルブ６が、必要に応じ開閉制御される。
【００２７】
図３に、本発明の一実施形態に係る可変周期型減揺水槽の平面図を示す。
【００２８】
図３において、可変周期型減揺水槽は、一対のシングルタイプのウイングタンク１ａ、１ｂと、前記ウイングタンク１ａと１ｂを連結させる連結水路２を有している。そして、連結水路２は仕切板１０によって２個の分割水路２ａ、２ｂに分割されており、一方の分割水路２ａにダンパー３が設けられている。
【００２９】
そして、登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶に設置する場合には、ダンパー３の設けられている分割水路２ａの断面積が連結水路２の断面積の２５％〜５６％となるようにしている。
【００３０】
また、登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶に設置する場合には、ダンパー３の設けられている分割水路２ａの断面積が連結水路２の断面積の２６％〜５３％となるようにしている。
【００３１】
また、登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶に設置する場合には、ダンパー３の設けられている分割水路２ａの断面積が連結水路２の断面積の１２％〜５２％となるようにしている。
【００３２】
上記のような構成の可変周期型減揺水槽にすることにより、上述した特開２００２−８７３７９の制御方法を適用することで、従来技術のように連結水路に多数のダンパーを設けなくとも、１個のダンパーのみによって有効範囲の広い制御が可能となる。
【００３３】
なお、前述の実施形態では、連結水路２を２分割したが、図４に示すように、連結水路２を２個の仕切板１０ａ、１０ｂによって３個の分割水路２ａ、２ｂ、２ｃに分割し、その内の中間の分割水路２ａにダンパー３を設け、ダンパー３を設けた分割水路２ｂの断面積と連結水路２の比率を上記の値になるようにしてもよい。
【００３４】
また、図３では、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅と連結水路２の幅は同一としているが、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅が連結水路２より大きくてもよい。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
上述の実施形態に係る可変周期型減揺水槽を用いた周期制御方法を、４９９トン型の積荷変化の少ない船舶（漁業実習船等）に適用した場合を例に説明する。４９９トン型の漁業実習船の登録幅は９．０メートル以上で９．７メートル未満の範囲にほぼ分布し、登録幅が９．４メートルのものが標準的である。
【００３６】
通常、船の横揺れ周期Ｔｓは次の（１）式で表される。
【００３７】
Ｔｓ＝２．０１κ／（ＧＭ）１／２ ……… （１）
ただし、κ＝慣動半径
【００３８】
また、４９９トン型の漁業実習船は、減揺水槽使用状態で標準的に、ＧＭ＝約１．０〜０．５、κ＝約３．７〜４．０の範囲で変化する。このため、横揺れ周期は、約７．５秒から１１．５秒の範囲で変化する。
【００３９】
この時、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を９．４ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを２．７５ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．５１ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２５％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．５秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の２５％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．１３ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約８．３秒、長周期側の有効範囲は約１１．５秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、７．５秒〜８．３秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、８．３秒〜１１．５秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である７．５秒〜１１．５秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が７．５秒未満及び１１．５秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００４０】
同様に、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を９．４ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを２．７５ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．５１ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５６％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．５秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５６％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．６７ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．３秒、長周期側の有効範囲は約１４．２秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、７．５秒〜１０．３秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、１０．３秒〜１１．５秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である７．５秒〜１１．５秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が７．５秒未満及び１１．５秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００４１】
このように、登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２５％〜５６％とした可変周期型減揺水槽を用いることにより、１個のダンパーのみで、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が可能となる。
【００４２】
これに対して、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を９．４ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを２．７５ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．５１ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２４％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．５秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の２４％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．１８ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約８．２秒、長周期側の有効範囲は約１１．３秒となる。したがって、周期制御を行う場合、７．５秒〜１１．３秒までは対応可能であるが、１１．３秒〜１１．５秒の範囲は制御不可能となる。
【００４３】
また、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を９．４ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを２．７５ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．５１ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５７％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．５秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５７％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．６５ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．４秒、長周期側の有効範囲は約１４．４秒となる。したがって、周期制御を行う場合、７．５秒〜１０．３秒までと１０．４秒〜１１．５秒が制御範囲となり、１０．３秒〜１０．４秒の範囲は制御不可能となる。
【００４４】
このように、登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２４％以下あるいは５７％以上とした可変周期型減揺水槽を用いた場合は、１個のダンパーのみでは、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が不可能となる。
【００４５】
（実施例２）
上述の実施形態に係る可変周期型減揺水槽を用いた周期制御方法を、６９９トン型の積荷変化の少ない船舶（漁業実習船等）に適用した場合を例に説明する。６９９トン型の漁業実習船の登録幅は９．７メートル以上で１１．０メートル未満の範囲にほぼ分布し、登録幅が１０．５メートルのものが標準的である。
【００４６】
また、６９９トン型の漁業実習船は、減揺水槽使用状態で標準的に、ＧＭ＝約１．０〜０．５、κ＝約３．９〜４．３の範囲で変化する。このため、横揺れ周期は、約７．８秒から１２．２秒の範囲で変化する。
【００４７】
この時、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１０．５ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．９８ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２６％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．８秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．８秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の２６％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．４７ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約８．８秒、長周期側の有効範囲は約１２．２秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、７．８秒〜８．８秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、８．８秒〜１２．２秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である７．８秒〜１２．２秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が７．８秒未満及び１２．２秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００４８】
同様に、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１０．５ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路の断面積を約１．９８ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５３％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．８秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．８秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５３％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．９３ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．８秒、長周期側の有効範囲は約１４．９秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、７．８秒〜１０．８秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、１０．８秒〜１２．２秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である７．８秒〜１２．２秒に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が７．８秒未満及び１２．２秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００４９】
このように、登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２６％〜５３％とした可変周期型減揺水槽を用いることにより、１個のダンパーのみで、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が可能となる。
【００５０】
これに対して、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１０．５ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．９８ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２５％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．８秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．８秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の２５％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．４９ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約８．８秒、長周期側の有効範囲は約１２．１秒となる。したがって、周期制御を行う場合、７．８秒〜１２．１秒までは対応可能であるが、１２．１秒〜１２．２秒の範囲は制御不可能となる。
【００５１】
また、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１０．５ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．９８ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５４％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．８秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．８秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５４％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．９１ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．９秒、長周期側の有効範囲は約１５．０秒となる。したがって、周期制御を行う場合、７．８秒〜１０．８秒までと１０．９秒〜１２．２秒が制御範囲となり、１０．８秒〜１０．９秒の範囲は制御不可能となる。
【００５２】
このように、登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２５％以下あるいは５４％以上とした可変周期型減揺水槽を用いた場合は、１個のダンパーのみでは、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が不可能となる。
【００５３】
（実施例３）
上述の実施形態に係る可変周期型減揺水槽を用いた周期制御方法を、２０００トン級の積荷変化の少ない船舶（漁業実習船等）に適用した場合を例に説明する。２０００トン級の漁業実習船の登録幅はおおよそ１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の範囲にほぼ分布し、登録幅が１４．０メートルのものが標準的である。
【００５４】
また、２０００トン級の漁業実習船は、減揺水槽使用状態で標準的に、ＧＭ＝約１．２〜０．４、κ＝約５．３の範囲で変化する。このため、横揺れ周期は、約９．６秒から１４．０秒の範囲で変化する。
【００５５】
この時、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１４．０ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５７ｍ、連結水路２の断面積を約２．０５ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の１２％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約９．６秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１３．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の１２％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．８１ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．２秒、長周期側の有効範囲は約１４．２秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、９．６秒〜１０．２秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、１０．２秒〜１４．０秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である９．６秒〜１４．０秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が９．６秒未満及び１４．０秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００５６】
同様に、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１４．０ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５７ｍ、連結水路２の断面積を約２．０５ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５２％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約９．６秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１３．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５２％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．９８ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１３．３秒、長周期側の有効範囲は約１８．４秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、９．６秒〜１３．３秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、１３．３秒〜１４．０秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である９．６秒〜１４．０秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が９．６秒未満及び１４．０秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００５７】
このように、登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の１２％〜５２％とした可変周期型減揺水槽を用いることにより、１個のダンパーのみで、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が可能となる。
【００５８】
これに対して、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１４．０ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５７ｍ、連結水路２の断面積を約２．０５ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の１１％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約９．６秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１３．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の１１％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．８３ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．１秒、長周期側の有効範囲は約１３．９秒となる。したがって、周期制御を行う場合、９．６秒〜１３．９秒までは対応可能であるが、１３．９秒〜１４．０秒の範囲は制御不可能となる。
【００５９】
また、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１４．０ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５７ｍ、連結水路２の断面積を約２．０５ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５３％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約９．６秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１３．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５３％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．９６ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１３．４秒、長周期側の有効範囲は約１８．５秒となる。したがって、周期制御を行う場合、９．６秒〜１３．３秒までと１３．４秒〜１４．０秒が制御範囲となり、１３．３秒〜１４．４秒の範囲は制御不可能となる。
【００６０】
このように、登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の１１％以下あるいは５３％以上とした可変周期型減揺水槽を用いた場合は、１個のダンパーのみでは、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が不可能となる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の可変周期型減揺水槽は、設置する船舶の登録幅に応じて、ダンパーを設ける分割水路の断面積を連結水路の断面積に対して適切な割合にしているので、１個のダンパーのみで、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変周期型減揺水槽の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る可変周期型減揺水槽の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る可変周期型減揺水槽の平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る可変周期型減揺水槽の平面図である。
【符号の説明】
１ 減揺水槽
１ａ、１ｂ ウイングタンク
２ 連結水路
２ａ、２ｂ、２ｃ 分割水路
３ ダンパー
４ ダンパー制御手段
５ 空気ダクト
６ バルブ
７ バルブ制御手段
８ 揺動検出器
９ 運転判定手段
１０、１０ａ、１０ｂ 仕切板
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の横揺れを抑制する減揺水槽、特に減揺水槽内の液体の動揺周期の調整が可能である可変周期型減揺水槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶の横揺れ角を減少させるため、Ｕ字管型の減揺水槽が使用されている。この減揺水槽は、船舶の横揺れにより励起される、減揺水槽内の液体の移動の位相差を利用して減揺効果を得るものである。船体の動揺は波に対し９０度の位相差で起こるが、この場合、船の横播れ周期と減揺水槽の固有周期が等しいと、減揺水槽内の液体は船体の横揺れに対し９０度の位相遅れを生じ、波に対しては１８０度の位相遅れを生じる。この時、波によって生じる横揺れモーメントと、減揺水槽中の液体によって生じるモーメントは正反対の方向になり、船体に作用する横揺れモーメントが相殺されて減揺効果が得られることが知られている。
【０００３】
しかし、船の横揺れ周期と減揺水槽の固有周期が大きく異なった場合、減揺水槽内の液体の生ずるモーメントが、波によって生ずる横揺れモーメントを効率よく抑えることが出来ず、時には横揺れ角を増加させるように作用することが知られている。このため、減揺水槽の固有周期を変化させるため、減揺水槽の連結水路にダンパーを設けたり、減揺水槽の空気ダクトの開度を調整したりするなど多くの発明、考案が行われてきた。例えば、特許第３０４８８６５号（以下、従来技術という）に開示されているように、複数に分割した連結水路にダンパーを設置し、その開閉によって減揺水槽の固有周期を変化させる制御方法が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には、次のような問題点がある。
【０００５】
従来技術では、減揺水槽の有効範囲を規則波によるマグニフィケーションカーブで定義しているため、有効範囲を減揺水槽固有周期から±１秒と定義していることと、ダンパーの頻繁な作動を回避するために動作すきま（ヒステリシス特性）をもたせて制御を行うため、制御上の有効範囲は更に狭くなり、減揺水槽に広い有効範囲を与えようとする場合、連結水路の分割数を多くすると共に、連結水路の分割比を厳密に決定し、厳密に固有周期を決定する必要があった。
【０００６】
このため、従来技術では当該減揺水槽を搭載する船舶で予想される、最短の横揺れ周期を包含するように、連結水路の全幅を使用した場合の固有周期Ａを決定する。次に、固有周期をＡとした場合の短期側有効周期（Ａ−１）秒からヒステリシス特性の重複範囲分を考慮した有効範囲２秒を考慮して、長期側有効周期（Ａ＋１）秒とする。次に第１のダンパーを設ける分割水路の幅（ダンパーの幅）を決定するが、この場合、第１のダンパーを設ける分割水路の幅は、第１のダンパーを閉鎖した時の固有周期が（Ａ＋２）秒となるように設定し、ダンパーを閉鎖した時の短期側有効周期範囲を（Ａ＋１）秒とし、ダンパー開放状態の長期側有効周期（Ａ＋１）秒と、有効周期が連続するようにしなければならない。
【０００７】
このように従来技術では１つの固有周期に対し、有効範囲を固有周期±１秒の範囲でしか設定できないから、有効範囲を広く取る場合は、ダンパーの数を多くしなければならないという問題があった。
【０００８】
従来技術の可変周期型減揺水槽装置の制御においては、バルブ及びダンパーの頻繁な開閉を避ける目的で、ヒステリシス特性の重複範囲を考慮して制御パターンを決めている。このため、制御上は、実際の有効範囲を更に短くしているのが現状である。
【０００９】
また、従来技術では減揺水槽の有効周期を定義する手段として、規則波によるマグニフィケーションカーブを使用しているが、実際の海洋波は不規則波であり、減揺水槽の有効範囲も不規則波中において定義しなければならない。また、ヒステリシス特性の重複範囲を考慮しない制御を可能とすれば、更に有効範囲を広げることが可能となる。
【００１０】
本出願人は、先に出願した特開２００２−８７３７９において、ヒステリシス特性の重複範囲を考慮しない制御が可能となる次のような可変周期型減揺水槽装置の制御方法を提案している。
【００１１】
その第一の制御方法は、左右一対のウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通する連結水路とを有する減揺水槽と、その連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記ウイングタンク上部を連結する空気ダクトと、この空気ダクトに設けられ、その開閉により減揺水槽の作動・停止を制御するバルブと、船体の横揺れ角を動揺検知手段によって検出し、船体横揺れの中心（ピーク）周期を求め、前記船体横揺れの中心周期に対応する前記ダンパーおよびバルブの開閉制御信号等を出力し、前記減揺水槽を制御する中央演算制御装置とを備える可変周期型減揺水槽において、前記ダンパー及びバルブの開閉制御を行うための前記船体横揺れの中心周期を求めるにあたり、前記中央演算制御装置は、前記動揺検知を１０動揺周期以上又は２分間以上求め、この求めた動揺データをフーリェ解析してパワースペクトルを求め、明確にした不規則波中の船体横揺れの中心周期に対し前記減揺水槽を制御すると共に、前記ダンパー及びバルブの開閉制御の時間間隔を前記動揺検知時間により大きくしたことを特徴とした船舶の可変周期型減揺水槽装置の制御方法である。
【００１２】
また、その第二の制御方法は、左右一対のウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通する連結水路とを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記ウイングタンク上部を連結する空気ダクトと、空気ダクトに設けられ、その開閉により減揺水槽の作動・停止を制御するバルブと、船体の横揺れ角を動揺検知手段によって検出し、不規則波中の船体横揺れの中心周期を求め、前記中心周期に対応する前記ダンパーおよびバルブの開閉制御信号等を出力し、前記減揺水槽を制御する中央演算制御装置を備える可変周期型減揺水槽において、前記ダンパー及びバルブの開閉制御の方法として、前記中央演算制御装置は前記中心周期を複数求め、複数の中心周期の一定率以上が切り替え周期を越えた場合にのみ、前記ダンパー及びバルブの切り替えを行いダンパーやバルブが頻繁に作動することを防止することを特徴とした船舶の可変周期型減揺水槽装置の制御方法である。
【００１３】
本発明は、上述した特開２００２−８７３７９の制御方法を適用することにより、従来技術のように連結水路に多数のダンパーを設けなくとも、１個のダンパーのみで有効範囲の広い制御を可能とする可変周期型減揺水槽を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本願の請求項１に記載の発明は、登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の２５％〜５６％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽である。
【００１５】
また、本願の請求項２に記載の発明は、登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の２６％〜５３％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽である。
【００１６】
また、本願の請求項３に記載の発明は、登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の１２％〜５２％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る可変周期型減揺水槽の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は可変周期型減揺水槽の全体構成を示すブロック図、図２は可変周期型減揺水槽の斜視図である。
【００１９】
可変周期型減揺水槽は、船舶（図示せず）に配置され、動揺緩和流体Ｗが収容された一対のウイングタンク１ａ及び１ｂとウイングタンク１ａ及び１ｂの下部を連通させる連結水路２とウイングタンク１ａと１ｂの間に空気を流通させる空気ダクト５とを有する減揺水槽１と、連結水路２に設けられ、その開閉によって減揺水槽１内部の動揺緩和流体Ｗの揺動周期を調整するダンパー３と、ダンパー３の開閉を制御するダンパー制御手段４と、空気ダクト５の中間に設けられ、その開閉により減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブ６と、バルブ６の開閉を制御するバルブ制御手段７と、動揺検出器８からの動揺信号を統計処理し、その結果に基づいてダンパー及びバルブの開閉を判定する運転判定手段９とから構成されている。
【００２０】
次に、この可変周期型減揺水槽における第一の制御方法について説明する。
【００２１】
実際の海洋の波浪は不規則波であり、単独の正弦波として捉えることが出来ない。同時に不規則波によって引き起こされる船体の横揺れも不規則なものとなる。
【００２２】
したがって、減揺水槽の固有周期が船体横揺れの中心周期に対して、有効範囲内にあるかを判定するためには、船体横揺れの中心周期を求める必要がある。
【００２３】
このため、動揺検出器８からの出力信号の検知時間を動揺周期１０回以上又は２分間以上とする。前記出力信号は運転判定手段９に入力され、統計処理されて、船体横揺れの中心周期が求められる。求められた中心周期に基づいて、運転判定手段９からダンパー制御手段４及びバルブ制御手段７に指令が発せられ、ダンパー３及びバルブ６が、必要に応じ開閉制御される。
【００２４】
次に、第二の制御方法について説明する。
【００２５】
第一の制御方法で述べたように、実際の海洋の波浪は不規則波であり、単独の正弦波として捉えることが出来ない。同時に不規則波によって引き起こされる船体の横揺れも不規則なものとなる。したがって、減揺水槽の固有周期が船体横揺れの中心周期に対して、有効範囲内にあるかを判定するためには、船体横揺れの中心周期を求めねばならない。このため、動揺検知器８からの信号出力検知時間を不規則波による横揺れとして解析するため、充分な計測時間とする必要がある。
【００２６】
この制御方法では、動揺信号検知時間を複数に分割し、それぞれの区分における船体横揺れの中心周期を求める。この場合の分割数は２から５が適当であるが、１分割当たりの動揺検知時間は動揺周期５回前後又は１分間前後とする。動揺検知器８からの出力信号は運転判定手段９に入力され、統計処理されて、分割区分毎の船体横揺れの中心周期と全動揺信号検知時間における船体横揺れの中心周期が求められる。求められた複数の船体横揺れの中心周期の分布範囲に基づいて、運転判定手段９からダンパー制御手段４及びバルブ制御手段７に指令が発せられ、ダンパー３及びバルブ６が、必要に応じ開閉制御される。
【００２７】
図３に、本発明の一実施形態に係る可変周期型減揺水槽の平面図を示す。
【００２８】
図３において、可変周期型減揺水槽は、一対のシングルタイプのウイングタンク１ａ、１ｂと、前記ウイングタンク１ａと１ｂを連結させる連結水路２を有している。そして、連結水路２は仕切板１０によって２個の分割水路２ａ、２ｂに分割されており、一方の分割水路２ａにダンパー３が設けられている。
【００２９】
そして、登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶に設置する場合には、ダンパー３の設けられている分割水路２ａの断面積が連結水路２の断面積の２５％〜５６％となるようにしている。
【００３０】
また、登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶に設置する場合には、ダンパー３の設けられている分割水路２ａの断面積が連結水路２の断面積の２６％〜５３％となるようにしている。
【００３１】
また、登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶に設置する場合には、ダンパー３の設けられている分割水路２ａの断面積が連結水路２の断面積の１２％〜５２％となるようにしている。
【００３２】
上記のような構成の可変周期型減揺水槽にすることにより、上述した特開２００２−８７３７９の制御方法を適用することで、従来技術のように連結水路に多数のダンパーを設けなくとも、１個のダンパーのみによって有効範囲の広い制御が可能となる。
【００３３】
なお、前述の実施形態では、連結水路２を２分割したが、図４に示すように、連結水路２を２個の仕切板１０ａ、１０ｂによって３個の分割水路２ａ、２ｂ、２ｃに分割し、その内の中間の分割水路２ａにダンパー３を設け、ダンパー３を設けた分割水路２ｂの断面積と連結水路２の比率を上記の値になるようにしてもよい。
【００３４】
また、図３では、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅と連結水路２の幅は同一としているが、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅が連結水路２より大きくてもよい。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
上述の実施形態に係る可変周期型減揺水槽を用いた周期制御方法を、４９９トン型の積荷変化の少ない船舶（漁業実習船等）に適用した場合を例に説明する。４９９トン型の漁業実習船の登録幅は９．０メートル以上で９．７メートル未満の範囲にほぼ分布し、登録幅が９．４メートルのものが標準的である。
【００３６】
通常、船の横揺れ周期Ｔｓは次の（１）式で表される。
【００３７】
Ｔｓ＝２．０１κ／（ＧＭ）１／２ ……… （１）
ただし、κ＝慣動半径
【００３８】
また、４９９トン型の漁業実習船は、減揺水槽使用状態で標準的に、ＧＭ＝約１．０〜０．５、κ＝約３．７〜４．０の範囲で変化する。このため、横揺れ周期は、約７．５秒から１１．５秒の範囲で変化する。
【００３９】
この時、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を９．４ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを２．７５ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．５１ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２５％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．５秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の２５％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．１３ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約８．３秒、長周期側の有効範囲は約１１．５秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、７．５秒〜８．３秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、８．３秒〜１１．５秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である７．５秒〜１１．５秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が７．５秒未満及び１１．５秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００４０】
同様に、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を９．４ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを２．７５ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．５１ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５６％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．５秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５６％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．６７ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．３秒、長周期側の有効範囲は約１４．２秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、７．５秒〜１０．３秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、１０．３秒〜１１．５秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である７．５秒〜１１．５秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が７．５秒未満及び１１．５秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００４１】
このように、登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２５％〜５６％とした可変周期型減揺水槽を用いることにより、１個のダンパーのみで、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が可能となる。
【００４２】
これに対して、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を９．４ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを２．７５ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．５１ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２４％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．５秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の２４％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．１８ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約８．２秒、長周期側の有効範囲は約１１．３秒となる。したがって、周期制御を行う場合、７．５秒〜１１．３秒までは対応可能であるが、１１．３秒〜１１．５秒の範囲は制御不可能となる。
【００４３】
また、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を９．４ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを２．７５ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．５１ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５７％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．５秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５７％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．６５ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．４秒、長周期側の有効範囲は約１４．４秒となる。したがって、周期制御を行う場合、７．５秒〜１０．３秒までと１０．４秒〜１１．５秒が制御範囲となり、１０．３秒〜１０．４秒の範囲は制御不可能となる。
【００４４】
このように、登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２４％以下あるいは５７％以上とした可変周期型減揺水槽を用いた場合は、１個のダンパーのみでは、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が不可能となる。
【００４５】
（実施例２）
上述の実施形態に係る可変周期型減揺水槽を用いた周期制御方法を、６９９トン型の積荷変化の少ない船舶（漁業実習船等）に適用した場合を例に説明する。６９９トン型の漁業実習船の登録幅は９．７メートル以上で１１．０メートル未満の範囲にほぼ分布し、登録幅が１０．５メートルのものが標準的である。
【００４６】
また、６９９トン型の漁業実習船は、減揺水槽使用状態で標準的に、ＧＭ＝約１．０〜０．５、κ＝約３．９〜４．３の範囲で変化する。このため、横揺れ周期は、約７．８秒から１２．２秒の範囲で変化する。
【００４７】
この時、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１０．５ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．９８ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２６％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．８秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．８秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の２６％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．４７ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約８．８秒、長周期側の有効範囲は約１２．２秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、７．８秒〜８．８秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、８．８秒〜１２．２秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である７．８秒〜１２．２秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が７．８秒未満及び１２．２秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００４８】
同様に、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１０．５ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路の断面積を約１．９８ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５３％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．８秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．８秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５３％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．９３ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．８秒、長周期側の有効範囲は約１４．９秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、７．８秒〜１０．８秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、１０．８秒〜１２．２秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である７．８秒〜１２．２秒に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が７．８秒未満及び１２．２秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００４９】
このように、登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２６％〜５３％とした可変周期型減揺水槽を用いることにより、１個のダンパーのみで、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が可能となる。
【００５０】
これに対して、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１０．５ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．９８ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２５％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．８秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．８秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の２５％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．４９ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約８．８秒、長周期側の有効範囲は約１２．１秒となる。したがって、周期制御を行う場合、７．８秒〜１２．１秒までは対応可能であるが、１２．１秒〜１２．２秒の範囲は制御不可能となる。
【００５１】
また、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１０．５ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５５ｍ、連結水路２の断面積を約１．９８ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５４％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約７．８秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１０．８秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５４％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．９１ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．９秒、長周期側の有効範囲は約１５．０秒となる。したがって、周期制御を行う場合、７．８秒〜１０．８秒までと１０．９秒〜１２．２秒が制御範囲となり、１０．８秒〜１０．９秒の範囲は制御不可能となる。
【００５２】
このように、登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の２５％以下あるいは５４％以上とした可変周期型減揺水槽を用いた場合は、１個のダンパーのみでは、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が不可能となる。
【００５３】
（実施例３）
上述の実施形態に係る可変周期型減揺水槽を用いた周期制御方法を、２０００トン級の積荷変化の少ない船舶（漁業実習船等）に適用した場合を例に説明する。２０００トン級の漁業実習船の登録幅はおおよそ１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の範囲にほぼ分布し、登録幅が１４．０メートルのものが標準的である。
【００５４】
また、２０００トン級の漁業実習船は、減揺水槽使用状態で標準的に、ＧＭ＝約１．２〜０．４、κ＝約５．３の範囲で変化する。このため、横揺れ周期は、約９．６秒から１４．０秒の範囲で変化する。
【００５５】
この時、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１４．０ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５７ｍ、連結水路２の断面積を約２．０５ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の１２％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約９．６秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１３．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の１２％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．８１ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．２秒、長周期側の有効範囲は約１４．２秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、９．６秒〜１０．２秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、１０．２秒〜１４．０秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である９．６秒〜１４．０秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が９．６秒未満及び１４．０秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００５６】
同様に、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１４．０ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５７ｍ、連結水路２の断面積を約２．０５ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５２％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約９．６秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１３．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５２％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．９８ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１３．３秒、長周期側の有効範囲は約１８．４秒となる。したがって、周期制御を行う場合、ダンパー３を開き連結水路２を全て開放状態にして、９．６秒〜１３．３秒の周期に対応させ、ダンパー３を閉じて分割水路２ａを閉鎖状態にして、１３．３秒〜１４．０秒の周期に対応させることにより、想定される横揺れ周期である９．６秒〜１４．０秒の周期に対応した周期制御が可能となる。なお、周期が９．６秒未満及び１４．０秒越えの場合には減揺水槽を停止する。
【００５７】
このように、登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の１２％〜５２％とした可変周期型減揺水槽を用いることにより、１個のダンパーのみで、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が可能となる。
【００５８】
これに対して、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１４．０ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５７ｍ、連結水路２の断面積を約２．０５ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の１１％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約９．６秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１３．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の１１％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約１．８３ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１０．１秒、長周期側の有効範囲は約１３．９秒となる。したがって、周期制御を行う場合、９．６秒〜１３．９秒までは対応可能であるが、１３．９秒〜１４．０秒の範囲は制御不可能となる。
【００５９】
また、ウイングタンク１ａ、１ｂの幅を１４．０ｍ、ウイングタンク１ａ、１ｂの長さを３．６ｍ、連結水路２の高さを０．５７ｍ、連結水路２の断面積を約２．０５ｍ２とし、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の５３％とした可変周期型減揺水槽が設置されている場合、不規則波中の短周期側有効範囲を約９．６秒に設定すると、ダンパー３を開き連結水路２が全て開放された状態での長周期側有効範囲は約１３．３秒となる。一方、ダンパー３を閉じて連結水路２の断面積の５３％を閉鎖すると、動揺緩和流体Ｗが移動できる連結水路の断面積は約０．９６ｍ２となり、短周期側の有効範囲は約１３．４秒、長周期側の有効範囲は約１８．５秒となる。したがって、周期制御を行う場合、９．６秒〜１３．３秒までと１３．４秒〜１４．０秒が制御範囲となり、１３．３秒〜１４．４秒の範囲は制御不可能となる。
【００６０】
このように、登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶において、ダンパー３を設けた分割水路２ａの断面積を連結水路２の断面積の１１％以下あるいは５３％以上とした可変周期型減揺水槽を用いた場合は、１個のダンパーのみでは、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が不可能となる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の可変周期型減揺水槽は、設置する船舶の登録幅に応じて、ダンパーを設ける分割水路の断面積を連結水路の断面積に対して適切な割合にしているので、１個のダンパーのみで、想定される横揺れ周期に対応した周期制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変周期型減揺水槽の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る可変周期型減揺水槽の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る可変周期型減揺水槽の平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る可変周期型減揺水槽の平面図である。
【符号の説明】
１ 減揺水槽
１ａ、１ｂ ウイングタンク
２ 連結水路
２ａ、２ｂ、２ｃ 分割水路
３ ダンパー
４ ダンパー制御手段
５ 空気ダクト
６ バルブ
７ バルブ制御手段
８ 揺動検出器
９ 運転判定手段
１０、１０ａ、１０ｂ 仕切板
Claims (3)
- 登録幅が９．０メートル以上で９．７メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の２５％〜５６％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽。
- 登録幅が９．７メートル以上で１１．０メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の２６％〜５３％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽。
- 登録幅が１１．０メートル以上で１５．５メートル未満の船舶に設置した、左右一対のシングルタイプのウイングタンクと該一対のウイングタンク下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンク上部を連結する空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記連結水路に設けられ、その開閉によって減揺水槽内部の液体の揺動周期を調整するためのダンパーと、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動と非作動を切り替えるためのバルブとを備える可変周期型減揺水槽において、前記連結水路を２個以上の分割水路に分割し、その内の１個の分割水路のみにダンパーを設けると共に、前記ダンパーが設けられた分割水路の断面積を前記連結水路の断面積の１２％〜５２％としたことを特徴とする可変周期型減揺水槽。
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| CN102433921A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-05-02 | 郝中林 | 水箱气封阀 |
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-
2002
- 2002-06-26 JP JP2002186412A patent/JP4261828B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR101400003B1 (ko) * | 2013-01-25 | 2014-05-28 | 삼성중공업 주식회사 | 해양구조물의 동요 저감 장치 |
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