JP2004262431A - 船舶の動揺軽減装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
自動制御式の揚力型減揺装置(14)と自動制御式の受動型の減揺水槽(15)を併設し、両装置を遠隔制御可能とするコントロール部(4)を、ブリッジ、或いは、機器監視室に設ける。 両装置(14,15)の選択は、自動、或いは、手動操作で切り替えを可能とするシステムを構築する。 自動選択の場合は、基本的には船速情報を基に、予め設定した条件を満足した該装置の使用を優先し、もう一方の装置は選択された装置に対し悪影響を与えない制御を自動的に行う。
【選択図】
図1
Description
F/Sは、船体のほぼ中央部付近湾曲部の両舷に、各1枚ないし2枚のFINを突出させて、ロール情報に基づきFINの仰角を左右舷、互に反対方向へ駆動させ、船の前進速度を利用してFINに生じる揚力により減揺モーメントを得るシステムである。 最適な環境状態、例えば、予め設定した船速と船の復原力などが計画値を満足する場合に於ける減揺効率は70から90%位とされている。 F/Sは、古くから実用化され、その技術は周知の事実である。
(1)減揺モーメントの大きさは、船速に左右される。
(2)減揺効果は設定した船速より遅くなるにつれて減少し、船速0の状況では揚力が得られず減揺効果は0となる。
(1)急変する海気象状況によって船の横揺れ周期が変わり、ARTの液体の位相遅れが大幅に狂ってくると、減揺に必要な液体が制御のできない遊動水となって見かけの重心を上昇させ、その分、復原力に悪影響を与える。
(2)衝突回避や他の理由により船の針路を大きく変える急旋回などの時には、舵による船体傾斜に伴い、遊動水が発生し、更に船体傾斜を増長させる。
引用例−1は、船の平均横揺れ周期を基に最適な液体の位相遅れを得る制御グループを設定し制御する方法である。
引用例−2は、船が急旋回をする時に生じる遊動水を制動する急旋回対応の制御方法である。
引用例−3は、船速、舵角指令、風向風速などの情報を解析し、ARTの宿命的な欠点を解消する総合的な制御方法である。
引用例−4は、引用例−2の改良技術で、急旋回対応を簡易に制御する方法である。 尚、引用例−1乃至4の発明者は本願発明者と同一人物である。
しかし乍、従来技術の多くは遠隔駆動の設備がなく、その都度、手動で乗員による操作が成されていたが、減揺効率の高いF/Sを主とし、ARTは船速の遅い微速状態や停船状態用として補助的な使い方をしていたためと、F/SやARTを製作、販売する企業が異なるなどの理由もあり、面倒な操作に関する現場からの苦言の声に対し、両装置の制御を連接した事例は見当たらない。
1). F/Sを使用する時は、ARTの自由表面(液体の断面二次モーメント)を上手く利用して、減揺効率を嵩上げできるため、F/Sの大きさ(型式)を1〜2ランク小さくできる。
2). F/Sとの併設使用では、比較的船速の遅い時や、停船などの規則波的な揺れの時にARTを作動させれば良く、規則波的な揺れの状態で最高の減揺効果が得られる。従って、従来のように不規則波にも対応させる必要が無くなるのでARTの諸寸法を小さくできる。
尚、前述したように揚力型減揺装置であるF/S(12)と、舵減揺装置(13)の作動原理は同じであるから、本願説明では以下、F/S(12)を以て説明するが、F/S(12)を舵減揺装置(13)と置き換えても実施形態としては同じである。
図1は、本願発明の制御に係わる制御機構構成を示すプログラムの基本を示すフローチャートである。
図5は、本願発明に係わる減揺装置の概略構成を示した図である。
操舵輪部を手動操作に切り替えた時のみの出力される舵角指令信号の情報と船速情報が次の条件の一部、或いは、全てを満足した時に急旋回と判断させるが、この急旋回対応仕様を実行中であっても、条件を満たさなくなった時は、急旋回制御を解除する。
(1)予め設定する指令舵角値を検知したとき。
(2)急旋回と判断する指令舵角値を検知した時点から、その状態が予め設定する所要時間を維持しているとき。
(3)予め設定する船速値を検知したとき。
予め設定する諸数値は、舵面積や舵の機構そして船速によって定まるものであるから、その状況によって設定するものとする。
ア).船速が遅い方から速い方へのスピードアップ状態の時。
船速が予め設定した速い船速(X1)10ノットを検知するまでは、F/S(12)をOFF、ART(9)をONとする制御を実行する。 但し、ARTは、その時の平均横揺周期値に基づく通常の制御を、例えば、引用例−1、または、引用例−3などの制御を行う。
船速10ノット以上を検知した場合は、ARTをON、F/SをONとする制御を実行する。 但し、F/Sが翼を作動する反転周期値より大きく懸離れたART固有周期を選択すると言う、予め設定した特殊な制御、例えば、ARTの液体がF/Sの反転周期に追従できない状態を作り出す。言い換えれば、液体が殆ど移動できない状況下で生じる遊動水は見かけの重心(GGo)を上昇させるので、同時使用する時のみ、船の復原力(GoM)を意図的に小さし、F/Sの減揺効率の向上を図る制御を実行させる。
イ).船速が速い方から遅い方へのスピードダウン状態の時。
船速が予め設定した遅い船速(X2)6ノットを検知するまでは、ARTをON、F/SをONとする制御を実行する。 但し、ARTは、ア)と同じ制御を実行する。
船速6ノット以下を検知した場合は、ARTをON、F/SをOFFとする制御を実行する。 但し、ARTは、その時の平均横揺周期値に基づく通常の制御を、例えば、引用例−1、または、引用例−3などの制御を行う。
ウ).前記の制御実行中に急旋回情報を検知した時は、急旋回制御仕様に基づきARTのみをOFFとし、急旋回制御を解除した時は、急旋回仕様を実行する前の制御に復帰する。 この技術は揚力型減揺装置(14)と、受動型減揺水槽装置(15)を同時に使用する場合で、特に、ARTの遊動水を上手く利用して揚力型減揺装置(14)の減揺効果をアップさせる作用が得る制御方法で、請求項2の基本となる。
ア).船速が遅い方から速い方へのスピードアップ状態の時。
船速が予め設定した速い船速(X1)10ノットを検知するまでは、F/SをOFF、ARTをONとする制御を実行する。 但し、ARTは、その時の平均横揺周期値に基づく制御を、例えば、引用例−1、または、引用例−3などの制御を行う。
船速10ノット以上を検知した場合は、ARTをOFF、F/SをONとする制御を実行する。
イ).船速が速い方から遅い方へのスピードダウン状態の時。
船速が予め設定した遅い船速(X2)6ノットを検知するまでは、F/SをON、ARTをOFFとする制御を実行する。
船速6ノット以下を検知した場合は、ARTをON、F/SをOFFとする制御を実行する。 但し、ARTは、その時の平均横揺周期値に基づく通常の制御を、例えば、引用例−1、または、引用例−3などの制御を行う。
この技術は揚力型減揺装置(14)と、受動型減揺水槽装置(15)を自動選択させる場合で、個々の機能を最大限に発揮させ、船速に関わりなく高効率の減揺効果を得る制御方法で、請求項5の基本となる。
例えば、ARTの液体がF/Sの反転周期に追従できない、言い換えれば、液体が殆ど移動できない状況下で生じる遊動水は見かけの重心(GGo)を上昇させ、その分、船の復原力(GoM)を小さく(少なく)し、F/Sの減揺効果をアップさせるという作用を得るためである。
2・・・舵減揺操作盤
3・・・ART操作盤(減揺水槽用)
4・・・コントロ−ル部
5・・・演算解読回路 6・・・制御回路
7・・・制御実行回路 8・・・情報処理回路
9・・・減揺水槽(ART本体) 10・・・空気ダクト
11・・・空気ダクト付き閉鎖装置
12・・・フィンスタビライザー(FIN)
13・・・舵(舵減揺装置)
14・・・揚力型減揺装置(フィンスタビライザー、又は、舵減揺装置)
15・・・受動型減揺水槽装置(U字管型ART)
X1・・・予め設定する速い船速 X2・・・予め設定する遅い船速
H ANG・・・急旋回情報の解析結果
S ANG・・・急旋回設定条件 SP・・・実際の船速
Claims (8)
- 船体外に突出したFIN(12)、或いは、舵(13)などに発生する揚力を利用して減揺モーメントを得る自動制御方式の揚力型減揺装置(14)と、自動制御方式の受動型減揺水槽装置(15)とを併設し、前記の該減揺装置(14,15)を個々に制御するF/S操作盤(1)、或いは、舵減揺操作盤(2)と、ART操作盤(3)とを、制御的に連接し遠隔制御を可能とするコントロール部(4)とを、具備した船舶の動揺軽減装置に於いて、揚力型減揺装置(14)或いは、受動型減揺水槽装置(15)の一方を手動で意図的に選択し、単独使用を可能とすることを特徴とする船舶の動揺軽減装置の制御方法。
- 船体外に突出したFIN(12)、或いは、舵(13)などに発生する揚力を利用して減揺モーメントを得る自動制御方式の揚力型減揺装置(14)と、自動制御方式の受動型減揺水槽装置(15)とを併設し、前記の該減揺装置(14,15)を個々に制御するF/S操作盤(1)、或いは、舵減揺操作盤(2)と、ART操作盤(3)とを、制御的に連接し遠隔制御を可能とする手段と、舵を操作する操舵輪部には手動操作と自動操作を切り替えられる手段と、自動操作から手動操作に切り替えられた時のみ、その舵角指令情報を出力するポテンショメ−タ等の検出器の手段と、前記の各機器から出力されるデーターの情報解読や制動などの制御を司るコントロール部(4)、とを具備した船舶の動揺軽減装置に於いて、船速、急旋回情報などをコントロ−ル部(4)で解読し、予め設定してある船速条件より、遅い船速を検知した場合は、受動型減揺水槽装置(15)のみを作動させ、速い船速を検知した場合は、揚力型減揺装置(14)と、予め設定した特殊な制御を実行する受動型減揺水槽装置(15)とを同時に作動させ、前記の制御実行中に急旋回情報を検知した時は、急旋回制御仕様に基づき受動型減揺水槽装置(15)のみを非作動とし、急旋回制御を解除する時は、急旋回仕様を実行する前の制御に復帰する制御を自動的に実行させることを特徴とする船舶の動揺軽減装置の制御方法。
- 揚力型減揺装置(14)と受動型減揺水槽装置(15)とを同時に作動させる際の前記特殊な制御は、揚力型減揺装置(14)が翼を作動する反転周期値より大きく懸離れた受動型減揺水槽装置(15)の固有周期について選択するものであることを特徴とする請求項2記載の船舶の動揺軽減装置の制御方法。
- 船速、急旋回情報などをコントロ−ル部(4)で解読し、予め設定してある船速条件より、遅い船速を検知した場合は、受動型減揺水槽装置(15)のみを作動させ、速い船速を検知した場合は、揚力型減揺装置(14)と、予め設定した特殊な制御を実行する受動型減揺水槽装置(15)とを同時に作動させる場合において、
ア).船速が遅い方から速い方へのスピードアップ状態の時
船速が予め設定した速い船速(X1)を検知するまでは、揚力型減揺装置(14)をオフ、受動型減揺水槽装置(15)をオンとする制御を実行し、
速い船速(X1)以上を検知した場合は、揚力型減揺装置(14)をオン、受動型減揺水槽装置(15)をオンとする制御を実行し、
イ).船速が速い方から遅い方へのスピードダウン状態の時
船速が予め設定した遅い船速(X2)を検知するまでは、揚力型減揺装置(14)をオン、受動型減揺水槽装置(15)をオンとする制御を実行し、
遅い船速(X2)以下を検知した場合は、揚力型減揺装置(14)をオフ、受動型減揺水槽装置(15)をオンとする制御を実行することを特徴とする請求項2記載の船舶の動揺軽減装置の制御方法。 - 船体外に突出したFIN(12)、或いは、舵(13)などに発生する揚力を利用して減揺モーメントを得る自動制御方式の揚力型減揺装置(14)と、自動制御方式の受動型減揺水槽装置(15)とを併設し、前記の該減揺装置(14,15)を個々に制御するF/S操作盤(1)、或いは、舵減揺操作盤(2)と、ART操作盤(3)とを、制御的に連接し遠隔制御を可能とする手段と、舵を操作する操舵輪部には手動操作と自動操作を切り替えられる手段と、自動操作から手動操作に切り替えられた時のみ、その舵角指令情報を出力するポテンショメ−タ等の検出器の手段と、前記の各機器から出力されるデーターの情報解読や制動などの制御を司るコントロール部(4)、とを具備した船舶の動揺軽減装置に於いて、船速、急旋回情報などをコントロ−ル部(4)で解読し、予め設定してある船速条件より、遅い船速を検知した場合は、受動型減揺水槽装置(15)のみを作動させ、速い船速を検知した場合は、能動型減揺装置(14)のみを作動させ、前記の受動減揺水槽装置(15)の制御実行中に急旋回情報を検知した時は急旋回制御仕様に基づき非作動とし、急旋回制御を解除する時は、急旋回仕様を実行する前の制御に復帰する制御を自動的に実行させることを特徴とする船舶の動揺軽減装置の制御方法。
- 予め設定してある船速条件より、遅い船速を検知した場合は、受動型減揺水槽装置(15)のみを作動させ、速い船速を検知した場合は、揚力型減揺装置(14)のみを作動させる場合において、
ア).船速が遅い方から速い方へのスピードアップ状態の時
船速が予め設定した速い船速(X1)を検知するまでは、揚力型減揺装置(14)をオフ、受動型減揺水槽装置(15)をオンとする制御を実行し、
速い船速(X1)以上を検知した場合は、揚力型減揺装置(14)をオン、受動型減揺水槽装置(15)をオフとする制御を実行し、
イ).船速が速い方から遅い方へのスピードダウン状態の時
船速が予め設定した遅い船速(X2)を検知するまでは、揚力型減揺装置(14)をオン、受動型減揺水槽装置(15)をオフとする制御を実行し、
遅い船速(X2)以下を検知した場合は、揚力型減揺装置(14)をオフ、受動型減揺水槽装置(15)をオンとする制御を実行することを特徴とする請求項5記載の船舶の動揺軽減装置の制御方法。 - 前記予め設定してある船速条件は、FIN(12)、或いは、舵(13)の面積に基づき定められることを特徴とする請求項2又は請求項5記載の船舶の動揺軽減装置の制御方法。
- 船体外に突出したFIN(12)と、舵(13)と、受動型減揺水槽装置(15)とを全て併設した船舶の動揺軽減装置に於いて、請求項1乃至7いずれかの制御を必要に応じて実行させることを特徴とする船舶の動揺軽減装置の制御方法。
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