JP2023114498A - Ship maneuvering control system - Google Patents

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JP2023114498A JP2022016816A JP2022016816A JP2023114498A JP 2023114498 A JP2023114498 A JP 2023114498A JP 2022016816 A JP2022016816 A JP 2022016816A JP 2022016816 A JP2022016816 A JP 2022016816A JP 2023114498 A JP2023114498 A JP 2023114498A
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隆 三上
Takashi Mikami
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

To provide a ship maneuvering control system capable of suitably avoiding a ship capsizing.SOLUTION: A ship maneuvering control system 1 comprises a shaking measurement device 11 to measure a ship shaking, and a ship maneuvering control device 20 to generate a ship route based on the measured result by the shaking measurement device 11 and to control the ship based on the generated ship route. The ship maneuvering control device 20 generates the ship route in the direction to avoid dangerous events due to a parametric rolling event, a pure loss event of stability in ocean waves, and a broaching event based on the measured result by the shaking measurement device 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、船舶の安全に航行可能な航路を生成する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for generating a safe navigation route for ships.

特許文献１には、船舶の自動運航（無人制御）を可能とするための技術が記載されている。 Patent Literature 1 describes a technique for enabling automatic operation (unmanned control) of a ship.

特開昭６１－１６３４０９号公報JP-A-61-163409

特許文献１に記載の技術は、他船舶との衝突や座礁を考慮した自動運航を実行することができるが、波風による船舶の転覆を回避することを考慮したものではない。 The technology described in Patent Literature 1 can execute automatic navigation in consideration of collisions with other ships and groundings, but does not take into consideration avoidance of capsizing of ships due to wind and waves.

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、船舶の安全な運航を支援することが可能な操船制御システムを提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ship maneuvering control system capable of supporting safe navigation of a ship.

前記した課題を解決するために、本発明の操船制御システムは、船舶の動揺を計測する動揺計測装置と、前記動揺計測装置の計測結果に基づいて航路を生成し、生成された前記航路に基づいて前記船舶を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記動揺計測装置の計測結果に基づいて、パラメトリック横揺れ現象、波浪中復原力喪失現象及びブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a ship maneuvering control system of the present invention includes a motion measuring device for measuring the motion of a ship, a route based on the measurement result of the motion measuring device, and based on the generated route. and a control device for controlling the ship by means of a control device, wherein the control device avoids dangerous events due to parametric rolling, loss of stability in waves, and broaching based on the measurement results of the motion measurement device. It is characterized in that the route is generated in the direction of

本発明によると、船舶の動揺の計測結果に基づいて波風による危険な事象を回避する方向に航路を生成することができ、船舶の安全な運航を支援することができる。 According to the present invention, it is possible to generate a route in a direction that avoids dangerous events caused by wind and waves based on the measurement result of the motion of the ship, and to support safe navigation of the ship.

本発明の実施形態に係る操船制御システムを模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram that schematically shows a marine vessel maneuvering control system according to an embodiment of the present invention; FIG.

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図１に示すように、本発明の実施形態に係る船舶は、自律操船を行うためのシステムとして、操船制御システム１を備える。操船制御システム１は、動揺計測装置１１と、船舶自動識別装置１２と、海域情報表示装置１３と、方位センサ１４と、速度センサ１５と、を備える。
また、操船制御システム１は、操船制御装置２０と、当該船舶の動力源である動力装置３１と、当該船舶の進行方向を変更するための操舵装置３２と、を備える。 As shown in FIG. 1, the ship according to the embodiment of the present invention includes a ship maneuvering control system 1 as a system for performing autonomous ship maneuvering. The ship maneuvering control system 1 includes a motion measurement device 11 , an automatic ship identification device 12 , a sea area information display device 13 , a direction sensor 14 and a speed sensor 15 .
The marine vessel maneuvering control system 1 also includes a marine vessel maneuvering control device 20, a power unit 31 as a power source of the marine vessel, and a steering device 32 for changing the traveling direction of the marine vessel.

＜動揺計測装置＞
動揺計測装置１１は、船舶が航行している海域の海象（風、波等）によって当該船舶に発生する動揺（船舶の動揺に関する振幅、波長、周期等）を計測し、計測結果を操船制御装置２０へ出力する。 <Sway measurement device>
The motion measurement device 11 measures the motion (amplitude, wavelength, period, etc. related to the motion of the ship) generated in the ship due to the sea conditions (wind, waves, etc.) in the sea area where the ship is navigating, and outputs the measurement results to the ship maneuvering control device. 20.

＜船舶自動識別装置＞
船舶自動識別装置（ＡＩＳ：Automatic Identification System）１２は、船舶の周辺を航行する他の船舶を自動的に識別し、識別された他の船舶の位置並びに速度（向き及び速さ）を検出する装置である。船舶自動識別装置１２は、検出結果を操船制御装置２０へ送信する。 <Automatic ship identification device>
Automatic Identification System (AIS) 12 is a device that automatically identifies other ships navigating around the ship and detects the position and speed (direction and speed) of the identified other ships. is. The automatic ship identification device 12 transmits the detection result to the ship maneuvering control device 20 .

＜海域情報表示装置＞
海域情報表示装置１３は、船舶が航行する海域の海図（例えば、海上保安庁発行の航海用海図）、参考図（例えば、航海用電子参考図、Ｙチャート等）等を表示する装置である。海域情報表示装置１３は、船舶が航行する海域の情報（地形、水深、浮標、航路、その他の障害物、潮流等の情報）を操船制御装置２０へ送信する。 <Ocean information display device>
The sea area information display device 13 is a device that displays nautical charts (for example, nautical charts issued by the Japan Coast Guard), reference charts (for example, electronic reference charts for navigation, Y charts, etc.), etc. of the sea areas where ships navigate. The sea area information display device 13 transmits to the ship maneuvering control device 20 information on the sea area where the ship navigates (information on topography, depth of water, buoy, route, other obstacles, tidal currents, etc.).

＜方位センサ＞
方位センサ１４は、船舶の向き（方角）を検出するセンサである。方位センサ１４は、検出結果を操船制御装置２０へ送信する。 <Orientation sensor>
The direction sensor 14 is a sensor that detects the direction (direction) of the ship. The direction sensor 14 transmits the detection result to the marine vessel maneuvering control device 20 .

＜速度センサ＞
速度センサ１５は、船舶の速度を検出するセンサである。速度センサ１５は、検出結果を操船制御装置２０へ送信する。 <Speed sensor>
The speed sensor 15 is a sensor that detects the speed of the ship. The speed sensor 15 transmits the detection result to the marine vessel maneuvering control device 20 .

＜操船制御装置＞
操船制御装置２０は、動揺計測装置１１の計測結果等に基づいて航路を生成し、生成された航路を航行するように動力装置３１及び操舵装置３２を制御する。操船制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力回路等によって構成されている。操船制御装置２０は、機能部として、記憶部２１と、危険性判定部２２と、航路生成部２３と、操船部２４と、を備える。 <Ship maneuvering control device>
The marine vessel maneuvering control device 20 generates a route based on the measurement results of the motion measurement device 11 and the like, and controls the power unit 31 and the steering device 32 to navigate the generated route. The ship maneuvering control device 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read-Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input/output circuit, and the like. The ship maneuvering control device 20 includes, as functional units, a storage unit 21 , a risk determination unit 22 , a route generation unit 23 , and a ship maneuvering unit 24 .

≪記憶部≫
記憶部２１には、船舶のサイズ等に関する情報、波浪頻度表、船舶の目的地（座標）等が記憶されている。 ≪Memory section≫
The storage unit 21 stores information about the size of the ship, a wave frequency table, the destination (coordinates) of the ship, and the like.

≪危険性判定部≫
危険性判定部２２は、動揺計測装置１０から出力された計測結果を取得し、取得された計測結果及び記憶部２１に記憶された船舶の情報等に基づいて、船舶の方向ごとに危険性パラメータを算出する。また、復原性判定部２２は、パラメトリック横揺れ現象、波浪中復原力喪失現象及びブローチング現象のそれぞれに関して、前記危険性パラメータが数式を満たすかを判定し、判定結果を航路生成部２３へ出力する。 ≪Risk Judgment Department≫
The risk determination unit 22 acquires the measurement results output from the motion measurement device 10, and based on the acquired measurement results, the information on the ship stored in the storage unit 21, and the like, determines risk parameters for each direction of the ship. Calculate In addition, the stability determination unit 22 determines whether the risk parameter satisfies the mathematical formula for each of the parametric roll phenomenon, wave stability loss phenomenon, and broaching phenomenon, and outputs the determination result to the route generation unit 23. do.

（パラメトリック横揺れ現象）
パラメトリック横揺れ現象は、波によって船舶に発生する横復原力が船舶の横揺れを助長する方向に作用し続けることによって、船舶の横揺れが大きくなり、船舶が転覆する現象である。パラメトリック横揺れは、船舶の横揺れの周期が横復原力変化の周期の２倍になったときに発生する。危険性判定部２２は、動揺計測装置１１によって、船舶の縦揺れ周期と等しい出会い波周期Ｔeを計測することができる場合には、下記式（１ａ）を満たす場合に、パラメトリック横揺れ現象による危険な事象（船舶の転覆、船舶の大角度傾斜による荷崩れ及び貨物消失等）を回避する必要があると判定し、下記式（１ａ）を満たさない場合に、現航路保持可と判定する。また、危険性判定部２２は、動揺計測装置１１によって出会い波周期Ｔeを計測することができない場合には、下記式（１ｂ）を満たす場合に、パラメトリック横揺れ現象による危険な事象を回避する必要があると判定し、下記式（１ｂ）を満たさない場合に、現航路保持可と判定する。 (Parametric rolling phenomenon)
The parametric roll phenomenon is a phenomenon in which the horizontal stability force generated in the ship by waves continues to act in a direction that promotes the roll of the ship, causing the ship to roll more and capsize. Parametric roll occurs when the period of the ship's roll is twice the period of the lateral stability change. When the motion measuring device 11 can measure the encounter wave cycle T e equal to the pitching cycle of the ship, the risk determination unit 22 determines that the parametric rolling phenomenon It is determined that it is necessary to avoid dangerous events (capsizing of the ship, collapse of cargo due to a large inclination of the ship, loss of cargo, etc.), and if the following formula (1a) is not satisfied, it is determined that the current route can be maintained. In addition, when the vibration measurement device 11 cannot measure the encounter wave period T e , the risk determination unit 22 avoids a dangerous event due to the parametric rolling phenomenon when the following formula (1b) is satisfied. If it is determined that it is necessary, and the following formula (1b) is not satisfied, it is determined that the current route can be maintained.

Figure 2023114498000002
Figure 2023114498000002

ここで、ＶＳ［ｍ／ｓ］は速度センサ１５によって検出された船舶の速度、Ｔ［ｓ］はインターネット等を介して気象・海象情報の予報値として取得された波の周期、Ｔe［ｓ］は動揺計測装置１１によって計測される出会い波周期（すなわち、船舶の縦揺れ周期）、ＴΦ［ｓ］は動揺計測装置１１によって計測される船舶の横揺れ周期である。
危険性判定部２２は、式（１ａ）又は式（１ｂ）を満たす場合に、図示しない警報装置を制御することによって、船員に向けてパラメトリック横揺れの危険がある旨の警報を発する。 Here, VS [m/s] is the speed of the ship detected by the speed sensor 15, T [s] is the period of the wave obtained as a forecast value of weather/ocean information via the Internet, etc., and Te [ s] is the encounter wave period (that is, pitching period of the ship) measured by the motion measuring device 11 , and T Φ [s] is the rolling period of the ship measured by the motion measuring device 11 .
If the formula (1a) or (1b) is satisfied, the risk determination unit 22 issues a warning to the sailor that there is a risk of parametric rolling by controlling a warning device (not shown).

（波浪中復原力喪失現象）
波浪中復原力喪失現象は、船舶の中央部が波の山に位置し、船舶の船首及び船尾が波の谷に位置することによって、船舶に作用する横復原力が低下する現象である。本実施形態において、危険性判定部２２は、下記式（２）を満たす場合に、波浪中復原力喪失現象による危険な事象（船舶の復原性喪失による転覆）を回避する必要があると判定し、下記式（２）を満たさない場合に、復原性を有すると判定する。 (Phenomenon of loss of stability during waves)
Loss of stability in waves is a phenomenon in which the lateral stability acting on a ship is reduced due to the fact that the center of the ship is located in the crest of the wave and the bow and stern of the ship are located in the trough of the wave. In this embodiment, the risk determination unit 22 determines that it is necessary to avoid a dangerous event (capsizing due to loss of stability of the ship) due to a loss of stability phenomenon in waves when the following equation (2) is satisfied. , is determined to have stability when the following formula (2) is not satisfied.

Figure 2023114498000003
Figure 2023114498000003

ここで、ＶＳ［ｍ／ｓ］は速度センサ１５によって検出された船舶の速度、Ｌ［ｍ］は船舶の水線長、ＨＷ［ｍ］はインターネット等を介して気象・海象情報の予報値として取得された波高、Ｔ［ｓ］はインターネット等を介して気象・海象情報の予報値として取得された波の周期、ＧＺｍａｘは予め計算された船舶の縦波中における舷側波形を考慮した復原テコの曲線の最大値である。復原テコの曲線ＧＺは、造船所において正弦波の縦波中の舷側波形を考慮して直接計算したものである。記憶部２１には、ＨＷ、Ｔに応じたＧＺ曲線中の最大値ＧＺｍａｘ［ｍ］がデータベース化して記憶されている。危険性判定部２２は、インターネット等を介して気象・海象情報の予報値としてのＨＷ及びＴを取得し、取得された値を用いて記憶部２１内のデータベースを参照することによって、取得された値に対応するＧＺを読み出す。危険性判定部２２は、予め記憶されたＬ、速度センサ１５によって検出されたＶＳ、取得されたＨＷ及びＴ並びにこれらに対応するＧＺｍａｘを式（２）に適用することによって、波浪中復原力喪失現象による危険な事象を回避する必要性の有無を判定する。 Here, V S [m/s] is the speed of the ship detected by the speed sensor 15, L [m] is the waterline length of the ship, and H W [m] is the forecast of weather and oceanographic information via the Internet or the like. Wave height obtained as a value, T[s] is the wave period obtained as a forecast value of weather and oceanographic information via the Internet, etc., GZ max is calculated in advance considering the ship's side waveform in the longitudinal wave This is the maximum value of the straightening lever curve. The righting lever curve GZ was calculated directly at the shipyard considering the broadside waveform in the sinusoidal longitudinal wave. The storage unit 21 stores the maximum value GZ max [m] in the GZ curve corresponding to H W and T as a database. The risk determination unit 22 acquires HW and T as forecast values of weather/sea conditions information via the Internet or the like, and refers to the database in the storage unit 21 using the acquired values. Read GZ corresponding to the value The risk determination unit 22 applies the pre-stored L, the V S detected by the speed sensor 15, the acquired H W and T, and the GZ max corresponding to these to the equation (2), thereby Determine whether there is a need to avoid dangerous events due to loss of stability phenomena.

（ブローチング現象）
ブローチング現象は、船尾に波の山を斜めに受けることによって、船舶が旋回して操縦不能となる現象である。ブローチング現象は、サーフィンと同様に、波の谷に近い下り波面に比較的長い間留まることによって発生するので、波乗り現象として知られている。 (broaching phenomenon)
The broaching phenomenon is a phenomenon in which a ship turns and becomes uncontrollable due to oblique wave crests at the stern. The broaching phenomenon is known as surf riding because, like surfing, it is caused by staying on the downhill surface near the trough for a relatively long time.

本実施形態において、危険性判定部２２は、船舶の水線長が２００［ｍ］以下である場合に、ブローチング現象による復原性の有無の判定を行う。また、危険性判定部２２は、第２世代非損傷時復原性基準の第１段階基準であるフルード数０．３以上を適用するとともに、ブローチング現象の発生し得る波の出会い周期（長い出会い周期）を回避するように、航路を生成する。 In this embodiment, the risk determination unit 22 determines whether or not the vessel has stability due to the broaching phenomenon when the waterline length of the vessel is 200 [m] or less. In addition, the risk determination unit 22 applies a Froude number of 0.3 or more, which is the first stage standard of the second generation intact stability standard, and also applies a wave encounter period (long encounter period) that can cause the broaching phenomenon. Generate a route so as to avoid the period).

すなわち、危険性判定部２２は、式（３）を満たす場合において、動揺計測装置１１によって計測された波との出会い周期が２５［ｓ］以上となる場合に、ブローチング現象による危険な事象（船舶の復原性喪失による転覆）を回避する必要があると判定し、式（３）を満たさない場合、及び、波との出会い周期が２５［ｓ］未満である場合に、復原性を有すると判定する。 That is, the risk determination unit 22 detects a dangerous event due to the broaching phenomenon ( Capsizing due to loss of stability of the ship) is judged to be necessary, and if the equation (3) is not satisfied, and if the wave encounter period is less than 25 [s], it is considered to have stability. judge.

Figure 2023114498000004
Figure 2023114498000004

ここで、ＶＳ［ｍ／ｓ］は速度センサ１５によって検出された船舶の速度、Ｌ［ｍ］は船舶の水線長である。危険性判定部２２は、予め記憶されたＬ及び速度センサ１５によって検出されたＶＳを式（３）に適用することによって、ブローチング現象による復原性の有無の第一条件を判定する。 Here, V S [m/s] is the speed of the ship detected by the speed sensor 15, and L [m] is the waterline length of the ship. The risk determination unit 22 determines the first condition of stability due to the broaching phenomenon by applying the pre-stored L and the VS detected by the speed sensor 15 to the equation (3).

または、危険性判定部２２は、下記式（４）によって算出されるＴｆが２５［ｓ］以上となる場合に、ブローチング現象による危険な事象を回避する必要があると判定し、Ｔｆが２５［ｓ］未満である場合に、復原性を有すると判定する。 Alternatively, the risk determination unit 22 determines that it is necessary to avoid a dangerous event due to the broaching phenomenon when T f calculated by the following formula (4) is 25 [s] or more, and T f is less than 25 [s], it is determined to have stability.

Figure 2023114498000005
Figure 2023114498000005

ここで、ＶＳ［ｍ／ｓ］は速度センサ１５によって検出された船舶の速度、Ｔ［ｓ］はインターネット等を介して気象・海象情報の予報値として取得された波の周期、Ｔｆ［ｓ］は波の出会い周期、αは定数（斜め追い波状態でα＝４．４４、追い波状態でα＝６．２８）である。危険性判定部２２は、速度センサ１５によって検出されたＶＳ、インターネット等を介して取得されたＴ及び動揺計測装置１１の測定結果に基づいて選択されたαを式（４）に適用することによって、ブローチング現象を回避する必要性の有無を判定する。 Here, V S [m/s] is the speed of the ship detected by the speed sensor 15, T [s] is the period of the wave obtained as a forecast value of weather/ocean information via the Internet, etc. T f [ s] is the wave encounter period, and α is a constant (α=4.44 in the oblique following state and α=6.28 in the following state). The risk determination unit 22 applies V S detected by the speed sensor 15, T obtained via the Internet or the like, and α selected based on the measurement result of the motion measurement device 11 to Equation (4). determines whether or not there is a need to avoid the broaching phenomenon.

≪航路生成部≫
航路生成部２３は、危険性判定部２２の判定結果を取得し、取得された判定結果に基づいて、船舶の航路を生成し、生成された航路を操船部２４へ出力する。航路生成部２３は、３つの危険性パラメータの全てにおいて危険な事象を回避可能であると判定された方向から、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）によって取得された船舶の現在位置（座標）と記憶部２１に記憶された船舶の目的地（座標）を結ぶ直線に最も近い方向を選択し、選択された方向に航路を生成することができる。また、航路生成部２３は、船舶自動識別装置１２から出力された検出結果を取得し、取得された検出結果に基づいて、他の船舶を回避するように航路を生成する。また、航路生成部２３は、海域情報表示装置１３から出力された情報を取得し、取得された情報に基づいて、座礁等を回避するように航路を生成する。 ≪Route generation section≫
The route generation unit 23 acquires the determination result of the risk determination unit 22 , generates the route of the ship based on the acquired determination result, and outputs the generated route to the ship maneuvering unit 24 . The route generation unit 23 stores the current position (coordinates) of the ship acquired by the GNSS (Global Navigation Satellite System) from the direction determined to be able to avoid dangerous events in all three risk parameters, and the storage unit A direction closest to a straight line connecting the ship's destinations (coordinates) stored in 21 can be selected and a route can be generated in the selected direction. In addition, the route generation unit 23 acquires the detection result output from the automatic ship identification device 12, and generates a route so as to avoid other ships based on the acquired detection result. Further, the route generation unit 23 acquires information output from the sea area information display device 13, and based on the acquired information, generates a route so as to avoid running aground or the like.

本実施形態において、航路生成部２３は、危険性判定部２２においてパラメトリック横揺れ現象、波浪中復原力喪失現象及びブローチング現象のいずれかによる危険な事象（船舶の復原性喪失による転覆等）が発生すると判定された場合に、これらの危険な事象を回避する方向に航路を生成する。例えば、航路生成部２３は、船舶の航行中において危険性判定部２２が式（１ａ）又は式（１ｂ）を満たす場合と判定した場合に、式（１ａ）又は式（１ｂ）を満たす方向に対して３０度以上の針路変更となる航路を生成する。また、航路生成部２３は、航海計画時において、危険性判定部２２が式（２）を満たすと判定した領域を回避するように航路（計画）を生成する。 In this embodiment, the route generation unit 23 determines that the risk determination unit 22 detects a dangerous event (capsizing due to loss of stability of the ship, etc.) caused by any of the parametric rolling phenomenon, the loss of stability phenomenon in waves, and the broaching phenomenon. Routes are generated in directions that avoid these dangerous events if determined to occur. For example, when the risk determination unit 22 determines that the formula (1a) or (1b) is satisfied while the ship is sailing, the route generation unit 23 moves in a direction that satisfies the formula (1a) or the formula (1b). On the other hand, a route is generated that changes course by 30 degrees or more. In addition, the route generation unit 23 generates a route (plan) so as to avoid the area determined by the risk determination unit 22 to satisfy the formula (2) during the navigation planning.

≪操船部≫
操船部２４は、航路生成部２３から出力された航路を取得し、取得された航路に基づいて、船舶が当該航路を航行するように動力装置３１及び操舵装置３２を制御する。 ≪Maneuvering Division≫
The ship maneuvering unit 24 acquires the route output from the route generating unit 23, and based on the acquired route, controls the power unit 31 and the steering device 32 so that the ship navigates the route.

本発明の実施形態に係る操船制御システム１は、船舶の動揺を計測する動揺計測装置１１と、前記動揺計測装置１１の計測結果に基づいて航路を生成し、生成された前記航路に基づいて前記船舶を制御する制御装置（操船制御装置２０）と、を備える。前記制御装置は、前記動揺計測装置１１の計測結果に基づいて、パラメトリック横揺れ現象、波浪中復原力喪失現象及びブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する。
したがって、操船制御システム１は、船舶の動揺の計測結果に基づいて、危険な事象を回避する方向に航路を生成するので、船舶の安全な運航を支援することができる。 A ship maneuvering control system 1 according to an embodiment of the present invention includes a motion measuring device 11 that measures the motion of a ship, generates a route based on the measurement result of the motion measuring device 11, and generates the above-mentioned route based on the generated route. and a control device (marine maneuvering control device 20) that controls the ship. Based on the measurement results of the motion measurement device 11, the control device generates the route in a direction that avoids dangerous events caused by parametric rolling, loss of stability in waves, and broaching.
Therefore, the ship maneuvering control system 1 generates a route in a direction that avoids a dangerous event based on the measurement result of the ship's motion, so that safe navigation of the ship can be supported.

前記制御装置は、前記船舶の速度、並びに、前記動揺計測装置１１によって計測される波の周期及び前記船舶の横揺れ周期に基づいて、前記パラメトリック横揺れ現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する。 Based on the speed of the ship and the wave period and the rolling period of the ship measured by the motion measurement device 11, the control device controls the movement of the ship in a direction to avoid a dangerous event due to the parametric rolling phenomenon. Generate a route.

詳細には、前記制御装置は、前記パラメトリック横揺れ現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成するものであって、前記船舶の速度をＶＳ［ｍ／ｓ］、波の周期をＴ［ｓ］、パラメトリック横揺れが発生しうる波の出会い周期をＴe［ｓ］、前記船舶の横揺れ周期をＴφ［ｓ］としたとき、下記式（１ａ）又は下記式（１ｂ）を満たす場合に、前記パラメトリック横揺れ現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する。 Specifically, the control device generates the route in a direction that avoids a dangerous event caused by the parametric rolling phenomenon, and sets the speed of the ship to VS [m/s] and the wave period to Assuming that T [s], Te [s] is the encounter period of waves that can cause parametric rolling, and T φ [s] is the rolling period of the ship, the following equation (1a) or (1b) is obtained. is satisfied, the route is generated in a direction that avoids the dangerous event due to the parametric roll phenomenon.

Figure 2023114498000006
Figure 2023114498000006

したがって、操船制御システム１は、危険な事象を発生するパラメトリック横揺れ現象を好適に回避し、船舶の安全な運航を支援することができる。 Therefore, the marine vessel maneuvering control system 1 can suitably avoid parametric rolling phenomena that cause dangerous events, and support safe navigation of the vessel.

前記制御装置は、前記船舶の速度、前記船舶の水線長、前記船舶の喫水、波高、波の周期、及び、前記船舶の縦波中における舷側波形を考慮した復原テコの曲線に基づいて、前記波浪中復原力喪失現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する。 The control device is based on the speed of the ship, the waterline length of the ship, the draft of the ship, the wave height, the period of the waves, and the curve of the righting lever that takes into account the broadside waveform in the longitudinal wave of the ship, The route is generated in a direction to avoid dangerous events due to the phenomenon of loss of stability in waves.

詳細には、前記制御装置は、前記波浪中復原力喪失現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成するものであって、前記船舶の速度をＶＳ［ｍ／ｓ］、前記船舶の水線長をＬ［ｍ］、前記船舶の喫水をｄ［ｍ］、波高をＨＷ［ｍ］、波の周期をＴ［ｓ］、予め計算された前記船舶の縦波中における舷側波形を考慮した復原テコの曲線の最大値をＧＺｍａｘ［ｍ］としたとき、下記式（２）を満たす領域を回避するように前記航路を生成する。 Specifically, the control device generates the route in a direction to avoid a dangerous event due to the phenomenon of loss of stability in waves, and sets the speed of the ship to VS [m/s], the speed of the ship L [m] is the waterline length of the ship, d [m] is the draft of the ship, H W [m] is the wave height, T [s] is the wave period, and the pre-calculated broadside waveform in the longitudinal wave of the ship When GZ max [m] is the maximum value of the curve of the restoration lever considering

Figure 2023114498000007
Figure 2023114498000007

したがって、操船制御システム１は、復原性の喪失によって危険な事象を発生する波浪中復原力喪失現象を好適に回避し、船舶の安全な運航を支援することができる。 Therefore, the ship maneuvering control system 1 can suitably avoid the phenomenon of loss of stability in waves in which a dangerous event occurs due to loss of stability, and can support safe navigation of the ship.

前記制御装置は、前記船舶の速度、前記船舶の水線長、及び、前記動揺計測装置１１によって計測される波との出会い周期に基づいて、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する。 Based on the speed of the ship, the waterline length of the ship, and the wave encounter period measured by the motion measurement device 11, the control device controls the direction to avoid a dangerous event due to the broaching phenomenon. Generate the route.

詳細には、前記制御装置は、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成するものであって、前記船舶の速度をＶＳ［ｍ／ｓ］、前記船舶の水線長をＬ［ｍ］としたとき、下記式（３）を満たす場合において、前記動揺計測装置によって計測された波との出会い周期が２５［ｓ］以上となる場合に、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する。 Specifically, the control device generates the route in a direction to avoid a dangerous event caused by the broaching phenomenon, and sets the speed of the ship to V S [m/s] and the waterline of the ship to V S [m/s]. When the following formula (3) is satisfied and the wave encounter period measured by the motion measurement device is 25 [s] or more, the broaching phenomenon is dangerous. The route is generated in a direction that avoids such an event.

Figure 2023114498000008
Figure 2023114498000008

したがって、操船制御システム１は、復原性の喪失によって危険な事象を発生するブローチング現象を好適に回避し、船舶の安全な運航を支援することができる。 Therefore, the ship maneuvering control system 1 can suitably avoid the broaching phenomenon that causes a dangerous event due to the loss of stability, and can support safe navigation of the ship.

前記制御装置は、前記船舶の速度、及び、前記動揺計測装置１１によって計測される波の周期に基づいて、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する。 Based on the speed of the ship and the wave period measured by the motion measurement device 11, the control device generates the route in a direction that avoids the dangerous event caused by the broaching phenomenon.

詳細には、前記制御装置は、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成するものであって、前記船舶の速度をＶＳ［ｍ／ｓ］、波の周期をＴ［ｓ］、ブローチング現象が発生しうる波の出会い周期をＴｆ［ｓ］、定数α（斜め追い波状態で２．２８、追い波状態で３．２３）としたとき、下記式（４）によって算出されるＴｆが２５［ｓ］以上となる場合に、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する。 Specifically, the control device generates the route in a direction to avoid a dangerous event caused by the broaching phenomenon, and sets the speed of the ship to VS [m/s] and the wave period to T [s], T f [s] is the wave encounter period at which the broaching phenomenon can occur, and a constant α (2.28 in the oblique following wave state, 3.23 in the following wave state), the following formula (4 ) is greater than or equal to 25 [s], the route is generated in a direction that avoids the dangerous event caused by the broaching phenomenon.

Figure 2023114498000009
Figure 2023114498000009

したがって、操船制御システム１は、復原性の喪失によって危険な事象を発生するブローチング現象を好適に回避し、船舶の安全な運航を支援することができる。 Therefore, the ship maneuvering control system 1 can suitably avoid the broaching phenomenon that causes a dangerous event due to the loss of stability, and can support safe navigation of the ship.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能である。例えば、航行上の危険性に関する判定手法は、前記したものに限定されない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention. For example, the method of judging the dangers of navigation is not limited to the above.

１ 操船制御システム
１１ 動揺計測装置
２０ 操船制御装置（制御装置） 1 Vessel maneuvering control system 11 Motion measurement device 20 Vessel maneuvering control device (control device)

Claims (9)

船舶の動揺を計測する動揺計測装置と、
前記動揺計測装置の計測結果に基づいて航路を生成し、生成された前記航路に基づいて前記船舶を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記動揺計測装置の計測結果に基づいて、パラメトリック横揺れ現象、波浪中復原力喪失現象及びブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する
ことを特徴とする操船制御システム。 a motion measurement device for measuring the motion of a ship;
a control device that generates a route based on the measurement result of the motion measurement device and controls the ship based on the generated route;
with
The controller generates the route in a direction that avoids dangerous events caused by parametric rolling, loss of stability in waves, and broaching, based on the measurement results of the motion measurement device. Ship steering control system. 前記制御装置は、前記船舶の速度、並びに、前記動揺計測装置によって計測される波の周期及び前記船舶の横揺れ周期に基づいて、前記パラメトリック横揺れ現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の操船制御システム。 Based on the speed of the ship, the wave period measured by the motion measuring device, and the rolling period of the ship, the control device directs the route in a direction to avoid a dangerous event due to the parametric rolling phenomenon. The marine vessel maneuvering control system according to claim 1, characterized in that it generates . 前記制御装置は、前記パラメトリック横揺れ現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成するものであって、
前記船舶の速度をＶＳ［ｍ／ｓ］、波の周期をＴ［ｓ］、パラメトリック横揺れが発生しうる波の出会い周期をＴe［ｓ］、前記船舶の横揺れ周期をＴφ［ｓ］としたとき、下記式（１ａ）又は下記式（１ｂ）を満たす場合に、前記パラメトリック横揺れ現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する
Figure 2023114498000010
 ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操船制御システム。 The control device generates the route in a direction that avoids a dangerous event due to the parametric rolling phenomenon,
Velocity of the ship is VS [m/s], wave period is T [s], wave encounter period in which parametric rolling can occur is Te [s], and rolling period of the ship is T φ [ s], when the following formula (1a) or the following formula (1b) is satisfied, the route is generated in a direction to avoid a dangerous event due to the parametric rolling phenomenon.
Figure 2023114498000010
 The ship maneuvering control system according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記制御装置は、前記船舶の速度、前記船舶の水線長、前記船舶の喫水、波高、波の周期、及び、前記船舶の縦波中における舷側波形を考慮した復原テコの曲線に基づいて、前記波浪中復原力喪失現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の操船制御システム。 The control device is based on the speed of the ship, the waterline length of the ship, the draft of the ship, the wave height, the period of the waves, and the curve of the righting lever that takes into account the broadside waveform in the longitudinal wave of the ship, The ship maneuvering control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the route is generated in a direction to avoid a dangerous event caused by the phenomenon of loss of stability in waves. 前記制御装置は、前記波浪中復原力喪失現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成するものであって、
前記船舶の速度をＶＳ［ｍ／ｓ］、前記船舶の水線長をＬ［ｍ］、前記船舶の喫水をｄ［ｍ］、波高をＨＷ［ｍ］、波の周期をＴ［ｓ］、予め計算された前記船舶の縦波中における舷側波形を考慮した復原テコの曲線の最大値をＧＺｍａｘ［ｍ］としたとき、下記式（２）を満たす領域を回避するように前記航路を生成する
Figure 2023114498000011
 ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の操船制御システム。 The control device generates the route in a direction to avoid a dangerous event due to the phenomenon of loss of stability in waves,
The speed of the ship is VS [m/s], the waterline length of the ship is L [m], the draft of the ship is d [m], the wave height is H W [m], and the wave period is T [s]. ], where GZ max [m] is the maximum value of the curve of the stabilization lever that takes into account the ship's longitudinal wave in longitudinal waves, the route is arranged so as to avoid the region that satisfies the following formula (2): to generate
Figure 2023114498000011
 The ship maneuvering control system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 前記制御装置は、前記船舶の速度、前記船舶の水線長、及び、前記動揺計測装置によって計測される波との出会い周期に基づいて、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の操船制御システム。 Based on the speed of the ship, the waterline length of the ship, and the period of encounter with waves measured by the motion measurement device, the control device moves the The ship maneuvering control system according to any one of claims 1 to 5, wherein a route is generated. 前記制御装置は、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成するものであって、
前記船舶の速度をＶＳ［ｍ／ｓ］、前記船舶の水線長をＬ［ｍ］としたとき、下記式（３）を満たす場合において、前記動揺計測装置によって計測される波との出会い周期が２５［ｓ］以上となる場合に、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する
Figure 2023114498000012
 ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の操船制御システム。 The control device generates the route in a direction to avoid dangerous events caused by the broaching phenomenon,
When the speed of the ship is V S [m/s] and the waterline length of the ship is L [m], when the following formula (3) is satisfied, the encounter with the wave measured by the motion measurement device When the cycle is 25 [s] or more, the route is generated in a direction that avoids a dangerous event caused by the broaching phenomenon.
Figure 2023114498000012
 The ship maneuvering control system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that: 前記制御装置は、前記船舶の速度、及び、前記動揺計測装置によって計測される波の周期に基づいて、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の操船制御システム。 The control device generates the route in a direction that avoids dangerous events caused by the broaching phenomenon, based on the speed of the ship and the wave period measured by the motion measurement device. The ship maneuvering control system according to any one of claims 1 to 7. 前記制御装置は、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成するものであって、
前記船舶の速度をＶＳ［ｍ／ｓ］、波の周期をＴ［ｓ］、ブローチング現象が発生しうる波の出会い周期をＴｆ［ｓ］、定数α（斜め追い波状態で２．２８、追い波状態で３．２３）としたとき、下記式（４）によって算出されるＴｆが２５［ｓ］以上となる場合に、前記ブローチング現象による危険な事象を回避する方向に前記航路を生成する
Figure 2023114498000013
 ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の操船制御システム。 The control device generates the route in a direction to avoid dangerous events caused by the broaching phenomenon,
Velocity of the ship is V S [m/s], wave cycle is T [s], wave encounter cycle at which broaching phenomenon can occur is T f [s], constant α (2.0 in oblique following wave state). 28. When 3.23) is set in the following wave state, when T f calculated by the following formula (4) is 25 [s] or more, the above-mentioned generate a route
Figure 2023114498000013
 The marine vessel maneuvering control system according to any one of claims 1 to 8, characterized in that:
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