JP2926531B2 - 自動船位保持装置 - Google Patents
自動船位保持装置Info
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- JP2926531B2 JP2926531B2 JP31525593A JP31525593A JP2926531B2 JP 2926531 B2 JP2926531 B2 JP 2926531B2 JP 31525593 A JP31525593 A JP 31525593A JP 31525593 A JP31525593 A JP 31525593A JP 2926531 B2 JP2926531 B2 JP 2926531B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば海洋観測船等に
おける自動的に船舶の位置を保持する装置に関するもの
である。
おける自動的に船舶の位置を保持する装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、例えば比較的深海域における海
洋の観測をする場合の海洋観測船等においては、自動船
位保持装置が設けられ、この自動船位保持装置により船
体を所定位置に保持することが行われる。この自動船位
保持装置としては、通常図５(a) に示すように船体１に
推進器２と船首部にバウスラスタ３を、船尾部にスタン
スラスタ４を配置したもの、あるいは図５(b) に示すよ
うに船体１に推進器２ａ, ２ｂを夫々有する推進軸５
ａ,５ｂを配置するとともに船首部にバウスラスタ３ａ
を配置しており、そして図６に示すように測位センサ
６、方位センサ７からの信号Ｖ1 〜Ｖ2 を中央演算装置
８に入力し、この中央演算装置８において制御信号Ｖ3
を作成し、この制御信号Ｖ3 を推力制御装置１１に入力
して制御信号Ｖ4 〜Ｖ4 を得て推進器２及びバウスラス
タ３及びスタンスラスタ４を制御して船体位置を保持す
ることが行われている (図５(a) の場合) 。
洋の観測をする場合の海洋観測船等においては、自動船
位保持装置が設けられ、この自動船位保持装置により船
体を所定位置に保持することが行われる。この自動船位
保持装置としては、通常図５(a) に示すように船体１に
推進器２と船首部にバウスラスタ３を、船尾部にスタン
スラスタ４を配置したもの、あるいは図５(b) に示すよ
うに船体１に推進器２ａ, ２ｂを夫々有する推進軸５
ａ,５ｂを配置するとともに船首部にバウスラスタ３ａ
を配置しており、そして図６に示すように測位センサ
６、方位センサ７からの信号Ｖ1 〜Ｖ2 を中央演算装置
８に入力し、この中央演算装置８において制御信号Ｖ3
を作成し、この制御信号Ｖ3 を推力制御装置１１に入力
して制御信号Ｖ4 〜Ｖ4 を得て推進器２及びバウスラス
タ３及びスタンスラスタ４を制御して船体位置を保持す
ることが行われている (図５(a) の場合) 。
【０００３】即ち、船体１は潮流や風波等の外力を受け
て所定の位置に対して前後方向Ｘ、左右方向Ｙ及び回頭
角Ｚの３方向に変位する。この３方向の変位を修正する
ために測位センサ６によりＸ, Ｙの変位量を測定し、ま
た、回頭角Ｚの変位量を方向センサ７により測定し、中
央演算装置８に入力して制御信号Ｖ3 を作成し、この制
御信号Ｖ4 を最高推力制御装置１１に入力し、制御信号
Ｖ4 〜Ｖ6 を作成し、この制御信号Ｖ4 〜Ｖ6 によりス
ラスタ３, ４及び推進器２を作動させて図７(a)〜(f)
に示すようにスラスタ３, ４による推力Ｆｙ1 , Ｆ
ｙ2 、推進器２による推力Ｆｘを作用させて船体１の位
置を修正することが行われている。
て所定の位置に対して前後方向Ｘ、左右方向Ｙ及び回頭
角Ｚの３方向に変位する。この３方向の変位を修正する
ために測位センサ６によりＸ, Ｙの変位量を測定し、ま
た、回頭角Ｚの変位量を方向センサ７により測定し、中
央演算装置８に入力して制御信号Ｖ3 を作成し、この制
御信号Ｖ4 を最高推力制御装置１１に入力し、制御信号
Ｖ4 〜Ｖ6 を作成し、この制御信号Ｖ4 〜Ｖ6 によりス
ラスタ３, ４及び推進器２を作動させて図７(a)〜(f)
に示すようにスラスタ３, ４による推力Ｆｙ1 , Ｆ
ｙ2 、推進器２による推力Ｆｘを作用させて船体１の位
置を修正することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記したよう
な自動船位保持装置においては、何れも船体１にバウス
ラスタ３とスタンスラスタ４の両者を、あるいはバウス
ラスタ３を配置し、船体１の左右方向への推力を得るも
のである。そのために船首部や船尾部に横向きの開口を
設けなければならず、構造が複雑になり、かつ通常航行
時に船体抵抗が増加し、燃費の低下を来すばかりでな
く、水中機器を利用する場合ケーブルが巻き込まれる恐
れがあり、またスラスタにより発生する雑音により、水
中機器の使用が困難となるなどの問題があった。
な自動船位保持装置においては、何れも船体１にバウス
ラスタ３とスタンスラスタ４の両者を、あるいはバウス
ラスタ３を配置し、船体１の左右方向への推力を得るも
のである。そのために船首部や船尾部に横向きの開口を
設けなければならず、構造が複雑になり、かつ通常航行
時に船体抵抗が増加し、燃費の低下を来すばかりでな
く、水中機器を利用する場合ケーブルが巻き込まれる恐
れがあり、またスラスタにより発生する雑音により、水
中機器の使用が困難となるなどの問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記したような
問題点を解決するためになされたものであって、船体に
可変ピッチプロペラを有する推進軸を２軸平行に配置す
るとともに、前記可変ピッチプロペラの後方に夫々大角
度舵を配置し、船体に測位センサ、方位センサと中央演
算装置と推力制御装置とを設け、前記測位センサ、方位
センサの信号を前記中央演算装置に入力して船体の前
後、左右及び回頭による変位を算出して第１の制御信号
を作成し、該第１の制御信号を前記推力制御装置に入力
して第２及び第３の制御信号を作成し、該第２の制御信
号により前記可変ピッチプロペラの翼角を、第３の制御
信号により前記大角度舵の舵角を夫々制御するようにし
た船舶の自動船位保持装置であって、第２の制御信号に
より夫々の可変ピッチプロペラの翼角を変化させ、第３
の制御信号により一方の大角度舵を船体の前後方向に延
在させ、他方の大角度舵を船体の前後方向に対して角度
を有する如く変位させ、かつ２軸の可変ピッチプロペラ
を逆転することにより発生した推力による旋回力Ｍ 1 と
大角度舵により発生した旋回力Ｍ 2 とを打消すように作
用させ、船体の左右方向への移動を行うようにした自動
船位保持装置を提供せんとするものである。
問題点を解決するためになされたものであって、船体に
可変ピッチプロペラを有する推進軸を２軸平行に配置す
るとともに、前記可変ピッチプロペラの後方に夫々大角
度舵を配置し、船体に測位センサ、方位センサと中央演
算装置と推力制御装置とを設け、前記測位センサ、方位
センサの信号を前記中央演算装置に入力して船体の前
後、左右及び回頭による変位を算出して第１の制御信号
を作成し、該第１の制御信号を前記推力制御装置に入力
して第２及び第３の制御信号を作成し、該第２の制御信
号により前記可変ピッチプロペラの翼角を、第３の制御
信号により前記大角度舵の舵角を夫々制御するようにし
た船舶の自動船位保持装置であって、第２の制御信号に
より夫々の可変ピッチプロペラの翼角を変化させ、第３
の制御信号により一方の大角度舵を船体の前後方向に延
在させ、他方の大角度舵を船体の前後方向に対して角度
を有する如く変位させ、かつ２軸の可変ピッチプロペラ
を逆転することにより発生した推力による旋回力Ｍ 1 と
大角度舵により発生した旋回力Ｍ 2 とを打消すように作
用させ、船体の左右方向への移動を行うようにした自動
船位保持装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【作 用】前記船舶の自動船位保持装置において、船舶
の前後方向の変位に対しては従前通りの可変ピッチプロ
ペラ、及び舵角を制御してその船位保持が図られる。そ
して船舶の横方向の変位に対して可変ピッチプロペラの
翼角が制御される。即ち２基の可変ピッチプロペラの翼
角が夫々異なるように変化されるとともに、一方の大角
度舵を船体の前後方向に延在させ、他方の大角度舵を船
体の前後方向に対して角度を有する如く変位させて、横
推力を発生させると共に、この大角度舵によって発生す
る船舶の旋回力で、各可変ピッチプロペラによる船舶の
旋回力を打消すように制御することにより船舶は横方向
へ変位して船位保持を図ることができる。勿論各可変ピ
ッチプロペラを相互に逆回転させることにより船舶は回
頭され、その方位の船位保持が可能となるのである。
の前後方向の変位に対しては従前通りの可変ピッチプロ
ペラ、及び舵角を制御してその船位保持が図られる。そ
して船舶の横方向の変位に対して可変ピッチプロペラの
翼角が制御される。即ち２基の可変ピッチプロペラの翼
角が夫々異なるように変化されるとともに、一方の大角
度舵を船体の前後方向に延在させ、他方の大角度舵を船
体の前後方向に対して角度を有する如く変位させて、横
推力を発生させると共に、この大角度舵によって発生す
る船舶の旋回力で、各可変ピッチプロペラによる船舶の
旋回力を打消すように制御することにより船舶は横方向
へ変位して船位保持を図ることができる。勿論各可変ピ
ッチプロペラを相互に逆回転させることにより船舶は回
頭され、その方位の船位保持が可能となるのである。
【０００７】
【実 施 例】以下図１ないし図４に基づき本発明によ
る自動船位保持装置の実施例を説明する。図１は船舶２
０の平面図であって、この船舶２０には可変ピッチプロ
ペラ２１ａと２１ｂの推進軸２２ａ，２２ｂが平行にな
るよう配置されている。そして各可変ピッチプロペラ２
１ａ，２１ｂの後方には翼角θがほぼ７０°程度とれる
ような大角度舵２３ａ，２３ｂが夫々配置されている。
る自動船位保持装置の実施例を説明する。図１は船舶２
０の平面図であって、この船舶２０には可変ピッチプロ
ペラ２１ａと２１ｂの推進軸２２ａ，２２ｂが平行にな
るよう配置されている。そして各可変ピッチプロペラ２
１ａ，２１ｂの後方には翼角θがほぼ７０°程度とれる
ような大角度舵２３ａ，２３ｂが夫々配置されている。
【０００８】この船舶２０には図２に示すような制御装
置２４が搭載されている。即ちこの制御装置２４は測位
センサ２５と方位センサ２６と中央演算装置２７と最高
推力制御装置２８とにより構成されている。次に、前記
構成による自動船位保持装置の操作方法を説明する。今
あらかじめ船体１０を保持しようとする定点に対して変
位した場合を考えるに、その変位に関する信号として測
位センサ２５と方位センサ２６の信号Ｖ10，Ｖ11が得ら
れ、これらは中央演算装置２７に入力され、第１の制御
信号Ｖ12が作成される。
置２４が搭載されている。即ちこの制御装置２４は測位
センサ２５と方位センサ２６と中央演算装置２７と最高
推力制御装置２８とにより構成されている。次に、前記
構成による自動船位保持装置の操作方法を説明する。今
あらかじめ船体１０を保持しようとする定点に対して変
位した場合を考えるに、その変位に関する信号として測
位センサ２５と方位センサ２６の信号Ｖ10，Ｖ11が得ら
れ、これらは中央演算装置２７に入力され、第１の制御
信号Ｖ12が作成される。
【０００９】具体的には図１に示すような前後方向Ｆ
ｘ、横方向Ｆｙのほか回頭方向モーメントＭφが演算さ
れ、これが第１の制御信号Ｖ12となる。そしてこの第１
の制御信号Ｖ12が推力制御装置２８に入力され、ここで
大角度舵２３ａ，２３ｂを制御する第２の制御信号
Ｖ13，Ｖ13’とが、また可変ピッチプロペラ２１ａ，２
１ｂを制御する第３制御信号Ｖ14，Ｖ14’とが作成され
る。
ｘ、横方向Ｆｙのほか回頭方向モーメントＭφが演算さ
れ、これが第１の制御信号Ｖ12となる。そしてこの第１
の制御信号Ｖ12が推力制御装置２８に入力され、ここで
大角度舵２３ａ，２３ｂを制御する第２の制御信号
Ｖ13，Ｖ13’とが、また可変ピッチプロペラ２１ａ，２
１ｂを制御する第３制御信号Ｖ14，Ｖ14’とが作成され
る。
【００１０】詳述すれば、大角度舵２３ａ，２３ｂは舵
角θが７０°程度を取ることが可能なものであり、その
場合の舵角θと前進推力及び横推力の関係を示すと図３
のとおりとなる。この図は横軸に舵角を、縦軸に前進推
力の最大を100 ％とした場合の前進推力と横推力との特
性曲線を示したもので、舵角θが７０°のとき、前進推
力がゼロとなり、横推力のみが発生することが分かる。
角θが７０°程度を取ることが可能なものであり、その
場合の舵角θと前進推力及び横推力の関係を示すと図３
のとおりとなる。この図は横軸に舵角を、縦軸に前進推
力の最大を100 ％とした場合の前進推力と横推力との特
性曲線を示したもので、舵角θが７０°のとき、前進推
力がゼロとなり、横推力のみが発生することが分かる。
【００１１】そして図１に示すように、３軸方向への必
要制御力をＦｘ，Ｆｙ，Ｍφとすると、２軸２舵により
発生させる必要推力Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 の力の関係は次の
とおりとなる。 Ｆ1 ＋Ｆ2 −Ｆｘ＝０ Ｆ3 −Ｆｙ＝０ ａＦ2 −ａＦ1 ＋ｂＦ3 −Ｍφ＝０ 上記３式よりＦ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 を求めると Ｆ1 ＝ (Ｍφ＋ａＦｘ＋ｂＦｙ) ／２ａ Ｆ2 ＝ (ａＦｘ−Ｍφ−ｂＦｙ) ／２ａ Ｆ3 ＝Ｆｙ この関係式から明らかなように、船舶２０を如何なる方
向へ移動するときでも何れか一方の大角度舵２３ａ，２
３ｂを前後方向に延在する (中立状態) ように操作す
る。
要制御力をＦｘ，Ｆｙ，Ｍφとすると、２軸２舵により
発生させる必要推力Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 の力の関係は次の
とおりとなる。 Ｆ1 ＋Ｆ2 −Ｆｘ＝０ Ｆ3 −Ｆｙ＝０ ａＦ2 −ａＦ1 ＋ｂＦ3 −Ｍφ＝０ 上記３式よりＦ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 を求めると Ｆ1 ＝ (Ｍφ＋ａＦｘ＋ｂＦｙ) ／２ａ Ｆ2 ＝ (ａＦｘ−Ｍφ−ｂＦｙ) ／２ａ Ｆ3 ＝Ｆｙ この関係式から明らかなように、船舶２０を如何なる方
向へ移動するときでも何れか一方の大角度舵２３ａ，２
３ｂを前後方向に延在する (中立状態) ように操作す
る。
【００１２】そして図４(a) に示すように可変ピッチプ
ロペラ２１ａの逆転による推力Ｆｘ 1 と可変ピッチプロ
ペラ２１ｂの推力Ｆｘ2 とにより旋回モーメントＭ1 と
大角度舵２３ｂの横方向への推力Ｆｙ2 によるモーメン
トＭ2 とが打消され、前後方向への推力は、可変ピッチ
プロペラ２１ａの逆転による推力Ｆｘ1 と可変ピッチプ
ロペラ２１ｂの推力Ｆｘ2 により打消され、そして大角
度舵２３ｂの横方向への推力Ｆｙ2 により船舶２０は左
方向へ移動する。なお、図４(b) は逆に右方向への移動
状態を示している。
ロペラ２１ａの逆転による推力Ｆｘ 1 と可変ピッチプロ
ペラ２１ｂの推力Ｆｘ2 とにより旋回モーメントＭ1 と
大角度舵２３ｂの横方向への推力Ｆｙ2 によるモーメン
トＭ2 とが打消され、前後方向への推力は、可変ピッチ
プロペラ２１ａの逆転による推力Ｆｘ1 と可変ピッチプ
ロペラ２１ｂの推力Ｆｘ2 により打消され、そして大角
度舵２３ｂの横方向への推力Ｆｙ2 により船舶２０は左
方向へ移動する。なお、図４(b) は逆に右方向への移動
状態を示している。
【００１３】勿論、従来の２軸２舵を有する船舶を同様
にして大角度舵２３ａ, ２３ｂに何れも中立状態に保持
し、可変ピッチプロペラ２１ａ, ２１ｂを正転させれば
前進し、逆転させれば後進する。そして可変ピッチプロ
ペラ２１ａ, ２１ｂを正逆転させると船舶２０は回頭す
ることとなる。
にして大角度舵２３ａ, ２３ｂに何れも中立状態に保持
し、可変ピッチプロペラ２１ａ, ２１ｂを正転させれば
前進し、逆転させれば後進する。そして可変ピッチプロ
ペラ２１ａ, ２１ｂを正逆転させると船舶２０は回頭す
ることとなる。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による自動船位保持装置によれば、バウスラスタやスタ
ンスラスタを用いることなく、前進推力と旋回モーメン
トを伴わない横推力のみの横方向への移動状態も発生す
ることができ、その船舶の位置保持を自動的に行うこと
ができ、船体構造の簡略化や船体抵抗の低減を計ること
ができるばかりでなく、ケーブル巻込み等による事故の
発生及び、スラスタの発生する雑音による観測障害を防
止することができる等の効果がある。
による自動船位保持装置によれば、バウスラスタやスタ
ンスラスタを用いることなく、前進推力と旋回モーメン
トを伴わない横推力のみの横方向への移動状態も発生す
ることができ、その船舶の位置保持を自動的に行うこと
ができ、船体構造の簡略化や船体抵抗の低減を計ること
ができるばかりでなく、ケーブル巻込み等による事故の
発生及び、スラスタの発生する雑音による観測障害を防
止することができる等の効果がある。
【図１】本発明による自動船位保持装置の船舶の概略平
面図である。
面図である。
【図２】制御装置の構成図である。
【図３】大角度舵の作用説明図である。
【図４】図(a), (b)は何れも船舶の横移動説明図であ
る。
る。
【図５】図(a), (b)は従来のスラスタを有する船舶の概
略平面図である。
略平面図である。
【図６】従来の制御装置の構成図である。
【図７】図(a) ないし (f)は移動説明図である。
１，２０ 船舶 ２ 推進器 ３ バウスラスタ ４ スタンス
ラスタ ５ａ，５ｂ，２２ａ，２２ｂ 推進軸 ６，２５ 測
位センサ ７，２６ 方位センサ ８，２７ 風
向風速センサ ９，２８ 中央演算装置 １０，３０
対水船速センサ １１，２９ 推力制御装置 ２１ａ，２１ｂ 可変ピッチプロペラ ２３ａ，２３ｂ 大角度舵 ２４ 制御装
置
ラスタ ５ａ，５ｂ，２２ａ，２２ｂ 推進軸 ６，２５ 測
位センサ ７，２６ 方位センサ ８，２７ 風
向風速センサ ９，２８ 中央演算装置 １０，３０
対水船速センサ １１，２９ 推力制御装置 ２１ａ，２１ｂ 可変ピッチプロペラ ２３ａ，２３ｂ 大角度舵 ２４ 制御装
置
Claims (1)
- 【請求項１】 船体に可変ピッチプロペラを有する推進
軸を２軸平行に配置するとともに、前記可変ピッチプロ
ペラの後方に夫々大角度舵を配置し、船体に測位センサ
と方位センサと中央演算装置と推力制御装置とを設け、
前記測位センサと方位センサの信号を前記中央演算装置
に入力して船体の前後、左右及び回頭による変位を算出
して第１の制御信号を作成し、該第１の制御信号を前記
制御装置に入力して第２及び第３の制御信号を作成し、
該第２の制御信号により前記可変ピッチプロペラの翼角
を、第３の制御信号により前記大角度舵の舵角を夫々制
御する船舶の自動船位保持装置であって、第２の制御信
号により夫々の可変ピッチプロペラの翼角を変化させ、
第３の制御信号により一方の大角度舵を船体の前後方向
に延在させ、他方の大角度舵を船体の前後方向に対して
角度を有する如く変位させ、かつ２軸の可変ピッチプロ
ペラを逆転することにより発生した推力による旋回力Ｍ
1 と大角度舵により発生した旋回力Ｍ 2 とを打消すよう
に作用させ、船体の左右方向への移動を行うようにした
自動船位保持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31525593A JP2926531B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 自動船位保持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31525593A JP2926531B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 自動船位保持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07165189A JPH07165189A (ja) | 1995-06-27 |
| JP2926531B2 true JP2926531B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=18063234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31525593A Expired - Lifetime JP2926531B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 自動船位保持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926531B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4295645B2 (ja) * | 2004-03-11 | 2009-07-15 | 三井造船株式会社 | ウォータジェット推進船の自動定点保持装置 |
| JP5147273B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2013-02-20 | 川崎重工業株式会社 | １軸１舵船の定点位置保持方法とその装置 |
| DE102011002832B4 (de) * | 2011-01-18 | 2022-08-11 | Van Der Velden Barkemeyer Gmbh | Ruder für Schiffe mit einer Ruderüberwachungsvorrichtung |
| JP5479552B2 (ja) * | 2012-09-19 | 2014-04-23 | 川崎重工業株式会社 | １軸１舵船の定点位置保持方法とその装置 |
| WO2014065147A1 (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-01 | 古野電気株式会社 | 船体制御方法および船体制御装置 |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP31525593A patent/JP2926531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07165189A (ja) | 1995-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990323 |
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