JP3127496B2 - 船体動揺低減装置 - Google Patents

船体動揺低減装置

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JP3127496B2 JP03177771A JP17777191A JP3127496B2 JP 3127496 B2 JP3127496 B2 JP 3127496B2 JP 03177771 A JP03177771 A JP 03177771A JP 17777191 A JP17777191 A JP 17777191A JP 3127496 B2 JP3127496 B2 JP 3127496B2
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茂美 薄葉
哲也 安田
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は掘削船等、洋上にて停止
状態で作業を行う船舶の上下揺れを低減させるための船
体動揺低減装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の船体の波浪中における動揺を低減
させる機構としては、アンチローリングタンク方式、フ
ィンスタビライザー方式等が知られている。
【0003】前者のアンチローリングタンク方式は、船
体にアンチローリングタンクを設けて、船体のローリン
グに対してアンチローリングタンク内の液体の動きによ
り船体の動揺を低減させるようにするものであり、又、
フィンスタビライザー方式は、船体の中央部分の両舷側
にフィン(ヒレ)を出し、航走状態でフィンに生じる揚
力を利用して船体動揺を低減させようとするものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
アンチローリングタンク方式のものでは、船体のローリ
ングの低減には有効であるが、船体の上下揺れに対する
減衰力はなく、波浪中の上下揺れは低減できない。又、
フィンスタビライザー方式のものでは、水流に対する迎
角を変えて動揺を軽減させるものであるため、航走状態
では船体の動揺の低減には或る程度有効であるが、停止
状態では、減衰力のみならず、波強制力自体を大きくす
ることにつながり、上下揺れの低減には有効となりにく
い、という問題があり、従来、洋上で停止状態で作業す
る船の上下揺を低減する有効な手段はなく、洋上で作業
を行う船舶の場合には、波浪中の上下揺れが大きくなる
と、作業上の支障となっていた。
【0005】そこで、本発明は、洋上にて停止状態で作
業を行う場合の船体の上下揺れを低減させて、作業の安
全性と能率の向上を図るようにしようとするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、船体の首部と尾部にアンチヒービングタ
ンクを設け、該各アンチヒービングタンクの側壁に設け
たダクトを、船側外板の下部に設けた海水出入用の開口
部に接続し、且つ上記アンチヒービングタンクの上部
に、空気の出入用の開口部を設け、上記ダクトの途中位
置に、該ダクトを開閉させるためのスライド式蓋を設け
て、該スライド式蓋をスライドさせる駆動機構と、該ス
ライド式蓋と上記ダクトの相対変位量から該ダクトの開
閉度を検出する開閉度ポジショナーを有して上記ダクト
の開口面積を調整するようにした開閉装置を備え、更
に、船体の上下揺を検出する船体上下揺検出装置と、該
船体上下揺検出装置からの信号に基づき減衰力を生じさ
せるに最適な上記ダクトの開口面積を演算してその求め
た開口面積となるように上記スライド式蓋をスライドさ
せるよう上記開閉装置に指令する遠隔制御装置とを備
え、上記開閉度ポジショナーで検出された開閉度を上記
遠隔制御装置へフィードバックさせるようにしてなる構
成とする。
【0007】
【作用】海水はダクトを通ってアンチヒービングタンク
内への流出入は自由であり、又、上方部に設けた開口部
を通して空気の出入が自由である。ダクトの開口面積を
調整してダクトを通り出入りする海水の量を調節し、船
体の上下揺れとアンチヒービングタンク内海水の上下動
の位相をずらすようにすると、波強制力を増加させるこ
となく、船体の上下揺の減衰力のみ増加したのと同等の
効果を生じさせることができ、船体の上下揺れを低減さ
せることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0009】図1及び図2は本発明の一実施例を示すも
ので、船体1の首部と尾部に、通常の隔壁構造で仕切ら
れた構成のアンチヒービングタンク2を左右対称的に設
け、各アンチヒービングタンク2の側壁と船側外板3に
設けた海水出入用の開口部4と5をダクト6で連絡し
て、自由に海水がアンチヒービングタンク2に出入でき
るようにすると共に、アンチヒービングタンク2の上方
に空気の出入を許す開口部7を設け、且つ上記ダクト6
の開口面積を調整して船体1が上下揺するときにアンチ
ヒービングタンク2内へ出入する海水の量を変動させる
ようにするスライド式開閉装置8を設ける。
【0010】上記スライド式開閉装置8は、図2に一例
の詳細を示す如く、ダクト6の船側外板3側の位置に該
ダクト6を開閉するよう取り付けたスライド式蓋9と、
該スライド式蓋9をスライドさせるための駆動機構10
と、上記スライド式蓋9とダクト6の相対変位量からダ
クト6の開閉度を検出する開閉度ポジショナー11を備
えており、船体の上下揺に応じて遠隔操作によりスライ
ド式蓋9を移動させて開閉度(開口面積)を調整できる
ようにしてある。上記駆動機構10としては、たとえ
ば、ピニオン・ラック方式を採用し、スライド式蓋9の
上半分の側面にラック12を設け、該ラック12に噛合
するピニオン13を油圧によって回転駆動できるように
し、駆動機構10へ油圧を供給する油圧供給装置14
を、開閉度ポジショナー11で検知した開閉度をもとに
遠隔制御装置15からの信号で制御して、駆動機構10
への圧油量をコントロールし、スライド式蓋9の開閉
度、すなわち、ダクト6の開口面積を調整させるように
する。16は船体1に装備させてある船体上下揺検出装
置、17はスライド式蓋9とダクト6の間の水密を保持
するためのフレキシブル水密膜であり、スライド式蓋9
のスライドによって伸縮するようにしてある。
【0011】なお、遠隔制御装置15には、船体上下揺
検出装置16からの信号により船体1の上下揺振幅、周
期を自動解析するアナライザーと、船体上下揺検出装置
16からの信号をもとにダクト6の適正な開閉度(開口
面積)を自動的に演算処理する演算回路が組み込まれて
いる。
【0012】洋上で停止した状態で作業中の船体1が上
下揺する場合に減衰力を生じさせる場合は、原理的には
図3に示す如く船体1が上下揺するときのアンチヒービ
ングタンク2内海水18の上下動を、ダクト6の開口面
積調整で船体外部の海水レベル19の変動と位相をずら
すことである。これにより、船体1にとっては、恰も減
衰力が増加したかの如き効果が発生する。
【0013】タンクによる減衰効果は、次式で示され
る。
【0014】
【数1】
【0015】
【数2】
【0016】
【数3】
【0017】
【数4】 但し、
【0018】
【数5】 ここで、N1 はアンチヒービングタンク2による減衰係
数の増加量、ρは海水密度、ωは波の円周波数、Kは波
数、gは重力加速度、Cはダクト6のオリフィス効果係
数、ZA は船体上下揺振幅、Av はアンチヒービングタ
ンク2の鉛直部横断面積、AH はダクト6の横断面積、
0 は調整される開口面積、lv はダクト6の底部から
船体外海水レベル19までの長さ、lH はダクト6の長
さである。
【0019】上記(1) 式よりN1 はδ=±3π/4で最
大となり、次式で示される。
【0020】
【数6】 以上のことから、(2)(3)式に基づいてδ=±3π/4と
なるようにダクト6の開口面積A0 を自動的に制御する
ことにより(5) 式に示すような最大の減衰効果を得るこ
とができる。
【0021】船体1が洋上で停止した状態で作業中に上
下揺するときは、上記原理に基づき操作して船体1の上
下揺を自動的に低減させるようにする。先ず、船体1が
上下揺すると、船体上下揺検出装置16にて検出され、
その信号は遠隔制御装置15に送られる。該遠隔制御装
置15では、内部のアナライザーにて上記船体の上下揺
振幅、周期が自動的に解析され、更に、これに基づいて
減衰力を最大にするためのダクト6の適正開閉度、すな
わち、開口面積A0 が前記(2) 式、(3) 式をベースに演
算回路にて自動的に演算される。遠隔制御装置15で最
適な開口面積A0 が求められると、その開口面積となる
ように油圧供給装置14に指令が送られ、該油圧供給装
置14からの駆動機構10への油圧が調節されてスライ
ド式蓋9がスライドさせられ、該スライド式蓋9による
ダクト6の開閉度、すなわち、開口面積が調整される。
調整されたダクト6の開閉度は開閉度ポジショナー11
で検知されて遠隔制御装置15へフィードバックされ、
実際の開閉度と演算により求めた適正開閉度から開閉度
調整の必要性が判断され、開閉度調整の必要性がない、
すなわち、適正開閉度に調整されている場合は駆動機構
10への油圧供給ラインを閉鎖してスライド式蓋9を一
定位置に保持するようにし、一方、開度調整の必要性が
あるときは、油圧供給装置14から駆動機構10への油
圧供給を行ってスライド式蓋9をスライドさせ、開閉度
を調整させるようにする。
【0022】上述した一連の動作は、図4に示すとおり
である。
【0023】次に、アンチヒービングタンク2による船
体上下揺の低減効果を確認するために本発明者等が水槽
にて実施した波浪中動揺実験について示す。
【0024】実験に用いた船体模型は、図5、図6、図
7に示す如く、垂線間長が2.75m、型幅が0.45
8m、型深が0.234m、船首部と船尾部及び船中央
部の各吃水が0.174m、排水量が0.1821トン
の条件のものとし、図6に示すタイプ1と図7に示すタ
イプ2について水槽実験を行った。
【0025】その結果、図8に示す如く、正面から波を
受けた状態で波周期が12秒〜14秒(実船スケール)
の領域では、アンチヒービングタンクを使用しない場合
(図中○印)に比較して、アンチヒービングタンクを設
けて海水を自由に取り込めるようにした場合は30〜5
0%程度の上下揺減少効果が見られた。図中、□印はタ
イプ1の場合であり、△印はタイプ2の場合である。
【0026】上記波周期領域は、洋上でも十分遭遇する
可能性のある領域であり、又、この周期の波は通常よく
発達した長波頂の大波高波であることから、洋上作業の
支障となることが考えられる。この意味でアンチヒービ
ングタンクによる減揺効果は作業の安全性や能率を大き
く向上させることが期待できる。
【0027】なお、上記実施例では、アンチヒービング
タンク2内へ出入する海水の量を変動させる開閉装置8
を一例としてスライド式のものを示したが、スライド式
以外のもので海水の量を変動させるようにしてもよいこ
とは勿論である。
【0028】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の船体動揺低減
装置によれば、船体の首部と尾部にアンチヒービングタ
ンクを設け、該各アンチヒービングタンクの側壁に設け
たダクトを、船側外板の下部に設けた海水出入用の開口
部に接続し、且つ上記アンチヒービングタンクの上部
に、空気の出入用の開口部を設け、上記ダクトの途中位
置に、該ダクトを開閉させるためのスライド式蓋を設け
て、該スライド式蓋をスライドさせる駆動機構と、該ス
ライド式蓋と上記ダクトの相対変位量から該ダクトの開
閉度を検出する開閉度ポジショナーを有して上記ダクト
の開口面積を調整するようにした開閉装置を備え、更
に、船体の上下揺を検出する船体上下揺検出装置と、該
船体上下揺検出装置からの信号に基づき減衰力を生じさ
せるに最適な上記ダクトの開口面積を演算してその求め
た開口面積となるように上記スライド式蓋をスライドさ
せるよう上記開閉装置に指令する遠隔制御装置とを備
え、上記開閉度ポジショナーで検出された開閉度を上記
遠隔制御装置へフィードバックさせるようにしてなる構
成としてあるので、船体の上下揺が船体上下揺検出装置
で検出されると、その信号により遠隔制御装置で最適な
ダクトの開口面積が求められて、その開口面積となるよ
うに遠隔制御装置からの指令でスライド式蓋をスライド
させて、該スライド式蓋によるダクトの開閉度、すなわ
ち、開口面積を調整することができ、又、調整されたダ
クトの開閉度は、開閉度ポジショナーで検出されて遠隔
制御装置へフィードバックされ、該遠隔制御装置で実際
の開閉度と演算で求められた適正開閉度から開閉度調整
の必要性を自動的に判断させることができ、開閉度調整
が必要なときは、スライド式蓋をスライドさせてアンチ
ヒービングタンク内へダクトを通して出入りする海水の
量を調節し、船体の上下揺とタンク内水面の上下動の位
相をずらすことにより、大きな減衰効果が得られるよう
になり、したがって、上記船体の上下揺とアンチヒービ
ングタンク内の海水の上下運動の位相を適宜ずらすこと
により、波強制力を増加させることなく船体の上下揺の
減衰力のみ増加したのと同等の効果が得られて、船体の
上下揺を低減させることができ、作業の安全性と作業能
率の向上を図ることができる、という優れた効果を奏し
得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の概要を示すもので、(A)は
船体の概略平面図、(B)はアンチヒービングタンクの
部分を示す概略断面図である。
【図2】スライド式開閉装置の一例詳細図である。
【図3】船体上下揺を減衰できる原理を説明するための
図である。
【図4】本発明の船体動揺低減装置の操作の流れを示す
図である。
【図5】水槽実験で用いた船体の模型を示す側面図であ
る。
【図6】図5に示す船体のアンチヒービングタンクの形
状を変えたタイプ1について示す図である。
【図7】アンチヒービングタンクを図6とは異なる形状
にしたタイプ2について示す図である。
【図8】実験結果を示す図である。
【符号の説明】
1 船体 2 アンチヒービングタンク 3 船側外板 5 開口部 6 ダクト 7 開口部 8 スライド式開閉装置 9 スライド式蓋 10 駆動機構 15 遠隔制御装置 16 船体上下揺検出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−113293(JP,U) 実開 昭61−169788(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B63B 39/03

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 船体の首部と尾部にアンチヒービングタ
    ンクを設け、該各アンチヒービングタンクの側壁に設け
    たダクトを、船側外板の下部に設けた海水出入用の開口
    部に接続し、且つ上記アンチヒービングタンクの上部
    に、空気の出入用の開口部を設け、上記ダクトの途中位
    置に、該ダクトを開閉させるためのスライド式蓋を設け
    て、該スライド式蓋をスライドさせる駆動機構と、該ス
    ライド式蓋と上記ダクトの相対変位量から該ダクトの開
    閉度を検出する開閉度ポジショナーを有して上記ダクト
    の開口面積を調整するようにした開閉装置を備え、更
    に、船体の上下揺を検出する船体上下揺検出装置と、該
    船体上下揺検出装置からの信号に基づき減衰力を生じさ
    せるに最適な上記ダクトの開口面積を演算してその求め
    た開口面積となるように上記スライド式蓋をスライドさ
    せるよう上記開閉装置に指令する遠隔制御装置とを備
    え、上記開閉度ポジショナーで検出された開閉度を上記
    遠隔制御装置へフィードバックさせるようにしてなるこ
    とを特徴とする船体動揺低減装置。
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