JP4688571B2 - Method for maneuvering a ship having a pod propeller propeller - Google Patents
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Description
本発明は、ポッドプロペラ推進器を有する船舶の操船方法に関する。 The present invention relates to a marine vessel maneuvering method having a pod propeller propulsion device.
従来、船舶の操船においては、推進器、舵のほかにバウスラスターを設けて船首部において横力を発生させて、船尾部の横推力、即ち推進器やスターンスラスターからの横推力とバランスさせて、船を真横移動又は斜行させていた。 Conventionally, in ship handling, a bow thruster is provided in addition to the propeller and rudder to generate lateral force at the bow and balance it with the lateral thrust at the stern, that is, the thrust from the thruster and stern thruster. The ship was moving sideways or skewed.
また、幅広船や双胴船のように二基の推進器間距離が大きい場合、推進器の一方をある回動角度をもって前進方向に、他の一方をある回動角度をもって後進方向にすることによって、前進力成分と後進力成分によって発生するモーメントと、横方向成分によって発生する船体から受けるモーメントとを釣り合わせることにより、船体に真横推力を発生させて、船の横移動を可能ならしめ、バウスラスターやスターンスラスターを不要とするものがある。 Also, when the distance between two propulsion units is large, such as wide ships and catamarans, one propulsion unit should be in the forward direction with a certain rotation angle, and the other one should be in the reverse direction with a certain rotation angle. By balancing the moment generated by the forward force component and the backward force component with the moment received from the hull generated by the lateral component, the lateral hull is made possible by generating a true lateral thrust on the hull, Some do not require a bow thruster or stern thruster.
また、特許文献1に記載するように、船体に対して推進器の姿勢を変えることが容易になる点に着目した舶用推進器付きポッド駆動装置がある。これは、船体に対し昇降駆動機構を介して昇降可能に設けられたストラットの下端に、推進器を備えたポッドが油圧式トルクヒンジ機構を介して俯仰可能に装着されたものであり、昇降駆動機構は船上におけるターンテーブルの回転台上に設けられており、これによりストラットはポッドと共に鉛直軸線のまわりに回動して、推進器による舵取り作用を行う。
しかし、推進器、舵のほかにバウスラスター、スターンスラスター等を設ける構成では、横移動用のスラスターのみならず、相当容量の電力を供給しうる発電設備を設ける必要がある。また、前後進、回頭、横移動を行わせるには、推進器、舵、バウスラスター、スターンスラスター等を船の移動方向と速度に対してそれぞれ必要な推力、方向を演算配分して制御する必要があり、アクチュエータの数が多く、制御要素が多いので、それぞれの制御要素に適切な制御レベルを演算・出力するための制御システムが極めて複雑となっていた。 However, in the configuration in which a bow thruster, a stern thruster, etc. are provided in addition to the propulsion unit and the rudder, it is necessary to provide not only a thruster for lateral movement but also a power generation facility capable of supplying a considerable amount of power. In order to move forward, backward, turn, and move laterally, it is necessary to control the thruster, rudder, bow thruster, stern thruster, etc. by calculating and distributing the necessary thrust and direction for the moving direction and speed of the ship. Since the number of actuators is large and the number of control elements is large, a control system for calculating and outputting an appropriate control level for each control element is extremely complicated.
また、特許文献1に開示するように、船尾に配置するポッドが一基である構成では、ポッドを鉛直軸線のまわりに回動して推進器による舵取り作用を行う場合に、接岸時等において船体を船首尾方向と直交する舷側方向へ運動させるような推力を発生させることができない。このため、ポッド式推進器を使用すればスターンスラスターを必要としないが、バウスラスターは必要であり、制御要素はその分多くなる。
Further, as disclosed in
このため、船尾に二基のポッドを配置し、各ポッドを鉛直軸線のまわりに回動して各ポッドの推進器による推力を組み合わせて舵取り作用を行う構成が考えられる。この場合に、各ポッドが鉛直軸線のまわりで回動するので、各ポッドごとにその回動位置を制御する必要があり、各ポッドごとに設けた各操作器を操作して各ポッドをそれぞれの所定の位置に回転させることになり、操作が煩雑となる問題があった。 For this reason, the structure which arrange | positions two pods at the stern, rotates each pod around a vertical axis line, combines the thrust by the propulsion device of each pod, and performs the steering action can be considered. In this case, since each pod rotates around the vertical axis, it is necessary to control the rotation position for each pod, and each pod is operated by operating each operation device provided for each pod. There is a problem that the operation is complicated because the rotation is performed at a predetermined position.
このため、接岸時や緊急操作時等において機敏な操作を求められる場合に、操舵者の過誤によって操船を誤ることがある。
本発明は、ポッドプロペラシステムを推進器に採用した船舶において操舵者が操作を誤らずに、特に衝突など危険が予想される場合の機敏な操作に最適なポッドプロペラ推進器を有する船舶の操船方法を提供することを目的とする。
For this reason, when an agile operation is required at the time of berthing or emergency operation, a boat maneuver may be mistaken due to an error of a steering person.
The present invention relates to a marine vessel maneuvering method having a pod propeller propulsion unit that is optimal for an agile operation when a danger such as a collision is expected without a driver's operation being mistaken in a vessel adopting a pod propeller system as a propulsion unit. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明のポッドプロペラ推進器を有する船舶の操船方法は、推進器を有する二基のポッドのそれぞれを鉛直軸線まわりに回転自在に設け、操船手段により各ポッドの鉛直軸線まわりの回転位置を組合せることによって船体を所定の運動方向へ操船する操船方法において、予め操船手段において1本の操作レバーの各傾倒方向ごとに船体の各運動方向を設定し、各運動方向ごとに各ポッドの鉛直軸線まわりの回転位置の組合せを設定し、操船時に操作レバーの傾倒によってポッドの鉛直軸線まわりの回転位置を制御して操作し、非常時に非常操船手段を起動し、操作レバーによる制御よりも優先して非常操船手段によりボタンを押圧するだけの単純な操作でポッドの鉛直軸線まわりの回転位置を制御し、二基のポッドの推進器により発生する推進力を後進方向へ向けるものである。 In order to solve the above-described problems, a ship maneuvering method having a pod propeller propulsion device according to the present invention includes two pods each having a propulsion device rotatably provided around a vertical axis, and each pod is vertically operated by a maneuvering means. In a ship maneuvering method for maneuvering a hull in a predetermined motion direction by combining rotational positions around an axis, each motion direction of the hull is set in advance for each tilting direction of one operating lever in a ship maneuvering means. For each pod, a combination of rotation positions around the vertical axis of each pod is set, and the operation lever is tilted to control the rotation position around the vertical axis of the pod when maneuvering. The rotary position around the vertical axis of the pod is controlled by a simple operation that simply presses the button with the emergency maneuvering means in preference to the control by the It is intended to direct a propulsive force generated by the propeller to the reverse direction.
また、二基の推進器の推力を同一に出力調整するとともに、一方の推進器を前進回頭の所定回動位置へ、他方の推進器を後進回頭の所定回動位置へ位置調整した状態で、船首尾方向における双方の推進器推力の縦方向成分をなす縦推力が平衡して船体に作用する前進方向推進力と後進方向推進力が拮抗するとともに、両舷方向における双方の推進器推力の横方向成分をなす横推力が同方向に並行して船体に作用し、かつ一方の推進器の前進方向へ作用する縦推力と他方の推進器の後進方向へ作用する縦推力とによって船体に生じるモーメントと、船体が水から受ける反力よって船体に生じるモーメントとが平衡することにより、船体に真横移動を行わせるものである。 In addition, while adjusting the output of the thrust of the two propulsion devices to the same, in a state where the position of one propulsion device to the predetermined rotation position of the forward turning, the other propulsion device to the predetermined rotation position of the reverse rotation, The longitudinal thrust that forms the longitudinal component of both propulsion thrusts in the fore-and-aft direction is balanced, and the forward and backward thrusts acting on the hull are antagonized. Moment generated in the hull by the vertical thrust acting in the forward direction of one thruster and the longitudinal thrust acting in the backward direction of the other thruster and the lateral thrust that constitutes the directional component acts on the hull in parallel in the same direction And the moment generated in the hull due to the reaction force received from the water by the hull balances the hull.
また、二基の推進器の推力を出力調整するとともに、一方の推進器を前進回頭の所定回動位置へ、他方の推進器を後進回頭の所定回動位置へ位置調整した状態で、船首尾方向における双方の推進器推力の縦方向成分をなす縦推力によって船体に前進方向推進力が作用するとともに、両舷方向における双方の推進器推力の横方向成分をなす横推力が同方向に並行して船体に作用し、かつ一方の推進器の前進方向へ作用する縦推力と他方の推進器の後進方向へ作用する縦推力とによって船体に生じるモーメントと、船体が水から受ける反力よって船体に生じるモーメントとが平衡することにより、船体に前進斜行移動を行わせるものである。 In addition, while adjusting the output of the thrust of the two propulsion units, adjusting the position of one propulsion unit to the predetermined rotation position of the forward turn and the other propulsion unit to the predetermined rotation position of the reverse rotation, The thrust in the forward direction acts on the hull due to the longitudinal thrust that forms the longitudinal component of both thrusters in the direction, and the lateral thrust that forms the lateral component of both thrusters in both directions is parallel in the same direction. The moment generated in the hull by the longitudinal thrust acting in the forward direction of one propeller and the longitudinal thrust acting in the backward direction of the other propeller and the reaction force received by the hull from the water When the generated moment is balanced, the hull moves forward and obliquely.
また、二基の推進器の推力を出力調整するとともに、一方の推進器を前進回頭の所定回動位置へ、他方の推進器を後進回頭の所定回動位置へ位置調整した状態で、船首尾方向における双方の推進器推力の縦方向成分をなす縦推力によって船体に後進方向推進力が作用するとともに、両舷方向における双方の推進器推力の横方向成分をなす横推力が同方向に並行して船体に作用し、かつ一方の推進器の前進方向へ作用する縦推力と他方の推進器の後進方向へ作用する縦推力とによって船体に生じるモーメントと、船体が水から受ける反力よって船体に生じるモーメントとが平衡することにより、船体に後進進斜行移動を行わせるものである。 In addition, while adjusting the output of the thrust of the two propulsion units, adjusting the position of one propulsion unit to the predetermined rotation position of the forward turn and the other propulsion unit to the predetermined rotation position of the reverse rotation, The vertical thrust that forms the longitudinal component of both thrusters in the direction causes the reverse thrust to act on the hull, and the lateral thrust that forms the lateral component of both thrusters in both directions is parallel to the same direction. The moment generated in the hull by the longitudinal thrust acting in the forward direction of one propeller and the longitudinal thrust acting in the backward direction of the other propeller and the reaction force received by the hull from the water When the generated moment is balanced, the hull moves backward and obliquely.
また、自船位置を検出する位置センサ、船首方向を検出する方位センサ、船首尾方向における双方の推進器推力の縦方向成分をなす縦推力によって船体に生じる縦方向速度を検出する縦移動速度センサ、両舷方向における双方の推進器推力の横方向成分をなす横推力によって船体に生じる横方向速度を検出する横移動速度センサの各信号出力に基づいて、操船手段により各ポッドの鉛直軸線まわりの回動位置を組合せることによって船体を所定の運動方向へ操船することにより、設定した目的地点および目的方位に船を自動的に誘導し、停船させるものである。 In addition, a position sensor that detects the position of the ship, a direction sensor that detects the bow direction, and a vertical movement speed sensor that detects the longitudinal speed generated in the hull by the longitudinal thrust that forms the longitudinal component of both thrusters in the bow and tail direction Based on each signal output of the lateral movement speed sensor that detects the lateral speed generated in the hull by the lateral thrust that forms the lateral component of both thrusters in both directions, the ship maneuvering means around the vertical axis of each pod By maneuvering the hull in a predetermined movement direction by combining the rotation positions, the ship is automatically guided to the set destination point and destination and stopped.
以上のように本発明によれば、1本の操作レバーを傾倒させるだけの操作によって操船するので、操船者は各ポッドの回動位置を考えて操作する必要がなく、1本の操作レバーの各傾倒方向ごとに船体の各運動方向を設定することで直感的に操作を行うことができる。また、非常時には非常操船手段を起動するだけの単純な操作によって船体に後進方向へ推進力を作用させることができ、ポッドプロペラシステムを推進器に採用した船舶において操舵者が操作を誤らずに、特に衝突など危険が予想される場合に機敏な操船操作を行うことができる。 As described above, according to the present invention, since the ship is operated by simply tilting one operation lever, the operator does not need to consider the rotation position of each pod, and does not need to operate one operation lever. Operation can be performed intuitively by setting each movement direction of the hull for each tilt direction. In an emergency, it is possible to apply a propulsive force in the reverse direction to the hull by a simple operation that only activates the emergency ship maneuvering means. In particular, when a danger such as a collision is expected, agile maneuvering operation can be performed.
また、幅広船や双胴船などのように二基の推進器間距離が大きい場合に、双方の推進器の回動位置を制御することで、双方の推進器推力の縦推力によって船体に作用する推進力を調整して、真横移動、前進斜行移動、後進進斜行移動が可能であり、バウスラスター等のスラスター及びその制御装置、さらにはこれらを駆動するための発電設備を設ける必要がないのでコストを削減でき、スラスターを必要とせずに、双方の推進器推力を一定に保ったままでポッドの回動位置を調整するだけの制御でよく、操船のための制御装置の構成を簡潔にでき、従来においてシステムの複雑さから発生しがちな故障などのトラブルを軽減できる。 In addition, when the distance between the two propulsion units is large, such as a wide ship or catamaran, the rotation position of both propulsors is controlled to act on the hull by the vertical thrust of both propulsion units. It is possible to adjust the propulsive force to be moved sideways, forwardly and backwardly, and backwardly and backwardly. It is necessary to provide thrusters such as bow thrusters and their control devices, as well as power generation equipment to drive them. The cost can be reduced, no thruster is required, and the control of just adjusting the pivot position of the pod while maintaining the thrust of both propulsors is constant, and the configuration of the control device for maneuvering is simplified. In addition, it is possible to reduce troubles such as failures that are likely to occur due to the complexity of the system.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1〜図4において、推進器1を有するポッド2は鉛直軸線3のまわりに回転自在に設けており、船体の船尾内にポッド2を鉛直軸線3のまわりに回動する油圧装置等からなる駆動制御手段4をそれぞれ配置している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4, a
各駆動制御手段4に指示を与える制御装置等からなる操船手段5は、図3に示すように、1本の操作レバー6を任意方向へ傾倒することにより指示信号を出力するジョイスティック7を有しており、操船手段5には、図4に示すように、予め1本の操作レバー6の各傾倒方向ごとに船体の各運動方向を設定するとともに、各運動方向ごとに各ポッド2の鉛直軸線まわりの回動位置の組合せを設定している。
As shown in FIG. 3, the boat maneuvering means 5 comprising a control device or the like for giving an instruction to each drive control means 4 has a
また、非常時に各駆動制御手段4に指示を出す押しボタン等からなる非常操船手段8は、操作レバー6による制御よりも優先する信号を各駆動制御手段4に与え、各ポッド2を後進方向へ向ける制御を行う。
Further, the emergency boat maneuvering means 8 comprising push buttons or the like for giving instructions to the respective drive control means 4 in the event of an emergency gives a signal having priority over the control by the operation lever 6 to each drive control means 4 so that each
上記した構成により、推進器1の起動時および推進器1を起動する状態で船体を停止する場合には、ジョイスティック7の操作レバー6を中立位置に保持する。船体を微速前進で運動させる場合には、ジョイスティック7の操作レバー6を前方へ微小に傾倒させる。船体を全速前進で運動させる場合には、ジョイスティック7の操作レバー6を前方へ大きく傾倒させる。
With the above-described configuration, the operation lever 6 of the
船体を前進回転(回頭)で運動させる場合には、ジョイスティック7の操作レバー6を回転方向の斜め前方へ傾倒させる。船体を後進回転で運動させる場合には、ジョイスティック7の操作レバー6を回転方向の斜め後方へ傾倒させる。船体を急旋回で運動させる場合には、ジョイスティック7の操作レバー6を回転方向の斜め前方へ大きく傾倒させる。
When moving the hull forwardly (turning), the operation lever 6 of the
船体を横進させる場合には、ジョイスティック7の操作レバー6を横進方向へ傾倒させる。前進状態の船体を緊急に後進させる場合には、非常操船手段8のボタンを押して各ポッド2を180度反転させる。
When the hull is moved sideways, the operation lever 6 of the
したがって、操船時に操作レバー6の傾倒によってポッド2の鉛直軸線まわりの回動位置(回動角度)を制御して操船することにより、操船者は各ポッド2の回動位置(回動角度)を考えて操作する必要がなく、1本の操作レバーの各傾倒方向によって直感的に船体の運動方向を認知して操船することができる。また、非常時には非常操船手段8をボタンの押圧するだけの単純な操作によって船体に後進方向へ推進力を作用させることができ、ポッドプロペラシステムを推進器に採用した船舶において操舵者が操作を誤らずに、特に衝突など危険が予想される場合に機敏な操船操作を行うことができる。
Therefore, the ship operator operates the ship by manipulating the
以下に、本実施の形態おける船体に働く力および船体の運動方向の一例を図5に示す。図5において、Tp、Tsをそれぞれ左舷側ポッドおよび右舷側ポッドとする。点Oは両ポッドTp、Tsの間の中点であり、通常は船体の中心線上に位置する。点Gは船体に作用する水の反力fが便宜上この一点に働くと仮想する重心である。両ポッドTp、Tsの間の距離をlとし、重心Gと中点Oの間の距離をLとする。 FIG. 5 shows an example of the force acting on the hull and the moving direction of the hull in the present embodiment. In FIG. 5, Tp and Ts are assumed to be a port side pod and a starboard side pod, respectively. Point O is the midpoint between both pods Tp and Ts, and is usually located on the center line of the hull. Point G is the center of gravity that is assumed when the reaction force f of water acting on the hull acts on this one point for convenience. Let the distance between both pods Tp and Ts be l, and let the distance between the center of gravity G and the midpoint O be L.
今、ポッドの回動位置を前進方向位置に対する回動角度で示し、左舷側のポッドTpを前進回頭の所定回動位置θpへ位置調整し、右舷側のポッドTsを後進回頭の所定回動位置θsへ位置調整し、ポッドTpの推進器の出力をFpとし、ポッドTsの推進器の出力をFsとする。 Now, the rotation position of the pod is indicated by the rotation angle with respect to the forward direction position, the position of the port side pod Tp is adjusted to the predetermined rotation position θp of the forward turn, and the starboard side pod Ts is adjusted to the predetermined rotation position of the reverse turn. The position is adjusted to θs, the output of the propeller of the pod Tp is Fp, and the output of the propeller of the pod Ts is Fs.
この状態で、左舷側推進器Tpの出力の船首尾方向に沿った縦方向成分をFpy、右舷側推進器Tsの出力の船首尾方向に沿った縦方向成分をFsy、左舷側推進器Tpの出力の両舷方向に沿った横方向成分をFpx、右舷側推進器Tsの出力の両舷方向に沿った横方向成分をFsxとすると、
Fpy=Fp・cosθp、Fpx=Fp・sinθp
Fsy=Fs・cosθs、Fsx=Fs・sinθs
となり、これらの出力の和は、縦方向の総出力Fy、横方向の総出力Fxとすると、
Fy=Fp・cosθp+Fs・cosθs
Fx=Fp・sinθp+Fs・sinθs
となる。
In this state, the vertical component along the bow-stern direction of the output of the port-side propulsion device Tp is Fpy, the vertical component along the bow-stern direction of the output of the starboard-side propulsion device Ts is Fsy, and the port-side propulsion device Tp If the lateral component along the both sides of the output is Fpx and the lateral component along the both sides of the starboard side propulsion device Ts is Fsx,
Fpy = Fp · cos θp, Fpx = Fp · sin θp
Fsy = Fs · cos θs, Fsx = Fs · sin θs
The sum of these outputs is the total output Fy in the vertical direction and the total output Fx in the horizontal direction.
Fy = Fp · cos θp + Fs · cos θs
Fx = Fp · sin θp + Fs · sin θs
It becomes.
双方の推進器Tp、Tsが船体に与える推力は出力と逆の方向となる。つまり、左舷側推進器Tpの推力の船首尾方向に沿った縦方向成分をなす縦推力FpyA、右舷側推進器Tsの推力の船首尾方向に沿った縦方向成分をなす縦推力FsyA、左舷側推進器Tpの推力の両舷方向に沿った横方向成分をなす横推力FpxA、右舷側推進器Tsの推力の両舷方向に沿った横方向成分をなす横推力FsxAとすると、
FpyA=−Fpy
FsyA=−Fsy
FpxA=−Fpx
FsxA=−Fsx
となり、船体に作用する前進・後進方向推進力をFyA、船体に作用する両舷方向推進力をFxAとすると、
FyA=−Fy=−(Fp・cosθp+Fs・cosθs)
FxA=−Fx=−(Fp・sinθp+Fs・sinθs)
となる。したがって、各推進器の出力Fp、Fs、ポッドの回動角度θp、θsの大きさの組み合わせを換えることにより、任意の方向に、任意の推力(縦方向、横方向ともに)で操船することができる。
The thrust applied to the hull by both propulsors Tp and Ts is in the direction opposite to the output. In other words, the vertical thrust Fsy A forming the vertical thrust Fpy A, longitudinal component along the stern direction of thrust of the starboard propulsor Ts forming a longitudinal component along the stern direction of thrust of the port-side propeller Tp, and a transverse thrust Fsx a forming the lateral thrust Fpx a, lateral components along both side of the ship direction of thrust of the starboard propulsor Ts forming the lateral components along both side of the ship direction of thrust of the port-side propeller Tp,
Fpy A = -Fpy
Fsy A = -Fsy
Fpx A = -Fpx
Fsx A = −Fsx
If the forward / reverse direction thrust acting on the hull is Fy A and the bilateral direction thrust acting on the hull is Fx A ,
Fy A = −Fy = − (Fp · cos θp + Fs · cos θs)
Fx A = −Fx = − (Fp · sin θp + Fs · sin θs)
It becomes. Therefore, by changing the combination of the outputs Fp and Fs of each propulsion unit and the magnitudes of the rotation angles θp and θs of the pods, it is possible to operate the boat in an arbitrary direction with an arbitrary thrust (both longitudinal and lateral directions). it can.
ここで、両推進器Tp、Tsの出力が等しく、出力Fp=Fs=Fとし、推力FpA=FsA=−Fとし、右舷のポッドTsの回動角度をθs=π−θp(θp=θ<π/2)に調整する。 Here, the outputs of both propulsors Tp, Ts are equal, the output Fp = Fs = F, the thrust Fp A = Fs A = −F, and the rotation angle of the starboard pod Ts is θs = π−θp (θp = θ <π / 2).
この状態で、船首尾方向における双方の推進器推力の縦方向成分をなす縦推力は、
FpyA=−Fpy=−Fp・cosθp=−F・cosθp
FsyA=−Fsy=−Fs・cosθp=−F・cos(π−θp)=F・cosθpとなって平衡し、
FyA=−(Fp・cosθp+Fs・cosθs)=0
となって、船体に作用する前・後進方向推進力が拮抗する。
In this state, the longitudinal thrust that forms the longitudinal component of both thrusters in the stern direction is
Fpy A = −Fpy = −Fp · cos θp = −F · cos θp
Fsy A = −Fsy = −Fs · cos θp = −F · cos (π−θp) = F · cos θp
Fy A = − (Fp · cos θp + Fs · cos θs) = 0
As a result, the forward / reverse driving force acting on the hull is antagonized.
両舷方向における双方の推進器推力の横方向成分をなす横推力は、
FpxA=−Fpx=−Fp・sinθp=−F・sinθp
FsxA=−Fsx=−Fs・sinθs=−F・sin(π−θp)=−F・sinθpとなり、
FxA=−(Fp・sinθp+Fs・sinθs)=−2F・sinθp
となって同方向に並行して船体に作用する。
The lateral thrust that forms the lateral component of both thrusters in both directions is
Fpx A = −Fpx = −Fp · sin θp = −F · sin θp
Fsx A = −Fsx = −Fs · sin θs = −F · sin (π−θp) = − F · sin θp
Fx A = − (Fp · sin θp + Fs · sin θs) = − 2F · sin θp
It acts on the hull in parallel in the same direction.
一方の推進器Tpにより前進方向へ作用する縦推力FpyAと他方の推進器Tsにより後進方向へ作用する縦推力FsyAとによって、O点の回りで船体に生じる回頭方向の右回りのモーメントMyAは、
MyA=|FpyA|・(1/2)l+|FsyA|・(1/2)l
=|F・cosθp|・(1/2)l+|F・cos(π−θp)|・(1/2)l
=F・cosθp・l
G点に作用する船体が水から受ける反力fによって、O点の回りで船体に生じる左回りのモーメントMfは、
Mf=fL
今、真横移動する場合に、fは船体に作用する両舷方向推進力FxAと平衡するので、
Mf=|FxA|・L=2F・sinθp
となり、かつ縦推力による回頭方向のモーメント(右回り)MyAと船体が水から受ける反力fによるモーメント(左回り)Mfとが平衡することにより、
MyA=Mf=F・cosθp・l=2F・sinθp・Lとなる。
A clockwise thrust My generated in the hull direction around the O point by the longitudinal thrust Fpy A acting in the forward direction by one propellant Tp and the longitudinal thrust Fsy A acting in the backward direction by the other thruster Ts. A is
My A = | Fpy A | · (1/2) l + | Fsy A | · (1/2) l
= | F · cos θp | · (1/2) l + | F · cos (π−θp) | · (1/2) l
= F · cos θp · l
The counterclockwise moment Mf generated in the hull around the O point by the reaction force f received from the water acting on the G point is
Mf = fL
Now, when moving sideways, f is balanced with the bilateral thrust Fx A acting on the hull,
Mf = | Fx A | · L = 2F · sin θp
And the moment in the turning direction due to the longitudinal thrust (clockwise) My A and the moment due to the reaction force f received by the hull from the water (counterclockwise) Mf are balanced,
My A = Mf = F · cos θp · l = 2F · sin θp · L.
したがって、tanθp=l/(2L)となるように、ポッドの回動角度を調整することにより船体に真横移動を行わせることができる。
同様の要領で、双方の推進器Tp、Tsの縦推力FpyA、FsyAによって船体に前進方向推進力FyAが作用し、横推力FpxA、FsxAによって船体に両舷方向推進力FxAが作用し、縦推力による回頭方向のモーメントMyAと船体が水から受ける反力fよるモーメントMfとが平衡するように、ポッドの回動角度を調整することにより、船体に前進斜行移動を行わせることができる。
Therefore, it is possible to cause the hull to move sideways by adjusting the rotation angle of the pod so that tan θp = 1 / (2L).
In the same manner, both the thruster Tp, vertical thrust Ts Fpy A, the forward thrust Fy A to the hull act by Fsy A, lateral thrust Fpx A, Ryofunabata direction propulsion to the hull by Fsx A Fx A Is applied, and the turning angle of the pod is adjusted so that the moment My A in the turning direction due to the longitudinal thrust and the moment Mf due to the reaction force f received from the water are balanced, thereby moving the hull forward and obliquely. Can be done.
また、同様の要領で、双方の推進器Tp、Tsの縦推力FpyA、FsyAによって船体に後進方向推進力FyAが作用し、横推力FpxA、FsxAによって船体に両舷方向推進力FxAが作用し、縦推力による回頭方向のモーメントMyAと船体が水から受ける反力fよるモーメントMfとが平衡するように、ポッドの回動角度を調整することにより、船体に後進斜行移動を行わせることができる。 Further, in the same manner, the reverse thrust Fy A acts on the hull by the longitudinal thrusts Fpy A and Fsy A of both propulsors Tp and Ts, and the bilateral thrust on the hull by the lateral thrusts Fpx A and Fsx A. By turning the pod rotation angle so that Fx A acts and the moment My A in the turning direction due to the longitudinal thrust balances with the moment Mf due to the reaction force f received by the hull from the water, It can be moved.
次に、自動操船を行う構成を図6に示す。図6において、操船手段5には設定器11を設けており、設定器11は航海の目的地点(緯度、経度)、移動速度、経路、目的地点での船の方位等を設定するものであり、必要に応じて推進器推力の大きさを設定する。
Next, FIG. 6 shows a configuration for performing automatic boat maneuvering. In FIG. 6, the maneuvering means 5 is provided with a
操船手段5には自船位置及び移動速度を検出する第1センサ(GPS)12、船首方向を検出する第2センサ(ジャイロコンパス)13を接続しており、各センサの信号を操船手段5に与えることで、自船位置と、船首方向と、船首尾方向における双方の推進器推力の縦方向成分をなす縦推力によって船体に生じる縦方向速度と、両舷方向における双方の推進器推力の横方向成分をなす横推力によって船体に生じる横方向速度を算出する。つまり、本実施の形態では、第1センサ(GPS)12と第2センサ(ジャイロコンパス)13および操船手段5とによって、位置センサ、方位センサ、縦移動速度センサ、横移動速度センサを構成する。縦移動速度センサおよび横移動速度センサは別途に独立したものとして設けることも可能であり、この場合にはセンサとしてスピードログを用いることが可能である。 A first sensor (GPS) 12 that detects the ship position and moving speed and a second sensor (gyrocompass) 13 that detects the bow direction are connected to the ship maneuvering means 5, and signals from each sensor are sent to the ship maneuver means 5. This gives the ship's position, bow direction, longitudinal velocity generated in the hull by the longitudinal thrust that forms the longitudinal component of both thrusters in the bow and tail directions, and the lateral velocity of both thrusters in both sides. The lateral velocity generated in the hull by the lateral thrust that forms the directional component is calculated. That is, in the present embodiment, the first sensor (GPS) 12, the second sensor (gyrocompass) 13 and the ship maneuvering means 5 constitute a position sensor, a direction sensor, a vertical movement speed sensor, and a horizontal movement speed sensor. The vertical movement speed sensor and the horizontal movement speed sensor can be provided separately and separately. In this case, a speed log can be used as the sensor.
また、操船手段5には各ポッド2の回動角度を検出する第3センサ(角度計)14を接続しており、第1センサ(GPS)12、第2センサ(ジャイロコンパス)13、第3センサ(角度計)14の各センサの信号を操船手段5に与え、操船手段5において設定器11で設定した目的地点、移動速度、目的地点での船の方位等に基づき、必要な各推進器推力、ポッドの回動角度を演算する。
In addition, a third sensor (angle meter) 14 for detecting the rotation angle of each
そして、ポッド2の回転位置(回動角度)を操作するアクチュエータに必要な制御量を与え、対応する推力をポッド2の推進器1で発生させ、ポッド2に回動角度を取らせて船を走行させ、走行した結果を各センサー類で検出して、再度必要な制御量を各アクチュエータに与えることを連続的に繰り返すことによって、船を目的の位置と船首方位になるように誘導する。
Then, a necessary control amount is given to the actuator for operating the rotation position (rotation angle) of the
1 推進器
2 ポッド
3 鉛直軸線
4 駆動制御手段
5 操船手段
6 操作レバー
7 ジョイスティック
8 非常操船手段
11 設定器
12 自船位置及び移動速度を検出する第1センサ(GPS)
13 船首方向を検出する第2センサ(ジャイロコンパス)
14 回動角度を検出する第3センサ(角度計)
DESCRIPTION OF
13 Second sensor to detect bow direction (gyrocompass)
14 Third sensor (angle meter) for detecting the rotation angle
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