JP5878456B2

JP5878456B2 - 船舶の航走制御方法及び航走制御システム

Info

Publication number: JP5878456B2
Application number: JP2012269547A
Authority: JP
Inventors: 優一小松
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: JP2014113918A

Description

本発明の実施形態は、プロペラによる推進方向を水平方向に沿って回動可能なアジマススラスタを、船尾部分に少なくとも左右一対設けた船舶の航走制御方法及び航走制御システムに関する。

船舶における操船性の向上を目的としてアジマススラスタを用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。このアジマススラスタは、プロペラによる推進方向を水平方向に沿って回動可能な構成であり、船体の船尾部分に少なくとも左右一対設けられる。そして、このアジマススラスタは、船舶を所定位置に保持させる定点制御に用いられたり、船舶の接岸及び離岸を容易にするため船体を横移動させるために用いられる。このほか、通常の航走時に、船体を任意の航走方向に旋回させる場合にも用いられる。

特開２００５−１４５４３８号公報

このように、定点制御を行う２軸推進船など、船尾にアジマススラスタ設けた船舶では、前述した通常の航走時における船体旋回は、通常、船尾のアジマススラスタ２台を、船体の旋回方向に応じて同じ角度に回動させ、船体を旋回させていた。この場合、アジマススラスタの回動角が大きいと、海流方向とアジマススラスタの角度との関係からアジマススラスタに外力が加わり、船体が大きく振動することがあった。

このように、船体旋回時に、旋回角が大きくなると、海流とアジマススラスタとの関係からアジマススラスタに外力が加わり、船体振動が大きい場合があった。

上記の課題を解決するために、本発明は、船体旋回時に海流とアジマススラスタとの間で発生する船体振動を低減できる船舶の航走制御方法及び航走制御システムを提供することを目的とする。

本発明の実施の形態は、プロペラによる推進方向を水平方向に沿って回動可能なアジマススラスタを、船尾部分に少なくとも左右一対設けた船舶の航走制御方法及び航走制御システムであって、前記船舶を所望の旋回角度で旋回させる際、前記左右一対のアジマススラスタを、前記船舶の直進方向に対して所望の角度回動させると共に、前記左右一対のアジマススラスタに生じる振動を個別に監視し、この振動が所定のレベル以上となった側のアジマススラスタの回動角を、前記振動が所定レベル以下になるまで戻し、この角度戻しにより前記船舶の旋回角度が不足する場合は、角度戻しした側のアジマススラスタの推進力を増大させることを特徴とする。

本発明は、アジマススラスタを用いた船体の旋回時に、その旋回性能をキープした上で、の船体振動を低減させることができる。

本発明の実施の形態に係る船舶の航走制御システムを示すブロック図である。図１で示したシステムの制御動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は定点制御を行う２軸船などの船舶を例としたもので、この船舶は、船体１の船尾部分に、少なくとも左右一対のアジマススラスタ２を設けている。すなわち、アジマススラスタ２は、プロペラによる推進方向を水平方向に沿って３６０°回転可能な構造で、船体１の船尾右舷側と左舷側にそれぞれ設置されている。このアジマススラスタ２には、プロペラの回転速度を精密に制御できる電気推進が多く用いられるが、船体内に設けたディーゼルエンジンなどを用いた機械推進であっても構わない。また、船首部分にはサイドスラスタ３を設けている。サイドスラスタ３は、直進方向に対し横向きの推進力を与えるもので、横向きのプロペラはモータにより駆動されるものがほとんどである。

これらアジマススラスタ２及びサイドスラスタ３は、船舶を所定位置に保持させる定点制御や、船舶の接岸及び離岸時に船体を横移動させるためなどに用いられる。このほか、アジマススラスタ２は、通常の航走時に、船体を任意の航走方向に旋回させる場合にも用いられる。すなわち、船体１の直進時、アジマススラスタ２は、直進方向と平行な方向に向かって用いられるが、船体１の旋回時は、右舷左舷のアジマススラスタ２を共に旋回方向に応じて所望の角度回動させることで船体１を旋回させている。

このような船体１の旋回時、旋回角が大きいと、前述のように海流とアジマススラスタ２自体の角度との関係から、アジマススラスタ２に外力が加わり、船体１の振動が大きくなる。

そこで、この実施の形態に係る航走制御方法では、船体１の旋回時に、２軸のアジマススラスタ２の振動をそれぞれ監視し、振動が予定の値より大きい場合は、振動が任意の値まで下がるよう、振動が予定値を越えた側のアジマススラスタ２の回動角を戻して、アジマススラスタ２から生じる振動を抑えるようにしている。

また、アジマススラスタの回動角を戻したことにより、その分、船体１の旋回性能が下がることを補完するために、回動角を戻した割合に応じて、左右２軸のアジマススラスタ２の速度指令を上げ、スラスト力を上げることで旋回性能をキープする。

さらに、上述したスラスト力を上げることによっても船体１の旋回性能がキープできない場合は、通常、定点制御若しくは出入港で使用する船首のサイドスラスタ３を、旋回方向と逆方向にスラストが発生するよう制御することで、旋回性能を補完する。

このような航走制御方法を実現する航走制御システムは、次のように構成する。先ず、制御対象となる船舶には、船体１の旋回角度を検出する旋回角度検出装置１１を設ける。また、左右一対のアジマススラスタ２には、それぞれ振動センサ１２を設けて、左右のアジマススラスタ２に生じる振動を個別に検出する振動検出装置１３を構成する。さらに、これら旋回角検出装置１１及び振動検出装置１３からの出力信号を入力し、アジマススラスタ２及びサイドスラスタ３を制御する制御装置１４を設ける。

この制御装置１４は、船舶の航走方向に応じて船体１を所定の旋回角度で旋回させるべく、左右一対のアジマススラスタ２を、直進方向に対して所望の角度に回動させる。また、振動検出装置１３の出力信号により、左右一対のアジマススラスタ２のいずれかが、所定のレベル以上に大きく振動したことが検出されると、大きく振動した側のアジマススラスタ２の直進方向に対する回動角度を、振動が所定レベル以下になるまで戻して回動角を小さくする。この角度戻しにより船体１の舶の旋回角度が目標値より不足する場合は、角度戻し側のアジマススラスタ２の推進力を増大させるべく、そのプロペラの回転速度を増速制御する。

また、この制御装置１４は、上述した角度戻しした側のアジマススラスタ２の推進力を増大させても、船体１の旋回角度が目標値より不足する場合は、船体１の船首部分に設けたサイドスラスタ３を駆動して、船体１の旋回角度を増す方向に作用させる。

次に、上述した航走制御システムの制御動作を図２のフローチャートにしたがって説明する。この制御を旋回振動抑制旋回制御（ステップ２００）と呼ぶ。この制御では、先ず船体１の旋回方向が右か左かを指令する（ステップ２０１）。この旋回指令に基づき、左右一対のアジマススラスタ２を、旋回方向に応じて所定方向に所望の角度回動させる。この操作により、船体１が旋回するので、この旋回の検出（ステップ２０２）により、旋回振動抑制制御が開始する（ステップ２０３）。

旋回振動抑制制御では、振動検出装置１３の出力信号により左右一対のアジマススラスタ２の振動をそれぞれ検出する（ステップ２０４）。船体１が旋回するとき、前述のように海流の方向とアジマススラスタ２の回動角との関係から、アジマススラスタ２に振動が発生する。この場合、左右一対のアジマススラスタ２のうち、旋回軌跡の外側に位置する方が、内側に位置するものより強い海流を受け、大きな振動が発生する。

そこで、船体１の旋回に伴いアジマススラスタ２に発生する振動（以下、旋回振動と呼ぶ）が、予定レベル以上かを左舷、右舷について判断する（ステップ２０５Ｌ，２０５Ｒ）。左舷、右舷とも発生振動レベルが予定レベル以上でない場合は、そのまま旋回を継続する（ステップ２１３）。

ここでは、左舷のアジマススラスタ２の振動が予定の作動レベル以上（ステップ２０５Ｌ:Ｙｅｓ）として説明する。この場合、振動が大きい左舷アジマススラスタ２の回動角を、振動が予定の復帰レベル以下となるまで戻す（ステップ２０６Ｌ）。なお、予定の作動レベルとは、回動角の戻し操作を作動させる振動レベルを言い、予定の復帰レベルとは回動角の戻し操作を復帰（停止）させる振動レベルを言う。通常は作動レベルの方を復帰レベルより高く設定される。

この回動角戻しにより船体の旋回半径が所期の値をキープされているかを、旋回角検出装置１１の出力信号から判断する（ステップ２０７Ｌ）。その結果、Ｙｅｓであれば、そのまま旋回を継続する（ステップ２１３）。通常は、一方のアジマススラスタ２の回動角を戻すと旋回半径が大きくなる（ステップ２０７Ｌ：Ｎｏ）ため、左舷の速度基準を上げ（ステップ２０８Ｌ）、回動角を戻した左舷側アジマススラスタ２の推進力を増大させる（ステップ２０９Ｌ）。

この回動角戻し側の推進力増大により船体の旋回半径が所期の値をキープできたかを判断する（ステップ２１０Ｌ）。その結果、Ｙｅｓであれば、そのまま旋回を継続する（ステップ２１３）。これに対し、依然として船体の旋回半径が所期の値をキープできていない場合は（ステップ２１０Ｌ：Ｎｏ）、サイドスラスタ３を運転し（ステップ２１１Ｌ）、現状の旋回角に応じて横向きスラストを増加させ（ステップ２１２Ｌ）、船体１の旋回角を所期の値に制御し、旋回を継続する（ステップ２１３）。

このように、アジマス推進装置の旋回振動低減制御では、振動センサ１２で検出した振動レベルが、予定の振動レベルより高い場合、アジマススラスタ２の振動を低減するように、その回動角を戻し方向に調整する。それに伴い船体１の旋回性能(旋回半径)が低下する場合は、回動角戻し操作されたアジマススラスタ２の速度基準を上昇させ、推力を上昇させる。更に、旋回性能が要求される場合は、サイドスラスタ３を起動して旋回性能をキープする。このため、アジマススラスタを用いた船体の旋回時に、その旋回性能をキープした上で、船体振動を低減させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・船体
２・・・アジマススラスタ
３・・・サイドスラスタ
１１・・・旋回角検出装置
１２・・・振動センサ
１３・・・振動検出装置
１４・・・制御装置

Claims

プロペラによる推進方向を水平方向に沿って回動可能なアジマススラスタを、船尾部分に少なくとも左右一対設けた船舶の航走制御方法であって、
前記船舶を所望の旋回角度で旋回させる際、前記左右一対のアジマススラスタを、前記船舶の直進方向に対して所望の角度回動させると共に、
前記左右一対のアジマススラスタに生じる振動を個別に監視し、この振動が所定のレベル以上となった側のアジマススラスタの回動角を、前記振動が所定レベル以下になるまで戻し、
この角度戻しにより前記船舶の旋回角度が不足する場合は、角度戻しした側のアジマススラスタの推進力を増大させる
ことを特徴とする船舶の航走制御方法。
前記角度戻しにより前記船舶の旋回角度が不足する場合は、前記船舶の船首部分に設けられ、前記直進方向に対し横向きの推進力を与えるサイドスラスタを、前記船舶の旋回角度を増す方向に作動させることを特徴とする請求項１に記載の船舶の航走制御方法。
プロペラによる推進方向を水平方向に沿って回動可能なアジマススラスタを、船尾部分に少なくとも左右一対設けた船舶の航走制御システムであって、
前記船舶の旋回角度を検出する旋回角度検出装置と、
前記左右一対のアジマススラスタに生じる振動を個別に検出する振動検出装置と、
前記左右一対のアジマススラスタを、前記船舶の直進方向に対して所望の角度回動させると共に、前記振動検出装置により検出された振動が所定のレベル以上となった側のアジマススラスタの回動角を、前記振動が所定レベル以下になるまで戻し、この角度戻しにより前記船舶の旋回角度が目標値より不足する場合は、角度戻し側のアジマススラスタの推進力を増大させる制御装置と
を備えたことを特徴とする船舶の航走制御システム。
前記制御装置は、前記角度戻しにより前記船舶の旋回角度が目標値より不足する場合は、前記船舶の船首部分に設けられ、前記直進方向に対し横向きの推進力を与えるサイドスラスタを、前記船舶の旋回角度を増す方向に作動させることを特徴とする請求項３に記載の船舶の航走制御システム。