JPH0119544B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0119544B2 JPH0119544B2 JP57154583A JP15458382A JPH0119544B2 JP H0119544 B2 JPH0119544 B2 JP H0119544B2 JP 57154583 A JP57154583 A JP 57154583A JP 15458382 A JP15458382 A JP 15458382A JP H0119544 B2 JPH0119544 B2 JP H0119544B2
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- JP
- Japan
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- tidal current
- ship
- data
- force
- current
- Prior art date
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- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は船舶に搭載される潮流方向・流速推定
装置に関する。更に詳しくは、本発明は従来の自
動船位保持装置（DPS）を利用して簡便に潮流
方向・流速を推定し得る装置に関する。
装置に関する。更に詳しくは、本発明は従来の自
動船位保持装置（DPS）を利用して簡便に潮流
方向・流速を推定し得る装置に関する。
船舶を定点に保持するためにDPSが用いられ
る。通常、DPSは測位センサ及び方位センサか
ら得られた船位データにもとずき、更に風向風速
計により得られた風の影響を補償しつつ、定点保
持のために潮流に対抗して船体に与えられるべき
船首尾方向力、舷方向力及びモーメントを算出
し、この様な力を船体に与えるように推進器を制
御するものである。
る。通常、DPSは測位センサ及び方位センサか
ら得られた船位データにもとずき、更に風向風速
計により得られた風の影響を補償しつつ、定点保
持のために潮流に対抗して船体に与えられるべき
船首尾方向力、舷方向力及びモーメントを算出
し、この様な力を船体に与えるように推進器を制
御するものである。
ところで、エネルギー節約及び故障時の船体応
答を考慮すれば船首はなるべく潮流に向けた方が
良いのであるが、そのためには潮流の方向を知る
必要がある。ところが、アンカー型潮流計は取扱
いに不便であり、また自船搭載型潮流計は高度な
統計処理を必要とするため高価であるという欠点
があるので、従来のDPSは潮流計を備えていな
いのが殆どである。現状では、オペレータが推進
器（メインプロペラ及びサイドスラスタ等）の負
荷状態から経験的に潮流を推定し船首方位の設定
を行つているので、オペレータに熟練が要求され
る上に正確さは期待できない。
答を考慮すれば船首はなるべく潮流に向けた方が
良いのであるが、そのためには潮流の方向を知る
必要がある。ところが、アンカー型潮流計は取扱
いに不便であり、また自船搭載型潮流計は高度な
統計処理を必要とするため高価であるという欠点
があるので、従来のDPSは潮流計を備えていな
いのが殆どである。現状では、オペレータが推進
器（メインプロペラ及びサイドスラスタ等）の負
荷状態から経験的に潮流を推定し船首方位の設定
を行つているので、オペレータに熟練が要求され
る上に正確さは期待できない。
そこで、本発明は特別な潮流計なしで容易に潮
流方向・流速を推定し得る新規な装置を提供する
ことを目的とするものである。この様な目的は、
船位測定のための測位センサ及び方位センサと、
風向風速計と、これらの計器からのデータにもと
づき潮流に対抗して船位を保持するための船首尾
方向力、舷方向力及びモーメントを算出し且つこ
れにもとづき推進器の出力制御信号を発する自動
船位保持中央処理装置と、当該船舶に関する流体
力データの記憶装置と、該流体力データ及び上記
船首尾方向力、舷方向力及びモーメントから潮流
の方向及び流速を算出するための処理装置と、上
記測位センサからのデータにもとづきこれに見掛
け潮流設定器により設定される見掛け潮流を加え
たものを上記自動船位保持中央処理装置に入力す
るための見掛け潮流発生装置と、上記記憶装置の
データを変更するための端末とを有することを特
徴とする、本発明の潮流方向・流速推定装置によ
つて達成される。
流方向・流速を推定し得る新規な装置を提供する
ことを目的とするものである。この様な目的は、
船位測定のための測位センサ及び方位センサと、
風向風速計と、これらの計器からのデータにもと
づき潮流に対抗して船位を保持するための船首尾
方向力、舷方向力及びモーメントを算出し且つこ
れにもとづき推進器の出力制御信号を発する自動
船位保持中央処理装置と、当該船舶に関する流体
力データの記憶装置と、該流体力データ及び上記
船首尾方向力、舷方向力及びモーメントから潮流
の方向及び流速を算出するための処理装置と、上
記測位センサからのデータにもとづきこれに見掛
け潮流設定器により設定される見掛け潮流を加え
たものを上記自動船位保持中央処理装置に入力す
るための見掛け潮流発生装置と、上記記憶装置の
データを変更するための端末とを有することを特
徴とする、本発明の潮流方向・流速推定装置によ
つて達成される。
以下、図面を参照しつつ本発明装置につき更に
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図は本発明装置の構成ブロツク図である。
本発明装置は従来のDPSを利用するものであ
る。DPSは上述の如く測定手段として測位セン
サ、方位センサ及び風向風速計を有し、これらか
ら得られるデータをDPS中央処理装置で処理し、
これに基づき船位を定点に保持すべく推進器を制
御する。ここで、風向風速計からデータを用いて
風力補償が行われるので、DPS中央処理装置に
おいては潮流のみに対抗するために必要な３つの
力（即ち、船首尾方向力FX、舷方向力FY及びモ
ーメントM）が得られる。DPS中央処理装置の
方式にはいくつかの種類があるが、通常のPID制
御を用いたものであれば上記３つの力は項とし
て得られ、またカルマンフイルタの手法を用いた
ものであれば上記３つの力は定常力推定量の符号
を逆にしたものとして得られる。
る。DPSは上述の如く測定手段として測位セン
サ、方位センサ及び風向風速計を有し、これらか
ら得られるデータをDPS中央処理装置で処理し、
これに基づき船位を定点に保持すべく推進器を制
御する。ここで、風向風速計からデータを用いて
風力補償が行われるので、DPS中央処理装置に
おいては潮流のみに対抗するために必要な３つの
力（即ち、船首尾方向力FX、舷方向力FY及びモ
ーメントM）が得られる。DPS中央処理装置の
方式にはいくつかの種類があるが、通常のPID制
御を用いたものであれば上記３つの力は項とし
て得られ、またカルマンフイルタの手法を用いた
ものであれば上記３つの力は定常力推定量の符号
を逆にしたものとして得られる。
本発明装置はDPSにより得られる上記３つの
力の数値をもとに潮流の方向及び流速を精度よく
推定するものであり、そのために当該船舶の流体
力データを用いる。第２図は船舶と潮流との関係
を示す図であり、ここで、βは潮流の相対入射角
でありＵは潮流の対地流速である。船位の対地速
度は小さいので無視することにすれば、FX、FY
及びMは以下の様になる。
力の数値をもとに潮流の方向及び流速を精度よく
推定するものであり、そのために当該船舶の流体
力データを用いる。第２図は船舶と潮流との関係
を示す図であり、ここで、βは潮流の相対入射角
でありＵは潮流の対地流速である。船位の対地速
度は小さいので無視することにすれば、FX、FY
及びMは以下の様になる。
FX＝−CX（β）・U2／２ ………(1)
FY＝−CY（β）・U2／２ ………(2)
M＝−C（β）・U2／２ ………(3)
ここで、CX（β）、CY（β）及び（β）は当該
船舶に固有の流体力データであり、水槽試験等に
より決定することができる。第３，４及び５図は
それぞれCX（β）、CY（β）及びC（β）のグラフ
である。上記(1)〜(3)式においてFX、FYおよびM
の値が与えられた時にβ及びＵを求めることによ
り潮流を推定することができる。未知数が２個で
あるので(1)〜(3)式のうち２個を用いればよく、普
通の船形ではFXの絶対値は小さく精度も悪いの
で、β＝0゜、180゜の近傍を除いては(2)式及び(3)式
を使用する。具体的には第４図及び第５図から第
６図のC／CYのグラフを作成し、第３，４及び
６図に対応したテーブルを本発明装置のデータ記
憶装置に貯えておく。DPS中央処理装置でFX、
FY及びMが得られるので、本発明装置の処理装
置では(2)(3)式を用いてC／CYを求め記憶装置の
第６図に対応するテーブルから相当するβを求め
る。次に、記憶装置の第４図に対応するテーブル
からCY（β）を求めた上で(2)式を用いてＵを求め
る。但し、M及びFYが小さい値の時は潮流がな
いか又はβ＝0゜、180゜の近傍であるので、本発明
装置の処理装置では記憶装置の第３図に対応する
テーブルからCX（β）を求めた上で(1)式を用いて
Ｕを求める。
船舶に固有の流体力データであり、水槽試験等に
より決定することができる。第３，４及び５図は
それぞれCX（β）、CY（β）及びC（β）のグラフ
である。上記(1)〜(3)式においてFX、FYおよびM
の値が与えられた時にβ及びＵを求めることによ
り潮流を推定することができる。未知数が２個で
あるので(1)〜(3)式のうち２個を用いればよく、普
通の船形ではFXの絶対値は小さく精度も悪いの
で、β＝0゜、180゜の近傍を除いては(2)式及び(3)式
を使用する。具体的には第４図及び第５図から第
６図のC／CYのグラフを作成し、第３，４及び
６図に対応したテーブルを本発明装置のデータ記
憶装置に貯えておく。DPS中央処理装置でFX、
FY及びMが得られるので、本発明装置の処理装
置では(2)(3)式を用いてC／CYを求め記憶装置の
第６図に対応するテーブルから相当するβを求め
る。次に、記憶装置の第４図に対応するテーブル
からCY（β）を求めた上で(2)式を用いてＵを求め
る。但し、M及びFYが小さい値の時は潮流がな
いか又はβ＝0゜、180゜の近傍であるので、本発明
装置の処理装置では記憶装置の第３図に対応する
テーブルからCX（β）を求めた上で(1)式を用いて
Ｕを求める。
以上の如くにして、本発明装置によれば潮流の
方向β及び流速Ｕが推定されるのであるが、以下
の如き原因により推定潮流が実際の潮流とは多少
異なることが考えられる。
方向β及び流速Ｕが推定されるのであるが、以下
の如き原因により推定潮流が実際の潮流とは多少
異なることが考えられる。
(a) 水槽試験等により得られたCX（β）、CY（β）
及びC（β）が実船のものと完全に一致すると
は限らない。
及びC（β）が実船のものと完全に一致すると
は限らない。
(b) 上記CX（β）、CY（β）及びC（β）には推進
器による船のまわりの水流の変化の影響が考慮
されていない。
器による船のまわりの水流の変化の影響が考慮
されていない。
(c) FX、FY及びMの値は当該船舶の推進器の出
力をベースにして求められるのであるが、推進
器出力が正確に把握されているとは限らない。
力をベースにして求められるのであるが、推進
器出力が正確に把握されているとは限らない。
そこで、本発明装置においては潮流推定の精度
を向上させるために、第３，４及び６図に対応す
る記憶装置のテーブルを海上における実船に即し
て修正するための手段、即ち見掛け潮流設定器及
び見掛け潮流発生装置を付設せしめる。見掛け潮
流設定器は適宜の見掛け潮流流速U*及び見掛け
潮流方向β*を設定するためのものであり、これ
に基づき見掛け潮流発生装置は測位センサからの
対地船位データＸ及びＹにそれぞれU*（cosβ*）
ｔ及びU*（sinβ*）ｔを加算してX*及びY*を求め
（ここで、ｔは時間である）、これを測位データと
してDPS中央処理装置に入力する。これにより、
DPSはあたかも実際の潮流に加え対地流速U*及
び方向β*（但しこのβ*は測位センサのＸ軸から右
回りに測つた角度である）の潮流が存在するかの
如くに動作し、DPS中央処理装置により得られ
るFX、FY及びMもこの様な見掛け潮流を含む潮
流に対抗するために必要な力である。そこで、実
際の潮流が無視できるような海域及び時点におい
て（この様な条件は比較的容易に得られる）、適
宜の見掛け潮流を発生させることにより処理装置
においてβ及びＵを推定し、これと設定値β*及
びU*との差異を調べ、この差異がなくなる様に
データ変更端末から記憶装置内のデータを修正す
る。これにより、本発明装置による潮流方向・流
速の推定精度は流体力データの精度及びその他の
条件の如何にかかわらず極めて正確なものとな
る。
を向上させるために、第３，４及び６図に対応す
る記憶装置のテーブルを海上における実船に即し
て修正するための手段、即ち見掛け潮流設定器及
び見掛け潮流発生装置を付設せしめる。見掛け潮
流設定器は適宜の見掛け潮流流速U*及び見掛け
潮流方向β*を設定するためのものであり、これ
に基づき見掛け潮流発生装置は測位センサからの
対地船位データＸ及びＹにそれぞれU*（cosβ*）
ｔ及びU*（sinβ*）ｔを加算してX*及びY*を求め
（ここで、ｔは時間である）、これを測位データと
してDPS中央処理装置に入力する。これにより、
DPSはあたかも実際の潮流に加え対地流速U*及
び方向β*（但しこのβ*は測位センサのＸ軸から右
回りに測つた角度である）の潮流が存在するかの
如くに動作し、DPS中央処理装置により得られ
るFX、FY及びMもこの様な見掛け潮流を含む潮
流に対抗するために必要な力である。そこで、実
際の潮流が無視できるような海域及び時点におい
て（この様な条件は比較的容易に得られる）、適
宜の見掛け潮流を発生させることにより処理装置
においてβ及びＵを推定し、これと設定値β*及
びU*との差異を調べ、この差異がなくなる様に
データ変更端末から記憶装置内のデータを修正す
る。これにより、本発明装置による潮流方向・流
速の推定精度は流体力データの精度及びその他の
条件の如何にかかわらず極めて正確なものとな
る。
尚、本発明装置により潮流が推定されたなら
ば、推定潮流方向に船首が向くように自動制御す
ることにより、エネルギー消費の少ない位置保持
が実現できる。本発明装置にはそのための制御手
段を設けることが好ましいことは勿論である。ま
た、推定された潮流流速は船首方位の変更に際し
て次のように利用することができる。即ち、式 F′X＝−CX（β−△β）・U2／２ F′Y＝−CY（β−△β）・U2／２ M′＝−C（β−△β）・U2／２ により各△βに対しF′X、F′Y及びM′を求めてお
くことにより、船首方位を潮流方向に向う方向に
旋回せしめる場合の各旋回角において船体を定点
に保持するために必要な潮流対抗力を予め得るこ
とができ、これを推進器の制御に利用することに
より船体を定点に保持しながらの船首方位の変更
が容易となる。
ば、推定潮流方向に船首が向くように自動制御す
ることにより、エネルギー消費の少ない位置保持
が実現できる。本発明装置にはそのための制御手
段を設けることが好ましいことは勿論である。ま
た、推定された潮流流速は船首方位の変更に際し
て次のように利用することができる。即ち、式 F′X＝−CX（β−△β）・U2／２ F′Y＝−CY（β−△β）・U2／２ M′＝−C（β−△β）・U2／２ により各△βに対しF′X、F′Y及びM′を求めてお
くことにより、船首方位を潮流方向に向う方向に
旋回せしめる場合の各旋回角において船体を定点
に保持するために必要な潮流対抗力を予め得るこ
とができ、これを推進器の制御に利用することに
より船体を定点に保持しながらの船首方位の変更
が容易となる。
以上の如く、本発明装置によれば特別な潮流計
なしで、廉価且つ高精度にて潮流情報が得られ、
これにもとづき船舶のエネルギー消費の少ない位
置保持が可能となる。
なしで、廉価且つ高精度にて潮流情報が得られ、
これにもとづき船舶のエネルギー消費の少ない位
置保持が可能となる。
第１図は本発明装置の構成ブロツク図であり、
第２図は船舶と潮流との関係を示す図であり、第
３〜６図は船舶の流体力データのグラフである。
第２図は船舶と潮流との関係を示す図であり、第
３〜６図は船舶の流体力データのグラフである。
Claims (1)
- １ 船舶に搭載される潮流方向・流速推定装置に
おいて、船位測定のための測位センサ及び方位セ
ンサと、風向風速計と、これらの計器からのデー
タにもとづき潮流に対向して船位を保持するため
の船首尾方向力、舷方向力及びモーメントを算出
し且つこれにもとづき推進器の出力制御信号を発
する自動船位保持中央処理装置と、当該船舶に関
する流体力データの記憶装置と、該流体力データ
及び上記船首尾方向力、舷方向力及びモーメント
から潮流の方向及び流速を算出するための処理装
置と、上記測位センサからのデータにもとづきこ
れに見掛け潮流設定器により設定される見掛け潮
流を加えたものを上記自動船位保持中央処理装置
に入力するための見掛け潮流発生装置と、上記記
憶装置のデータを変更するための端末とを有する
ことを特徴とする、潮流の方向及び流速を推定す
るための装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15458382A JPS5944664A (ja) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | 潮流方向・流速推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15458382A JPS5944664A (ja) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | 潮流方向・流速推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5944664A JPS5944664A (ja) | 1984-03-13 |
| JPH0119544B2 true JPH0119544B2 (ja) | 1989-04-12 |
Family
ID=15587375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15458382A Granted JPS5944664A (ja) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | 潮流方向・流速推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5944664A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016102785A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-06-02 | 国立大学法人京都大学 | 流速計測システムおよびプログラム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50152495A (ja) * | 1974-04-06 | 1975-12-08 | ||
| JPS5327992A (en) * | 1976-08-25 | 1978-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Automatic position control system for floating vessels |
| JPS57118998A (en) * | 1981-01-13 | 1982-07-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Working boat equipped with a device to maintain a fixed position |
-
1982
- 1982-09-07 JP JP15458382A patent/JPS5944664A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50152495A (ja) * | 1974-04-06 | 1975-12-08 | ||
| JPS5327992A (en) * | 1976-08-25 | 1978-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Automatic position control system for floating vessels |
| JPS57118998A (en) * | 1981-01-13 | 1982-07-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Working boat equipped with a device to maintain a fixed position |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5944664A (ja) | 1984-03-13 |
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