JPH0339879B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0339879B2 JPH0339879B2 JP19676085A JP19676085A JPH0339879B2 JP H0339879 B2 JPH0339879 B2 JP H0339879B2 JP 19676085 A JP19676085 A JP 19676085A JP 19676085 A JP19676085 A JP 19676085A JP H0339879 B2 JPH0339879 B2 JP H0339879B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turning
- thrust
- angular velocity
- ship
- lateral movement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
- B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
- B63H2025/026—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring using multi-axis control levers, or the like, e.g. joysticks, wherein at least one degree of freedom is employed for steering, slowing down, or dynamic anchoring
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、アンカーハンドリングタグサプライ
ベツセルのような複数の推進機器を有する作業船
の操船に用いられる船舶の旋回制御装置に関し、
特にバウスラスター、２軸主プロペラ及び２舵の
制御により船体中央を中心として船位を保持した
まま旋回させる船舶の旋回制御装置に関する。 （従来技術） 従来、アンカーハンドリングタグサプライベツ
セルとして知られた石油掘削リグへの資材運搬に
用いられる作業船にあつては、例えば第５図に示
すように、２舵１Ｌ，１Ｒ、２軸可変ピツチプロ
ペラ２Ｌ，２Ｒ、更に船首左右方向の横推力を得
るバウスラスター３を装備しており、これら５つ
の推力機器は各々独立したレバーによつて制御さ
れている。 このような作業船に要求される作業には、石油
掘削リグに近接した状態でのリグへの資材供給、
リグのクレーンによる資材の荷役、またリグを移
動、係留するためのアンカーハンドリング等があ
り、これら作業は、風や潮流等の外乱の中で、そ
の場での旋回、横移動、斜航、定点保持、そして
船首方位の保持等の低速での微妙な操船が要求さ
れている。 この要求に対し操船者は、装備されている５つ
の推力機器の能力を考えつつ、それぞれの制御レ
バーを状況に合わせて調整しながら、長時間に亘
つて作業を続けることとなり、熟練した操船者に
とつても、かなりの精神的且つ肉体的な負担を伴
なうこととなつていた。 そこで操船者の負担を軽減するため、例えば旋
回制御については、第６図に示すように方位設定
ノブ４を設け、方位設定ノブ４の設定方位ψiとジ
ヤイロコンパス８で検出した船体７の船首方位ψ
との偏差ψeを加算点５で求め、この方位偏差ψe
を零とするようにPID制御部６によりバウスラス
ター３のピツチ角Pbを可変して推力Tbを制御す
る閉ループを構成した装置が考えられている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の旋回制御装置
にあつては、船の前進、後進、斜航等に行なうた
めの操作レバーの他に旋回制御のための方位設定
ノブが必要であり、また単に設定方位に船首が向
くようにバウスラスターによつて旋回させるにす
ぎないことから、アンカーハンドリングタグサプ
ライベツセルのような作業船に要求される石油掘
削リグに近接した状態で船の位置を変えずに旋回
させるという特有の旋回制御を行なうことができ
ず、更に旋回速度を変えることもできないという
問題があつた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、横推力を発生する船首側のバウス
ラスター、船尾側に２軸主プロペラ及び２舵を備
えた船舶を対象とし、操作手段として１本のジヨ
イステツクレバーのみを備え、このジヨイステツ
クレバーの操作で船位を保持したまま自動制御に
より船体中央を中心に旋回させることができるよ
うにした船舶の旋回制御装置を提供することを目
的とする。 この目的を達成するため本発明にあつては、ま
ずジヨイステツクレバーの操作で設定される旋回
方向（右又は左）と設定旋回角速度ψ〓iとに基づい
て主プロペラ及び舵に横移動時の推力及び舵力を
発生させる。 このような横移動時の縦方向の推力バランスを
保つた状態でバウスラスターに横移動時と逆向き
の推力を発生させ、横移動時のモーメントバラン
スを崩すことで旋回制御を行なう。この旋回制御
は、設定旋回角速度ψ〓iとジヤイロコンパスからの
船首方位ψを微分して得られる船体の旋回角速度
ψ〓との偏差ψ〓eに基づく角速度制御（PI制御）でバ
ウスラスターの推力を制御し、ジヨイステツクレ
バーの操作量に応じた旋回速度を得る。 更に、バウスラスターと舵によるの旋回制御で
横流れが発生することから、横流れを起す見掛け
上の前進推力を打ち消すため、旋回角速度ψ〓の絶
対値｜ψ〓｜に比例した後進推力ΔTを前記横移動
制御で後進推力を発生している側の主プロペラに
加え合わせて発生させ、これらの制御をもつて船
体中央を中心に船位を保持したまま旋回させるよ
うにしたものである。 （実施例） 第１図は本発明の一実施例示したブロツク図で
あり、第５図に示したと同様なバウスラスター、
２軸主プロペラ及び２舵を備えた船舶を対象とし
た制御ブロツクを示す。 まず構成を説明すると、１０はジヨイステツク
入力装置であり、ジヨイステツクレバー１０ａの
左右の操作方向及び操作量（レバー傾斜角）に応
じて設定旋回角速度ψ〓iを出力する。尚、旋回方向
については、設定旋回角速度ψ〓i信号の信号極性等
で決まる。 ジヨイステツク入力装置１０からの設定旋回角
速度ψ〓iは、横移動制御手段としての機能を持つ左
舷ピツチ命令発生器１２Ｌ、右舷ピツチ命令発生
器１２Ｒ及び舵角発生器１４のそれぞれに与えら
れ、横移動時の推力バランス条件を主プロペラ及
び舵に与える。 この横移動制御の原理を第２図を参照して説明
すると次のようになる。 第２図は右旋回に利用される左舷方向への横移
動制御の推力及び舵力の発生状態を示す。即ち、
左方向への横移動では、まずバウスラスター３に
左方向の推力Tbを与え、同時に移動側に位置す
る左舷主プロペラ２Ｌに前進推力Tpiを与え、前
進推力Tpiの推力発生により左舷主プロペラ２Ｌ
からプロペラ噴流を受ける左側の舵１Ｌに面舵と
なる舵角δ0を与え、バウスラスター３の推力Tb
による船体７の旋回モーメントを打ち消すための
旋回舵力Fnを発生させる。更に右舷主プロペラ
２Ｒに後進推力Tsiを与えることによつて左舷主
プロペラ２Ｌによる前進推力と舵抵抗Fd及び船
体が横方向に移動する時に働く縦方向力を打ち消
し、船体７を横方向にのみ移動させる。 このような横移動制御における前進推力Tpiを
発生するための左舷ピツチ命令Ppiが左舷ピツチ
命令発生器１２Ｌから出力され、また横移動時の
後進推力Tsiを発生させる右舷ピツチ命令Psiが
右舷ピツチ命令発生器１２Ｒから出力され、更に
横移動時の旋回舵力Fnを発生するための舵角命
令δ0が舵角発生器１４から出力されるようにな
る。 このように主プロペラ２Ｌ，２Ｒ及び舵１Ｌ，
１Ｒに横移動制御時の推力及び舵力発生条件を設
定する理由は、本発明における船体中央を中心と
した船体制御が第２図に示した横移動の状態でバ
ウスラスター３の推力Tbを小さくしていき、更
に逆側となる横推力を与えるように変えたときの
モーメントバランスの崩れを利用して旋回制御を
行なわせることに起因する。 このような横移動の縦方向の推力・抵抗バラン
スを保ちながらバウスラスター３の横方向推力を
変えて旋回制御するため、第１図の実施例におい
ては、ジヨイステツク入力装置１０からの設定旋
回角速度ψ〓iを目標値として入力した加算点１８、
PI制御を行なう角速度制御部２０、バウスラス
ター３、船体７、船体７の船首方位を検出するジ
ヤイロコンパス８、船首方位ψを微分して船体７
の旋回角速度ψ〓を加算点１８に出力する微分アン
プ２２で成る角速度制御ループが設けられる。 第３図はバウスラスター推力Tbの角速度制御
による右旋回の制御状態を示した説明図であり、
第２図の横移動時の推力バランスに対し、バウス
ラスター３は逆側となる横推力Tbを発生してお
り、このため横移動における縦方向のバランスを
保持しモーメントバランスを崩すので、船体７を
重心Ｇを旋回中心として右回りに旋回を起こす。 このバウスラスター３の角速度制御による旋回
は、バウスラスター３に対するバウスラスターピ
ツチ命令Pboが、角速度制御部２０により設定旋
回角速度ψ〓iと船体７の旋回角速度ψ〓との偏差ψ〓e
に
基づいて出力されることから、ジヨイステツク１
０ａの操作量に応じた速度で旋回させることがで
きる。 次に第３図に示したようにバウスラスター３の
横推力Tbにより旋回させた場合には、バウスラ
スター推力Tbにより船体７が横流れを起こし、
この横流れしながら旋回することによる見かけ上
の前進推力を受けて、前進しながら旋回運動を起
こすようになる。 そこで横流れによる旋回時の前進を打ち消すた
め、第１図の実施例では後進制御部２４、分配器
２６及び加算点２８Ｌ，２８Ｒで成る後進推力制
御部を設け、バウスラスター３による旋回で生ず
る横流れを防ぐ。 ここでバウスラスターのみで旋回したときの横
流れを説明すると次のようになる。 第４図は船体固定座標ｘ、ｙをもつて船の操縦
運動方程式を得るための座標系を示した説明図で
ある。 まず船体中央を原点とした船体固定座標ｘ、ｙ
における船の運動方程式は、 ｍ（u〓−vr−xgr2）＝Ｘ …(3) ｍ（v〓＋ur＋xgr〓）＝Ｙ …(4) （Izz＋mxg2）r〓＋mxg（v〓＋ur）＝Ｎ …(5) で表わすことができる。尚、Xgは船体中央を原
点としたｘ、ｙ座標における重心Ｇのｘ座標値で
あり、またIzzはｚ軸回りの慣性モーメントを表
す。 ここで第(3)式に注目してみると、バウスラスタ
ー３に推力を与えて旋回させると、バウスラスタ
ー３による横力Ｙが第(4)式で与えられ、横流れ速
度ｖが生ずる。また第(5)式からｚ軸回りの旋回モ
ーメントを生ずるので、旋回角速度ｒが出力され
る。 このように船体が横流れを起こしながら旋回す
ると、第(3)式で示されるvrの慣性項が支配的とな
る。そこで、慣性項mvrを右辺に移項すると、 ｍ（u〓−xgr2）＝Ｘ＋mvr …(6) となり、Vr≫０となるため、この慣性項によつ
て船に大きな前進力Ｘが働く。 そこで主プロペラによつて、慣性項による前進
推力を打ち消すように後進推力ΔTを加えること
で、 ｍ（u〓−xgr2）＝Ｘ＋mvr＋ΔT ……(7) となる関係を持たせ、旋回時の横流れによる前進
推力を後進推力ΔTによつて防ぎ、船体中央を中
心とした旋回を行なう。 従つて、横流れによる前進推力を打ち消すため
の後進推力ΔTは、第３図の右旋回で後進推力を
発生している主プロペラ２Ｒに上乗せし、後進推
力（Tsi＋ΔT）とすれば良い。 この後進推力ΔTについては、右舷主プロペラ
２Ｒに対するピツチ命令ΔPとして送り出すこと
ができる。従つて、後進推力を作り出すピツチ命
令ΔPは、 ΔP＝−KF｜vr｜ …(8) として得られる。しかしながら、一般に横流れ速
度ｖは検出しずらいので旋回の局面では、 ｖ≪ψ〓 と考え、例えば、 ΔP＝−Kf｜ψ〓｜ …(9) のように旋回角速度｜ψ〓｜に比例定数Kfを掛け合
わせた後進ピツチ命令ΔPを発生する。 以上の説明で明らかにされたバウスラスターに
よる旋回で生ずる前進推力を打ち消すための後進
ピツチ命令ΔPは、第１図の後進制御部２４によ
り、微分アンプ２２から得られた船体７の旋回角
速度｜ψ〓｜に比例した値として出力され、分配器
２６に与えられる。分配器２６は、右旋回と左旋
回で後進ピツチ命令ΔPを加算点２８Ｒと２８Ｌ
に振り分け、例えば第３図に示した右旋回では、
分配器２６は加算点２８Ｒに後進ピツチ命令ΔP
を出力し、右舷ピツチ命令発生器１２Ｒから出力
された後進ピツチ命令Psiに後進ピツチ命令ΔPを
加え合わせた（Psi＋ΔP）となる後進ピツチ角命
令Psを右舷主プロペラ２Ｒに与え、推力Tsを得
る。また左旋回の際には、分配器２６は後進ピツ
チ命令ΔPを加算点２８Ｌに出力し、左舷ピツチ
命令発生器１２Ｌからの後進ピツチ命令PpiにΔP
を加えた（Ppi＋ΔP）となる後進ピツチ命令Pp
を、左舷主プロペラ２Ｌに与えるようになる。 このように第１図の実施例にあつては、主プロ
ペラ及び舵に対する横移動制御、バウスラスター
に対する旋回制御、更に主プロペラに対する後進
制御となる３つの制御の組み合わせをもつて、船
体中央を中心とした旋回制御を行なわせることと
なる。このような旋回制御における推力機器と旋
回モードの関係を取りまとめると、次表−１のよ
うになる。尚、矢印は舵角0゜を表す。
ベツセルのような複数の推進機器を有する作業船
の操船に用いられる船舶の旋回制御装置に関し、
特にバウスラスター、２軸主プロペラ及び２舵の
制御により船体中央を中心として船位を保持した
まま旋回させる船舶の旋回制御装置に関する。 （従来技術） 従来、アンカーハンドリングタグサプライベツ
セルとして知られた石油掘削リグへの資材運搬に
用いられる作業船にあつては、例えば第５図に示
すように、２舵１Ｌ，１Ｒ、２軸可変ピツチプロ
ペラ２Ｌ，２Ｒ、更に船首左右方向の横推力を得
るバウスラスター３を装備しており、これら５つ
の推力機器は各々独立したレバーによつて制御さ
れている。 このような作業船に要求される作業には、石油
掘削リグに近接した状態でのリグへの資材供給、
リグのクレーンによる資材の荷役、またリグを移
動、係留するためのアンカーハンドリング等があ
り、これら作業は、風や潮流等の外乱の中で、そ
の場での旋回、横移動、斜航、定点保持、そして
船首方位の保持等の低速での微妙な操船が要求さ
れている。 この要求に対し操船者は、装備されている５つ
の推力機器の能力を考えつつ、それぞれの制御レ
バーを状況に合わせて調整しながら、長時間に亘
つて作業を続けることとなり、熟練した操船者に
とつても、かなりの精神的且つ肉体的な負担を伴
なうこととなつていた。 そこで操船者の負担を軽減するため、例えば旋
回制御については、第６図に示すように方位設定
ノブ４を設け、方位設定ノブ４の設定方位ψiとジ
ヤイロコンパス８で検出した船体７の船首方位ψ
との偏差ψeを加算点５で求め、この方位偏差ψe
を零とするようにPID制御部６によりバウスラス
ター３のピツチ角Pbを可変して推力Tbを制御す
る閉ループを構成した装置が考えられている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の旋回制御装置
にあつては、船の前進、後進、斜航等に行なうた
めの操作レバーの他に旋回制御のための方位設定
ノブが必要であり、また単に設定方位に船首が向
くようにバウスラスターによつて旋回させるにす
ぎないことから、アンカーハンドリングタグサプ
ライベツセルのような作業船に要求される石油掘
削リグに近接した状態で船の位置を変えずに旋回
させるという特有の旋回制御を行なうことができ
ず、更に旋回速度を変えることもできないという
問題があつた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、横推力を発生する船首側のバウス
ラスター、船尾側に２軸主プロペラ及び２舵を備
えた船舶を対象とし、操作手段として１本のジヨ
イステツクレバーのみを備え、このジヨイステツ
クレバーの操作で船位を保持したまま自動制御に
より船体中央を中心に旋回させることができるよ
うにした船舶の旋回制御装置を提供することを目
的とする。 この目的を達成するため本発明にあつては、ま
ずジヨイステツクレバーの操作で設定される旋回
方向（右又は左）と設定旋回角速度ψ〓iとに基づい
て主プロペラ及び舵に横移動時の推力及び舵力を
発生させる。 このような横移動時の縦方向の推力バランスを
保つた状態でバウスラスターに横移動時と逆向き
の推力を発生させ、横移動時のモーメントバラン
スを崩すことで旋回制御を行なう。この旋回制御
は、設定旋回角速度ψ〓iとジヤイロコンパスからの
船首方位ψを微分して得られる船体の旋回角速度
ψ〓との偏差ψ〓eに基づく角速度制御（PI制御）でバ
ウスラスターの推力を制御し、ジヨイステツクレ
バーの操作量に応じた旋回速度を得る。 更に、バウスラスターと舵によるの旋回制御で
横流れが発生することから、横流れを起す見掛け
上の前進推力を打ち消すため、旋回角速度ψ〓の絶
対値｜ψ〓｜に比例した後進推力ΔTを前記横移動
制御で後進推力を発生している側の主プロペラに
加え合わせて発生させ、これらの制御をもつて船
体中央を中心に船位を保持したまま旋回させるよ
うにしたものである。 （実施例） 第１図は本発明の一実施例示したブロツク図で
あり、第５図に示したと同様なバウスラスター、
２軸主プロペラ及び２舵を備えた船舶を対象とし
た制御ブロツクを示す。 まず構成を説明すると、１０はジヨイステツク
入力装置であり、ジヨイステツクレバー１０ａの
左右の操作方向及び操作量（レバー傾斜角）に応
じて設定旋回角速度ψ〓iを出力する。尚、旋回方向
については、設定旋回角速度ψ〓i信号の信号極性等
で決まる。 ジヨイステツク入力装置１０からの設定旋回角
速度ψ〓iは、横移動制御手段としての機能を持つ左
舷ピツチ命令発生器１２Ｌ、右舷ピツチ命令発生
器１２Ｒ及び舵角発生器１４のそれぞれに与えら
れ、横移動時の推力バランス条件を主プロペラ及
び舵に与える。 この横移動制御の原理を第２図を参照して説明
すると次のようになる。 第２図は右旋回に利用される左舷方向への横移
動制御の推力及び舵力の発生状態を示す。即ち、
左方向への横移動では、まずバウスラスター３に
左方向の推力Tbを与え、同時に移動側に位置す
る左舷主プロペラ２Ｌに前進推力Tpiを与え、前
進推力Tpiの推力発生により左舷主プロペラ２Ｌ
からプロペラ噴流を受ける左側の舵１Ｌに面舵と
なる舵角δ0を与え、バウスラスター３の推力Tb
による船体７の旋回モーメントを打ち消すための
旋回舵力Fnを発生させる。更に右舷主プロペラ
２Ｒに後進推力Tsiを与えることによつて左舷主
プロペラ２Ｌによる前進推力と舵抵抗Fd及び船
体が横方向に移動する時に働く縦方向力を打ち消
し、船体７を横方向にのみ移動させる。 このような横移動制御における前進推力Tpiを
発生するための左舷ピツチ命令Ppiが左舷ピツチ
命令発生器１２Ｌから出力され、また横移動時の
後進推力Tsiを発生させる右舷ピツチ命令Psiが
右舷ピツチ命令発生器１２Ｒから出力され、更に
横移動時の旋回舵力Fnを発生するための舵角命
令δ0が舵角発生器１４から出力されるようにな
る。 このように主プロペラ２Ｌ，２Ｒ及び舵１Ｌ，
１Ｒに横移動制御時の推力及び舵力発生条件を設
定する理由は、本発明における船体中央を中心と
した船体制御が第２図に示した横移動の状態でバ
ウスラスター３の推力Tbを小さくしていき、更
に逆側となる横推力を与えるように変えたときの
モーメントバランスの崩れを利用して旋回制御を
行なわせることに起因する。 このような横移動の縦方向の推力・抵抗バラン
スを保ちながらバウスラスター３の横方向推力を
変えて旋回制御するため、第１図の実施例におい
ては、ジヨイステツク入力装置１０からの設定旋
回角速度ψ〓iを目標値として入力した加算点１８、
PI制御を行なう角速度制御部２０、バウスラス
ター３、船体７、船体７の船首方位を検出するジ
ヤイロコンパス８、船首方位ψを微分して船体７
の旋回角速度ψ〓を加算点１８に出力する微分アン
プ２２で成る角速度制御ループが設けられる。 第３図はバウスラスター推力Tbの角速度制御
による右旋回の制御状態を示した説明図であり、
第２図の横移動時の推力バランスに対し、バウス
ラスター３は逆側となる横推力Tbを発生してお
り、このため横移動における縦方向のバランスを
保持しモーメントバランスを崩すので、船体７を
重心Ｇを旋回中心として右回りに旋回を起こす。 このバウスラスター３の角速度制御による旋回
は、バウスラスター３に対するバウスラスターピ
ツチ命令Pboが、角速度制御部２０により設定旋
回角速度ψ〓iと船体７の旋回角速度ψ〓との偏差ψ〓e
に
基づいて出力されることから、ジヨイステツク１
０ａの操作量に応じた速度で旋回させることがで
きる。 次に第３図に示したようにバウスラスター３の
横推力Tbにより旋回させた場合には、バウスラ
スター推力Tbにより船体７が横流れを起こし、
この横流れしながら旋回することによる見かけ上
の前進推力を受けて、前進しながら旋回運動を起
こすようになる。 そこで横流れによる旋回時の前進を打ち消すた
め、第１図の実施例では後進制御部２４、分配器
２６及び加算点２８Ｌ，２８Ｒで成る後進推力制
御部を設け、バウスラスター３による旋回で生ず
る横流れを防ぐ。 ここでバウスラスターのみで旋回したときの横
流れを説明すると次のようになる。 第４図は船体固定座標ｘ、ｙをもつて船の操縦
運動方程式を得るための座標系を示した説明図で
ある。 まず船体中央を原点とした船体固定座標ｘ、ｙ
における船の運動方程式は、 ｍ（u〓−vr−xgr2）＝Ｘ …(3) ｍ（v〓＋ur＋xgr〓）＝Ｙ …(4) （Izz＋mxg2）r〓＋mxg（v〓＋ur）＝Ｎ …(5) で表わすことができる。尚、Xgは船体中央を原
点としたｘ、ｙ座標における重心Ｇのｘ座標値で
あり、またIzzはｚ軸回りの慣性モーメントを表
す。 ここで第(3)式に注目してみると、バウスラスタ
ー３に推力を与えて旋回させると、バウスラスタ
ー３による横力Ｙが第(4)式で与えられ、横流れ速
度ｖが生ずる。また第(5)式からｚ軸回りの旋回モ
ーメントを生ずるので、旋回角速度ｒが出力され
る。 このように船体が横流れを起こしながら旋回す
ると、第(3)式で示されるvrの慣性項が支配的とな
る。そこで、慣性項mvrを右辺に移項すると、 ｍ（u〓−xgr2）＝Ｘ＋mvr …(6) となり、Vr≫０となるため、この慣性項によつ
て船に大きな前進力Ｘが働く。 そこで主プロペラによつて、慣性項による前進
推力を打ち消すように後進推力ΔTを加えること
で、 ｍ（u〓−xgr2）＝Ｘ＋mvr＋ΔT ……(7) となる関係を持たせ、旋回時の横流れによる前進
推力を後進推力ΔTによつて防ぎ、船体中央を中
心とした旋回を行なう。 従つて、横流れによる前進推力を打ち消すため
の後進推力ΔTは、第３図の右旋回で後進推力を
発生している主プロペラ２Ｒに上乗せし、後進推
力（Tsi＋ΔT）とすれば良い。 この後進推力ΔTについては、右舷主プロペラ
２Ｒに対するピツチ命令ΔPとして送り出すこと
ができる。従つて、後進推力を作り出すピツチ命
令ΔPは、 ΔP＝−KF｜vr｜ …(8) として得られる。しかしながら、一般に横流れ速
度ｖは検出しずらいので旋回の局面では、 ｖ≪ψ〓 と考え、例えば、 ΔP＝−Kf｜ψ〓｜ …(9) のように旋回角速度｜ψ〓｜に比例定数Kfを掛け合
わせた後進ピツチ命令ΔPを発生する。 以上の説明で明らかにされたバウスラスターに
よる旋回で生ずる前進推力を打ち消すための後進
ピツチ命令ΔPは、第１図の後進制御部２４によ
り、微分アンプ２２から得られた船体７の旋回角
速度｜ψ〓｜に比例した値として出力され、分配器
２６に与えられる。分配器２６は、右旋回と左旋
回で後進ピツチ命令ΔPを加算点２８Ｒと２８Ｌ
に振り分け、例えば第３図に示した右旋回では、
分配器２６は加算点２８Ｒに後進ピツチ命令ΔP
を出力し、右舷ピツチ命令発生器１２Ｒから出力
された後進ピツチ命令Psiに後進ピツチ命令ΔPを
加え合わせた（Psi＋ΔP）となる後進ピツチ角命
令Psを右舷主プロペラ２Ｒに与え、推力Tsを得
る。また左旋回の際には、分配器２６は後進ピツ
チ命令ΔPを加算点２８Ｌに出力し、左舷ピツチ
命令発生器１２Ｌからの後進ピツチ命令PpiにΔP
を加えた（Ppi＋ΔP）となる後進ピツチ命令Pp
を、左舷主プロペラ２Ｌに与えるようになる。 このように第１図の実施例にあつては、主プロ
ペラ及び舵に対する横移動制御、バウスラスター
に対する旋回制御、更に主プロペラに対する後進
制御となる３つの制御の組み合わせをもつて、船
体中央を中心とした旋回制御を行なわせることと
なる。このような旋回制御における推力機器と旋
回モードの関係を取りまとめると、次表−１のよ
うになる。尚、矢印は舵角0゜を表す。
【表】
次に第１図の実施例における旋回制御を第３図
の右旋回を例にとつて説明する。 ジヨイステツク入力装置１０におけるジヨイス
テツクレバー１０ａを右側に倒すと、ジヨイステ
ツクレバー１０ａの傾斜角に比例した大きさの設
定旋回角速度ψ〓iが出力される。この設定旋回角速
度ψ〓iを受けて左舷ピツチ命令発生器１２Ｌは前進
ピツチ命令Ppiを発生し、また右舷ピツチ命令発
生器１２Ｒは後進ピツチ命令Psiを発生する。更
に舵角発生器１４は、前進推力を発生する左舷主
プロペラ２Ｌ側に舵１Ｌに対する舵角命令δ0を発
生し舵取機１６に加える。勿論、これらのピツチ
命令Ppi，Psi及び舵角命令δ0は、第２図に示した
横移動時の値をとる。 一方、加算点１８からは、設定旋回角速度ψ〓iと
船体７の旋回角速度ψ〓との偏差ψ〓eが出力され、角
速度制御部２０は偏差ψ〓eに応じたPI制御をもつ
てバウスラスターに横推力を発生するためのバウ
スラスターピツチ命令Pboを与え、バウスラスタ
ー推力Tbを与えて船体７の旋回を開始する。 一方、船体７の旋回で得られる旋回角速度ψ〓に
基づいて後進制御部２４からは、その絶対値｜ψ〓
｜に比例した後進ピツチ命令ΔPが出力され、こ
の右旋回時にあつては、分配器２６は加算点２８
Ｒ側に切換つているため、右舷ピツチ命令発生器
１２Ｒからの後進ピツチ命令PsiにΔPを加え合わ
せた後進ピツチ命令Ps（＝Psi＋ΔP）を右舷主プ
ロペラ２Ｒに供給し、バウスラスター３の旋回に
よる横流れで生ずる前進推力を打ち消し、この結
果、船体７の中央を中心とした右旋回が前後左右
いずれの方向への移動を起こすことなく定点位置
で行なわれる。 次に左旋回のためにジヨイステツクレバー１０
ａを左側に倒したとすると、前記表−１に示した
ような主プロペラ及び舵の制御状態となり、右旋
回の場合と同様にして船位を保持しながら船体中
央を中心とした左旋回を行なうことができる。 尚、上記の実施例にあつては、主プロペラ及び
バウスラスターのピツチ角の制御で旋回のための
推力条件を作り出しているが、固定ピツチのバウ
スラスター及び主プロペラを使用しても良く、固
定ピツチの場合には旋回方向に応じてプロペラ回
転方向を切換えると共に、プロペラ回転数の制御
で可変ピツチの場合と同様な推力条件を作り出せ
ば良い。 （発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、設定
旋回角速度として与えられる旋回指令に対し、横
移動時の推力及び旋回舵力を主プロペラ及び舵に
よつて作り出した状態でバウスラスターの推力を
制御し、且つバウスラスター及び舵の使用等によ
る横方向力により発生した横流れしながら旋回す
ることによる見かけ上の前進推力を旋回角速度の
絶対値に比例した後進推力の付加で打ち消すよう
にしたため、ジヨイステツクレバー１本の操作で
船体中央を中心とした旋回制御を船位を保持した
まま行なうことができ、石油堀削リグ等に対する
荷物の積み下ろしで定点を保持しながら、船体の
向きを自由に変えることができるため、荷役作業
が極めて行ない易く、また操作者もレバー１本の
操作で位置を変えることができるため、その労力
負担を大幅に軽減することができる。
の右旋回を例にとつて説明する。 ジヨイステツク入力装置１０におけるジヨイス
テツクレバー１０ａを右側に倒すと、ジヨイステ
ツクレバー１０ａの傾斜角に比例した大きさの設
定旋回角速度ψ〓iが出力される。この設定旋回角速
度ψ〓iを受けて左舷ピツチ命令発生器１２Ｌは前進
ピツチ命令Ppiを発生し、また右舷ピツチ命令発
生器１２Ｒは後進ピツチ命令Psiを発生する。更
に舵角発生器１４は、前進推力を発生する左舷主
プロペラ２Ｌ側に舵１Ｌに対する舵角命令δ0を発
生し舵取機１６に加える。勿論、これらのピツチ
命令Ppi，Psi及び舵角命令δ0は、第２図に示した
横移動時の値をとる。 一方、加算点１８からは、設定旋回角速度ψ〓iと
船体７の旋回角速度ψ〓との偏差ψ〓eが出力され、角
速度制御部２０は偏差ψ〓eに応じたPI制御をもつ
てバウスラスターに横推力を発生するためのバウ
スラスターピツチ命令Pboを与え、バウスラスタ
ー推力Tbを与えて船体７の旋回を開始する。 一方、船体７の旋回で得られる旋回角速度ψ〓に
基づいて後進制御部２４からは、その絶対値｜ψ〓
｜に比例した後進ピツチ命令ΔPが出力され、こ
の右旋回時にあつては、分配器２６は加算点２８
Ｒ側に切換つているため、右舷ピツチ命令発生器
１２Ｒからの後進ピツチ命令PsiにΔPを加え合わ
せた後進ピツチ命令Ps（＝Psi＋ΔP）を右舷主プ
ロペラ２Ｒに供給し、バウスラスター３の旋回に
よる横流れで生ずる前進推力を打ち消し、この結
果、船体７の中央を中心とした右旋回が前後左右
いずれの方向への移動を起こすことなく定点位置
で行なわれる。 次に左旋回のためにジヨイステツクレバー１０
ａを左側に倒したとすると、前記表−１に示した
ような主プロペラ及び舵の制御状態となり、右旋
回の場合と同様にして船位を保持しながら船体中
央を中心とした左旋回を行なうことができる。 尚、上記の実施例にあつては、主プロペラ及び
バウスラスターのピツチ角の制御で旋回のための
推力条件を作り出しているが、固定ピツチのバウ
スラスター及び主プロペラを使用しても良く、固
定ピツチの場合には旋回方向に応じてプロペラ回
転方向を切換えると共に、プロペラ回転数の制御
で可変ピツチの場合と同様な推力条件を作り出せ
ば良い。 （発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、設定
旋回角速度として与えられる旋回指令に対し、横
移動時の推力及び旋回舵力を主プロペラ及び舵に
よつて作り出した状態でバウスラスターの推力を
制御し、且つバウスラスター及び舵の使用等によ
る横方向力により発生した横流れしながら旋回す
ることによる見かけ上の前進推力を旋回角速度の
絶対値に比例した後進推力の付加で打ち消すよう
にしたため、ジヨイステツクレバー１本の操作で
船体中央を中心とした旋回制御を船位を保持した
まま行なうことができ、石油堀削リグ等に対する
荷物の積み下ろしで定点を保持しながら、船体の
向きを自由に変えることができるため、荷役作業
が極めて行ない易く、また操作者もレバー１本の
操作で位置を変えることができるため、その労力
負担を大幅に軽減することができる。
第１図は本発明の一実施例を示したブロツク
図、第２図は横移動時（左方向）の推力状態の説
明図、第３図は右旋回における推力状態の説明
図、第４図は船体の運動方程式を得るための座標
説明図、第５図は２軸主プロペラ、２舵及びバウ
スラスターを備えた船の説明図、第６図は従来の
旋回制御装置を示したブロツク図である。 １Ｌ，１Ｒ：舵、２Ｌ：左舷主プロペラ、２
Ｒ：右舷主プロペラ、３：バウスラスター、１
０：ジヨイステツク入力装置、１０ａ：ジヨイス
テツクレバー、１２Ｌ：左舷ピツチ命令発生器、
１２Ｒ：右舷ピツチ命令発生器、１４：舵角発生
器、１６：舵取機、１８，２８Ｌ，２８Ｒ：加算
点、２０：角速度制御部、２２：微分アンプ、２
４：後進制御部、２６：分配器。
図、第２図は横移動時（左方向）の推力状態の説
明図、第３図は右旋回における推力状態の説明
図、第４図は船体の運動方程式を得るための座標
説明図、第５図は２軸主プロペラ、２舵及びバウ
スラスターを備えた船の説明図、第６図は従来の
旋回制御装置を示したブロツク図である。 １Ｌ，１Ｒ：舵、２Ｌ：左舷主プロペラ、２
Ｒ：右舷主プロペラ、３：バウスラスター、１
０：ジヨイステツク入力装置、１０ａ：ジヨイス
テツクレバー、１２Ｌ：左舷ピツチ命令発生器、
１２Ｒ：右舷ピツチ命令発生器、１４：舵角発生
器、１６：舵取機、１８，２８Ｌ，２８Ｒ：加算
点、２０：角速度制御部、２２：微分アンプ、２
４：後進制御部、２６：分配器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 船首側に左右方向の横推力を発生するバウス
ラスターを備えると共に船尾側に前後推力を発生
する一対の主プロペラ及びプロペラ噴流を受けて
旋回舵力を発生する一対の舵を備え、該バウスラ
スター、主プロペラ及び舵の制御により船体中央
を中心に船位を保持したまま旋回させる船舶の旋
回制御装置に於いて、 ジヨイステツクレバーの操作に応じ旋回方向お
よび設定旋回角速度を出力する旋回角速度設定手
段と、 該旋回角速度設定手段の旋回方向に応じて前記
主プロペラの一方に前記設定旋回角速度に応じた
横移動時の前進推力を発生させると共に主プロペ
ラの他方に横移動時の後進推力を発生させ、更
に、横移動時の前進推力を発生する主プロペラ側
の舵に横移動時のバウスラスター発生推力による
旋回モーメント打消用の旋回舵力を発生する舵角
を与える横移動制御手段と、 前記設定旋回角速度とジヤイロコンパスからの
船首方位を微分して得た船体の旋回角速度との偏
差に応じて前記バウスラスターに横移動時とは逆
向きの横推力を発生させる旋回制御手段と、 前記船体の旋回角速度の絶対値に比例した後進
推力を前記横移動制御手段により後進推力を発生
している側の主プロペラに加え合わせて発生させ
る後進推力制御手段とを備えたことを特徴とする
船舶の旋回制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19676085A JPS6255293A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 船舶の旋回制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19676085A JPS6255293A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 船舶の旋回制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6255293A JPS6255293A (ja) | 1987-03-10 |
| JPH0339879B2 true JPH0339879B2 (ja) | 1991-06-17 |
Family
ID=16363163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19676085A Granted JPS6255293A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 船舶の旋回制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6255293A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151399U (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-05 | ||
| JP2622270B2 (ja) * | 1988-06-14 | 1997-06-18 | 三菱重工業株式会社 | 舶用自動回動制御装置 |
| JPH02136392A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-24 | Japan Hamuwaaji Kk | 船舶の横移動方法 |
| JP2005145438A (ja) * | 2003-10-22 | 2005-06-09 | Yamaha Motor Co Ltd | 航走制御装置、それを備えた操船支援システムおよび船舶、ならびに航走制御方法 |
| JP5151157B2 (ja) * | 2007-01-22 | 2013-02-27 | 株式会社Ｉｈｉ | バウスラスタを有する２軸２舵船の推力制御方法及び装置 |
| JP6405568B2 (ja) * | 2015-03-03 | 2018-10-17 | ヤンマー株式会社 | 船舶 |
| EP3464057B1 (en) | 2016-05-25 | 2021-10-27 | Volvo Penta Corporation | Method and control apparatus for operating a marine vessel |
| JP2018002040A (ja) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | 三井造船株式会社 | 船舶の操縦システム、船舶、及び船舶の操縦方法 |
| JP6786748B2 (ja) | 2016-11-30 | 2020-11-18 | 三井Ｅ＆Ｓ造船株式会社 | 船舶の操縦システム、船舶、及び船舶の操縦方法 |
| JP7080162B2 (ja) * | 2018-12-05 | 2022-06-03 | 三菱造船株式会社 | 船舶、船舶の航行方法 |
-
1985
- 1985-09-05 JP JP19676085A patent/JPS6255293A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6255293A (ja) | 1987-03-10 |
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