JPH0692289A

JPH0692289A - 小型船の動揺減衰装置

Info

Publication number: JPH0692289A
Application number: JP26971892A
Authority: JP
Inventors: Tokuichi Umemoto; 篤一梅本; Takeaki Nozaki; 豪朗野崎; Katsunori Kato; 勝則加藤
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1992-09-11
Publication date: 1994-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】小型船舶に適した実用性のある動揺減衰装置
を得ること。【構成】下面が平板状で前縁を上下回動可能に支持さ
れた一対の浮力体３を船尾２の両舷に後向きに設け、各
浮力体３を油圧シリンダ４でそれぞれ上下動させるよう
に構成した。【効果】船体の揺れに応じて、浮力体を互いに逆方向
に上下動させればローリングを減衰させ、同位相で上下
動させればピッチングを減衰させることができ、航行や
接岸、漁などの邪魔になることがなく、軽量で低コスト
な小型船舶用り動揺減衰装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小型漁船やプレジャ
ーボートなどの小型船舶の動揺を減衰させる装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】小型船では動揺を減衰させる装置として
ビルジキールが一般に使用されているが、これは航走性
能を低下させ、また波の周期によっては揺れが大きくな
るような場合もあり、性能的には不十分である。また減
揺水槽を利用したものも知られているが、これは船体重
量を増加させるので小型船には適していない。また、浮
力体を利用して動揺を減衰させるものとして、船体の左
右両舷に浮力体を突設してこれを油圧シリンダで上下動
させるものが提案されている(例えば特開昭６２−２４
４７９０号公報参照)。しかし、この公報のものでは浮
力体が船体の横にあるために航走や接岸、漁などの邪魔
になり、実用性にかなり問題があると考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題点に着目し、小型船舶に適した実用性のある動揺減
衰装置を得ることを課題としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明では、下面が平板状で前縁を上下回動可
能に支持された一対の浮力体を船尾の両舷に後向きに設
け、各浮力体を油圧シリンダでそれぞれ上下動させるよ
うに構成しており、船体の揺れを浮力体位置センサ、船
体傾斜角センサ、船体傾斜角速度センサ、超音波式水位
計等によって検出し、その結果に応じて油圧シリンダを
作動させて揺れを妨げる方向に浮力体を駆動するように
している。

【０００５】

【作用】浮力体を下げた場合には浮力が発生し、また喫
水の増加で浮力が増大するので、左右の浮力体を揺れを
妨げる方向に交互に上下動させればローリングを減衰さ
せることができ、また各浮力体を同時に上下動させれば
ピッチングを減衰させることができる。なお、航走時に
は各浮力体を同時に引き上げておけばよいが、平板状の
下面が水面に接するような適当な位置まで下げておくこ
とにより、下面をフラップとして利用して航走中におけ
る船体の姿勢制御を行うこともできる。

【０００６】

【実施例１】次に図示の各実施例について説明する。図
１乃至図３はこの発明の基本的な実施例を示したもので
あり、１は船体、２はトランサム、３は浮力体、４は油
圧シリンダである。浮力体３は下面がフラットになった
フレーム３ａの上面に浮力発生部３ｂを固定した構成で
あり、フレーム３ａの前縁に設けられたヒンジ部３ｃで
トランサム２の左右両舷の下部にそれぞれ取り付けら
れ、フレーム３ａとトランサム２の間に設けられた油圧
シリンダ４で上下方向に回動されるようになっている。
浮力発生部３ｂの材料としては、フロート類に使用され
る各種の浮力材の使用が可能である。また図に示した浮
力体３は一例であり、所要の浮力と機械的強度を持ち、
下面が平面で前縁に設けられたヒンジ部３ｃにより船尾
に取り付けられて上下に回動できるような構造のものを
適宜採用できる。

【０００７】図３は油圧シリンダ４を作動させる制御シ
ステムの基本的な構成を示したものであり、油圧ポンプ
５の油路の方向を切り替えるスプール式電磁弁６を各油
圧シリンダ４ごとに設け、船体１の揺れや浮力体３の位
置を検出するセンサ７の検出結果に応じて制御部８で電
磁弁６を作動させるようになっている。油圧回路の具体
的な構成や制御としては各種のものが可能であり、以下
の実施例により、各油圧シリンダ４を互いに逆方向に作
動させる場合と同じ位相で同方向に作動させる場合につ
いて順次説明する。

【０００８】

【実施例２】図４乃至図９は請求項２に対応する実施例
である。図４の油圧回路において、１１は各油圧シリン
ダ４，４の上昇側ポート４ｕの間に設けられた油圧経
路、１２は下降側ポート４ｄの間に設けられた油圧経
路、１３は油圧発生部、１４は油圧発生部１３と油圧経
路１１，１２の間に設けられた油圧供給路、１５は油圧
経路１１に挿入された電磁開閉弁である。油圧発生部１
３は正逆転可能なポンプ駆動用モータ１３ａ、油圧ポン
プ１３ｂ、一方が開くと他方も開く連動逆止弁１３ｃ、
リリーフバルブ１３ｄ、オーバーロードリリーフバルブ
１３ｅ等を備えたものである。

【０００９】この実施例では船体１に対する浮力体３の
位置を浮力体位置センサで検出し、実際の船体１の傾き
を船体傾斜角センサで検出し、図９に示すように船体の
揺れの１サイクルを４つのシーケンスＩ、ＩＩ、ＩＩＩ
及びＩＶに分け、それに応じて電磁開閉弁１５をオンオ
フ制御している。図５は浮力体位置センサの配置を例示
したもので、１６は角度センサを用いた浮力体位置セン
サであり、リンク３ｄで平行リンクを形成し、水面上の
支点に浮力体位置センサ１６を設けて浮力体３の回動角
度を検出するように構成されている。また特に図示して
いないが、船体傾斜角センサは船内の適宜の場所に設置
される。

【００１０】図６に示すように、船体傾斜角センサの出
力値ＶROLLは、傾斜角θｘが右傾斜で最大の時に最大値
ＶHROLL、傾斜角零の時はＶMROLL、最大の左傾斜の時に
最小値ＶLROLLとなる。また浮力体位置センサについて
は便宜上左右を一体として扱い、その出力値ＶPOSは、
浮力体位置(角度)θｙが右上がりで最大の時に最大値Ｖ
HPOS、中立の時はＶMPOS、最大の左下がりの時に最小値
ＶLPOSになるとして以下の説明を進める。図７はシーケ
ンスの設定ルーチンであり、ステップＳ１において各条
件が成立するとシーケンスＩとする。ここでΔＦは浮力
体位置センサの出力値ＶPOSの前回の値と今回の値との
差、Ｆ₀は定数である。次のステップＳ２において各条
件が成立するとシーケンスＩＩとする。ここでΔＲは船
体傾斜角センサの出力値ＶROLLの前回の値と今回の値と
の差、Ｒ₀は定数である。同様にステップＳ３で各条件
が成立するとシーケンスＩＩＩとし、ステップＳ４で各
条件が成立するとシーケンスＩＶとする。

【００１１】図８は電磁開閉弁１５の作動ルーチンであ
り、シーケンスがＩＩまたはＩＶの時、すなわち、浮力
体位置センサの出力値ＶPOSが最大もしくは最小の時に
電磁開閉弁１５をオンして油圧経路１１を閉じ、シーケ
ンスがＩまたはＩＩＩの時、すなわち、船体傾斜角セン
サの出力値ＶROLLが最大もしくは最小の時に電磁開閉弁
１５をオフして油圧経路１１を開くのである(ステップ
Ｓ５)。図９はタイムチャートであり、以上のような制
御手順によって、電磁開閉弁１５が油圧経路１１を閉じ
ている時には浮力体３がその位置に保持されるので、図
のようなタイミングと大きさで浮力が発生し、船体１の
ローリングが抑えられることになる。図中の船体傾斜角
θｘ及び浮力体位置θｙの実線はこの発明の制御を行わ
なかった場合、破線は制御を行った場合をそれぞれ示し
ている。

【００１２】なお、この実施例によればローリングの抑
制制御は電磁開閉弁１５を開閉するだけでよく、動力源
である油圧発生部１３は作動させる必要がないので、油
圧発生部１３としては比較的小型で廉価なポンプを使用
することができる。また、上記のような制御は船体１が
停止しているかごく低速で航行している時に行われるも
のであり、航走時には逆に転覆等の可能性があるので、
例えばエンジンのアイドル状態を検出してこの時にのみ
制御を行うようにし、航走時には各浮力体３を水面から
引き上げるようにすることが望ましい。

【００１３】

【実施例３】上記の実施例２では船体傾斜角センサと浮
力体位置センサの両方を用いているため、制御手順が煩
雑となりやすい。この実施例３はこれを改善して船体傾
斜角センサのみを用いるようにしたものであり、請求項
３に対応している。図１０はシーケンスの設定ルーチン
であり、ステップＳ６において各条件が成立するとシー
ケンスＩとし、ステップＳ７で各条件が成立するとシー
ケンスＩＩとする。同様にステップＳ８で各条件が成立
するとシーケンスＩＩＩとし、ステップＳ４で各条件が
成立するとシーケンスＩＶとする。電磁開閉弁１５はこ
の結果に基づいて前実施例の図８と同じ手順で開閉され
る。すなわち、船体傾斜角センサの出力値ＶROLLが正で
増加状態もしくは負で減少状態の時に電磁開閉弁１５を
オンして油圧経路１１を閉じ、出力値ＶROLLが負で増加
状態もしくは正で減少状態の時に電磁開閉弁１５をオフ
して油圧経路１１を開くのである。図１１はこのような
制御によるタイムチャートである。

【００１４】なお、図１１における電磁開閉弁１５のオ
フ時間ｔ₁とオン時間ｔ₂とを変化させることにより、船
体１のローリング抑制作用をより十分に発揮させること
が可能となる。図１２にこの場合の電磁開閉弁１５の作
動ルーチン(ステップＳ１０−１)及びタイマーの設定ル
ーチン(ステップＳ１０−２)の例を示す。ここで、Ｆ−
Ｔ１はタイマーディレイフラグ、Ｆ−Ｔ２はタイマーオ
ンフラグ、Ｔ１はディレイ設定時間、Ｔ２はオン設定時
間、ＣＴ１は時間Ｔ１のカウンタ、ＣＴ２は時間Ｔ２の
カウンタである。

【００１５】

【実施例４】上記の実施例２及び３では船体傾斜角セン
サと浮力体位置センサの両方を用いたり、船体傾斜角セ
ンサ出力の正負を判断する必要があり、制御手順が煩雑
となりやすい。この実施例４はこれを改善して制御手順
を簡素化したものであり、請求項４に対応している。油
圧回路を示す図１３において、ＳＶ１及びＳＶ２は油圧
経路１１に挿入された一対の逆止弁機能付きの電磁開閉
弁であり、油圧供給路１４に対して対称な位置に挿入さ
れている。油圧回路の他の部分の構成は図４と同様であ
る。この構成によれば、油圧ポンプ１３ｂがオフ状態の
時は油圧シリンダ４側からポンプ側への逆流はなく、電
磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２が逆止弁であるため、油圧シリ
ンダ４は、固定状態、一方が上がり他方が下がる状態、
またはその逆の３つの状態があり、図１４にこれらの各
種の組合せを示したものである。

【００１６】この実施例は上記のように一方向にしか動
作を許容しないことを利用して、浮力体３の位置を制御
するものである。すなわち、一般に船体１がよく揺れる
のは波の周期が船体の固有周期に近い時であり、この時
には船体は波に対して位相が９０度近くずれる。一方、
浮力体３はその性質上慣性が小さく、ほとんど波と同時
に動くので、これらの特徴を利用して船体１が最大傾斜
となる前の最大位置で浮力体３を固定し、船体１の傾斜
が最大となる付近で浮力体３を逆方向に駆動するように
している。

【００１７】図１５は以上の手順を示したフローチャー
トであり、ステップＳ１１で電磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２
とポンプ駆動用モータ１３ａをオフし、次のステップＳ
１２で船体傾斜角センサの出力の変化状態を判断し、増
加状態であれば電磁開閉弁ＳＶ１をオン、ＳＶ２をオフ
とし、減少状態であれば電磁開閉弁ＳＶ１をオフ、ＳＶ
２をオンとする。ステップＳ１３では制御の停止が判断
され、制御が継続される場合はステップＳ１２の手順が
繰り返され、停止の場合には電磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２
がオフされて制御が終了される。図１６はこのような制
御によるタイムチャートである。なお、電磁開閉弁をオ
フにするタイミングは、船体の最大傾斜角で他方の電磁
開閉弁をオンにするより手前であれば、浮力体３が最大
位置を十分過ぎてからでよいので、制御開始時には傾斜
角からのずれ方向側の電磁開閉弁をオンにするが、定常
状態では最大傾斜角で一方をオフ、他方をオンにする動
作を繰り返すだけでよい。

【００１８】

【実施例５】上記の実施例４では船体傾斜角センサを用
いており、電磁開閉弁のオンオフを船体の最大傾斜角ま
たはその付近で行うために船体傾斜角センサの最大出力
と最小出力を知る必要がある。これにはサンプリングし
たデータを比較する多少複雑な演算処理が必要であると
共に、変化量が少ないと判別誤差が生じやすくなり、応
答性を向上することも難しい。この実施例５はこれを改
善して演算処理を容易にすることにより制御手順を簡素
化すると共に、応答性と信頼性を向上したものであり、
請求項５に対応している。

【００１９】この実施例の油圧回路は図１３と同様であ
るが、ここでは船体傾斜角速度センサ、例えばジャイロ
センサを用い、センサ出力が傾斜角の増加状態では正、
減少状態では負となることを利用して単に正負を判別す
ればよいようにしているのである。すなわち、図１７の
フローチャートにおいて、ステップＳ１４で電磁開閉弁
ＳＶ１，ＳＶ２とポンプ駆動用モータ１３ａをオフし、
次のステップＳ１５で船体傾斜角速度センサの出力の正
負を判断し、正であれば電磁開閉弁ＳＶ１をオン、ＳＶ
２をオフとし、負であれば電磁開閉弁ＳＶ１をオフ、Ｓ
Ｖ２をオンとするのである。ステップＳ１６の手順は図
１５のステップＳ１３と同様であり、制御が継続される
場合はステップＳ１５の手順が繰り返され、停止の場合
には電磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２がオフされて制御が終了
される。図１８はこのような制御によるタイムチャート
である。

【００２０】

【実施例６】上記の各実施例はいずれも実際に船体が揺
れてからその揺れを検出して制御しているので、動作開
始が遅れて短い周期の揺れに対しては抑制効果を十分に
発揮することが困難となる。この実施例６はこれを改善
して制御動作を早く開始できるようにしたものであり、
請求項６に対応している。このため、この実施例では船
体１の左右両舷に超音波式水位計を設け、波による水面
の位置変化をいち早く検出して制御に用いるようにする
のであり、図２の１７はこの超音波式水位計を示してい
る。

【００２１】すなわち、図１９のフローチャートにおい
て、ステップＳ１７で電磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２とポン
プ駆動用モータ１３ａをオフし、次のステップＳ１８で
超音波式水位計１７から水面までの距離を判断し、例え
ば右舷側の水位計の出力が静止状態に対して正であれば
電磁開閉弁ＳＶ１をオン、ＳＶ２をオフとし、負であれ
ば電磁開閉弁ＳＶ１をオフ、ＳＶ２をオンとするのであ
る。ステップＳ１９の手順は図１５のステップＳ１３と
同様であり、制御が継続される場合はステップＳ１５の
手順が繰り返され、停止の場合は電磁開閉弁ＳＶ１，Ｓ
Ｖ２がオフされて制御が終了される。図２０はこのよう
な制御によるタイムチャートである。

【００２２】

【実施例７】この実施例は実施例４〜６と同じ油圧回路
を用い、制御方式を変えることにより各浮力体３を同位
相で動かすようにして船体１のピッチングを減衰させる
ものであり、請求項７に対応している。ここでは、傾斜
センサとして実施例５と同じ船体傾斜角速度センサ、例
えばジャイロセンサを用いており、図２１に示すよう
に、角速度センサの出力値ＶPITCHは、最大角速度θｚ
の時に最大値ＶHPITCH、角速度零の時はＶMPITCH、反対
方向の最大角速度−θｚの時に最小値ＶLPITCHとなる。

【００２３】図２２はシーケンスの設定ルーチンであ
り、ΔＰは角速度センサの出力値ＶPITCHの前回の値と
今回の値との差、Ｐ₀は定数である。まずステップＳ２
１において各条件が成立するとシーケンスＩとし、次の
ステップＳ２２において各条件が成立するとシーケンス
ＩＩとする。同様にステップＳ２３で各条件が成立する
とシーケンスＩＩＩとし、ステップＳ２４で各条件が成
立するとシーケンスＩＶとし、これらの結果に応じて、
電磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２とポンプ駆動用モータ１３ａ
が制御される。

【００２４】すなわち、図２３のフローチャートにおい
て、まずステップＳ２５でシーケンスが判断され、シー
ケンスがＩＩまたはＩＶであればステップＳ２６に進ん
で電磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２とポンプ駆動用モータ１３
ａをオフする。またシーケンスがＩであれば、ステップ
Ｓ２７に進んで電磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２をオンすると
共に、ポンプ駆動用モータ１３ａを下降側に駆動する。
また、シーケンスがＩＩＩであればステップＳ２８に進
んで電磁開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２をオフし、ポンプ駆動用
モータ１３ａを上昇側に駆動するのである。これによっ
て各浮力体３は同位相で動かされ、船体１のピッチング
が抑制される。図２４はこのような制御によるタイムチ
ャートである。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、船尾の両舷に設けられた一対の浮力体を、船体の
揺れに応じて互いに逆方向に上下動させ、あるいは同位
相で上下動させるようにしたものである。すなわち、減
揺水槽を利用したもののように船体重量の増加や船速低
下を招くことがなく、また浮力体が船尾に後向きに設け
られているので航行や接岸、漁などの邪魔になることも
なく、しかも制御の内容を変えることによりローリング
とピッチングの両方に対する動揺減衰を行うことができ
るのであり、小型漁船やプレジャーボートなどの小型船
舶に適した実用性の高い動揺減衰装置を低コストで得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の側面図である。

【図２】同実施例の背面図である。

【図３】同実施例の油圧回路図である。

【図４】第２の実施例の油圧回路図である。

【図５】同実施例の浮力体位置センサの配置状態を示す
側面図である。

【図６】同実施例のセンサ出力を示す図である。

【図７】同実施例のシーケンス設定ルーチンのフローチ
ャートである。

【図８】同実施例の電磁弁作動ルーチンのフローチャー
トである。

【図９】同実施例のタイムチャートである。

【図１０】第３の実施例のシーケンス設定ルーチンのフ
ローチャートである。

【図１１】同実施例のタイムチャートである。

【図１２】同実施例の電磁弁作動ルーチン及びタイマー
設定ルーチンのフローチャートである。

【図１３】第４の実施例の油圧回路図である。

【図１４】同実施例の制御状態の組合せを示す図であ
る。

【図１５】同実施例の制御手順のフローチャートであ
る。

【図１６】同実施例のタイムチャートである。

【図１７】第５の実施例の制御手順のフローチャートで
ある。

【図１８】同実施例のタイムチャートである。

【図１９】第６の実施例の制御手順のフローチャートで
ある。

【図２０】同実施例のタイムチャートである。

【図２１】第７の実施例のセンサ出力を示す図である。

【図２２】同実施例のシーケンス設定ルーチンのフロー
チャートである。

【図２３】同実施例の電磁弁及び油圧ポンプ駆動用モー
タの作動ルーチンのフローチャートである。

【図２４】同実施例のタイムチャートである。

【符号の説明】

１船体２トランサム３浮力体４油圧シリンダ４ｕ上昇側ポート４ｄ下降側ポート５油圧ポンプ６電磁弁７センサ８制御部１１，１２油圧経路１３油圧発生部１３ａポンプ駆動用モータ１３ｂ油圧ポンプ１４油圧供給路１５電磁開閉弁１６浮力体位置センサ１７超音波式水位計ＳＶ１，ＳＶ２逆止弁機能付き電磁開閉弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下面が平板状で前縁を上下回動可能に支
持された一対の浮力体を船尾の両舷に後向きに設け、各
浮力体を油圧シリンダでそれぞれ上下動させるように構
成したことを特徴とする小型船の動揺減衰装置。
【請求項２】各浮力体の油圧シリンダの上昇側ポート
間を接続する油圧経路または下降側ポート間を接続する
油圧経路のいずれかに電磁開閉弁を挿入すると共に浮力
体位置センサと船体傾斜角センサとを設け、いずれか一
方の浮力体位置が最大もしくは最小の時に上記油圧経路
を閉じ、船体傾斜角が上記一方の浮力体側に最大もしく
は最小の時に上記油圧経路を開くようにした請求項１記
載の小型船の動揺減衰装置。
【請求項３】各浮力体の油圧シリンダの上昇側ポート
間を接続する油圧経路または下降側ポート間を接続する
油圧経路のいずれかに電磁開閉弁を挿入すると共に船体
傾斜角センサを設け、船体傾斜角が水平より左右いずれ
か一方に増加状態の時に上記油圧経路を閉じ、それ以外
のタイミングで上記油圧経路を開くようにした請求項１
記載の小型船の動揺減衰装置。
【請求項４】各浮力体の油圧シリンダの上昇側ポート
間を接続する油圧経路または下降側ポート間を接続する
油圧経路のいずれかに一対の逆止弁機能付きの電磁開閉
弁を油圧供給路に対して対称に挿入すると共に船体傾斜
角センサを設け、船体傾斜角が右舷側に向けて増加状態
の時に浮力体位置が右舷側に増加するのを自由とするよ
うに上記電磁開閉弁の一方を開いて他方を閉じ、逆に船
体傾斜角が左舷側に向けて増加状態の時に浮力体位置が
左舷側に増加するのを自由とするように上記電磁開閉弁
の一方を閉じて他方を開くようにした請求項１記載の小
型船の動揺減衰装置。
【請求項５】各浮力体の油圧シリンダの上昇側ポート
間を接続する油圧経路または下降側ポート間を接続する
油圧経路のいずれかに一対の逆止弁機能付きの電磁開閉
弁を油圧供給路に対して対称に挿入すると共に船体傾斜
角速度センサを設け、船体傾斜角速度が右舷側方向に正
の時に浮力体位置が右舷側に増加するのを自由とするよ
うに上記電磁開閉弁の一方を開いて他方を閉じ、逆に船
体傾斜角速度が左舷側方向に正の時に浮力体位置が左舷
側に増加するのを自由とするように上記電磁開閉弁の一
方を閉じて他方を開くようにした請求項１記載の小型船
の動揺減衰装置。
【請求項６】各浮力体の油圧シリンダの上昇側ポート
間を接続する油圧経路または下降側ポート間を接続する
油圧経路のいずれかに一対の逆止弁機能付きの電磁開閉
弁を油圧供給路に対して対称に挿入すると共に船体の左
右両舷の少なくとも一方に船体と水面との相対水位計を
設け、水面の高さが静止状態に対して右舷側に正の時に
浮力体位置が右舷側に増加するのを自由とするように上
記電磁開閉弁の一方を開いて他方を閉じ、逆に水面の高
さが静止状態に対して左舷側に正の時に浮力体位置が左
舷側に増加するのを自由とするように上記電磁開閉弁の
一方を閉じて他方を開くようにした請求項１記載の小型
船の動揺減衰装置。
【請求項７】各浮力体を同時に上下動させるようにし
た請求項１記載の小型船の動揺減衰装置。