JPS6348478Y2

JPS6348478Y2 -

Info

Publication number: JPS6348478Y2
Application number: JP1983006327U
Authority: JP
Priority date: 1983-01-19
Filing date: 1983-01-19
Publication date: 1988-12-13
Also published as: JPS59111796U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は航行中の船舶の安全かつ最小の吃水
（以下「最適吃水」という）を設定して船のバラ
スト航海を行うことができるようにした装置に関
する。

（従来技術）従来、船のバラストコンデイシヨンにおいて、
人が海象の状況を判断して、経験的に、荒れた海
象では吃水を適宜増加して安全な航海、すなわち
船首においてスラミング（航海中、波が船底外板
を敲打し衝撃を与える現象）や船尾においてレー
シング（プロペラが海面に露出して空転する現
象）等を起こすことのない深い吃水で航海してい
た。

しかし、このような人の経験的、非科学的な判
断に基づく航行の場合、安全航海という見地から
どうしても過度の吃水で航海しなければならず、
そのため余分の推進馬力を費やすことになり、近
年の省エネルギーの要請に合致しないという面が
あつた。

そこで、本出願人は、先に特開昭57−178993号
公報に記載するような最小バラスト量設定装置に
ついて提案した。この装置によれば、船舶の航行
中の船体運動、吃水、船体の撓み、船首船底部の
衝撃圧力、プロペラ回転数等を測定するための諸
計器を所定位置に設けて、これらと演算・記憶装
置とをオン・ラインで接続して、これら諸計器に
よる測定データから船首におけるスラミング及び
プロペラレーシングの状態を検出する一方、船体
の現状把握を行つて、該船舶の必要最小吃水（最
適吃水）を算出し、最終的には該船舶のスタビリ
テイ等を勘案して必要最小バラスト量を算出・設
定しようとするものである。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上記公報において具体的に開示
されている、船舶航行中の平均ピツチング角で船
舶の最適吃水を算出する方法では、時々刻々変化
する海象状況を遂一正確に反映しにくい面があ
り、必ずしも最適吃水を与えるとはいえない面が
あつた。そのため、省エネルギを厳しく追求する
ことができなかつた。

そこで、本考案は上記の点に鑑し、同一海象下
であれば吃水の増減によつて船体自体の運動は殆
ど変わらないということに着目し、海象状況の判
断においても科学的な根拠を与えて、船のバラス
トコンデイシヨンにおいて、荒れた海象でもスラ
ミングやレーシング等を起こさず、より確実な安
全航海をすることができ、かつ省エネルギーの見
地からも必要最小限の最適吃水をより精度良く且
つ迅速適確に設定しうる装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段）そのため、本考案装置は、船体上の一点から海
面までの相対水位を計測する水位計と、該水位計
の計測データを経過時間に従つて統計処理して前
記相対水位を確率変数とした累積相対度数のヒス
トグラムを得るための統計処理器と、別途安全限
界値を設定するための制限値設定器と、前記ヒス
トグラムと前記安全限界値とを比較する比較器と
を具備してなり、前記ヒストグラムの前記安全限
界値までの平行移動量を調節すべき吃水の増減値
として出力するようにしたことを特徴とする。

（作用）上記構成において、水位計により船体の相対水
位のデータを得て、そのデータを統計処理器によ
り処理して相対水位を確率変数とした累積相対度
数のヒストグラムを得て、このヒストグラムと制
限値設定器により別途設定された安全限界値との
差（平行移動量）で設定すべき吃水の増減値を求
めて、これを出力する。

（実施例）以下、本考案の一実施例を図面を参照しながら
説明する。

第１図は水位計の設置位置を示す船体の側面
図、第２図は時間により変化する相対水位を示す
図表、第３図は累積相対度数ヒストグラム、第４
図は海象により相違する累積相対度数ヒストグラ
ムを示す図表、第５図イ，ロは吃水増減量を示す
図表、第６図はブロツク図を示す。

本考案は図に示す如く、船体上の水位計１が連
続的に船の水位を計測し、その計測値に基づいて
これを統計処理器２によりΔtごとの水位Ｘの値
を統計処理して後述のＦ（Ｘ）曲線を画き、該曲
線と制限値設定器３により設定値を比較する比較
器４により吃水増減量を表示器５に表示するもの
であり、必要に応じてバラスト注排水量を決定し
て注排水ポンプを作動せしめることにより、吃水
を増減せしめるものであつて、ブロツク図により
本考案の実施例を示すと第６図の如くなる。

すなわち、第６図は、水位計１、統計処理器２
及び制限値設定器３によりデータを比較器４によ
り比較し、吃水の増減量を表示器５により表示す
ることを示したものである。更に必要に応じ比較
器４からの信号を演算器６により演算し、必要な
バラスト注排水量をバラスト注排水装置７に指令
することもできる。なお、８は警報器である。

次にそれぞれの作用を、その機能と共に説明す
ると、〔水位計１〕第１図において船体上に水面までの距離を計測
する水位計１を設ける。水位は船首尾を計測する
必要があるので船体上の船首及び船尾の各々に設
ける。水位計を水面迄の距離を電波あるいはその
他の波の反射手段により計測する。水位計の取付
位置を基準点とすると、基準点から船底までの距
離をＤ、基準点から静止吃水までの距離を船首部
Dof、船尾部Doaとする。また基準点からプロペ
ラレーシングを起こさない距離をDalとする。今
船首のみについて考察すると、船首において航行
中の水位をＸとすると、一定時間Ｔにおける水位
の変化は第２図の如くなる。この図表の単位時間
Δtごとに水位Ｘは不規則に増減して、一定時間
中に変変化するＸの値はXminからXmaxまで、
単位時間当たりのＸの値は静止吃水の水位Dof付
近が最も多く、Dofの値から離れた値になる程そ
の頻度が少なくなる。このＸ値の頻度をXminか
らXmaxまで積分方式で表すと第３図の如くな
る。この図を累積相対度数Ｆ（Ｘ）のヒストグラ
ムという。

〔統計処理器２〕上記水位計１によつて計測される第２図に示す
ような時々刻々変化する相対水位信号を入力し、
このＸ（ｔ）に統計的処理を施し、第３図に示す
ような相対水位Ｘを確率変数にとつた累積相対度
数Ｆ（Ｘ）のヒストグラムを出力する。第２図に
おいて一定時間ＴをΔt′経過せしめた一定時間Ｔ
をとつた場合にも海象が著しく変化しない限り第
３図の累積相対度数Ｆ（Ｘ）のヒストグラムは変
わらない。

第４図は該ヒストグラムを海象の度合について
画いたもので、統計処理器２によつて演算される
海象の変化に応じて示すと、ａはおだやかな海
象、ｂは少々荒れた海象、ｃは荒れた海象のとき
の線図が画かれる。海象が荒れる程カーブの傾斜
はゆるやかになる傾向にある。このように、ヒス
トグラムは、海象状況を直接的に表している。

〔制限値設定器３、比較器４および表示器５〕第５図イ及びロは海象状況を表したＦ（Ｘ）の
ヒストグラムと安全限界値Ｐとの関係を示したも
のである。すなわち、同一海象下では吃水を増減
しても船体自体の運動は殆ど変わらないと考えら
れるので、このヒストグラムは、第５図に示すよ
うに、吃水変更量ΔdだけＸ軸方向に平行移動す
るだけで、その形状は殆ど変わらない。

従つて、実線で示した現線図を破線に示すよう
に、制限値設定器３により設定されたＰ点の位置
を通るようにするためには、吃水をΔdだけ変更
すればよい。このΔdが、後述するように吃水変
更量である。

このように、第５図の如く現在の海象状況を端
的に表現したＦ（Ｘ）のヒストグラムと安全限界
値Ｐを表示器５に必要に応じて画き出させること
により吃水増減要否を容易に判断できるものであ
る。

このＰ点の値はＸ＝Ｄで、Ｆ（Ｘ）＝αfにより設
定されるものである。ここで、αfは制限値設定器
３により与えられる。例えば、船底が露出しない
確率を95％以上にしようとすれば、αf＝0.95とな
る。累積相対度数F₁（Ｘ）のヒストグラムをＸ軸
方向にΔdだけ平行移動し、制限値Ｆ（Ｘ）＝αf、
Ｘ＝Ｄを通るヒストグラムを設定し、その累積相
対度数をF₂（Ｘ）とすると、 F₁（Ｘ）＝∫^x _xnioｆ（ｘ）dx ｆ（ｘ）は相対度数 F₂（Ｘ）＝∫^x _xnio+〓_dｆ（ｘ−Δd）dx F₂（Ｘ）＝αf（Ｘ＝Ｄ）比較器で上式よりΔdの値が算出でき、このΔd
が調節すべき吃水の増減値であることを表示器５
に図示（出力）するものである。

なお、上記は主として船首部について説明した
が、船尾部についてはプロペラレーシングについ
てＤをDalと置き換えて同様の手段を適用するこ
とができるものである。また、上記統計処理器は
単位時間Δtの間隔でサンプリングしたすべての
データを使用して累積相対度数ヒストグラムを作
る場合を一例として説明したが、他にサンプリン
グしたデータの内、極値のみを使用して累積相対
度数ヒストグラムを作る場合、更にサンプリング
したデータの分散を求め、これにより極値は
Rayleigh分布に従うとして理論的に累積相対度
数ヒストグラムをつくる場合も考えられる。

（考案の効果）以上説明したように本考案によれば、航行中の
船舶の時々刻々不規則に変化する水位を統計処理
することにより、長時間（例えば10〜30分）内で
の水位変化の範囲及び海象変化状況を充分反映し
た吃水増減値を得ることができる結果、海象に応
じて安全航海と省エネルギーの両面を考慮した最
適吃水をより精度よく且つ迅速適確に設定できる
という顕著な効果が得られる。

また、船舶航行中の水位変化と海象状況を一つ
のグラフとして表示器に表現できるので、このグ
ラフを表示器に表現した場合には、それらが容易
に把握可能となると共に、吃水の増減の必要性も
容易に判断できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水位計の設置位置を示す船体の側面
図、第２図は時間により変化する相対水位を示す
図表、第３図は累積相対度数ヒストグラム、第４
図は海象により相違する累積相対度数ヒストグラ
ムを示す図表、第５図イ，ロは吃水増減量を示す
図表、第６図はブロツク図を示す。１……水位計、２……統計処理器、３……制限
値設定器、４……比較器、５……表示器、６……
演算器、７……バラスト注排水装置、８……警報
器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

船体上の一点から海面までの相対水位を計測す
る水位計と、該水位計の計測データを経過時間に
従つて統計処理して前記相対水位を確率変数とし
た累積相対度数のヒストグラムを得るための統計
処理器と、別途安全限界値を設定するための制限
値設定器と、前記ヒストグラムと前記安全限界値
とを比較する比較器とを具備してなり、前記ヒス
トグラムの前記安全限界値までの平行移動量を調
節すべき吃水の増減値として出力するようにした
ことを特徴とする船舶の最適吃水設定装置。