KR101036559B1 - Apparatus for controlling parametric roll of ship - Google Patents

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Abstract

일반적인 파라메트릭 횡동요(parametric rolling) 방지 장치는, 러더를 이용하여 파라메트릭 횡동요를 방지하기 때문에, 정해진 러더의 작동각도로는 이미 발생되어 큰 파라메트릭 횡동요가 지속적으로 유지되고 있는 상태를 제거하지는 못하는 문제점을 가지고 있다. 이에 본 발명은, 이미 발생된 파라메트릭 횡동요를 효과적으로 제거하고, 선박의 선수파(船首波)/선미파(船尾波)에 대한 파라메트릭 횡동요를 효과적으로 제거할 수 있는 선박의 파라메트릭 횡동요 제어 기술을 제안하고자 한다.As a general parametric rolling prevention device uses a rudder to prevent parametric rolling, the operating angle of a given rudder is already generated, eliminating the condition that a large parametric rolling is continuously maintained. It does not have the problem. Accordingly, the present invention effectively eliminates parametric rollover that has already occurred and effectively eliminates parametric rollup for the bow / stern wave of the ship. I would like to propose a technique.

파라메트릭 횡동요, 선수파, 선미파, 핀 안정기 Parametric Rolling, Head Wave, Stern Wave, Pin Stabilizer

Description

선박의 파라메트릭 횡동요 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING PARAMETRIC ROLL OF SHIP}Parametric Rolling Control Device for Ships {APPARATUS FOR CONTROLLING PARAMETRIC ROLL OF SHIP}

본 발명은 선박의 횡동요(rolling) 제어 기술에 관한 것으로, 특히 선박의 선수파(船首波)/선미파(船尾波)에 대한 파라메트릭 횡동요(parametric rolling)를 제거하는데 적합한 선박의 파라메트릭 횡동요 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a technique of rolling control of a ship, in particular parametric transverse of the ship, which is suitable for eliminating parametric rolling on the bow / stern wave of the ship. It relates to a shake control device.

화물을 운송하는 선박은 항상 움직이는 파도 중에 놓여 있기 때문에 파도에 의해 선박이 받게 되는 외력에 의한 운동 또는 동요를 하게 된다. 이러한 선박의 운동 또는 동요는 통상적으로 6자유도 운동으로 설명될 수 있다.Since the ship carrying the cargo is always in a moving wave, the ship is subjected to external motion or agitation caused by the wave. Movement or agitation of such vessels can typically be described as six degrees of freedom movement.

6자유도 운동은 도 1에 도시된 바와 같이, X축 방향의 전후동요(surge)와, Y축 방향의 좌우동요(Sway)와, Z축 방향의 상하동요(heave)와, X축 방향을 기준으로 좌우교대로 회전하려는 횡경사 운동인 횡동요(roll)와, Y축 방향을 기준으로 선박의 선수 및 선미가 상하로 교대로 회전하려는 운동인 종동요(pitch)와, Z축 방향을 기준으로 선수가 좌우 교대로 선회하려는 운동인 선수동요(yaw)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 1, the six degrees of freedom motion includes a surge in the X-axis direction, a Sway in the Y-axis direction, a heave in the Z-axis direction, and an X-axis direction. Roll, which is a transverse tilt movement to rotate left and right, as a reference, and pitch, which is a movement in which the bow and stern of the ship rotates up and down based on the Y-axis direction, and Z-axis direction It consists of a yaw, which is an exercise in which athletes turn left and right alternately.

여기서, 횡동요는 횡동요각(

Figure 112008041254738-pat00001
)으로 계측되고, 종동요는 종동요각(θ)으로 계측되며, 선수동요는 선수각(
Figure 112008041254738-pat00002
)으로 계측된다.Here, rollover is the rollback angle (
Figure 112008041254738-pat00001
) Is measured by the driven yaw angle (θ), and bow movement is the bow angle (
Figure 112008041254738-pat00002
Is measured.

횡동요는 파도에 의한 외력에 따라 운동량이 증가 또는 감소되는 경향을 반복한다. 만일, 선박이 선수파(head sea) 상태로 운항할 경우, 횡동요 운동을 유기할 수 있는 파도에 의한 외력을 작용 받지 않으므로, 횡동요 운동은 거의 발생하지 않는다.Rolling over and over again repeats the tendency for the momentum to increase or decrease in response to external forces caused by waves. If the ship operates in a head sea state, since the external force due to the waves that can induce the lateral movement is not applied, the lateral movement is hardly generated.

이러한 횡동요는 선박의 운항에 악영향을 끼치기 때문에, 선박의 횡동요를 감쇄하기 위한 기법이 이미 다양한 구성으로 제안된 바 있다. 예컨대, 타를 이용한 선박의 횡동요 감쇄 기법, 파강제력으로 인해 발생되는 횡동요를 감쇄시키는 기법 등이 제안된 바 있다.Since such a rollover adversely affects the operation of the ship, a technique for reducing the rollover of the ship has already been proposed in various configurations. For example, a technique for reducing the lateral fluctuation of the ship using a rudder, a technique for reducing the lateral fluctuation caused by the forcing force has been proposed.

그러나 종래에 제안된 횡동요 감쇄 기법들은 모두 파도에 의한 외력인 파강제력으로 인해 발생되는 횡동요를 감쇄시키기 위한 수단을 제시할 뿐, 실질적으로 파강제력에 의한 횡동요와 다르게 이해되고 구별되는 자연현상인 “파라메트릭 횡동요(parametric rolling)”와 관련된 내용은 포함하고 있지 않아, 파강제력에 의한 횡동요보다 큰 파라메트릭 횡동요로부터 선박을 안전하게 보호할 수 없다는 단점을 갖는다.However, all of the conventionally known lateral attenuation techniques provide a means for attenuating lateral fluctuations caused by wave forcing, which is an external force caused by waves. It does not include the contents related to “parametric rolling”, which has the disadvantage that the ship cannot be safely protected from parametric rolling which is greater than that caused by wave forcing.

파라메트릭 횡동요는 선박 횡동요 고유주기의 반(half)이 되는 조우주기(이하, 파라메트릭 횡동요 주기라 칭함)의 파도를 선박이 만나는 경우에 발생되는 현상으로 이해된다. 이러한 파라메트릭 횡동요는, 선박의 운항 중에 선수/선미 선형의 변화가 심함에 따라 GM이 급격하게 변화됨에 따른 선박의 불안정성에 의해 발생되며, 1분 이내의 짧은 시간에 각도 20 또는 25도 이상으로 급격히 발생된다. 여 기서, GM은 선박의 무게중심인 CoG(Center of Gravity)와 모멘트의 중심인 M (Metacenter) 사이의 거리를 의미하는 것으로, 선박의 복원력의 정도와 관련이 있다.Parametric rollover is understood as a phenomenon that occurs when a ship meets waves of encounter cycles (hereinafter referred to as parametric rollover cycles) that are half of the inherent cycle of ship rollover. This parametric lateral disturbance is caused by the instability of the ship as the GM changes rapidly as the bow / stern linear change is severe during the ship's operation. Occurs rapidly. Here, GM is the distance between the center of gravity of the ship (CoG) and the center of moment (M), which is related to the degree of resilience of the ship.

따라서 파라메트릭 횡동요는 선박에 적재된 화물에 손상을 주거나 선박의 안전에 해를 줄만큼 엄청난 위력을 갖고 있다.Thus, parametric roll-up has tremendous power to damage the cargo loaded on the ship or damage the ship's safety.

그럼에도 불구하고, 종래의 횡동요 감쇄 기법들은 파라메트릭 횡동요에 대항하여 적극적으로 선박의 안정화를 도모할 수 있는 구성을 갖고 있지 않으며, 실질적으로 파라메트릭 횡동요의 발생을 방지하거나 또는 발생된 파라메트릭 횡동요를 효과적으로 감쇄시킬 수 없는 단점이 있다.Nevertheless, the conventional roll-over attenuation techniques do not have a configuration capable of actively stabilizing the vessel against parametric roll-up, and substantially prevent the occurrence of parametric roll-up or cause the generated parametric There is a disadvantage that can not effectively attenuate the roll.

이러한 단점들을 극복하기 위한 종래의 일환으로, 횡동요 DB, 파도감시장비, 운항감시장비, 동요계측장비 등을 마련하여 파라메트릭 횡동요를 예측하고, 파라메트릭 횡동요의 발생을 미연에 방지할 수 있는 선박의 파라메트릭 횡동요 방지 장치가 제안된 바 있다.As part of the conventional method for overcoming these shortcomings, it is possible to anticipate the parametric rollover by providing a rollover DB, a wave monitoring device, a flight monitoring device, a shake measurement device, and the like and prevent the occurrence of parametric rollback. There has been proposed a parametric anti-overturning device for ships.

그러나 제안된 파라메트릭 횡동요 방지 장치는, 러더를 이용하여 파라메트릭 횡동요를 방지하기 때문에, 정해진 러더의 작동각도(예컨대, 2.3 deg/sec)로는 이미 발생되어 큰 파라메트릭 횡동요가 지속적으로 유지되고 있는 상태를 제거하지는 못하는 문제점을 가지고 있다.However, the proposed parametric roll-over prevention device prevents parametric roll-ups using rudders, so that a large number of parametric roll-ups are maintained at a given rudder angle (eg 2.3 deg / sec). There is a problem that can not remove the state being.

이에 본 발명은, 이미 발생된 파라메트릭 횡동요를 효과적으로 제거할 수 있는 선박의 파라메트릭 횡동요 제어 기술을 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention is to propose a parametric rollover control technology of a ship that can effectively eliminate the parametric rollover already generated.

또한 본 발명은, 선박의 선수파/선미파에 대한 파라메트릭 횡동요를 효과적으로 제거할 수 있는 선박의 파라메트릭 횡동요 제어 기술을 제안하고자 한다.In addition, the present invention is to propose a parametric lateral shaking control technology of the ship that can effectively eliminate the parametric lateral shaking on the bow / stern wave of the vessel.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 선박에 설치된 러더의 조타를 동작시키기 위한 스티어링 수단과, 상기 선박의 동요 성분을 계측하는 동요 계측 수단과, 상기 선박의 횡동요에 따라 핀의 각도(

Figure 112008041254738-pat00003
)를 조절함으로써 상기 선박의 파라메트릭 횡동요를 제어하는 핀 안정기(fin stabilizer)와, 상기 선박의 횡동요에 따라 러더의 조타 각도(
Figure 112008041254738-pat00004
)를 조절함으로써 상기 선박의 파라메트릭 횡동요를 제어하는 러더, 동요 계측 수단으로부터의 동요 계측값에 따라 상기 스티어링 수단의 조타 각도(
Figure 112008041254738-pat00005
) 및 상기 핀 안정기의 핀 각도(
Figure 112008041254738-pat00006
)를 제어함으로써 상기 선박의 파라메트릭 횡동요를 제거하는 제어 수단을 포함하는 선박의 파라메트릭 횡 동요 제어 장치를 제공한다.According to a preferred embodiment for solving the problems of the present invention, the steering means for operating the steering of the rudder installed on the ship, the shaking measuring means for measuring the shaking component of the vessel, and the pins in accordance with the transverse shaking of the vessel Angle(
Figure 112008041254738-pat00003
A fin stabilizer that controls parametric rollover of the ship and the steering angle of the rudder according to the rollover of the ship.
Figure 112008041254738-pat00004
Rudder for controlling parametric lateral shaking of the ship by adjusting the steering angle of the steering means in accordance with the measured measurement value from the shaking measuring means.
Figure 112008041254738-pat00005
) And the pin angle of the pin stabilizer (
Figure 112008041254738-pat00006
It provides a parametric lateral shake control apparatus of a ship comprising a control means for removing the parametric lateral shake of the vessel by controlling the).

본 발명에 의하면, 선박의 러더를 이용하여 선수각(

Figure 112008041254738-pat00007
) 및 횡동요(
Figure 112008041254738-pat00008
)를 제어하고, 핀 안정기를 사용하여 추가적으로 횡동요를 제어함으로써, 선박의 파라메트릭 횡동요를 신속하고 정확하게 제거할 수 있다.According to the present invention, the bow angle (using the rudder of the ship)
Figure 112008041254738-pat00007
) And roll
Figure 112008041254738-pat00008
) And additional roll control with pin ballasts to quickly and accurately eliminate parametric roll of the ship.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 파라메트릭 횡동요(parametric rolling) 제어 장치에 대한 구성도로, 제어 단말(10), 작동모드선택 인터페이스(11), 동요 계측부(15), 파라메트릭 횡동요 모드선택 인터페이스(16), 파라메트릭 횡동요 제어부(17), 피드백 제어부(17a), 데이터 입출력부(18), 통신 컨버터(20)로 구성되는 시스템 부분과, 선박(1), 오토파일럿(3), 자이로 콤파스(3b), 스티어링 장비(4), 러더(5), 동요 계측 장비(15a), 핀 안정기(fin stabilizer)(100)로 구성되는 기구 부분을 포함한다.2 is a block diagram of a parametric rolling control apparatus for a ship according to a preferred embodiment of the present invention, the control terminal 10, the operation mode selection interface 11, the shaking measurement unit 15, parametric System part consisting of the roll shaking mode selection interface 16, the parametric roll shaking control unit 17, the feedback control unit 17a, the data input / output unit 18, the communication converter 20, the ship 1, and the autopilot. (3), a mechanism portion composed of a gyro compass 3b, steering equipment 4, rudder 5, agitation measurement equipment 15a, and pin stabilizer 100 is included.

먼저, 기구 부분에 대해 설명하면, 스티어링 장치(4)는 러더(5)의 조타를 동작시키기 위한 장치이며, 러더(5)는 선박(1)의 선미에 설치되어 스티어링 장비(4) 에 의해 조타 동작되어 선박(1)의 선수각(

Figure 112008041254738-pat00009
) 및 횡동요각(
Figure 112008041254738-pat00010
)을 조절한다.First, the mechanism part will be described. The steering device 4 is a device for operating the steering of the rudder 5, and the rudder 5 is installed at the stern of the ship 1 and is steered by the steering equipment 4. The bow angle of the vessel (1)
Figure 112008041254738-pat00009
) And transverse yaw angle (
Figure 112008041254738-pat00010
).

오토파일럿(3)은 선박(1)에 설치되어 있는 자이로 콤파스(3b)로부터의 선수각 (

Figure 112008041254738-pat00011
)및 선수각속도(
Figure 112008041254738-pat00012
)를 입력변수로 하여 스티어링 장치(4)로 오토파일럿 러더각(
Figure 112008041254738-pat00013
)으로서 동작명령을 전달하여 러더(5)의 조타각(
Figure 112008041254738-pat00014
)을 제어하도록 하는 역할을 한다.The autopilot 3 has a bow angle from the gyro compass 3b installed on the ship 1.
Figure 112008041254738-pat00011
) And bow angular velocity (
Figure 112008041254738-pat00012
), The autopilot rudder angle (
Figure 112008041254738-pat00013
The steering command of the rudder (5)
Figure 112008041254738-pat00014
) To control.

동요 계측 장비(15a)는 항주 중인 선박(1)의 횡동요각(

Figure 112008041254738-pat00015
), 횡동요 각속도(
Figure 112008041254738-pat00016
)를 계측하여 통신 컨버터(20)를 통해 제어 단말(10)로 전달하는 역할을 한다. 제어 단말(10)로 전달되는 횡동요각(
Figure 112008041254738-pat00017
), 횡동요 각속도(
Figure 112008041254738-pat00018
)는 러더(5)의 횡동요 제어에 이용된다. 이에 대해서는, 하기 구성에서 상세히 설명하기로 한다.The agitation measurement equipment 15a is a transverse oscillation angle of the ship 1 in Hangzhou (
Figure 112008041254738-pat00015
), Rollover angular velocity (
Figure 112008041254738-pat00016
) Is measured and transmitted to the control terminal 10 through the communication converter (20). Transverse oscillation angle transmitted to the control terminal 10 (
Figure 112008041254738-pat00017
), Rollover angular velocity (
Figure 112008041254738-pat00018
) Is used for lateral fluctuation control of the rudder 5. This will be described in detail in the following configuration.

본 실시예에 따른 핀 안정기(100)는 선박(1)의 하부에 장착되며, 선박(1)의 횡동요에 따라 핀의 각도(

Figure 112008041254738-pat00019
)를 조절함으로써 핀에 양력을 발생시켜 선박(1)에 대해 부가적인 횡동요 감쇄력을 발생시키는 역할을 한다. 이러한 핀 안정기(100)는, 본 실시예에 따라 러더(5)에 의한 횡동요 제어에 부가하여 횡동요 제어를 수행함으로써, 선박(1)에 발생되는 선수파/선미파에 대한 파라메트릭 횡동요를 효과적으로 제거할 수 있다.The pin ballast 100 according to the present embodiment is mounted on the lower portion of the ship 1, the angle of the pin according to the transverse shaking of the ship (
Figure 112008041254738-pat00019
) To generate a lift on the pin to generate an additional lateral attenuation damping force on the vessel (1). The pin ballast 100 performs a lateral sway control in addition to the lateral sway control by the rudder 5 according to the present embodiment, thereby performing parametric sway to the bow / stern wave generated in the ship 1. Can be removed effectively.

그리고 시스템 부분에 대해 설명하면, 통신 컨버터(20)는 제어 단말(10)에 접속되어 신호 변환 또는 정보 전달을 수행한다. 기본적으로 통신 컨버터(20)는, 횡동요각(

Figure 112008041254738-pat00020
), 횡동요 각속도(
Figure 112008041254738-pat00021
)와 같은 아날로그 계측신호를 디지털 데이터로 변 환하여 제어 단말(10)로 전달하는 A/D 컨버팅 기능과, 제어 단말(10)에서 산출된 파라메트릭 횡동요 방지 또는 제거를 위한 조작변수 러더각(
Figure 112008041254738-pat00022
)과 같은 디지털 데이터를 스티어링 장비(4)가 인식할 수 있는 통신규격으로 변환하고, 또한 산출된 파라메트릭 횡동요 방지 또는 제거를 위한 조작변수 핀 각도(
Figure 112008041254738-pat00023
)와 같은 디지털 데이터를 핀 안정기 (100)가 인식할 수 있는 통신규격으로 변환하여 전송하는 프로토콜 변환기능을 갖는다.In the following description of the system part, the communication converter 20 is connected to the control terminal 10 to perform signal conversion or information transfer. Basically, the communication converter 20 has a lateral swing angle (
Figure 112008041254738-pat00020
), Rollover angular velocity (
Figure 112008041254738-pat00021
A / D converting function that converts analog measurement signals such as digital data to the control terminal 10 and manipulates rudder angles for preventing or eliminating parametric sway calculated by the control terminal 10
Figure 112008041254738-pat00022
And convert the digital data into a communication standard that can be recognized by the steering equipment 4, and also the manipulated variable pin angles for preventing or eliminating
Figure 112008041254738-pat00023
) Has a protocol conversion function for converting and transmitting digital data, such as a), into a communication standard that can be recognized by the pin ballast 100.

제어 단말(10)은 단말의 기본적인 연산, 출력, 통신 등의 구성요소를 갖되, 소프트웨어 또는 하드웨어로 더 구비되어, 상술한 러더(5) 및 핀 안정기(100)의 구성과 함께 파라메트릭 횡동요를 제거하기 위한 제어 과정을 수행한다.The control terminal 10 has components such as basic operation, output, and communication of the terminal, and is further provided with software or hardware, and performs parametric lateral fluctuation together with the configuration of the rudder 5 and the pin ballast 100 described above. Perform a control process to remove it.

이러한 제어 단말(10)은 작동모드선택 인터페이스(11), 동요 계측부(15), 파라메트릭 횡동요 모드선택 인터페이스(16), 피드백(feed-back) 제어부(17a)를 갖는 파라메트릭 횡동요 제어부(17), 데이터 입출력부(18)를 구비한다.The control terminal 10 includes a parametric roll control unit having an operation mode selection interface 11, a shake measurement unit 15, a parametric roll control mode selection interface 16, and a feed-back control unit 17a. 17) A data input / output unit 18 is provided.

작동모드선택 인터페이스(11)는 가시적으로 제어 단말(10)의 디스플레이 패널에 GUI(Graphic User Interface) 형식으로 표현되거나, 별도의 제어 조작반 형식으로 구성되는 것으로, 파라메트릭 횡동요 방지모드, 파라메트릭 횡동요 제거모드, 오트파일럿 작동모드 중 사용자에 의해 선택되는 모드선택신호를 입력 처리하는 역할을 한다.The operation mode selection interface 11 is visually represented in the form of a graphical user interface (GUI) on the display panel of the control terminal 10 or configured in a separate control operation panel format. It plays a role of inputting the mode selection signal selected by the user among the agitator removal mode and the autopilot operation mode.

또한, 작동모드선택 인터페이스(11)는 디스플레이 패널을 통해 초기화면 또는 작동모드화면을 출력하면서, 해당 작동모드화면상에 각종 데이터 또는 정보를 표시한다.In addition, the operation mode selection interface 11 displays various data or information on the operation mode screen while outputting an initial screen or operation mode screen through the display panel.

파라메트릭 횡동요 제어부(17)는 본 실시예에 따라 파라메트릭 횡동요 제어가 수행되도록 스티어링 장비(4) 및 핀 안정기(100)를 제어한다.The parametric roll shaking control unit 17 controls the steering equipment 4 and the pin ballast 100 so that parametric roll shaking control is performed according to the present embodiment.

구체적으로, 파라메트릭 횡동요 제어부(17)는, 동요 계측 장비(15a)로부터 입력되는 동요 계측값, 예컨대 횡동요각(

Figure 112010054113054-pat00024
), 횡동요 각속도(
Figure 112010054113054-pat00025
)를 기반으로 피드백 제어부(17a)를 통해 피드백 제어를 수행하여 스티어링 장비(4)의 파라메트릭 횡동요를 방지 또는 제거하기 위한 조작변수 러더각(δ roll ) 을 제어함으로써 선박(10)의 횡동요각(
Figure 112010054113054-pat00026
)을 조절한다. 또한, 동시에 파라메트릭 횡동요 제어부(17)는, 핀 안정기(100)에 대해서도 입력되는 동요 계측값, 예컨대 횡동요각(
Figure 112010054113054-pat00027
), 횡동요 각속도(
Figure 112010054113054-pat00028
)를 기반으로 피드백 제어부(17a)를 통해 피드백 제어를 수행하여 핀 안정기(100)의 핀 각도(
Figure 112010054113054-pat00029
)를 제어함으로써 선박(1)의 횡동요각(
Figure 112010054113054-pat00030
)을 추가적으로 조절한다.Specifically, the parametric roll shake control unit 17 is a shake measurement value input from the shake measuring equipment 15a, for example, a roll angle (
Figure 112010054113054-pat00024
), Rollover angular velocity (
Figure 112010054113054-pat00025
Lateral fluctuation of the ship 10 by controlling the operation variable rudder angle δ roll to prevent or eliminate parametric lateral fluctuation of the steering equipment 4 by performing feedback control through the feedback control unit 17a based on bracket(
Figure 112010054113054-pat00026
). At the same time, the parametric sway control unit 17 is configured to input the shake measurement value, for example, the sway angle (
Figure 112010054113054-pat00027
), Rollover angular velocity (
Figure 112010054113054-pat00028
Based on the feedback control unit 17a through the feedback control pin angle of the pin ballast (100)
Figure 112010054113054-pat00029
), The lateral swing angle of the ship 1
Figure 112010054113054-pat00030
).

파라메트릭 횡동요모드선택 인터페이스(16)는 디스플레이 패널을 통해 작동모드선택 인터페이스(11)를 통해 활성화된 작동모드화면에 추가로 출력하면서, 해당 작동모드 화면상에 각종 데이터 또는 정보를 표시한다.The parametric lateral fluctuation mode selection interface 16 additionally outputs to the operation mode screen activated through the operation mode selection interface 11 through the display panel, and displays various data or information on the operation mode screen.

피드백 제어부(17a)는 제어 단말(10)에 의해 피드백 제어를 수행하되, 파라메트릭 횡동요 제어로직에 저장된 파라메트릭 횡동요 방지 또는 제거를 위한 각도변화(예컨대, 현재값에서 목표값을 뺀 사이각)용 제어변수 가중치, 각속도(rate)용 제어변수 가중치, 각가속도용 제어변수 가중치와 각도 보정용 제어변수 가중치를 가지고, 입력된 횡동요각(

Figure 112008041254738-pat00031
), 횡동요 각속도(
Figure 112008041254738-pat00032
), 미분을 이용한 횡동요 각가속도(
Figure 112008041254738-pat00033
), 그리고 적분을 이용한 횡동요 각도 보정값과의 피드백 제어 연산과정을 통해 파라메트릭 횡동요 방지 또는 제거를 위한 조작변수 러더각(δ roll )과 파라메트릭 횡동요 방지 또는 제거를 위한 조작변수 핀 각도(
Figure 112008041254738-pat00034
)을 산출한다.The feedback control unit 17a performs the feedback control by the control terminal 10, but the angle change (for example, the angle obtained by subtracting the target value from the present value) for preventing or removing parametric rollover stored in the parametric rollup control logic. ) Control variable weights, angular rate control variable weights, angular acceleration control variable weights, and angle correction control variable weights.
Figure 112008041254738-pat00031
), Rollover angular velocity (
Figure 112008041254738-pat00032
), Lateral angular acceleration using differential (
Figure 112008041254738-pat00033
And control variable rudder angle (δ roll ) for preventing or eliminating parametric rollover and feedback variable pin angle for preventing or eliminating parametric rollover by calculating feedback control with the correction value of rollover angle using integral. (
Figure 112008041254738-pat00034
) Is calculated.

이때, 동요계측 장비(15a)에서 피드백 제어부(17a)로 전달되는 횡동요각(

Figure 112008041254738-pat00035
), 횡동요 각속도(
Figure 112008041254738-pat00036
)의 아날로그 신호는, 데이터 입출력장치(18a)를 통해 제어 단말(10)내에 설치된 A/D 변환장치(18b)로 전달되어 디지털 신호로 변환된다.At this time, the lateral oscillation angle transmitted from the agitation measurement equipment 15a to the feedback control unit 17a (
Figure 112008041254738-pat00035
), Rollover angular velocity (
Figure 112008041254738-pat00036
) Is transmitted to the A / D converter 18b provided in the control terminal 10 via the data input / output device 18a and converted into a digital signal.

결과적으로, 스티어링 장비(4)로 전달되는 최종 러더각(δ)은 파라메트릭 횡동요 방지 또는 제거를 위한 조작변수 러더각(δ roll )과, 오토파일럿(3)에 의해 산출된 러더각(δ yaw )의 합이 될 수 있다.As a result, the final rudder angle δ transmitted to the steering equipment 4 is the manipulated variable rudder angle δ roll for preventing or eliminating parametric sway and the rudder angle δ calculated by the autopilot 3. yaw )

데이터 입출력부(18)는 앞서 언급한 각종 신호 또는 데이터의 입출력에 관여하는 것으로서, 기 설정된 신호 또는 데이터 입출력 프로세스나, 작동모드선택 인터페이스(11)와 연계하여 사용자가 요구하는 데이터 또는 지시한 명령을 수령하여 파라메트릭 횡동요 제어부(17)로 전달하는 역할을 한다. 또한, 데이터 입출력부(18)는 통신 컨버터(20)를 통해 전달받거나 핀 안정기(100)로부터 입력되는 횡동요 정보를 제어 단말(10)의 내부 시스템 버스를 통해 상호 전달하는 역할을 한다. 또한, 데이터 입출력부(18)는 파라메트릭 횡동요 제어부(17)의 작동 도중에 피드백 제어부(17a) 등이 산출한 값(예컨대, 조작변수 러더각(δ))을 A/D 변환장치(18b)를 통해 디지털 신호로 변환하고, 이를 데이터 입출력장치(18a)로부터 출력된 신호가 통신 컨버터(20)를 통해 스티어링 장비(4)로 전달하는 역할을 한다.The data input / output unit 18 is involved in the input and output of the aforementioned various signals or data, and performs data or instructed commands requested by the user in connection with a preset signal or data input / output process or the operation mode selection interface 11. It receives and delivers to the parametric roll shaking control unit 17. In addition, the data input / output unit 18 serves to mutually transfer the lateral fluctuation information received through the communication converter 20 or input from the pin ballast 100 through the internal system bus of the control terminal 10. In addition, the data input / output unit 18 converts the value calculated by the feedback control unit 17a or the like (for example, the operation variable rudder angle δ) during the operation of the parametric transverse shaking control unit 17 to the A / D converter 18b. It converts into a digital signal through, and transmits the signal output from the data input and output device 18a to the steering equipment 4 through the communication converter 20.

도 3은 본 실시예에 따라 러더(5)와 핀 안정기(100)를 이용하여 파라메트릭 횡동요를 제거하는 실험 측정 결과를 예시한 그래프이다.3 is a graph illustrating an experimental measurement result of removing parametric rollover using the rudder 5 and the pin ballast 100 according to the present embodiment.

도 3에 예시한 바와 같이, 시간이 진행되면서 러더(5)와 핀 안정기(100)가 제어됨에 따라 파라메트릭 횡동요(rolling)가 대부분 제거됨을 알 수 있다.As illustrated in FIG. 3, as the rudder 5 and the pin ballast 100 are controlled as time passes, it can be seen that parametric rolling is largely eliminated.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 러더에 의한 파라메트릭 횡동요를 1차적으로 제어하고, 핀 안정기에 의한 파라메트릭 횡동요를 2차적으로 제어함으로써, 선박의 운항 중에 발생하는 파라메트릭 횡동요를 효과적으로 제거할 수 있다.As described above, according to the present invention, parametric lateral fluctuation caused by the rudder is primarily controlled, and parametric lateral fluctuation caused by the pin ballast is secondarily controlled, thereby effectively eliminating parametric lateral fluctuations generated during the operation of the ship. can do.

다른 한편, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 기술하였으나 본 발명은 이러한 실시예에 국한되는 것은 아니며, 후술하는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주 내에서 당업자로부터 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.On the other hand, the embodiments of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims below. .

도 1은 일반적인 선박의 횡동요 감쇄 방법 및 그 장치를 설명하기 위한 예시도,1 is an exemplary view for explaining a method and apparatus for reducing the sideways shaking of a general ship,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 파라메트릭 횡동요 제어 장치에 대한 구성도,2 is a block diagram of a parametric roll shaking control apparatus of a ship according to a preferred embodiment of the present invention,

도 3은 본 실시예에 따라 러더와 핀 안정기를 이용하여 파라메트릭 횡동요를 제거하는 실험 측정 결과를 예시한 그래프.3 is a graph illustrating experimental measurement results of removing parametric lateral disturbance using a rudder and a pin ballast according to the present embodiment.

Claims (5)

선박에 설치된 러더의 조타를 동작시키기 위한 스티어링 수단과,Steering means for operating steering of the rudder installed on the ship, 상기 선박의 동요 성분을 계측하는 동요 계측 수단과,Shaking measuring means for measuring the shaking component of the vessel; 상기 선박의 횡동요에 따라 핀의 각도(
Figure 712011000398710-pat00037
)를 조절함으로써 상기 선박의 선수파 및 선미파에 대한 파라메트릭 횡동요를 제어하는 핀 안정기(fin stabilizer)와,The angle of the pin according to the lateral oscillation of the vessel (
Figure 712011000398710-pat00037
A fin stabilizer for controlling parametric transverse oscillations of the bow and stern waves of the vessel, 상기 동요 계측 수단으로부터의 동요 계측값에 따라 상기 스티어링 수단의 선수각(
Figure 712011000398710-pat00038
) 및 횡동요각(
Figure 712011000398710-pat00039
)을 제어하며, 상기 핀 안정기를 제어함으로써 상기 선박의 선수파 및 선미파에 대한 파라메트릭 횡동요를 제거하는 제어 수단을 포함하되,Bow angle of the steering means in accordance with the measured shake value from the shake measuring means (
Figure 712011000398710-pat00038
) And transverse yaw angle (
Figure 712011000398710-pat00039
Control means for removing parametric lateral disturbances to the bow and stern waves of the ship by controlling the pin ballast, 상기 제어 수단은,The control means, 상기 동요 계측값을 기반으로 상기 스티어링 수단의 파라메트릭 횡동요를 방지 또는 제거하기 위한 조작변수 러더각(δ roll )을 제어하여 상기 선박의 횡동요각(
Figure 712011000398710-pat00050
)을 조절하고, 상기 동요 계측값을 기반으로 상기 핀 안정기의 핀의 각도(
Figure 712011000398710-pat00051
)를 제어하여 상기 선박의 횡동요각(
Figure 712011000398710-pat00052
)을 조절하는 파라메트릭 횡동요 제어 수단과,Controlling the rudder angle δ roll for preventing or eliminating parametric lateral shaking of the steering means based on the measured shaking value, the lateral shaking angle of the ship (
Figure 712011000398710-pat00050
) And the angle of the pin of the pin stabilizer (based on the
Figure 712011000398710-pat00051
) To control the transverse yaw angle (
Figure 712011000398710-pat00052
Parametric roll control means to adjust 파라메트릭 횡동요 제어 로직에 따라 상기 선박의 횡동요각() 및 횡동요 각속도(
Figure 712011000398710-pat00054
) 및 횡동요 각가속도(
Figure 712011000398710-pat00055
) 및 횡동요 각도 보정값과의 피드백 제어 연산을 수행하여 상기 조작변수 러더각(δ roll )과 상기 핀의 각도(
Figure 712011000398710-pat00056
)를 산출하는 피드백 제어 수단을 포함하는According to the parametric roll control logic, the roll angle of the ship ( ) And rollover angular velocity (
Figure 712011000398710-pat00054
) And rollover angular acceleration (
Figure 712011000398710-pat00055
) And the operation variable rudder angle (δ roll ) and the angle of the pin (
Figure 712011000398710-pat00056
Feedback control means for calculating 선박의 파라메트릭 횡동요 제어 장치.Parametric roll control of a ship. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 동요 계측값은, 상기 선박의 횡동요각(
Figure 712011000398710-pat00042
) 및 횡동요 각속도(
Figure 712011000398710-pat00043
)인 것을 특징으로 하는 선박의 파라메트릭 횡동요 제어 장치.The fluctuation measured value is the lateral fluctuation angle of the vessel (
Figure 712011000398710-pat00042
) And rollover angular velocity (
Figure 712011000398710-pat00043
Parametric roll motion control device of a ship, characterized in that). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스티어링 수단으로 전달되는 최종 러더각(
Figure 112010054113054-pat00044
)은, 파라메트릭 횡동요 방지 또는 제거용 조작변수 러더각(
Figure 112010054113054-pat00045
)과, 오토파일럿 러더각(
Figure 112010054113054-pat00046
)의 합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 파라메트릭 횡동요 제어 장치.Final rudder angle transmitted to the steering means (
Figure 112010054113054-pat00044
) Is the manipulated variable rudder angle (
Figure 112010054113054-pat00045
) And autopilot rudder angle (
Figure 112010054113054-pat00046
Parametric roll motion control device of a ship, characterized in that consisting of a).
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