KR20120065461A - Method for reducing a vertical movement of a vessel - Google Patents

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KR20120065461A
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호발츠벨케 도이췌 벨프트 게엠베하
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude

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Abstract

PURPOSE: A method for reducing vertical movement of a ship is provided to guarantee safety of a ship while sailing by reducing roll movement and pitch movement of the ship. CONSTITUTION: A method for reducing vertical movement of a ship is as follows. A vertical moving resonant area for movable conditions(χ) of a ship is decided. The movable conditions of the ship are at least partially detected in sailing. Whether the movable conditions are within the vertical moving resonant area or not is determined. In case of being anticipated that the movable conditions are within the vertical moving resonant area, the vertical movement of the ship changed until the sailing velocity and courses of the ship are remained in the vertical moving resonant area is reduced.

Description

선박의 수직이동을 감소시키기 위한 방법{Method for reducing a vertical movement of a vessel}Method for reducing a vertical movement of a vessel

본 발명은 선박의 수직 이동을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing the vertical movement of a vessel.

선박, 예를 들어, 화물선박뿐만 아니라 잠수함에 있어서, 항해 중 선박의 안정성을 보증할 필요가 있다. 어떤 바다 조건이 주어지는 경우, 특히, 롤진동(roll oscillation)에서 수직이동성분을 가진 선박의 진동움직임이 촉발된다는 것이 알려져 있다. 공진의 경우에 있어서 이런 수직이동은 선박을 소망의 위치로부터 크게 이탈시킨다. 따라서, 예를 들어, 파라메타-여기 롤진동(prameter-excited roll oscillation)에 있어서, 때때로 20°보다 큰 롤 각도가 발생한다. 특히, 잠수함에 있어서, 잠수함의 선체의 질량-기하학적인 특성으로 인해 큰 파라메타-여기 롤이동이 발생한다. 따라서, 잠수함에 있어서, 40°이상의 롤 각이 발생하는 것이 알려져 있다. In ships, for example cargo ships as well as submarines, it is necessary to ensure the stability of the ship during sailing. Given certain sea conditions, it is known that in particular, oscillation movements of ships with vertical movement components in roll oscillation are triggered. In the case of resonance, this vertical movement leaves the ship largely away from the desired position. Thus, for example, in parameter-excited roll oscillation, sometimes a roll angle greater than 20 ° occurs. In submarines in particular, large parameter-excited roll movements occur due to the mass-geometric characteristics of the submarine's hull. Therefore, it is known that a roll angle of 40 degrees or more occurs in a submarine.

따라서, 본 발명의 목적은 선박의 수직이동을 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to provide a method which can reduce the vertical movement of a ship.

이 목적은 청구항1에 구체화된 특징을 구비한 방법에 의해 달성된다. 유리한 설계는 종속항, 상세한 설명 및 도면에 구체화된다.This object is achieved by a method having the features specified in claim 1. Advantageous designs are embodied in the dependent claims, the description and the drawings.

본 발명에 따른 방법은 선박의 수직이동을 감소시키기 위해 제공된다. 이를 위해, 우선, 선박의 이동조건을 위한 수직이동공진영역이 결정된다. 다음, 항해시, 선박의 이동조건이 적어도 부분적으로 탐지되고 이것이 수직이동공진영역에 놓여있는지 여부를 결정한다. The method according to the invention is provided to reduce the vertical movement of the vessel. For this purpose, first, the vertical moving resonance region for the ship's moving condition is determined. Next, upon sailing, the ship's movement conditions are detected at least in part and determine whether it is in the vertical movement resonance zone.

본 발명의 맥락에서 수직이동공진영역의 결정은 한편으로는 선박의 항해 중 정박하기 전에 이 수직이동공진영역을 결정하는 것으로 이해될 것이다. 그러나, 다른 한편으로는, 항해 중 수직이동공진영역의 연속적인 결정 또는 특히 반복되는 결정으로서 이를 이해할 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따른 수직이동공진영역은 수직이동의 증가가 영향을 미치는지 여부, 즉, 미리 공진영역을 결정하지 않고 선박의 이동을 관찰하는 것에 의해, 이 이동이 공진-일반 특성을 가지는지 여부를 확인하는 것에 의해, 무조건적으로 결정될 수도 있다. 이것은 특히, 예를 들어, 다른 적재조건이나 개조에 의해 선박의 동적 특성이 변경하는 경우 특히 유리하다. Determination of the vertical moving resonance region in the context of the present invention will, on the one hand, be understood as determining this vertical moving resonance region before anchoring during sailing of the ship. On the other hand, however, it may be understood as a continuous determination or in particular a repeating determination of the vertical moving resonance region during navigation. However, in the vertical movement resonance region according to the present invention, whether the increase in the vertical movement is affected, that is, whether the movement has resonance-general characteristics by observing the movement of the vessel without determining the resonance region in advance. By confirming, it may be determined unconditionally. This is particularly advantageous if the dynamic characteristics of the ship are changed, for example by different loading conditions or modifications.

선박의 이동조건이 수직이동공진영역에 있는 것으로 확인되는 경우, 본 발명에 따르면, 선박의 운항속도 및/또는 경로는 수직이동공진영역이 남아 있을 때까지 변경된다. 이런 방식으로, 수직이동은 감소될 수 있거나 성장이 방지될 수 있다. 따라서, 사례가 있는 경우, 화물의 미끄러짐이나 손실뿐만 아니라 선박의 전복이 확실히 방지될 수 있다. 또한, 승무원을 위한 운항의 안락함도 감소된 수직이동으로 증가된다. When it is confirmed that the ship's moving condition is in the vertical moving resonance region, according to the present invention, the operating speed and / or path of the ship is changed until the vertical moving resonance region remains. In this way, vertical movement can be reduced or growth can be prevented. Thus, if there is an example, the slipping or loss of cargo as well as the overturn of the ship can be reliably prevented. In addition, the comfort of navigation for the crew is also increased with reduced vertical movement.

수직이동공진영역이 남아 있는 경우, 이후 바람직하게는 선박의 초기 예상경로 및 초기 예상속도가 다시 계속된다. 이런 방식으로, 운항의 계획된 경로로부터 잠시만 벗어날 필요가 있어 본 발명에 따른 방법의 적용에 있어서, 최악으로 예상된 총 운항기간이 미미하게 변경된다. If the vertical moving resonant zone remains, then preferably the initial expected path and initial expected speed of the vessel continue again. In this way, it is only necessary to deviate briefly from the planned route of operation so that in the application of the method according to the invention, the worst expected total duration of operation is changed slightly.

본 발명의 맥락에서 수직이동은 선박의 관성의 주축에 대해 또는 이에 따른 어떤 회전이동 또는 변위이동이고 이는 수직이동성분을 가진다. 따라서, 예를 들어 피치이동뿐만 아니라 리프트이동은 수직이동 하에 있다. Vertical movement in the context of the present invention is any rotational or displacement movement with respect to or according to the main axis of inertia of the ship, which has a vertical movement component. Thus, for example, the lift movement as well as the pitch movement is under vertical movement.

특히, 선박의 롤이동은 수직이동을 형성하고 롤이동공진영역은 수직이동공진영역을 형성한다. 이런 방식으로, 종종 안정되고 편안한 운항을 위험에 빠뜨리는 계속된 롤이동이 감소된다. In particular, the roll movement of the ship forms a vertical movement and the roll movement resonance region forms a vertical movement resonance region. In this way, continued roll movements are often reduced, which endangers stable and comfortable operation.

바람직하게는 본 방법에 있어서, 선박의 경로 및/또는 운항속도는 사전에 결정된 물결파의 전파속도 및/또는 전파방향에 따라 변경된다. 이런 방식으로, 예를 들어, 물결파의 진동수가 선박과 만나는 것이 방지될 수 있고, 바다의 움직임에 대한 이동에너지의 큰 성분이 수직이동으로 연결될 수 있다. Preferably, in the method, the path and / or speed of the ship is changed according to the propagation speed and / or propagation direction of the predetermined wave. In this way, for example, the frequency of water waves can be prevented from meeting the ship, and a large component of the moving energy for the movement of the sea can be connected by vertical movement.

바람직하게는 본 방법에 있어서, 적어도 물결파의 진동수가 선박과 만나는 것을 결정하는 것에 의해, 선박의 이동조건이 수직이동공진영역에 있는지 여부를 확인한다. 따라서, 물결파는 특히 물결파가 선박과 만나는 진동수가 수직이동공진의 공진진동수에 가까운 경우, 수직이동공진영역에서 수직이동을 촉발시킬 수 있다. 물결파가 선박과 만나는 진동수는, 예를 들어, 선박의 주기적인 이동이 탐지되는 것에 의해, 어느 정도 선박의 피치이동을 측정하는 것에 의해 측정될 수 있다. Preferably, in the present method, by determining that at least the frequency of the water waves meets the ship, it is checked whether the ship's moving condition is in the vertical moving resonance region. Therefore, the wave may trigger vertical movement in the vertical movement resonance region, particularly when the frequency at which the wave meets the ship is close to the resonance frequency of the vertical movement resonance. The frequency at which the water wave meets the vessel can be measured by measuring the pitch movement of the vessel to some extent, for example, by detecting the periodic movement of the vessel.

바람직하게는 본 방법에 있어서, 수직이동공진영역은 수직이동의 적어도 하나의 공진진동수를 결정하는 것에 의해 결정된다. 특히, 수직이동공진영역은 공진진동수를 포함하는 진동수간격을 나타낸다. 선택적으로 또는 추가적으로, 수직이동공진영역은 수직이동의 공진진동수의 정수분수, 예를 들어, 1/2 또는 정수배수에 의해 결정될 수 있다. 또한, 본 발명의 더욱 바람직한 형성에 있어서, 수직이동공진영역은 수직이동의 적어도 하나의 공진진동수와 합리적인 관계에 있는 1이상의 진동수에 의해 형성된다. Preferably, in this method, the vertical moving resonance region is determined by determining at least one resonance frequency of vertical movement. In particular, the vertical moving resonance region exhibits a frequency interval including a resonance frequency. Alternatively or additionally, the vertical moving resonance region may be determined by an integer fraction of the resonance frequency of the vertical movement, for example, 1/2 or an integer multiple. Further, in a more preferable formation of the present invention, the vertical moving resonance region is formed by at least one frequency in a reasonable relationship with at least one resonant frequency of vertical movement.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 형성에 있어서, 사례가 있는 경우, 선박의 진동같은 수직이동에 대해 선박과 맞서는 물결파의 위상은 선박의 경로 또는 운항속도에서의 변경에 의해 변화된다. 예를 들어, 선박의 진동같은 수직이동은 적절한 위상에서 바다의 움직임에 의해 감소될 수 있다. In the preferred formation of the method according to the invention, if there is an example, the phase of the wave wave against the vessel for vertical movement, such as vibration of the vessel, is changed by a change in the vessel's path or operating speed. For example, vertical movements, such as vibrations of ships, can be reduced by the movement of the ocean at the appropriate phase.

유용하게는, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 선박의 이동조건은 선박의 위치 및/또는 방향 중 적어도 하나의 성분, 및/또는 특히 이들의 시간에 대한 제1도함수(derivative)가 결정되는 것에 의해 부분적으로 발견된다. 본 발명의 보다 바람직한 형성에 있어서, 선택적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나, 특히, 시간에 대한 상기 성분의 제2도함수가 더 결정된다. 본 발명에 따른 상술된 변수의 결정은, 한편으로는 어느 정도 결정될 변수의 시간의 도함수가 시간에 대해 통합되는 방식으로 숫자로 나타낸 결정으로 이해될 것이다. 대안적인 숫자로 나타낸 결정은 결정될 변수 그 자체가 탐지된 변수의 시간의 도함수를 나타내고 이 탐지된 변수의 시간항로로부터 계산될 수 있는 방식으로 될 것이다. 다른 한편으로는, 결정은, 예를 들어, 가속센서나 롤레이트미터기와 같은 센서에 의한 측정으로 이해될 것이다. 특히 바람직하게는, 선박의 이동조건은 서로 관련 있게 놓인 상술한 적어도 2개의 성분에 의해 탐지된다. 이상적으로, 이를 위해 선박의 롤각도 및 수직위치의 추이는 서로 관련된다. Advantageously, in the method according to the invention, the conditions of movement of the vessel are determined by determining a first derivative of at least one of the position and / or direction of the vessel, and / or in particular their time. Partially found. In a more preferred formation of the invention, optionally or additionally, at least one, in particular, a second derivative of said component over time is further determined. The determination of the above-described variable according to the invention, on the one hand, will be understood as a numerical decision in such a way that the derivative of the time of the variable to be determined to some extent is integrated over time. The alternative numerical decision would be such that the variable to be determined itself represents the derivative of the time of the detected variable and can be calculated from the time course of this detected variable. On the other hand, the determination will be understood as a measurement by a sensor, for example an acceleration sensor or a roll rate meter. Particularly preferably, the conditions of movement of the ship are detected by the at least two components described above placed in relation to each other. Ideally, the ship's roll angle and the vertical position are related to each other for this purpose.

바람직하게는, 위성지원내비게이션시스템의 데이터는 선박의 이동조건 및/또는 물결파의 전파방향 및/또는 전파속도의 적어도 부분적인 탐지를 위해 사용된다. 따라서, 선박의 이동조건 또는 물결파의 이동에 관해 탐지된 데이터는 예를 들어, 지면에 고정된 좌표시스템으로 변형될 수 있다. 이런 방식으로, 선박의 속도 및/또는 항로에서의 변경의 영향은 선박의 이동조건 또는 물결파의 이동에 대한 데이터로부터 계산될 수 있다. 예를 들어, 이 데이터는, 이후 시간상수가 항로변화가 발생하는 시간스케일에 의해 탑에 대해 제한되지 않는, 적절한 필터로 처리될 수 있다. 예를 들어, 긴 타임스케일에 대한 필터링은 물결파의 전파방향을 가능한 한 정확하게 결정하도록 하기 위해 유용할 수 있다. Preferably, the data of the satellite assisted navigation system is used for at least partial detection of the ship's movement conditions and / or the propagation direction and / or propagation speed of the wave. Thus, the detected data regarding the ship's movement condition or the wave wave's movement can be transformed into a coordinate system fixed to the ground, for example. In this way, the speed of the ship and / or the influence of the change in the course can be calculated from the data on the ship's movement conditions or the wave movement. For example, this data can then be processed with a suitable filter, where the time constant is not limited to the tower by the timescale at which the course change occurs. For example, filtering over long timescales may be useful to help determine the direction of propagation of a wave as accurately as possible.

유용하게는 본 방법에 있어서, 항로의 변경 및/또는 선박의 운항속도가 선박의 적어도 하나의 엔진 및/또는 적어도 하나의 액츄에이터에 의해 자동적으로 될 수 있다. 예를 들어, 이 액츄에이터로서는, 사이드 러더(rudder) 또는 가로놓인 반동추진엔진(thruster)의 경우가 있다. 바람직하게는 선박의 모든 유용한 액츄에이터 및/또는 엔진은 이런 목적을 위해 사용된다. Advantageously in the method, the change of route and / or the speed of operation of the ship may be made automatically by at least one engine and / or at least one actuator of the ship. For example, this actuator may be a side rudder or a horizontal recoil thruster. Preferably all useful actuators and / or engines of the ship are used for this purpose.

본 발명에 대한 더욱 유리한 형성에 있어서, 수직이동감쇄는 선박의 이동조건이 수직이동공진영역 내에서 위치되는 한 증가된다. 예를 들어, 수직이동감쇄는 수직이동과 대응하는 제2폐루프제어방법으로 증가된다. In a more advantageous formation for the present invention, the vertical movement attenuation is increased as long as the vessel's movement conditions are located in the vertical movement resonance region. For example, the vertical shift attenuation is increased by the second closed loop control method corresponding to the vertical shift.

유용하게는 수직이동감쇄는 엔진, 안전장치를 작동시키기 위해 측면에 부착된 핀, 사이드 러더, 예를 들어 분리되고 역으로 이동된 딥스러더들 중 딥스러더(depth rudder), 및/또는 사례가 있는 경우 다른 액츄에이터의 군으로부터 적어도 1이상의 장치에 의해 증가된다. 본 발명에 따른 방법을 구비한 이런 액츄에이터는 수직이동을 감쇄하기 위해서만 제공될 필요가 없고 동시에 상술한 바와 같이 선박의 항로 및/또는 운항속도를 변경하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 사례가 있는 경우, 예를 들어, 러더/핀앵글, 엔진파워 등을 세팅하기 위한 엔진 또는 액츄에이터의 활성화는 수직이동감쇄의 목적을 위해서뿐만 아니라 선박의 운항속도 또는 항로의 변경의 목적을 위해 적절히 중복될 수 있다. 예를 들어, 엔진 또는 액츄에이터에 의한 감쇄는 선박의 항로 또는 운항속도를 변경하기 위해 설계된 폐루프제어회로에서 고려될 수 있다. 이와 반대로, 항로 또는 운항속도의 변경을 위한 활성화는 엔진 또는 액츄에이터에 의한 수직이동을 감쇄하기 위해 제2의 폐루프제어회로로 될 수 있다. 예를 들어 각각의 활성화는 적절한 폐루프제어로 추가될 수 있다. Useful for vertical displacement damping is the presence of pins attached to the side to actuate the engine, safety devices, side rudders, eg, depth rudders among detached and reversely moved dip rudders, and / or examples. Case is increased by at least one device from the group of other actuators. Such actuators with the method according to the invention need not be provided solely to attenuate vertical movement and at the same time can be used to alter the course and / or operating speed of the vessel as described above. To this end, for example, the activation of an engine or actuator for setting rudder / pin angle, engine power, etc., is not only for the purpose of vertical displacement reduction, but also for the purpose of changing the speed or route of the ship. May be appropriately duplicated. For example, attenuation by engines or actuators may be considered in closed loop control circuits designed to alter the course or operating speed of the vessel. On the contrary, the activation for changing the route or operating speed may be a second closed loop control circuit to attenuate the vertical movement by the engine or actuator. For example, each activation can be added with appropriate closed loop control.

유리하게는, 본 방법에 있어서, 수직이동공진영역 내의 선박의 이동조건을 구비한 수직이동의 여기의 강도는 선박의 피치크기를 변경함으로써, 바람직하게는 피치이동에 대응하는 제2의 폐루프제어방법에 의해 감소된다. 이는 롤이동공진영역에 의해 수직이동공진영역이 형성되는 경우에 특히 관련이 있다. 특히 표명된 방식으로 서로 간에 연결되는 것은 실제로 피치이동과 롤이동이고, 따라서, 피치이동은 대응하는 진동수에서 공진방식으로 롤이동을 만들 수 있다. 또한, 바람직하게는, 수직이동공진영역 내의 선박의 이동조건에 있어서, 수직이동의 여기의 강도는 바람직하게는 제2의 폐루프제어에 의해 선박의 편주각의 변경에 의해 감소된다. Advantageously, in the present method, the intensity of the excitation of the vertical movement with the ship's movement conditions in the vertical movement resonance region is changed by changing the pitch size of the vessel, preferably the second closed loop control corresponding to the pitch movement. Reduced by the method. This is particularly relevant when the vertical moving resonance region is formed by the roll moving resonance region. Particularly connected to each other in the declared manner is actually pitch movement and roll movement, so that the pitch movement can make the roll movement in a resonant manner at the corresponding frequency. Further, preferably, in the ship's moving condition in the vertical moving resonance region, the intensity of excitation of the vertical moving is preferably reduced by changing the yaw angle of the ship by the second closed loop control.

유용하게는, 피치진폭은 선박의 적어도 하나의 딥스러더에 의해 영향이 미친다. Advantageously, the pitch amplitude is influenced by at least one deep rudder of the vessel.

적절하게는, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 선박의 이동조건은 관성플랫폼을 통해 결정된다. Suitably, in the method according to the invention, the ship's movement conditions are determined via an inertial platform.

바람직하게는 본 발명에 따른 방법은 잠수함의 수직이동을 감소시키기 위해 적용된다. 선체가 롤 이동을 방지하기 위해 일반적으로 최적화될 수 없기 때문에 특히 파라메터-여기 롤 진동이 표면운항에서 확대된 방식으로 발생할 수 있는 것은 잠수함이다. 오히려, 잠수함은 롤행동용으로 적절하지 않은 질량-기하학적특성을 가진다. 이런 바람직하지 않은 조건은 본 발명에 따른 방법에 의해 적절한 방식으로 보상된다. Preferably the method according to the invention is applied to reduce the vertical movement of the submarine. Since the hull cannot generally be optimized to prevent roll movement, it is in particular submarines that parameter-excited roll vibrations can occur in an enlarged manner in surface navigation. Rather, submarines have mass-geometric properties that are not suitable for roll behavior. These undesirable conditions are compensated in an appropriate manner by the method according to the invention.

본 발명에 따른 장치는 상술된 방법을 실행하기 위해 제공된다. 이 장치는 선박의 이동조건의 적어도 일부를 탐지하기 위한 수단을 포함한다. 또한, 선박의 항로 및/또는 운항속도를 제어하기 위한 수단이 제공된다. 또한, 수직이동공진영역을 구비한 선박의 이동조건의 비교를 위해 그리고 이런 비교의 결과에 따라 선박의 항로 및/또는 운항속도를 변경하기 위해 설계된 전자제어장치가 존재한다. An apparatus according to the invention is provided for carrying out the method described above. The apparatus includes means for detecting at least part of the ship's moving conditions. In addition, means are provided for controlling the course and / or operating speed of the vessel. In addition, there are electronic controls designed for the comparison of the ship's movement conditions with the vertical moving resonance zone and for changing the ship's route and / or speed of operation in accordance with the results of this comparison.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 폐루프제어의 개략적인 단일회로도이다.
도 2는 대안적인 폐루프제어의 개략적인 단일회로도이다. 1 is a schematic single circuit diagram of closed loop control for carrying out the method according to the invention.
2 is a schematic single circuit diagram of an alternative closed loop control.

이하에서는 도면에 도시된 실시예에 의해 본 발명이 설명될 것이다. Hereinafter, the present invention will be described by the embodiments shown in the drawings.

단일회로도에서 나타낸 방법은 배의 롤이동을 감소시킨다. 예를 들어, 크루즈 여객선, 화물선박 또는 잠수함의 경우이다. 또한, 설명된 방법은 피치이동을 감소시키기 위해 적절한 방법으로 사용될 수 있다. The method shown in the single circuit diagram reduces the roll travel of the ship. For example, cruise passenger ships, cargo ships or submarines. Also, the described method can be used in an appropriate way to reduce the pitch shift.

본 방법에 있어서, 선박의 이동조건이 먼저 탐지된다. 이를 위해, 6개 정도의 자유도에 대해 선박의 이동조건을 측정하는 센서가 제공된다, 즉, 선박의 방향뿐만 아니라 3개의 공간방향에서의 선박의 위치가 센서에 의해 결정된다. 또한, 상술된 변수의 시간 도함수가 결정된다. 즉, 관성의 주축에 대해 선박의 회전이동의 각속도뿐만 아니라 3개의 공간방향에 따른 선박의 속도가 결정된다. 이들 시간 도함수의 결정은 이런 목적을 위해 특히 예상된 센서를 통해 직접측정을 통해서 그리고 각각의 경우에 있어서, 시간에 대해 연속하여 측정된, 선박의 방향 및/또는 위치의 값으로부터 숫자적으로 이루어진다. 예를 들어, 선박의 위치 또는 방향에 대한 입력데이터는 선박의 방향 및 위치의 시간 도함수의 시간통합에 의해 얻을 수도 있다. 또한, 선박의 방향 및 위치의 제2 시간 도함수는 가속센서를 통해 측정되어, 선박의 관성의 주축에 대한 각가속뿐만 아니라 공간방향에 따른 선박의 가속이 입력데이터의 일부가 된다. In this method, the ship's moving condition is detected first. For this purpose, a sensor is provided for measuring the ship's movement conditions for about six degrees of freedom, ie the position of the ship in three spatial directions as well as the direction of the ship is determined by the sensor. In addition, the time derivative of the above-described variable is determined. That is, not only the angular velocity of the ship's rotational movement with respect to the main axis of inertia but also the ship's speed along three spatial directions is determined. Determination of these time derivatives is made numerically from the value of the direction and / or position of the ship, measured directly through the sensor and specifically in each case for each purpose, for this purpose in succession. For example, the input data for the position or direction of the ship may be obtained by time integration of the time derivative of the direction and position of the ship. In addition, the second time derivative of the ship's direction and position is measured via an acceleration sensor, whereby the ship's acceleration along the spatial direction, as well as the angular acceleration of the ship's inertia, becomes part of the input data.

입력데이터의 상술한 세트는 선박의 이동조건을 설명하는 조건벡터 χ를 형성한다. 추가적으로 본 발명에 있어서, 위치데이터는 글로벌위치시스템(GPS)과 같은 위성지원내비게이션시스템의 데이터로부터 결정된다. 이런 위치데이터는 함께 벡터

Figure pat00001
로 그룹핑된 입력데이터의 다른 세트를 형성한다. The above-described set of input data forms a condition vector χ describing the travel condition of the ship. In addition, in the present invention, location data is determined from data of a satellite assisted navigation system, such as a Global Positioning System (GPS). This positional data is a vector
Figure pat00001
Form another set of input data grouped together.

입력데이터 χ 및

Figure pat00002
의 상술한 2세트는 필터장치(1)로 이끌어진다. 데이터세트 χ와
Figure pat00003
는 필터장치(1)에 적절한 방식으로 필터링되고 따라서 잡음과 간섭이 제거된다. 또한, 다른 센서를 통해 결정된 입력데이터 χ와
Figure pat00004
에 관한 불필요한 데이터는 필터장치(1)에 이용될 수 있고 이 데이터로 필터장치(1)는 입력데이터의 애버리징의 형성을 수행한다. 이런 필터링과 애버리징에 의해 크리닝된 입력데이터는 데이터세트
Figure pat00005
와
Figure pat00006
로 프로세싱하기 위해 이용될 수 있다.Input data χ and
Figure pat00002
The two sets described above lead to the filter device 1. Dataset χ and
Figure pat00003
Is filtered in a manner appropriate to the filter device 1 and thus noise and interference are eliminated. In addition, the input data χ and
Figure pat00004
Unnecessary data relating to can be used for the filter device 1, with which the filter device 1 forms the averaging of the input data. The input data cleaned by this filtering and averaging is a dataset.
Figure pat00005
Wow
Figure pat00006
Can be used for processing.

유사한 방식으로, 제2폐루프제어장치에 의해 설정되는 선박의 액츄에이터를 위한 바람직한 변수는 제2필터장치(2)에서 크리닝된다. 다른 것들 중에서 이들 바람직한 변수들은 다른 엑추에이터들의 바람직한 변수들뿐만 아니라 바람직한 엔진의 회전속도 n, 바람직한 사이드러더표면의 각도

Figure pat00007
, 잠수함의 경우에 있어서 바람직한 딥스러더의 각도
Figure pat00008
를 포함한다. 이 필터장치(2)는 크리닝된 바람직한 변수
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
가 다른 프로세싱을 위해 이용될 수 있게 한다.In a similar manner, the preferred parameters for the ship's actuator set by the second closed loop control device are cleaned in the second filter device 2. Among other things, these preferred variables are not only preferred variables of other actuators, but also preferred engine speed n, preferred side rudder surface angle.
Figure pat00007
, The preferred angle of the deep thruster in the case of submarines.
Figure pat00008
. This filter device 2 is cleaned with the desired parameters.
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
Can be used for other processing.

파라메타-여기 롤진동의 조건에 대한 크리닝된 이동조건

Figure pat00012
의 정확성은 1이상의 정의된 기준에 의해 평균장치(3)에서 결정된다. 롤공진조건에 대한 이동조건의 정확성은 데이터세트, 소위 공진레벨
Figure pat00013
에 의해 특징지어진다. Cleaned moving conditions for parameter-excited roll vibration conditions
Figure pat00012
The accuracy of is determined in the average device 3 by one or more defined criteria. The accuracy of the movement conditions for the roll resonance conditions can be found in the dataset, the so-called resonance level.
Figure pat00013
Is characterized by.

파의 여기의 다른 특징적인 변수뿐만 아니라 선박에 대한 물결파의 전파방향, 파의 전파속도가 크리닝된 이동조건

Figure pat00014
로부터 제2평가장치(4)에서 결정된다. 이들 파라메타들은 여기서 파의 여기
Figure pat00015
로 지시되는 데이터세트로 함께 그루핑된다. 또한, 크리닝된 GPS데이터
Figure pat00016
는 평가장치(4)로 전송되고 이 데이터에 기초해 파의 여기
Figure pat00017
는 지면에 고정된 좌표시스템으로 변환되어 선박의 항로 및 속도의 영향이 계산될 수 있다. 파의 여기
Figure pat00018
는 이 지면-고정된 좌표시스템에서 필터링된다. 특히, 이 필터링은 물결파의 전파방향을 결정하는데 높은 정확성을 허용한다. Movement conditions in which the wave propagation direction and wave propagation velocity for the ship as well as other characteristic parameters of the wave excitation are cleaned
Figure pat00014
Is determined by the second evaluation apparatus 4 from the. These parameters are where the wave here
Figure pat00015
Grouped together into a dataset indicated by. In addition, cleaned GPS data
Figure pat00016
Is transmitted to the evaluation device 4 and the excitation of the wave
Figure pat00017
Is converted to a coordinate system fixed to the ground so that the influence of the ship's course and speed can be calculated. Wave here
Figure pat00018
Is filtered in this ground-fixed coordinate system. In particular, this filtering allows high accuracy in determining the propagation direction of the wave.

파의 여기

Figure pat00019
뿐만 아니라 선박의 공진레벨
Figure pat00020
, 크리닝된 이동조건은, 선박의 이동조건
Figure pat00021
이 파라메터-여기 롤진동에 대해 아주 근접한지 여부, 즉, 이동조건이 롤공진영역 내에 위치되는지 여부에 관해 공진레벨
Figure pat00022
을 체크하는 폐루프제어장치(6)로 전송된다. 선박의 이동조건이 롤공진영역에 있는 경우, 선박의 편주각뿐만아니라 속도가, 파라메터-여기된 롤진동의 조건에 대한 이동조건
Figure pat00023
의 거리가 증가되는 방식으로 제어규칙에 의해 변경된다. 이에 의해 편주각을 변경하기 위한 적절한 세팅이 파의 여기
Figure pat00024
, 특히 물결파의 전파방향에 실질적으로 의존한다. 따라서, 이 제어룰로, 이동조건
Figure pat00025
은 제어된 변수를 나타낸다. 속도변경 및 편주각변경을 위한 정정된 변수들은 사이드러더를 위한 바람직한 변수들
Figure pat00026
뿐만 아니라 엔진을 위한 바람직한 변수들
Figure pat00027
에 의해 형성되고, 이들은 액츄에이터의 동작을 위해 선상에 이미 존재하는 제2액츄에이터컨트롤러(7, 8)로 이끌어진다. 바람직한 변수들
Figure pat00028
은 또한 제어장치(6)에 의해 다른 액츄에이터에 설정된다. Wave here
Figure pat00019
As well as the resonance level of the ship
Figure pat00020
, The cleaned moving condition is the ship's moving condition.
Figure pat00021
Resonance level as to whether this parameter is very close to the excitation roll oscillation, ie whether the movement condition is located within the roll resonance region.
Figure pat00022
Is transmitted to the closed loop control device 6 for checking. If the ship's movement conditions are in the roll resonance region, the speed, as well as the yaw angle of the vessel, is the movement condition for the parameter-excited roll vibration conditions.
Figure pat00023
It is changed by the control rule in such a way that the distance of is increased. This ensures that the appropriate setting for changing the yaw angle
Figure pat00024
In particular, it depends substantially on the wave propagation direction. Therefore, with this control rule, the movement condition
Figure pat00025
Denotes a controlled variable. Corrected parameters for speed change and yaw angle change are preferred parameters for side rudder.
Figure pat00026
As well as desirable parameters for the engine
Figure pat00027
Formed by them, leading to a second actuator controller 7, 8 already present on board for operation of the actuator. Desirable variables
Figure pat00028
Is also set to another actuator by the control device 6.

공진레벨

Figure pat00029
과 클리닝된 이동조건
Figure pat00030
는 또한 다른 제어장치(5)로 전송된다. 제어장치(5)는 우선 선박의 이동조건
Figure pat00031
이 파라메터-여기된 롤진동의 조건에 가깝게 있어 선박의 이동이 줄어드는지 여부를 공진레벨
Figure pat00032
에 의해 결정한다. 사례가 있는 한, 선박의 액츄에이터를 위한 바람직한 값은 제어룰에 따른 이동조건
Figure pat00033
를 기초로 하여 계산되고 이들 액츄에이터들은 감쇄를 위해 적용된다. 보인 실시예에 있어서, 이들은 예를 들면, 사이드핀을 위한 바람직한 변수들
Figure pat00034
이다. 또한, 제어장치(5)는 선박의 롤 및 피치행동, 잠수함에 있어서는 예를 들면 딥스러더에 직접 영향을 미치는 다른 액츄에이터를 위한 바람직한 변수들
Figure pat00035
를 평가한다. Resonance level
Figure pat00029
And cleaned moving conditions
Figure pat00030
Is also transmitted to the other control device 5. The control device 5 firstly moves conditions of the ship.
Figure pat00031
Resonance level determines whether the ship's movement is reduced by being close to the conditions of this parameter-excited roll oscillation.
Figure pat00032
Decide by As far as the examples are concerned, the preferred values for the ship's actuators are the movement conditions according to the control rules.
Figure pat00033
Is calculated on the basis of and the actuators are applied for attenuation. In the embodiment shown, these are, for example, preferred parameters for sidepins.
Figure pat00034
to be. In addition, the control device 5 may also be suitable for other actuators which directly affect the roll and pitch behavior of the ship, for example in the subthruster in submarines.
Figure pat00035
Evaluate.

도 1에 보이는 실시예에서 상술된 액추에이터의 바람직한 변수들

Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
가 컨트롤러(5, 6)에서 내부적으로 고려될 수 있다. 대안적으로(도 2) 액츄에이터들의 바람직한 변수들
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,...,
Figure pat00041
가 제2액츄에이터컨트롤러(7,8,9)에서 이들에 추가될 수 있고, 액츄에이터의 바람직한 변수들
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
의 필터링이 필터장치(2)를 통해 완전히 분리되어 이루어질 수 있다. Preferred parameters of the actuator described above in the embodiment shown in FIG. 1
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
Can be considered internally in the controllers 5 and 6. Alternatively (FIG. 2) the preferred parameters of the actuators
Figure pat00039
,
Figure pat00040
, ...,
Figure pat00041
Can be added to them in the second actuator controller 7, 8, 9, and the preferred parameters of the actuator
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
The filtering of can be done completely separate through the filter device (2).

χ : 선박의 측정된 이동조건

Figure pat00045
: 선박의 크리닝된 이동조건
Figure pat00046
: GPS데이터
Figure pat00047
: 크리닝된 GPS데이터
Figure pat00048
: 공진레벨
Figure pat00049
: 파의 여기
n : 엔진의 바람직한 회전속도
Figure pat00050
: 사이드러더의 바람직한 각도
Figure pat00051
: 딥스러더의 바람직한 각도
Figure pat00052
: 엔진의 크리닝된 바람직한 회전속도
Figure pat00053
: 사이드러더의 크리닝된 바람직한 각도
Figure pat00054
: 딥스러더의 크리닝된 바람직한 각도
Figure pat00055
: 엔진의 바람직한 변수들
Figure pat00056
: 사이드러더의 바람직한 변수들
Figure pat00057
: 사이드핀의 바람직한 변수들
Figure pat00058
: 딥스러더의 바람직한 변수들
Figure pat00059
: 바람직한 변수들
1, 2 : 필터장치 3, 4 : 평가장치
5, 6 : 폐루프제어장치 7, 8, 9 : 제2액츄에이터컨트롤러 χ : measured movement condition of the ship
Figure pat00045
: Cleaned moving condition of ship
Figure pat00046
GPS data
Figure pat00047
: Cleaned GPS Data
Figure pat00048
: Resonance level
Figure pat00049
: Here of par
n: desirable rotational speed of the engine
Figure pat00050
: Preferred angle of side rudder
Figure pat00051
: Preferred angle of dip rudder
Figure pat00052
The desired rotational speed of the engine
Figure pat00053
Cleaned preferred angle of side rudder
Figure pat00054
Cleaned Preferred Angle of the Deep Thruster
Figure pat00055
Preferred Parameters of the Engine
Figure pat00056
Preferred Parameters for Sideloaders
Figure pat00057
Preferred Parameters of Sidepins
Figure pat00058
Preferred Variables for the DeepThreader
Figure pat00059
Desirable variables
1, 2: filter device 3, 4: evaluation device
5, 6: closed-loop control device 7, 8, 9: second actuator controller

Claims (17)

선박의 수직이동을 감소시키는 방법에 있어서, 먼저 선박의 이동조건(χ)을 위한 수직이동공진영역이 결정되고, 이후 운항중 선박의 이동조건(χ)이 적어도 부분적으로 탐지되고, 이동조건(χ)이 수직이동공진영역에 있는지 여부를 결정하며, 이동조건(χ)이 수직이동공진영역에 있는 것이 예상되는 경우, 선박의 운항속도 및/또는 항로가 수직이동공진영역이 남아 있을 때까지 변경되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.In the method of reducing the vertical movement of a vessel, first, a vertical movement resonance region for the vessel's movement condition ( χ ) is determined, and then the vessel's movement condition ( χ ) is at least partially detected during operation, and the movement condition ( χ) ) Is in the vertical moving resonance zone, and if the travel condition ( χ ) is expected to be in the vertical moving resonance zone, then the ship's operating speed and / or route is changed until the vertical moving resonance zone remains. How to reduce the vertical movement of a ship. 제1항에 있어서, 롤이동은 수직이동을 형성하고, 수직이동공진영역은 롤이동공진영역에 의해 형성되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.The method of claim 1, wherein the roll movement forms a vertical movement, and the vertical movement resonance region is reduced by the vertical movement of the vessel formed by the roll movement resonance region. 제1항 또는 제2항에 있어서, 선박의 항로 및 또는 운항속도는 미리 결정된 물결파의 전파방향 및/또는 전파속도에 따라 변경되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the ship's route and / or operating speed is changed in accordance with a predetermined wave direction and / or propagation speed. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 물결파가 선박과 만나는 진동수를 결정하는 것에 의해, 선박의 이동조건(χ)이 수직이동공진영역에 있는지를 확인하는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.The ship's vertical movement according to any one of claims 1 to 3, by determining at least the frequency at which the wave meets the ship, to determine whether the ship's movement condition ( χ ) is in the vertical movement resonance region. How to reduce. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 수직이동공진영역은 수직이동의 적어도 하나의 공진진동수를 평가하는 것에 의해 결정되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the vertical moving resonance region is determined by evaluating at least one resonance frequency of vertical movement. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 선박의 이동조건(χ)은 선박의 위치 및/또는 방향, 및/또는 특히 이들의 제1 시간 도함수 중 적어도 하나의 성분에 의해 적어도 부분적으로 탐지되고 결정되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.6. The condition according to claim 1, wherein the conditions of movement of the vessel χ are at least in part by the position and / or direction of the vessel and / or in particular by at least one component of their first time derivative. 7. A method of reducing the vertical movement of a ship that is detected and determined. 제1항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 위성지원내비게이션시스템의 데이터는(
Figure pat00060
)는 선박의 이동조건(χ) 및/또는 물결파의 전파방향 및/또는 전파속도의 적어도 부분적인 탐지를 위해 사용되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.The method of claim 1 or 6, wherein the data of the satellite assisted navigation system is:
Figure pat00060
) Is a method for reducing the vertical movement of a ship used for at least partial detection of the ship's movement conditions ( x) and / or the direction of propagation and / or propagation of the wave. 제1항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 선박의 항로 및/또는 운항속도의 변경이 선박의 적어도 하나의 엔진 및/또는 적어도 하나의 액츄에이터에 의해 자동적으로 이루어지는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.8. A vessel according to any one of the preceding claims, wherein a change in the course and / or operating speed of the vessel reduces the vertical movement of the vessel automatically made by at least one engine and / or at least one actuator of the vessel. Way. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 수직이동공진영역 내의 선박의 이동조건(χ)으로, 수직이동에 대응하는, 바람직하게는 제2폐루프제어방법을 통해 수직이동감쇄가 증가되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.9. The vertical movement attenuation according to any one of claims 1 to 8, wherein the vertical movement attenuation is increased by the second closed loop control method, which corresponds to the vertical movement as the movement condition ( χ ) of the ship in the vertical movement resonance region. To reduce the vertical movement of the ship. 제9항에 있어서, 수직이동감쇄는 선박의 엔진, 사이드핀, 사이드러더, 딥스러더 및/또는 액츄에이터 중 적어도 1이상에 의해 증가되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.10. A method according to claim 9, wherein the vertical displacement attenuation is increased by at least one of the vessel's engine, side pins, side rudders, deep rudders and / or actuators. 제8항 또는 제10항에 있어서, 수진이동공진영역 내의 선박의 이동조건(χ)에 대해서, 선박의 1이상의 액츄에이터 및/또는 1이상의 엔진은 수직이동감쇄를 증가시키기 위한 것뿐만 아니라 선박의 항로 및/또는 운항속도를 변경하기 위해 사용되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.11. The method according to claim 8 or 10, wherein, with respect to the ship's movement condition ( χ ) in the water displacement moving resonance region, one or more actuators and / or one or more engines of the ship are not only for increasing vertical movement attenuation, but also for the ship's course. And / or reduce the vertical movement of the vessel used to change the speed of operation. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 수직이동공진영역 내의 선박의 이동조건(χ)에 대해서, 수직이동의 여기의 강도는 피치이동에 대응하는 바람직하게는 제2의 폐루프제어방법에 의해 선박의 피치진폭을 변경함으로써 감소되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.12. The excitation strength of the vertical movement is preferably the second closed loop control according to any one of claims 1 to 11, with respect to the ship's movement condition ( χ ) in the vertical movement resonance region. A method of reducing the vertical movement of a ship, which is reduced by changing the pitch amplitude of the ship by the method. 제12항에 있어서, 피치진폭은 선박의 적어도 하나의 딥스러더에 의해 영향이 미치는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.13. The method of claim 12, wherein the pitch amplitude reduces the vertical movement of the vessel affected by at least one deep rudder of the vessel. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 수직이동공진영역은 선박의 운항중 특히 반복적으로 새롭게 결정되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.14. A method according to any one of the preceding claims, wherein the vertical moving resonant zone reduces the vertical movement of the ship, in particular during repetition of the ship. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 선박의 이동조건(χ)은 관성플랫폼에 의해 결정되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.15. A method according to any one of the preceding claims, wherein the ship's travel condition ( χ ) is determined by the inertial platform. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 잠수함의 수직이동을 감소시키기 위해 실행되는 선박의 수직이동을 감소시키는 방법.16. A method according to any one of the preceding claims, wherein the ship's vertical movement is carried out to reduce the vertical movement of the submarine. 선박의 이동조건(χ)의 적어도 일부를 탐지하기 위한 수단을 구비하고, 선박의 항로 및/또는 운항속도를 제어하기 위한 수단을 구비하고, 선박의 이동조건을 수직이동공진영역과 비교하고 비교결과에 따라 선박의 항로 및/또는 운항속도를 변경하기 위해 설계된 전자제어장치를 구비하는 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치.Means for detecting at least a part of the ship's movement condition ( χ ), means for controlling the ship's route and / or operating speed, comparing the ship's movement condition with the vertical moving resonance region and comparing An apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 16, comprising an electronic control device designed for changing the route and / or the speed of operation of the vessel.
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