JPH0420838B2

JPH0420838B2 -

Info

Publication number: JPH0420838B2
Application number: JP59185695A
Authority: JP
Inventors: Seiji Myazaki; Hiroichi Mayu; Hiroshi Imamura; Kazumi Takada; Ryuji Chiba; Fusaichi Katayama; Terumi Hibi
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Sumitomo Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; JFE Engineering Corp; Sumitomo Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd; Kanadevia Corp
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1984-09-04
Publication date: 1992-04-07
Also published as: JPS6164598A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、船舶の錨を守錨するのに用いる自動
守錨制御装置に関する。

（従来技術）錨泊中の船舶がその錨泊位置を保持すること即
ち守錨することは、重要な課題であり、本来錨が
海底に正常な把駐状態で噛込んでおれば、船の位
置は錨鎖長さと外力とにより一義的に決定され
る。

こうした状態では、予め投錨位置を、他船ある
いは障害物との位置関係を考慮して決定すること
で他船あるいは障害物との衝突と言う問題は回避
することができる。

しかし、船にかかる外力が錨及び錨鎖から決ま
る把駐力を上回ると錨が海底の土中を移動するい
わゆる走錨が起こる。

走錨が始まると船が受ける外力が急激に減少す
ることがないためその状態が継続され、衝突など
の重大事故につながる。

従来では、地上の固定物を見透しながら船首方
向の変化を観察し、それが一定方向のまま船が移
動する場合には走錨状態であると判断し、また対
地船位を船位測方法により測定することにより走
錨状態か否かを判断し、走錨状態にあるときには
錨鎖を更に繰出して把駐力を高めたり、主機を作
動させて推進力を発生させたり、これと同時にア
テ舵を併用したり、サイドスラスタを作動させた
りするなどの対策を講じることによつて守錨する
のが一般的であつた。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来の守錨方法では、錨と錨鎖との把駐力
や船体に作用する外力の大きさを正確に把握する
ことなしに専ら乗組員の経験に基いてウインドラ
スや主機などを守錨操作したり、或いは走錨状態
になつてからようやく乗組員の経験に基いて守錨
操作したりしていたので、乗組員の経験や勘に依
存することが多いこと、守錨の確実性・信頼性に
欠けること、守錨の自動化に適さないこと、等々
の問題がある。

（問題を解決するための手段）本発明の自動守錨制御装置は、自船の付近の海
底土質を検出する海底土質検出器と、繰出した錨
鎖長を検出する繰出し錨鎖長検出器と、平面視に
おける自船中心線に対する錨鎖の繰出し角を検出
する錨鎖角検出器と、錨鎖の張力を検出する錨鎖
張力検出器と、風向と風速を検出する風向風速検
出器と、自船の付近の潮流の方向と流速を検出す
る潮流検出器と、これらの検出器からの検出信号
を受けるとともに少なくとも吃水、水深、船体諸
元、上部構造寸法、錨鎖単位重量、錨型式と寸法
を表す種々の信号を受けて、錨と錨鎖との最大把
駐力および船体に働く外力を演算すると共に錨鎖
張力を最大把駐力以下に保持するのに必要な縦横
方向の守錨制御推進力を演算しこの守錨制御推進
力に応じた制御信号を主機制御手段と旋回装置制
御手段と吃水制御手段の少なくとも１つへ出力す
る制御装置とを備えたものである。

（作用）本発明は以上のように構成されるから、制御装
置においては海底土質、錨鎖張力、繰出し錨鎖
長、錨鎖単位重量、錨型式と寸法及び水深などの
データを用いて錨と錨鎖との最大把駐力が求めら
れ、風向風速、潮流の方向・流速及び船体諸元と
上部構造寸法などを用いて船体に働く外力が求め
られ、上記最大把駐力、錨鎖角及び外力を用いて
錨鎖張力を最大把駐力以下に保持するのに必要な
縦横方向の守錨制御推進力が求められ、この守錨
制御推進力を発生させるための制御信号が主機制
御手段と旋回装置制御手段と吃水制御手段の少な
くとも１つへ出力される。このようにして、錨鎖
張力を最大把駐力以下に保持するように守錨制御
されることになる。

尚、旋回装置とは、操舵装置やバウスラスタの
ことである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

先ず、この自動守錨制御装置及び係船装置の全
体構成について第１図に基いて説明する。

船体後部の上部構造にあるコントロール室１に
は制御装置２、ジヤイロ３及びコントロールコン
ソール４（以下、操作盤という）が配設されてお
り、操作盤４から遠隔操作される左右一対のウイ
ンドラス５が船体前部上甲板上に配設され、各ウ
インドラス５から繰出される錨鎖６は各ホースパ
イプ７を通つて船側に臨み、その先端には錨８が
連結されている。

上記錨鎖６の張力をロードセル等で検出する錨
鎖張力検出器９がウインドラス５から繰出した錨
鎖６に連係させて設けてあり、またウインドラス
５の回転数から繰出し錨鎖長を検出する繰出し錨
鎖長検出器１０からの検出信号は制御装置２へ出
力される。

投錨状態にあるときに、平面視で船体中心線に
対する錨鎖６の繰出し角θ（第３図参照）をイメ
ージセンサやテレビカメラで検出する錨鎖角検出
器１１がホースパイプ７の上方の舷側部に設けら
れ、その検出信号が制御装置２へ出力される。

更に、海底に向けて所定の超音波を発信する超
音波発信器１２ａと上記超音波の反射波を受信す
る超音波発信器１２ｂとからなる海底土質検出器
１２が船体底部に設けられ、その検出信号が制御
装置２へ出力される。尚、この海底土質検出器１
２は水深検出器１３の機能をも兼備するものであ
る。

船体に働く外力の計算基礎となる潮流の方向と
潮流流速を超音波を用いて検知する潮流検出器１
４が船体前部の底部に設けられ、その検出信号も
制御装置２へ出力される。これと同時に、上記超
音波式検出器１２，１３，１４の検出データを補
正するために必要な塩分濃度と水温とを各々検出
する塩分濃度検出器１５及び水温センサ１６が船
体後部の底部に設けてあり、これらの検出信号も
制御装置２へ出力される。

そして、船体前後部の両側には吃水を電気的に
検出する４個の吃水計１７が付設され、その検出
信号も制御装置２へ出力される。

船体に働く外力の計算基礎となる風向と風速と
を検出する風向風速計１８からの検出信号も制御
装置２へ出力される。

尚、符号１９はウオータバラストポンプ、符号
２０は主機、符号２２はバラスラスタである。

上記制御装置２は、上記各種検出器９〜１８か
らの検出信号および予め設定された設定データを
用いて錨８と錨鎖６とが発揮し得る最大把駐力を
演算すると共に船体に働く外力（風力及び潮流
力）を演算し、錨鎖張力T₀が最大把駐力以下に
なるように、必要に応じてウインドラス制御手段
５ａへ制御信号を出力することにより錨鎖６を更
に繰出すよう制御したり、或いはウオータバラス
トポンプ１９とバラストバルブを制御する吃水制
御手段１９ａへ制御信号を出力してバラストウオ
ータを注排水することにより風力や潮流力を緩和
するように制御したり、或いは主機制御手段２０
ａへ制御信号を出力してプロペラ推進力で守錨制
御したり、またこれと同時に操舵装置制御手段２
１ａへも制御信号を出力して舵角を制御したり、
或いはバラスラスタ制御手段２２ａへ制御信号を
出力して旋回推進力を制御したりするものであ
る。

次に、上記自動守錨制御装置は、第２図のブロ
ツク図に示すように、前述の各種検出器９〜１８
と上記制御装置２とから構成される。

上記制御装置２は、検出信号受信処理装置２３
と、中央演算装置２４と、タイマ２５と、ROM
２６と、RAM２７と、データ設定器２８と、制
御信号出力装置２９とから構成される。

上記検出信号受信処理装置２３は、各種検出器
９〜１８から検出信号を受けその検出信号を必要
に応じてAD変換、増幅、波形整形して中央演算
装置２４へ出力する一方、中央演算装置２４から
は検出信号処理信号を受けるものである。

上記検出信号受信処理装置２３で処理された信
号は中央演算装置２４を経てRAM２７に格納さ
れる。

上記ROM２６には中央演算装置２４で実行さ
れる後述の各種演算の為の演算プログラムが格納
されている。

上記タイマ２５は所定周期の作動信号を中央演
算装置２４へ出力し、この作動信号に基いて演算
処理が所定周期で実行される。

上記データ設定器２８は、各種検出信号で得ら
れるデータ以外のデータであつて、錨鎖カテナリ
を求める演算、最大把駐力の演算、船体に働く外
力の演算などの各種演算のために必要な各種デー
タ、即ち船体諸元（Ｌ×Ｂ×Ｄ）・上部構造の寸
法・錨鎖単位重量（W_c）・錨の型式と寸法・ホー
スパイプ摩擦力などのデータを設定して中央演算
装置２４へデイジタル入力するものである。尚、
吃水、水深などのデータはデータ設定器２８に入
力するようにしてもよい。

上記制御信号出力装置２９は中央演算装置２４
から制御信号を受けて、必要に応じてDA変換し
たり増幅したりしてウインドラス制御手段５ａ、
主機制御手段２０ａ、バラスラスタ制御手段２２
ａ、操舵装置制御手段２１ａ、吃水制御手段１９
ａへ出力するものである。

次に、中央演算装置２４において演算される錨
鎖カテナリの演算、錨８と錨鎖６との最大把駐力
の演算、船体に働く外力の演算、守錨制御推進力
の演算等について説明する。

先ず、錨鎖カテナリ理論式に基いて錨鎖カテナ
リを求めることにより、最大把駐力が計算され
る。

錨鎖カテナリは、検出データとして得られる繰
出し錨鎖長Ｃ、錨鎖張力T₀、水深Ｈなどを主要
パラメータとしては次のように計算される（第４
図参照）。

Ｓ＝f₁（Ｔ，Ｈ，ｄ，w_c）Ｓ・・錨鎖カテナリのガース長Ｔ・・錨鎖張力の水平分力Ｈ・・水深ｄ・・水面とホースパイプ間の垂直距離 w_c・・錨鎖単位重量 φ＝f₂（T₀，Ｈ，ｄ，w_c） φ・・錨鎖上端の仰角 T₀・・錨鎖張力Ｔ＝T₀cosφ Ｙ＝f₃（Ｔ，w_c，Ｓ）Ｙ・・錨鎖カテナリ水平長さＺ＝Ｃ−ＳＺ・・錨鎖の海底直線部長さ尚、上記T₀としては検出錨鎖張力にホースパ
イプ摩擦力を加えた値が用いられる。

尚、上記f₁，f₂，f₃は錨鎖カテナリ理論式から
得られる関数関係を示すものであるが、一般に知
られている理論式なのでその詳細な説明を省略す
る。

上記のようにして得られた錨鎖の海底直線部長
さＺ、検出データとして得られる海底土質ρ及び
設定データとして入力されたデータなどのデータ
に基いて、錨８と錨鎖６とが発揮し得る最大把駐
力T₀maxは、次のように得られる。

T₀max＝Ｔ（ρ）＋Ｔ（Ｚ）上記Ｔ（ρ）は海底土質ρと錨の型式及び寸法
とから決まる錨８自体の把駐力で、Ｔ（Ｚ）は錨
鎖の海底直線部長さＺと錨鎖単位重量w_cとから
決まる錨鎖６の把駐力である。

第３図には錨泊中の船体に働く力が図示してあ
り、符号Ｆは風と潮流による外力、符号Ｔは錨鎖
張力の水平成分、符号F_pは主機でプロペラを駆
動して得られる船体縦方向の守錨制御推進力、符
号F_sはバラスラスタを駆動して得られる船体中心
線直交方向へ向く守錨制御推進力或いはプロペラ
を回転させながらアテ舵することにより得られる
船体中心線直交方向へ向く守錨制御推進力であ
る。

ここで、船体が移動することなくその位置を保
持する条件、つまり守錨のための条件は、縦横方
向の力のバランスより次のようになる。

Fsinα＝F_s＋Tsinθ Fcosα＝F_p＋Tcosθ Ｔ＝T₀ cosφ T₀≦T₀max＝Ｔ（ρ）＋Ｔ（Ｚ）上記外力Ｆ及びαは検出データとして得られる
潮流方向・流速、風向・風速及び吃水、設定デー
タとして入力される船体諸元（Ｌ×Ｂ×Ｄ）と上
部構造寸法とを用いて求められる。

上記錨鎖角θは検出データとして得られ、φは
錨鎖カテナリの計算より得られる。

従つて、上記４式及び錨鎖カテナリ理論式か
ら、上記４式を満足するF_p及びF_sの値が求めら
れることになる。

尚、上記のように縦横方向の力のバランスに加
えて、鉛直軸回りのモーメントのバランスも考慮
することも考えられる。そしてこの場合、バラス
ラスタ２２に横向き推進力とアテ舵による横向き
推進力とでモーメントのバランスを計つたり、バ
ラスラスタ２２を装備していない船においては錨
鎖繰出しによつて最大把駐力T₀maxを増加させ
ながらアテ舵による横向き推進力でモーメントの
バランスを計ることも考えられる。

また、外力を軽減する目的で風力が強いときは
吃水を深くして水面上船側面積を小さくする、さ
らに潮力が強いときは吃水を浅くして水面下面積
を小さくするなど吃水調整により外力を軽減する
ことも考えられる。

尚、船体に働く外力Ｆを求めるのに、吃水計１
７で検出される波高・方向・周期及びうねり高
さ・方向・周期などのデータを加味して外力Ｆを
演算するのが望ましい。

以上のようにして守錨制御推進力F_p及びF_sが
決定され、縦方向推進力F_p及び横方向推進力F_s
を発生させるための制御信号が中央演算装置２４
から制御信号出力装置２９を介して主機制御手段
２０ａ、バウスラスタ制御手段２２ａ或いは操舵
装置制御手段２１ａへ各々出力される。

この場合、制御信号が上記各手段２０ａ，２１
ａ，２２ａの全部へ同時に出力されることもある
し、何れかの２手段へ或いは何れかの１手段へ出
力されることもある。

また、場合によつては錨鎖６を繰出して最大把
駐力T₀maxを増加させるためにウインドラス制
御装置５ａへも制御信号が出力され、或いは潮流
力や風力の影響を緩和すべくバラストを注排制御
するための制御信号が吃水制御手段１９ａへ出力
される。

次に、上記中央演算装置２４で実行される演算
手順について、第５図のフローチヤートにより簡
単に説明するが、図中S1〜S9は各ステツプを示
す。

S1においてスタート後、S2においてタイマ２
５からの作動信号が入力されると、S3へ移行し
てRAM２７に格納されている各種データが読込
まれ、S4においては上記データ及びROM２６に
格納されている演算プログラムを用いて錨鎖カテ
ナリ演算を行い最大把駐力T0maxの演算がなさ
れる。

S5においては検出された錨鎖張力T0（厳密には
検出錨鎖張力にホースパイプ摩擦力を加えた値）
が最大把駐力T0maxより小さいか否かが判定さ
れ、小さいときにはS9へ移行し、また小さくな
いときにはS6へ移行する。

S6においては船体外力Ｆが演算され、S7にお
いては所要守錨制御力Fp及びFsが演算され、S8
においてFp及びFsに応じた制御信号が出力され、
S8からS3へ移行し、上記同様のステツプを繰り
返す。

尚、第５図のフローチヤートにおいては、ウイ
ンドラス制御手段５ａや吃水制御手段１９ａへ制
御信号を出力するロジツクが説明の簡単化のため
省略されている。

（発明の効果）以上説明したように、本発明においては、海底
土質、繰出し錨鎖長、錨鎖角、錨鎖張力、潮流の
方向・流速、風向・風速などの検出信号を受ける
とともに、少なくとも吃水、水深、船体諸元、上
部構造寸法、錨鎖単位重量、錨型式と寸法を表す
信号を受けて、制御装置によつて、最大把駐力及
び船体に働く外力を正確に算定すると共に、必要
な守錨制御推進力を求めこれに対応した制御信号
を主機制御手段と旋回装置制御手段と吃水制御手
段の少なくとも１つへ出力するようにしたので、
乗組員の経験を依存することなく工学的手法で正
確・確実に守錨制御することが出来ること、守錨
制御を自動化し得ること、などの効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
自動守錨制御装置と係船装置の概略全体構成図、
第２図は自動守錨制御装置のブロツク図、第３図
は守錨制御される船体に働く力の説明図、第４図
は錨鎖カテナリの説明図、第５図は中央演算装置
で実行される演算手順の概略フローチヤートであ
る。２……制御装置、６……錨鎖、８……錨、９…
…錨鎖張力検出器、１０……繰出し錨鎖長検出
器、１１……錨鎖角検出器、１２……海底土質検
出器、１４……潮流検出器、１８……風向風速検
出器、１９ａ……吃水制御手段、２０ａ……主機
制御手段、２１ａ……操舵装置制御手段、２２ａ
……バラスラスタ制御手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１自船の付近の海底土質を検出する海底土質検
出器と、繰出した錨鎖長を検出する繰出し錨鎖長
検出器と、平面視における自船中心線に対する錨
鎖の繰出し角を検出する錨鎖角検出器と、錨鎖の
張力を検出する錨鎖張力検出器と、風向と風速を
検出する風向風速検出器と、自船の付近の潮流の
方向と流速を検出する潮流検出器と、これらの検
出器からの検出信号を受けるとともに少なくとも
吃水、水深、船体諸元、上部構造寸法、錨鎖単位
重量、錨型式と寸法を表す種々の信号を受けて、
錨と錨鎖との最大把駐力および船体に働く外力を
演算すると共に錨鎖張力を最大把駐力以下に保持
するのに必要な縦横方向の守錨制御推進力を演算
しこの守錨制御推進力に応じた制御信号を主機制
御手段と旋回装置制御手段と吃水制御手段の少な
くとも１つへ出力する制御装置とを備えたことを
特徴とする自動守錨制御装置。