JPH0425919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、船体減揺装置に係り、特に船体のロ
ーリングを制御する船体減揺装置に関する。

〔従来の技術〕

船体のローリングは、乗客や乗組員に対して船
酔い、疲労、作業効率の低下などをもたらし、ま
た、積荷の損傷や機器の作業不良、故障を引き起
こしたり、操船の困難や船速の低下を引き起こす
という悪影響がある。

そこで、従来、船体の両側水面下に、減揺フイ
ンを設け、このフインの迎角を船体のローリング
角度変化に応じて制御することにより、船体のロ
ーリングを制御することがなされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる船体減揺装置にあつて、フイン迎角の制
御ゲインを大きくすることにより、減揺効果が高
められるのであるが、フイン迎角をあまり大きく
しすぎると、フインに過大な力が作用して損傷さ
れるおそれがあるため、リミツタにより迎角指令
値を一定の上限迎角（例えば24゜程度）に抑制す
るようにしている。

しかしながら、悪天候などによりローリングが
発生すると、しばしばフイン迎角が前記上限迎角
に達するためリミツタが作動し、リミツタの作動
前後で急激に減揺効果が変化してしまうことにな
る。このような減揺効果の急激な変化は、前述し
た乗心地悪化などの悪影響をもたらすという問題
がある。

このような問題を解消するため、例えば、フイ
ン迎角の制御ゲインを小さくして、予想される大
きなローリングに対しても迎角を上限迎角以下に
押えることが考えられるが、これによれば、通常
天候時の減揺効果が低下してしまうという問題が
ある。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決する
こと、いい換えれば、ローリングの程度に応じて
減揺効果を高く維持することができ、かつフイン
の損傷を防止することができる船体減揺装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、船体の両
側水面下に設けた減揺フインの迎角を、検出され
た船体のローリング角変化に応じて制御する船体
減揺装置において、直前の一定期間における迎角
指令値の平均値に反比例させて迎角制御の制御ゲ
インを補正する迎角補正手段を設けたことを特徴
とする。

〔作用〕

上記のような構成とすることにより、船体のロ
ーリングの程度に応じて決定される迎角指令値の
平均値が高くなると、迎角の制御ゲインが低減さ
れ、逆に上記平均値が小さくなると、制御ゲイン
が増大されることになることから、即ち、ローリ
ングの程度に応じて迎角制御ゲインを調整するよ
うにしていることから、悪天候などによる大きな
ローリングが継続すると、自動的に制御ゲインが
低減され、これによりフイン損傷防止のリミツタ
の作動頻度が著しく低減されるとともに、通常の
ローリング時にあつては、自動的に制御ゲインが
高くされることから、減揺効果が高められること
になる。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例のブロツク構成図を
示し、第２図に第１図実施例を適用してなる全体
構成図を示す。第２図に示すように、船体１の両
側水面下に減揺フイン２が設けられており、この
減揺フイン２はフインアクチユエータ３により、
第３図に示す迎角φが可変されるようになつてい
る。図示矢印４に示す波または風などの外力が船
体１に加わると、船体１は図示矢印５に示す方向
にローリングされることになるが、このローリン
グ角度θは、ジヤイロなどからなるローリング検
出計６により検出され、検出されたローリング角
度θは、制御装置１０に入力されている。また、
船体１には船速計７が設けられており、これによ
り計測された船速υは制御装置１０に入力されて
いる。制御装置１０は第１図に示すように構成さ
れている。ローリング検出計６により検出された
ローリング角度θは、ノイズフイルタ１０１に入
力され、これによりノイズが除去される。ノイズ
フイルタ１０１から出力されるローリング角度θ
は、基本迎角指令値演算手段１０２と、水平保持
制御手段１０３と、微分回路１０４とに入力され
ている。微分回路１０４の出力は、ゲイン設定器
１０５においてゲインK₄が乗算され、ローリン
グ角速度θとして基本迎角指令値演算手段１０２
に入力されている。また、ゲイン設定器１０５の
出力は、微分回路１０７に入力されており、微分
処理して得られたローリング角加速度θ″は、基本
迎角指令値演算手段１０２に入力されている。

基本迎角指令値演算手段１０２は、入力される
ローリング角度θ、ローリング角速度θ′と、ロー
リング角加速度θ″に基づいて、次式(1)に示す基本
迎角指令値φ₁を求めるように構成されている。

φ₁＝−K₁（θ−θ₀）−K₂θ′−K₃θ″ …(1) すなわち、ローリング角度θは、加算器１１０
ゲイン設定器１１１を介して加算器１１２に入力
されている。また、ローリング角度θは、ローリ
ング中心角度計算手段１１３に入力されている。
このローリング中心角度計算手段１１３は、ロー
リング全幅の中心角度θ₀、即ち、片荷などによる
船体１の自然傾斜を求めるようになつており、求
められたローリング中心角度θ₀は、スイツチSW₃
を介して前記加算器１１０に入力され、これによ
つてローリング角度θを自然傾斜位置からの値に
補正することができるようになつている。ローリ
ング角速度θ′は、ゲイン設定器１１４を介して前
記加算器１１２に入力され、ローリング角加速度
θ″は、ゲイン設定器１１５を介して前記加算器１
１２に入力されている。そして、このようにして
求められた基本迎角指令値θ₁は迎角補正手段１１
６に入力されている。

一方、水平保持制御手段１０３は、スイツチ
SW₄と積分回路１１７とゲイン設定器１１８とか
らなり、スイツチSW₄が閉成されたときに、ロー
リング角度θを積分して、一定のゲインK₅を乗
じてなるローリング角度積分値θintを迎角補正手
段１１６と加算器１１９に出力している。なお、
SW₃とSW₄はいずれか一方が閉成されるようにイ
ンターロツクされている。また、船速計７により
計測された船速υは、船速補正手段１２０に入力
されている。船速補正手段１２０は、船速が大き
いときに、減揺フイン２の迎角φをあまり大きく
すると、減揺フイン２に過大な力が加わり損傷す
るおそれがあることから、船速υに応じて迎角φ
のとりうる値な抑制するためのものであり、予め
船速υに応じて定められた船速補正値φ（υ）を
前記迎角補正手段１１６に出力するようになつて
いる。なお、船速補正手段１２０は、リミツタを
有して形成されており、インチングを防止するた
めにヒステリシス特性を有した補正関数が設定さ
れている。

迎角補正手段１１６は、基本迎角指令値φ′の平
均値（RMS値）φaveを計算する迎角平均値演算
手段１２３と比較器１２４とゲイン調整器１２５
とから形成されている。迎角平均値演算手段１２
３は、第４図に示すように、直前の一定期間Ｔに
おける迎角平均値φaveを求めて比較器１２４に
出力するようになつている。比較器１２４は、入
力されるローリング角度の積分値θintと、迎角平
均値φaveと、船速補正値φ（υ）に基づいて、次
式(2)に示すゲイン補正係数αを演算して求め、ゲ
イン調整器１２５に入力するようになつている。

α＝φ（υ）−θint／φave×β ………(2) なお、式(2)のβは期間Ｔ内で上限迎角値（例え
ば、24゜）を越える頻度を一定値（例えば１％）
以下にすべく設定される係数である。

ゲイン調整器１２５は、基本迎角指令値演算手
段１０２から出力される基本迎角指令値φ₁に、
比較器１２４から出力されるゲイン補正係数αに
応じたゲイン係数K₆を乗算し、補正された基本
迎角指令値φ₂として加算器１１９に出力するよ
うになつている。加算器１１９では、補正された
迎角指令値φ₂と、ローリング角度積分値θintとを
加算し、制御装置１０が運転されるときに閉成さ
れる運転スイツチSW₇を介してリミツタ１３０に
入力されている。リミツタ１３０は、最終的にフ
インアクチユエータ３に出力される迎角指令値
φc値が減揺フイン２の機械的損傷を防止するこ
とを基準として設定された上限迎角値（例えば
24゜）に制限するためのものである。

このように構成される実施例の動作について、
次に説明する。まず、切換スイツチSW₃を閉じ、
切換スイツチSW₄を開いた状態、即ち、水平保持
制御手段１０３を外した自然傾斜モードとし、ロ
ーリング中心角度計算手段１１３の機能を生かし
た場合の動作について説明する。ローリング検出
計６により検出されたローリング角度θに基づい
て、微分回路１０４と微分回路１０７によつてそ
れぞれローリング角速度θ′とローリング角加速度
θ″が求められ、基本迎角指令値演算手段１０２に
入力されると、前記式(1)により基本迎角指令値
φ₁が求められる。この基本迎角指令値φ₁は、迎
角補正手段１１６のゲイン調整器１２５により、
比較器１２４から出力されるゲイン補正計数αに
応じた制御ゲインK₆が乗じられ、補正された迎
角指令値φ₂として加算器１１９に出力される。

この迎角指令値φ₂は運転スイツチSW₇が閉じ
られると、リミツタ１３０を介してフインアクチ
ユエータ３に出力される。これにより、自然傾斜
角θ₀を中心として発生しているローリングを抑制
する減揺動作がなされている。

ここで、第５図に本実施例の減揺効果を従来例
と比較して示す。大きなローリングが発生した場
合、従来例によれば、迎角指令値φcは同図ａの
一点鎖線で示した曲線Ａに示したように、上限迎
角値を越えることになる。これにより斜線を附し
た部分に相当する減揺効果が低減され、船体１の
ローリング角度θは、同図ｂに曲線A′にて示し
たように、急激な変動を伴つたものとなる。

これに対し、本実施例によれば、同図ａの曲線
Ｂに示したように、迎角指令値が上限迎角値以内
に調整されることから、ローリング角度θは同図
ｂに示す曲線B′のように滑らかに変化するもの
となる。これによつて、乗心地などの悪化が防止
されることになる。

なお、本実施例によれば、小さなローリングの
ときにあつても、迎角指令値φcは第５図ａの曲
線Ｂと同一になることから、減揺効果が向上さ
れ、同図ｂに示した曲線B′よりも小さなものに
なることは容易に理解されるところである。

上述した、本実施例によれば、直前の一定期間
Ｔにおける基本迎角指令値φ₁の平均値φaveに応
じて制御ゲインK₆を調整し、これにより補正さ
れた迎角指令値φ₂を迎角指令値φcとして減揺フ
インを制御するようにしていることから、言い換
えればローリングの大きさに反比例させて制御ゲ
インK₆を制御していることから、ローリングの
変動に自動的に対応させて減揺効果を高く維持す
ることができるとともに、キヤビテーシヨンを防
止することができるという効果がある。

また、切換スイツチSW₄を閉じてSW₃を開き、
水平保持制御手段１０３を作動させると、垂直軸
からのローリング角度θの常時偏差に相当する積
分値θintが、加算器１１９に出力され、ここにお
いて迎角指令値φ₂が補正され、水平を保持する
ように制御される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、直前の
一定期間における迎角指令値の平均値に反比例さ
せて迎角の制御ゲインを補正するようにしている
ことから、ローリングの変動に自動的に対応させ
て減揺効果を高く維持することができるととも
に、フインの損傷を防止することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の詳細ブロツク構成
図、第２図は第１図図示実施例を適用してなる減
揺装置の全体構成図、第３図は減揺フインの断面
図、第４図は迎角平均値を説明するための線図、
第５図は本発明の動作を説明するための線図であ
る。 １…船体、２…減揺フイン、３…フインアクチ
ユエータ、６…ローリング検出計、７…船速計、
１０…制御装置、１０２…基本迎角指令値演算手
段、１１６…迎角補正手段、１２３…迎角平均値
演算手段、１２４…比較器、１２５…ゲイン調整
器、１３０…リミツタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 船体の両側水面下に設けた減揺フインの迎角
   を、検出された船体のローリング角度変化に応じ
   て制御することにより、船体のローリングを抑制
   する船体減揺装置において、直前の一定期間にお
   ける迎角指令値の平均値に反比例させて迎角制御
   の制御ゲインを補正する迎角補正手段を設けたこ
   とを特徴とする船体減揺装置。