JPH0433376B2 - - Google Patents
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- JPH0433376B2 JPH0433376B2 JP60002156A JP215685A JPH0433376B2 JP H0433376 B2 JPH0433376 B2 JP H0433376B2 JP 60002156 A JP60002156 A JP 60002156A JP 215685 A JP215685 A JP 215685A JP H0433376 B2 JPH0433376 B2 JP H0433376B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、航行中の船舶において波浪情報を
定量的に推定する方法のうち、船体運動を利用し
た波浪の推定方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for estimating waves using ship motion, among methods for quantitatively estimating wave information on a ship in transit.
一般に、船舶の航行海域の波が大きくなると、
海難事故が発生し易く、また船速低下がはなはだ
しくなるので、安全運航および経済運航を行なう
ためには正確な波浪の予測を行なうことが重要と
なる。この波浪の予測は航行中の船舶から報告さ
れる現在波浪情報に基づいて行なつている。
Generally, when the waves in the area where a ship is sailing become larger,
Since marine accidents are more likely to occur and ship speeds are significantly reduced, it is important to accurately predict waves in order to ensure safe and economical navigation. This wave prediction is based on current wave information reported from ships in transit.
しかしながら、波浪の観測は船舶の航行中に行
なつているために、ほとんど目視によつて行なわ
れているので、経験に頼つていることおよび、個
人差があるため正確な観測が行なえないという欠
点を有していた。
However, since wave observation is carried out while the ship is sailing, it is mostly done by visual observation, which relies on experience and has the disadvantage that accurate observation cannot be performed due to individual differences. It had
このような問題を解決するためにこの発明は、
波浪によつて発生する船体運動から得られるデー
タと、既知のデータとから正確な現在波浪情報を
推定するようにしたものである。
In order to solve these problems, this invention
Accurate current wave information is estimated from data obtained from ship motion caused by waves and known data.
得られたデータが出会い周波数表示から波周波
数表示に変換され、真の波浪情報が得られる。
The obtained data is converted from encounter frequency display to wave frequency display to obtain true wave information.
第1図はこの発明によつて真の波浪情報を推定
する手順を示すフローチヤートである。先ず、ス
テツプ100に示すように、船体運動が記録される。
この時の船体運動は波浪により誘起されたもので
あり、船上に搭載されたジヤイロ加速度計などで
検出され、データレコーダ等に記録される。一般
に、海洋波は不規則なので、運動および加速度も
不規則に変化するため、時間的に連続した状態、
すなわち時系列として記録する必要がある。な
お、この時の船体運動は次の6種類があり、実際
の計測はこのうちの一部の運動と、いくつかの加
速度について行なう。
FIG. 1 is a flowchart showing the procedure for estimating true wave information according to the present invention. First, as shown in step 100, hull motion is recorded.
The ship's motion at this time is induced by the waves, and is detected by a gyro accelerometer mounted on the ship and recorded on a data recorder or the like. In general, since ocean waves are irregular, their motion and acceleration also change irregularly, so they are in a temporally continuous state,
In other words, it is necessary to record it in chronological order. There are the following six types of ship motions at this time, and actual measurements will be made for some of these motions and some accelerations.
a サージング 船体の前後動。a surging Forward and backward movement of the ship.
b スエーイング 船体の左右動。b Swaying Lateral movement of the ship.
c ヒービング 船体の上下動。c Heaving vertical movement of the ship.
d ローリング 船体長手方向の軸まわりの揺れ(横揺れ)。d rolling Shaking around the longitudinal axis of the ship (rolling).
e ピツチング 船体短辺方向の軸まわりの揺れ(縦揺れ)。e pitching Shaking around the axis in the direction of the short side of the ship (pitching).
f ヨーイング 垂直方向の軸まわりの揺れ(船首揺れ)。f Yawing Rocking about a vertical axis (bow rolling).
次に、この船体運動の記録に基づいてステツプ
101に示すように船体運動のスペクトラムおよび
クロススペクトラムを求める。 Next, steps are taken based on this record of hull motion.
Obtain the spectrum and cross spectrum of the hull motion as shown in 101.
次に、ステツプ102で運動のスペクトラムおよ
びクロススペクトラムを用いて、波スペクトラム
おび方向分布関数を求める。実際の海洋波はあら
ゆる方向からの波が同時に船舶に達すると考えら
れる。なお、方向分布関数を求める必要があるの
は波スペクトラムは方向によつて違つた形状とな
ることによる。ステツプ102で求められたデータ
は出会い周波数表示であるからステツプ103に示
すように、波周波数表示に変換する。ここで、ス
テツプ103の詳細な説明を行なう前に、出会い周
波数表示と、波周波数表示の表示方法の相違につ
いて説明しておく。 Next, in step 102, the wave spectrum and directional distribution function are determined using the motion spectrum and cross spectrum. In actual ocean waves, waves from all directions can be considered to reach a ship at the same time. The reason why it is necessary to find the directional distribution function is that the wave spectrum has a different shape depending on the direction. Since the data obtained in step 102 is in encounter frequency representation, it is converted into wave frequency representation as shown in step 103. Here, before giving a detailed explanation of step 103, the difference between the display methods of the encounter frequency display and the wave frequency display will be explained.
第2図に示すように、水面にブイ1を浮かべ、
そのブイ1に水圧センサ2を吊しておくと、ブイ
1が波によつて上下することによつて水圧センサ
2で水圧変化が検出される。今、波が正弦波であ
るとすれば水圧センサ2から次の第(1)式に示す信
号が得られる。 As shown in Figure 2, buoy 1 is floated on the water surface,
When a water pressure sensor 2 is suspended from the buoy 1, changes in water pressure are detected by the water pressure sensor 2 as the buoy 1 moves up and down with waves. Now, assuming that the wave is a sine wave, a signal expressed by the following equation (1) can be obtained from the water pressure sensor 2.
Z=ω2Acosωt ……(1) 但し各記号は次の通りである。 Z=ω 2 Acosωt ...(1) However, each symbol is as follows.
Z:出力信号
A:波の振幅
ω:波の円周波数
第2図のブイ1を矢印で示す波の進行方向また
は逆方向に移動させると第(1)式は第(2)式のように
なる。Z: Output signal A: Wave amplitude ω: Wave circular frequency When buoy 1 in Fig. 2 is moved in the direction of wave movement shown by the arrow or in the opposite direction, equation (1) becomes equation (2). Become.
Zm=ω2 e Acosωet ……(2)
但しωeは出会いの円周波数であり、水圧セン
サ2が波の進行方向に動くときは(3)式、逆方向に
動くときは(4)式のように表わされる。 Zm=ω 2 e Acosω et ...(2) However, ω e is the circular frequency of encounter, and when the water pressure sensor 2 moves in the direction of wave propagation, it is expressed by equation (3), and when it moves in the opposite direction, it is expressed by equation (4). It is expressed as
ωe=ω−KV ……(3) ωe=ω+KV ……(4) 但しKは波数、Vは移動速度である。 ω e =ω−KV ...(3) ω e =ω+KV ...(4) where K is the wave number and V is the moving speed.
したがつて、移動する物体から波を見た場合、
その移動方向に応じて、波の円周波数は増減す
る。そこで(1)式のように波の真の諸元を用いた表
示を波周波数表示、波の見かけ上の諸元を用いた
表現を出会い周波数表示と呼んでいる。 Therefore, if a wave is seen from a moving object,
Depending on its direction of movement, the circular frequency of the wave increases or decreases. Therefore, expressions using the true specifications of waves as in equation (1) are called wave frequency expressions, and expressions using the apparent specifications of waves are called encounter frequency expressions.
さて、ステツプ102で求められたデータは船体
運動の記録をもとに求められたデータであるか
ら、出会い周波数表示であり、必要なのは波その
もののデータであるから、波周波数表示に変換す
る必要がある。 Now, since the data obtained in step 102 is obtained based on the record of the ship's motion, it is an encounter frequency display, and what is needed is the data of the waves themselves, so it is necessary to convert them to a wave frequency display. be.
今、船舶が波の進行方向に動いている時、出会
い周波数は次のようになる。 Now, when the ship is moving in the direction of wave travel, the encounter frequency will be as follows.
ωe=ω−KV =ω−V/gω2 ……(5) 但しgは重力加速度である。 ω e =ω−KV =ω−V/gω 2 ...(5) where g is the gravitational acceleration.
(5)式は第3図に示すような変化を示し、一種類
のωe0に対して最大3個のωが対応する。したが
つて船体の前方から進行してくる波に対しては、
ωe0とωの対応が一義的に定まるが、船体後方か
ら進行してくる波に対しては、1つのωeに対し
て最大3つのωが対応する。 Equation (5) shows changes as shown in FIG. 3, and a maximum of three ωs correspond to one type of ω e0 . Therefore, for waves advancing from the front of the hull,
The correspondence between ω e0 and ω is uniquely determined, but for waves advancing from the rear of the ship, a maximum of three ω correspond to one ω e .
ステツプ102で求められた出会い周波数ωeで表
わしたある方向の波スペクトラムが第4図のよう
に表わされる場合、あるωeに着目し、このωeを
ωe0とすると、波スペクトラムのうちωe0の成分
はS(ωe0)の値を持つている。この成分は第3
図に示すように、ω1,ω2,ω3の成分に対応
するが、これらがどのように決まるかは以上のデ
ータではわからない。しかし、第4図に示す出会
い周波数で表示された波スペクトラムに対応し
た、第5図に示すような波周波数で表わされた波
スペクトラムは存在するはずである。 When the wave spectrum in a certain direction expressed by the encounter frequency ω e obtained in step 102 is expressed as shown in FIG. The component of e0 has a value of S(ω e0 ). This component is the third
As shown in the figure, it corresponds to the components ω1, ω2, and ω3, but it is not clear from the above data how these are determined. However, there should exist a wave spectrum represented by the wave frequencies shown in FIG. 5, which corresponds to the wave spectrum represented by the encounter frequencies shown in FIG.
ここで、第5図のスペクトラムをPM形とする
と、平均波周波数がわかつていれば、S(ω1),
S(ω2),S(ω3)の比が定まる。すなわち、
S(ωe0)をS(ω1),S(ω2),S(ω3)へ配
分する比がわかることになる。 Here, if the spectrum in Figure 5 is PM type, if the average wave frequency is known, S(ω1),
The ratio of S(ω2) and S(ω3) is determined. That is,
The ratio of allocating S(ω e0 ) to S(ω1), S(ω2), and S(ω3) can be found.
実際の波が一種類のPM形波スペクトラムで表
わされる場合は少なく、したがつて異なる平均波
周期を有する複数のPM形波スペクトラムの和で
表わすことができるとする。このため、適当な波
周期、例えば4,6,8,10,12秒などの平均波
周期を定めて、これらのそれぞれの平均波周期を
有するPM形波スペクトラムの和で、実際の波ス
ペクトラムを近似する。そして、これらのPM形
波スペクトラムの有義波高は、出会い周波数表示
の波スペクトラムと近似波スペクトラムとの差が
最も小さくなるようにステツプ103で定める。 It is assumed that an actual wave is rarely represented by one type of PM wave spectrum, and therefore can be represented by the sum of multiple PM wave spectra having different average wave periods. For this reason, set an appropriate wave period, for example, average wave period of 4, 6, 8, 10, 12 seconds, etc., and calculate the actual wave spectrum by the sum of PM wave spectra with each of these average wave periods. Approximate. The significant wave heights of these PM wave spectra are determined in step 103 so that the difference between the wave spectrum of the encounter frequency display and the approximate wave spectrum is minimized.
以上説明したようにこの発明は、船体運動から
得られたデータを既知の波周期を有するPM形ス
ペクトラムを用いて波周波数表示に変換したデー
タを得るようにしたものであるから、真の波浪情
報を正確に検出できないという効果を有する。
As explained above, this invention obtains data obtained by converting data obtained from ship motion into a wave frequency display using a PM type spectrum having a known wave period, so it is possible to obtain true wave information. This has the effect that it cannot be detected accurately.
第1図はこの発明の方法を示すフローチヤー
ト、第2図はブイおよびセンサの位置関係を示す
側面図、第3図は出会いの円周波数と背の円周波
数の関係を示すグラフ、第4図は出会い波のスペ
クトラムを示すグラフ、第5図は波の真のスペク
トラムを示すグラフである。
1……ブイ、2……水圧センサ。
Fig. 1 is a flowchart showing the method of the present invention, Fig. 2 is a side view showing the positional relationship between the buoy and the sensor, Fig. 3 is a graph showing the relationship between the encounter circle frequency and the back circle frequency, and Fig. 4. is a graph showing the spectrum of the encountering waves, and Figure 5 is a graph showing the true spectrum of the waves. 1...Buoy, 2...Water pressure sensor.
Claims (1)
記録し、この記録をもとに船体運動のスペクトラ
ムのデータとクロススペクトラムのデータとを求
め、この求められたデータと既知である船体の応
答関数とから出会い周波数表示の波浪情報を求
め、この波浪情報を既知の波周期を有する数種類
のPM形波スペクトラムを用いて波周波数表示に
変換したデータを求めることを特徴とする船体運
動を利用した波浪の推定方法。1 Record the time series of ship motion induced by waves, obtain spectrum data and cross-spectrum data of the ship motion based on this record, and combine this obtained data with the known response of the ship. This method utilizes ship motion, which is characterized by obtaining wave information in encounter frequency display from a function, and obtaining data obtained by converting this wave information into wave frequency display using several types of PM wave spectra with known wave periods. Wave estimation method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP215685A JPS61161413A (en) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | Wave estimating method using hull motion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP215685A JPS61161413A (en) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | Wave estimating method using hull motion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161413A JPS61161413A (en) | 1986-07-22 |
| JPH0433376B2 true JPH0433376B2 (en) | 1992-06-02 |
Family
ID=11521486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP215685A Granted JPS61161413A (en) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | Wave estimating method using hull motion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61161413A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9053679B2 (en) | 1997-09-03 | 2015-06-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device correcting system and correcting method of semiconductor display device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3888671B2 (en) * | 2001-12-19 | 2007-03-07 | よこはまティーエルオー株式会社 | Wave height calculation device, wave height calculation method, recording medium, and ship |
| JP4899176B2 (en) * | 2005-09-20 | 2012-03-21 | ユニバーサル造船株式会社 | Wave characteristic measuring method and apparatus |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58134750U (en) * | 1982-03-05 | 1983-09-10 | 三菱重工業株式会社 | Relative motion measuring device between floating body and waves |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP215685A patent/JPS61161413A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9053679B2 (en) | 1997-09-03 | 2015-06-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device correcting system and correcting method of semiconductor display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61161413A (en) | 1986-07-22 |
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