JPH0657560B2 - 操船限界警報装置 - Google Patents
操船限界警報装置Info
- Publication number
- JPH0657560B2 JPH0657560B2 JP13096986A JP13096986A JPH0657560B2 JP H0657560 B2 JPH0657560 B2 JP H0657560B2 JP 13096986 A JP13096986 A JP 13096986A JP 13096986 A JP13096986 A JP 13096986A JP H0657560 B2 JPH0657560 B2 JP H0657560B2
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- JP
- Japan
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- limit
- ship
- hull
- data
- lateral flow
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、操船限界警報装置に係り、特に船体に当る風
向と風速のデータと船体自体の現状データ（船速，喫
水）とをもとに操船者に操船限界を表示・警報する操船
限界警報装置に関する。
向と風速のデータと船体自体の現状データ（船速，喫
水）とをもとに操船者に操船限界を表示・警報する操船
限界警報装置に関する。
＜従来の技術＞ 従来公知のこの種の操船限界警報装置はなく船長の長年
の経験と感によって操船が行なわれていた。
の経験と感によって操船が行なわれていた。
＜発明が解決しようとする問題点＞ このため、この種の操船に関しては、安全性や省エネル
ギーの面から見て完全ではなかった。
ギーの面から見て完全ではなかった。
本発明は、この従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であって、風の影響が大きな操船環境にあって、操船者
にその時の船体状況におけるこの風による影響から操船
が不可能になる時点を警報できる操船限界警報装置を提
供することを目的とする。
であって、風の影響が大きな操船環境にあって、操船者
にその時の船体状況におけるこの風による影響から操船
が不可能になる時点を警報できる操船限界警報装置を提
供することを目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞ このような目的を達成するために、本発明は、船舶の船
体データと船体運動特性データが設定されている船体諸
データ設定部と、 短周期で入力される風向、風速、船速の各データと長周
期で入力される喫水データとを入力処理部を介して入力
すると共に前記船体諸データ設定部から船体データと船
体運動特性データとを入力して船舶の水圧側面積と風圧
側面積とを得た後、これら得られた水圧側面積及び風圧
側面積と前記船体運動特性データによって前記船舶の当
て舵量及び横流れ量を演算する当て舵量／横流れ量演算
部と、 前記船舶の操舵限界値である当て舵限界値と横流れ限界
値とが記憶されている操船限界データ設定部と、 この操船限界データ設定部から入力する当て舵限界値と
横流れ限界値に対し、前記当て舵量／横流れ量演算部か
ら入力した当て舵量と横流れ量とを比較し、限界値を越
えるかどうかを判断する操船限界判定部と、 この操船限界判定部が当て舵量、若しくは横流れ量が限
界値を越えたと判断した場合に警報信号を出力する操船
限界警報出力部と、 を設けたことを特徴としている。
体データと船体運動特性データが設定されている船体諸
データ設定部と、 短周期で入力される風向、風速、船速の各データと長周
期で入力される喫水データとを入力処理部を介して入力
すると共に前記船体諸データ設定部から船体データと船
体運動特性データとを入力して船舶の水圧側面積と風圧
側面積とを得た後、これら得られた水圧側面積及び風圧
側面積と前記船体運動特性データによって前記船舶の当
て舵量及び横流れ量を演算する当て舵量／横流れ量演算
部と、 前記船舶の操舵限界値である当て舵限界値と横流れ限界
値とが記憶されている操船限界データ設定部と、 この操船限界データ設定部から入力する当て舵限界値と
横流れ限界値に対し、前記当て舵量／横流れ量演算部か
ら入力した当て舵量と横流れ量とを比較し、限界値を越
えるかどうかを判断する操船限界判定部と、 この操船限界判定部が当て舵量、若しくは横流れ量が限
界値を越えたと判断した場合に警報信号を出力する操船
限界警報出力部と、 を設けたことを特徴としている。
＜実施例＞ 風力に対して船には風圧力による横流れが起ると同時に
その風圧力の反力となる水圧力の作用点の違いから回頭
モーメントが働く。この大きさは風速船速度（相対風速
／船速）の２乗で変化し、更に相対風向で変化する。船
速一定でその大きさを線形解析すると、例えば、回頭モ
ーメントが大きくなり保針に必要な当て舵量が最大舵角
を越えると保針ができなくなることが判る（尚、このよ
うな場合は、船速又は針路を変更することにより操船を
可能とすることができる）。本発明はこのような性質に
鑑みて成されたものである。
その風圧力の反力となる水圧力の作用点の違いから回頭
モーメントが働く。この大きさは風速船速度（相対風速
／船速）の２乗で変化し、更に相対風向で変化する。船
速一定でその大きさを線形解析すると、例えば、回頭モ
ーメントが大きくなり保針に必要な当て舵量が最大舵角
を越えると保針ができなくなることが判る（尚、このよ
うな場合は、船速又は針路を変更することにより操船を
可能とすることができる）。本発明はこのような性質に
鑑みて成されたものである。
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第１図は、本発明の具体的実施例を示す操船限界警報装
置のシステム系統図である。
置のシステム系統図である。
第１図において、１は船体に働く風向きを測定する風向
計、２は風速を測定する風速計、３は船速を測定する船
速計、４は船体の喫水位置を測定する喫水計、５は船首
尾方位を測定するジャイロコンパス（このジャイロコン
パスからの方位信号は後述するように必ずしも必要とし
ない）、６は風向計１，風速計２，船速計３，喫水計４
及びジャイロコンパス５等の測定値に対応した値を模擬
的に手動設定する手動入力設定部、７は風向計１，風速
計２，船速計３，喫水計４及びジャイロコンパス５等の
測定値と手動入力設定部６からの手動設定部とを切替え
る切替部、８は切替部７で切替えられた各値が導かれて
風の影響が大きな操船環境にあっては操船者にその時の
船体状況におけるこの風による影響から操船が不可能に
なる時点を警報装置９で警報するための操船限界警報演
算部である。この操船限界警報演算部８は、切替部７か
らの切替入力を実量に変換・処理する入力処理部８ａ
と、船体データ及び船体運動特性データが設定されてい
る船体諸データ設定部８ｂと、船体データ及び船体運動
特性データを用いて入力処理部８ａからのデータより風
の船体運動に与える影響の大きさに基づく船体の当て舵
量及び横流れ量を演算して出力する当て舵量／横流れ量
演算部８ｃと、この当て舵量／横流れ量演算部８ｃで演
算された値を入力して操船限界設定部８ｄからの限界設
定値（船体特性を加味して操船者によって設定される）
に基づいて当て舵量及び横流れ量が操船限界値を越えて
いるか否かを判定する操船限界判定部８ｅと、操船限界
判定部８ｅで判定した結果当て舵量及び横流れ量が操船
限界値を越えているという判定出力を受けた場合に操船
限界警報を出力する操船限界警報出力８ｆと、当て舵量
／横流れ量演算部８ｃの出力に基づいて船体の状態や船
体が受けている外部入力値等を表示する表示部８ｇとか
ら成る。尚、表示部８ｇは操船限界警報演算部８の外部
に設置してもよい（但し、必ずしも設置する必要はない
が、あればより明確に船体の現状を知ることが可能とな
ることはいうまでもない）。
計、２は風速を測定する風速計、３は船速を測定する船
速計、４は船体の喫水位置を測定する喫水計、５は船首
尾方位を測定するジャイロコンパス（このジャイロコン
パスからの方位信号は後述するように必ずしも必要とし
ない）、６は風向計１，風速計２，船速計３，喫水計４
及びジャイロコンパス５等の測定値に対応した値を模擬
的に手動設定する手動入力設定部、７は風向計１，風速
計２，船速計３，喫水計４及びジャイロコンパス５等の
測定値と手動入力設定部６からの手動設定部とを切替え
る切替部、８は切替部７で切替えられた各値が導かれて
風の影響が大きな操船環境にあっては操船者にその時の
船体状況におけるこの風による影響から操船が不可能に
なる時点を警報装置９で警報するための操船限界警報演
算部である。この操船限界警報演算部８は、切替部７か
らの切替入力を実量に変換・処理する入力処理部８ａ
と、船体データ及び船体運動特性データが設定されてい
る船体諸データ設定部８ｂと、船体データ及び船体運動
特性データを用いて入力処理部８ａからのデータより風
の船体運動に与える影響の大きさに基づく船体の当て舵
量及び横流れ量を演算して出力する当て舵量／横流れ量
演算部８ｃと、この当て舵量／横流れ量演算部８ｃで演
算された値を入力して操船限界設定部８ｄからの限界設
定値（船体特性を加味して操船者によって設定される）
に基づいて当て舵量及び横流れ量が操船限界値を越えて
いるか否かを判定する操船限界判定部８ｅと、操船限界
判定部８ｅで判定した結果当て舵量及び横流れ量が操船
限界値を越えているという判定出力を受けた場合に操船
限界警報を出力する操船限界警報出力８ｆと、当て舵量
／横流れ量演算部８ｃの出力に基づいて船体の状態や船
体が受けている外部入力値等を表示する表示部８ｇとか
ら成る。尚、表示部８ｇは操船限界警報演算部８の外部
に設置してもよい（但し、必ずしも設置する必要はない
が、あればより明確に船体の現状を知ることが可能とな
ることはいうまでもない）。
この操船限界警報演算部８をマイクロプロセッサで構成
した場合のハードウェアブロック図は第２図のようにな
る。
した場合のハードウェアブロック図は第２図のようにな
る。
第２図において、ａは演算部（ＣＰＵ）、ｂは演算プロ
グラムを記憶するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ｃは
各種演算に必要なデータを記憶するためのランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）、ｄは船体形状等の船体データや
船体運動特性データ等を記憶するための不揮発なランダ
ムアクセスメモリ（不揮発性ＲＡＭ）、ｅは風向計１か
らの０〜３６０゜の相対風向を入力する風向入力インタ
ーフェイス（以下「Ｉ／Ｆ」という），ｆは風速計２か
らの相対風速信号を入力する風速Ｉ／Ｆ、ｇは船速計３
からの船速（例えば−５ｋｔ〜＋３０ｋｔ）信号を入力
する船速入力Ｉ／Ｆ、ｈは喫水計４からの喫水（例えば
０〜１０ｍ）信号を入力する喫水入力Ｉ／Ｆ、ｉはジャ
イロコンパス５からの方位信号を入力する方位入力Ｉ／
Ｆ、ｊは手動入力を設定したり操船限界値を設定したり
するために用いられるキーボード（第１図の手動入力設
定部６にあたる）、ｋはキーボード信号を入力するキー
ボードＩ／Ｆ、ｌは操船限界に達したことを警報する信
号を警報装置に出力する警報ドライバ、ｍは当て舵量，
横流れ量等を表示部８ｇに出力する表示ドライバであ
る。
グラムを記憶するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ｃは
各種演算に必要なデータを記憶するためのランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）、ｄは船体形状等の船体データや
船体運動特性データ等を記憶するための不揮発なランダ
ムアクセスメモリ（不揮発性ＲＡＭ）、ｅは風向計１か
らの０〜３６０゜の相対風向を入力する風向入力インタ
ーフェイス（以下「Ｉ／Ｆ」という），ｆは風速計２か
らの相対風速信号を入力する風速Ｉ／Ｆ、ｇは船速計３
からの船速（例えば−５ｋｔ〜＋３０ｋｔ）信号を入力
する船速入力Ｉ／Ｆ、ｈは喫水計４からの喫水（例えば
０〜１０ｍ）信号を入力する喫水入力Ｉ／Ｆ、ｉはジャ
イロコンパス５からの方位信号を入力する方位入力Ｉ／
Ｆ、ｊは手動入力を設定したり操船限界値を設定したり
するために用いられるキーボード（第１図の手動入力設
定部６にあたる）、ｋはキーボード信号を入力するキー
ボードＩ／Ｆ、ｌは操船限界に達したことを警報する信
号を警報装置に出力する警報ドライバ、ｍは当て舵量，
横流れ量等を表示部８ｇに出力する表示ドライバであ
る。
第３図は本発明の操船限界警報装置の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
以下に第１図乃至第３図を用いて本発明の動作を説明す
る。
る。
入力処理部８ａで実量変換されたデータは当て舵量／横
流れ量演算部８ｃに入力され、同時に船体諸データ設定
部８ｂからの船体データにもとづいて、例えば３０分程
度の長い周期で喫水信号から水面下面積ＡＷと水面上面
積Ａａが求められ、例えば１分程度の短周期で風向，風
速，船速Ｕの各信号を読み込み風向（相対風向）と船体
形状データと喫水水面下面積ＡＷと喫水水面上面積Ａａ
から水面側面積Ｌｄ，風圧側面積Ａｙを順次求める。そ
の上で、船体運動特性データに基づいて、当て舵δを、 δ＝−（ρａ／ρ）・（Ａｙ／Ｌｄ）・ （Ｕａ／Ｕ）２・ ｛（Ｙβ′・ＮＡ ＊−Ｎβ′・ＹＡ ＊）／ （Ｙβ′・Ｎδ′−Ｎβ′・Ｙδ′）｝…(1) から演算し、更に、横流れ量βを、 β＝（ρａ／ρ）・（Ａｙ／Ｌｄ）・ （Ｕａ／Ｕ）２・ ｛（Ｙδ′・ＮＡ ＊−Ｎδ′・ＹＡ ＊）／ （Ｙβ′・Ｎδ′−Ｎβ′・Ｙδ′）｝…(2) から演算する。但し(1)，(2)式において、ρａは空気密
度、ρは水の密度、Ｕａは相対風速、ＹＡ ＊，ＮＡ ＊は
風圧力係数、Ｙβ′，Ｎβ′は船体流力微係数、Ｙ
δ′，Ｎδ′は舵の流力微係数とする。表示部８ｇにお
いてはこの演算した当て舵δ，横流れ量βや風向き，風
速等を表示する。一方演算した当て舵δと横流れ量β
は、操船限界設定部８ｄからの操船限界値である当て舵
限界値δＬＭＴや横流れ量限界値βＬＭＴと比較され、
これ等限界値より大きい場合は操船限界警報出力部８ｆ
から警報信号が警報装置９に出力されて警報が発せられ
る。
流れ量演算部８ｃに入力され、同時に船体諸データ設定
部８ｂからの船体データにもとづいて、例えば３０分程
度の長い周期で喫水信号から水面下面積ＡＷと水面上面
積Ａａが求められ、例えば１分程度の短周期で風向，風
速，船速Ｕの各信号を読み込み風向（相対風向）と船体
形状データと喫水水面下面積ＡＷと喫水水面上面積Ａａ
から水面側面積Ｌｄ，風圧側面積Ａｙを順次求める。そ
の上で、船体運動特性データに基づいて、当て舵δを、 δ＝−（ρａ／ρ）・（Ａｙ／Ｌｄ）・ （Ｕａ／Ｕ）２・ ｛（Ｙβ′・ＮＡ ＊−Ｎβ′・ＹＡ ＊）／ （Ｙβ′・Ｎδ′−Ｎβ′・Ｙδ′）｝…(1) から演算し、更に、横流れ量βを、 β＝（ρａ／ρ）・（Ａｙ／Ｌｄ）・ （Ｕａ／Ｕ）２・ ｛（Ｙδ′・ＮＡ ＊−Ｎδ′・ＹＡ ＊）／ （Ｙβ′・Ｎδ′−Ｎβ′・Ｙδ′）｝…(2) から演算する。但し(1)，(2)式において、ρａは空気密
度、ρは水の密度、Ｕａは相対風速、ＹＡ ＊，ＮＡ ＊は
風圧力係数、Ｙβ′，Ｎβ′は船体流力微係数、Ｙ
δ′，Ｎδ′は舵の流力微係数とする。表示部８ｇにお
いてはこの演算した当て舵δ，横流れ量βや風向き，風
速等を表示する。一方演算した当て舵δと横流れ量β
は、操船限界設定部８ｄからの操船限界値である当て舵
限界値δＬＭＴや横流れ量限界値βＬＭＴと比較され、
これ等限界値より大きい場合は操船限界警報出力部８ｆ
から警報信号が警報装置９に出力されて警報が発せられ
る。
ところで第１図及び第２図においてジャイロコンパス５
から方位信号が入力されることで、手動入力設定部６で
船速の変更をしたり針路を変更した時に、操船限界がど
のように変化するかシュミレーションできるようになっ
ている。勿論このような構成は本発明の本質的なもので
はないので省略して構成してもよい。
から方位信号が入力されることで、手動入力設定部６で
船速の変更をしたり針路を変更した時に、操船限界がど
のように変化するかシュミレーションできるようになっ
ている。勿論このような構成は本発明の本質的なもので
はないので省略して構成してもよい。
尚、当て舵量／横流れ量演算部８ｃの出力は表示部８ｇ
に導かれるように構成される以外に他の要素に出力され
て応用されるよう構成してもよいことはいうまでもな
い。
に導かれるように構成される以外に他の要素に出力され
て応用されるよう構成してもよいことはいうまでもな
い。
＜発明の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に本発明を説明したように、
本発明の操船限界警報装置によれば、風によって船体に
与えられる外力を予測することができるようになるの
で、その結果として、そのままの針路及び船速を保持す
ると旋回不可能になったり舵抵抗が大きくなりすぎエネ
ルギー損失が大きくなりすぎたりすることを操船者に知
らせることが可能となる。その結果、船舶の安全性や省
エネルギー性を高めた操船を行なうことができるという
効果を得ることができる。
本発明の操船限界警報装置によれば、風によって船体に
与えられる外力を予測することができるようになるの
で、その結果として、そのままの針路及び船速を保持す
ると旋回不可能になったり舵抵抗が大きくなりすぎエネ
ルギー損失が大きくなりすぎたりすることを操船者に知
らせることが可能となる。その結果、船舶の安全性や省
エネルギー性を高めた操船を行なうことができるという
効果を得ることができる。
第１図は本発明の具体的実施例を示す操船限界警報装置
のシステム系統図、第２図は本発明のハードウェアブロ
ック図、第３図は本発明のフローチャートである。 １……風向計、２……風速計、３……船速計、４……喫
水計、５……ジャイロコンパス、６……手動入力設定
部、７……切替部、８……操船限界警報演算部、９……
警報装置。
のシステム系統図、第２図は本発明のハードウェアブロ
ック図、第３図は本発明のフローチャートである。 １……風向計、２……風速計、３……船速計、４……喫
水計、５……ジャイロコンパス、６……手動入力設定
部、７……切替部、８……操船限界警報演算部、９……
警報装置。
Claims (1)
- 【請求項１】船舶の船体データと船体運動特性データが
設定されている船体諸データ設定部と、 短周期で入力される風向、風速、船速の各データと長周
期で入力される喫水データとを入力処理部を介して入力
すると共に前記船体諸データ設定部から船体データと船
体運動特性データとを入力して船舶の水圧側面積と風圧
側面積とを得た後、これら得られた水圧側面積及び風圧
側面積と前記船体運動特性データによって前記船舶の当
て舵量及び横流れ量を演算する当て舵量／横流れ量演算
部と、 前記船舶の操船限界値である当て舵限界値と横流れ限界
値とが記憶されている操船限界データ設定部と、 この操船限界データ設定部から入力する当て舵限界値と
横流れ限界値に対し、前記当て舵量／横流れ量演算部か
ら入力した当て舵量と横流れ量とを比較し、限界値を越
えるかどうかを判断する操船限界判定部と、 この操船限界判定部が当て舵量、若しくは横流れ量が限
界値を越えたと判断した場合に警報信号を出力する操船
限界警報出力部と、 を設けたことを特徴とした操船限界警報装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13096986A JPH0657560B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 操船限界警報装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13096986A JPH0657560B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 操船限界警報装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62286895A JPS62286895A (ja) | 1987-12-12 |
| JPH0657560B2 true JPH0657560B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=15046843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13096986A Expired - Lifetime JPH0657560B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 操船限界警報装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0657560B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6334298A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-13 | Tokyo Keiki Co Ltd | 船舶用自動操舵装置 |
-
1986
- 1986-06-05 JP JP13096986A patent/JPH0657560B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62286895A (ja) | 1987-12-12 |
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