JPH072170A

JPH072170A - 海洋構造物の減揺装置

Info

Publication number: JPH072170A
Application number: JP14717793A
Authority: JP
Inventors: Shozo Shigematsu; 祥三重松
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1995-01-06
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JP3089898B2

Abstract

(57)【要約】【目的】エネルギーロスが少なく小出力で運転でき、
駆動機構が小型で制御が容易であり、動揺の振動数にか
かわりなく減揺効果があり、低速及び停止中でも効果が
あり、載置スペースが小さく、構造が簡単であり、かつ
軽量である海洋構造物の減揺装置を提供する。【構成】海洋構造物１に固定され海洋構造物の動揺方
向に凹曲面１１を有する支持台１２と、凹曲面上を移動
する移動体１４と、支持台と移動体に両端がそれぞれ枢
着された液圧シリンダ１６と、海洋構造物の動揺を検出
しその動揺に対して位相をずらして移動体を凹曲面上に
移動させるように液圧シリンダを駆動する制御装置２０
とからなる。移動体の凹曲面上を移動する固有振動数
は、海洋構造物の動揺方向の固有振動数とほぼ一致する
ように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶、バージ、浮体等
の海洋構造物の動揺（横揺れ、縦揺れ）を抑制するため
の減揺装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶におけるこの種の減揺装置として
は、ＡＲＴ（ANTI ROLLING TANK ：減揺水槽）やフィン
スタビライザーが従来から知られている。ＡＲＴは、水
槽を利用して船舶の動揺（例えば横揺れ）を制止しよう
とするもので、図８に例示するように、船体すなわち海
洋構造物１の重心より上方部に、上端間が空気連通管２
で連通されたＵ字状水槽３を設置し、船体１の動揺によ
り水槽３内の水柱が共振し、その位相が動揺に対して９
０°の遅れをもつように設計されたものである。Ｕ字状
水槽３内の水柱の全長がＬである場合に、水中の固有振
動数ωは（２ｇ／Ｌ）^0.5であり、この固有振動数に近
い動揺に特に効果がある。一方、フィンスタビライザー
は、図９に例示するように、船体１の中央部の水面下に
駆動装置４によって駆動する可動フィン５を設け、船体
１の動揺の角度、角速度、角加速度等をセンサー６によ
り検知して可動フィン５の仰角を変化させ、船速によっ
て可動フィンに発生する揚力により船体１の動揺を抑制
するものである。かかるフィンスタビライザーは、動揺
の振動数にかかわりなく減揺効果がある。更に、質量の
大きい錘りを動揺に対して９０°遅れの周期で強制的に
移動させる減揺装置も提案されている（例えば、特願平
３−１８５８７０号）。これは、図１０及び図１１に例
示するように、質量の大きい錘り７をボールネジ８又は
歯車９（ラックとピニオン）、等で強制的に移動させる
ものであり、船体１内部に載置するだけで、フィンスタ
ビライザーと同様に動揺の振動数に係わりなく減揺効果
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の減揺装置には、以下のような問題点があった。ＡＲＴ
は、減揺水槽の固有振動数が一定であり、位相のずれ
も固定しているため、船体の動揺が変化してもこれに対
応することができない、固有振動数を船体に合わせる
ために、全重量が大きくなり、かつ容積も大きくなるの
で、上甲板の上部に大きなスペースを確保しなければな
らず、操船上見通しが悪くなり、かつ重心が高くなり船
体の安定性が悪化する、波浪中は減揺効果が期待でき
るものの、静水中は自由水の増加で逆に横傾斜を大きく
してしまう、水の移動に伴って空気が連通管内を通る
ときの騒音あるいは水の移動音が発生するため、居住性
が低下する、等の問題点があった。又、フィンスタビラ
イザーは、フィンの揚力が出る船速まで減揺効果が低
く、特に低速時、停船中はほとんど効果がない、船体
へのフィン等の取付けが必要となり艤装が複雑である、
構造が複雑で製作費用がかかる、フィンにより流体
雑音が発生し、機器への影響や居住性が低下する、フ
ィンにより流体抵抗が増し船速が低下する、等の問題点
がある。更に、質量の大きい錘りを用いた減揺装置は、
質量の大きい錘りを強制的に移動させるため、その加
速・制動に大出力を要し、エネルギーロスが大きい、
質量の大きい錘りを加速・制動する駆動機構が大型であ
り、制御も複雑である、ボールネジ機構（図１０）や
歯車機構（図１１）が大型で高価である、歯車方式
（図１０）では、錘りの移動距離（Ａ）に比較して装置
が大型となり、余分なスペース（Ｂ）が大きい、等の問
題点があった。

【０００４】本発明は、上述した減揺装置の種々の問題
点を解決するために創案されたものである。すなわち、
本発明の目的は、エネルギーロスが少なく小出力で運転
でき、駆動機構が小型で制御が容易であり、動揺の振動
数にかかわりなく減揺効果があり、低速及び停止中でも
効果があり、載置スペースが小さく、構造が簡単であ
り、かつ軽量である海洋構造物の減揺装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、海洋構
造物に固定され海洋構造物の動揺方向に凹曲面を有する
支持台と、前記凹曲面上を移動する移動体と、前記支持
台と移動体に両端がそれぞれ枢着された液圧シリンダ
と、海洋構造物の動揺を検出しその動揺に対して位相を
ずらして前記移動体を前記凹曲面上に移動させるように
前記液圧シリンダを駆動する制御装置と、からなり、前
記移動体の前記凹曲面上を移動する固有振動数は、海洋
構造物の動揺方向の固有振動数とほぼ一致するように設
定されていることを特徴とする海洋構造物の減揺装置が
提供される。本発明の好ましい実施例によれば、前記液
圧シリンダは互いに並置された２本の複動シリンダから
なる組合せシリンダであり、前記２本の複動シリンダは
ロッドが互いに反対方向に向けられ、かつ共通のシリン
ダ本体を有する。

【０００６】

【作用】上記本発明の構成によれば、移動体の凹曲面上
を移動する固有振動数が、海洋構造物の動揺方向の固有
振動数とほぼ一致するように設定されているので、移動
体は海洋構造物の固有振動数付近で移動（自励振動）す
る。従って、質量の大きい重りである移動体の移動を持
続させるためには、摩擦抵抗等によるエネルギーロス分
を供給すれば足り、移動体の加速・制動はほとんど不要
であり、エネルギーロスが少なく小出力で運転すること
ができる。これにより、駆動機構も小型になり制御も容
易である。また、海洋構造物の動揺を検出しその動揺に
対して位相をずらして前記移動体を前記凹曲面上に移動
させるように前記液圧シリンダを駆動する制御装置を備
えているので、海洋構造物の動揺が海洋構造物の固有振
動数からわずかにずれてもその振動数に合わせて移動体
を移動させることができ、動揺の振動数にかかわりなく
減揺効果を維持することができる。更に、海洋構造物の
内部に減揺装置を載置するだけであるため、低速及び停
止中でも効果がある。更に、支持台と移動体に両端がそ
れぞれ枢着された液圧シリンダを備え、その液圧シリン
ダが互いに並置された２本の複動シリンダからなる組合
せシリンダであり、前記２本の複動シリンダはロッドが
互いに反対方向に向けられ、かつ共通のシリンダ本体を
有するので、質量の大きい錘り、すなわち移動体を直
接液圧シリンダーで駆動することができ、固有振動を
利用したパッシブ機能を有する減揺装置の移動錘り（移
動体）の上下動を吸収することができ、組合せシリン
ダーにより余分なスペースが少なくなり装置がコンパク
ト化でき、高価な歯車加工部が不要となり、全体とし
て載置スペースが小さく構造が簡単でかつ軽量となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する部分には同
一の符号を付して使用する。図１は本発明による減揺装
置を備えた海洋構造物１（図１の例では船舶）の側面図
であり、図２は図１の中央縦断面図である。図１及び図
２において、本発明による減揺装置１０は、海洋構造物
１の上甲板に載置され、海洋構造物１の動揺を検出する
動揺センサー２２が、海洋構造物１の操舵室付近に載置
されている。

【０００８】図３は、本発明による減揺装置の第１の実
施例であり、図４は図３の側面図である。図３及び図４
において、本発明による減揺装置１０は、海洋構造物１
に固定され海洋構造物１の動揺方向に凹曲面１１を有す
る支持台１２と、凹曲面１１上を移動（転動）する移動
体１４と、支持台１２と移動体１４に両端がそれぞれ枢
着された液圧シリンダ１６とを備えている。なお、図に
おいて移動体１４は円柱体であるが、角型移動物の下に
車等の滑り機構を取り付けたものであってもよい。移動
体１４の凹曲面１１上を移動する固有振動数ωは、海洋
構造物１の動揺方向の固有振動数とほぼ一致するように
設定されている。すなわち、凹曲面１１の半径がＲ、移
動体１４の半径がｒであり、移動体１４の回転半径がｉ
である場合に、ω＝（ｇ／（Ｒ−ｒ）／（１＋ｉ²／
ｒ²））^0.5であり、この固有振動数ωを予め海洋構造
物１の動揺方向の固有振動数とほぼ一致するように設定
するのがよい。なお、この式において、ｉ²＝Ｉ／ｍで
あり、Ｉは移動体１４の慣性モーメント、ｍはその質量
である。移動体１４の質量は比較的大きくするのがよ
く、移動体の移動距離も大きくするのがよい。

【０００９】海洋構造物１の動揺を抑える力は、移動質
量（移動体１４）の動きにより得られる慣性モーメント
と重力エネルギーであるが、上述した構成により、移動
体１４は海洋構造物の固有振動数付近で移動（自励振
動）する。従って、質量の大きい重りである移動体１４
の移動を持続させるためには、摩擦抵抗等によるエネル
ギーロス分を供給すれば足り、移動体１４の加速・制動
はほとんど不要であり、エネルギーロスが少なく小出力
で運転することができる。また、移動質量（移動体１
４）が必要とする振幅まで移動体１４を加速・減速させ
る必要があるが、これはエネルギーロス分よりわずかに
大きい力を自励振動に合わせて与えればよい。これによ
り、駆動機構も小型になり制御も容易である。更に、海
洋構造物１の内部に減揺装置１０を載置するだけである
ため、低速及び停止中でも効果がある。

【００１０】凹曲面１１には円弧に沿った溝１１ａを有
し、一方移動体１４の外周には溝１１ａに嵌合する突起
リングを有しており、これにより移動体１４が凹曲面１
１から外れないようになっている。液圧シリンダ１６は
互いに並置された２本の複動シリンダからなる組合せシ
リンダであり、２本の複動シリンダはロッドが互いに反
対方向に向けられ、かつ共通のシリンダ本体を有する。
なお、液圧シリンダ１６を、同軸心のテレスコープ型シ
リンダ（図示せず）とし、同方向に向けてもよい。これ
により、全体として短い液圧シリンダにより移動体１
４の移動距離をかせぐことができ、質量の大きい錘り、
すなわち移動体を直接液圧シリンダーで駆動することが
でき、固有振動を利用したパッシブ機能を有する減揺
装置の移動錘り（移動体）の上下動を吸収することがで
き、組合せシリンダーにより余分なスペースが少なく
なり装置がコンパクト化でき、高価な歯車加工部が不
要となり、全体として載置スペースが小さく構造が簡単
でかつ軽量となる。なお、液圧シリンダ１６は、油圧シ
リンダまたは水圧シリンダのいずれでもよい。

【００１１】更に、図３及び図４の実施例では、液圧シ
リンダ１６と支持台１２との連結部１７が海洋構造物の
動揺方向に水平に移動できるように支持されており、こ
の連結部１７は支持点移動装置１８（例えば液圧シリン
ダ）により水平に移動できるようになっている。かかる
構成により、液圧シリンダー１６の一端を支持台１２の
中心部に設けた場合でも、移動体１４を左右に移動させ
ることができる。なお、支持点移動装置１８を設けない
で、制御装置を設け、移動体がほぼ中央にきたら駆動液
圧シリンダへの駆動信号を停止し、中央からずれたとき
のみ駆動液圧シリンダへの信号を出すように制御しても
よい。

【００１２】図５は、本発明による減揺装置の第２の実
施例であり、図６は図５の側面図である。図５及び図６
において、本発明による減揺装置１０は、海洋構造物１
に固定され海洋構造物１の動揺方向に凹曲面１１を有す
る支持台１２と、凹曲面１１上を移動する移動体１４
と、支持台１２と移動体１４に両端がそれぞれ枢着され
た液圧シリンダ１６とを備えている。かかる構成は図３
及び図４に示した本発明の第１実施例と同様である。更
に、図５及び図６の実施例では、移動体１４がその両端
面に２つの中心軸１４ａを有し、２つの液圧シリンダ１
６の一端（上端）が中心軸１４ａのそれぞれに枢着し、
その他端（下端）は支持台１２に海洋構造物１の動揺方
向に水平に間隔を隔てた位置で枢着されている。すなわ
ち、２つの液圧シリンダ１６は支持台１２の正面と背面
に互いに交差する向きに設置され（図５に正面側のみを
示す）、液圧シリンダ１６の他端は支持台１２の中心よ
り水平にオフセットした位置に勝手反対に取り付けられ
ている。かかる構成により、第１実施例のように別の液
圧シリンダを備えずに、移動体１４を左右に移動させる
ことができる。その他の点については、第１実施例と同
様である。

【００１３】図７は、本発明による海洋構造物の減揺装
置の制御ブロック図である。本発明による減揺装置は、
更に、海洋構造物の動揺を検出しその動揺に対して位相
をずらして移動体１４を凹曲面１１上に移動させるよう
に液圧シリンダ１６を駆動する制御装置２０を備えてい
る。この移動体１４の位相のずれは、海洋構造物の動揺
に対して９０°の位相遅れが好ましい。制御装置２０
は、海洋構造物１の動揺２１を検出する動揺センサー２
２と、動揺センサー２２の出力信号から液圧シリンダ１
６の作動量を演算する演算装置２４と、演算装置２２の
出力信号により液圧シリンダ１６を駆動する駆動装置２
６とからなる。演算装置２４は動揺センサー２２で検知
された海洋構造物の動揺２１に対しその動揺を抑える最
適制御信号を移動質量（移動体１４）に対する作動信号
として作り出す。すなわち演算装置２４は、例えばコン
ピュータであり、海洋構造物の動揺２１に対して位相が
ずれて（例えば９０°の位相遅れ）移動体１４が移動す
るように駆動装置２６に出力信号を与える。また、演算
装置２４は駆動装置２６に対し、移動質量（移動体１
４）が必要とする振幅まで加速・減衰させる制御力を与
える制御信号を与える。駆動装置２６は例えば液圧ユニ
ットであり、演算装置２２の出力信号に対応して液圧シ
リンダ１６を駆動する。かかる構成により、海洋構造物
１の動揺が海洋構造物の固有振動数からわずかにずれて
もその振動数に合わせて移動体１４を移動させることが
でき、動揺の振動数にかかわりなく減揺効果を維持する
ことができる。

【００１４】

【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、移動体の凹曲面上を移動する固有振動数が、海洋構
造物の動揺方向の固有振動数とほぼ一致するように設定
されているので、移動体は海洋構造物の固有振動数付近
で移動（自励振動）する。従って、移動体の移動を持続
させるためには、摩擦抵抗等によるエネルギーロス分を
供給すれば足り、移動体の加速・制動はほとんど不要で
あり、エネルギーロスが少なく小出力で運転することが
できる。これにより、駆動機構も小型になり制御も容易
である。また、海洋構造物の動揺を検出しその動揺に対
して位相をずらして前記移動体を前記凹曲面上に移動さ
せるように前記液圧シリンダを駆動する制御装置を備え
ているので、海洋構造物の動揺が海洋構造物の固有振動
数からわずかにずれてもその振動数に合わせて移動体を
移動させることができ、動揺の振動数にかかわりなく減
揺効果を維持することができる。更に、海洋構造物の内
部に減揺装置を載置するだけであるため、低速及び停止
中でも効果がある。更に、支持台と移動体に両端がそれ
ぞれ枢着された液圧シリンダを備え、その液圧シリンダ
は互いに並置された２本の複動シリンダからなる組合せ
シリンダであり、前記２本の複動シリンダはロッドが互
いに反対方向に向けられ、かつ共通のシリンダ本体を有
するので、質量の大きい錘り、すなわち移動体を直接
液圧シリンダーで駆動することができ、固有振動を利
用したパッシブ機能を有する減揺装置の移動錘り（移動
体）の上下動を吸収することができ、組合せシリンダ
ーにより余分なスペースが少なくなり装置がコンパクト
化でき、高価な歯車加工部が不要となり、全体として
載置スペースが小さく構造が簡単でかつ軽量となる。

【００１５】従って、本発明の海洋構造物の減揺装置
は、エネルギーロスが少なく小出力で運転でき、駆動機
構が小型で制御が容易であり、動揺の振動数にかかわり
なく減揺効果があり、低速及び停止中でも効果があり、
載置スペースが小さく、構造が簡単であり、かつ軽量で
ある等の優れた特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による減揺装置を備えた海洋構造物の側
面図である。

【図２】図１の中央縦断面図である。

【図３】本発明による減揺装置の第１実施例の正面図で
ある。

【図４】図３の側面図である。

【図５】本発明による減揺装置の第２実施例の正面図で
ある。

【図６】図５の側面図である。

【図７】本発明による海洋構造物の減揺装置の制御ブロ
ック図である。

【図８】従来の減揺装置の概略図である。

【図９】従来の減揺装置の別の概略図である。

【図１０】従来の減揺装置の更に別の概略図である。

【図１１】従来の減揺装置の更に別の概略図である。

【符号の説明】

１海洋構造物２空気連通３Ｕ字状水槽４駆動装置５可動フィン６センサー７重り８ボールネジ９歯車（ラックとピニオン）１０減揺装置１１凹曲面１２支持台１４移動体１４ａ中心軸１６液圧シリンダ１７連結部１８支持点移動装置２０制御装置２１海洋構造物の動揺２２動揺センサー２４演算装置２６駆動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】海洋構造物に固定され海洋構造物の動揺
方向に凹曲面を有する支持台と、前記凹曲面上を移動す
る移動体と、前記支持台と移動体に両端がそれぞれ枢着
された液圧シリンダと、海洋構造物の動揺を検出しその
動揺に対して位相をずらして前記移動体を前記凹曲面上
に移動させるように前記液圧シリンダを駆動する制御装
置と、からなり、前記移動体の前記凹曲面上を移動する固有振動数は、海
洋構造物の動揺方向の固有振動数とほぼ一致するように
設定されている、ことを特徴とする海洋構造物の減揺装
置。
【請求項２】前記液圧シリンダは互いに並置された２
本の複動シリンダからなる組合せシリンダであり、前記
２本の複動シリンダはロッドが互いに反対方向に向けら
れ、かつ共通のシリンダ本体を有する、ことを特徴とす
る請求項１に記載の海洋構造物の減揺装置。
【請求項３】前記液圧シリンダと前記支持台との連結
部を海洋構造物の動揺方向に水平に移動させる支持点移
動装置を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載
の海洋構造物の減揺装置。
【請求項４】前記移動体はその両端面に２つの中心軸
を有し、２つの液圧シリンダの一端が前記中心軸のそれ
ぞれに枢着し、その他端は前記支持台に海洋構造物の動
揺方向に水平に間隔を隔てた位置で枢着されている、こ
とを特徴とする請求項１に記載の海洋構造物の減揺装
置。