JPH072171A

JPH072171A - 海洋構造物の減揺装置

Info

Publication number: JPH072171A
Application number: JP14718093A
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: 2015-12-18
Also published as: JP3119039B2

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、移動体を上下動自在に横行させる横
行装置３０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前記凹曲面上に移動させる
ように横行機構を駆動する制御装置２０とからなり、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７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８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９及び図１０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９）や歯
車機構（図１０）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、前記移動
体を上下動自在に横行させる横行装置と、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横行機構を駆
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、前記移動体は中心軸を有し、
前記横行装置は、前記中心軸を回転自在かつ上下動自在
に支持する支持部材と、駆動輪と従動輪との間に水平に
掛けわたされ、その一部が前記支持部材に連結された可
撓性線状物と、前記駆動輪を回転駆動する駆動装置とか
らなる。また、別の好ましい実施例によれば、前記移動
体は中心軸を有し、前記横行装置は、前記中心軸を回転
自在かつ上下動自在に支持する支持部材と、該支持部材
に連結されたナット部材と、該ナント部材に螺合し軸心
を中心に回転駆動されるようになったボールネジとから
なる。

【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移動体を凹曲面上に移動させるよ
うに横行装置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、横行装置が、移動体の中心軸を回転自在かつ上下動
自在に支持する支持部材と、駆動輪と従動輪との間に水
平に掛けわたされ、その一部が前記支持部材に連結され
た可撓性線状物と、前記駆動輪を回転駆動する駆動装置
とから構成されていれば、駆動装置を制御して支持部
材を水平に往復動させるだけで、質量の大きい錘りであ
る移動体を凹曲面上に移動させることができ、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、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実施
例を示す全体斜視図である。この図において、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（円弧面）を有する支持台
１２と、凹曲面１１上を移動する移動体１４と、移動体
１４を上下動自在に横行させる横行装置３０とを備えて
いる。なお、この図において移動体１４は円柱体であ
り、凹曲面１１上を転動するようになっているが、移動
体１４を角型移動体の下に車（滑り機構）を取り付けた
ものとしてもよい。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、また移動体１４の移動距離を
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。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、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。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。移動体１４は更に中
心軸１４ａを有する。なお、この図では、図の明瞭化の
ため、中心軸１４ａを線で表示し、かつ横行装置３０を
支持台１２から離して表示している。横行装置３０は、
移動体１４の中心軸１４ａを回転自在かつ上下動自在に
支持する支持部材３２と、駆動輪３４ａと従動輪３４ｂ
との間に水平に掛けわたされ、その一部が前記支持部材
に連結された可撓性線状物３５と、駆動輪３４ａを回転
駆動する駆動装置３６とからなる。支持部材３２は上下
に延びる長溝３２ａを有し、この長溝３２ａに中心軸１
４ａの末端に取り付けられた軸受１５が移動可能に嵌ま
っている。かかる構成により、駆動装置を制御して支
持部材を水平に往復動させるだけで、質量の大きい錘り
である移動体を凹曲面上に移動させることができ、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、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。なお可撓性線状
物３５は、チェーン、ワイヤ、ベルトのいずれでもよ
い。

【００１１】図４は、本発明による減揺装置の第２実施
例を示す全体斜視図である。この図において、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、移動体１４を上下
動自在に横行させる横行装置３０とを備えている。かか
る構成は図３に示した本発明の第１実施例と同様であ
る。更に、図４の実施例では、横行装置３０が、移動体
１４の中心軸１４ａを回転自在かつ上下動自在に支持す
る支持部材３２と、支持部材３２に連結されたナット部
材３７と、該ナット部材３７に螺合し軸心を中心に回転
駆動されるようになったボールネジ３８とからなる。ボ
ールネジ３８は駆動装置３６により回転駆動される。そ
の他の点については、第１実施例と同様である。なお、
図４においてボールネジ３８を２本とし、ナット部材３
７を支持部材３２の上下に設けてもよい。図５は、本発
明による減揺装置の第３実施例を示す全体斜視図であ
る。この図において、本発明による減揺装置１０は、図
４に示した本発明の第２実施例とほぼ同様であるが、移
動体１４が矩形移動体であり、その下に滑り機構（図示
せず）を有し、かつ移動体１４に図４の支持部材３２が
組み込まれている点で相違する。その他の点について
は、第１実施例及び第２実施例と同様である。

【００１２】図６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
に横行装置３０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２２と、
動揺センサー２２の出力信号から横行装置３０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
より横行装置３０を駆動する駆動装置２６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１４）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は例えばドライバユニットであ
り、演算装置２２の出力信号に対応して横行装置３０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。

【００１３】

【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
せるように前記横行装置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、横行装置が、移動体の中心軸を回
転自在かつ上下動自在に支持する支持部材と、駆動輪と
従動輪との間に水平に掛けわたされ、その一部が前記支
持部材に連結された可撓性線状物と、前記駆動輪を回転
駆動する駆動装置とから構成されていれば、駆動装置
を制御して支持部材を水平に往復動させるだけで、質量
の大きい錘りである移動体を凹曲面上に移動させること
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、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。

【００１４】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実施例を示す全体
斜視図である。

【図４】本発明による減揺装置の第２実施例を示す全体
斜視図である。

【図５】本発明による減揺装置の第３実施例を示す全体
斜視図である。

【図６】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７】従来の減揺装置の概略図である。

【図８】従来の減揺装置の別の概略図である。

【図９】従来の減揺装置の更に別の概略図である。

【図１０】従来の減揺装置の更に別の概略図である。

【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３０横行装置３２支持部材３４ａ駆動輪３４ｂ従動輪３５可撓性線状物３６駆動装置３７ナット部材３８ボールネジ

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、前記移動体を上下動自在に横行させる横行
装置と、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
うに前記横行機構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】前記移動体は中心軸を有し、前記横行装
置は、前記中心軸を回転自在かつ上下動自在に支持する
支持部材と、駆動輪と従動輪との間に水平に掛けわたさ
れ、その一部が前記支持部材に連結された可撓性線状物
と、前記駆動輪を回転駆動する駆動装置とからなる、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】前記移動体は中心軸を有し、前記横行装
置は、前記中心軸を回転自在かつ上下動自在に支持する
支持部材と、該支持部材に連結されたナット部材と、該
ナット部材に螺合し軸心を中心に回転駆動されるように
なったボールネジとからなる、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。