JPH0858696A - 2軸船における自動船位保持方式 - Google Patents
2軸船における自動船位保持方式Info
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- JPH0858696A JPH0858696A JP6194218A JP19421894A JPH0858696A JP H0858696 A JPH0858696 A JP H0858696A JP 6194218 A JP6194218 A JP 6194218A JP 19421894 A JP19421894 A JP 19421894A JP H0858696 A JPH0858696 A JP H0858696A
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- Japan
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- axis
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目 的】 船体にスラスタや大角度舵等の特殊な装置
を装備する必要はなく、2軸のプロペラさえ装備してお
れば、位置保持が可能となり、建造費を大幅に削減でき
る方法を提供する。 【構 成】 前後方向推力を夫々独自に調整可能な推力
発生装置を有する2軸船において、この2軸船に方位セ
ンサ27と、位置センサ28と、偏差演算装置32と、
推進制御力演算装置33と、推力配分装置34とを配置
し、前記方位センサ27と位置センサ28との信号を偏
差演算装置32に入力して船首方位偏差値θと、船の前
後方向偏差値αとを算出する第1の工程と、船首方位偏
差値と船の前後方向偏差値とを推進制御力演算装置33
に入力して必要制御力を演算する第2の工程と、前記必
要制御力を前記推力配分装置34に入力して夫々2軸の
推力発生装置の推進力を制御する第3の工程からなる2
軸船における自動船位保持方式。
を装備する必要はなく、2軸のプロペラさえ装備してお
れば、位置保持が可能となり、建造費を大幅に削減でき
る方法を提供する。 【構 成】 前後方向推力を夫々独自に調整可能な推力
発生装置を有する2軸船において、この2軸船に方位セ
ンサ27と、位置センサ28と、偏差演算装置32と、
推進制御力演算装置33と、推力配分装置34とを配置
し、前記方位センサ27と位置センサ28との信号を偏
差演算装置32に入力して船首方位偏差値θと、船の前
後方向偏差値αとを算出する第1の工程と、船首方位偏
差値と船の前後方向偏差値とを推進制御力演算装置33
に入力して必要制御力を演算する第2の工程と、前記必
要制御力を前記推力配分装置34に入力して夫々2軸の
推力発生装置の推進力を制御する第3の工程からなる2
軸船における自動船位保持方式。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2軸船における自動船位
保持方式、より詳しくは例えば海洋観測船等において好
適な2軸船における自動船位保持方式に関するものであ
る。
保持方式、より詳しくは例えば海洋観測船等において好
適な2軸船における自動船位保持方式に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、例えば比較的深海域における海
洋の観測を行う場合の海洋観測船等においては自動船位
保持装置が設けられ、この自動船位保持装置により船体
を所定位置に保持することが行われている。この自動船
位保持装置としては図6(a)に示すように船体1に推
進器2を設けるとともに船首部にバウスラスタ3と船尾
部にスタンスラスタ4をそれぞれ配置したもの、あるい
は図6(b)に示すように船体1の船尾部に推進器2
a,2bを夫々有する推進軸5a,5bを配置するとと
もに船首部にバウスラスタ3aを配置したものが使用さ
れ、そして図7に示すように位置センサ6と方位センサ
7からの信号V1 〜V2 を中央演算装置8に入力し、こ
の中央演算装置8において制御信号V3 を作成し、この
制御信号V3 を推力制御装置9に入力して制御信号V4
〜V6 を得て推進器2とバウスラスタ3及びスタンスラ
スタ4を制御して船体位置を保持することが行われてい
る。
洋の観測を行う場合の海洋観測船等においては自動船位
保持装置が設けられ、この自動船位保持装置により船体
を所定位置に保持することが行われている。この自動船
位保持装置としては図6(a)に示すように船体1に推
進器2を設けるとともに船首部にバウスラスタ3と船尾
部にスタンスラスタ4をそれぞれ配置したもの、あるい
は図6(b)に示すように船体1の船尾部に推進器2
a,2bを夫々有する推進軸5a,5bを配置するとと
もに船首部にバウスラスタ3aを配置したものが使用さ
れ、そして図7に示すように位置センサ6と方位センサ
7からの信号V1 〜V2 を中央演算装置8に入力し、こ
の中央演算装置8において制御信号V3 を作成し、この
制御信号V3 を推力制御装置9に入力して制御信号V4
〜V6 を得て推進器2とバウスラスタ3及びスタンスラ
スタ4を制御して船体位置を保持することが行われてい
る。
【0003】即ち、船体1は潮流や風波等の外力を受け
て所定の位置に対して前後方向X、左右方向Y、及び回
頭角Zの三方向に変位する。この三方向の変位を修正す
るために位置センサ6によりXYの変位量を測定し、ま
た回頭角Zの変位量を方向センサ7により測定してその
信号を中央演算装置8に入力して制御信号V4 〜V6の
制御信号を作成し、この制御信号V4 〜V6 によりスラ
スタ3、4と推進器2を作動させて図6(a)の船体1
の場合には図8(a)〜(f)に示すようにスラスタ
3、4による推力Fy1 とFy2 、推進器2による推力
Fxを作用させて船体1の位置を修正することが行われ
ている。
て所定の位置に対して前後方向X、左右方向Y、及び回
頭角Zの三方向に変位する。この三方向の変位を修正す
るために位置センサ6によりXYの変位量を測定し、ま
た回頭角Zの変位量を方向センサ7により測定してその
信号を中央演算装置8に入力して制御信号V4 〜V6の
制御信号を作成し、この制御信号V4 〜V6 によりスラ
スタ3、4と推進器2を作動させて図6(a)の船体1
の場合には図8(a)〜(f)に示すようにスラスタ
3、4による推力Fy1 とFy2 、推進器2による推力
Fxを作用させて船体1の位置を修正することが行われ
ている。
【0004】しかし、このような自動船位保持装置にお
いては何れも船体1にバウスラスタ3とスタンスラスタ
4の両者、あるいはバウスラスタ3aのみを配置し、船
体1の左右方向への推力を得るものである。そのために
船首部や船尾部に横向きの開口を設けなければならない
ことから構造が複雑になり、かつ通常航行時に船体抵抗
が増加し燃費の低下を来すばかりでなく水中機器を利用
する場合にはケーブルが巻き込まれる恐れがある。ま
た、このスラスタにより発生する雑音により水中機器の
使用が困難となるなどの問題があった。
いては何れも船体1にバウスラスタ3とスタンスラスタ
4の両者、あるいはバウスラスタ3aのみを配置し、船
体1の左右方向への推力を得るものである。そのために
船首部や船尾部に横向きの開口を設けなければならない
ことから構造が複雑になり、かつ通常航行時に船体抵抗
が増加し燃費の低下を来すばかりでなく水中機器を利用
する場合にはケーブルが巻き込まれる恐れがある。ま
た、このスラスタにより発生する雑音により水中機器の
使用が困難となるなどの問題があった。
【0005】前記のような問題点を解消するために、2
軸船の操船舵の可動範囲を大きくした、いわゆる大角度
舵としこの大角度舵を操作することにより船位保持を行
う自動船位保持装置が提案されている。
軸船の操船舵の可動範囲を大きくした、いわゆる大角度
舵としこの大角度舵を操作することにより船位保持を行
う自動船位保持装置が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記大角度舵
を用いる場合は特殊装置となるため建造費が高くなるば
かりでなく、既存船へ殆ど適用することができないとい
う問題があった。
を用いる場合は特殊装置となるため建造費が高くなるば
かりでなく、既存船へ殆ど適用することができないとい
う問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来技術の
問題点を解決するためになされたものであって、前後方
向推力を夫々独自に調整可能な推力発生装置を有する2
軸船において、 a)この2軸船に方位センサと位置センサと偏差演算装
置と推進制御力演算装置と推力配分装置とを配置し、 b)前記方位センサと位置センサとの信号を前記偏差演
算装置に入力して船首方位偏差値と船の前後方向偏差値
とを算出する第1の工程と、 c)前記船首方位偏差値と前記船の前後方向偏差値とを
前記推進制御力演算装置に入力して必要制御力を算出す
る第2の工程と、 d)前記必要制御力を前記推力配分装置に入力して夫々
2軸の推力発生装置の推進力を制御する第3の工程とよ
りなる2軸船における自動船位保持方式を提案するもの
である。
問題点を解決するためになされたものであって、前後方
向推力を夫々独自に調整可能な推力発生装置を有する2
軸船において、 a)この2軸船に方位センサと位置センサと偏差演算装
置と推進制御力演算装置と推力配分装置とを配置し、 b)前記方位センサと位置センサとの信号を前記偏差演
算装置に入力して船首方位偏差値と船の前後方向偏差値
とを算出する第1の工程と、 c)前記船首方位偏差値と前記船の前後方向偏差値とを
前記推進制御力演算装置に入力して必要制御力を算出す
る第2の工程と、 d)前記必要制御力を前記推力配分装置に入力して夫々
2軸の推力発生装置の推進力を制御する第3の工程とよ
りなる2軸船における自動船位保持方式を提案するもの
である。
【0008】そして好ましくは、2軸船には風向風速計
と潮流計が併設され、これらの機器より得られた信号に
より船体に作用する外力とその方向が検知される。そし
てその信号により自動又は手動により2軸に連なる推力
発生装置を操作し、あらかじめ船体1を外力が作用する
方向に回頭させる。前記自動船位保持方式により所定の
方位に、即ち外力の作用する方位に船体が回頭した後
に、船体が所定の位置を外れていた場合は位置センサか
らの信号により2軸の推力発生装置により船体を前進さ
せて所定の位置に船体が位置するよう操船するのであ
る。
と潮流計が併設され、これらの機器より得られた信号に
より船体に作用する外力とその方向が検知される。そし
てその信号により自動又は手動により2軸に連なる推力
発生装置を操作し、あらかじめ船体1を外力が作用する
方向に回頭させる。前記自動船位保持方式により所定の
方位に、即ち外力の作用する方位に船体が回頭した後
に、船体が所定の位置を外れていた場合は位置センサか
らの信号により2軸の推力発生装置により船体を前進さ
せて所定の位置に船体が位置するよう操船するのであ
る。
【0009】
【作 用】前記2軸船の自動船位保持方式によれば、船
体が所定の位置外に位置した場合に、外力に対して大き
く船体の方位が外れている場合はあらかじめ風向風速計
と潮流計とにより船体をその外力が作用する方向に回頭
する。これに対して船体の方位が外力の作用する方向に
大巾なズレがないときは、直ちに方位センサと位置セン
サとによりその船首方位偏差値と船の前後方向偏差値と
を算出し、この各偏差値に基づき2軸の推力発生装置を
操作して正確な外力の作用方向に船首を回頭する。そし
て必要に応じて船体を前進させて所定の位置に到達する
よう位置修正を行うのである。
体が所定の位置外に位置した場合に、外力に対して大き
く船体の方位が外れている場合はあらかじめ風向風速計
と潮流計とにより船体をその外力が作用する方向に回頭
する。これに対して船体の方位が外力の作用する方向に
大巾なズレがないときは、直ちに方位センサと位置セン
サとによりその船首方位偏差値と船の前後方向偏差値と
を算出し、この各偏差値に基づき2軸の推力発生装置を
操作して正確な外力の作用方向に船首を回頭する。そし
て必要に応じて船体を前進させて所定の位置に到達する
よう位置修正を行うのである。
【0010】
【実 施 例】以下、図1〜図5を参照して本発明によ
る2軸船の自動船位保持方式の一実施例を説明する。図
1は船体21の平面図であって、この船体21には推力
発生装置としてのプロペラ22aと22bとが配置さ
れ、これらのプロペラ22a,22bは主軸23a,2
3bを介して主機24a,24bにそれぞれ連結されて
いる。
る2軸船の自動船位保持方式の一実施例を説明する。図
1は船体21の平面図であって、この船体21には推力
発生装置としてのプロペラ22aと22bとが配置さ
れ、これらのプロペラ22a,22bは主軸23a,2
3bを介して主機24a,24bにそれぞれ連結されて
いる。
【0011】そして自動制御装置25からの信号V11,
V12が主機24a,24bに与えられ、プロペラ22
a,22bの回転数が調速されるようになっている。即
ち、推力が調整可能となっている。この場合、プロペラ
22a,22bが可変ピッチプロペラで構成されている
ときは自動制御装置25からの信号V11,V12は可変ピ
ッチプロペラの翼角調整装置に入力されればよい。な
お、前記プロペラ22a,22bの後方に舵26a,2
6bがそれぞれ配置されている。
V12が主機24a,24bに与えられ、プロペラ22
a,22bの回転数が調速されるようになっている。即
ち、推力が調整可能となっている。この場合、プロペラ
22a,22bが可変ピッチプロペラで構成されている
ときは自動制御装置25からの信号V11,V12は可変ピ
ッチプロペラの翼角調整装置に入力されればよい。な
お、前記プロペラ22a,22bの後方に舵26a,2
6bがそれぞれ配置されている。
【0012】自動制御装置25は、図2にも示すように
方位センサ27と位置センサ28と風向風速計29と汐
流計30と、これらの信号を受けて処理する中央演算装
置31等で構成されており、そしてこの中央演算装置3
1は、偏差演算装置32と推進制御力演算装置33と推
力配分装置34とから構成されている。前記構成による
2軸を有する船体21において、今、図3に示すように
目標点〔O〕を中心とする半径Rの内(所定位置)に船
体21を保持しようとする場合において、風波による外
力P1 と潮流による外力P2 との合成外力P3 が作用し
ており、更に船体21が所定位置を外れたX1 点に存在
していたとき、先ず風向風速計29及び潮流計30から
の信号V13とV14が中央演算装置31に入力され、そし
て2軸の推力発生装置22a,22bが制御されてほゞ
合成外力P3 が作用する方向に船体21は回頭されなが
らX2 点に達する。
方位センサ27と位置センサ28と風向風速計29と汐
流計30と、これらの信号を受けて処理する中央演算装
置31等で構成されており、そしてこの中央演算装置3
1は、偏差演算装置32と推進制御力演算装置33と推
力配分装置34とから構成されている。前記構成による
2軸を有する船体21において、今、図3に示すように
目標点〔O〕を中心とする半径Rの内(所定位置)に船
体21を保持しようとする場合において、風波による外
力P1 と潮流による外力P2 との合成外力P3 が作用し
ており、更に船体21が所定位置を外れたX1 点に存在
していたとき、先ず風向風速計29及び潮流計30から
の信号V13とV14が中央演算装置31に入力され、そし
て2軸の推力発生装置22a,22bが制御されてほゞ
合成外力P3 が作用する方向に船体21は回頭されなが
らX2 点に達する。
【0013】このとき風向風速計29及び潮流計30の
信号による正確な制御は実際上不可能であることから前
述したようにほゞ合成外力P3 の作用方向に回頭させる
のみとなる。その後、図4に示すように合成外力P3 か
らの方位偏差値〔θ〕が、また、方向センサ27の信号
V15と偏差演算装置32により、また所定位置からの船
の前後方向偏差値〔α〕が、位置センサ28からの信号
V16と偏差演算装置32により夫々算出される(第1の
工程)。
信号による正確な制御は実際上不可能であることから前
述したようにほゞ合成外力P3 の作用方向に回頭させる
のみとなる。その後、図4に示すように合成外力P3 か
らの方位偏差値〔θ〕が、また、方向センサ27の信号
V15と偏差演算装置32により、また所定位置からの船
の前後方向偏差値〔α〕が、位置センサ28からの信号
V16と偏差演算装置32により夫々算出される(第1の
工程)。
【0014】次に、この方位偏差値〔θ〕と船の前後方
向偏差値〔α〕が推進制御力演算装置33に入力され、
これらの方位偏差値〔θ〕と船の前後方向偏差値〔α〕
とがゼロとなるような必要制御力、即ち船体21の前後
方向制御力Fxと回頭方向制御力Mが算出される(第2
の工程)。 即ち図5に示すように、プロペラ22aの推力・・・F1 プロペラ22b の推力・・・F2 そして船体21の中心線からのプロペラ22a,22b
までの距離を〔a〕とするときは、 Fx= F1 + F2 ,Fy= 0,M=2×F1 − a×F2 の関係式より「必要制御力」が算出され、その結果が推
力配分装置34に入力される。そしてプロペラ22a,
22bの指令推力F1 ,F2 が算出される。即ち、 F1 =(aFx−M)/2a,F2 =(aFx+M)/2a として指令推力F1 ,F2 が算出されるのである(第3
の工程)。
向偏差値〔α〕が推進制御力演算装置33に入力され、
これらの方位偏差値〔θ〕と船の前後方向偏差値〔α〕
とがゼロとなるような必要制御力、即ち船体21の前後
方向制御力Fxと回頭方向制御力Mが算出される(第2
の工程)。 即ち図5に示すように、プロペラ22aの推力・・・F1 プロペラ22b の推力・・・F2 そして船体21の中心線からのプロペラ22a,22b
までの距離を〔a〕とするときは、 Fx= F1 + F2 ,Fy= 0,M=2×F1 − a×F2 の関係式より「必要制御力」が算出され、その結果が推
力配分装置34に入力される。そしてプロペラ22a,
22bの指令推力F1 ,F2 が算出される。即ち、 F1 =(aFx−M)/2a,F2 =(aFx+M)/2a として指令推力F1 ,F2 が算出されるのである(第3
の工程)。
【0015】このような自動制御中において船体21は
図3に示すように合成外力P3 の作用によりX2 点から
X6 点に変位して正確に合成外力P3 方向に船首が回頭
することになる。その後、船体21の前後方向偏差値
〔α〕のみが演算装置33に入力され、プロペラ22
a,22bの推力F1 ,F2 は等しくなり、船体21が
前進して所定位置に達するのである。
図3に示すように合成外力P3 の作用によりX2 点から
X6 点に変位して正確に合成外力P3 方向に船首が回頭
することになる。その後、船体21の前後方向偏差値
〔α〕のみが演算装置33に入力され、プロペラ22
a,22bの推力F1 ,F2 は等しくなり、船体21が
前進して所定位置に達するのである。
【0016】勿論、船体21の船首が合成外力P3 に対
してほゞ等しい方向に位置している場合は、風向風力計
29と潮流計30の信号V13,V14は無視することがで
きるので操船が著しく簡単となる。
してほゞ等しい方向に位置している場合は、風向風力計
29と潮流計30の信号V13,V14は無視することがで
きるので操船が著しく簡単となる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による2軸船における自動船位保持方式によれば次の効
果を奏することができる。 イ)船体にスラスタや大角度舵等の特殊の装置を装備す
る必要はなく、2軸のプロペラさえ装備しておれば位置
保持が可能であるため建造費を大幅に削減することが可
能となる。
による2軸船における自動船位保持方式によれば次の効
果を奏することができる。 イ)船体にスラスタや大角度舵等の特殊の装置を装備す
る必要はなく、2軸のプロペラさえ装備しておれば位置
保持が可能であるため建造費を大幅に削減することが可
能となる。
【0018】ロ)信頼性の比較的低い風向風速計と潮流
計の信号によることなく、合成外力に対して船体を正確
に回頭できるため、装置が安価である上に正確な自動船
位保持が可能である。 ハ)合成外力方向に船首を向けるため回頭モーメントの
発生は殆んど必要なく、2軸のプロペラにより発生でき
る推力=位置保持限界外力となり、これまで推力不足で
不可能とされていた、かなりの高海象中においても位置
保持が可能となる。 ニ)船体を改造する必要がないことから、既存船にも容
易に適用できる。
計の信号によることなく、合成外力に対して船体を正確
に回頭できるため、装置が安価である上に正確な自動船
位保持が可能である。 ハ)合成外力方向に船首を向けるため回頭モーメントの
発生は殆んど必要なく、2軸のプロペラにより発生でき
る推力=位置保持限界外力となり、これまで推力不足で
不可能とされていた、かなりの高海象中においても位置
保持が可能となる。 ニ)船体を改造する必要がないことから、既存船にも容
易に適用できる。
【図1】本発明による2軸船の概念を示す平面図であ
る。
る。
【図2】自動制御装置の系統図である。
【図3】本発明の作用説明図である。
【図4】本発明の作用説明図である。
【図5】本発明による船体の制御説明図である。
【図6】(a),(b)は従来の自動船位保持方式の概
念の説明図である。
念の説明図である。
【図7】従来の自動船位保持方式の自動制御装置の系統
図である。
図である。
【図8】(a)〜(f)は従来の自動船位保持方式の操
作方法の説明図である。
作方法の説明図である。
1,21 船体 2 推進器 3 バウスラスタ 4 スタンス
ラスタ 5a,5b 推進軸 6,28 位置セ
ンサ 7,27 方位センサ 8,31 中央演
算装置 9 推力制御装置 22a,22b
プロペラ 23a,23b 主軸 24a,24b
主機 25 自動制御装置 26a,26b
舵 29 風向風速計 30 潮流計 32 偏差演算装置 33 推進制御
力演算装置 34 推力配分装置
ラスタ 5a,5b 推進軸 6,28 位置セ
ンサ 7,27 方位センサ 8,31 中央演
算装置 9 推力制御装置 22a,22b
プロペラ 23a,23b 主軸 24a,24b
主機 25 自動制御装置 26a,26b
舵 29 風向風速計 30 潮流計 32 偏差演算装置 33 推進制御
力演算装置 34 推力配分装置
Claims (1)
- 【請求項1】 前後方向推力を夫々独自に調整可能な推
力発生装置を有する2軸船において、この2軸船に方位
センサと、位置センサと、偏差演算装置と、推進制御力
演算装置と、推力配分装置とを配置し、前記方位センサ
と位置センサとの信号を前記偏差演算装置に入力して船
首方位偏差値と、船の前後方向偏差値とを算出する第1
の工程と、前記船首方位偏差値と船の前後方向偏差値と
を前記推進制御力演算装置に入力して必要制御力を演算
する第2の工程と、前記必要制御力を前記推力配分装置
に入力して夫々2軸の推力発生装置の推進力を制御する
第3の工程とよりなることを特徴とする2軸船における
自動船位保持方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6194218A JPH0858696A (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 2軸船における自動船位保持方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6194218A JPH0858696A (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 2軸船における自動船位保持方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0858696A true JPH0858696A (ja) | 1996-03-05 |
Family
ID=16320924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6194218A Pending JPH0858696A (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 2軸船における自動船位保持方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0858696A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6032087A (en) * | 1997-02-17 | 2000-02-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Ship position control system |
| JP2002145193A (ja) * | 2000-11-06 | 2002-05-22 | Japan Marine Sci & Technol Center | 外力を利用した舶用定点保持方法とその装置 |
| JP2002173086A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 洋上プラットフォームの制御方法 |
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