JPH11321776A - 船舶海洋構造物の横揺れ抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、減揺効果が広い範囲で得られ
るように、かつ船速低下をまねかないで横揺れを抑制で
きる船舶海洋構造物の横揺れ抑制装置を提供する。 【解決手段】 船舶１０の甲板１３上にウイングセイル
１５を水平旋回自在に設け、そのウイングセイル１５の
迎え角を調整するサーボ機構１７を設け、航走時に上記
ウイングセイル１５で揚力を発生させて横揺れを抑える
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶海洋構造物の
横揺れを抑制する船舶海洋構造物の横揺れ抑制装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、船舶海洋構造物の動揺を抑制する
ものとして、(1) アンチローリングタンク、(2) フィン
スタビライザー、(3) ハイブリッド減揺装置がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、(1) ア
ンチローリングタンクは、減揺のための固有の振動数が
決まってしまい、減揺効果が固有周期に限定される、
(2) フィンスタビライザーでは、水中翼を利用するた
め、抵抗が発生し船速が低下する、(3) ハイブリッド減
揺装置では、機構が複雑になる問題がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、構造が簡単で、減揺効果が広い範囲で得られるよう
に、かつ船速低下をまねかないで横揺れを抑制できる船
舶海洋構造物の横揺れ抑制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】上記目的を達成するため
に本発明は、船舶の甲板上にウイングセイルを水平旋回
自在に設け、そのウイングセイルの迎え角を調整するサ
ーボ機構を設け、航走時に上記ウイングセイルで揚力を
発生させて横揺れを抑えるようにした船舶海洋構造物の
横揺れ抑制装置である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【０００７】図１において、１０は、海洋構造物として
の船舶で、推進器１１とラダー１２とを備え、海上Ｓを
高速航送するようになっている。

【０００８】この船舶１０の甲板１３上には、船舶１０
の略重心を通る位置にマスト１４が設けられ、そのマス
ト１４に、回転自在にウイングセイル１５が設けられ
る。

【０００９】ウイングセイル１５は、リンク機構１６を
介してサーボ機構１７に連結され、そのサーボ機構１７
により迎え角を自在に調整できるようになっている。

【００１０】図２に示すように、ウイングセイル１５
は、多数の流線型のリブ板１８を、上部から下部に掛け
て漸次長くなるように形成し、そのリブ板１８にマスト
１４を挿通する穴１９を形成し、このリブ板１８をマス
ト１４に上下に間隔を置いて回転自在に取り付けると共
にこれらリブ板１８の全体を覆うように帆布２０を貼り
付けて形成される。

【００１１】このウイングセイル１５は、マスト１４に
挿通された後、リンク機構１６とサーボ機構１７にて、
セイル角度が制御されるようになっている。

【００１２】さて、本発明は、船舶１０が、航走中に波
浪等の外乱でローリングを起こす際に、ウイングセイル
１５の角度（迎え角）を操作して、そのローリングを打
ち消すモーメント力を作用させてローリングを抑えるよ
うにしたものである。

【００１３】これを、図４により説明する。

【００１４】先ず船舶１０がセイル操作角度δs を保っ
て航走するとすると、ウイングセイル１５には、相対風
速で揚力Ｌが発生する。この揚力Ｌにより、船幅方向に
は、モーメント力Ｍが発生し、このモーメントＭでロー
リングを抑えるようにするものである。

【００１５】また、船舶１０が、低速航走時や停船時に
は、海上風を利用して揚力を発生し、横揺れを抑えるこ
とができる。

【００１６】以下この減揺制御を詳しく説明する。

【００１７】先ず、船舶１０には、図示していないが、
船体の状態（横流れ速度ｖ、横揺れ角速度ｐ、横揺れ角
φ、回頭角速度ｒ、回頭角ψ、舵角δ、セイル操作角δ
s ）を検出する各種センサが設けられている。

【００１８】船体の減揺の制御ロジックは、ウイングセ
イルを用いて線形自乗最適レギュレータを用いて制御を
行う。

【００１９】この最適レギュレータに用いる線形運動方
程式は、数１のとおりである。

【００２０】

【数１】

【００２１】この数１の運動方程式から最適レギュレー
タの手法を用いて、数２で示される制御入力ｕを求め
る。

【００２２】

【数２】

【００２３】このゲインマトリックスＫを用いて、時々
刻々の状態量（状態ベクトル）から制御入力を計算し、
セイルの操作角度を制御する。

【００２４】図３は、減揺制御を行うブロック図を示し
たものである。

【００２５】図において、３０は船体、３１は、ウイン
グセイル１５を操作するリンク機構１６とサーボ機構１
７からなるアクチュエータ、３２は、船体の状態（横流
れ速度ｖ、横揺れ角速度ｐ、横揺れ角φ、回頭角速度
ｒ、回頭角ψ）を検出するセンサ、３３は、上記数１，
２を演算するための演算装置である。

【００２６】先ず、ロール角＝０となる指令と、センサ
３２からの船体の状態が加算器３４を介して演算装置３
３に入力されて、セイル角度の操作量３５がアクチュエ
ータ３１に入力され、それに基づいて船体３０のウイン
グセイルが操作されてロール角が「０」になるように制
御されるが、この際、船体３０には、波浪等の外乱３６
が加わるため、センサ３２は、この外乱３６の加わった
船体の状態を、横揺れ速度ｖ，横揺れ角速度ｐ、横揺れ
角φ、回頭角速度γ、回頭角ψの変化として検出し、こ
れに基づいて演算装置３３が、ゲインマトリックスＫを
用いて、時々刻々の状態量（状態ベクトル）から制御入
力を計算し、外乱３６を加味した制御量を決定して最適
化を図るようになっている。

【００２７】次に、本発明の減揺制御の結果を図５によ
り説明する。

【００２８】図５（ａ）は、ウイングセイルの操作角を
０にして船舶を３０ノットで航走したときのロール角の
経時変化を示したもので、図５（ｂ）は、図５（ａ）の
ロール角の経時変化に対してウイングセールを制御した
ときのロール角の経時変化を示し、図５（ｃ）は、その
ときのウイングセイルの操作角の制御の経時変化を示し
ている。

【００２９】図５（ａ）に示すように、ウイングセイル
を操作しない場合は、±約１０度ロール角が不規則に変
化するが、この変化に対して図５（ｃ）に示すようにウ
イングセイル角度を制御することで、図５（ｂ）に示す
ようにロール角度の変化を±約２度の範囲に減揺するこ
とができた。

【００３０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、船舶の航
走中に生じるローリングを、ウイングセイルの角度を操
作することでローリングを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。

【図２】図１のウイングセイルの詳細図である。

【図３】本発明における減揺制御を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明において、ウイングセイルによる減揺を
説明する図である。

【図５】本発明において、ウイングセイルによる減揺の
実験結果を示す図である。

【符号の説明】

１０ 船舶 １３ 甲板 １５ ウイングセイル １７ サーボ機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 船舶の甲板上にウイングセイルを水平旋
   回自在に設け、そのウイングセイルの迎え角を調整する
   サーボ機構を設け、航走時に上記ウイングセイルで揚力
   を発生させて横揺れを抑えるようにしたことを特徴とす
   る船舶海洋構造物の横揺れ抑制装置。