JPS6164598A - 自動守錨制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、船舶の錨を９錨するのに用いる自動守備制御
装置に関する。

（従来技術） 錨泊中の船舶がその錨泊位置を保持すること即ち９錨す
ることは、重要な課題であり、本来錨がン毎底に正常な
把駐状態で噛込んでおれば、ｒｌ［）の位置し才錨鎖長
さと外力とにより一義的に決定される。

こうした状態では、予め投錨位置を、他船あるいは障害
物との位置関係を考慮して決定することで他船あるいは
障害物との衝突と言う問題（：１回避することができる
。

しかし、船にかかる外力が１１１１及び錨鎖から決まる
把駐力を」二凹ると錨が海底の土中を移動するいわゆる
走錨が起こる。

走錨が始まると船が受ける外力が急激に減少することが
ないためその状態がＮ１．Ｉｌ続され、衝突などの重大
事故につながる。

従来では、地−１二の固定物を見過しながら船首方向の
変化を観察し、それが一定方向のままｌ１ｌｉｌが移動
する場合には走錨状態であると判断し、また対地船位を
船位測方法により測定することにより走錨状態か否かを
判断し、走錨状態にあるときには錨鎖を更に繰出して把
駐力を高めたり、主機を作動させて推進力を発生させた
り、これと同時にアテ舵を併用したり、→ノーイト′ス
ラスタを作動させたりずろなどの対策を詔しることによ
って１錨するのが一般的であった。

（発明が解決しよ・うとする問題点） −に記従来の守備方法では、錨と錨鎖との把ル１：力や
船体に作用する外力の大きさを正確に把握することなし
に専ら乗組員の経験に基いてウィンドラスや本殿などを
守１１１Ｎ操作したり、或いは走錨状態になってからよ
うや（乗組員の経験に基いて守備操作したりしていたの
で、乗組員の経験や勘に依？Ｙすることが多いこと、１
錨の確実性・信頼性に欠りること、１錨の自動化に適さ
ないこと、等々の問題がある。

（問題を解決するための手段） 本発明の自動守備制御装置は、海底土質検出器と、繰出
し連鎖長検出器と、！！Ｍ鎖角挟角検出器錨１１゛１張
力検出器と、風向風速検出器と、潮流検出器と、これら
の検出器からの検出信号を受けて錨とｆ１１１鎖との１
１４大把駐力およびｒ［０体に働く外力を演算すると共
にｔｆ＋ｔ　ｆｆ１３’ｆ張力を最大把駐力以下に保持
するのに必要な＆ｉ！横方向の守備制御叫ＩＬ進力を演
算しこの守錨制御推進力に応した制御信号を主機制御手
段、旋回装置制御手段或いは吃水制御手段へ出力する制
御装置とを備えたものである。

（作用） 本発明は以上のように構成されるから、制御装置におい
ては海底土質、錨鎖張力、繰出し連鎖長及び予め設定さ
れた水深などのデータを用いて錨と錨鎖との最大把駐力
が求められ、風向風速、潮流の方向・流速及び予め設定
された諸元などを用いてＱＨ’ｌ、体に働く外力が求め
られ、上記最大把駐力、錨鎖角及び外力用いて錨鎖張力
を最大把駐力以下に保持するのに必要な縦横方向のｔ＋
ｈ進力が求められ、この推進力を発生さ一１゛るための
制御信号が主機制御手段、旋回装置制御手段或いは吃水
制御手段へ出力される。このようにして、錨鎖張力を最
大把駐力以下に保持するように守備制御されることにな
る。

尚、旋回装置とは、操舵装置やハウスラスクのことであ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

先ず、この自動守備制御装置及び係船装置の全体構成に
ついて第１図に基いて説明する。

１’４＋）体後部の上部構造にあるコントロール室１に
は制御装置２、ジャイロ３及びコントロールコンソール
４　（以下、操作盤という）が配設されており、操作盤
４から遠隔操作される左右１対のウィンドラス５がＩ＋
）体部部上甲板」二に配設され、各ウィンドラス５から
繰出される錨鎖６は各ボースパイプ７を通ってｎ（１側
に臨み、その先端には錨８が連結されている。

−１−記錨鎖６の張力をロードセル等で検出する錨鎖張
力検出器９がウィンドラス５から繰出した錨釘（６に連
係させて設けてあり、またウィンドラス５の回転数から
繰出し連鎖長を検出する繰出し連鎖長検出器１０からの
検出信号は制御装置２へ出力される。

投錨状態にあるときに、平面視で船体中心線に対する錨
鎖６の繰出し角θ（第３図参照）をイメージセンサやテ
レビカメラで検出する錨鎖角検出器１１がホースパイプ
７の」三方の舷側部に設けられ、その検出信号が制御装
置２へ出力される。

更に、海底に向けて所定の超音波を発信する超音波発信
器１２ａと上記超音波の反射波を受信する超音波受信器
１２ｂとからなる海底土質検出器１２が船体底部に設け
られ、その検出信号が制御装置２へ出力される。尚、こ
の海底土質検出器１２は水深検出器１３の機能をも兼備
するものである。

船体に働く外力の計算基礎となる潮流の方向と潮流流速
を超音波を用いて検知する潮流検出器１４が船体前部の
底部に設けられ、その検出信号も制御装置２へ出力され
る。これと同時に、上記超音波式検出器１２・１３・１
４の検出データを補正するために必要な塩分濃度と水温
とを各々検出する塩分濃度検出器１５及び水温センサ１
６が船体後部の底部に設けてあり、これらの検出信号も
制御装置２へ出力される。

そして、船体前後部の両側には吃水を電気的に検出する
４個の吃水計１７が付設され、その検出信号も制御装置
２へ出力される。

船体に働く外力の計算基礎となる風向と風速とを検出す
る風向風速計１８からの検出信号も制御装置２へ出力さ
れる。

尚、符号１９はウォータバラストポンプ、符号２０は主
機、符号２２はバウスラスタである。

上記制御装置２は、」−記各種検出器９〜１８からの検
出信号および予め設定された設定データを用いて錨８と
錨鎖６とが発揮し得る最大把駐力を演算すると共にＩ’
ｌｆ３体に働く外力（風力及び潮流力）を演算し、錨鎖
張力Ｔ。が最大把駐力以下になるように、必要に応じて
ウィンドラス制御手段５ａへ制御信号を出力することに
より錨鎖６を更に繰出すよう制御したり、或いはウォー
タバラスｌ−ポンプ１９とバラストバルブを制御する吃
水制御手段１９ａへ制御信号を出力してパラストウォー
タを注排水することにより風力や潮流力を緩和するよう
に制御したり、或いは主機制御手段２０ａへ制御信号を
出力してプロペラ推進力で守備制御したり、またこれと
同時に操舵装置制御手段２１ａへも制御信号を出力して
舵角を制御したり、或いはバウスラスタ制御手段２２ａ
へ制御信号を出力して旋回推進力を制御したりするもの
である。

次に、上記自動守備制御装置は、第２図のブロック図に
示すように、前述の各種検出器９〜１８と上記制御装置
２とから構成される。

上記制御装置２は、検出信号受信処理装置２３と、中央
演算装置２４と、タイマ２５と、ＲＯＭ２６と、Ｉ？Ａ
Ｍ２７と、データ設定器２８と、制御信号出力装置２９
とから構成される。

上記検出信号受信処理装置２３は、各種検出器９〜１８
から検出信号を受けその検出信号を必要に応じてＡＤ変
換、増幅、波形整形して中央演算装置２４へ出力する一
方、中央演算装置２４がらは検出信号処理信号を受ける
ものである。

上記検出信号受信処理装置２３で処理された信号は中央
演算装置２４を経てＲＡＭ２７に格納される。

上記ＲＯＭ２６には中央演算装置２４で実行される後述
の各種演算の為の演算プログラムが格納されている。

」二記タイマ２５は所定周期の作動信号を中央演算装置
２４へ出力し、この作動信号に基いて演算処理が所定周
期で実行される。

上記データ設定器２８は、各種検出信号で得られるデー
タ以外のデータであって、錨鎖カテナリを求める演算、
最大把駐力の演算、船体に働く外力の演算などの各種演
算のために必要な各種データ、即ち船体諸元（ＬｘＢｘ
Ｄ）　　・上部構造の寸法・錨鎖単位型ｆｆｉ　（ＷＣ
’）　　・錨の型式と寸法・ポースパイプ摩擦力などの
データを設定して中央演算装置２４ヘデイジタル入力す
るものである。

尚、吃水、水深などのデータはデータ設定器２８に入力
するようにしてもよい。

上記制御信号出力装置２９は中央演算装置２４から制御
信号を受けて、必要に応じてＤＡ変換したり増幅したり
してウィンドラス制御手段５ａ、主機制御手段２０ａ、
バウスラスタ制御手段２２ａ、操舵装置制御手段２１ａ
、吃水制御手段１９ａへ出力するものである。

次に、中央演算装置２４において演算される錨鎖カテナ
リの演算、錨８と錨鎖６との最大把駐力の演算、船体に
働く外力の演算、守錨制御推進力の演算等について説明
する。

先ず、錨鎖カテナリ理論式に基いて錨鎖カテナリを求め
ることにより、最大把駐力が計算される。

錨鎖カテナリは、検出データとして得られる繰出し連鎖
長Ｃ，錨鎖張力Ｔ。、水深［■などを主要パラメータと
して次のように計算される（第４図参照）。

Ｓ＝ｆ＋　　（Ｔ、Ｈ，ｄ、ｗｃ） Ｓ・・錨鎖カテナリのガース長 Ｔ・・錨鎖張力の水平分力 Ｈ・・水深 ｄ・・水面とホースパイプ間の垂直距離ＷＣ・・錨鎖単
位重量 φ＝ｆｚ　　（Ｔ　ｏ　＋　Ｈ、ｄ　、　ｗ　ｃ　）φ
・・錨鎖上端の仰角 Ｔｏ　・・錨鎖張力 Ｔ＝Ｔｏ　ｃｏｓ　　φ ｙ＝ｆ　ｌ　（Ｔ、　　ｗｃ　、　　Ｓ）Ｙ・・錨鎖カ
テナリ水平長さ Ｚ＝Ｃ−Ｓ Ｚ・・錨鎖の海底直線部長さ 尚、」−記Ｔ。とじては検出錨鎖張力にホースパイプ摩
擦力を加えた値が用いられる。

尚、上記ｆ、　、ｆ２、ｆ、は錨鎖カテナリ理論式から
１７−られる関数関係を示すものであるが、一般に知ら
れている理論式なのでその詳細な説明を省略する。

上記のようにして得られた錨鎖の海底直線部長さＺ、検
出データとして得られる海底土質ρ及び設定データとし
て入力されたデータなどのデータに基いて、錨８と錨鎖
６とが発揮し得る最大把駐力Ｔ。ｍｎｘは、次のように
得られる。

ＴｏｆｆｌａＸ−Ｔ（ρ）　＋Ｔ　（Ｚ）」〕記Ｔ　（
ρ）は海底土質ρと錨の型式及び寸法とから決まる錨８
自体の把駐力で、Ｔ　（Ｚ）は錨鎖の海底直線部長さＺ
と錨鎖単位重量Ｗｃとから決まる錨鎖６の把駐力である
。

第３図には錨泊中の船体に働く力が図示してあり、符月
Ｆは風と潮流による外力、符号Ｔは錨鎖張力の水平成分
、符号Ｆｐは主機でプロペラを駆動して得られる船体縦
方向の守錨制御推進力、符号Ｆ、はバウスラスタを駆動
して得られるｆｌｌ）体中心線直交方向へ向く守錨制御
推進力或いはプロペラを回転させながらアテ舵すること
により得られる船体中心線直交方向へ向く守錨制御推進
力である。

ここで、船体が移動することなくその位置を保持する条
件、つまり守１１Ｎのための条件は、縦横方向の力のバ
ランスより次のようになる。

Ｆ　ｓｉｎα−Ｆ、＋Ｔ　ｓｉｎθ Ｆ　ｃ、ｏｓα　−ＦＰ＋ＴＣＯ８θ Ｔ＝Ｔ、ｃｏｓφ Ｔ、≦ＴｏｌｌｌａＸ−Ｔ（ρ）＋Ｔ　（Ｚ）」二記外
力Ｆ及びαは検出データとして得られる潮流方向・流速
、風向・風速及び吃水、設定データとして入力される船
体諸元（Ｉ、ｘＢｘｌ））と」二部構造寸法とを用いて
求められる。

上記錨鎖角０は検出データとして得られ、φは錨鎖カテ
ナリの計算より得られる。

従って、上記４式及び錨鎖カテナリ理論式から、上記４
式を満足するＦＰ及びＦｓの値が求められることになる
。

尚、上記のように縦横方向の力のバランスに加えて、鉛
直軸回りのモーメントのバランスも考慮することも考え
られる。そしてこの場合、バウスラスタ２２に横向き推
進力とアテ舵による横向き推進力とでモーメントのバラ
ンスを計ったり、バウスラスタ２２を装備していない船
においては錨鎖繰出しによって最大把駐力Ｔ。−８を増
加させながらアテ舵による横向き推進力でモーメントの
バランスを計ることも考えられる。

また、外力を軽減する目的で風力が強いときは吃水を深
くして水面上船側面積を小さくする、さらに潮力が強い
ときは吃水を浅くして水面下面積を小さくするなど吃水
調整により外力を軽減することも考えられる。

尚、船体に働く外力Ｆを求めるのに、吃水計１７で検出
される波高・方向・周期及びうねり高さ・方向・周期な
どのデータを加味して外力Ｆを演算するのが望ましい。

以上のようにして守錨制御推進力Ｆ、及びＦ。

が決定され、縦方向推進力ＦＰ及び横方向推進力Ｆ、を
発生させるための制御信号が中央演算装置２４から制御
信号出力装置２９を介して主機制御手段２０ａ、バウス
ラスタ制御手段２２ａ或いは操舵装置制御手段２１ａへ
各々出力される。

この場合、制御信号が上記各手段２０ａ・２１ａ・２２
ａの全部へ同時に出力されることもあるし、何れかの２
手段へ或いは何れかの１手段へ出力されることもある。

また、場合によっては錨鎖６を繰出して最大把駐力Ｔ。

ｍａＫを増加させるためにウィンドラス制御装置５ａへ
も制御信号が出力され、或いは潮流力や風力の影響を緩
和すべくパラストを注排制御するための制御信号が吃水
制御手段１９ａへ出力される。

次に、−１−記中央演算装置２４で実行される演算手順
について、第５図のフローチャートにより簡１ｉｉに説
明するが、図中５ｌ−３９は各ステ・７プを示ず。

Ｓｌにおいてスタート後、Ｓ２においてタイマ２５から
の作動信号が入力されると、Ｓ３へ移行してＲＡＭ２７
に格納されている各種データが読込まれ、Ｓ４において
は上記データ及びＲＯＭ２６に格納されている演算プロ
グラムを用いて錨鎖カテナリ演算を行い最大把駐力Ｔ。

□ａｘの演算がなされる。

Ｓ５においては検出された錨鎖張力Ｔ。（厳密には検出
錨鎖張力にホースパイプ摩擦力を加えた値）が最大把駐
力Ｔ。１８８より小さいか否かが判定され、小さいとき
にはＳ９へ移行し、また小さくないときにはＳ６へ移行
する。

Ｓ６においてはｌｌ１１）体外力Ｆが演算され、Ｓ７に
おいては所要室ｇｉｎ制御力Ｆ８．及びＦ、が演算され
、Ｓ８においてＦＰ及びＦ３に応じた制御信号が出力さ
れ、Ｓ８から８３へ移行し、」１記同様のステツブを繰
り返す。

尚、第５図のフローチャートにおいては、ウィン１′ラ
ス制御手段５ａや吃水制御手段１９ａへ制御信号を出力
するロジックが説明の節用化のため省略されている。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては多種の検出デー
タに基いて最大把駐力や船体に働く外力を正確に算定す
ると共に、必要な守錨制御推進力を求めこれに対応した
制御信号を主機制御手段や旋回装置制御手段や吃水制御
手段へ出力するようにしたので、乗組員の経験に依存す
ることなく工学的手法で正確・確実に守備制御すること
が出来ること、守備制御を自動化し得ること、などの効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は自動守備
制御装置と係船装置の概略全体構成図、第２図は自動守
備制御装置のブロック図、第３図は守備制御される口（
）体に働く力の説明図、第４図ば錨鎖カテナリの説明図
、第５図は中央演算装置で実行される演算手順の概略フ
ローチャートである。 ２・・制御装置、　６・・錨鎖、　８・・錨、９・・錨
鎖張力検出器、　１０・・繰出し錨鎖角検出器、　１１
・・錨鎖角検出器、　１２・・海底土質検出器、　１４
・・潮流検出器、　１８・・風向風速検出器、　１９ａ
・・吃水制御手段、２０ａ・・主機制御手段、２１ａ・
・操舵装置制御手段、　２２ａ・・バウスラスタ制御手
段。 特許出願人　　社団法人　日本造船研究協会川崎重工業
株式会社 住友重機械工業株式会社 日本鋼管株式会社 日立造船株式会社 三菱重工業株式会社 Ｅ の　　　　　　占 手続補正書（ハ） 昭和６０年２月　５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）海底土質検出器と、繰出し描鎖長検出器と、錨鎖
   角検出器と、錨鎖張力検出器と、風向風速検出器と、潮
   流検出器と、これらの検出器からの検出信号を受けて錨
   と錨鎖との最大把駐力および船体に働く外力を演算する
   と共に錨鎖張力を最大把駐力以下に保持するのに必要な
   縦横方向の守錨制御推進力を演算しこの守錨制御推進力
   に応じた制御信号を主機制御手段、旋回装置制御手段或
   いは吃水制御手段へ出力する制御装置とを備えたことを
   特徴とする自動守錨制御装置