JPS628896A - 波エネルギ利用操舵方法 - 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〕 この発明は、航走する船舶の操舵の際に、波エネルギを
利用して当該船舶に作用する抵・抗を低減する波エネル
ギ利用操舵方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、船舶にはジャイロコンパスおよびオートパイロ
ットなどが装備されており、ジャイロコンパスからのジ
ャイロ信号にもとづき、オートパイロットにより船舶の
針路が一定に保たれる。

ところで、オートパイロットにより一定針路に保持され
ていても、通常船舶（Ｓ）は波や風などの影響により、
たとえば第４図に示すように、蛇行しながら航走し、こ
れら波や風などの影響により船舶の推進効率が低下しな
いように次のような操舵方法がとられている。すなわち
、 （１）波による高周波の針路誤差に対しては、該誤差を
修正するために当て舵などの操舵を行なっても、操舵抵
抗が増加して推進効率が低下するだけであるので、波に
よる高周波の針路誤差。

すなわちジャイロコンパスからのジャイロ信号の高周波
成分にオートパイロットが応答しないようにする。

（１１）風などの外乱による船舶の低周波の運動に対し
ては、これを抑えるように操舵する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記したような操舵方法では、船舶の推進効率
の低下を抑制することはできても、推進効率そのものの
向上を図ることはできず、最適の操舵方法とは言い難い
という問題点がある。

〔間・照点を解決するための手段〕

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
バイパスフィルタによシ、船舶に装備されたジャイロコ
ンパスのジャイロ信号から波による前記船舶の運動成分
である高周波信号を取り出し、調整手段によシ、波の向
き、波の周期、前記船舶の大きさ等に応じて設定される
ゲインおよび移相量にもとづき前記高周波信号の振幅お
よび位相を調整し、出力手段によシ、振幅および位相が
調整された前記高周波信号を操舵信号として前記船舶の
操舵機に出力して航走中の前記船舶に作用する抵抗を低
減させることを特徴とする波エネルギ利用操舵方法であ
る。

〔作用〕

したがって、この発明は、ジャイロコンパスのジャイロ
信号から波による船舶の運動成分である高周波信号がバ
イパスフィルタにより取り出され、所定のゲインおよび
移相量にもとづいて高周波信号の振幅および位相が調整
されて操舵機に出力され、船舶への遠心力の分力が船舶
への抵抗を減じる推力として作用するように、波による
船舶の運動に操舵による運動が合成され、波エネルギが
船舶の推進に利用されることになる。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、そのｌ実施例を示した第１図ない
し第３図とともに詳細に説明する。

まず、この発明の原理を第３図を用いて説明する。

同図に示すように、波による高周波運動を繰り返しなが
ら蛇行して航走する船舶（Ｓ）の船首の向きが、同図中
の実線に示す状態から１点鎖線に示す状態に変化する場
合、船首の向きの変化前において、船舶（Ｓ）に対しそ
の船首尾線りに直交する方向に遠心力Ｆが作用している
とすると、船首の向きが変化することにより、前記遠心
力Ｆは変化後の船舶（Ｓ）の船首尾線Ｌ′に平行な方向
への力Ｖと前記船首尾線Ｌ′に直交する方向への力どと
に分かれて船舶（８）に作用し、後者の力ｒは船舶（Ｓ
）への遠心力となる。

一方前者のカビは、その向きが船舶（８）の船尾方向で
あれば抵抗となり、船首方向であれば推力となるため、
波による高周波運動を繰り返しながら航走する船舶（Ｓ
）の操舵を適宜調整することにより、船舶（Ｓ）への遠
心力を推力として作用させることが可能であシ、これは
造船協会論文集ｖｏ　ｌ。

１２２　、１９６７年小山健夫著「外洋航行中の船の最
適自動操舵系に関する研究」においてすでに報告されて
いる。

そして、前記したように波による高周波運動などの周期
的な運動を繰り返しながら航走する船舶に作用する抵抗
Ｘは、前記した文献にも記載されているように、 Ｘ　＝　（Ｍ＋Ｍｙ）　Ｕ　ｐ　ｒ　Ｏｔ）　−１−Ｒ
Ｊ　　　　　　　　−（ｊ）と表わされ、ここでＭ　、
　Ｍｙはそれぞれ船舶の質量および船舶の横方向付加質
量、Ｕは船速９戸、７はそれぞれ船舶の横流れ角βの振
幅および船舶の回頭角速度ｒの振幅、φは横流れ角βと
回頭角速度ｒとの位相差、ＲＪは操舵による抵抗であシ
、船尾方向を正としている。

したがって、前記０式の右辺第１項中の（９）φが負、
すなわちφが９０°くφ＜２７０°となるように操舵す
ることにより船舶に作用する抵抗Ｘは減少し、船舶の推
進効率が向上することになる。

つぎに、ブロック構成を示す第１図について説明する。

同図において、（１）は船舶に装備されたジャイロコン
パス、（２］は前記船舶に装備されジャイロコンパス（
１）のジャイロ信号にもとづいて保針用操舵信号δａを
出力するオートパイロット、（３）はジャイロコンパス
（１］のジャイロ信号から波による前記船舶の運動成分
である高周波信号ψを取り出すバイパスフィルタ、（４
）は波の向き、波の周期、前記船舶の大きさ等に応じて
ゲインにおよび移相量αが入力設定される設定手段、（
５）は設定手段（４）に設定されたゲインにおよび移相
量αにもとづき前記高周波信号ψ′の振幅および位相を
調整して調整用操舵信号にψを出力する調整手段、（６
）は前記保針用操舵信号δａと調整用操舵信号に９に＊
とを加算９合成して合成信号δＣを出力する出力手段と
しての合成手段、（７）は前記船舶の操舵機であり、信
号合成手段（６）からの合成信号δＣにもとづいて操舵
を行なう。

そして、たとえばジャイロコンパス（１〕からのジャイ
ロ信号が、第２図（ａ）に示すように、風などの外乱に
よる低周波成分に波による高周波成分が重畳した波形で
あると、フィルタ（３）により高周波成分のみが濾波さ
れて同図（ｂ）に示すような高周波信号ψ′がフィルタ
（３）から出力される。

一方、設定手段（４）には、波の向き、波の周期や船舶
の大きさに応じ、前記０式の崗φが負になるような最適
の移相量αおよびゲインＫが設定され、調整手段（５）
により前記高周波信号ψ′の位相が前記移相量αだけシ
フトされて移相高周波信号−に変換されるとともに、移
相高周波信号−が前記ゲイン倍すなわちに倍され、調整
手段（５）から調整用操舵信号に−が出力される。

定めることによって横流れ角βが定まシ、さらに横流れ
角βが６”ｓ２１シだ回頭角速度ｒの初期位相であるた
め、横・流れ角βと回頭角速度ｒとの位相差φが必然的
に定まり、移相量αを最適設定することにより位相差−
を９０°くφ〈２７０°となるように設定することがで
き、前記０式の（２）φを負にして船舶に作用する抵抗
Ｘを低減できることになる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の波エネルギ利用操舵方法によ
ると、船舶への遠心力の分力が船舶への抵抗を減じる推
力として作用するように、波による船舶の運動に操舵に
よる運動を合成することができ、波エネルギを船舶の推
進に利用して船舶の推進効率の向上を図ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の波エネルギ利用操舵方
法の１実施例を示し、第１図はブロック図、第２図（ａ
）　、　（ｂ）はそれぞれジャイロ信号および高周波信
号の波形図、第３図は原理説明図、第４図は通常の船舶
の航走状態の説明図である。 （１）・・・ジャイロコンパス、（３）・・・バイパス
フィルタ、（５）・・・調整手段、（６）・・・合成手
段、（７〕・・・操舵機・　（８）・・・船舶。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バイパスフィルタにより、船舶に装備されたジャ
   イロコンパスのジャイロ信号から波による前記船舶の運
   動成分である高周波信号を取り出し、調整手段により、
   波の向き、波の周期、前記船舶の大きさ等に応じて設定
   されるゲインおよび移相量にもとづき前記高周波信号の
   振幅および位相を調整し、出力手段により、振幅および
   位相が調整された前記高周波信号を操舵信号として前記
   船舶の操舵機に出力して航走中の前記船舶に作用する抵
   抗を低減させることを特徴とする波エネルギ利用操舵方
   法。