JP2556593B2 - Anti-sway cabin and its anti-sway method - Google Patents
Anti-sway cabin and its anti-sway methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、客船、フェリーボート等において、乗船者
の船酔いを軽減または防止するための減揺船室に関する
ものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a swinging cabin for reducing or preventing sea sickness of passengers in passenger ships, ferry boats and the like.
従来から「船は揺れるもの」との一般通念があり、こ
れに対して、より快適な乗り心地の実現を求めて種々の
工夫がなされている。そして、フィンスタビライザや減
揺タンク等を使用することによって、ローリング(船体
の長軸を中心とした回転運動)については、90%を越え
る減衰に成功している。しかし、超長波や大波高に伴っ
て生じるピッチング(船首、船尾が交互に上下する回転
運動)やヒービング(船体の上下運動)に対しては、一
般的に利用できる安価で有効な動揺の減少技術は確立さ
れていない。Conventionally, there is a general belief that "a ship sways", and in response to this, various devices have been devised in order to realize a more comfortable ride. By using fin stabilizers and anti-sway tanks, rolling (rotational motion centering on the long axis of the hull) has been successfully attenuated by more than 90%. However, for pitching (rotational motion in which the bow and stern alternate up and down) and heaving (up and down motion of the hull) that occur with ultra-long waves and high wave heights, generally available inexpensive and effective vibration reduction technology. Has not been established.
また、従来の技術は、一般的に「動揺ゼロ」という究
極の目標を目指した研究に占められている。しかし、こ
れは以下の理由から実用的な解決方法とは言えない。た
とえば、外洋を航海する旅客船の場合、最大のヒービン
グは5mを超える。この動揺をゼロにする空間を船内に形
成しようとすれば、その空間は、船体が昇降する運動量
と大きさが等しく方向が反対となる昇降運動ができなけ
ればならない。そして、そのための昇降装置と空間の確
保とに多大の費用を要することは容易に想像されるから
である。In addition, conventional techniques are generally occupied with research aiming at the ultimate goal of "no shaking". However, this is not a practical solution for the following reasons. For example, for passenger ships sailing in the open ocean, the maximum heaving exceeds 5 m. In order to form a space in the ship for making this wobbling zero, the space must be capable of raising and lowering motions whose magnitude is equal to the momentum of the hull lifting and the direction is opposite. And, it is easily imagined that the raising and lowering device for that purpose and the securing of the space require a great deal of cost.
そのため、現実には有効に動揺を減少させる技術がな
く、船酔いし易い人々は、乗船する度に多大の苦痛を受
けているのが実情である。そして、このような理由か
ら、船の愛好者や利用者の拡大が阻まれている。Therefore, in reality, there is no technology for effectively reducing the shaking, and people who are prone to seasickness suffer great pain each time they board the ship. For these reasons, the expansion of ship enthusiasts and users is hindered.
ところで、船酔いについて考察してみると、必ずしも
動揺をゼロにする必要はないと考えられる。例えば、動
揺を1/2に軽減するだけでも、船酔いし易い人の大部分
は、極端な苦痛から開放されるものである。そして、い
ったん軽度な船酔いを克服した人は耐性ができ、それ以
後は、より大きな動揺に出会っても、船酔いをせず、む
しろ揺れを楽しむほどになると言われる。By the way, when considering seasickness, it seems that it is not always necessary to reduce the sway to zero. For example, even if the shaking is reduced to 1/2, most people who are prone to seasickness will be free from extreme pain. It is said that a person who has overcome mild sea sickness can tolerate it, and even if he / she encounters greater upset, he / she will not be sea sick and will rather enjoy the sway.
また、船酔いと加速度、特に垂直方向の加速度とは密
接な関係がある。加速度が小さければ、例え運動量が大
きくても船酔いをしない。そして、加速度が約0.2G以下
であれば、全く船酔いしないか又は、船酔いしても軽減
で済むとされる。このほかにも、角加速度(ピッチン
グ、ローリングの回転の加速度)も小さい方が良く、揺
れの周期は、長周期より、短周期の方が船酔いしにくい
という事実も知られている。There is also a close relationship between seasickness and acceleration, especially vertical acceleration. If the acceleration is small, seasickness will not occur even if the amount of exercise is large. And, if the acceleration is about 0.2 G or less, it is said that no seasickness will occur, or even if seasickness can be alleviated. In addition, it is also known that the angular acceleration (pitching and rolling rotation acceleration) is preferably small, and that the swing cycle is shorter than the long cycle and sea sickness is less likely to occur.
さらに、乗客全員が船酔いし易いのではないから、通
常は船酔いし易い一部の乗客について防止対策をすれば
よい。Further, not all passengers are prone to sea sickness, so it is usually necessary to take preventive measures for some passengers who are prone to sea sickness.
本発明は、以上に述べたような実情からみてなされた
もので、船体の揺れより小さい揺れで収まる減揺船室を
船体内に設けることを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide an anti-sway cabin that can be accommodated with less shaking than the shaking of the hull.
上記の目的を達成するために本発明は、船体構造部か
ら独立して船内に形成された船室と、複数の電動ウイン
チにより駆動される複数の吊索を介して該船室を傾斜お
よび昇降自在に支持する昇降装置と、船体の揺れを検知
する動揺検出手段と、前記船室の高さ及び傾斜を検出す
る船室位置検出手段と、前記動揺検出手段からの出力信
号を受けて船体の揺れの角加速度と昇降の加速度とを算
出する演算手段と、前記船室位置検出手段からの信号と
演算手段からの信号とによって前記昇降装置を駆動する
制御手段とからなる構成としている。In order to achieve the above object, the present invention is capable of inclining and ascending / descending the cabin through a cabin formed independently of the hull structure portion and a plurality of suspension lines driven by a plurality of electric winches. An elevating device for supporting, a sway detecting means for detecting a sway of the hull, a cabin position detecting means for detecting a height and an inclination of the cabin, and an angular acceleration of the sway of the hull in response to an output signal from the sway detecting means. And a calculation means for calculating the ascending / descending acceleration, and a control means for driving the lifting device by a signal from the cabin position detecting means and a signal from the calculating means.
また、減揺船室の揺れを減少させる方法としては、船
内に船体構造部から独立して設けた船室を、複数の電動
ウインチにより駆動される複数の吊索を介して傾斜およ
び昇降可能に支持し、動揺検出手段によって船体の動揺
を昇降加速度と角加速度とに分けて検出するとともに、
船室位置検出手段によって船室の高さおよび傾斜を検出
し、船体に加わる昇降加速度が大きいときは船室を逆向
きに傾けることにより昇降制御動作と傾斜制御動作とを
別個に行い、船室の動揺を減揺させる構成としている。In addition, as a method of reducing the swaying of the ship's sway, the ship's cabin, which is provided inside the ship independently of the hull structure, is supported so that it can be tilted and moved up and down via a plurality of suspension lines driven by a plurality of electric winches. The motion detection means detects motion of the hull by dividing it into vertical acceleration and angular acceleration, and
The cabin position detecting means detects the height and inclination of the cabin, and when the vertical acceleration applied to the hull is large, the cabin is tilted in the opposite direction to perform the lifting control operation and the tilt control operation separately to reduce the shaking of the cabin. It is configured to rock.
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第1図に
おいて、1は船体構造で、図の左右が船の前後方向にな
る。2は減揺船室となる船室で、骨組3で支持されて必
要な強度が保たれ、船体構造1とは固定されることなく
独立している。また、この船室2は、船体の中で最も動
揺の少ない場所、すなわち、船体の中心線上で、船体中
央部よりやや後方の吃水線付近に設けられている。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 is a hull structure, and the left and right sides of the drawing are the front and rear directions of the ship. Reference numeral 2 denotes a ship room which becomes a swinging ship room, which is supported by the skeleton 3 to maintain necessary strength and is independent of the hull structure 1 without being fixed. Further, the cabin 2 is provided in a place with the least shaking in the hull, that is, on the centerline of the hull and slightly near the center of the hull near the waterline.
この船室2には、上方に複数の吊索4が係止されてい
る。そして、これらの吊索4は上方に延びて船体構造1
の天井部に設けられたガイド滑車5を通り、船室2の右
斜め上方に設置された電動ウィンチ6に接続され、船室
2を吊り下げている。この電動ウィンチ6としては、正
転、逆転が可能で、しかも変速できるタイプのものが使
用される。そして、船室2の四隅をそれぞれ独立して昇
降でき、船室を傾斜させたり、船室全体を昇降させたり
することができるものである。In the cabin 2, a plurality of suspension lines 4 are locked upward. Then, these suspension lines 4 extend upward and extend to the hull structure 1
It is connected to an electric winch 6 installed diagonally above and to the right of the cabin 2 through a guide pulley 5 provided on the ceiling of the cabin 2 to suspend the cabin 2. The electric winch 6 is of a type capable of forward and reverse rotation and capable of shifting. The four corners of the cabin 2 can be independently raised and lowered, the cabin can be tilted, and the entire cabin can be raised and lowered.
7は船室2と船体側の通路1aとをつなぐ通路で、周壁
部分7aは、伸縮および傾斜自在な可撓性部材からなり、
蛇腹状に形成され、必要に応じて手摺りが設けられる。
床部は、船体側床7bと船室側床7cとに分割形成されてい
る。船体側床7bは、その一端を船体構造1に設けられた
支持ローラ8に回動可能に軸支されると共に、下側には
他端側に開放部を設けた収容空間7dが形成され、この中
に船室側床7cが一端を突出させた状態で、スライド自在
に収容されている。船室側床7cは、上記の突出した端部
の先端部7eを折曲して、船室2の床に形成した溝2a内に
入れている。このようにして、船体側床7bと船室側床7c
とは、全体として伸縮および傾斜自在の通路7の床を形
成し、船室2と船体構造1側の床1aとを接続している。
なお、船体側床7bと船室側床7cとが可撓性を有した素材
で形成されていれば、捩れも許容できることとなる。船
室2と通路7とは扉9によって、また通路7と船体側通
路1aとは扉10によってそれぞれ仕切られている。Reference numeral 7 is a passage that connects the cabin 2 and the passage 1a on the hull side, and the peripheral wall portion 7a is made of a flexible member that can expand and contract and tilt.
It is formed in a bellows shape and a handrail is provided if necessary.
The floor is divided into a hull side floor 7b and a cabin side floor 7c. One end of the hull side floor 7b is rotatably supported by a support roller 8 provided in the hull structure 1, and a storage space 7d having an opening at the other end is formed on the lower side. The cabin side floor 7c is slidably accommodated therein with one end thereof protruding. The cabin side floor 7c is formed by bending the tip end portion 7e of the above-mentioned protruding end portion and inserting it into the groove 2a formed in the floor of the cabin 2. In this way, the hull side floor 7b and the cabin side floor 7c
Defines a floor of a passage 7 that is expandable and contractible as a whole, and connects the cabin 2 and the floor 1a on the hull structure 1 side.
If the hull-side floor 7b and the cabin-side floor 7c are made of a flexible material, twisting can be tolerated. The cabin 2 and the passage 7 are separated by a door 9, and the passage 7 and the hull-side passage 1a are separated by a door 10.
船室2の両側には、船体構造1の下部から上方に向け
て立設された誘導レール11があり、この誘導レール11に
船室2の下部左右に設けられた誘導ローラ12が圧接して
いる。これらの誘導ローラ12には、ピストン12aが連設
され、各ピストン12aはそれぞれの緩衝シリンダ13内に
嵌装され、この緩衝シリンダ13に油圧管14を経て油圧ユ
ニット15からの作動油が供給される。したがって、船体
の傾斜等に伴い船室2が一方へ押されると、押される側
の緩衝シリンダ13内の作動油に圧力が加わる。そして、
油圧管14から油圧ユニット15内の可変絞り弁15aを経て
他方の緩衝シリンダ13内に適当な速度で移動する。これ
によって押される方の緩衝シリンダ13は縮小しながら押
す力を減衰させ、他方の緩衝シリンダ13の誘導ローラ12
は伸張して誘導レール11との接触を保つ。このようにし
て、吊索4に吊り下げられた船室2が振子のように揺れ
るのを制止している。On both sides of the cabin 2, there are guide rails 11 which are erected upward from the lower part of the hull structure 1, and guide rollers 12 provided on the left and right lower parts of the cabin 2 are in pressure contact with the guide rails 11. Pistons 12a are connected to these guide rollers 12, and each piston 12a is fitted in each buffer cylinder 13, and hydraulic oil from a hydraulic unit 15 is supplied to this buffer cylinder 13 via a hydraulic pipe 14. It Therefore, when the cabin 2 is pushed to one side due to the inclination of the hull or the like, pressure is applied to the hydraulic oil in the buffer cylinder 13 on the pushed side. And
It moves from the hydraulic pipe 14 through the variable throttle valve 15a in the hydraulic unit 15 into the other buffer cylinder 13 at an appropriate speed. As a result, the buffer cylinder 13 to be pressed attenuates the pressing force while shrinking, and the guide roller 12 of the other buffer cylinder 13 is reduced.
Extends to maintain contact with the guide rail 11. In this way, the cabin 2 suspended by the suspension rope 4 is prevented from swinging like a pendulum.
なお、図示しないが、船室2と誘導レール11との間に
は、吊索4が切断した場合に船室2の落下を防ぐための
自動係止装置が設けられている。Although not shown, an automatic locking device is provided between the cabin 2 and the guide rail 11 to prevent the cabin 2 from falling when the suspension cable 4 is cut.
図の右側の誘導レール11の上方には、近接スイッチ等
からなる多数の非接触形のスイッチ16aが直線状に設け
られ、船室2には、これらのスイッチ16aと対向した突
起16bが立設されている。同じ構成が図の左側の誘導レ
ール11と船室2との間等、他の場所にも設けられ、突起
16bがスイッチ16aのいずれかに接近すると、そのスイッ
チ回路が閉じられ、突起16bの位置、すなわち船室2の
高さと傾斜とがわかるようになっている。すなわち、こ
れらスイッチ16aと突起16bによって船室2の位置を測定
するための位置検出手段16を構成している。Above the guide rail 11 on the right side of the figure, a large number of non-contact type switches 16a such as proximity switches are provided in a straight line, and in the cabin 2, a protrusion 16b facing these switches 16a is provided upright. ing. The same structure is provided in other places, such as between the guide rail 11 on the left side of the figure and the cabin 2,
When the switch 16b approaches any one of the switches 16a, the switch circuit is closed so that the position of the protrusion 16b, that is, the height and the inclination of the cabin 2 can be known. That is, the switch 16a and the protrusion 16b constitute the position detecting means 16 for measuring the position of the cabin 2.
船体構造1には、図の右下部に船体の動揺を検出する
動揺検出手段17が設けられている。この動揺検出手段17
の内部には、三次元加速度計、二次元傾斜計およびADコ
ンバータがあり、船体の傾斜角、回転の加速度および垂
直加速度を検出してデジタル信号化して演算手段18に入
力する。The hull structure 1 is provided with a wobbling detecting means 17 for detecting wobbling of the hull at the lower right part of the figure. This shaking detection means 17
Inside, there is a three-dimensional accelerometer, a two-dimensional inclinometer and an AD converter, which detects the inclination angle of the hull, rotational acceleration and vertical acceleration, converts them into digital signals, and inputs them into the calculating means 18.
演算手段18は、位置検出手段16および動揺検出手段17
からの信号を受け、船室2の昇降制御および傾斜制御の
ための作動量、作動時間および作動速度を決定して次の
制御手段19に制御信号を出力する。The calculating means 18 includes a position detecting means 16 and a shake detecting means 17
In response to the signal from, the operation amount, the operation time and the operation speed for the elevation control and the tilt control of the cabin 2 are determined and the control signal is output to the next control means 19.
制御手段19は、演算手段18から入力された制御信号に
従い、昇降装置6の操作を行う。また、自動運転、手動
運転の切り換えが可能になっている。さらに、電源のブ
ラックアウト等の異常事態や、火災、海難事故等の非常
事態などの際に、船室2内の人員が安全に避難できるよ
うに、船室2を着床させるための緊急運転を行う機能を
有し、かつ必要な表示を行うための計器類を備えてい
る。なお、図中の点線は各機器を接続するための電線で
ある。The control unit 19 operates the lifting device 6 according to the control signal input from the calculation unit 18. Also, it is possible to switch between automatic operation and manual operation. Furthermore, in the event of an abnormal situation such as a blackout of the power supply or an emergency such as a fire or a marine accident, emergency operation for landing the cabin 2 is performed so that the personnel in the cabin 2 can safely evacuate. It is equipped with instruments that have the functions and perform the necessary display. The dotted lines in the figure are electric wires for connecting each device.
次に、本発明の基本原理を説明する。先ず最初に、第
2図によって船体運動と船酔いの関係、および減揺の方
法について説明する。Next, the basic principle of the present invention will be described. First, the relationship between hull motion and sea sickness and the method of reducing shaking will be described with reference to FIG.
第2図(a)は縦軸に波面から基準水面lまでの距離
Hをとり、横軸に波の位相角θをとった図である。同図
に示すように、船体の長さに比して十分に長い波長Lの
正弦波状の波を考えると、船体はその位置する波の面と
同じ傾斜を示しながら距離Hに比例した上下運動を反復
する。図中lは基準水面を示している。FIG. 2 (a) is a diagram in which the vertical axis represents the distance H from the wave front to the reference water surface 1 and the horizontal axis represents the wave phase angle θ. As shown in the figure, when considering a sinusoidal wave having a wavelength L that is sufficiently longer than the length of the ship, the ship moves up and down in proportion to the distance H while exhibiting the same inclination as the wave surface in which it is located. Is repeated. In the figure, 1 indicates the reference water surface.
ここで、船体の中で最も動揺の少ない場所、すなわ
ち、船体の中心線上で、船体中央部よりやや後方の吃水
線付近のP点について観察すると、この上下動の振幅は
船体の振幅と等しく、ここに吃水線と平行に設けた床面
の傾斜角も船体の傾斜角φに等しい。そして、垂直方向
の加速度は、船体のそれと等しく、水平方向の加速度
は、角加速度(回転運動の加速度)のみが船体のそれと
等しく、水平移動は少ない。Here, when observing the place with the least shaking in the hull, that is, on the center line of the hull, at a point P near the waterline, which is slightly behind the center of the hull, the amplitude of this vertical movement is equal to the amplitude of the hull, The angle of inclination of the floor surface provided parallel to the water line here is also equal to the angle of inclination φ of the hull. The acceleration in the vertical direction is equal to that of the hull, and the acceleration in the horizontal direction is equal to that of the hull only in angular acceleration (acceleration of rotational movement), and horizontal movement is small.
一方船首部分について観察すると、角加速度は船体運
動のそれと等しく、上下動の振幅は船体運動のいわゆる
首振運動の結果として船体中央部よりも大きく、したが
って、垂直加速度の変動幅も大きい。また、この首振運
動は、前後方向の水平運動も生ぜしめる。On the other hand, when observing the bow portion, the angular acceleration is equal to that of the hull motion, and the amplitude of vertical movement is larger than that of the central part of the hull as a result of so-called swing motion of the hull motion, and thus the fluctuation range of the vertical acceleration is also large. Further, this oscillating motion also causes a horizontal motion in the front-back direction.
第2図(b)は縦軸に角加速度αをとり、横軸に位相
角θをとった図で、船体傾斜角θの加速度すなわち角加
速度の変化を、船首が上がる方を正、船首が下がる方を
負として示している。この図によれば、船体が波の頂部
または底部にあるときに角加速度の絶対値が最大値とな
っている。そして、船体が基準水面近傍にあるときは、
角加速度の絶対値は小さい値となっている。前述したよ
うに、加速度が大きいことは船酔いし易いことから、第
2図(b)のIの部分、すなわち波の頂部または底部近
傍の範囲では船酔いし易く、これから離れたIIの部分で
は、船酔いしにくいと言える。FIG. 2 (b) is a diagram in which the vertical axis represents the angular acceleration α and the horizontal axis represents the phase angle θ. The change in the acceleration of the hull inclination angle θ, that is, the angular acceleration, is positive when the bow is raised and when the bow is bowed. The one that goes down is shown as negative. According to this figure, the absolute value of the angular acceleration is maximum when the hull is at the top or bottom of the wave. And when the hull is near the reference water surface,
The absolute value of the angular acceleration is a small value. As described above, since a large acceleration easily causes seasickness, it is easy for seasickness in the part I of FIG. 2 (b), that is, in the range near the top or bottom of the wave, and in the part II away from this. It can be said that it is hard to get seasick.
第2図(c)は、縦軸に垂直加速度βをとり、横軸に
位相角θをとった図で、船体が受ける垂直方向の加速度
の変化を重力加速度1Gを0として表した図である。船体
が波の頂部または底部近傍、すなわちIの部分にあると
きは、加速度は0に近くなるので、船酔いしにくい。船
体が基準水面l付近にあるとき、単位時間あたりの落差
は最も大きく、加速度も最大になる。そのため、IIの部
分では船酔いし易い。FIG. 2 (c) is a diagram in which the vertical axis represents the vertical acceleration β and the horizontal axis represents the phase angle θ, and the vertical acceleration change received by the hull is represented by gravitational acceleration 1G being 0. . When the hull is near the top or bottom of the wave, that is, at the portion of I, the acceleration is close to 0, so sea sickness is less likely to occur. When the hull is near the reference water surface l, the head drop per unit time is the largest and the acceleration is also the largest. Therefore, sea sickness is easy in the II part.
以上から、船体が波の頂部または底部近傍のIの部分
にあるときは、角加速度を減じるために船室2を昇降装
置6の昇降動作によって、揺れと反対の方向に傾ければ
よい。また船体がIIの部分、すなわち基準水面近くにあ
るときは、垂直加速度を減じるために船室2を昇降装置
6によって反対向きに昇降すればよい。第2図(d)は
上記の減揺動作を示したもので、縦軸は船室前端部の昇
降装置6での昇降値h、横軸は位相角θを示し、Iの部
分では傾斜制御、IIの部分では昇降制御を行っている。
この場合、昇降制御のための昇降量h1と傾斜制御のため
の昇降量h2とは、船室2の大きさと制御角度とを適当に
設定することによってh1>h2となるようにしてある。From the above, when the hull is located at the portion I near the top or bottom of the wave, the cabin 2 may be tilted in the direction opposite to the swing by the lifting operation of the lifting device 6 in order to reduce the angular acceleration. Further, when the hull is located at the portion II, that is, near the reference water surface, the cabin 2 may be lifted in the opposite direction by the lifting device 6 in order to reduce the vertical acceleration. FIG. 2 (d) shows the above-described anti-sway operation, in which the vertical axis indicates the vertical movement value h of the elevator device 6 at the front end of the cabin, the horizontal axis indicates the phase angle θ, and the inclination control is performed at the portion I. Lifting control is performed in part II.
In this case, the lifting amount h 1 for lifting control and the lifting amount h 2 for tilting control are set so that h 1 > h 2 by appropriately setting the size of the cabin 2 and the control angle. is there.
第2図(e)は、第2図(d)に示す減揺動作をした
場合の船室の揺れを示した図で、縦軸は角加速度αおよ
び垂直加速度βを第2図(b)および(c)と同様にし
て示し、横軸は位相角θを示している。図中実線は角加
速度αを示し、点線は垂直加速度βを示している。この
ような減揺動作によって、船体の上下動を含む揺れの振
幅および揺れによる加速度を小さくすることができる。
同時に、長周期の揺れを連続性のない短周期の揺れに変
換することができ、船酔いの減少と軽減化を図ることが
できる。FIG. 2 (e) is a diagram showing the swaying of the cabin when the anti-swing operation shown in FIG. 2 (d) is performed, and the vertical axis represents angular acceleration α and vertical acceleration β in FIG. 2 (b) and It is shown in the same manner as (c), and the horizontal axis indicates the phase angle θ. In the figure, the solid line indicates the angular acceleration α, and the dotted line indicates the vertical acceleration β. By such a swinging motion, it is possible to reduce the swing amplitude including the vertical motion of the hull and the acceleration due to the swing.
At the same time, long-period sway can be converted into a short-period sway without continuity, and sea sickness can be reduced and reduced.
次に、本発明の作用を説明する。船体が波によって揺
れると、動揺検出手段17が三次元方向の加速度と船体の
傾斜とを検出する。一方船室位置検出手段16によって、
船室2の高さと傾斜とが検出される。これら船室位置検
出手段16と動揺検出手段17との検出信号は、演算手段18
に入力される。Next, the operation of the present invention will be described. When the hull is shaken by the waves, the shaking detection means 17 detects the acceleration in the three-dimensional direction and the inclination of the hull. On the other hand, by the cabin position detecting means 16,
The height and inclination of the cabin 2 are detected. The detection signals of the cabin position detecting means 16 and the shaking detection means 17 are calculated by the calculating means 18
Is input to
演算手段18では以下の処理がなされる。 The calculation means 18 performs the following processing.
先ず、船の振幅の大きさと周期を算出する。ここに振
幅とは、ピッチングやローリングによる角度振幅および
ヒービングによる上下振幅の双方をいうものとする。こ
の振幅は動揺検出手段17によって、各瞬間の加速度およ
び船体の傾斜角を測定しているので、波が正弦波と仮定
すれば、演算手段18で演算して振幅、位相および周期な
どを特定することができる。しかし、実際には追従性に
問題があるので、数サイクルについて測定し、平均値を
出すことによって、振幅、位相および周期を特定するこ
とになる。First, the magnitude and period of the ship's amplitude are calculated. Here, the amplitude means both the angular amplitude due to pitching and rolling and the vertical amplitude due to heaving. This amplitude is measured by the motion detecting means 17 for the acceleration at each moment and the inclination angle of the hull. Therefore, if the wave is assumed to be a sine wave, the calculating means 18 calculates the amplitude, phase, period, etc. be able to. However, in practice, there is a problem with the followability, so the amplitude, phase, and period are specified by measuring several cycles and calculating the average value.
次に、傾斜制御するIの部分と、昇降制御するIIの部
分との切り換えを、設定されたタイミングで行うための
演算をする。この切り換えは、原則的には任意に決定す
ることができる。そこで、角加速度と垂直加速度の大き
い部分を効率良くカットできる位相角として、本発明で
は、頂部および底部から±60゜に設けている。Next, a calculation is performed to switch the portion I for tilt control and the portion II for elevation control at the set timing. In principle, this switching can be arbitrarily determined. Therefore, in the present invention, a phase angle capable of efficiently cutting a portion having a large angular acceleration and a large vertical acceleration is provided at ± 60 ° from the top and bottom.
したがって、この境界部において船が波から受ける昇
降量は、波高にsin30゜=50%を乗じた値となる。ここ
で、波高を船が通常の航海をする場合に受ける最大の
波、つまり計画最大振幅とすると、昇降装置6が昇降制
御のために船室を昇降させる距離は上記計画最大振幅の
50%でよいことになる。また、傾斜制御のための昇降量
は計画制御角度のsin値に船室の長さを乗じて得られ
る。ここで計画制御角度を一般の中型および大型船にお
いて通常航海中の出現頻度の高い±3゜程度に設定す
る。このように、船体に加わる揺れの吸収を約半分に止
め、完全には吸収しないことにすると、装置の設置が容
易になり、非常に経済的に減揺することが可能になる。Therefore, the amount of ascent and descent that the ship receives from the waves at this boundary is the value obtained by multiplying the wave height by sin 30 ° = 50%. Here, assuming that the wave height is the maximum wave received when the ship normally sails, that is, the planned maximum amplitude, the distance by which the lifting device 6 moves up and down the cabin for lifting control is the above-mentioned planned maximum amplitude.
50% is good. Also, the amount of elevation for tilt control can be obtained by multiplying the sin value of the planned control angle by the length of the cabin. Here, the planned control angle is set to about ± 3 °, which is the frequency of appearance during normal voyage for general medium and large ships. In this way, by absorbing the vibration applied to the hull to about half and not absorbing it completely, the installation of the device becomes easy, and the vibration can be reduced very economically.
さらに、船室2に設けられた位置検出手段16からの位
置信号によって、船室2の高さおよび傾斜について制御
のために昇降させるべき量を算出する。Furthermore, the position signal from the position detecting means 16 provided in the cabin 2 calculates the amount to be raised and lowered for the control of the height and the inclination of the cabin 2.
以上の演算結果は、制御手段19に制御信号として入力
される。この信号によって昇降装置6が運転され、傾斜
制御、昇降制御がされる。The above calculation result is input to the control means 19 as a control signal. The elevating device 6 is operated by this signal, and tilt control and elevating control are performed.
傾斜制御は、各昇降装置6の昇降量を相違させること
によって行われ、昇降制御は各昇降装置を一斉に同じ量
上下させることによって行われる。また、昇降速度も制
御手段19からの指示により決められる。なお、減揺動作
の制御を容易にするために、運動量の大きい昇降制御を
優先的に行い、昇降制御動作と傾斜制御動作とは別個に
行うことを基本パターンとしている。The tilt control is performed by making the lifting amounts of the lifting devices 6 different, and the lifting control is performed by moving the lifting devices up and down all at once by the same amount. The ascending / descending speed is also determined by an instruction from the control means 19. In addition, in order to facilitate the control of the rocking motion, the basic pattern is to preferentially perform the lifting control with a large amount of exercise and to separately perform the lifting control operation and the tilt control operation.
以上の作用により船室2の動揺は船体の動揺の1/2以
下に減揺され、船室2内は船酔いしにくい環境となって
いる。Due to the above action, the shaking of the cabin 2 is reduced to less than half of the shaking of the hull, and the inside of the cabin 2 is in an environment where it is hard to get seasick.
ところで、振幅の周期や波高は一定ではなく、時々刻
々に変化する。そこで演算手段18では、前述した平均値
の計算を、常に最新の数サイクル毎に算出して振幅の変
化に対応できるようにしている。また、数サイクルの平
均値で制御するので、実際の振幅との間にズレが生じる
が、微差であり、実用的に問題となるほどではなく、減
揺の有効性は損なわれない。By the way, the cycle of the amplitude and the wave height are not constant, and change from moment to moment. Therefore, the calculating means 18 always calculates the above-mentioned average value every several latest cycles so that it can cope with the change in the amplitude. Further, since the average value of several cycles is used for control, a deviation occurs from the actual amplitude, but this is a slight difference, which is not a practical problem, and the effectiveness of the swing is not impaired.
また、演算手段18は、各サイクル毎に制御に必要な各
昇降装置6の回転方向(昇降方向)とその速度および量
を演算して求める。Further, the calculating means 18 calculates and obtains the rotation direction (elevation direction) of each elevating device 6 required for control and the speed and amount thereof for each cycle.
次に、船体運動量が計画最大振幅以下であって、減揺
船室が自動制御されているとき、船体の振幅に対して減
揺船室の振幅をどのように設定し、また振動の周期をど
のように設定すべきかについて説明する。Next, when the hull momentum is less than or equal to the planned maximum amplitude, and when the anti-sway cabin is automatically controlled, how is the amplitude of the anti-swing cabin set relative to the amplitude of the hull, and what is the cycle of vibration? Explain whether to set to.
減揺船室の最大振幅を船体の計画最大振幅の50%に設
定している場合、船体の実際の最大振幅が計画最大振幅
の50%以下の範囲では、減揺船室の振幅を船体振幅と等
しく「追従制御」とすることができる。このとき、上記
の傾斜制御と昇降制御とを同時にすれば、船室2はほと
んど無動揺となるので、船酔いは問題とならない。If the maximum amplitude of the damping cabin is set to 50% of the planned maximum amplitude of the hull, the amplitude of the damping cabin equals the amplitude of the hull if the actual maximum amplitude of the hull is within 50% of the maximum planned amplitude. It can be "following control". At this time, if the tilt control and the elevating control are performed at the same time, the cabin 2 is almost unswayed, so that seasickness does not become a problem.
船体が受ける実際の最大振幅が計画最大振幅の50%を
超える範囲では、実際の振幅の50%だけを減揺船室に加
える「比例制御」とする。このとき船室2には、船の動
揺が半減されて伝達され、加速度も大きい部分をカット
して0.2G以下に抑えることができる。しかも第2図
(e)に示すように長周期の振幅が短周期化されて伝達
されるので、この点からも船酔いしにくくなり、仮に船
酔いしても軽度で済ませることができる。また、経済性
を重視した制御法としては、船体振幅が変化しても、減
揺船室は常に最大振幅で対応する「定量制御」とするこ
ともできる。In the range where the actual maximum amplitude received by the hull exceeds 50% of the designed maximum amplitude, only 50% of the actual amplitude is applied to the damping cabin, which is "proportional control". At this time, the motion of the ship is transmitted to the cabin 2 by being halved, and the part with a large acceleration can be cut to 0.2 G or less. Moreover, as shown in FIG. 2 (e), since the long-period amplitude is transmitted with a short period, it is difficult to cause seasickness from this point as well, and even if the seasickness is caused, it can be lightly done. In addition, as a control method that attaches importance to economical efficiency, even if the hull amplitude changes, the swaying cabin can always be subjected to "quantitative control" with the maximum amplitude.
なお、以上の減揺は、ピッチング、ローリングおよび
ヒービングのすべてについて可能である。しかし、ロー
リングについては、従来からある他の減揺方法(たとえ
ばフィンスタビライザ等)で減揺すれば、装置や制御を
簡単にすることが可能になる。It should be noted that the above vibration reduction is possible for all of pitching, rolling and heaving. However, with respect to rolling, if the vibration is reduced by another conventional vibration reduction method (for example, fin stabilizer), the device and control can be simplified.
以上説明したように本発明によれば、船体の受ける揺
れが小さいときは、ほぼ無動揺状態の減揺船室を得るこ
とができる。また、揺れが大きい場合でも、揺れを加速
度の大きい部分で減少させることができ、船酔いを無く
すか、または軽度にすることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a vibration-reducing cabin that is substantially in a stable state when the hull receives a small amount of shaking. Further, even when the shake is large, the shake can be reduced in a portion where the acceleration is high, and sea sickness can be eliminated or reduced.
したがって、揺れが特に大きい冬期などの荒天期間中
に使用すれば効果的である。また、船酔いの心配がなく
なることから、船舶の利用者の増加が期待できる等の格
別の効果を奏する。Therefore, it is effective when used during stormy weather such as winter when the shaking is particularly large. Further, since there is no fear of sea sickness, it is possible to expect an increase in the number of users of the ship, which is particularly effective.
第1図は本発明の減揺船室の構成を示す図、 第2図(a)〜(e)は本発明の減揺の原理を説明する
線図である。 1……船体構造、2……船室、6……昇降装置、7……
可動通路、16……船室位置検出手段、17……動揺検出手
段、18……演算手段、19……制御手段。FIG. 1 is a diagram showing the structure of the anti-sway cabin of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (e) are diagrams illustrating the principle of the anti-sway of the present invention. 1 ... hull structure, 2 ... cabin, 6 ... lifting device, 7 ...
Movable passage, 16 ... Ship position detecting means, 17 ... Sway detecting means, 18 ... Computing means, 19 ... Control means.
Claims (3)
船室と、複数の電動ウインチにより駆動される複数の吊
索を介して該船室を傾斜および昇降自在に支持する昇降
装置と、船体の揺れを検知する動揺検出手段と、前記船
室の高さ及び傾斜を検出する船室位置検出手段と、前記
動揺検出手段からの出力信号を受けて船体の揺れの角加
速度と昇降の加速度とを算出する演算手段と、前記船室
位置検出手段からの信号と演算手段からの信号とによっ
て前記昇降装置を駆動する制御手段とからなることを特
徴とする減揺船室。1. A cabin, which is formed inside the boat independently of the hull structure, and a lifting device which supports the cabin so as to be tiltable and vertically movable through a plurality of suspension lines driven by a plurality of electric winches, and a hull. Shake detection means for detecting the shake of the ship, a cabin position detection means for detecting the height and inclination of the cabin, and an angular acceleration of the hull of the ship and an acceleration of ascent and descent in response to an output signal from the shake detection means. And a control means for driving the lifting device according to a signal from the cabin position detecting means and a signal from the computing means.
れ可能な通路で接続して、船体構造部から船室を独立し
たことを特徴とする請求項1記載の減揺船室。2. The anti-sway cabin according to claim 1, wherein the cabin and the hull structure are connected by a passage that can be expanded, contracted, tilted, and twisted to separate the hull from the hull structure.
を、複数の電動ウインチにより駆動される複数の吊索を
介して傾斜および昇降可能に支持し、動揺検出手段によ
って船体の動揺を昇降加速度と角加速度とに分けて検出
するとともに、船室位置検出手段によって船室の高さお
よび傾斜を検出し、船体に加わる昇降加速度が大きいと
きは船室を逆向きに傾けることにより昇降制御動作と傾
斜制御動作とを別個に行い、船室の動揺を減揺させるこ
とを特徴とする減揺船室の減揺方法。3. A ship cabin, which is provided inside the ship independently of the hull structure, is supported so as to be capable of inclining and ascending and descending through a plurality of suspension lines driven by a plurality of electric winches, and the motion of the hull is detected by a motion detecting means. In addition to detecting the vertical acceleration and the angular acceleration separately, the height and inclination of the cabin are detected by the cabin position detection means, and when the vertical acceleration applied to the hull is large, the cabin is tilted in the opposite direction to raise and lower control operation and inclination. A swinging method for a ship cabin, characterized in that the control operation is performed separately to reduce the swinging of the ship cabin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1232895A JP2556593B2 (en) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | Anti-sway cabin and its anti-sway method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0396496A JPH0396496A (en) | 1991-04-22 |
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| JP (1) | JP2556593B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017061052A1 (en) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | 三菱重工業株式会社 | Ship |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02296591A (en) * | 1989-05-10 | 1990-12-07 | Omron Corp | Rolling prevention device |
-
1989
- 1989-09-11 JP JP1232895A patent/JP2556593B2/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2017061052A1 (en) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | 三菱重工業株式会社 | Ship |
Also Published As
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| JPH0396496A (en) | 1991-04-22 |
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