(57)【要約】【課題】近年、コンテナ船等において、搭載量増加のための船型変更に伴って、その発生の可能性が増え、それによって受ける影響も大きくなっているパラメトリック横揺れを考慮しながら、船舶の横揺れに対して良好な減揺効果を得ることができる減揺水槽装置の制御方法を提供する。【解決手段】減揺水槽１１の作動と停止を切り替えることによって、船体の縦揺れ周期と横揺れ周期の比が予め設定したあるパラメトリック横揺れ発生条件から外れるようにしながら、減揺水槽１１を作動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の左舷と右舷に設置した一対のウイングタンクと該一対のウイングタンクの下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンクの上部を連通させる空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動及び停止の切り替えを行うためのバルブとを備えた減揺水槽装置本体と、動揺検知手段から出力される横揺れデータに基づいて船体の横揺れ周期を求め、該横揺れ周期に対応して前記バルブの開閉を制御する減揺水槽制御装置とを備えた減揺水槽装置の制御方法であって、前記減揺水槽制御装置は、動揺検知手段から出力される縦揺れデータに基づいて船体の縦揺れ周期を求め、該縦揺れ周期と前記横揺れ周期の比が、予め設定してあるパラメトリック横揺れ発生条件と合致した場合、減揺水槽の作動時においては減揺水槽を停止し、減揺水槽の停止時においては減揺水槽を作動させることを特徴とする減揺水槽装置の制御方法。
【請求項２】
船舶の左舷と右舷に設置した一対のウイングタンクと該一対のウイングタンクの下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンクの上部を連通させる空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動及び停止の切り替えを行うためのバルブとを備えた減揺水槽装置本体と、動揺検知手段から出力される横揺れデータに基づいて船体の横揺れ周期を求め、該横揺れ周期に対応して前記バルブの開閉を制御する減揺水槽制御装置とを備えた減揺水槽装置の制御方法であって、前記減揺水槽制御装置は、動揺検知手段から出力される縦揺れデータに基づいて船体の縦揺れ周期を求め、該縦揺れ周期と前記横揺れ周期の比が、予め設定してあるパラメトリック横揺れ発生条件と合致した場合、船の進路変更又は速度変更を指示することを特徴とする減揺水槽装置の制御方法。
【請求項３】
予め設定してあるパラメトリック横揺れ発生条件は、縦揺れ周期の２倍が横揺れ周期の整数倍に近い数値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の減揺水槽装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の横揺れを抑制する減揺水槽装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の横揺れを軽減する装置として、左右一対のウイングタンクと、左右一対のウイングタンクの下部を連通させる連結水路と、左右一対のウイングタンクの上部を連通させる空気ダクトとを有する減揺水槽と、空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動及び非作動の切り替えを行うためのバルブとを備えた減揺水槽装置が知られている。この減揺水槽装置は、船舶の横揺れにより励起される減揺水槽内の液体が移動する際の位相差を利用して減揺効果を得るものである。すなわち、横波中の船体の動揺は横波に対して９０度の位相遅れをもって起きるが、船体の横揺れ周期に減揺水槽の固有周期を一致させると、減揺水槽内の液体の移動に９０度の位相遅れが生じ、横波に対しては１８０度の位相遅れが生じる。この時、横波によって生じる横揺れモーメントと減揺水槽内の液体によって生じるモーメントが正反対の方向になり、船体に作用する横揺れモーメントが相殺されて、減揺効果が得られる。
【０００３】
さらに、ウイングタンクの下部を連通させる連結水路にダンパーを設置し、そのダンパーを開閉することによって減揺水槽の固有周期を変化させて、広い範囲の横揺れ周期に対応させるようにした可変周期式減揺水槽装置も開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、近年、コンテナ船等において、搭載しているコンテナが多数流出したり損傷するという事故が多発しており、その原因の一つがパラメトリック横揺れと呼ばれる横揺れの発生であると考えられている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
パラメトリック横揺れは、横揺れ運動方程式中のパラメータである復原力係数が時間とともの変化することにより引き起こされる横揺れであり、復原力係数が時間とともの変化する主な要因は、縦波中又は横波中において相対水位変化により水線面積２次モーメントが増減することである。
【０００６】
パラメトリック横揺れ自体は古くから知られていたが、近年、コンテナ船等において搭載量の増加を図るために行われている船型の変更に伴って、パラメトリック横揺れの発生の可能性が増え、それによって受ける影響も大きくなっている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１３３１８２号公報
【非特許文献１】梅田  直哉、外１名、「第３−２章  パラメトリック横揺れ」、日本造船学会・試験水槽委員会シンポジュウム、平成１５年１２月、ｐ．２１７−２３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の減揺水槽装置は、横波によって船体に作用する横揺れモーメントを相殺することで減揺効果が得られるように作動を制御されており、横波によって船体に作用する横揺れモーメント以外の要因も考慮する必要があるパラメトリック横揺れに対しては、そのままでは従来の横波による横揺れに比べ、同様の減揺効果を得ることができない。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、パラメトリック横揺れも考慮して、船舶の横揺れに対して良好な減揺効果を得ることができる減揺水槽装置の制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明においては、パラメトリック横揺れは、船体の縦揺れ周期と横揺れ周期の比が特定の値になった場合に発生するとの考えに基づいて、船体の縦揺れ周期と横揺れ周期の比が特定の値から外れるように制御すれば、パラメトリック横揺れの発生を抑止しながら、通常の横揺れに対して適切な減揺効果を発揮させることができるという観点に立っている。
【００１１】
すなわち、本発明は、前記の課題を解決するために、以下の特徴を有する。
【００１２】
［１］船舶の左舷と右舷に設置した一対のウイングタンクと該一対のウイングタンクの下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンクの上部を連通させる空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動及び停止の切り替えを行うためのバルブとを備えた減揺水槽装置本体と、動揺検知手段から出力される横揺れデータに基づいて船体の横揺れ周期を求め、該横揺れ周期に対応して前記バルブの開閉を制御する減揺水槽制御装置とを備えた減揺水槽装置の制御方法であって、前記減揺水槽制御装置は、動揺検知手段から出力される縦揺れデータに基づいて船体の縦揺れ周期を求め、該縦揺れ周期と前記横揺れ周期の比が、予め設定してあるパラメトリック横揺れ発生条件と合致した場合、減揺水槽の作動時においては減揺水槽を停止し、減揺水槽の停止時においては減揺水槽を作動させることを特徴とする減揺水槽装置の制御方法。
【００１３】
［２］船舶の左舷と右舷に設置した一対のウイングタンクと該一対のウイングタンクの下部を連通させる連結水路と該一対のウイングタンクの上部を連通させる空気ダクトとを有する減揺水槽と、前記空気ダクトに設けられ、その開閉によって減揺水槽の作動及び停止の切り替えを行うためのバルブとを備えた減揺水槽装置本体と、動揺検知手段から出力される横揺れデータに基づいて船体の横揺れ周期を求め、該横揺れ周期に対応して前記バルブの開閉を制御する減揺水槽制御装置とを備えた減揺水槽装置の制御方法であって、前記減揺水槽制御装置は、動揺検知手段から出力される縦揺れデータに基づいて船体の縦揺れ周期を求め、該縦揺れ周期と前記横揺れ周期の比が、予め設定してあるパラメトリック横揺れ発生条件と合致した場合、船の進路変更又は速度変更を指示することを特徴とする減揺水槽装置の制御方法。
【００１４】
［３］予め設定してあるパラメトリック横揺れ発生条件は、縦揺れ周期の２倍が横揺れ周期の整数倍に近い数値であることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の減揺水槽装置の制御方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、船体の縦揺れ周期と横揺れ周期の比が特定の値になった場合にパラメトリック横揺れが発生するとの考えに基づいて、船体の縦揺れ周期と横揺れ周期の比が特定の値から外れるように制御しているので、パラメトリック横揺れの発生を抑制しながら、通常の横揺れに対しても適切な減揺効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
パラメトリック横揺れは、船体の縦揺れ周期の２倍が横揺れ周期の整数倍に近い数値となった場合、すなわち、縦揺れ周期／横揺れ周期≒１／２、２／２、３／２、……となった場合に発生すると考えられる。
【００１７】
したがって、船体の縦揺れ周期と横揺れ周期の比が上記の値から外れるように制御すれば、パラメトリック横揺れの発生を抑止しながら、通常の横揺れに対して減揺水槽に適切な減揺効果を発揮させることができる。
【００１８】
そこで、以下に述べる本発明の第１の実施形態においては、縦揺れ周期と横揺れ周期の比が上記の値になった場合に、減揺水槽の作動と停止を切り替えることによって横揺れ周期を変化させて、縦揺れ周期と横揺れ周期の比が上記の値から外れるようにしている。
【００１９】
すなわち、船体の横揺れ周期はメタセンタと重心との距離ＧＭの平方根に反比例するが、船内に遊動水がある場合、遊動水の影響で船全体の重心Ｇは移動量ＧＧ0だけ上昇し、メタセンタと重心との距離ＧＭはＧ0Ｍまで減少するので、減揺水槽の作動時のように減揺水槽内の液体が遊動水の状態になっている場合と減揺水槽の停止時のように減揺水槽内の液体が遊動水の状態になっていない場合とで船体の重心位置がＧＧ0だけ異なり、ＧＭがＧ0Ｍに減少し、それにより横揺れ周期が変化するからである。
【００２０】
また、第１の実施形態の後に述べる本発明の第２の実施形態においては、縦揺れ周期と横揺れ周期の比が上記の値になった場合に、船の進路変更によって縦揺れ周期と横揺れ周期を変化させるか、あるいは船の速度変更によって縦揺れ周期を変化させるかすることで、縦揺れ周期と横揺れ周期の比が上記の値から外れるようにしている。
【００２１】
すなわち、船の進路を変更すれば、船体が受ける波の角度が変化するので、縦揺れ周期と横揺れ周期が変化し、船の速度を変更すれば、船と波との相対速度が変化するので、縦揺れ周期が変化するからである。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態において用いる減揺水槽装置を示す図である。同図において、本発明の第１の実施形態において用いる減揺水槽装置は、減揺水槽装置本体１０と減揺水槽制御装置２０で構成されている。
【００２３】
減揺水槽装置本体１０は、船体の左舷と右舷にそれぞれ設けられ、動揺緩和液体Ｗが投入されたウイングタンク１１ａ、１１ｂと、ウイングタンク１１ａ、１１ｂの下部を連通させる連結水路１２と、ウイングタンク１１ａ、１１ｂの上部を連通させて空気を流通させる空気ダクト１５とを有する減揺水槽１１と、空気ダクト１５に設けられ、その開閉によって空気の流通を拘束して減揺水槽１１の作動と停止を切り替えるための空気バルブ１６と、空気バルブ１６を開閉するための空気バルブ駆動装置１７とを備えている。
【００２４】
一方、減揺水槽制御装置２０は、中央制御装置２１と、横揺れ検知装置２２ａと縦揺れ検知装置２２ｂからなる動揺検知装置２２と、計測値や解析データ等を記憶する記憶装置２３と、操作画面や解析データを表示する表示装置２４と、空気バルブ駆動装置１７に制御信号を送る開閉制御装置２５と、必要に応じて警報を発する警報装置２６とを備えている。
【００２５】
そして、中央制御装置２１は、横揺れ検知装置２２ａと縦揺れ検知装置２２ｂから出力される時系列的な横揺れデータと縦揺れデータから横揺れ周期と縦揺れ周期等を算出する統計処理手段２１ａを有している。
【００２６】
次に、上記のように構成された減揺水槽装置を用いての、第１の実施形態における減揺水槽装置の制御方法について、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２７】
まず、ステップＳ１において、中央制御装置２１に横揺れ検知装置２２ａからの横揺れデータが入力される。中央制御装置２１は、横揺れデータに基づいて船体の横揺れ周期を算出する。そして、通常の制御用ルーチンであるステップＳ２に進むとともに、パラメトリック横揺れ制御用のサブルーチンであるステップＳ５に進む。
【００２８】
ステップＳ２では、算出した横揺れ周期が、減揺水槽１１が有効に作動する周期領域に有るか否かを判断する。そして、減揺水槽１１の有効作動周期領域に有る場合は、ステップＳ３に進み、減揺水槽１１の有効作動周期領域に無い場合は、ステップＳ４に進む。
【００２９】
ステップＳ３では、開閉制御装置２５を経由して空気バルブ駆動装置１７に開放の制御信号を送り、空気バルブ１６を開放して、減揺水槽１１を作動させる。これによって、減揺水槽１１内の動揺緩和液体Ｗの移動で生じる減揺モーメントの作用により、船体に作用する横揺れモーメントが相殺されて、減揺効果が得られる。そして、ステップＳ１に戻る。
【００３０】
これに対して、ステップＳ４では、横揺れ周期が減揺水槽１１の有効作動周期領域に無いので、開閉制御装置２５を経由して空気バルブ駆動装置１７に閉鎖の制御信号を送り、空気バルブ１６を閉鎖して、減揺水槽１１を停止させる。そして、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
一方、ステップＳ５では、中央制御装置２１に縦揺れ検知装置２２ｂからの縦揺れデータが入力される。中央制御装置２１は、縦揺れデータに基づいて船体の縦揺れ周期を算出する。そして、ステップＳ６に進む。
【００３２】
ステップＳ６では、算出された横揺れ周期と縦揺れ周期の比が、予め設定したパラメトリック横揺れ発生条件（船体の縦揺れ周期の２倍が横揺れ周期の整数倍に近い数値となっている、すなわち、縦揺れ周期／横揺れ周期≒１／２、２／２、３／２、……）を満足しているか否かを判断する。より具体的には、例えば、（船体の縦揺れ周期の２倍）／（横揺れ周期）＝０．９Ｎ〜１．１Ｎ（こ、こでＮ＝整数）となっているか否かを判断する。そして、満足している場合はステップＳ７に進み、満足していない場合はステップＳ８に進む。
【００３３】
ステップＳ７では、現在、空気バルブ１６が開放されているか否かをチェックする。そして、空気バルブ１６が開放されている場合は、ステップＳ４に進み、空気バルブ１６を閉鎖する。すなわち、作動状態の減揺水槽１１を強制的に停止させる。そして、ステップＳ１に戻る。一方、空気バルブ１６が開放されていない場合は、ステップＳ３に進み、空気バルブ１６を開放する。すなわち、停止状態の減揺水槽１１を強制的に作動させる。そして、ステップＳ１に戻る。
【００３４】
このように、減揺水槽１１を作動状態から停止状態に、あるいは、停止状態から作動状態に切り替えることによって、減揺水槽１１内の動揺緩和液体Ｗが遊動水の状態から遊動水でない状態に、あるいは、遊動水でない状態から遊動水の状態に変化し、船体の重心位置が変わるので、横揺れ周期が変化する。その結果、横揺れ周期と縦揺れ周期の比がパラメトリック横揺れ発生条件から外れるようになり、パラメトリック横揺れの発生が抑止される。
【００３５】
ステップＳ８では、現在、空気バルブ１６が閉鎖されているか否かをチェックする。空気バルブ１６が閉鎖されていない場合は、通常の制御用ルーチンであるステップＳ２に戻る。一方、空気バルブ１６が閉鎖されている場合は、ステップＳ９に進む。
【００３６】
ステップＳ９では、現在、空気バルブ１６が閉鎖しているのは、パラメトリック横揺れ発生条件に対応したために閉鎖しているのか否かをチエックする。パラメトリック横揺れ発生条件に対応したために閉鎖しているのでない場合は、通常の制御用ルーチンであるステップＳ２に戻る。一方、パラメトリック横揺れ発生条件に対応したために閉鎖している場合は、ステップＳ１０に進む。
【００３７】
ステップＳ１０では、パラメトリック横揺れ発生条件に対応して空気バルブ１６を閉鎖した時の縦揺れ周期に比べて、現在の縦揺れ周期は一定率以上変わっているかを判断する。閉鎖時の縦揺れ周期に比べて現在の縦揺れ周期が一定率以上変わっている場合は、通常の制御用ルーチンであるステップＳ２に戻る。一方、閉鎖時の縦揺れ周期に比べて現在の縦揺れ周期が一定率以上変わっていない場合は、未だパラメトリック横揺れ発生条件から完全には外れていないと考えて、ステップＳ４に進み、空気バルブ１６の閉鎖を継続する。そして、ステップＳ１に戻る。
【００３８】
以上のようにして、この実施形態においては、減揺水槽１１の作動と停止を強制的に切り替えることによって、船体の縦揺れ周期と横揺れ周期の比がパラメトリック横揺れ発生条件から外れるようにしながら、減揺水槽１１を適切に作動させているので、パラメトリック横揺れの発生を抑止しつつ、通常の横揺れに対しても良好な減揺効果を得ることができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態を述べる。本発明の第２の実施形態において用いる減揺水槽装置も、第１の実施形態においてと同様に、図１に示す減揺水槽装置である。
【００４０】
そして、第２の実施形態における減揺水槽装置の制御方法について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００４１】
まず、ステップＳ１１において、中央制御装置２１に横揺れ検知装置２２ａからの横揺れデータが入力される。中央制御装置２１は、横揺れデータに基づいて船体の横揺れ周期を算出する。そして、通常の制御用ルーチンであるステップＳ１２に進むとともに、パラメトリック横揺れ制御用のサブルーチンであるステップＳ１５に進む。
【００４２】
ステップＳ１２では、算出した横揺れ周期が、減揺水槽１１が有効に作動する周期領域に有るか否かを判断する。そして、減揺水槽１１の有効作動周期領域に有る場合は、ステップＳ1３に進み、減揺水槽１１の有効作動周期領域に無い場合は、ステップＳ１４に進む。
【００４３】
ステップＳ１３では、開閉制御装置２５を経由して空気バルブ駆動装置１７に開放の制御信号を送り、空気バルブ１６を開放して、減揺水槽１１を作動させる。これによって、減揺水槽１１内の動揺緩和液体Ｗの移動で生じる減揺モーメントの作用により、船体に作用する横揺れモーメントが相殺されて、減揺効果が得られる。そして、ステップＳ１１に戻る。
【００４４】
これに対して、ステップＳ１４では、横揺れ周期が減揺水槽１１の有効作動周期領域に無いので、開閉制御装置２５を経由して空気バルブ駆動装置１７に閉鎖の制御信号を送り、空気バルブ１６を閉鎖して、減揺水槽１１を停止させる。そして、ステップＳ１１に戻る。
【００４５】
一方、ステップＳ１５では、中央制御装置２１に縦揺れ検知装置２２ｂからの縦揺れデータが入力される。中央制御装置２１は、縦揺れデータに基づいて船体の縦揺れ周期を算出する。そして、ステップＳ１６に進む。
【００４６】
ステップＳ１６では、算出された横揺れ周期と縦揺れ周期の比が、予め設定したパラメトリック横揺れ発生条件（船体の縦揺れ周期の２倍が横揺れ周期の整数倍に近い数値となっている、すなわち、縦揺れ周期／横揺れ周期≒１／２、２／２、３／２、……）を満足しているか否かを判断する。より具体的には、例えば、（船体の縦揺れ周期の２倍）／（横揺れ周期）＝０．９Ｎ〜１．１Ｎ（こ、こでＮ＝整数）となっているか否かを判断する。そして、満足している場合はステップＳ１７に進み、満足していない場合はステップＳ１１に戻る。
【００４７】
ステップＳ１７では、警報発生装置２６から操船装置（図示せず）又は操船者に対して、現在、パラメトリック横揺れ発生条件を満足しているので、船の進路変更又は速度変更等を行うようにとの警告を発令する。そして、Ｓ１１に戻る。
【００４８】
この警告発令によって、操船装置又は操船者が船の進路変更又は速度変更等を行うと、船体と波との相対位置関係が変化し、縦揺れ周期又は／及び横揺れ周期が変化する。その結果、横揺れ周期と縦揺れ周期の比がパラメトリック横揺れ発生条件から外れるようになり、パラメトリック横揺れの発生が抑止される。
【００４９】
以上のようにして、この実施形態においては、船の進路変更又は速度変更によって、船体の縦揺れ周期と横揺れ周期の比がパラメトリック横揺れ発生条件から外れるようにしながら、減揺水槽１１を適切に作動させているので、パラメトリック横揺れの発生を抑止しつつ、通常の横揺れに対しても良好な減揺効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態において用いる減揺水槽装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  減揺水槽装置本体
１１  減揺水槽
１１ａ、１１ｂ  ウイングタンク
１２  連結水路
１５  空気ダクト
１６  空気バルブ
１７  空気バルブ駆動装置
２０  減揺水槽制御装置
２１  中央制御装置
２１ａ  統計処理手段
２２  動揺検知装置
２２ａ  横揺れ検知装置
２２ｂ  縦揺れ検知装置
２３  記憶装置
２４  表示装置
２５  開閉制御装置
２６  警報装置
【図１】
2005280549.tif 000003
【図２】
2005280549.tif 000004
【図３】
2005280549.tif 000005