JP7164935B2 - 制御装置、艇運搬装置及び搬器の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、艇運搬装置及び搬器の駆動方法に関する。

艇運搬装置としては、母船内部又は外部に突き出したランプウェー（傾斜路）を介して、ボートを投入揚収する方式がある。
艇運搬装置としては、母船上のダビットやクレーン等から揚収索を吊下し、ボートを直接、又はボートが乗り込んだ架台等を吊上げて投入揚収する方式がある。

特開平１０－２７９２８２号公報 特開２００７－０３８７０６号公報

ところが、上記特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、波浪が激しくなるにつれ、母艦や揚収する小型艇における横動揺、縦動揺、上下動等の動揺が増大し、それに伴い、母艦側におけるランプウェーや吊上げ架台の揚収用架台等も激しく上下動することとなる。その結果、小型艇を揚収する際にタイミングを誤れば揚収用架台と小型艇が激しくぶつかって揚収が困難になることがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、航走体を安全に揚収することができる制御装置、艇運搬装置及び搬器の駆動方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御装置は、水面の揺動に応じて変化する量を計測する計測装置から計測値を取得する取得部と、前記計測値に基づいて、水中または水上を航走する航走体が乗り上げ可能とされた搬器の前記水面に対する相対高さを算出する計算部と、前記計算部が算出した相対高さに基づいて、制御動作の実行中、前記相対高さの変化量が小さくなるように、かつ前記水面に対する前記搬器の相対的な速度が所定の昇降速度になるように、前記搬器を上下動させるアクチュエータの制御信号を生成する生成部とを備える。

この構成によれば、航走体の揚収に際し、母艦の搬器に航走体が乗り上げるときに波浪等で母艦が動揺しているとしても、搬器が海面に対してほぼ一定の深度を保てるために、船底が搬器に衝突したり、搬器で叩かれたりすることなく航走体を安全に揚収することができる。

また、上記の制御装置は、前記計測装置が、前記搬器を備える艦の船体に設けられ、前記船体の揺動角を検出するモーションセンサを含んでもよい。

この構成によれば、母艦の上下動を距離データに変換するためにモーションセンサにより母艦の上下動を感知することにより、搬器の先端部分が常に水面下にあるようにできる。

また、上記の制御装置は、前記計測装置が、前記搬器に設けられ、前記搬器と前記水面との高さを検出する水位センサを含んでもよい。

この構成によれば、モーションセンサにより母艦の上下動を感知するとともに、水位センサにより搬器の先端部分が水面下に確実に配置されるようにできる。

また、上記の制御装置は、前記搬器が揚収索に連結された天秤及び架台であってもよい。

この構成によれば、水面に対する架台の相対的な速度が所定の昇降速度になるように架台を駆動させることができる。

本発明の一態様に係る艇運搬装置は、水面の揺動に応じて変化する量を計測する計測装置と、水中または水上を航走する航走体が乗り上げ可能とされた搬器と、前記搬器を上下動させるアクチュエータと、上記の制御装置とを備える。

この構成によれば、航走体の揚収に際し、母艦の搬器に航走体が乗り上げるときに波浪等で母艦が動揺しているとしても、搬器が海面に対してほぼ一定の深度を保てるために、船底が搬器に衝突したり、搬器で叩かれたりすることなく航走体を安全に搬送することができる。

本発明の一態様に係る搬器の駆動方法は、水面の揺動に応じて変化する量を計測する計測装置から計測値を取得し、前記計測値に基づいて、水中または水上を航走する航走体が乗り上げ可能とされた搬器の前記水面に対する相対高さを算出し、算出した前記相対高さに基づいて、制御動作の実行中、前記相対高さの変化量が小さくなるように、かつ前記水面に対する前記搬器の相対的な速度が所定の昇降速度になるように、前記搬器を上下動させる制御信号を生成する。

この構成によれば、航走体の揚収に際し、母艦の搬器に航走体が乗り上げるときに波浪等で母艦が動揺しているとしても、搬器が海面に対してほぼ一定の深度を保てるために、船底が搬器に衝突したり、搬器で叩かれたりすることなく航走体を安全に搬送することができる搬器の駆動方法を提供できる。

上記何れかの態様に係る制御装置によれば、航走体の揚収に際し、母艦の搬器に航走体が乗り上げるときに波浪等で母艦が動揺しているとしても、搬器が海面に対してほぼ一定の深度を保てるために、船底が搬器に衝突したり、搬器で叩かれたりすることなく航走体を安全に揚収することができる。

第１実施形態に係る制御装置のブロック図である。 図１に示した制御装置の模式図である。 図１に示した制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態に係る制御装置のブロック図である。 図４に示した制御装置の模式図である。 図４に示した制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
〈第１実施形態〉
《全体構成》
図１、図２に示すように、第１実施形態に係る艇運搬装置１は、制御装置１０と、モーションセンサ１１と、水位センサ１２と、ランプウェー１４と、ランプウェー駆動装置１６とを備える。艇運搬装置１は、航走体５０を母艦５１の艫（船尾）５２から揚収する。
制御装置１０は、取得部１３と、計算部１５と、出力部１７とを備える。

モーションセンサ１１は、母艦５１の艫５２に設けられている。モーションセンサ１１は、水面の揺動に応じて変化する船体の揺動角を計測する計測装置の一例である。モーションセンサ１１が計測する揺動角は、水面の揺動に応じて変化する量である。

水位センサ１２は、後述するランプウェー１４の先端部に配置されている。水位センサ１２は、水面の揺動に応じて変化する水位を計測する計測装置の一例である。水位センサ１２が計測する水位は、水面の揺動に応じて変化するランプウェー１４と水面ＷＬとの高さである。

取得部１３は、水面ＷＬの揺動に応じて変化する量を計測するモーションセンサ１１及び水位センサ１２から計測値を取得する取得部の一例である。取得部１３は、モーションセンサ１１が計測した計測値を取得する入力部１８と、水位センサ１２が計測した計測値を取得する入力部１９とを備える。各入力部１８，１９によって取得された計測値は計算部１５にそれぞれ与えられる。

ランプウェー１４は、水中または水上を航走する航走体５０が乗り上げ可能とされた搬器の一例である。ランプウェー１４は、母艦５１の艫５２にヒンジ部２０を介して回動自在に設けられている。

計算部１５は、モーションセンサ１１及び水位センサ１２の計測値に基づいて、ランプウェー１４の先端部の水面ＷＬに対する相対高さを算出する計算部の一例である。計算部１５は、不図示の中央集積回路を内蔵しており、中央集積回路によってランプウェー１４の先端部の水面ＷＬに対する相対高さを算出する。計算部１５は、モーションセンサ１１の計測値と、水位センサ１２の計測値のそれぞれに基づいてランプウェー１４の先端部の水面ＷＬに対する相対高さを求め、その平均値を以てランプウェー１４の制御に用いる相対高さとする。
例えば、計算部１５は、モーションセンサ１１が計測した母艦５１のピッチ角θと、鉛直情報から見たときにおける母艦５１の重心からランプウェー１４の基部までの長さＬと、ランプウェー１４の長さｌと、ランプウェー１４の傾斜角φと、喫水線に対するランプウェー１４の基部の相対高さｈとを用いて、以下に示す式（１）により、ランプウェー１４の先端部の水面ＷＬに対する相対高さＨ１を求める。
Ｈ１＝Ｌｓｉｎθ＋ｌｓｉｎ（θ＋φ）＋ｈｃｏｓθ …（１）
また例えば、計算部１５は、水位センサ１２が計測した過去所定回数分の水位の平均値により、ランプウェー１４の先端部の水面ＷＬに対する相対高さＨ２を求める。

ランプウェー駆動装置１６は、ランプウェー１４を上下動させるアクチュエータの一例である。ランプウェー駆動装置１６は、ランプウェー１４の先端部に例えばワイヤ２１によって連結されている。

出力部１７は、ランプウェー駆動装置１６に対する制御信号を生成する生成部の一例である。出力部１７は、ランプウェー駆動装置１６に制御信号を与えることにより、ランプウェー１４を上方に揺動あるいは下方に揺動させる。

《動作》
次に、図３を参照して艇運搬装置１の制御方法について説明する。
図３に示すように、母艦５１の航行中に母艦５１に揚収される航走体５０が接近してきた際に、制御動作が開始される。

まず、モーションセンサ１１は母艦５１の揺動角を計測し、水位センサ１２はランプウェー１４の先端部を基準とした水位を計測する（ステップＳ１０１）。このとき、モーションセンサ１１及び水位センサ１２が計測した計測値は取得部１３（入力部１８および入力部１９）に取り込まれる。

次に、計算部１５は、モーションセンサ１１及び水位センサ１２の計測値に基づいて、ランプウェー１４の水面ＷＬに対する相対高さを算出する（ステップＳ１０２）。

そして、計算部１５は、ランプウェー１４の水面ＷＬに対する相対高さが目標高さより高いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ランプウェー１４の水面ＷＬに対する相対高さが目標高さより高い場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、計算部１５は、ランプウェー１４を下方に揺動させる制御信号を算出する。出力部１７は、当該制御信号をランプウェー駆動装置１６に出力する（ステップＳ１０４）。

これに対し、ランプウェー１４の水面ＷＬに対する相対高さが目標高さより低い場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、計算部１５は、ランプウェー１４を上方に揺動させる制御信号を算出する。出力部１７は、当該制御信号をランプウェー駆動装置１６に出力する（ステップＳ１０５）。

《作用・効果》
このように、制御装置１０は、ランプウェー１４の水面ＷＬに対する相対高さが目標高さに一致するような制御信号をランプウェー駆動装置１６に出力する。つまり、制御装置１０は、水面ＷＬに対する相対高さの変化量が０になるようにランプウェー１４を駆動させる。これにより、航走体５０は、母艦５１の動揺による影響を受けずにランプウェー１４に乗り上げられることになる。

上記構成の制御装置１０によれば、航走体５０の揚収に際し、母艦５１のランプウェー１４に航走体５０が乗り上げるときに波浪等で母艦５１が動揺しているとしても、ランプウェー１４が海面に対してほぼ一定の深度を保てるために、船底がランプウェー１４に衝突したり、ランプウェー１４で叩かれたりすることなく航走体５０を安全に揚収することができる。

上記構成の制御装置１０によれば、母艦５１の上下動を距離データに変換するためにモーションセンサ１１により母艦５１の上下動を感知することにより、ランプウェー１４の先端部分が常に水面下にあるようにできる。

上記構成の制御装置１０によれば、モーションセンサ１１により母艦５１の上下動を感知するとともに、水位センサ１２によりランプウェー１４の先端部分が水面下に確実に配置されるようにできる。

上記構成の制御装置１０によれば、水面ＷＬに対する相対高さの変化量が０になるようにランプウェー１４を駆動させることができる。

なお、第１実施形態に係る艇運搬装置１は、航走体５０を母艦５１の艫５２から揚収するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る艇運搬装置１は、航走体５０を母艦５１の舷から揚収してもよい。この場合、制御装置１０は、モーションセンサ１１が計測したロール角に基づいてランプウェー１４の先端部分の水面ＷＬに対する相対高さを算出することができる。

〈第２実施形態〉
次に、第２実施形態について図を参照しながら説明するが、第１実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

図４、図５に示すように、第２実施形態に係る艇運搬装置２は、制御装置３０を備えており、揚収索３１に連結された天秤３２及び架台３３と、電動ウインチである揚収索駆動装置３４を設けた点が第１実施形態と異なる。

天秤３２及び架台３３は、水中または水上を航走する航走体５０が乗り上げ可能とされた搬器の一例である。また水位センサ１２は天秤３２に設けられる。
揚収索駆動装置３４は、揚収索３１を上下動させるアクチュエータの一例である。

制御装置３０において、出力部１７は、水面ＷＬに対する架台３３の相対的な速度が所定の昇降速度になるように制御信号を生成する。

《動作》
次に、図６を参照して艇運搬装置２の制御方法について説明する。
図６に示すように、母艦５１の航行中に母艦５１に揚収される航走体５０が接近してきた際に、制御動作が開始される。

まず、モーションセンサ１１は母艦５１の揺動角を計測し、水位センサ１２は天秤３２を基準とした水位を計測する（ステップＳ２０１）。このとき、モーションセンサ１１及び水位センサ１２が計測した計測値は取得部１３に取り込まれる。

次に、計算部１５は、モーションセンサ１１及び水位センサ１２の計測値に基づいて、天秤３２の水面ＷＬに対する相対的な速度を算出する（ステップＳ２０２）。

そして、計算部１５は、天秤３２の水面ＷＬに対する相対速度が目標速度より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。天秤３２の水面ＷＬに対する相対速度が目標速度より大きい場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、計算部１５は、天秤３２の移動速度を減速させる制御信号を算出する。出力部１７は、当該制御信号を揚収索駆動装置３４に出力する（ステップＳ２０４）。

これに対して、天秤３２の水面ＷＬに対する相対速度が目標速度より小さい場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、計算部１５は、天秤３２の移動速度を加速させる制御信号を算出する。出力部１７は、当該制御信号を揚収索駆動装置３４に出力する（ステップＳ２０５）。

《作用・効果》
このように、制御装置３０は、天秤３２の水面ＷＬに対する相対速度が目標速度に一致するような制御信号をランプウェー駆動装置１６に出力する。つまり、制御装置３０は、水面ＷＬに対する相対高さの変化量が一定になるように天秤３２を駆動させる。これにより、航走体５０は、母艦５１の動揺による影響を受けずに揚収されることになる。

上記構成の制御装置３０によれば、水面ＷＬに対する架台３３の相対的な速度が所定の昇降速度になるように架台３３を駆動させることができる。したがって、航走体５０を安全に揚収することができる。

以上、実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、航走体５０としては、図示した水上タイプに代えて潜水タイプでもよく、また、有人タイプに代えて無人タイプであってもよい。

１ 艇運搬装置
１０ 制御装置
１１ モーションセンサ（計測装置）
１２ 水位センサ（計測装置）
１３ 取得部
１４ ランプウェー（搬器）
１５ 計算部
１６ ランプウェー駆動装置（アクチュエータ）
１７ 出力部（生成部）
３０ 制御装置
３１ 揚収索
３２ 天秤（搬器）
３３ 架台（搬器）
３４ 揚収索駆動装置（アクチュエータ）
５０ 航走体
５１ 母艦（艦）
５２ 艫（船尾）
ＷＬ 水面

Claims (6)

1. 水面の揺動に応じて変化する量を計測する計測装置から計測値を取得する取得部と、
   前記計測値に基づいて、水中または水上を航走する航走体が乗り上げ可能とされた搬器の前記水面に対する相対高さを算出する計算部と、
   前記計算部が算出した相対高さに基づいて、制御動作の実行中、前記相対高さの変化量が小さくなるように、かつ前記水面に対する前記搬器の相対的な速度が所定の昇降速度になるように、前記搬器を上下動させるアクチュエータの制御信号を生成する生成部と
   を備える制御装置。
2. 前記計測装置が、前記搬器を備える艦の船体に設けられ、前記船体の揺動角を検出するモーションセンサを含む請求項１に記載の制御装置。
3. 前記計測装置が、前記搬器に設けられ、前記搬器と前記水面との高さを検出する水位センサを含む請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記搬器が揚収索に連結された天秤及び架台である
   前記制御信号を生成する請求項１に記載の制御装置。
5. 水面の揺動に応じて変化する量を計測する計測装置と、
   水中または水上を航走する航走体が乗り上げ可能とされた搬器と、
   前記搬器を上下動させるアクチュエータと、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御装置と
   を備える艇運搬装置。
6. 水面の揺動に応じて変化する量を計測する計測装置から計測値を取得することと、
   前記計測値に基づいて、水中または水上を航走する航走体が乗り上げ可能とされた搬器の前記水面に対する相対高さを算出することと、
   算出した前記相対高さに基づいて、制御動作の実行中、前記相対高さの変化量が小さくなるように、かつ前記水面に対する前記搬器の相対的な速度が所定の昇降速度になるように、前記搬器を上下動させるアクチュエータの制御信号を生成することと
   を有する搬器の駆動方法。

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