JPH03193589A - Device for stabilizing ship - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
- B63B79/40—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation for controlling the operation of vessels, e.g. monitoring their speed, routing or maintenance schedules
-
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
- B63H25/46—Steering or dynamic anchoring by jets or by rudders carrying jets
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、作動の間に少なくとも２つのウォータージェ
ットによって推進される船舶の推進装置を制御する制御
装置に関するものであるが、この推進装置が、
制御信号に応答して前記ウォータージェットの方向を制
御するアクチュエーターと、
予め定められたアルゴリズムによって処理されて前記ア
クチュエーターに供給される制御信号を発生するように
なされている、作動の間に設定点信号及び船舶状態信号
を受取る制御ユニットと、を含むようになされている制
御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling a propulsion device of a ship, which during operation is propelled by at least two water jets, the propulsion device comprising: an actuator for controlling the direction of said water jet in response to a signal; and a set point signal and a setpoint signal during operation, the actuator being adapted to generate a control signal processed by a predetermined algorithm and provided to said actuator. A control unit configured to receive ship status signals.
従来技術、および発明が解決しようとする課題このよう
な制御装置は、例えばドイツ国公開公報ＤＥ３ ４２０
５４１によって公知である。PRIOR ART AND THE PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTIONSuch a control device is described, for example, in German publication DE 3 420.
541.
この制御装置によって制御される両方のウォータージェ
ットは船舶を種々の方向に推進させるようになしている
。両方のウォータージェットが、対応するアクチュエー
ターにより主として後方に指向れるような状態において
は、船舶は前方に推進される。もし両方のウォータージ
ェットかそれぞれのアクチュエーターにより主として前
方に指向される場合には船舶は後方に推進されるのであ
る。Both water jets controlled by this control device propel the vessel in different directions. In situations where both water jets are directed primarily rearward by their respective actuators, the vessel is propelled forward. If both water jets are directed primarily forward by their respective actuators, the vessel will be propelled backwards.
もしそれぞれのアクチュエーターの一方が前方に指向さ
れ、他方か後方に指向される場合には、船舶は主として
側方に動き始めるのである。If one of each actuator is directed forward and the other is directed aft, the vessel will begin to move primarily sideways.
−船釣に、船舶の長手方向に対するウォータージェット
の方向を制御することにより船舶か動かされる方向に影
響を与えること、すなわち換言すれば、ウォータージェ
ットによって船舶の進行方向を制御することは公知であ
ると考えられている。- In boat fishing, it is known to influence the direction in which the boat is moved by controlling the direction of the water jet relative to the longitudinal direction of the boat, or in other words to control the direction of travel of the boat by means of the water jet. It is believed that.
ウォータージェットの制御は原理的にはそれぞれのウォ
ータージェットの方向ベクトルおよび船舶を通る垂直な
長手方向断面平面の間の角度を変化さることによって行
われるのである。一般に船舶の速度は、ウォータージェ
ットを発生させるポンプを駆動する機関の毎分回転数を
制御するこれによって制御されるのである。さらにまた
、ウォターシエツトの方向ベクトルおよび水平平面の間
の角度を変化させることによって船舶の速度に影響を与
えることも公知である。このような角度の増加は水平の
ベクトルの成分の減小を生じさせ、これとともに推進力
の減小を生じさせるのである。Control of the water jets is in principle carried out by varying the angle between the directional vector of the respective water jet and the vertical longitudinal cross-sectional plane through the vessel. Generally, the speed of a ship is controlled by controlling the revolutions per minute of the engine that drives the pump that generates the water jet. Furthermore, it is known to influence the speed of a ship by changing the angle between the watersheet's directional vector and the horizontal plane. Such an increase in angle causes a decrease in the horizontal vector component, which in turn causes a decrease in the propulsion force.
ウォータージェットの方向ベクトルおよび水平平面の間
の垂直方向の角度を変化させることもまた船舶の釣り合
いを保つために利用される。このような特徴か応用され
ている装置は例えば米国特許第３．７５６，１８５号に
記載されている。この米国特許に記載されているように
、ウォーターシェドを若干下方に向けて指向させること
は船舶の調子を整える（ｔｕｎｉｎｇ）のに応用される
ことができ、換言すれば、速度に関係するようにして水
平平面に対して船舶の平均位置に影響を与えるのに応用
されることかできるのである。Varying the vertical angle between the directional vector of the water jet and the horizontal plane is also utilized to balance the vessel. A device incorporating such features is described, for example, in U.S. Pat. No. 3,756,185. As described in this U.S. patent, directing the watershed slightly downwards can be applied to tuning a vessel, in other words, as it relates to speed. can be applied to influence the average position of the ship with respect to the horizontal plane.
本発明の目的は、従来技術の装置をさらに発展させて、
制御装置が予め定められた方向に予め定められた速度で
船舶を推進させるのに適するだけでなく、特に船舶のロ
ーリング角度（ｒｏｌｌ ａｎｇｌｅ）運動およびピッ
チング角度（ｐｉｔｃｈ ａｎｇｌｅ）運動を減小させ
て船舶の安定化を行うのに適した制御装置を提供するこ
とである。The object of the invention is to further develop the prior art device and to
The control device is not only suitable for propelling the vessel in a predetermined direction and at a predetermined speed, but also particularly for reducing the roll angle movement and pitch angle movement of the vessel. It is an object of the present invention to provide a control device suitable for stabilizing.
課題を解決するだめの手段
本発明によって、上述の目的は、
船舶の瞬間的なローリング角度またはこれに関連するパ
ラメーターを検出して対応するローリング角度信号を発
生する検出装置と、
制御装置か前記ローリング角度信号を前記検出装置から
受取り、これらのローリング角度信号を、可能な船舶の
状態の信号の１つとして翻訳して、前記信号を前記アル
ゴリズムによって処理して前記アクチュエーターに制御
信号を供給し、ウォータージェットの方向を制御して、
ローリング角度が減小されるようになすことと、
をさらに含んでいることを特徴とする、冒頭に記載され
た型式の装置によって達成されるのである。Means for Solving the Problems According to the invention, the above-mentioned objects are: a detection device for detecting the instantaneous rolling angle of a ship or a parameter related thereto and generating a corresponding rolling angle signal; receiving angle signals from said detection device, translating these rolling angle signals as one of the possible vessel status signals, processing said signals by said algorithm to provide a control signal to said actuator, and Control the direction of the jet
This is achieved by a device of the type mentioned at the outset, characterized in that the rolling angle is reduced, and further comprising:
この制御装置の作動の間に、ウォータージェットの方向
は位相外れ（反対位相） （ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｈａｓｅ
）（ｉｎ ｃｏｕｎｔｅｒ ｐｈａｓｅ）状態に制御さ
れるが、このことは１つの参照位置からウォータージェ
ットの１つかさらに下方に指向され、これに反して他方
のウォータージェットかさらに上方に指向されることを
意味するのである。これによって船舶のローリング運動
が反作用を受けることは明らかである。During operation of this controller, the direction of the water jets is out-of-phase.
) (in counter phase), which means that from one reference position one of the water jets is directed further down, and the other water jet, in contrast, is directed further up. That's what I do. It is clear that the rolling motion of the ship is counteracted by this.
上述の目的はまた、前記制御装置が、
船舶の瞬間的なピッチング角度またはこれに関連するパ
ラメーターを検出して対応するピッチング角度信号を発
生する検出装置と、
前記制御装置か前記ピッチング角度信号を前記検出装置
から受取り、これらのピッチング角度信号を、可能な船
舶の状態の信号の１つとして翻訳して、前記信号を前記
アルゴリズムによって処理し、前記アクチュエーターに
制御信号を供給してウォータージェットの方向を制御し
てピッチング角度が減小するようになすことと、
をさらに含むようになして冒頭の文節に述べられている
型式の制御装置によって達成されるのである。The above object also provides that the control device comprises: a detection device for detecting the instantaneous pitching angle of the vessel or a parameter related thereto and generating a corresponding pitching angle signal; receiving from the detection device and translating these pitching angle signals as one of the possible ship condition signals, processing said signal by said algorithm and providing a control signal to said actuator to direct the direction of the water jet. This is accomplished by means of a control device of the type described in the opening paragraph, further comprising controlling the pitching angle to decrease.
この制御装置の作動の間にウォータージェットの方向は
位相合致状態（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）で制御されるのであ
るが、このことは成る参照点から両方のウォータージェ
ットかさらに下方に向けて指向され、またはさらに上方
に向けて指向されることを意味する。これによって船舶
のピッチング運動か反作用を受けることは明らかである
。During operation of this control device, the direction of the water jets is controlled in-phase, which means that both water jets are directed further downwards from a reference point, or This means that it is directed further upward. It is clear that this will result in a pitching movement or reaction of the vessel.
このような制御装置は、ローリング運動およびピッチン
グ運動の両方か反作用を受けるようにして具体化される
のか望ましい。この目的のために設計される１つの実施
例はこの制御装置は、船舶の瞬間的なローリング角度ま
たはこれに関連するパラメーターを検出して対応するロ
ーリング角度信号を発生する検出装置と、
船舶の瞬間的なピッチング角度またはこれに関連するパ
ラメーターを検出して対応するピッチング角度信号を発
生する検出装置と、
前記制御装置か前記ローリング角度信号およびピッチン
グ角度信号を前記それぞれの検出装置から受取り、これ
らのｄ−リング角度信号およびピッチング角度信号を、
可能な船舶の状態の信号として翻訳して、これらの信号
を前記アルゴリズムによって処理し、前記アクチュエー
ターに制御信号を供給して前記ウォータージェットの方
向を制御し、ローリング角度およびピッチング角度の両
方が減小されるようになすことと、
を含んでいることを特徴とする本発明によって提供され
るのである。Preferably, such a control device is embodied in such a way that both rolling and pitching movements are counteracted. One embodiment designed for this purpose is such that the control device comprises: a sensing device for detecting the instantaneous rolling angle of the vessel or a parameter related thereto and generating a corresponding rolling angle signal; a sensing device for detecting a pitching angle or a parameter related thereto and generating a corresponding pitching angle signal; - ring angle signal and pitching angle signal;
translating these signals as possible vessel status signals and processing them by said algorithm to provide control signals to said actuator to control the direction of said water jet such that both rolling and pitching angles are reduced; The present invention is characterized in that it comprises:
この実施例においては、両方のウォータージェットの方
向ベクトルおよび水平平面の間の角度は、位相合致成分
および位相外れ（反対位相）成分を含む適当な制御信号
の影響を受けて変化されることかできるから、ローリン
グ運動およびピッチング運動か両方とも反作用を受ける
ようになされるのである。In this embodiment, the directional vectors of both water jets and the angle between the horizontal plane can be varied under the influence of suitable control signals, including in-phase and out-of-phase (opposite phase) components. Therefore, both the rolling motion and the pitching motion are subjected to reaction.
実施例 本発明は添付図面を参照してさらに詳しく説明される。Example The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
さて、第１図は概略的な制御線図の形態で公知の制御装
置の構成要素を示している。少なくとも２つのウォータ
ージェットによって推進される船舶か全体的に符号ｌに
よって示されている。これらのウォータージェットは、
船舶か検出装置２によって記録され、または測定される
予め定められた速度で推進されるように注意を与えられ
ている。FIG. 1 now shows the components of a known control device in the form of a schematic control diagram. A vessel propelled by at least two water jets is generally designated by the symbol l. These water jets are
Care is taken to ensure that the vessel is propelled at a predetermined speed which is recorded or measured by the detection device 2.
ウォータージェットの方向は左舷側に対してはＰＳアク
チュエーター３によって決定され、右舷側に対してはＳ
Ｓアクチュエーター４によって決定されるようになって
いる。両方のアクチュエーター３および４は、所望の速
度を決定し、入力部６に供給される調節信号すなわち設
定点信号によって制御されるのである。この入力部６に
おける設定点信号はコンパレーター５内で出力部２にお
ける瞬間的な速度信号と比較されて、この比較の結果誤
差信号か発生され、この誤差信号かアクチュエーター３
および４に供給されて、所望の速度か得られ、保持され
るようにアクチュエーター３および４を制御するのであ
る。特゛に、ウォータージェットおよび水平平面の間の
垂直な角度は、もし速度か減小される場合にはこの目的
のために増加され、またはもし速度か増加される場合に
は減小されるのである。The direction of the water jet is determined by the PS actuator 3 for the port side and the S actuator for the starboard side.
It is determined by the S actuator 4. Both actuators 3 and 4 are controlled by an adjustment signal or setpoint signal which determines the desired speed and is supplied to input 6. This setpoint signal at input 6 is compared in a comparator 5 with the instantaneous velocity signal at output 2, and as a result of this comparison an error signal is generated, which error signal
and 4 to control actuators 3 and 4 so that the desired speed is obtained and maintained. In particular, the vertical angle between the water jet and the horizontal plane can be increased for this purpose if the velocity is decreased, or decreased if the velocity is increased. be.
注目されることは、出力部２からのコンパレーター５に
対するフィードバックか総ての公知の応用面で存在して
はいないことである。さらに簡単な実施形態においては
、設定点信号６は直接にアクチュエーター３および４に
供給されるようになっている。It is noted that no feedback from the output 2 to the comparator 5 is present in all known applications. In a more simple embodiment, the set point signal 6 is supplied directly to the actuators 3 and 4.
第２図は本発明によってさらに発展された装置を示して
いる。ウォータージェットを発生させて船舶ｌを推進さ
せるウォータージェット発生装置を含む船舶ｌは両方の
ウォータージェットの方向を制御するために変化されず
、従って両方のアクチュエーター３および４も変化され
ないのである。FIG. 2 shows a device further developed according to the invention. The vessel 1 containing the water jet generator which generates water jets to propel the vessel 1 is not changed to control the direction of both water jets, and therefore both actuators 3 and 4 are not changed.
入力部６における設定点信号により決定される予め設定
された速度による再設定運動とは別に、船舶は若干側の
道を動くのである。特に、船舶はピッチングおよびロー
リング運動を行う。船舶のローリング運動は第２図の実
施例においては制御ユニットＩＯの入力部９に信号を供
給する検出装置８によって検出されるのである。この制
御ユニット１０はさらに入力部６にて速度設定点信号を
受取るようになっている。Apart from the reset movement with a preset speed determined by the setpoint signal at the input 6, the vessel moves slightly to the side. In particular, ships perform pitching and rolling movements. The rolling movement of the ship is detected in the embodiment according to FIG. 2 by means of a detection device 8 which supplies a signal to an input 9 of the control unit IO. The control unit 10 is further adapted to receive a speed setpoint signal at an input 6.
船舶のローリング運動はローリングの角速度（ｒｏｌｌ
ａｎｇｌｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を決定することによ
って検出するのか望ましい。何故ならばこの目的に適し
た検出装置は適当な価格で容易に入手できるからである
。しかし、本発明の範囲内で、ローリング角度自体また
はローリング角度に関連する他のパラメーターを検出す
ることも可能である。The rolling motion of a ship is determined by the rolling angular velocity (roll
It is preferable to detect this by determining the angle velocity). This is because detection devices suitable for this purpose are readily available at reasonable prices. However, within the scope of the invention it is also possible to detect the rolling angle itself or other parameters related to the rolling angle.
制御ユニット１０においては、予め定められた速度を設
定する入力部６における入力信号はアクチュエーター３
および４に対する制御信号に変換され、船舶の所望の速
度が得られて、保持されるようになされるのである。こ
れらの制御信号の作用によってウォータージェットは、
もし速度か減小される場合には若干下方に向くように同
時に指向され、もし速度か増加される場合には若干上方
に向くように同時に指向されるのである。In the control unit 10, an input signal at the input section 6 for setting a predetermined speed is transmitted to the actuator 3.
and 4 to obtain and maintain the desired speed of the vessel. Under the action of these control signals, the waterjet
If the velocity is decreased, they are simultaneously directed slightly downward, and if the velocity is increased, they are simultaneously directed slightly upward.
入力部９におけるローリング角度情報は制御ユニット１
０によってアクチュエーター３および４の両者に対する
さらに他の制御信号に変換され、これらのアクチュエー
ターはこれらの信号に基づいてウォータージェットか速
度設定点により決定される位置から垂直方向に動かされ
て、船舶のローリング運動か反作用を受けるようになさ
れるのである。もしこのローリング運動の間に船舶の左
舷側が下方に向き、船舶の右舷側がこれに対応して（ｉ
ｎ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）上方に向く場合には、アクチ
ュエーター３および４は制御ユニットＩＯの制御によっ
て両方のウォータージェットの垂直な角度を変化させて
、右舷側のジェットがさらに下方に指向され、船舶の右
舷側の下方に向く運動が反作用を受けるようになされる
のである。同時に右舷側のジェットは若干上方に動かさ
れて、両方のウォータージェットの平均的な角度および
これに伴い船舶の速度が影響を受けないが、または殆ど
影響を受けないようになされるのである。The rolling angle information in the input section 9 is transmitted to the control unit 1.
0 into further control signals for both actuators 3 and 4, which actuators are moved vertically from the position determined by the water jet or speed set point based on these signals to control the rolling of the vessel. It is made to undergo either movement or reaction. If during this rolling movement the port side of the vessel points downwards and the starboard side of the vessel correspondingly (i
n agreement) in the case of upward pointing, the actuators 3 and 4 change the vertical angle of both water jets under the control of the control unit IO so that the starboard side jet is directed further downwards and the starboard side jet The downward movement is made to undergo a reaction. At the same time, the starboard side jet is moved slightly upwards so that the average angle of both water jets and thus the speed of the vessel is unaffected, or only slightly unaffected.
同様にして、右舷側に対する船舶の左舷側の下方に向く
運動は、左舷側のジェットを若干さらに下方に指向させ
、同時に右舷側のジェットを若干さらに上方に動かすこ
とによって修正されることができる。Similarly, the downward movement of the port side of the vessel relative to the starboard side can be corrected by pointing the port side jet slightly further downwards and at the same time moving the starboard side jet slightly further upwardly.
第１図において、検出装置２からコンパレータ５への速
度情報のフィードバックはこのコンパレータ内て前記情
報か入力部６における設定点信号と比較されて、相殺（
ｏｍｉ ｔ ｔｅｄ）され、さらに明瞭に読み得る図（
ｄｒａｗｉｒ＋ｇ）を得させるのである。しかし、この
ようなフィードバックが第２図の実施例においても存在
できることは明らかである。このようなフィードバック
は別個に実施されることかできるが、また制御ユニット
内で行われることもできるのである。In FIG. 1, the speed information is fed back from the detection device 2 to the comparator 5 in which this information is compared with the set point signal at the input 6 and canceled (
omit ted) and more clearly legible figures (
drawir+g). However, it is clear that such feedback can also exist in the embodiment of FIG. Such feedback can be implemented separately, but also within the control unit.
第３図は本発明による装置のさらに発展された形態を示
す。■から９までの構成要素は既に第２図にもあって、
第２図を参照して説明されたように正確に機能するので
ある。さらに、第３図による装置は船舶のピッチング運
動を検出するための第２の検出装置１１を含んでいる。FIG. 3 shows a further developed form of the device according to the invention. The components from ■ to 9 are already in Figure 2,
It functions exactly as described with reference to FIG. Furthermore, the device according to FIG. 3 includes a second detection device 11 for detecting pitching movements of the ship.
船舶のピッチング運動はピッチングの角速度を決定する
ことによって検出されるのか望ましい。何故ならばこの
目的のための適当な検出装置か適当な価格て容易に入手
できるからである。しかし、本発明の範囲内で、ピッチ
ング角度自体を検出することも可能である。Preferably, the pitching motion of the vessel is detected by determining the angular velocity of the pitch. This is because suitable detection equipment for this purpose is readily available at a reasonable price. However, within the scope of the invention it is also possible to detect the pitching angle itself.
この実施例では、検出装置１１はピッチング角度に対応
する信号を、用途に合わせて準備された（ａｄａｐｔｅ
ｄ）制御ユニットｌＯ°の入力部１２に供給する。この
用途に合わせて準備された制御ユニット１０’ におい
ては入力部６おける設定点信号が処理されて、この設定
点信号に基づいて（また、図面では別個には示されてい
ない検出装置２から誘導されるフィードバック速度信号
に基づいて）アクチュエーター３および４に対する制御
信号が発生されて水平平面に対するウォータージェット
の平均的な垂直の角度を調節して所望の速度が保持され
るようになされるのである。In this embodiment, the detection device 11 sends a signal corresponding to the pitching angle adapted to the application.
d) feeding the input 12 of the control unit lO°; In a control unit 10' prepared for this application, the setpoint signal at the input 6 is processed and, on the basis of this setpoint signal (also derived from the detection device 2, which is not shown separately in the drawing). Control signals are generated for actuators 3 and 4 to adjust the average vertical angle of the water jet relative to the horizontal plane so that the desired velocity is maintained.
船舶のピッチング運動は再度検出装置８によって検出さ
れ、入力部９における対応する信号が制御ユニット１０
゛によって処理されて、これにより両方のウォータージ
ェットか上述の方法で反対位相（ｃｏｕｎｔｅｒ ｐｈ
ａｓｅ）で動かされて船舶のローリング運動か反作用を
受けるようになされるのである。The pitching movement of the ship is again detected by the detection device 8 and the corresponding signal at the input 9 is sent to the control unit 10.
This causes both water jets to be placed in opposite phase in the manner described above.
It is moved by the ship's rolling motion or reaction.
既に述べたように、この実施例ではさらに船舶のピッチ
ング運動は検出装置１１および特に船舶のピッチングの
角速度に対応する信号によって検出されて、制御ユニッ
トｌＯ°の入力部１２に供給される。この信号は制御ユ
ニット１０’ によってアクチュエーター３および４に
対する制御信号に変換されて位相合致状態で両方のウォ
ータージェットおよび水平平面の間の垂直な角度を変化
させ、ローリング運動か反作用を受けるようになすので
ある。もし、このようなローリング運動の間に船舶の船
尾が下方に動かされ、船舶の船首か上方に動かされる場
合には、この運動は両方のウォータージェットを更に下
方に指向させることによって反作用を受けるようになさ
れることができる。As already mentioned, in this exemplary embodiment, the pitching movement of the ship is also detected by means of a detection device 11 and, in particular, a signal corresponding to the angular velocity of the pitch of the ship, which is fed to the input 12 of the control unit IO°. This signal is converted by the control unit 10' into a control signal for the actuators 3 and 4 to change the vertical angle between both water jets and the horizontal plane in phase alignment so as to undergo a rolling motion or reaction. be. If during such a rolling motion the stern of the vessel is moved downwards and the bow of the vessel upwards, this movement will be counteracted by directing both water jets further downwards. can be done.
他方において、もし船舶の船尾か上方に動き、船舶の船
尾も上方に動かされる場合には、この運動は両方のウォ
ータージェットをさらに上方に指向させることによって
修正されることかできる。このような両方のウォーター
ジェットの位相合致運動の間に制御ユニットは、両方の
ウォータージェットおよび水平平面の間の平均的な垂直
角度か変化しないで、これによりローリング角度の修正
か船舶の平均速度には影響を与えないようになすのであ
る。On the other hand, if the stern of the vessel moves upwards, and the stern of the vessel is also moved upwards, this movement can be corrected by directing both water jets further upwards. During such a phase-coherent movement of both water jets, the control unit maintains the average vertical angle between both water jets and the horizontal plane unchanged, thereby modifying the rolling angle or the average speed of the vessel. This is done in such a way that it has no influence.
入力部９および１２に対する信号の組合せの結果として
、両方のウォータージェットの垂直な運動ベクトルは一
方では船舶のローリング運動に関係してウォータージェ
ットの上方または下方への同時の運動を行わせる位相合
致成分を含んでいるが、他方では両方のウォータージェ
ットがこの船舶のローリング運動に関係して反対位相で
上方または下方に動かされるようになす位相外れ成分を
含んでいるのである。As a result of the combination of the signals on inputs 9 and 12, the vertical motion vectors of both water jets have phase-coincident components which on the one hand cause simultaneous upward or downward movement of the water jets in relation to the rolling motion of the ship. but on the other hand contain out-of-phase components which cause both water jets to be moved upwardly or downwardly in opposite phases with respect to the rolling motion of the vessel.
第３図を参照して説明されたように、組合された回路に
おいては、ウォータージェットの垂直の運動はアクチュ
エーター３および４によって影響を受けて、速度、ロー
リング角度またはピッチング角度に関係して次のような
調節か得られるようになすのである。すなわち、
速度調節、
最大速度よりも低い速度を設定するためには、両方のウ
ォータージェットは成る角度で下方に指向されることか
できる。この角度は設定点信号に関係して固定され、予
め定められた速度に対応するのである。As explained with reference to FIG. 3, in the combined circuit, the vertical movement of the water jet is influenced by actuators 3 and 4 to: This is done so that such adjustments can be obtained. That is, speed adjustment: To set a speed lower than the maximum speed, both water jets can be directed downwards at an angle. This angle is fixed in relation to the set point signal and corresponds to a predetermined speed.
ローリング角度の補償、
船舶のローリング角度運動を除去するためには、両方の
ウォータージェットはピッチング運動とリズムを合わせ
て同時にまたは位相合致状態で上方または下方に動かさ
れ、船舶のピッチング運動か反作用を受けるようになす
のである。速度の設定と組合されて、両方のウォーター
ジェットのこのリズムに合った上方または下方の位相合
致運動は所望の速度の設定に対応する選択された垂直な
参照角度に関して行われるのである。Rolling Angle Compensation: To eliminate the ship's rolling angular motion, both water jets are moved upward or downward simultaneously or in phase with the pitching motion and are subjected to the pitching motion or reaction of the ship. So do it. In combination with the speed setting, this rhythmic upward or downward phasing movement of both water jets is performed with respect to a selected vertical reference angle corresponding to the desired speed setting.
ローリング角度の修正、
ローリング角度を修正するためには、両方のウォーター
ジェットの間の垂直の角度かローリング運動とリズムを
合わせて反対位相にて変化されて両方のウォータージェ
ットを多少とも下方に指向させ、ローリング運動が反作
用を受けるようになされるのである。速度の設定と組合
されて、このウォータージェットの方向の修正は所望の
速度の設定に対応する垂直の参照角度に関して行われる
。Modifying the Rolling Angle. To modify the rolling angle, the vertical angle between both water jets or the opposite phase in rhythm with the rolling motion is varied to direct both water jets more or less downward. , the rolling motion is subjected to a reaction. In combination with the speed setting, this water jet direction modification is performed with respect to a vertical reference angle that corresponds to the desired speed setting.
さらに、もしピッチング角度の修正が行われる場合には
、ピッチング角度の修正に対する位相合致状態の制御お
よびローリング角度の修正に対する位相外れ状態の制御
か組合されて、所望の速度の設定に対応する参照角度に
関して行われるのである。Furthermore, if pitching angle correction is performed, in-phase control for pitching angle correction and out-of-phase control for rolling angle correction are combined to obtain a reference angle corresponding to the desired speed setting. It is carried out regarding.
速度の設定、ローリング角度の補償およびピッチング角
度の補償の組合せが複雑な運動のパターンを生じさせる
ことは明らかであるが、しかし試験の結果は所望の効果
、すなわち船舶のピッチング運動およびローリング運動
の抑制およびこれによる船舶の予め設定された速度を同
時に保持することかできたことを示している。It is clear that the combination of speed settings, rolling angle compensation and pitching angle compensation gives rise to complex movement patterns, but the test results demonstrate that the desired effect is achieved, namely the suppression of pitching and rolling movements of the vessel. This shows that it was possible to simultaneously maintain the preset speed of the ship.
第４図は類似の構成要素による制御ユニットｌＯ゛の可
能な実施形態をさらに詳しく示している。FIG. 4 shows in more detail a possible embodiment of the control unit lO' with similar components.
第４図においては再度船舶Ｌ ＰＳアクチュエーター３
、ＳＳアクチュエーター４、船舶１のローリングの角速
度を検出する検出装置８、船舶Ｉのピッチングの角速度
を検出する検出装置１１および船舶ｌの速度を検出する
速度検出装置２か示されている。速度設定点信号６はコ
ンパレータ５内で瞬間的な速度と比較されて誤差信号か
制御ユニット１０”に供給される。図示のように、この
制圓ユニッ１−１０’は、予め定められた因子によって
検出装置８および１１の信号を増幅する２つの増幅器１
３および１４を含んでいる。増幅された信号はそれぞれ
の加算装置１５および１６に供給され、これらの加算装
置にて種々の信号か組合されるのである。特に、加算装
置１５においては、速度誤差信号およびピッチング角度
信号が加算されて、得られた加算信号からローリング角
度信号が差引かれるようになっている。加算装置１６に
おいては、総ての３つの信号か加算されるのである。第
４図はこの装置の類似の実施形態の原理を説明するたけ
てあって、実際には例えば検出装置２および加算装置５
の間の増幅器のような他の構成要素も附加されることか
できることは明らかである。In Figure 4, the ship L PS actuator 3 is again
, an SS actuator 4, a detection device 8 for detecting the rolling angular velocity of the boat 1, a detection device 11 for detecting the pitching angular velocity of the boat I, and a speed detection device 2 for detecting the speed of the boat I. The speed setpoint signal 6 is compared with the instantaneous speed in a comparator 5 and an error signal is provided to a control unit 10''. As shown, this control unit 1-10' is configured to control a predetermined factor. two amplifiers 1 amplifying the signals of the detection devices 8 and 11 by
3 and 14 included. The amplified signals are fed to respective adders 15 and 16, where the various signals are combined. In particular, the adding device 15 adds the speed error signal and the pitching angle signal, and subtracts the rolling angle signal from the resulting summed signal. In the adder 16 all three signals are added. FIG. 4 serves to explain the principle of a similar embodiment of this device, which in practice includes, for example, the detection device 2 and the addition device 5.
It is clear that other components such as amplifiers between can also be added.
第５図は制御ユニットがコンピュタ−１０”によって具
体化されている実施例の原理的な図面を示している。こ
の図面においては、検出装置２．８および１１によって
供給される信号のアナログ対デジタル変換かコンピュー
ターｌｏ”で行われるものと仮定されている。このコン
ピューター１０”′は、Ｐ■Ｄ制御装置（Ｐ ［Ｄ−ｃ
ｏｎ ｔｒｏ Ｉ Ｉｅｒ）の組合せ体かシミュレート
され、これらの制御装置によってセンサー信号がアクチ
ュエーター３および４に対する制御信号に変換されるよ
うになっている。この説明にて見出されるデータに基づ
くこのような実施例の具体化はこの分野の専門化の知識
範囲内にあると考えられる。FIG. 5 shows a principle drawing of an embodiment in which the control unit is embodied by a computer 10''. In this figure, the analog versus digital It is assumed that the conversion is done on a computer. This computer 10"' is equipped with a P■D control device (P[D-c
A combination of on tro I Ier) is simulated in such a way that the sensor signals are converted into control signals for the actuators 3 and 4 by means of these control devices. The implementation of such embodiments based on the data found in this description is considered to be within the knowledge of experts in this field.
最後に指摘されることは、もし船舶か最大速度で推進さ
れなければならない場合には、前述の制御が行われない
ことである。この場合には、ウォータージェットおよび
水平平面の間の垂直の角度がウォータージェットの水平
方向の推進力を減少させる結果となるのである。従って
、場合によっては最大の設定可能の速度を制限してウォ
ータージェットを垂直方向に充分な角度で指向させて口
−リング運動および／またはピッチング運動の所望の成
分を得るようになすのか望ましいのである。A final point to be made is that if the vessel is to be propelled at maximum speed, the aforementioned control will not take place. In this case, the vertical angle between the water jet and the horizontal plane results in a reduction in the horizontal thrust of the water jet. Therefore, it may be desirable in some cases to limit the maximum settable speed so that the water jet is directed vertically at a sufficient angle to obtain the desired component of the mouth-ring movement and/or pitching movement. .
このような制限は実際の局部的な情況にによって行われ
ることかできる。もし船舶が強いローリング運動を受け
る場合には、ローリング運動か小さい場合よりも大きい
、最大速度のさらに強い制限を与えるためのウォーター
ジェットのさらに強い垂直の揺動運動か必要になる。Such restrictions may be made depending on actual local circumstances. If the vessel is subjected to a strong rolling motion, a stronger vertical rocking motion of the water jet is required to provide an even stronger limit on the maximum speed than if the rolling motion were small.
上述のことはアクチュエーターの制御によってウォータ
ージェットの方向を変化させて船舶か動かされる方向に
影響を与えることに関するものて、換言すれば、船舶を
予め定められた進路に持来たして、船舶をこの進路に保
持するように定められたこれらのウォータージェットの
運動に関するものである。ウォータージェットによる船
舶の進路の操縦は一般に公知であると考えられている。The above relates to changing the direction of the water jet by controlling actuators to influence the direction in which the ship is moved, in other words to bring the ship onto a predetermined course and to move the ship along this course. The motion of these water jets is determined to be maintained at The use of water jets to steer ships is generally considered to be well known.
そのようなものとして、さらに、ウォータージェットの
側方への運動か進路の修正たけてなく、また船舶のロー
リング運動に反作用を与えるために使用される制御装置
も公知である。このような制御装置は一般に「ラダー／
ローリング」装置（“ｒｕｄｄｅｒ／ｒｏｌｌ″ｓｙｓ
ｔｅｍ）なる用語によって示され、当業者には公知であ
ると考えられる。As such, control devices are also known which are used to modify the lateral movement or course of water jets and to counteract rolling movements of ships. Such control devices are generally called “rudder/
"rudder/roll" system
tem) and is considered known to those skilled in the art.
本発明による装置をこのようなラダー／ローリング装置
と組合せて、設定点信号に基づいて速度および／または
進路を制御し、ピッチングおよび／またはローリング運
動に対して安定化を得るための一体的な制御装置が得ら
れるようになすことは可能である。このような制御装置
の応用面において、ピッチングおよび／またはローリン
グ角度の修正を行うアクチュエーターは、ウォータージ
ェットか垂直方向に動かされるだけでなく、同時に水平
方向にも動かされるように制御されることかできる。特
にこのような場合には、所望の補償作用の一部分か垂直
の運動ベクトルの成分によって得られるのであるから、
垂直運動か制限されることかできる。A device according to the invention can be combined with such a rudder/rolling device to provide an integrated control for controlling speed and/or course based on set point signals and for obtaining stabilization against pitching and/or rolling movements. It is possible to make the device obtainable. In the application of such a control device, the actuator for modifying the pitching and/or rolling angle can be controlled such that the water jet is not only moved vertically, but also horizontally at the same time. . Particularly in such cases, since part of the desired compensation effect is obtained by a component of the vertical motion vector,
Vertical movement can be restricted or restricted.
上述にて一般的な用語「船舶」か使用されたが、用語「
船舶」は通常の船舶または２つのウォータージェットに
よって推進される容器を含むだけでなく、例えばまた２
つより多いウォータージェットによって推進され、操作
されることのできる浮動するプラットフォームも含むも
のであることは明らかである。このような場合には、本
発明は種種のウォータージェットおよび／または水平平
面の間の垂直角度の組合された制御を行うように応用さ
れることかできる。所望の場合、またもしウォータージ
ェットの形状か許すならば、このような実施形態におい
てプラットフォームを所望の位置に保持すること、すな
わち換言すれば、零速度を保持し、同時に対抗するロー
リングおよび／またはピッチング運動を安定化させるこ
とが可能である。The general term "ship" was used above, but the term "ship" was used.
'Vessel' includes not only a normal vessel or a vessel propelled by two water jets, but also e.g.
It is clear that it also includes floating platforms that can be propelled and manipulated by more than one water jet. In such cases, the invention can be applied to provide combined control of the vertical angle between various water jets and/or horizontal planes. If desired, and if the shape of the water jet allows, in such embodiments it is possible to maintain the platform in the desired position, in other words to maintain zero velocity and at the same time counteract rolling and/or pitching. It is possible to stabilize the movement.
発明の効果
本発明は上述のように構成されているから、制御装置か
予め定められた方向に予め定められた速度で船舶を推進
させるのに適するたけてなく、特に船舶のローリング角
度運動およびピッチング角度運動を減小させて船舶の安
定化を行うのに適した制御装置を提供できるような従来
技術の装置をさらに発展させた装置が提供される優れた
効果か得られるのである。Effects of the Invention Since the present invention is constructed as described above, the control device is suitable for propelling a ship in a predetermined direction at a predetermined speed, and is particularly suitable for propelling a ship in rolling angular motion and pitching. The advantageous result is that a device is provided which is a further development of the prior art devices, making it possible to provide a control system suitable for reducing angular movements and stabilizing a ship.
第１図は従来技術によって知られている制御装置を極く
概略的に示している図面。
第２図は本発明によりさらに発展され、特に船舶のロー
リング運動を減小させるようになされた制御装置を示す
図面。
第３図は本発明によりさらに発展され、特に船舶のロー
リング運動およびピッチング運動を減小させるようにな
された制御装置を示す図面。
第４図はアナログ成分を使用した本発明による装置の制
御ユニットの可能な実施形態を示す図面。
第５図はコンピューター装置を使用した本発明よる装置
の制御ユニットの可能な実施形態を示す図面。
１・・・・・・・・・・船舶
２．８．１１・・・・・検出装置
３・・・・・・・・・・ＰＳアクチュエーター４・・・
・・・・・・・ＳＳアクチュエーター５・・・・・・・
・・・コンパレーター６・・・・・・・・・・設定点信
号入力部９・・・・・・・・・・制御ユニット１ｏの入
力部
１０、ＩＯ’ＩＯ” ・・・制御ユニット１２・・・・
・・・・・・制御ユニット１０’の入力部
Ｉ３．１４・・・・・・・増幅器
１５．１６・・・・・・・加算装置FIG. 1 is a drawing showing very schematically a control device known from the prior art. FIG. 2 shows a control device further developed according to the invention, which is particularly adapted to reduce rolling movements of a ship. FIG. 3 shows a control device further developed according to the invention, which is particularly adapted to reduce rolling and pitching movements of a ship. FIG. 4 shows a possible embodiment of the control unit of the device according to the invention using analog components; FIG. 5 shows a possible embodiment of the control unit of the device according to the invention using a computer device. 1...... Ship 2.8.11... Detection device 3... PS actuator 4...
......SS actuator 5...
... Comparator 6 ...... Set point signal input section 9 ...... Input section 10 of control unit 1o, IO'IO" ... Control unit 12・・・・・・
...Input section I3.14 of control unit 10'...Amplifier 15.16...Addition device
Claims (9)
制御するアクチュエーターと、 作動の間に設定点信号および船舶状態信号を受取る制御
ユニットであって、これらの信号が予め定められたアル
ゴリズムによって処理されて前記アクチュエーターに供
給される制御信号を発生するようになされている前記制
御ユニットと、を含む、作動の間に少なくとも２つのウ
ォータージェットによって推進される船舶の推進装置を
制御する制御装置において、 前記制御装置がさらに、 船舶の瞬間的なローリング角度またはこれに関連するパ
ラメーターを検出して、対応するローリング角度信号を
発生する検出装置と、 前記制御装置が前記ローリング角度信号を前記検出装置
から受取り、これらのローリング角度信号を、可能な船
舶の状態の信号の１つとして翻訳（インタープリート）
して、前記アルゴリズムにより前記信号を処理して前記
アクチュエーターに制御信号を供給し、前記ウォーター
ジェットの方向を制御して、前記ローリング角度が減小
されるようになすことと、 を含んでいることを特徴とする制御装置。(1) an actuator that controls the direction of the water jet in response to a control signal; and a control unit that receives set point signals and vessel status signals during actuation, the signals being processed by a predetermined algorithm; said control unit adapted to generate a control signal supplied to said actuator at said actuator; The controller further comprises: a sensing device for detecting an instantaneous rolling angle of the vessel or a parameter related thereto and generating a corresponding rolling angle signal; the controller receiving the rolling angle signal from the sensing device; Interpreting these rolling angle signals as one of the possible vessel status signals
processing the signal by the algorithm to provide a control signal to the actuator to control the direction of the water jet such that the rolling angle is reduced; A control device characterized by:
制御するアクチュエーターと、 作動の間に設定点信号および船舶状態信号を受取る制御
ユニットであって、これらの信号が予め定められたアル
ゴリズムによって処理されて前記アクチュエーターに供
給される制御信号を発生するようになされている前記制
御ユニットと、を含む、作動の間に少なくとも２つのウ
ォータージェットによって推進される船舶の推進装置を
制御する制御装置において、 前記制御装置がさらに、 前記船舶の瞬間的なローリング角度またはこれに関連す
るパラメーターを検出して、対応するピッチング角度信
号を発生する検出装置と、 前記船舶の瞬間的なピッチング角度またはこれに関連す
るパラメーターを検出する検出装置と、前記制御装置が
前記ピッチング角度信号を前記検出装置から受取り、こ
れらのピッチング角度信号を、可能な船舶の状態の信号
の１つとして翻訳し、前記信号をアルゴリズムにより処
理して前記アクチュエーターに制御信号を供給し、前記
ウォータージェットの方向を制御して、前記ピッチング
角度が減小されるようになすことと、 を含んでいることを特徴とする制御装置。(2) an actuator that controls the direction of the water jet in response to control signals; and a control unit that receives set point signals and vessel status signals during actuation, the signals being processed by a predetermined algorithm; said control unit adapted to generate a control signal supplied to said actuator at said actuator; The controller further comprises: a detection device for detecting an instantaneous rolling angle of the vessel or a parameter related thereto and generating a corresponding pitching angle signal; a sensing device for detecting the pitching angle signals; and the control device receives the pitching angle signals from the sensing device, interprets the pitching angle signals as one of possible ship condition signals, and processes the signals by an algorithm. providing a control signal to the actuator to control the direction of the water jet such that the pitching angle is reduced.
制御するアクチュエーターと、 作動の間に設定点信号および船舶状態信号を受取る制御
ユニットであって、これらの信号が予め定められたアル
ゴリズムによって処理されて前記アクチュエーターに供
給される制御信号を発生するようにされている制御ユニ
ットと、 を含む、作動の間に少なくとも２つのウォータージェッ
トによって推進される船舶の推進装置を制御する制御装
置において、 前記制御装置がさらに、 船舶の瞬間的にローリング角度またはこれに関連するパ
ラメーターを検出して、対応するローリング角度信号を
発生する検出装置と、 船舶の瞬間的にピッチング角度またはこれに関連するパ
ラメーターを検出して、対応するピッチング角度信号を
発生する検出装置と、 前記制御装置が前記ローリング角度信号およびピッチン
グ角度信号を前記それぞれの検出装置から受取り、これ
ら角度信号を可能な船舶の状態の信号として翻訳して、
前記アルゴリズムにより処理して、前記アクチュエータ
ーに制御信号を供給して前記ウォータージェットの方向
を制御して前記ローリング角度およびピッチング角度を
減少させることと を含んでいることを特徴とする制御装置。(3) an actuator for controlling the direction of the water jet in response to a control signal, and a control unit for receiving set point signals and vessel condition signals during actuation, the signals being processed by a predetermined algorithm; A control device for controlling a propulsion device of a marine vessel propelled by at least two water jets during operation, comprising: a control unit adapted to generate a control signal supplied to the actuator by the actuator; The device further comprises: a detection device for detecting a momentary rolling angle of the vessel or a parameter related thereto and generating a corresponding rolling angle signal; and a detection device for detecting a momentary pitching angle of the vessel or a parameter related thereto. a sensing device for generating a corresponding pitching angle signal; and the controller receiving the rolling angle signal and the pitching angle signal from the respective sensing device and translating the angle signals as signals of possible ship conditions. ,
processing according to the algorithm to provide a control signal to the actuator to control the direction of the water jet to reduce the rolling angle and pitching angle.
発生する検出装置と、 前記制御装置が作動の間に前記速度信号を前記検出装置
から受取り、前記速度信号を、可能な船舶の状態の信号
の１つとして翻訳して、前記アルゴリズムにより前記信
号を処理し、前記アクチュエーターに制御信号を供給し
て前記アクチュエーターを制御し、前記ローリング角度
信号および／または前記ピッチング角度信号が減小され
るだけでなく、さらに速度およびこれに関連する設定点
信号に対応する速度値が保持されるようになすことと、 を含んでいることを特徴とする請求項１から３の何れか
１つに記載された制御装置。(4) the controller further comprises: a sensing device that detects an instantaneous speed of the vessel and generates a corresponding speed signal; and the controller receives the speed signal from the sensing device during operation; interpreting the speed signal as one of the possible vessel state signals, processing the signal with the algorithm, providing a control signal to the actuator to control the actuator, and controlling the actuator with the rolling angle signal and/or 2. The method of claim 1, further comprising the step of: not only reducing the pitching angle signal, but also maintaining a speed value corresponding to a speed and an associated set point signal. The control device according to any one of 3 to 3.
てこの増幅されたローリング角度信号を前記設定点信号
に組合せて、作動の間にこれらの信号が前記アクチュエ
ーターに供給される時に前記ウォータージェットの位相
外れ（反対位相）制御を与える制御信号が発生されるよ
うになす装置を含んでいる請求項１から４の何れか１つ
に記載された制御装置。(5) the controller amplifies the rolling angle signal and combines the amplified rolling angle signal with the set point signal to increase the speed of the waterjet when these signals are provided to the actuator during operation; 5. A control device as claimed in claim 1, including means for generating control signals providing out-of-phase (opposite phase) control.
置に応用される制御ユニットにおいて、前記制御ユニッ
トが、 前記ピッチング角度信号を増幅し、この増幅されたピッ
チング角度信号を前記設定点信号に組合せて、作動の間
に、これらの信号が前記アクチュエーターに与えられる
時に、前記ウォータージェットの位相合致制御を行う制
御信号が発生されるようになすことを特徴とする制御ユ
ニット。(6) In the control unit applied to the control device according to any one of claims 2 to 4, the control unit amplifies the pitching angle signal and uses the amplified pitching angle signal to set the pitch angle signal. A control unit characterized in that, in combination with point signals, control signals are generated which effect a phase matching control of the water jet when these signals are applied to the actuator during operation.
装置に応用される制御ユニットにおいて、前記制御ユニ
ットが、 前記ローリング角度信号を増幅する装置と、前記ピッチ
ング角度信号を増幅する装置と、前記増幅されたピッチ
ング角度信号および前記増幅されたローリング角度信号
を前記設定点信号に組合せて、作動の間に位相合致成分
および位相外れ成分を有する制御信号が発生され、これ
らの信号がアクチュエーターに与えられる時に、前記位
相合致成分が主として同じ方向の前記ウォータージェッ
トの制御を行い、また一方これらの信号が前記アクチュ
エーターに与えられる時に、前記位相外れ成分が主とし
て反対方向の前記ウォータージェットの制御を行うよう
になす装置と、を含んでいる制御ユニット。(7) A control unit applied to the control device according to claim 3 or 4, wherein the control unit comprises: a device for amplifying the rolling angle signal; and a device for amplifying the pitching angle signal. and the amplified pitching angle signal and the amplified rolling angle signal are combined with the set point signal to generate a control signal having an in-phase component and an out-of-phase component during actuation, and these signals are coupled to the actuator. When these signals are applied to the actuator, the in-phase components primarily control the water jets in the same direction, and when these signals are applied to the actuator, the out-of-phase components primarily control the water jets in the opposite direction. a control unit comprising: a device for performing the operations;
置に応用される制御ユニットにおいて、前記制御ユニッ
トが、適当な数のＰＩＤ制御装置がシミュレートされる
ようにプログラムされて、前記船舶状態信号および前記
設定点信号を前記アクチュエーターに対する制御信号に
処理するように定められているコンピューターを含んで
いることを特徴とする制御ユニット。(8) A control unit applied to a control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit is programmed so that an appropriate number of PID control devices are simulated; A control unit characterized in that it includes a computer adapted to process said vessel status signal and said setpoint signal into control signals for said actuator.
置を含んでいる船舶。(9) A ship comprising the control device according to any one of claims 1 to 4.
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