一种船舶操纵控制装置制造方法及图纸

控制装置(1)计算船舶(10)的航向和目标方向之间的角度差，基于计算的角度差，计算施加于舵(4)的目标载荷，测定施加于舵(4)的载荷，控制操作舵(4)的船舶操纵机械(6)以使测定的施加于舵(4)的载荷变为计算的目标载荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种船舶操纵控制装置
本专利技术涉及一种控制船舶操纵器的船舶操纵控制装置。
技术介绍
用于自动操纵船舶的自动航行控制是众所周知的。例如，专利文献1(对比文件：特开2003-226292号公报)中公开的一种自动航行控制，其确定使行进方位与目标方位一致的舵角，并且执行反馈控制以使船按舵角改变行进方位。但是，在实际操作中，由于海流，浪潮，风等种种自然现象导致的外来干扰，船体会被冲离航线，改变船体朝向。另外，由于船的吃水或者舵、螺旋浆的浸水面积的不同，船对舵角的反应也是不同的。因此，即使在某个地点，确定了舵角使船舶的航向朝向目标地点，但是由外来干扰，随着船舶的行进，航向会偏离目标地点。因此，必须多次重新转换船舵，并且船舶如蛇行一般向目标地眯航行。其结果是，船舶航行的距离远超过所需距离。争对此，有一种控制方法，其通过机器学习使机器学习作为经验法则的舵角决定方法，来确定应对各种海象条件的舵角。但是，即使像这种控制方法，为了应对时刻变换的自然现象，也经常需要频敏切换舵来维持最合适的航向，这将降低舵的操作效率。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2003-226292号公报
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种船舶操纵控制装置，其应对自然现象引起的外来干扰能够进行合适地控制。解决问题的手段基于本专利技术的观点的船舶操纵控制装置，包括用于计算船舶航向和目标方向之间的角度差的角度差计算方法、基于所述角度差计算方法算出的所述角度差计算出施加于舵的目标负荷的目标负荷计算方法、测定通过所述负荷测定方法测定的所述施加于舵的负荷的负荷测定方法、用于操纵舵的船舶操纵机械、为了使施加于所术舵的负荷变成通过所述目标负荷计算方法算出的所述目标负荷而控制所述船舶操纵机械的船舶操纵方法。附图说明图1为根据本专利技术第1实施例示出的船舶中与舵的控制相关的结构图。图2为根据第1实施例示出的控制装置的结构图。图3为根据第1实施例示出的控制装置的控制顺序流程图。图4为根据第1实施例示出的船舶航向和目标方向之间的角度差的示意图。图5为根据第1实施例示出的船舶的目标负荷示意图。图6为根据本专利技术的第2实施例示出的控制装置的结构图。图7为根据第2实施例示出的船舶的舵角和旋转数之间的关系的示意图。图8为根据第2实施例示出的控制装置的主机载荷和旋转数之间的关系的示意图。图9为根据本专利技术的第3实施例示出的控制装置的结构图。图10为根据第3实施例示出的安装有帆的船舶的结构图。图11为根据第1实施例的船舶操纵控制的理想的航线示意图。图12为根据第1实施例的船舶操纵控制的舵角与舵载荷之间的关系。图13为根据第1实施例的船舶操纵控制的舵角、ROT和舵载荷之间的关系示意图。图14为根据第1实施例的船的舵角和舵载荷之间的关系的示意图。图15为根据第1实施例的船舶操纵控制的船的左右摇摆的幅度和频率之间的关系示意图。具体实施方式第1实施例图1为根据本专利技术第1实施例示出的船舶10中与舵4的控制相关的结构图。图2为根据本实施例示出的控制装置1的结构图。另外，附图中的相同部分用相同符号标示，主要对不同部分进行说明。船舶10例如为载人或载物的海上航行大型船。另外，船舶10只要是可以通过操作位于水中的舵改变方向进行移动的物体，也可以是任何其他物体。船舶10包括控制装置1、船体2、螺旋桨3、舵4、支撑构件5、船舶操纵机械6、油压传感器21、方位传感器22、测位传感器23、ROT(转弯速率rateofturn)传感器24、船速传感器25、舵角传感器26、航海计划数据储存部31、以及目标载荷数据储存部32。螺旋桨3主要设置于船体2的后方沉没于水中的部分上。螺旋桨3通过主机的动力进行旋转，该主机将发动机等作为动力源，使水流Fw如图1所示流动。由此船舶10获得推进力。舵4是用于改变船舶10的航向(船舶10的前方朝向)的船具。舵4为板形。船舶10在笔直前进时，舵4的朝向与船舶10的笔直前进方向平行，对螺旋桨3产生的水流Fw不产生阻力。舵4如同改变螺旋桨3产生的水流Fw的朝向一样，通过改变平面部分相对于笔直前行方向的角度，改变船舶10的航向。支撑构件5是用于支撑舵4位于螺旋桨3的后方，使舵4可以改变角度地安装于船体2上的构件。船舶操纵机械6是用于操作舵4的机器。船舶操纵机械6通过来自控制装置1的指令操作舵4。例如，船舶操纵机械6是操舵机。船舶操纵机械6包括舵轴61、旋转翼62、以及2个液压油缸63。舵轴61的下部安装有舵4。当舵轴61如旋转般运作时，舵也同时旋转，从而改变舵的角度。旋转翼62是圆板形。安装于舵轴61的上部。旋转翼62通过2个液压油缸63进行旋转般运转。由此，通过舵轴61和旋转翼62的共同旋转，从而改变舵4的角度。液压油缸63是一种在汽缸632的内部插入活塞631的机器。液压油缸63通过汽缸632内部的油压使活塞纵向运动，起到马达的作用。2个液压油缸63大致平行设置。2个液压油缸63的活塞631的端部分别固定于旋转翼62表面外边缘的两端。2个液压油缸63的活塞631通过彼此逆向运动，使旋转翼62旋转并改变舵4的角度。控制装置1通过控制液压油缸63内部的油压控制舵4。油压传感器21用于测定液压油缸63的油压，并将油压的测定值传输至控制装置1。如果施加于舵4上的载荷变化的话，液压油缸63的油压也会发生变化。由此通过测定液压油缸63的油压，可以测定施加于舵4的载荷。此外，也可以在2个液压油缸63上分别设置一个油压传感器21。并且，只要可以测定施加于舵4的载荷，不限于油压传感器。例如，也可以直接将测定载荷的传感器安装于舵4上，通过无线或有线的方式将测定结果传输至控制装置1。方位传感器22用于测定船舶10的现在的航向。测位传感器23用于测定船舶10现在的位置。ROT传感器24用于测定船舶10现在的转弯速度R。船速传感器25用于测定船舶10现在的船速v。舵角传感器26用于测定舵角。此外，这些传感器21-26只要可以达到测定目的，可以是任何其他事物。例如，传感器22-25也可以是陀螺罗盘或利用卫星测位系统的事物。航海计划数据储存部31中储存有航海计划数据，该航海计划数据包含与到达目的地的计划相关的信息。航海计划数据储存部31根据来自控制装置1的要求传输航海计划数据中包含的信息。目标载荷数据储存部32中储存有目标载荷数据，该目标载荷数据含有与目标载荷Fp相关的信息。目标载荷Fp是为了控制舵4而施加于舵4上的载荷目标值，也是船舶操纵机械6为了控制舵4的指令值。目标载荷数据储存部32根据来自控制装置1的要求传输含有目标载荷数据的信息。由于目标载荷数据根据船体2的形状或是推进机的特性而变化，因此每个不同的船舶10具有不同的固有目标载荷数据。例如，目标载荷数据通过机器学习程序等收集船舶10试运行时的信息，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶操纵控制装置，其特征在于，包括：/n角度差计算手段，用于计算船舶的航向和目标方向之间的角度差；/n目标载荷计算手段，基于通过所述角度差计算手段计算的所述角度差，计算施加于舵的目标载荷；/n载荷测定手段，用于测定所述施加于舵的载荷；/n船舶操纵机械，用于操作所述舵；/n船舶操纵控制手段，用于控制所述船舶操纵机械，以使通过所述载荷测定手段测定的所述施加于舵的载荷成为通过所述目标载荷计算手段计算的所述目标载荷。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180129 JP 2018-0128041.一种船舶操纵控制装置，其特征在于，包括：
角度差计算手段，用于计算船舶的航向和目标方向之间的角度差；
目标载荷计算手段，基于通过所述角度差计算手段计算的所述角度差，计算施加于舵的目标载荷；
载荷测定手段，用于测定所述施加于舵的载荷；
船舶操纵机械，用于操作所述舵；
船舶操纵控制手段，用于控制所述船舶操纵机械，以使通过所述载荷测定手段测定的所述施加于舵的载荷成为通过所述目标载荷计算手段计算的所述目标载荷。


2.根据权利要求1所述的船舶操纵控制装置，其特征在于，包括目标载荷数据储存手段，用于储存目标载荷数据，以计算与自然现象引起的外来干扰相应的所述目标载荷；
所述目标载荷计算手段基于存储于所述目标载荷数据储存手段的所述目标载荷数据，计算所述目标载荷。


3.根据权利要求1或2所述的船舶操纵控制装置，其特征在于，包括用于测定所述船舶的推进机的旋转数的旋转数测定手段；
所述目标载荷计算手段基于所述旋转数测定手段测定的所述旋转数，计算所述目标载荷。


4.根据权利要求1或2所述的船舶操纵控制装置，其特征在于，包括转弯角速度测定手段和主机控制手段，
所述转弯角速度测定手段用于测定所述船舶的转弯角速度；
所述主机控制手段基于通过所述载荷测定手段测定的所述施加于舵的载荷以及通过所述转弯角速度测定手段测定的所述转弯角速度，控制所述船舶主机的载荷。


5.根据权利要求1或2中任一项所述的船舶操纵控制装置，其特征在于，包括目标角计算手段，其基于通过所述角度差计算手段计算的所述角度差，计算用于操作帆的目标角以将风力改变为推进力。

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【专利技术属性】
技术研发人员：小见庆树，田中辰喜，
申请(专利权)人：株式会社商船三井，川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP