GMコンピューターによるGM測定の信頼性について
著者 山中 有一, 松野 保久, 中山 博
雑誌名 鹿児島大学水産学部紀要=Memoirs of Faculty of Fisheries Kagoshima University
巻 37
ページ 51‑56
別言語のタイトル On the Reliability of GM Obtained by GM‑Computer
URL http://hdl.handle.net/10232/13372
Ｍｅｍ・Fac,Fish､KagoshimaUniv.，
Vol,37,pp､51〜5６（1988）
ＧＭコンピューターによるＧＭ測定の信頼 性について
山 中 有 一 ・ 松 野 保 久 ・ 中 山 博
OntheReliabilityofGMObtainedbyGM‑Computer
YuichiYamanaka*'，YasuhisaMatsuno*'，andHiroshiNanayama＊２
Keywords：ＧＭComputer，Ｆ､Ｆ､Ｔ，oscillationfrequency，spectrum，windscale
Abstract
Theoretically，GM‑Computercalculatesthevalueofaship，sGMwhichisdeterminedbythe freeoscillationfrequencyobtainedthroughF.Ｆ・Tmethod，usingthedatagotbyanusing incliningdetectingelement，andaccordinglynavigator，underway，easilyobtainstherealtime
G M
However，ｗｈｅｎｗｅｍａｄｅｕｓｅｏｆｔｈｅＧＭ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，wecameacrossafewpractical difficulties，ｂｅｃａｕｓｅａｌｏｔｏｆａｂｎｏｒｍａｌｖａｌｕｅｓｏｆＧMwithlargedispersionwererecognized whenmeasuringswerecarriedoutonboardthetrainingship，KagoshimaMaru，Facultyof
Fisheries，KagoshimaUniversity・
Therefore，wediscussedabouttherelationshipbetweentheaccuracyofGMvaluesandthe effectofextemalforces・Intheresult,wefoundthat(1)thereliableGMvalueswereobtained whenwindscaleshowed4grade,(2)therewerenorelationshipbetweentheGMvalueandwave
scaleorswellscale・
Andsomeimprovementplanswereexaminedinordertogetthestableandreliabｌｅｖａｌｕｅｏｆ
Ｇ Ｍ
ＧＭコンピューターは船舶のコンディションにより変化するＧＭを実時間でかつ容易に
知ることができる利点を有し，海上保安庁昭洋丸等において良好な結果を得られたとの報告
がある')。しかし本学練習船かごしま丸，敬天丸での実船試験では値が一定でない異常に大 きな表示が多く，実用上問題があった。そこで測定時の外力の影響とセンサー設置位置より，現在使用しているシステムから得られるデータを利用できる条件を検討した。またシステム 構成からみた問題点，改良点についても若干の検討を行った。
*鹿児島大学水産学部漁船航海学研究室（LaboratoryofFishingVesselNavigation，Facultyof Fisheries，KagoshimaUniversity，50‑20Shimoarata4，Kagoshima，８９０Japan）
*２鹿児島大学水産学部漁船運用学研究室（LaboratoryofFishingVesselSeamanship，Facultyof Fisheries，KagoshimaUniversity，50‑20Shimoarata4，Kagoshima,８９０Japan）
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測 定 方 法
測定にはＧＭコンピューターAGC‑800（宇津木計器）を２台用い，かごしま丸のＦｉｇ．
１に示す２ケ所に設置した。Ａ点は第２実験室床上の船首尾線上，Ｂ点はチヤートルーム 机上の船首尾線上で両点の高低差は３ｍである。Ｇは重心位置を示している。本器は一方 向可動振子と差動トランスからなる動揺検出器の電圧出力をＡ／Ｄコンバーター（８ビッ
ト量子化）で取り込み，256ポイントＦ､Ｆ､Ｔによってスペクトルのマグニチュードピーク 値を求め，その周波数を船体の固有動揺周波数（fbとする）とみなし次式によりＧＭを計
算する。
Ｇ Ｍ = 4 庵 ' 含 Ｋ Ｗ
ただしＫは平均喫水より求めた環動半径,ｇは重力加速度である。
測定間隔はサンプリングインターバル１秒で取り込むため約４分30秒となる。計算結果
（ＧＭＣとする）は外力の影響に変化がないとみなせる約３時間，４２個ごとにグループ化し Ｇ１〜Ｇ２２とした。ＧＭc評価の基準として一日ごとの船のコンディションとかごしま丸復原 性図表からの推定値（ＧＣＭとする）を用いた2)。ＧＣＭの計算に用いる航海中の平均喫水は 一日ごとに各タンクの使用量から求め，同時に自由水影響表から求めた自由水による重心の 見かけ上の上昇も考慮した。外力としては風力階級，波浪階級，うねりの階級の記録を用い たが方位については信頼度の高いデータは得られなかった。
結果および考察
Ｇ１〜Ｇ２２のＡ点およびＢ点のＧＭc‐ＧＣＭの平均値と標準偏差をＦｉｇ．２に示す。Ｇ５
〜Ｇ９，Ｇ12,Ｇ１３ではＡ点，Ｂ点とも±0.1ｍ以内でバラツキも少ない結果を得た。Ｇ１４ はＡ点のみ良好であった。これらのグループではスペクトルのピーク値をとる周波数がｆｂ にほぼ一致していることを示し，この範囲においてはセンサー設置場所の違いによる影響は 小さい。他のグループでは外力による動揺周波数（fnとする）にピーク値が移ったと推定
され，設置場所による差は増加するが全体の傾向は似通っている。
測定時の風力，波浪，うねりの階級をＦｉｇ．３に示す。Ｆｉｇ．２と対照すると風力階級４の 時に良好な結果が得られる特徴がある。風力５以上ではＧＭＣが異常に大きな値を示しかつ バラツキも大きかった。風力３以下ではＧＭＣの平均値はＧＣＭに近いがバラツキがやや大
Ａ Ｂ
亜
Fig.１Positionofincliningdetectorsinprofile．
山中，松野，中山：ＧＭコンピューターの信頼性 5３
きかつた。これは船体動揺そのものが小さくなりスペクトルが平坦化してfoの寄与率が減 少し，Ｓ／Ｎ比が低下するためと考えられる。波浪とうねりについては測定精度との明確な 関連は認められない。
ＧＭｃ−ＧｏＭ（、）
４
３
２
Ａ ｌ
０ １
２
５ １０ １５ ２ ０
ＧｒｏｕｐＮｏ．
ＧＭｃ−ＧｏＭ（、）
４
３
２
Ｂ
０ １
２
５ １０ １５ ２ ０
ＧｒｏＵＰＮｏ．
Ｆｉｇ．２VariationofGMc‑GoMclosedcircle：ｍｅａｎ
value，ｂaｒ：±ＳＤ
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鹿児島大学水産学部紀要第37巻（1988）
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ＧｒｏｕｐＮｏ．
Ｆｉｇ．３Variationofwindscale，wavescaleandswellscale．
５ １０ １５ ２０
Ｇ21,Ｇ２２では風力は４であるが誤差，バラツキともに大きな値になっている。そこで Ｇ２２と風力４で良好な結果を得られたＧ８，平均値がもっともＧＣＭと隔たったＧ１８の３グ
ループのＡ点における全データをＦｉｇ．４に示した。ＧＣＭはＧ８が1.00ｍ，Ｇ１８が1.04ｍ，
Ｇ２２が1.06ｍである。この図からＧ８ではfoが，Ｇ１８ではfnが卓越しており，Ｇ２２では
foとfhの周波数成分が桔抗していることが推定される。
Ｆｉｇ．５はＧ２２のＡ点での測定値を区間０．４ｍで頻度分布図に示したものである。ｆｏに
よるＧＭＣとｆｎによるＧＭＣの分化が明瞭な二峰分布になる。最多頻度を示すのは0.8ｍか ら1.2ｍの区間であり，区間内17個のデータの平均値は0.94ｍとなってＧＣＭに近い値になる。ｆｏによるＧＭＣは狭い区間に集中していて周波数安定度が高いことを示し，ｆｎによる
ＧＭＣは反対に安定度が低いことを示している。
以上の結果から測定精度向上のために改良点として次の２点があげられる。
①ｆｈがスペクトルピーク値をとる場合でもfoのピークは存在するので,適当なフィルター
をかけることによりｆｎを除去し広い範囲でＧＭを求めることができる。ただしfOとｆｎ
が近い場合には２者の分離は困難でありまたフイルター設定は海況，装備船ごとに個別に行う必要がある。
②ｆｂとｆｎは周波数安定度に明らかな差があるため，Ｆ､Ｆ､Ｔ処理後の周波数データ全体
を標本集団としてアンサンブル平均をとることにより安定度の低いｆｎは相殺されfoを抽( 山) 3 Ⅲo
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出することができる。平均化の方法として移動平均を用いれば測定時間の増加もある程度 避けられる。しかしこの方法は大量のメモリーを必要とする難点がある。
また今回の測定とは別に機器構成上次の問題点があった。
①センサーに重錘式傾斜検出器を使用しているためroll方向以外の運動成分を機械的に 抑えるようになっているが，yawing，swayingの影響は除去できない。
②センサーからの入力に対しナイキスト周波数以上の成分を除去していないためエリアシ ングエラーを生じている可能性がある3)。
要 約
練習船かごしま丸によるＧＭコンピューターの実船試験を行い次の知見を得た。
(1)船内で異なる２点で同時測定を行ったが両者の差は小さく設置場所による影響は少ない。
(2)ＧＭＣが正しいＧＭを表すためにはfbが常にスペクトルのピーク値となることが前提 であるが，今回の測定からはこの条件が成立するのは風力４前後の比較的狭い範囲であっ
た。
(3)測定値に大きなバラツキがある場合でもfoは変動が小さいため一定時間の頻度分布を とり最多頻度区間内のデータの平均値を求めればfnによる誤表示を除去できる。
終わりに本実験を行うに当たりご協力戴いた練習船かごしま丸東川船長および乗組員各位
に深く感謝の意を表する。
参 考 文 献
1）株式会社宇津木計器編： ＧＭコンピューターAGC‑800技術資料"，ｐ、１６（株式会社宇津木計器，
神奈川）
2）内海造船株式会社編：かごしま丸復原性資料説明書，（内海造船株式会社，広島）
3）日野幹雄（1977）： スペクトル解析"，ｐｐ，175‑177（朝倉書店，東京）
