JP2621985B2 - 水中翼船の操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、船首および船尾に翼を有する水中翼船の翼
走時の操舵装置に関する。

従来の技術 典型的な先行技術は、たとえば特公昭52−9037に示さ
れている。この先行技術では、水中翼船の翼走時には、
船体の船首に設けられた方向舵であるフオワードストラ
ツトを角変位して、操舵を行つている。このような先行
技術では、通常、翼走時に想定される船速は、十分に大
きな値であるので、フオワードストラツトだけでも、十
分な回転力が得られる。

発明が解決しようとする課題 このような先行技術において、船速を意図的に落とし
て翼走する必要が生じたときには、フオワードストラツ
トによる旋回のための船体に使用する回転力は、船速と
ともに低下するので、このフオワードストラツトの角変
位だけでは、十分な回転力が得られない。

本発明の目的は、船速が低くても、船体に十分な回転
力を作用させて旋回を行うことができるようにした水中
翼船の操舵装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、船体１の船首２から下方に突出して設けら
れ、縦の軸４まわりに舵取りのために角変位可能である
フオワードストラツト３と、 フオワードストラツト３の下部に、左右に突出して設
けられる船首翼５と、 船体１の船尾６から左右一対の下方に突出して設けら
れるアフトストラツト7,8と、 前記左右のアフトストラツト7,8間にわたつて設けら
れ、船体１が傾斜するように角変位可能な左右一対の船
尾翼18,19;20,21と、 船体１の右舷と左舷とにそれぞれ設けられる一対の推
進ポンプ22,23であつて、各推進ポンプ22,23の後方に設
けられた噴射ノズル130から噴射水を噴射する推進ポン
プ22,23と、 各噴射ノズル130の後方にそれぞれ設けられ、船体１
の垂直軸に平行な軸線まわりに角変位可能であり、噴射
ノズル130からの噴射水の噴射方向を変換する一対のデ
フレクタ131,132と、 旋回のために操作されるヘルム70と、 ヘルム70の操舵角度に対応した出力に応答して船尾６
に設けられている左右の各翼18,19;20,21を個別的に角
変位駆動して、船体を傾斜させるための駆動制御手段5
5,56,59,60,71,72,75と、 横揺れ角度を検出する垂直ジヤイロ134と、 船速を検出する船速計141と、 船速計141の出力に応答し、垂直ジヤイロ134の出力
を、船速が大きいとき大きい利得で、船速が小さいとき
小さい利得で、増幅する第１増幅回路135と、 第１増幅回路135の出力に応答して、第１増幅回路135
の出力レベルに対応した角度でフオワードストラツト３
を駆動して旋回をするための駆動制御手段90と、 船速計141の出力に応答し、垂直ジヤイロ134の出力
を、船速が大きいとき小さい利得で、船速が小さいと
き、大きい利得で、増幅する第２増幅回路137と、 第２増幅回路137の出力に応答して、第２増幅回路137
の出力に対応した角度でデフレクタ131,132を駆動して
旋回をするための駆動制御手段とを含むことを特徴とす
る水中翼船の操舵装置である。

作 用 本発明に従えば、船速が高速度であるときには、船首
に設けられたフオワードストラツトを駆動して操舵を行
い、十分な回転力を得ることができる。

低速時には、このフオワードストラツトを駆動して操
舵を行うとともに、推進力を得るための推進ポンプから
の噴射水の噴射方向を、デフレクタで変化して操舵を行
う。これによつて低速時にフオワードストラツトで得ら
れる船体に作用する小さい回転力を、このデフレクタに
衝突して方向が変換される噴射水によつて補い、十分な
回転力を船体に作用させて旋回を行うことができる。

また本発明に従えば、ヘルムを、旋回のために操作
し、これによつて船尾に設けられている左右の翼を個別
的に駆動して船体を傾斜させる。この船体の傾斜した横
揺れ角度は垂直ジヤイロによつて検出され、この横揺れ
角度に対応してフオワードストラツトが駆動されて操舵
が行われる。

垂直ジヤイロの出力は、第１増幅回路によつて増幅さ
れ、この第１増幅回路の利得は、船速が大きいとき大き
く、したがつて高速度で翼走中には、横揺れが角度に対
応して、フオワードストラツトが駆動される。

垂直ジヤイロの出力は、また、第２増幅回路によつて
増幅され、この第２増幅回路）は船速が小さいとき大き
い利得となる。したがつて低速度で翼走中には、推進ポ
ンプの噴射水の噴射方向を変更するデフレクタによつ
て、噴射水が角変位されて方向変換され、大きな回転力
を作用させて、旋回を行うことができる。高速翼走時に
は、噴射水はデフレクタによつては方向変換されないの
で、エネルギの損失はない。

実施例 第１図は本発明の一実施例の簡略化した斜視図であ
り、第２図はその側面図であり、第３図はその底面図で
ある。これらの図面を参照して、水中翼船の船体１の船
首２には、フオワードストラツト３が設けられる。この
フオワードストラツト３は鉛直軸４のまわりに角変位可
能であり、これによつて舵取りすることができ、支柱ま
たは方向舵と呼ばれることもある。このフオワードスト
ラツト３の下部には、船首２の翼５が設けられる。

船体１の船尾６には、一対のアフトストラツト7,8が
設けられ、これらのアフトストラツト7,8間にわたつて
船尾の翼９が設けられる。アフトストラツト7,8間の中
央位置には、ガス・タービン水噴射推進装置10が設けら
れ、これによつて船体１は前方（第１図〜第３図）の右
方に前進駆動され、またその噴射水の向きを変化して、
後進することもまた可能である。フオワードフラツプ1
3,14およびアウトフラツプ18〜21を主として使用して、
船体１を縦揺れ（pitch）軸Ｙおよび横揺（roll）軸Ｘ
のまわりに制御され、またフオワードストラツト３と組
合わせて使用して、旋回中に船体１をその横揺れ軸Ｘの
まわりに傾斜させることも可能である。さらに船体１
は、片揺れ（yaw）軸Ｚのまわりに運動をすることもあ
る。

第４図は、翼5,9付近の拡大して示す斜視図である。
フオワードストラツト３の下部には、フオワードフオイ
ル11,12が左右に突出して延び、このフオワードフオイ
ル11,12の後方に、フオワードフラツプ13,14が支持され
る。これらのフオワードフラツプ13,14は、相互に連結
されて同期して作動し、したがつて船首２に単１個のフ
ラツプが設けてあるということができる。

船尾６には前述のようにアフトストラツト7,8が下方
に突出して設けられる。翼９はこれらのアフトストラツ
ト7,8間にわたつて延びる左右のアフトフオイル16,17
と、これらの後方に支持される２組の対をなすアフトフ
ラツプ18,19;20,21とから成る。右舷のアフトフオイル1
6の後方に配置される一対のアフトフラツプ18,19は、同
期して作動することもできるけれども、個別的に作動す
ることもまた可能である。左舷のアフトフオイル17の後
方に配置されている一対のアフトフラツプ20,21もま
た、同期して作動することもできるが個別的に作動する
ことも可能である。

アフトストラツト7,8間で、船体１に取付けられてい
るガス・タービン噴射水推進装置10は、右舷側と左舷側
とに噴射水を後方に向けて噴射する推進ポンプ22,23
と、これらのポンプ22,23に海水などの水が共通に吸入
されて供給される吸入口24を有するノズル25と、ポンプ
22,23を駆動するガス・タービン26,27とを含む。タービ
ン26,27の出力軸28,29からは、減速機30,31を介してポ
ンプ22,23に動力が伝達されて、ポンプ22,23が駆動され
る。

第５図は、船体１の後方から見た噴射ポンプ22の斜視
図である。噴射ポンプ22の噴射ノズル130からは噴射水
が噴射される。この噴射水の噴射方向は、船体１の垂直
軸に平行な軸線まわりに角変位可能なデフレクタ131に
よつて方向変換される。デフレクタ131は艇端時に操舵
を行うために用いられるとともに、本発明の考え方に従
えば、翼走時においても低速度で翼走する際には、この
デフレクタ131で噴射水の方向を変換するために用いら
れる。高速度で翼走する際には、デフレクタ131は噴射
ノズル130からの噴射水を直進して船体１の後方に噴射
させ、その噴射水の方向変換は行わない。噴射ノズル13
0の付近にはリバーサ133が設けられ、後進時に、噴射ノ
ズル130からの噴射水を前方に方向変換する。

もう１つの噴射ポンプ23に関しても同様な構成となつ
ており、デフレクタ132（次に述べる第６図参照）が備
えられる。

第６図は、操舵を行うための本発明の一実施例の構成
を示すブロツク図である。舵輪であるヘルム70が角変位
操作されることによつてその操舵出力は増幅回路71によ
つて増幅され、ライン72から、サーボ回路59,60に与え
られる。このサーボ回路59,60は、左舷のアフトフラツ
プ20,21を、ヘルムの操舵角度に対応した角度で駆動す
る。ライン72を介する増幅回路71からの出力はまた、逆
転器75によつて極性が反転され、サーボ回路55,56に与
えられる。これらのサーボ回路55,56は、右舷のアフト
フラツプ18,19を、そのヘルム70の操舵角度に対応した
角度で駆動する。こうしてヘルム70を操舵することによ
つて、アフトフラツプ18〜21の角度が変化して、船体が
傾斜する。

この船体の傾斜したバンク角である横揺れ角度は、垂
直ジヤイロ87によつて検出される。垂直ジヤイロ87は、
船体１に取付けられる。この垂直ジヤイロ87のライン13
4に導出される信号は、操舵指令信号であり、その信号
は、増幅度である利得が可変である増幅回路135におい
て増幅され、ライン136を介してサーボ回路90に与えら
れる。サーボ回路90はフオワードストラツト３を垂直軸
４のまわりに角変位駆動する。

垂直ジヤイロ87からライン134に導出される信号はま
た、利得が可変であるもう１つの増幅回路137に与えら
れて増幅され、ライン138からサーボ回路139,140に与え
られる。このサーボ回路139,140は、推進ポンプ22,23の
デフレクタ131,132をそれぞれ駆動する。

船体１には、船速を検出する船速計141が取付けられ
る。この船速計141の出力はライン142を介して増幅回路
135,137にそれぞれ与えられる。

第７図は、増幅回路135,137の利得の特性を示すグラ
フである。ラインl135は、増幅回路135の利得を示す。
この増幅回路135の利得は、船体が低速であるときには
小さく、船速が大きくなるにつれて、利得が増大し、さ
らに船速が増大すると、一定値ARとなる。もう１つの増
幅回路137の利得の特性はラインl137で示されている。
この増幅回路137の利得は、船速が低速であるときには
一定値ADであり、船速がさらに増大するにつれて、利得
が減少し、船速がさらに増大すると零となる。

本件水中翼船が高速度で翼走しているときには、増幅
回路135の利得ARは大きく、これによつてフオワードス
トラツト３が駆動されて操舵が行われる。この高速時に
は、増幅回路137の利得ADは小さくまたは零であり、そ
のため推進ポンプ22,23に関連して設けられているデフ
レクタ131,132はその推進ポンプ22,23から噴射される噴
射水の方向変換を行わず、推進ポンプ22,23からの噴射
水は船体１の後方に直進し、そのためエネルギ、したが
つて推力の損失がない。高速時にはフオワードストラツ
ト３の駆動だけで、十分な回転力が得られて旋回を行う
ことができる。

低速度で翼走中には、フオワードストラツト３の舵取
り制御を行うための信号を導出する増幅回路135の利得
は小さく、これに対して増幅回路137の利得ADは大き
く、そのためデフレクタ131,132が駆動され、推進ポン
プ22,23からの噴射水の噴射方向が変化され、十分な回
転力が得られる。

第８図は、本発明のさらに他の実施例のブロツク図で
ある。この実施例は前述の実施例に類似し、対応する部
分には同一の参照符を付す。この実施例では、船速計14
1からライン142に導出される出力は、レベル弁別回路14
5に与えられ、予め定める船速に対応する弁別レベルで
レベル弁別される。リレー146のリレーコイル147はレベ
ル弁別回路145の出力によつて励磁制御され、船速計141
によつて検出される船速がレベル弁回路145において設
定された弁別レベル以上で消磁され、スイツチ148は遮
断しており、その実際の船速が前記弁別レベル未満で
は、リレーコイル147が励磁されてスイツチ148が導通す
る。

こうして高速時には増幅回路135の出力がフオワード
ストラツト３の駆動のためにサーボ回路90に与えられ、
増幅回路137の出力はスイツチ148が遮断しており、デフ
レクタ131,132のためのサーボ回路139,140には与えられ
ない。低速時にはスイツチ148が導通し、こうして増幅
回路135,137の出力はサーボ回路90;139,140にそれぞれ
与えられる。

第９図を参照して、上述の各実施例において、船速が
翼走が維持可能な最低の速度V1と、推進ポンプ22,23
が、主機であるタービン26,27によつて駆動される上限
の船速V2との範囲において、ヘルム70の操舵角を一定に
保つた状態において、アフトフラツプ18〜21はそのヘル
ム70の操舵角に対応した値に保たれ、このとき船速が変
化するのに応じて、船体１の旋回半径が変化する。本発
明では、上述のように船速の低速時にはデフレクタ131,
132がフオワードストラツト３とともに用いられるの
で、その低速時において旋回半径を小さくすることがで
きる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、船速を意図的に落とし
て翼走する必要が生じたときなどのように、低速度で翼
走するときにおいては、フオワードストラツトだけでな
く、推進ポンプの噴射水の方向を変換するデフレクタを
用いて旋回を行うようにしたので、船体に十分な回転力
を作用させることができる。また本発明によれば、デフ
レクタ131,132を駆動するための第２増幅回路137の利得
は、船速が小さいとき、大きく設定されるので、デフレ
クタ操作による船速低下の影響を最小にすることがで
き、旋回性能を向上することが初めて可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の水中翼船の簡略化した斜視
図、第２図はその水中翼船の側面図、第３図はその水中
翼船の底面図、第４図は翼5,9に関連する構成を示す拡
大斜視図、第５図は推進ポンプ22の船体１後方から見た
斜視図、第６図は本発明の一実施例の電気的構成を示す
ブロツク図、第７図は増幅回路135,137の利得特性を示
すグラフ、第８図は本発明の他の実施例の一部の電気回
路図、第９図は本発明によつて達成される船速と旋回半
径との関係を示すグラフである。 １……船体、２……船首、３……フオワードストラツ
ト、5,9……翼、６……船尾、7,8……アフトストラツ
ト、10……ガス・タービン噴射水推進装置、11,12……
フオワードフオイル、13,14……フオワードフラツプ、1
6,17……アフトフオイル、18,19;20,21……アフトフラ
ツプ、22,23……推進ポンプ、26,27……ガス・タービ
ン、70……ヘルム、87……垂直ジヤイロ、131,132……
デフレクタ、135,137……増幅回路、141……船速計

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】船体１の船首２から下方に突出して設けら
   れ、縦の軸４まわりに舵取りのために角変位可能である
   フオワードストラツト３と、 フオワードストラツト３の下部に、左右に突出して設け
   られる船首翼５と、 船体１の船尾６から左右一対の下方に突出して設けられ
   るアフトストラツト7,8と、 前記左右のアフトストラツト7,8間にわたつて設けら
   れ、船体１が傾斜するように角変位可能な左右一対の船
   尾翼18,19;20,21と、 船体１の右舷と左舷とにそれぞれ設けられる一対の推進
   ポンプ22,23であつて、各推進ポンプ22,23の後方に設け
   られた噴射ノズル130から噴射水を噴射する推進ポンプ2
   2,23と、 各噴射ノズル130の後方にそれぞれ設けられ、船体１の
   垂直軸に平行な軸線まわりに角変位可能であり、噴射ノ
   ズル130からの噴射水の噴射方向を変換する一対のデフ
   レクタ131,132と、 旋回のために操作されるヘルム70と、 ヘルム70の操舵角度に対応した出力に応答して船尾６に
   設けられている左右の各翼18,19;20,21を個別的に角変
   位駆動して、船体を傾斜させるための駆動制御手段55,5
   6,59,60,71,72,75と、 横揺れ角度を検出する垂直ジヤイロ134と、 船速を検出する船速計141と、 船速計141の出力に応答し、垂直ジヤイロ134の出力を、
   船速が大きいとき大きい利得で、船速が小さいとき小さ
   い利得で、増幅する第１増幅回路135と、 第１増幅回路135の出力に応答して、第１増幅回路135の
   出力レベルに対応した角度でフオワードストラツト３を
   駆動して旋回をするための駆動制御手段90と、 船速計141の出力に応答し、垂直ジヤイロ134の出力を、
   船速が大きいとき小さい利得で、船速が小さいとき、大
   きい利得で、増幅する第２増幅回路137と、 第２増幅回路137の出力に応答して、第２増幅回路137の
   出力に対応した角度でデフレクタ131,132を駆動して旋
   回をするための駆動制御手段とを含むことを特徴とする
   水中翼船の操舵装置。