JPH0327436B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は揺動体（船舶など）に設置されて揺動
体の揺動に係わりなく水平状態を維持する安定台
装置に関する。

従来、この種の安定台装置としては、互いに直
交する２軸を中心として回動自在な内外２つの回
転枠からなるジンバル装置で安定台を支持し、安
定台には２個のフライホイールを垂設してモータ
で各フライホイールを高速回転させ、フライホイ
ールによるジヤイロ効果によつて安定台を、揺動
体の揺動に係わりなく水平状態に維持するように
した構造が周知である。しかし、この安定台装置
は構成が複雑なため高価であり、また寿命が短い
という欠点があつた。

このため、構成が比較的簡易で安価に得られる
安定台装置として、第１図に示すように振子を用
いた安定台装置が実用されている。

第１図において、１は揺動体２に固定された支
柱、１ａは支柱１の上端に固定されたコ字状の支
持体である。支持体１ａには、コ字状の支持体３
が、その中央に固定された第１の回動軸４によつ
て回動自在に取り付けられている。そして、支持
体３の上端には、平板状の安定台５がその中央に
前記第１の回動軸４に直交する方向に固定された
第２の回動軸６によつて、回動自在に取り付けら
れている。第１の回動軸４、第２の回動軸６に
は、それぞれ振子７，８が取付シヤフト９，１０
によつて固定されている。

振子７は重力によつて常に第１の回動軸４の軸
心から鉛直下方に位置しようとする。従つて、第
２図に示すように揺動体２が水平から傾いた場合
には、第１の回動軸４は振子７が鉛直下方に来る
ように支柱１に対して回動する。同様に、第３図
に示すように揺動体２が水平から傾いた場合に
は、第２の軸は振子８が鉛直下方に来るように支
持体３に対して回動する。この結果、揺動体２が
いかなる方向に傾いても、安定台５は水平状態
（鉛直線に直交する平面に一致する状態）に維持
される。

しかしながら、このような構成の安定台装置で
は、例えば揺動体（船舶）２がサージング
（surging）、スウエイング（swaying）を受けた
場合、または、船舶の揺動中心から離れた位置に
安定台装置を取り付け、揺動体２の揺動を受けた
場合、第２図あるいは第３図に示すように振子
７，８に横方向の加速度αが作用し、第１の回動
軸４、第２の回動軸６にはαWlの回転トルクが生
じる（振子７，８の重量をいずれもＷ、取付シヤ
フト９，１０の長さをいずれもｌとする）ため、
この回転トルクによつて第１の回動軸４、第２図
の回動軸６が回動し、安定台５が水平状態に維持
されなくなるという欠点があつた。

本発明は上記の欠点を改め、横方向の加速度の
影響を除去して常に水平状態が維持されるように
した安定台装置を提供することを目的としてい
る。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。

第４図は本発明の一実施例を示す斜視図であ
る。

同図において、１１は揺動体１２に固定された
支柱、１１ａは支柱１１の上部に固定されたコ字
状の支持体である。１３は、中央に固定された第
１の回動軸１４によつて、コ字状支持体１１ａの
両端に回動自在に取り付けられたコ字状の支持体
である。１５は、中央に前記第１の回動軸１４に
直交する向に固定された第２の回動軸１６によつ
て、支持体１３の両端に回動自在に取り付けられ
た平板状の安定台であつて、これらは第１図に示
した従来装置と同様である。

第１の回動軸１４の一端には歯車１７が固定さ
れている。この歯車１７の近傍において、第１の
回動軸１４には細長板状の回転体取付部材１８が
回動自在に取り付けられている。回転体取付部材
１８の下端部には、歯車（下部回転体）１９が回
動自在に取り付けられている。歯車１９は歯車１
７と噛み合つている。回転体取付部材１８の上端
部には、歯車１７の中心と歯車１９の中心とを通
る直線上にその回転中心が位置するように、歯車
１９と同一歯数、同一重量の歯車（上部回転体）
２０が回動自在に取り付けられている。

下方の歯車１９の軸部１９ａには、直線状の取
付シヤフト２１の一端が歯車２０，１７，１９の
中心を通る直線と同一方向に、歯車２０とは反対
方向に延びるように固定されている。この取付シ
ヤフト２１には、下部振子２２が締付具２３によ
つて所定位置に固定されている。

一方、上方の歯車２０の軸部２０ａには、直線
状の取付シヤフト２４の一端が歯車２０，１７，
１９の中心を通る直線と同一方向に、歯車１９と
は反対方向に延びるように固定されている。この
取付シヤフト２４には、上部振子２５が締付具２
６によつて所定位置に固定されている。２つの取
付シヤフト２１，２４は同一長さで同一重量であ
る。

ここで下部振子２２の重量をW₁、上部振子２
５の重量をW₂とすると、W₁＞W₂に設定されて
いる。また歯車１９の中心と下部振子２２の重心
との距離をl₁、歯車２０の中心と上部振子２５の
重心との距離をl₂とすると、 W₁l₁＝W₂l₂ ……(1) に設定されている。

同様に、第２の回動軸１６の一端には歯車２７
が固定され、この歯車２７の近傍において、細長
板状の回転体取付部材２８が第２の回動軸１６に
回動自在に取り付けられている。回転体取付部材
２８の下端部には、歯車（下部回転体）２９が回
動自在に取り付けられている。歯車２９は歯車２
７と噛み合つている。回転体取付部材２８の上端
部には、歯車２７の中心と歯車２９の中心とを通
る直線上にその回動中心が位置するように、歯車
２９と同一歯数、同一重量の歯車（上部回転体）
３０が回動自在に取り付けられている。

下方の歯車２９の軸部２９ａには、直線状の取
付シヤフト３１の一端が歯車３０，２７，２９の
中心を通る直線と同一方向に、歯車３０とは反対
方向に延びるように固定されている。この取付シ
ヤフト３１には、下部振子３２が締付具３３によ
つて所定位置に固定されている。

一方、上方の歯車３０の軸部３０ａには、直線
状の取付シヤフト３４の一端が歯車３０，２７，
２９の中心を通る直線と同一方向に、歯車１９と
は反対方向に延びるように固定されている。この
取付シヤフト３４には、上部振子３５が締付具３
６によつて所定位置に固定されている。２つの取
付シヤフト３１，３４は同一長さで同一重量であ
る。

下部振子３２、上部振子３５の重量及び取り付
け位置は、前記下部振子２２、上部振子２５の場
合と全く同一で、同様に(1)式の関係を有してい
る。

なお、第１の回動軸１４、第２の回動軸１６
は、それぞれに取り付けられる鉛直線方向を維持
するための機構部（歯車１７，２７、回転体取付
部材１８，２８、歯車１９，２９，２０，３０、
取付シヤフト２１，３１，２４，３４、下部振子
２２，３２、上部振子２５，３５、締付具２３，
３３，２６，３６等から成る）を取り除いた状態
で、重量バランスが取れるように設計されてい
る。

次に、上記実施例の作動について説明する。

まず第１の回動軸１４について説明すると、第
５図に示すように、取付シヤフト２１，２４を一
直線状にしたまま、歯車２０，１７，１９、回転
体取付部材１８、取付シヤフト２１，２４の全体
を鉛直線Ｖから角度θだけ傾かせたとする。する
と、下方の歯車１９の中心の回りに下部振子２２
に作用する重力によつて l₁sinθ×W₁ なる反時計回りの回転トルクが生じ、歯車１９に
よつて中央の歯車１７へ伝達される。同様に上方
の歯車２０の中心の回りに上部振子２５に作用す
る重力によつて l₂sinθ×W₂ なる時計回りの回転トルクが生じ、歯車２０によ
つて中央の歯車１７へ伝達される。

ここで W₁l₁＝W₂l₂であるから、 l₁Sinθ×W₁＝l₂sinθ×W₂ ……(2) である。

歯車１７には、このように逆方向の等しい回転
トルクが加わるから、歯車１９，１７，２０間に
は相対運動は生じない。従つて、回転体取付部材
１８及び取付シヤフト２１，２４は一直線状を維
持される。この状態で、中央の歯車１７の中心の
回りには、下部振子２２に作用する重力によつて （l₁＋ａ）sinθ×W₁ なる反時計回りの回転トルクが生じ、上部振子２
５に作用する重力によつて （l₂＋ａ）sinθ×W₂ なる時計回りの回転トルクが生じる（但し歯車１
７の中心と歯車１９，２０の中心との距離をａと
する。）。

両回転トルクの差は （l₁＋ａ）sinθ×W₁−（l₂＋ａ）sinθ×W₂＝
（l₁sinθ×W₁−l₂sinθ×W₂）＋（W₁−W₂）ａ sinθ
……(3) となる。ここで(2)式より第１項は０であるから、
(3)式の右辺は （W₁−W₂）ａ sinθ となる。ここでW₁＞W₂であるから、 （W₁−W₂）ａ sinθ＞０となる。従つて下部
振子２２による回転トルクの方が大であるから、
取付シヤフト２１，２４、歯車１９，１７，２
０、回転体取付部材１８の全体は、下部振子２２
を下にして鉛直線Ｖに一致するまで回動する。即
ち、取付シヤフト２１，２４を一直線状にした場
合、重量によつて常に取付シヤフト２１，２４は
第６図に示すように鉛直方向に一致している。従
つて、第６図に鎖線で示すように揺動体１２が水
平から傾くと、取付シヤフト２１，２４はその傾
斜角θだけ支柱１１に対して傾斜して鉛直状態を
保つている。

第２の回動軸１６についても全く同様であるか
ら、第２の回動軸１６の取付シヤフト３１，３４
は、常に鉛直線と一致するように維持される。従
つて、第１図に示した従来例と同様に、安定台１
５は、揺動体１２が揺動しても常に、水平に保た
れる。

しかして、揺動体１２の揺動によつて、揺動体
１２に横方向（第６図において）の加速度αが作
用した場合、下部振子２２によつて回転トルクの
W₁l₁が生じると共に、上部振子２５によつて回
転トルクのW₂l₂が生じる。この両回転トルクは
W₁l₁＝W₂l₂のため等しい値となり、中央の歯車
１７に互いに逆方向の回転トルクとして作用す
る。このため、横方向の加速度が作用しても、下
部振子２２による回転トルクを上部振子２５によ
る回転トルクが打ち消すことになるから、横方向
の加速度が生じても影響されず、取付シヤフト２
１，２４は鉛直方向に維持される。

全く同様に、第６図における加速度に垂直な方
向の加速度が作用した場合には、下部振子３２に
よる回転トルクを上部振子３５による回転トルク
が打ち消すため、第２の回動軸１６についても同
様に、取付シヤフト３１，３４は鉛直方向に維持
される。従つて、安定台１５は横方向の加速度に
無関係に水平に維持される。

第７図は本発明の他の実施例の要部を示してい
る。

本実施例では、例えば第１の回動軸１４には歯
数の異なる２つの歯車１７ａ，１７ｂが重ね合わ
せて固定され、下方の歯車１９は歯数の多い歯車
１７ａと噛み合い、同一歯数となつており、上方
の歯車２０は歯数の少ない歯車１７ｂと噛み合
い、同一歯数となつている。回転体取付部材１８
の上端には、下部振子２２及び上部振子２５を除
いた全体の重量バランス（回転体取付部材１８を
水平にした場合の第１の回動軸１４を中心とした
全体の重量のバランス）を維持するためのバラン
スウエイト３７が固定されている。下方の歯車１
９によつて第１の回動軸１４に伝達される回転ト
ルクと、上方の歯車２０によつて第１の回動軸１
４に伝達される回転トルクとは異なる。例えば歯
車１７ａ（歯車１９）の歯数が歯車１７ｂ（歯車２
０）の歯数の２倍である場合には、下方の歯車１
９によつて伝達される回転トルクは上方の歯車２
０によつて伝達される回転トルクの1/2になるか
ら、同一の回転トルクとなるように W₁l₁＝2W₂l₂ ……(4) に設定すれば、第６図の実施例の場合と同様に、
横方向の加速度による影響を免れることができ
る。また本実施例では、下方の歯車１９の中心と
歯車１７ａ，１７ｂの中心との距離a₁が上方の歯
車２０の中心と歯車１７ｂ，１７ａの中心との距
離a₂より大となるから、取付シヤフト２１，２４
が下部振子２５を下にして鉛直方向になる安定度
が増大する。なお(4)式を満たすために、例えばl₂
を1/2にすればよいから上部振子２５の高さを低
めることができ、装置全体の大きさを小さくでき
る。

以上本発明の実施例を説明したが、本発明は上
記実施例の構造に限定されるものではなく、種々
の変形が可能なおことは勿論であり、例えば歯車
による回転トルクの伝達をプーリとベルトによつ
て代用してもよい。

本発明は上記の如く構成されているので、横加
速度による影響を除去して安定台を常に正確に水
平に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の安定台装置を示す斜視図、第２
図，第３図はその動作原理を示す図、第４図は本
発明の一実施例を示す斜視図、第５〜６図はその
動作原理を示す図、第７図は本発明の他の実施例
の要部を示す側面図である。 １１……支柱、１２……揺動体、１３……支持
体、１４……第１の回転軸、１５……安定台、１
６……第２の回動軸、１７……歯車、１８……回
転体取付部材、１９……歯車、２０……歯車、２
１……取付シヤフト、２２……下部振子、２３…
…締付具、２４……取付シヤフト、２５……上部
振子、２６……締付具、２７……歯車、２８……
回転体取付部材、２９……歯車、３０……歯車、
３１……取付シヤフト、３２……下部振子、３３
……締付具、３４……取付シヤフト、３５……上
部振子、３６……締付具、３７……バランスウエ
イト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 揺動体に対して回動自在に支持された回動軸
   と； 前記回動軸に対して回動自在に取り付けられた
   回転体取付部材と； 前記回転体取付部材の一端側に回動自在に取り
   付けられ、回動によつて前記回動軸に回転トルク
   を伝達する下部回転体と； 前記回転体取付部材の他端側に回動自在に取り
   付けられ、回動によつて前記回動軸に回転トルク
   を伝達する上部回転体と； 重力によつて前記回動軸の回動中心の鉛直方向
   に位置するように、前記下部回転体に固定された
   下部振子と； 前記下部回転体に加わる横方向加速度によつて
   前記回動軸に伝達される回転トルクを打ち消すよ
   うに、前記上部回転体に固定された上部振子と； 前記回動軸に固定された安定台とを具備する安
   定台装置。