JPH04203900A - 航走体の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水中音響を利用して、目標物を追跡する航走体
の速度制御装置に関する。

〔従来の技術］ 従来、航走体の速度測定の手段として、推進翼回転数を
利用する手段と電磁流量計を利用する手段とがあった。

推進翼回転数を利用する手段は予め水槽実験により、推
進翼回転数と速度の関係を次式の形で求めておき、これ
によって、速度を求めるものである。

Ｖ−ａＸＮ　　　〜゛：：速度　ａ：係数Ｎ、推進器回
転数 また、電磁流量計を利用する手段は電磁流量計によって
生起する一定磁場を導電体が、移動する時に発生する起
電力を利用して、流体速度を求めるもので、次式で表わ
される。

Ｖ＝ｋｘＥＶ＋速度、　　ｋ　係数 ゛　Ｅ：起電力 一方、航走体の速度制御の手段１′！、従来、エンジン
推進方式では、燃料逃がし弁の開閉による２速制御であ
った。また、電動機推進方式でも、電池の直列、並列接
続切替による２速制御であった。

（発明が解決しようとする課題〕 上記従来の航走体の速度制御手段には解決すべき次の課
題があった。

即ち、推進翼回転数を利用する手段は、実験により上記
した係数ａを定めるもので、推進器を含めた航走体の推
進系に、製品間のバラツキがある場合には、その各々に
ついて最適の係数ａがあるはずであり、それを実験値ａ
で代表させていること：二よる誤差が発生するという問
題がある。また、電Ｍ１流量計を利用する手段は、構造
上、航走体表面から約１〜５ｃｍ離れた点の流速を測定
することになる。しかし、航走体表面の流速は、必ずし
も、航走体の速度に一致するとは限らず（流体の境界層
は、複雑な流れを呈する。）、従って、この方法も精度
良く速度を求めることが出来ないという問題がある。

この発明は、推進系の製品のバラツキ、または、航走体
の境界層の流れの乱れに影響されないド。

ブラー効果を利用して測定した、精度良い速度情報を用
いた航走体の速度制御装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は上記課題の解決手段として、周波数電圧変換器
及び演算装置を備え送信音と受信音とのドツプラー効果
により航走体自身の速度を検知する送受信器と、同送受
信器の検知した速度信号により推進装置の燃料管制弁の
開口度を調節する管制装置とを具備してなることを特徴
とする航走体の速度制御装置を提供しようとするもので
ある。

〔作用： 本発明は上記のよう乙こ構成されるので次の作用を有す
る。

即ち、周波数・電圧変換器及び演算装置を備え送信音と
受信音とのドツプラー効果により自身の速度を検知する
送受信器を備えるので航走体自身の精確な速度が得られ
る。

次いで、この速度信号により、燃ネ４管制弁の開口度を
調節する管制装置を備えるので速度制御が精確に行なわ
れる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明する。

第１図は本実施例の航走体の速度制御装置を搭載した航
走体０１の模式的縦断面図、第２図は第１図に示される
送受信器２の拡大図、第３図は第１図に示される管制装
置３の拡大図である。

第１図Ｓこおいて、１ユま電気信号を音客信号二二変え
て水中発信し、また１ま水中の音響信号を受信してその
逆の変換を行なう電気　音響変換装置、２は後述する送
受信器、３は後述する管制装置、４は燃焼室７用の燃料
タンク、５は燃焼室７への燃料流量を制御する燃料管制
弁、６は燃料タンク４より燃料を吸出して燃焼室７へ送
給するだめの燃料ポンプ、７はたとえば蒸気等の形で熱
エネルギーを発生させ、エンジン８へ供給するための燃
焼室、８は推進器９を駆動するだめのエンジン、９は航
走体０１を推進させるためのプロペラ等よりなる推進器
である。

これら構成品のうち送受信器２はその詳細を第２Ｖに示
すように電気・音響変換語Ｗ１へ送信信号を送り出すた
めの送信部１０、電気・音響変換装置１を介して反射さ
れてくる受信信号を受けるための受信部１１、送受信信
号をサンプリングするためのサンプラ１２、サンプリン
グされた送受信信号をその周波数に応した電圧に変換す
るだめの周波数・電圧変換器１３、それらの変換された
送信信号と受信信号との電圧差から１７プラー効果によ
る速度を算出する演算装置１４とからなっている。

また、上記管制装置３はその詳細を第３図に示すように
、航走体０１の設定速度に対応した電圧を発生させるた
めの基準電圧発生器１５、送受信器２より送られてくる
航走体０１の速度電圧と基＄電圧発生器１５の発生する
設定速度電圧との入力を受けて燃料管制御信号を算出す
る演算装置１６、その算出された信号を増巾するための
信号増巾器１７とからなっている。

次に上記構成の作用について説明する。なお、電気・音
響変換装置１、燃料タンク４、燃料ポンプ６、燃焼室７
、エンジン８及び推進器９の作用はすでに振込した通り
従来例と格別の相違はないので詳細説明を省略する。

送信部１０より送信される信号の周波数をサンプラ１２
でサンプリングし、周波数・電圧変換器１３により、送
信周波数に比例した電圧Ｖｔを生成し、演算装置１４の
記憶部へ一時記憶する。次にあるタイミングで、受信信
号周波数を受信部１１で受信及びサンプラ１２でサンプ
リングしてから、周波数電圧変換器１３で、受信周波数
に比例した電圧Ｖｒを生成し、演算装置１４で電圧〜ｔ
と共己こ、航走体の速度Ｖを計算する。この速度Ｖと、
基準電圧発生器１５で生成される設定速度！ｓｅｔが、
演算装置１６に入力され、燃料管制弁制御信号Ｖｃが生
成される。この燃料管制弁制御信号Ｖｃを信号増巾器１
７で増巾（燃料管制弁５を実際に作動させる電圧）し、
燃料管制弁制御信号Ｖｃを生成し、同Ｖｃが、燃料管制
弁５の弁の開口度を３１ｉｉ１節する。これにより、燃
焼室７へ入いる燃料の流量を調節して、速度を制御する
。

以上の作用を定性的に示すと次の通りである。

航走体の速度を■、航走体の発信音波の周波数をＦＴ、
水中の静止物体からの反射波の周波数をＦＲ１音速をＣ
とすると、ドツプラー効果により次式が成立する。

、　ＦＲ＝ＦＴ　（１＋２Ｖ／ｃ　）　　　−−−−（
周波数）従って、Ｖ＝ｃ　（ＦＲ／ＦＴ４）／２−（航
走体速度）と計算出来る。

航走体０設定速度をゞ°°１とすると・　ｊ　Ｖ−ゞ・
・ｔｌに比例巳た電圧値で、■くνｓｅｔの時は、燃料
管制弁の開口度を増し、燃料の流量を増加させ、■〉！
ｓｅｔの時は、開口度を滅し、／Ｘ量を減少させること
；こより、航走体の速度を制御する。（開口度は〜・Ｃ
が入力された場合、規定された１ステ７ブ作動による開
口度増減とする） 以上の通り、本実施例によれば、トノプーラ−効果を利
用して送受信器２の検知した航走体０１の速度信号によ
り管制装置３を介して燃料管制弁５を調節するので、航
走体０１の速度が常Ｓこ精確に制御されるという利点が
ある。

〔発明の効果］ 本発明は上記のように構成されるので次の作用を有する
。

即ち、航走体の発信する音波とその反射波のドツプラー
シフトを、送受信器内部の周波数・電圧変換器及び演算
装置を用いて信号処理することにより、従来の手段で生
起していた誤差要因（推進系の製品のバラツキ、流体境
界層の流れの乱れ）に影響されることなく、精度良く速
度を測定することができる。次いで、この速度を用いて
、推進装置の燃料管制弁の開口度を調節するので航走体
の任意の設定速度について、精度の良い速度制御を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る航走体の速度制御装置
を搭載した航走体の模式的継断面図、第２図は第１図に
示される送受信器の拡大図、第３回は第１図に示される
管制装置の拡大図である。 １・・・電気・音響変換装置、２・・・送受信器。 ３・・・管制装置、　　　　　　４・・・燃料タンク。 ５・・・燃料管制弁、　　　　　６・・燃料ポンプ。 ７・・・燃焼室、　　　　　　　８・・・エンジン。 ９・・・推進器、１０・・・送信部。 １１・・・受信部、１２・・・サンプラ。 １３・・・周波数・電圧変換器、１４・・・演算装置。 １５・・・基準電圧発生器、　　　１６・・・演算装置
。 １７・・・信号増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周波数・電圧変換器及び演算装置を備え送信音と受信音
   とのドップラー効果により航走体自身の速度を検知する
   送受信器と、同送受信器の検知した速度信号により推進
   装置の燃料管制弁の開口度を調節する管制装置とを具備
   してなることを特徴とする航走体の速度制御装置。