JPH0541393Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は模型船に適用される曳引車駆動制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来の試験水槽においては、第９図ブロツク線
図に示すように、走行用レール１上を車輪３によ
り支持された曳引車２がモーター４により走行
し、その際、速度設定ダイヤル１１又は速度設定
ポテインシヨメーター１２により設定された速度
が電気信号として設定速度保持回路１３により保
持され、速度制御回路１４に入力され、速度制御
回路１４はモーター駆動回路１５へ制御信号を送
り、モーター４を駆動する。

一方、曳引車２の実速度は速度検出タツチロー
ラー７に連動するパルスゼネレーター８により、
実速度に比例したパルス数として検出されて計数
回路９に送られ、計数回路９で形成された実速度
の信号は速度制御回路１４にフイードバツクさ
れ、速度制御回路１４内で設定速度と対比され、
所定の設定速度となるよう補正された制御信号が
モーター駆動回路１５へ出力されて、曳引車２が
一定の速度を保つようになつている。

ところで、波浪中の船速低下自航試験において
は、平水自航試験の結果得られたプロペラ回転数
を自航モーター１６にて設定し、自航モーター１
６に連結されたプロペラ１７を回転し、模型船６
に作用する流体力に対応する一定の推力を発生さ
せる。

しかしながら、波浪中においては、模型船は上
下揺れ、左右揺れ、縦揺れ等の船体運動を起こ
し、模型船に作用する流体力も大きくなり、平水
中で一定速度で航走していた模型船も徐々に低下
し、波浪中での模型船に作用する流体力とプロペ
ラの発生する推力がバランスした船速に整定する
のであるが、模型船６の船速を精度よく計測する
手段として、模型船６の速度は直接測定できない
ので、曳引車相対位置を一定に保つておきなが
ら、曳引車の速度を計測してそれを模型船の速度
として採用している。

したがつて模型船の速度を精度よく計測するた
めには、ひとえに模型船の相対変位の変化をいか
に少なくするかにかかつている。一般的には、模
型船に作用する流体力、波浪荷重、プロペラの推
力、舵１８に作用する流体力等を計測するための
センサーは模型船にとりつけられ、計測器は曳引
車上に配置され、模型船と曳引車はリード線で結
ばれ、曳引車と模型船の相対位置はある程度以上
大きくできないのが普通である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の曳引車駆動制
御装置では、相対位置の変化量を目視で観察し、
速度補正量を考え、その値を速度設定ポテンシヨ
メーター１２に入力するという手段を採つている
ので、波浪の中で複雑な運動をする模型船と曳引
車の相対位置を的確に補正して、模型船が波によ
つて周期的に運動することに対しては殆ど感知せ
ず、波によつて模型船がおし流される直流分のみ
に安定に追尾させるには、長い経験に基づく熟練
者の能力が必要であり、場合によつては熟練者で
も失敗することがあり、実験の能率が悪いばかり
でなく、計測誤差も大きい。

本考案はこのような事情に鑑みて提案されたも
ので、波浪中を上下揺れ、左右揺れ、前後揺れ、
縦揺れ、横揺れ等を行いながら自走する模型船の
曳引車駆動制御装置において、波浪中で複雑に運
動する自走模型船が何によつて周期的に運動する
ことに対しては殆ど感知せず、波によつて模型船
がおし流される直流分のみに安定に追尾させるた
めには水槽水面上の波浪を正確に把握し、速度信
号調整回路の不感帯幅を波浪の波高、波周期に応
じてその都度調整する必要がある。そのため水槽
水面上の波浪を計測して速度信号調整回路の不感
帯幅を自動的に調整すけることにより、どんな波
浪に対しても自走模型船が波によつて周期的に運
動することに対しては殆ど感知せず、波によつて
模型船がおし流される直流分のみに安定に追尾さ
せる曳引車駆動制御装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本考案の曳引車駆動制御装置は、速
度設定器の出力に基づいて試験水槽の上縁に沿つ
て曳引車を設定速度で走行させる曳引車駆動制御
装置において、自航する模型船と上記曳引車との
相対的変位を検出する相対位置検出回路と、上記
模型船の船体運動を演算し出力する演算回路と、
該演算回路から出力される正負のピークをホール
ドするピークホールド回路と、上記相対位置検出
回路からの出力に基づいて積分値および比例値を
演算し加算して上記速度設定器へ出力するととも
に、上記ピークホールド回路からの出力を受け上
記比例値が上記ピークホールド回路からの出力値
の範囲内のとき上記比例値を零にする速度信号調
整回路とを具えたことを特徴としている。

〔作用〕

このような構成により、波浪中を上下揺れ、左
右揺れ、前後揺れ、縦揺れ、横揺れ等を行いなが
ら自走する模型船が何によつて周期的に運動する
ことに対しては殆ど感知せず、波によつて模型船
がおし流される直流分のみに安定に追尾させうる
取扱容易な曳引車駆動制御装置を得ることができ
る。

〔実施例〕

本考案の一実施例を図面について説明すると、
第１図は本考案の曳引車駆動制御装置を示すブロ
ツク線図、第２図は第１図における曳引車の速度
を示す線図、第３図は第１図における曳引車の速
度を示す線図、第３図は波浪中の模型船と曳引車
との相対変化を示す線図、第４図は第１図内２５
ａの不感帯要素の特性図である。

第５図は波高計の波高計測例、第６図は演算回
路の特性図、第７図はピークホルダー特性図、第
８図は速度信号調整回路内の不感帯要素の波浪に
よる特性図である。

まず、第１図において、第９図と同一の記号は
それぞれ同図と同一の部材を示し、本実施例で
は、第９図と同様に、速度設定ダイヤル１１、設
定速度保持回路１３、速度制御回路１４、モータ
ー駆動回路１５が設けられ、更に模型船６上にラ
ンプ１９とその電源となる電池２０が設けられ、
曳引車２上に設置されたテレビカメラ２１のテレ
ビカメラ制御器２２の信号はこれを相対位置に変
換する相対位置計測回路２３に入力したのち、相
対位置信号として速度信号調整回路２５に入力
し、速度信号調整回路２５は、相対位置信号を速
度信号として設定速度保持回路１３へ出力するよ
うになつている。

波浪中の自航試験では、模型船は波浪によつて
船体運動が起き、波浪による抵抗を受けながら前
進するので、自走模型船を波浪のない平水中よ
り、波浪のある水面に突入させると、第２図に示
すように、模型船は船体運動を起こし、波浪によ
る抵抗増加により船速は徐々に低下し、プロペラ
の発生する推力と抵抗がバランスした船速に落ち
つくことになる。

ここで、ｖは船速を示し、Twは模型船と波浪
の出合周期を示したものである。

このように、模型船が船体運動を伴つて前進し
ている場合、曳引車を模型船に対して相対変位零
で制御すると、曳引車は模型船の波浪との出合周
期Twで動くこととなり、曳引車は激しく振動す
る。

従つて、実際問題として相対変位零で制御させ
ることはできず、変動している相対変位の平均的
な線で曳引車を模型船に追尾させることが必要と
なり、そのために、本装置では速度信号調整回路
２５が設けられている。

すなわち、速度信号調整回路２５は不感帯要素
２５ａ，積分要素２５ｂ、比例要素２５ｃ及びサ
ンプルホールド回路２５ｄにより構成されてい
る。

相対変位計測回路２３より出力された信号は、
不感帯要素２５ａと積分要素２５ｂに入り、不感
帯要素２５ａの出力は比例要素２５ｃに入力し、
比例要素２５ｃの出力と積分要素の出力と加算さ
れて設定速度保持回路１３へ出力され、サンプル
ホールド回路２５ｄは、必要に応じて使用する。

いま、平水中で模型船と曳引車が同一速度で進
行し、相対変位が零であるとし（基準点を設定
し）、波浪の外乱を模型船が受けて、第３図に示
すように相対変位量（基準点からの変化量）ΔSo
が生じたとすると、相対変位計測回路２３より、
ΔSoに相当した電圧が出力され、速度信号調整回
路２５に入力され、速度信号調整回路２５では、
入力された信号の積分記号を比例信号として設定
速度保持回路１３へ出力される。

従つて、設定速度保持回路１３の信号が変更さ
れ、速度制御回路１４、モーター駆動回路１５を
通して曳引車の速度が相対変位零となるように制
御される。

その際、平均的な相対変位量ΔSbは同図に示す
ように零に近づくが、波浪による模型船の船体運
動によつて生ずる相対変位量の変動分ΔSaによつ
て曳引車は若干振動する。

しかし、相対変位量ΔSoが第４図に示すように
基準点に近づくと、相対変位量ΔSoは基準点に対
し正負に変化するものの、その相対変位量ΔSoは
不感帯の幅ΔHの範囲内となり、速度信号調整回
路２５では相対変位量の積分信号のみが設定速度
保持回路１３へ出力するので、模型船の波浪によ
る船体運動に曳引車は応答せず、安定な追尾が可
能となる。

すなわち、同図は、不感帯要素の入力電圧Vin
と出力電圧Voutの関係を示し、入力電圧がΔHの
範囲内では出力は零であり、ΔHを越すと始めて
出力電圧Voutが出力する。

従つて、曳引車を安定に精度よく追尾させるた
めには、不感帯要素の不感帯幅ΔHを模型船の波
浪による船体運動に対応して設定する必要があ
る。このため、曳引車に波高計２６を取付け、波
高計アンプ２７にて、波浪を計測する。第５図は
波浪計測の例であり、Hwは波高を示す。計測さ
れた出合波周期Tw、波高Hwを用いて、模型船
の船体運動を推定出力する演算回路２８にて波浪
信号を船体運動信号に変換する。第６図は演算回
路２８の特性図であり、Xaは模型船船体運動の
前後揺れの振幅を示す。演算回路２８の出力は、
ピークホールド回路２９にて信号の正負の各ピー
ク値をホールドする。第７図は、ピークホールド
回路２９でのピークホールドしている例である。
点線は演算回路の出力信号を示す。ホールドされ
た正負の各ピーク値は、速度信号調整回路２５の
不感帯要素２５ａに送られ、正のピーク値と負の
ピーク値との差により不感帯幅ΔHが設定され
る。このような回路を構成することにより、速度
信号調整回路２５の不感帯要素の不感帯幅ΔHが
波浪Hw，Twによつて自動的に最良の値に設定
されることになる。第８図は模型船の船体運動の
前後揺れXaと不感帯要素の不感帯幅ΔHの特性
図を示す。

このようにして、波浪中で模型船が上下揺れ、
左右揺れ、前後揺れ等の運動を伴つて自走する場
合の模型船の速度が精度よく求められる。

なお、サンプルホールド回路２５ｄは、試験を
中断した際、急激に出力が変化しないようにする
ために設けたもので、通常は設けなくともよい。

〔考案の効果〕

要するに本考案によれば、速度設定器の出力に
基づいて試験水槽の上縁に沿つて曳引車を設定速
度で送行させる曳引車駆動制御装置において、自
航する模型船と上記曳引車との相対的変位を検出
する相対位置検出回路と、上記模型船の船体運動
を演算し出力する演算回路と、該演算回路から出
力される正負のピークをホールドするピークホー
ルド回路と、上記相対位置検出回路からの出力に
基づいて積分値および比例値を演算し加算して上
記速度設定器へ出力するとともに、上記ピークホ
ールド回路からの出力を受け上記比例値が上記ピ
ークホールド回路からの出力値の範囲内のとき上
記比例値を零にする速度信号調整回路とを具えた
ことにより、波浪中を上下揺れ、左右揺れ、前後
揺れ、縦揺れ、横揺れ等を行いながら自走する模
型船が波によつて周期的に運動することに対して
は殆ど感知せず、波によつて模型船がおし流され
る直流分のみに安定に追尾させうる取扱容易な曳
引車駆動制御装置を得るから、本考案は産業上極
めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の曳引車駆動制御装
置を示すブロツク線図、第２図は第１図における
曳引車の速度を示す線図、第３図は波浪中の模型
船と曳引車との相対変位の変化を示す線図、第４
図は第１図内２５ａの不感帯要素の特性図であ
る。第５図は波高計測例、第６図は演算回路特性
図、第７図は演算回路の出力をピークホールドし
ている特性図、第８図は船体運動と第１図内２５
ａの不感帯要素の特性図である。第９図は従来の
曳引車駆動制御装置の例を示すブロツク線図であ
る。 ２……曳引車、１１……速度設定ダイアル、１
２……速度設定ポテンシヨメーター、１３……設
定速度保持回路、１４……速度制御回路、１５…
…モーター駆動回路、２１……テレビカメラ、２
３……相対位置計測回路、２４……相対位置表示
器、２５……速度信号調整回路、２５ａ……不感
帯要素、２５ｂ……積分要素、２５ｃ……比例要
素、２５ｄ……サンプルホールド回路、２６……
波高計、２８……演算回路、２９……ピークホー
ルド回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 速度設定器の出力に基づいて試験水槽の上縁に
   沿つて曳引車を設定速度で走行させる曳引車駆動
   制御装置において、自航する模型船と上記曳引車
   との相対的変位を検出する相対位置検出回路と、
   上記模型船の船体運動を演算し出力する演算回路
   と、該演算回路から出力される正負のピークをホ
   ールドするピークホールド回路と、上記相対位置
   検出回路からの出力に基づいて積分値および比例
   値を演算し加算して上記速度設定器へ出力すると
   ともに、上記ピークホールド回路からの出力を受
   け上記比例値が上記ピークホールド回路からの出
   力値の範囲内のとき上記比例値を零にする速度信
   号調整回路とを具えたことを特徴とする曳引車駆
   動制御装置。