JPH06230714A - ヨット操船シミュレータのローリング機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ヨット操船シミュレータにおける船体動揺の
臨場感を向上する。 【構成】 訓練用ヨット１がヒールした結果、受けてい
る風に合わせてブーム角等をコントロールすると、それ
に応じてヒール角が変化し、セール４，５が風を受けて
いる状態が変わる。このセール操作によって訓練用ヨッ
トの船体２に作用する力が変化し、帆走状態が様々に変
化することになる。コンピュータ３１は、センサの検出
値に基づいて訓練用ヨット１の帆走状態を検出し、これ
が実際に水上に浮いている場合を想定した復元力を訓練
用ヨットの船体に作用させるべくモータ３０を駆動す
る。これにより、訓練用ヨットは水の上に浮いていると
きと全く同じようにローリングすることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はヨットの操船訓練を陸
上で行うためのヨット操船シミュレータに関し、特に、
訓練用ヨットを実船同様にローリングさせるためのロー
リング機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヨットはセールに作用する風力から推力
を得て航走するものであるが、この推力は風速・風向及
びセール角（ブーム角）等により変化するためヨットの
操船技術を習得するには実際に海に出て練習をすること
が重要であり、そのため、従来ヨットの練習は、海上に
おいて熟練者との同乗によって行われるのが普通であ
る。

【０００３】しかし、海上での練習は天候に左右され、
また訓練を受ける側と同乗して指導に当たる側の両者の
都合に合わせて練習を行わなければならないため練習計
画が立てにくく、初心者が手軽にヨットの操船技術を習
得することは困難である。

【０００４】このため、陸上で随時操船練習を行うこと
ができる各種の操船訓練用シミュレータが提案されてい
る。これらの操船訓練用シミュレータはいずれも、必須
の構成要素として訓練用ヨットの船体をローリング（横
揺れ）方向に揺動させる機構を備えており、船体が水上
に浮いている感覚を体感できるようにしている。このロ
ーリング機構としては、風力やブーム角等に基づいて船
体姿勢を演算し、その演算結果に基いて強制的に船体動
揺を発生させるコンピュータ制御のものが主流である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のコンピ
ュータ制御によるローリング機構は、横揺れから復元ま
で、演算結果に基づいて終始強制的に船体動揺を発生さ
せるようにしているため、風力の変化や操船者の体重移
動などに対する応答性が悪く、これによって発生する訓
練用ヨットの船体動揺は、実際の水上における船体動揺
とは似て非なるものであった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み創案されたもの
であり、訓練用ヨットをこれがあたかも水上で動揺して
いるがごとく動揺させることができるヨット操船シミュ
レータのローリング機構を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明のローリング機構は、訓練用ヨットのセー
ルに風を送りつつ、且つ訓練用ヨットの船体姿勢を実船
同様に変化させつつ操船訓練を行うヨット操船シミュレ
ータにおいて、上記訓練用ヨットの船体下部に船体のロ
ーリング中心にその曲率中心を一致させて固定される円
弧状のローリングフレームと、上記訓練用ヨットがその
セールに作用する風力によって自由にローリングできる
ように上記ローリングフレームの数点を支承して自由に
回転する複数のガイドローラと、上記ローリングフレー
ムに曲率方向に沿って設けられたラックと、そのラック
と歯合しつつ回転するピニオンと、そのピニオンの回転
軸に連結されたサーボモータと、上記訓練用ヨットの船
体に作用する外力を測定すべく上記ローリングフレーム
上に配設された複数のセンサと、これらセンサの検出値
に基づいてサーボヨットの帆走状態を検出し、ヨットが
実際に水上に浮いている場合を想定した復元力を上記訓
練用ヨットの船体に作用させるべく上記モータを駆動す
る制御装置とを具備して構成される。

【０００８】また、第２の発明のローリング機構は、訓
練用ヨットのセールに風を送りつつ、且つ訓練用ヨット
の船体姿勢を実船同様に変化させつつ操船訓練を行うヨ
ット操船シミュレータにおいて、上記訓練用ヨットの船
体下部に船体のローリング中心にその曲率中心を一致さ
せて固定される円弧状のローリングフレームと、上記訓
練用ヨットをそのセールに作用する風力で自在にローリ
ングさせるべく上記ローリングフレームの数点を支承し
て自由に回転する複数のガイドローラとを備え、上記訓
練用ヨットとローリングフレームとからなるローリング
部の質量及び重心位置を上記訓練用ヨット自体にこれが
水上に浮いているときと同等の復元力をもたせるべく設
定したものである。

【０００９】

【作用】上記の如く構成された第１の発明のローリング
機構は、訓練用ヨットを積極的にローリングさせるため
の機構は有しておらず、風に対して訓練用ヨットの船体
が自由にローリングできるようにしている。このため、
訓練用ヨットはそのセールが受ける風に敏感に反応して
ローリング（ヒール）することになる。訓練用ヨットが
ヒールした結果、受けている風に合わせてブーム角等を
コントロールすると、それに応じてヒール角が変化し、
セールが風を受けている状態が変わる。このセール操作
によって訓練用ヨットの船体に作用する力が変化し、帆
走状態が様々に変化することになる。上記コンピュータ
は、上記センサの検出値に基づいて訓練用ヨットの帆走
状態を検出し、これが実際に水上に浮いている場合を想
定した復元力を訓練用ヨットの船体に作用させるべく上
記モータを駆動する。これにより、訓練用ヨットは水の
上に浮いているときと全く同じようにローリングするこ
とになる。

【００１０】また、第２の発明のローリング機構によれ
ば、訓練用ヨットに復元力を与えるための駆動機構が省
略できることに加え、ローリング用サーボモータの制御
を行う必要がなくなるため、計算負荷が低減でき、より
安価なシステムとすることができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について説明す
る。

【００１２】図１に本発明のローリング機構を備えたヨ
ット操船シミュレータの概要を示す。訓練用ヨット１は
ディンギと略同様のヨットであり、通常のヨットと同様
に艤装されている。図において、２は船体、３はマス
ト、４はメインセール、５はジブセール、６はブーム、
７はメインセール４を操作するメインシート、８はジブ
シート、９はラダー、１０はラダー９を操作するティラ
ー、１１は練習者が乗艇するコックピットで、コックピ
ット１１内にハイクアウト用のフットベルト（図示せ
ず）などが艤装されている。この訓練用ヨット１の前方
と後方の天井３２には、それぞれ送風機３３，３４が垂
下されて設けられている。船体２は、海面となるフロア
ＦＬに、ローリング方向及びピッチング方向に揺動する
と共に水平旋回（ヨーイング）自在に支持される。すな
わちフロアＦＬの下方に機械室ＭＲが形成され、その基
礎１３上に水平旋回自在なターンテーブル１４を備えた
旋回機構１２が設けられ、そのターンテーブル１４上に
パラレルリンク式のピッチング機構１５が設けられ、そ
のピッチング機構１５上にローリング機構１６が設けら
れ、これらを介して船体２がローリング方向及びピッチ
ング方向に揺動自在に、かつ水平旋回自在に支持されて
いる。

【００１３】旋回機構１２およびピッチング機構１５は
船体２を積極的に動揺させるための駆動装置１７，１８
をそれぞれ備えており、船体２の水平旋回は水平旋回用
駆動装置１７がターンテーブル１４を回転させること
で、ピッチングはピッチング用駆動装置１９がターンテ
ーブル１４上のパラレルリンク１９を駆動することで、
それぞれの方向の姿勢が制御されるようになっている。
一方、本発明のローリング機構１６は、船体２を積極的
に動揺させるための駆動手段は備えておらず、風に対し
船体２が自由にローリングできるようになっている。こ
のヨット操船シミュレータは、これら旋回機構１２、ピ
ッチング機構１５およびローリング機構１６を訓練用ヨ
ット１の傍らに設置したコンピュータ３１で制御してロ
ーリング、ピッチングおよびヨーイングのそれぞれの動
きを組み合わせることで、船体２に対して実船に近い動
揺を与えるようになっている。

【００１４】以下に、図２および図３を用いて本発明の
ローリング機構について説明する。

【００１５】図２に示すように、ローリング機構１６
は、ピッチング機構１５のモーションベース２１上に配
設された４つのガイドローラ２２と、これらガイドロー
ラ２２に支承されて自由にローリングする前後一対の円
弧状部材２３を有するローリングフレーム２４と、この
ローリングフレーム２４上に設けられた３個のロードセ
ル（センサ）２５と、これらロードセル２５によって３
点支持された保持フレーム２６とで主要部が構成されて
いる。保持フレーム２６は、船体２の下部中央部に固定
されている。ロードセル２５は、図３に示すようにロー
リングフレーム２４上の３点に設けられて訓練用ヨット
１と上記保持フレーム２６の全荷重を支承しており、こ
れらロードセル２５によって訓練用ヨット１の船体２に
作用する３軸方向の力が検出できるようになっている。
これらロードセル２５の検出値は帆走状態検出のための
データとしてコンピュータ３１に常時入力される。処理
ローリングフレーム２４の前後一対の円弧状部材２３
は、船体２のローリング中心Ｓにその曲率中心を一致さ
せて設けられており、操船者の体重移動や風等によって
訓練用ヨット１に対してローリング方向に外力が作用す
ると、両円弧状部材２３がガイドローラ２２に案内され
て移動してヨット船体２を自由にローリングさせるよう
になっている。訓練用ヨット１とローリングフレーム２
４とからなるローリング部の重心Ｇは、上記ローリング
中心Ｓよりも下方にある。上記両円弧状部材２３の外側
には曲率方向に沿ってラック２７がそれぞれ形成されて
おり、モーションベース２１上に設けられた前後一対の
ピニオン２８とそれぞれ歯合している。両ピニオン２８
は共通の回転軸２９に固定されており、この回転軸２９
にはその傍らに設置されたサーボモータ３０の駆動軸が
図示しないカップリング機構にを介して連結されてい
る。

【００１６】コンピュータ３１は、上記各センサ２５に
より検出された外力からデータ処理してヨット帆走状態
を検出し、データ処理を行ってローリング外力を計算す
る。さらにこのローリング外力とヨットの復元力がつり
合うローリング角度を演算し、その角度に相当するサー
ボモータ３０の目標位置を指令値として与え、駆動制御
することで、ヨットが実際に水上に浮いている場合を想
定した運動を訓練用ヨット１の船体２に作用させる。

【００１７】また、このサーボモータ３０にダイレクト
ドライブモータを使用すれば、位置サーボ系のゲインを
適当に設定することにより、上述のような各センサ２５
により検出された外力から目標位置を演算することなし
に、常にヨットの復元力に相当する力を発生することが
できる。

【００１８】このローリング機構１６によれば、訓練用
ヨット１はそのセール４が受ける風に敏感に反応してロ
ーリング（ヒール）することになる。そして、コンピュ
ータ３１が上記各センサ２５の検出値に基いてヨット帆
走状態を検出し、それに応じた復元力を訓練用ヨット１
の船体２に作用させることで、訓練用ヨット１の船体２
は実際に水の上に浮いているときと全く同じローリング
をすることになる。コンピュータ３１は更に、上記各セ
ンサ２５の検出値に基いて求めたヨット帆走状態とラダ
ー角とからヨットの推進力と方向を計算し、ローリング
機構１６と共に上記旋回機構１２およびピッチング機構
１５を駆動制御して、船体２に対して実船同様の様々な
動揺を与える。したがって、このヨット操船シミュレー
タによれば、極めて高い臨場感の下で操船訓練を行うこ
とができる。

【００１９】

【発明の効果】以上要するに本発明のヨット操船シミュ
レータのローリング機構によれば、訓練用ヨットを風に
対して自由にローリングさせると共に、これが実際に水
上に浮いている場合を想定した復元力を訓練用ヨットの
船体に作用させるようにしたので、訓練用ヨットを水の
上に浮いているときと全く同じようにローリングさせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るローリング機構を備えたヨット操
船シミュレータの一実施例を示す全体図である。

【図２】図１の要部を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は部分拡大側面図である。

【図３】本発明に係るローリング機構におけるセンサの
配置を示す概略平面図である。

【符号の説明】

１ 訓練用ヨット ２ 船体 ４ メインセール ５ ジブセール ９ ラダー １８ センサ ２２ ガイドローラ ２４ ローリングフレーム ２７ ラック ２８ ピニオン ２９ 回転軸 ３０ サーボモータ ３１ コンピュータ ３３ 送風機 ３４ 送風機 Ｓ ローリング中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 智夫 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 富松 宏明 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 牛奥 孝男 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 訓練用ヨットのセールに風を送りつつ、
   且つ訓練用ヨットの船体姿勢を実船同様に変化させつつ
   操船訓練を行うヨット操船シミュレータにおいて、上記
   訓練用ヨットの船体下部に船体のローリング中心にその
   曲率中心を一致させて固定される円弧状のローリングフ
   レームと、上記訓練用ヨットをそのセールに作用する風
   力で自在にローリングさせるべく上記ローリングフレー
   ムの数点を支承して自由に回転する複数のガイドローラ
   と、上記ローリングフレームに曲率方向に沿って設けら
   れたラックと、そのラックと歯合しつつ回転するピニオ
   ンと、そのピニオンの回転軸に連結されたサーボモータ
   と、上記訓練用ヨットの船体に作用する外力を測定すべ
   く上記ローリングフレーム上に配設された複数のセンサ
   と、これらセンサの検出値に基づいてヨットの帆走状態
   を検出し、ヨットが実際に水上に浮いている場合を想定
   した復元力を上記訓練用ヨットの船体に作用させるべく
   上記サーボモータを駆動するコンピュータとを具備して
   構成されることを特徴とするヨット操船シミュレータの
   ローリング機構。
2. 【請求項２】 訓練用ヨットのセールに風を送りつつ、
   且つ訓練用ヨットの船体姿勢を実船同様に変化させつつ
   操船訓練を行うヨット操船シミュレータにおいて、上記
   訓練用ヨットの船体下部に船体のローリング中心にその
   曲率中心を一致させて固定される円弧状のローリングフ
   レームと、上記訓練用ヨットをそのセールに作用する風
   力で自在にローリングさせるべく上記ローリングフレー
   ムの数点を支承して自由に回転する複数のガイドローラ
   とを備え、上記訓練用ヨットとローリングフレームとか
   らなるローリング部の質量及び重心位置を上記訓練用ヨ
   ット自体にこれが水上に浮いているときと同等の復元力
   をもたせるべく設定したことを特徴とするヨット操船シ
   ミュレータのローリング機構。