JPH07187055A - 全没型水中翼船 - Google Patents
全没型水中翼船Info
- Publication number
- JPH07187055A JPH07187055A JP34765493A JP34765493A JPH07187055A JP H07187055 A JPH07187055 A JP H07187055A JP 34765493 A JP34765493 A JP 34765493A JP 34765493 A JP34765493 A JP 34765493A JP H07187055 A JPH07187055 A JP H07187055A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrofoil
- flap
- lift
- hydrofoils
- hull
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 波浪中の翼走時にも船体の動揺を少なくして
その姿勢を安定させることが可能な高性能の全没型水中
翼船を提供すること。 【構成】 前後１対の全没水型水中翼２，２を有する水
中翼船において、上記水中翼２又は上記各水中翼をそれ
ぞれ支持する左右１対のストラット３にそれぞれ配設さ
れた複数の歪ゲージ５と、上記各歪ゲージ５の出力信号
に基づいて上記各水中翼のフラップ４を制御するフラッ
プ制御回路（図２）とを具えたこと。
その姿勢を安定させることが可能な高性能の全没型水中
翼船を提供すること。 【構成】 前後１対の全没水型水中翼２，２を有する水
中翼船において、上記水中翼２又は上記各水中翼をそれ
ぞれ支持する左右１対のストラット３にそれぞれ配設さ
れた複数の歪ゲージ５と、上記各歪ゲージ５の出力信号
に基づいて上記各水中翼のフラップ４を制御するフラッ
プ制御回路（図２）とを具えたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全没型水中翼船に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】全没型水中翼船では、従来、図４斜視図
に示すように、船体１は前後１対の水中翼２とそれぞれ
ストラット３で結合している。各水中翼２の後縁には、
それぞれフラップ４が左右１対的に取り付けられてお
り、船体は水中翼の発生する揚力によって水面上に浮上
した状態で航走する。この種の水中翼船においては、そ
の船体の姿勢を一定に保つためにフラップ４を作動させ
ており、フラップを制御するためのセンサーとして、船
体と水面との距離を計測するハイトセンサー６と、船体
のピッチ角，ロール角を計測するジャイロ７を設置して
いる。これらのセンサーからの信号に基づいて、例え
ば、水面と船体の距離を一定に保つ、又は、船体の姿勢
を一定に保つようにフラップを作動させている。
に示すように、船体１は前後１対の水中翼２とそれぞれ
ストラット３で結合している。各水中翼２の後縁には、
それぞれフラップ４が左右１対的に取り付けられてお
り、船体は水中翼の発生する揚力によって水面上に浮上
した状態で航走する。この種の水中翼船においては、そ
の船体の姿勢を一定に保つためにフラップ４を作動させ
ており、フラップを制御するためのセンサーとして、船
体と水面との距離を計測するハイトセンサー６と、船体
のピッチ角，ロール角を計測するジャイロ７を設置して
いる。これらのセンサーからの信号に基づいて、例え
ば、水面と船体の距離を一定に保つ、又は、船体の姿勢
を一定に保つようにフラップを作動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、全没型水中
翼船が波浪中を航行する場合、船体と水面の距離は絶え
ず変化する。したがって、ハイトセンサーからの信号も
変化するため、水面からの距離を一定に保つようにフラ
ップを作動させると、船体の姿勢も波に対応して変化す
ることになる。これを防ぐには、ハイトセンサーからの
信号に対して、フラップの作動の位相を遅らせる必要が
あるが、不規則な波浪中では適当な位相差を設定するこ
とが難しい。また、波浪によりハイトセンサーが破損す
る場合も想定され、そのような場合、船体の姿勢コント
ロールが不可能となる。
翼船が波浪中を航行する場合、船体と水面の距離は絶え
ず変化する。したがって、ハイトセンサーからの信号も
変化するため、水面からの距離を一定に保つようにフラ
ップを作動させると、船体の姿勢も波に対応して変化す
ることになる。これを防ぐには、ハイトセンサーからの
信号に対して、フラップの作動の位相を遅らせる必要が
あるが、不規則な波浪中では適当な位相差を設定するこ
とが難しい。また、波浪によりハイトセンサーが破損す
る場合も想定され、そのような場合、船体の姿勢コント
ロールが不可能となる。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、波浪中の翼走時にも船体の動揺を少なくして
その姿勢を安定させることが可能な高性能の全没型水中
翼船を提供することを目的とする。
たもので、波浪中の翼走時にも船体の動揺を少なくして
その姿勢を安定させることが可能な高性能の全没型水中
翼船を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、前
後１対の全没水型水中翼を有する水中翼船において、上
記水中翼又は上記各水中翼をそれぞれ支持する左右１対
のストラットにそれぞれ配設された複数の歪ゲージと、
上記各歪ゲージの出力信号に基づいて上記各水中翼のフ
ラップを制御するフラップ制御回路とを具えたことを特
徴とする。
後１対の全没水型水中翼を有する水中翼船において、上
記水中翼又は上記各水中翼をそれぞれ支持する左右１対
のストラットにそれぞれ配設された複数の歪ゲージと、
上記各歪ゲージの出力信号に基づいて上記各水中翼のフ
ラップを制御するフラップ制御回路とを具えたことを特
徴とする。
【０００６】
【作用】一般に、全没型水中翼船が波浪中を翼走する
と、水中翼の没水深度が変化するために、水中翼の揚力
が変化する。ところで、揚力の変化は歪ゲージの出力か
ら求めることができるので、この値が設定した値となる
ように、制御機構によりフラップを制御することによ
り、水中翼が発生する揚力が一定となり、船体の姿勢を
安定状態に保持したまま翼走することができる。
と、水中翼の没水深度が変化するために、水中翼の揚力
が変化する。ところで、揚力の変化は歪ゲージの出力か
ら求めることができるので、この値が設定した値となる
ように、制御機構によりフラップを制御することによ
り、水中翼が発生する揚力が一定となり、船体の姿勢を
安定状態に保持したまま翼走することができる。
【０００７】
【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図１はその全体斜視図、図２は図１におけるフラッ
プの制御系統を示すブロック図、図３は図１の変形例を
示す全体斜視図である。
と、図１はその全体斜視図、図２は図１におけるフラッ
プの制御系統を示すブロック図、図３は図１の変形例を
示す全体斜視図である。
【０００８】まず、図１において、船体１の下方にはそ
れぞれ前後１対のストラット３を介して前部水中翼２
Ｆ，後部水中翼２Ａが突設されている。各水中翼の後縁
にはそれぞれ左右１対のフラップ４が設けられている。
また、各水中翼２にはその上面央部にそれぞれ歪ゲージ
５は複数個（９個）配設されている。
れぞれ前後１対のストラット３を介して前部水中翼２
Ｆ，後部水中翼２Ａが突設されている。各水中翼の後縁
にはそれぞれ左右１対のフラップ４が設けられている。
また、各水中翼２にはその上面央部にそれぞれ歪ゲージ
５は複数個（９個）配設されている。
【０００９】次に、図２において、歪ゲージ５からの出
力信号は揚力演算部８で揚力に変換される。あらかじ
め、揚力設定部９で設定した揚力と、歪ゲージ５の信号
から算出した揚力とを揚力比較部１０で比較し、フラッ
プ角演算部１１でフラップ角を設定し、フラップ駆動部
１２でフラップ４を作動させる。なお、図３に示す本発
明の第２実施例では、歪ゲージを前後４本のストラット
に各２ヶ、計４ヶ取り付けている点で本実施例の構造と
相異するが、他の構造は同一である。
力信号は揚力演算部８で揚力に変換される。あらかじ
め、揚力設定部９で設定した揚力と、歪ゲージ５の信号
から算出した揚力とを揚力比較部１０で比較し、フラッ
プ角演算部１１でフラップ角を設定し、フラップ駆動部
１２でフラップ４を作動させる。なお、図３に示す本発
明の第２実施例では、歪ゲージを前後４本のストラット
に各２ヶ、計４ヶ取り付けている点で本実施例の構造と
相異するが、他の構造は同一である。
【００１０】このような全没型水中翼船の船体は、水中
翼が発生する揚力により浮上する。その際、前後２枚の
水中翼を有する水中翼船の場合、両水中翼が発生する揚
力で船体の姿勢が決定される。したがって、図２に示し
たフラップの制御により水中翼が発生する揚力を検出
し、その揚力を設定した値となるようにフラップを制御
することで、船の姿勢を一定に保持することが可能であ
る。ここで、各水中翼が発生する揚力Ｌは、図５におい
て次の式（１）で与えられる。 Ｌ＝∫0 s (y）ｄｙ ・・・・・・・・・・・・（１） ｗ（ｙ）はｙ方向の揚力の分布である。
翼が発生する揚力により浮上する。その際、前後２枚の
水中翼を有する水中翼船の場合、両水中翼が発生する揚
力で船体の姿勢が決定される。したがって、図２に示し
たフラップの制御により水中翼が発生する揚力を検出
し、その揚力を設定した値となるようにフラップを制御
することで、船の姿勢を一定に保持することが可能であ
る。ここで、各水中翼が発生する揚力Ｌは、図５におい
て次の式（１）で与えられる。 Ｌ＝∫0 s (y）ｄｙ ・・・・・・・・・・・・（１） ｗ（ｙ）はｙ方向の揚力の分布である。
【００１１】一方、ｗ（ｙ）によりｙ方向に水中翼に対
し曲げモーメントＭが発生する。すなわち、図５に示す
ように、ｙ＝０及びｙ＝ｓで支持されている場合、ｙ＝
ｌでの曲げモーメントＭ（ｌ）は式（２）で与えられ
る。 Ｍ（ｌ）＝∫0 1(y−ｌ）ｗ（ｙ）ｄｙ ・・・・・・（２）
し曲げモーメントＭが発生する。すなわち、図５に示す
ように、ｙ＝０及びｙ＝ｓで支持されている場合、ｙ＝
ｌでの曲げモーメントＭ（ｌ）は式（２）で与えられ
る。 Ｍ（ｌ）＝∫0 1(y−ｌ）ｗ（ｙ）ｄｙ ・・・・・・（２）
【００１２】また、ｙ＝ｌでの水中翼に発生する応力σ
（ｌ）は式（３）で与えられる。 σ（ｌ）＝Ｍ（ｌ）／Ｚ（ｌ） ・・・・・・・・・・（３） Ｚ（ｌ）はｙ＝ｌでの水中翼の断面係数で、同水中翼の
構造は既知であるので、容易に求めることができる。応
力σ（ｌ）はｙ軸方向の歪ε（ｌ）と式（４）に示す関
係がある。 σ（ｌ）＝Ｅ・ε（ｌ） ・・・・・・・・・・・・・・（４） Ｅはヤング率である。歪εは翼面上に歪ゲージを設置す
ることにより計測することができる。
（ｌ）は式（３）で与えられる。 σ（ｌ）＝Ｍ（ｌ）／Ｚ（ｌ） ・・・・・・・・・・（３） Ｚ（ｌ）はｙ＝ｌでの水中翼の断面係数で、同水中翼の
構造は既知であるので、容易に求めることができる。応
力σ（ｌ）はｙ軸方向の歪ε（ｌ）と式（４）に示す関
係がある。 σ（ｌ）＝Ｅ・ε（ｌ） ・・・・・・・・・・・・・・（４） Ｅはヤング率である。歪εは翼面上に歪ゲージを設置す
ることにより計測することができる。
【００１３】複数個の歪ゲージを設置すれば、式
（２），（３），（４）で水中翼のｙ方向の揚力分布ｗ
（ｙ）が得られ、式（１）で揚力Ｌを求めることができ
る。なお、図３に示したように、各ストラットに歪ゲー
ジを設置し、上下方向の歪を計測すれば、ストラットに
作用する上下方向の力、すなわち、揚力を求めることが
できる。
（２），（３），（４）で水中翼のｙ方向の揚力分布ｗ
（ｙ）が得られ、式（１）で揚力Ｌを求めることができ
る。なお、図３に示したように、各ストラットに歪ゲー
ジを設置し、上下方向の歪を計測すれば、ストラットに
作用する上下方向の力、すなわち、揚力を求めることが
できる。
【００１４】本実施例によるフラップ制御においては、
各水中翼の左半部，右半部にそれぞれ配設された複数の
歪ゲージの出力信号は移動平均値を採って移動平均化し
て図２により各フラップを制御する。その際、波のある
場合は、その波長が非常に短いときは、細かい波高変化
に対してフラップは追従しないようにし、波周期が非常
に長い、つまりゆっくりとした波の変化中を翼走すると
きは、波に乗るような形でフラップを制御する。
各水中翼の左半部，右半部にそれぞれ配設された複数の
歪ゲージの出力信号は移動平均値を採って移動平均化し
て図２により各フラップを制御する。その際、波のある
場合は、その波長が非常に短いときは、細かい波高変化
に対してフラップは追従しないようにし、波周期が非常
に長い、つまりゆっくりとした波の変化中を翼走すると
きは、波に乗るような形でフラップを制御する。
【００１５】また、船体が安定した制御目標状態に姿勢
が一致している翼走状態の場合、各水中翼の左右の場合
分布は対称的となり、この状態を制御の目標値とする。
ここで、船がロールしたとすると、左右の揚力値は非対
称となり、歪み量も変化するので、この歪み量を最初の
制御目標値に一致させるようにフラップを制御すること
で、結果的に船の姿勢は目標状態になる。 フラップ角度＝（各歪ゲージの目標歪み量−現状の歪み
量）×（制御ゲイン） により制御を行う。なお、この比例制御に加えて、歪み
量の時間変化，歪み量変化の積分値を使用した微分制
御，積分制御を加えることで、制御性能を高めることが
できる。フラップは各水中翼に左右１対的に付設されて
いるので、全部で４枚であり、それぞれ水中翼に対して
油圧シリンダーの作用で駆動される。姿勢制御の対象と
しては、浮上量，ピッチ角，ロール角があり、その際、
基本的には４枚のフラップをすべて使って姿勢制御を行
う。
が一致している翼走状態の場合、各水中翼の左右の場合
分布は対称的となり、この状態を制御の目標値とする。
ここで、船がロールしたとすると、左右の揚力値は非対
称となり、歪み量も変化するので、この歪み量を最初の
制御目標値に一致させるようにフラップを制御すること
で、結果的に船の姿勢は目標状態になる。 フラップ角度＝（各歪ゲージの目標歪み量−現状の歪み
量）×（制御ゲイン） により制御を行う。なお、この比例制御に加えて、歪み
量の時間変化，歪み量変化の積分値を使用した微分制
御，積分制御を加えることで、制御性能を高めることが
できる。フラップは各水中翼に左右１対的に付設されて
いるので、全部で４枚であり、それぞれ水中翼に対して
油圧シリンダーの作用で駆動される。姿勢制御の対象と
しては、浮上量，ピッチ角，ロール角があり、その際、
基本的には４枚のフラップをすべて使って姿勢制御を行
う。
【００１６】
【発明の効果】全没型水中翼船が波浪中を翼走すると
き、水中翼の没水深度が変化して水中翼が発生する揚力
が変化する。そうすると、水中翼に配設された歪ゲージ
からの信号により、揚力を求め、あらかじめ設定してお
いた揚力となるように、フラップが制御されるため、船
体の姿勢が一定に保持される。
き、水中翼の没水深度が変化して水中翼が発生する揚力
が変化する。そうすると、水中翼に配設された歪ゲージ
からの信号により、揚力を求め、あらかじめ設定してお
いた揚力となるように、フラップが制御されるため、船
体の姿勢が一定に保持される。
【００１７】要するに本発明によれば、前後１対の全没
水型水中翼を有する水中翼船において、上記水中翼又は
上記各水中翼をそれぞれ支持する左右１対のストラット
にそれぞれ配設された複数の歪ゲージと、上記各歪ゲー
ジの出力信号に基づいて上記各水中翼のフラップを制御
するフラップ制御回路とを具えたことにより、波浪中の
翼走時にも船体の動揺を少なくしてその姿勢を安定させ
ることが可能な高性能の全没型水中翼船を得るから、本
発明は産業上極めて有益なものである。
水型水中翼を有する水中翼船において、上記水中翼又は
上記各水中翼をそれぞれ支持する左右１対のストラット
にそれぞれ配設された複数の歪ゲージと、上記各歪ゲー
ジの出力信号に基づいて上記各水中翼のフラップを制御
するフラップ制御回路とを具えたことにより、波浪中の
翼走時にも船体の動揺を少なくしてその姿勢を安定させ
ることが可能な高性能の全没型水中翼船を得るから、本
発明は産業上極めて有益なものである。
【図１】本発明の一実施例を示す全体斜視図である。
【図２】図１におけるフラップの制御を示すブロック図
である。
である。
【図３】図１の変形例を示す全体斜視図である。
【図４】従来の全没型水中翼船を示す全体斜視図であ
る。
る。
【図５】図４の水中翼を示す斜視図である。
１ 船体 ２ 水中翼 ３ ストラット ４ フラップ ５ 歪ゲージ ８ 揚力演算部 ９ 揚力設定部 １０ 揚力比較部 １１ フラップ角演算部 １２ フラップ駆動部
Claims (1)
- 【請求項１】 前後１対の全没水型水中翼を有する水中
翼船において、上記水中翼又は上記各水中翼をそれぞれ
支持する左右１対のストラットにそれぞれ配設された複
数の歪ゲージと、上記各歪ゲージの出力信号に基づいて
上記各水中翼のフラップを制御するフラップ制御回路と
を具えたことを特徴とする全没型水中翼船。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34765493A JPH07187055A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 全没型水中翼船 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34765493A JPH07187055A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 全没型水中翼船 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187055A true JPH07187055A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18391684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34765493A Withdrawn JPH07187055A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 全没型水中翼船 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07187055A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021084470A (ja) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 三菱造船株式会社 | 水中翼船 |
| CN117048811A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-14 | 江苏科技大学 | 一种框架式滑翔机及其控制方法 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP34765493A patent/JPH07187055A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021084470A (ja) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 三菱造船株式会社 | 水中翼船 |
| CN117048811A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-14 | 江苏科技大学 | 一种框架式滑翔机及其控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |