JPS5843892A - 潜水船の不釣合な浮沈力およびモ−メントの自動制御装置 - 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】 本発明は潜水船または制御的にそれＫｍ幽すゐ船が航走
しているとき、この船の不釣合な浮沈力およびそのモー
メントを自動的に制御する装置に関する。

従来潜水船の平衡状態は、人間の感によりて判定すゐか
、ｔたは不釣合な浮沈力および峰−メントを計算により
求め、マニュアル操作によ如平衡状態とする方式のいず
れかｋよってぃた。その上、平衡状態を作るためＫは、
潜水船を微速航走としながら、経験的にタンクの水を注
排水し、移水しながら思′考錯誤法によシ何回かこの操
作を繰返して調整を行なって％Ａ九が、゛この方法は個
人の熟練度に左右されることが多く、多大の―練時間を
必要とした。また計算によ如求めた値をもとｋしてマニ
ュアル操作によ如平衡状態とする方式は時間遅れ、およ
び計算誤差によ）調整するのに困難を伴なっていた。

本発明は、この個人的な熟速度およびマニュアル操作に
よる時間遅れを除くためｋなされたもので、潜水船の姿
勢角（ピッチ角）と深度を自動的−に制御する自動操舵
制御装置における姿勢角偏差、深度偏差および潜水船の
舵角が、潜水船に働く外力としての不釣合な浮沈力およ
びモーメントと関数関係にあることに着目し、これを利
用するとともに自動操舵制御装置からの舵角出力を利用
してパルプ自動制御装置を制御することｋより、潜水船
の不釣合表浮沈力およびモーメントを自動的に制御する
ことのできる装置を提供するものである。

以下本発明の実施例について詳細に＠明する。

一般に潜水船には前舵と後絞とがあり、前舵の操舵角α
（以下舵角αと書く）、後絞の操舵角をβ（以下舵角β
と書く）とし、また潜水船の姿勢角偏差（ピッチング角
偏差）をΔθ、８ｆ！度偏差をｊｈとすると、、自動操
舵制御装ｆｌｌＫよるα、β、Δθおよびｊｈの関係は
第１式のごとくなる。

ただし、ａｌ、ｂｌおよびａ３．ｂＢは前舵および後絞
にフィードバックする姿勢角および深度の利得常数で（
＋）または（−）の符号を含む。

この自動操舵制御装置が安定な定常航走を行な？でいる
ときの姿勢角偏差をｌθ、深度偏差をｊｈとし、不釣合
な浮沈力およびモーメントをそれぞれΔ２およびΔＭと
すれば、潜水船の釣合の方程式は自動操舵制御装置によ
る固有の式１表わされ、第２式および第３式のごとくな
る。

（Ｅ、＋＆ｔ１ｍ＋＆５Ｅｓ）Ｖ”Δ＃＋（Ｊｇｌ＋ｂ
ｓＥ１）Ｖ’ｊｈ＝ＥａΔ２　・・・・・・・・・　　
（２）ＦｏΔ＃＋（Ｆｌ　＋　＆ｘＦ＊＋　ａｉＦｓ）
　ＶΔ＃＋　（ｂｘＦ＊＋ｂｉＦｓ）Ｖ　Δｈ＝ｙ４Δ
Ｍ・・・・曲・（３）・ただし、Ｅｌ、　）４　Ｅｌ、
　ＥａおよびＦｏ、　Ｆｌ、　Ｆ４　Ｆａ、　Ｆ４は船
体固有の特性によって定まる一定の常数で（＋）または
（→の符号を含む。またＶは船体の速度を表わす。

潜水船の自動操舵制御装置を作動寝せて水中航走を実施
している：船体に、不釣合な浮沈力および：１： モーメントが働い木場合、上記嬉２式および第３式の関
係式により、不釣合な浮沈力およびモーメントと深度偏
差、姿勢角偏差および舵角が一定の位置でバランスする
。潜水船がバランス状態であるか否かを、自動操舵制御
装置の舵角出力にて判定し、バランス状態であれば深度
偏差および姿勢角偏差を零にするように注排水および整
水用バルブをバルブ自動制御装置にて調整し注排水、整
水を行なう。これによシ時々刻々変化する不釣合な浮沈
力およびモーメン）Ｋ対し常時平衡状態を保つ。

ここで、姿勢角偏差Δθ、深度偏差Δｈは自動操舵制御
装置の姿勢角検出器および深度検出器から偏差信号とし
て、また舵角は第１式の計算結果として得る仁とが゛で
きる。

また、パルプ自動制御装置は注排水用バルブおよび整水
用バルブを舵角比カー号に基づき自動的に開閉する装置
である。

次に本発明の一実施例忙ついて図面を参照して説明する
。第１図に示すごとく、潜水船２９（Ｄ自動操舵制御装
置は航走適正姿勢角からの姿勢角偏差をΔ０とし、設定
Ｓ＊からの深度偏差をｊｈ　とすれば、このｊｈおよび
ｊｈｔ炎勢角検出Ｉ１１および深度検出器２によって検
出し、この信号に利得設定器３．４．　Ｓおよび６Ｖｃ
よりて第１式を満足させるような利得＆Ｌｂ１．　ＬＬ
およびす、を与え、利得設定１１３およびＳの出力は操
舵サーボ系７を経て舵α・を作動させ−また利得設定器
４および６の出力は操舵サーボ系８を経て舵Ｉを作動さ
せる。今、この制御を用いて、第２図に示すととく姿勢
角偏差信号Δθを利得設定器ＨＣ！抄１．？−こでＥ１
Δ０を作り加算器１６に加える。

姿勢角利得設定１ｎｓｏ出カと、８１１度利得設定器３
の出力を加算器１２によりて加算し、ζこで、、ｊ１ｇ
＋ｂ１Δｈ信号を作動、これを利得設定器１０に送動、
ＥｍａｘｊＵ　＋　ＥｓＪｊｈ信号とし偏算１）１６に
加える。さらに姿勢角利得設定器６および深度利得設定
器４の出力を加算器１４で加算し、利得設定器１１でＥ
ｓ＆ａノー＋　ＥｓｂｓΔｈ信２号とし、これを加算器
１６に加える。この加算器１６の出力信号は、さらに可
変利得設定器１７に送られ、船体速度検出器１８により
て検出された速度信号Ｖをさらに２乗増幅器１９により
てｖ８の信号とし、これｋよって可変利得設定４！１７
を設定することｋよ如、この設定器１７の出力側には第
２式の左辺に相当する出力が得られる。さらにこの信号
に利得設定器２ｏに・よって利得常数１／ｌｃ４を与え
るとその出力がΔ２となる。

同様にして、−Ｍなる出力信号を利得設定器２７によっ
て利得常数１／Ｆ４を与えることにより得る。

また、自動操舵制御装置より得られる舵角出力をフィル
タ３０にてフィルタリングし、判定器３１にて舵角が定
常状態にあるか否かを判定し、定常状態にあゐ場合は潜
水船のバルブ自動制御値＆３２を調整し、Δ２およびＮ
の不釣合力に相等すゐ注排水および整水を行なう。定常
状態でない場合は、バルブ自動制御装置を停止しておく
。注排水および整水の結果は時々刻々注排水、整水タン
ク３３を介して潜水船２９ヘフィードバックされる。以
上説明したような閉ループ制御方式にて潜水船の不釣合
な浮沈力および播−““メ、、ントの自動制御を実施す
ることができる。

以上説明し光実施例の第（１）式のかわ抄に次の関係式
を用いてもよい。

上記の制御式を用いることにより、潜水船をよ抄早く定
常航走とすることができる。

ただし、ａｌ、　ｂｌ、　ａｌおよびｂｓは舵ａおよび
βにフィードバックする姿勢角と深度の利得常数であり
、また１４　ｂ＠、　１４およびｂ４は舵αおよびＩに
フィードバックする姿勢角速度と探度速度の利得常数で
ある。各常数は（−））または（→の符号を含む。

上記に記載した実施例における検出器は必ずしも自動操
舵制御装置のそれを使用する必要はない。

また、潜水船の運動方機式は個々の潜水船によりて多少
の差異があるため、本文に記載した事項は単に例として
示したものに過ぎず、従うて本発′）： 明の目的および範−を限定するものではない。

呈・□、、１ 本発明は以上説明したように、自動操舵制御装置にて不
釣合な浮沈力Δ２およびモーメントΔＭを求め、かつ同
装置からの舵角出力を判定し、その結果に基づいてパル
プ自動制御装置を調整し、潜水船を介して姿勢角検出器
および深度検出器にフィードバックする閉ループ制御系
を構成することＫより、潜水船の水中航走深度を一定に
保持し、かつ潜水船の全ての速度Ｋｊｌｉ−いて、潜水
船の不釣合な浮沈力およびモーメントを自動的に制御す
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動操舵制御装置のブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すブロック図である。 １・・・・・・姿勢角検出器、２・・・・・・深度検出
−１３〜６．９〜１１．２０〜２３，２７．２８・・・
・・・利得設定器、７、訃・・・・・操舵サーボ系、１
２〜１６，２４．２６・・・・・・加算器、１７．２５
・・・・・・可変利得設定器、１８・・・・・・船体速
度検出俸、１９・・・・・・２乗増幅器、２９・・・・
・・潜水船、３０・・・・・・フィルタ、３１・・・・
・・判定器、３２・・・・・・パルプ自動制御装置、３
３・・・・・・注排水、￥−１ｔ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 潜水船の姿勢角および深度゛の信号を舵に７４−ドパツ
   クして、姿勢角および深度を安定ｋかつ一定に制御する
   自動操舵制御装置と、同装置よ如の姿勢角偏差および深
   度偏差量を用いて、潜水船の不釣合な浮沈力および不釣
   合な峰−メントを検出する装置と、前記自動操舵制御装
   置よりの舵角出力を基にして、潜水船の注排水タンクお
   よび移水タンクへの注排水量および移水量調整バルブを
   制御するバルブ自動制御装置とによυ、潜水船の不