JPS607202A - スタビライザ装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば船舶に搭載される衛星通信用アンテナ
の安定台を安定化するスタビライザ装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、静止衛星を利用した船舶と地上局との通信にお
いて、船上の衛星通信用アンテナは、常に静止衛星方向
に指向させる必要があるため、船舶の動揺如伺にかかわ
らず水平方向を維持するプラットフォーム上に設置され
る。

船舶のローリング、ピッチングによる動揺に対し、プラ
ットフォームを常に水平方向に安定化させる装置は、ス
タビライザ装置とも呼ばれ、従来、能動的に安定化する
方式のものと受動的に安定化する方式のものとが用いら
れている。

プラットフォームを能動的に安定化する方式は、サーボ
方式とも呼ばれているもので、例えば、米国特許第３９
９９１８４号明細書に記載されている装置がこれにあた
る。このサーボ方式のスタビライザ装置は、角度検出セ
ンサーでプラットフォームのロール軸まわりの傾き角、
ピッチ軸まわりの傾き角を検出し、プラットフォームの
ロール軸、ピッチ軸に取り付けられたロールモータ、ピ
ッチモータにこのセンサー出力を供給してプラットフォ
ームの傾き角度を補償するべくモータが駆動される。こ
れによりプラットフォームには傾きの方向とは逆向きの
力が加えられ、ブラットフ第１−ムは安定に維持される
。このサーボ方式のスタビライザ装置は、角度検出セン
サー及びプラットフォーム駆動モータ等で構成されるサ
ーボループを備えて電気的にプラットフォームの安定化
を行うものである〇 一方、プラットフォームを受動的に安定化する方式は、
ジンバル軸を支点とした振り予成の安定化方式であり、
例えば、特願昭５１−４８４３６号出願ｒ！Ａ細書に記
載されている装置がこれにあたる。この受動型のスタビ
ライザ装置は、通信用アンテナが設置されたプラットフ
ォームがジンバル軸を介して例えば船舶のマスト上に取
り付けられ、さらに、プラットフォームにはジャイロ・
ロータ及びモータ装置が懸架される。

、このスタビライザ装置では、船舶が動揺した時に生じ
るジンバル軸まわりの回転力をジャイロ・ロータ及びモ
ータ装置のプリセツション効果を利用して吸収しプラッ
トフォームの安定化を行う。すなわち、船舶の動揺時に
生じるジンバル軸まわりの回転力は、プラットフォーム
を傾けようとする不要な力である。しかしながら、この
力がスタビライザ装置に加わるとジャイロ・ロータ及び
モータ装置を懸架する振り子軸（プリセツション軸）の
まわりにジャイロ・ロータ及びモータ装置が歳差運動を
行ってプラットフォームを傾けようとする不要な力を吸
収するため、プラットフォームは傾かず安定に保たれる
０ この方式は、プリセツション効果を利用した機械的な安
定化方式であり、サーボ方式のような角度検出センサー
、プラットフォーム駆動モータ等で構成されるサーボル
ープは不要である。

〔背景技術の問題点〕

プラットフォームを能動的に安定化するサーボ方式のス
タビライザ装置は電気的に安定化する方式であるため、
装置が正常に作動している間はプラットフォームが不安
定になる心配はない。しかしながら、この方式では、角
度検出センサー、フラットフオーム駆動モータがロール
軸、ピッチ軸それぞれについて必要であり、構成が極め
て複雑になる。構成部品が多く複雑であることに、それ
だけ故障要因も多いことになり、特に海上の孤立的で過
酷な条件の下で運用される船舶通信局においては避けな
ければならないことである。

また、ジャイロ・ロータ及びそ−夕装置のプリセツショ
ン効果を利用したスタビライザ装置では、角度検出セン
サー、プラットフォーム駆動モータが不要なため、サー
ボ方式のものよりは構成が簡単である。しかしながら、
この方式ではプリセツション効果を利用するため、ジャ
イロ・ロータを高速で回転させなければならない。すな
わち、この方式では、高速で回転する回転機構が必要で
ある。このように回転機購をもつことは、摩擦による回
転部材の劣化という故障要因をもつことになり、過酷な
運用条件の下ではやはり遮けるのが望せしい。さらに、
この方式で＋ｄ、プラットフォームをより精細に安定化
するためには、例えば特願昭５５−７３７１０号出願明
細書に記載されているようにジャイロ・ロータ及びモー
タ装置の振り子軸（プリセツション軸）を空間の所定方
向に維持する装置も必要であり、構成も複雑化する。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した事情を考燻してなさね、たもので、
角度検出センサー、プラットフォーム駆動モータ、ジャ
イロ・ロータ及びモータｉｔを必要とせず、構成が簡単
でかつ十分な安定化作用を有するスタビライザ装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、回動する軸受手段を介して被安定化物体を支
持し、この被安定化物体にあってかつ軸中心より重力方
向側に位置する重心とは反対（ｔｌｌ　Ｋ　力ｆｙ　ｙ
タウエイトを設け、このカウンタウェイトを外部から加
えられる加速度に応動させることにより被安定化物体を
安定に維持するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明によるスタビライザ装置の−実流側を第１
図乃至第４図を参照して説明する。

第１図は、船舶に搭載される衛星通信用アンテナを設置
したスタビライザ装置の概略図である。

アンテナ（１）はプラットフォーム（２）上に設置され
る。プラットフォーム（２）ハジンバル構造による軸受
手段（３）のインナージンバルリング（３１）上に設置
される。

ジンバル構造による軸受手段（３）　Ｆｉ、例えば第２
図に示すようにインナージンバルリング（３１）とアウ
タージンバルリング（３すとで２軸のジンバル軸受を構
成する。インナージンバルリング（３１）は、アウター
ジンバルリング（３２）に対してジンバル軸（３３）の
回りに回動し、アウタージンバルリング（３２）は、第
１図に示す支柱（４）に対してジンバル軸（３４）の回
シに回ｆ＋【ｈする。支柱（４）は、例えば円筒借造で
あり船舶に固定されている。

アンテナ＋１）は、エレベーション駆動部（５）及びア
ジマス駆動部（６）により、仰角方向及び方位方向に回
転駆動されることが可能である。

インナージンバルリング（３１）には、固定カウンタウ
ェイト（力が配設され、アンテナ（１）、プラットフォ
ーム（２）等を含む全体の重心がジンバル軸中心（８）
の下方に位置するようなされる。これらアンテナ（１）
等を含むスタビライザ装置はレードーム（９）内に収納
される。

第３図は、船舶（１０の動揺を説明する図であり、特に
船舶ａ０のローリング時の状態（破約）と非ローリング
時の状態（実ｉ！＞’ｉりとを合わせ示したものである
。

もし、プラットフォーム（２）が第３図に示すローリン
グ運動の中心αυに近接して配設されていれば、動揺時
にプラットフォーム（２）に加わる力はジンバル軸回り
の回転力のみと考えることができる。したがって、この
場合は、被安定化物体の全体の重心が常に重力方向を向
く振り子の。

おもりの機能を果たし、かつジンバル軸受の摩擦が小さ
いため、船舶が動揺してもプラットフオ・−ム（２）は
傾かず安定に保たれる。

しかしながら、実際において、船舶に搭載されるアンテ
ナは、船体の構造物により電波の伝播路が妨げられるの
をｉ＋ｔけるため、概して甲板Ｏのより高いマストα階
上のレードーム（９）内に設置される。

つまり、アンテナに船舶（ＩＯのピッチング運動の中心
、ローリング運動の中心収りよりかなり離れた位置に設
置されることになり、この結果、船舶（（０のローリン
グ時には、アンテナは水平方向に例えば第３図に示す（
Ｃ１だけ移動することになる。すなわち、この場合、ジ
ンバル軸に支えられたアンテナ等を含む被安定化物体の
全体の重心に水平方向の加速度が加わることになり、こ
の結果、プラットフォーム（２）には重力による加速度
と、この水平方向の加速度との合力が加わる０そして、
この合力がジンバル軸回りのアンバランスな成分となっ
てプラットフォーム（２）を傾けようとする不要な力と
なる。

本発明は、ジンバル軸の軸中心に対し全体の重心とは反
対側にカウンタウェイトを設け、このカウンタウェイト
を水平方向の加速度に応動させることにより、水平方向
の加速度が加わったときのジンバル軸回りの不要々トル
クをカウンタウェイトが移動することにより発生するト
ルクで釣り合いをとろうとするものである。

水平方向の加速度に応動するカウンタウェイトは、例え
ば第２図に示す如く設けられる。すなわち、カウンタウ
ェイトαａ、θ→は、ジンバル軸（３３）　、（３４）
の軸中心よりは上方のインナージンバルリング（３１）
上に設けられ、かつ、これらは、例えばスプリングｒｍ
、（Ｉｎで支持されている。

したがって、カウンタウェイト０荀、θ９Ｆｉ、互いに
相異なる２方向に移動可能である。

これらカウンタウェイトａｍ　、　ｃｔｓは、外部から
加えられる水平加速度に応動し、これによりプラットフ
ォーム（２）は安定に保たれる。第４図は、この安定化
方式の原理を説明する図である。第４図において、被安
定化物体の全体の重心α樽は、ジンバル軸の軸中心α１
より重力方向側にあり、カウンタウェイト（イ）は軸中
心（１１より重゛力方向側とは反対側にある。いま、外
部から水平方向の加速度αが加わると、スプリングＣＤ
に支持されたカウンタウェイ）（２Ｉｎ加速度αと同方
向に移動する。このカウンタウェイト（イ）の移動にょ
９被安定化物体が安定に維持されるとすると、カウンタ
ウェイ）　（２１と被安定化物体の釣り合いから、次式
が成り立つ。

Ｗ−Ｌψα＝ＭＩＩｘｅｙ　・・・・・・（１）また、
カウンタウェイト（イ）とスプリング（２１）との釣り
合いから、次式が成り立つ。

Ｋ−Ｘ＝Ｍ・α　・・・・・・（２） ただし、Ｌは被安定化物体の重心Ｑυとジンバル軸の軸
中心（１１との距離差、Ｗは被安定化物体の全質量、Ｍ
はカウンタウェイト翰の質量、Ｘはカウンタウェイト（
イ）のジンバル軸の軸中心ｕ９からの距離、りは重力加
速度、Ｋはスプリング（２１）のばね定数である。

（Ｉ）、（２）式より、ばね定数Ｉ（をめると、Ｌ となる。

つ脣り、（３）式により決まるばね定数のスプリングで
カウンタウェイト（□□□を支持すれば被安定化物体は
安定に維持されることになる。この安定状態は、加速度
αが重心Ｏ１に加わることにより発生する非安定化の要
因となるトルク（第４図矢印Ａ）とカウンタウェイト（
イ）の移動によ・り発生するトルク（第４図矢印Ｂ）と
が釣９合っている状態と考えることができ、第２図に示
すように、カウンタウェイト（１４）、Ｑ５１を２方向
に配設することにより任意の方位方向からの加速度に対
抗して被安定化物体を安定に維持することが可能である
。

なお、上記した説明では、水平加速度に応動するカウン
タウェイトは相異なる２方向に配設される場合であった
が、相異なる３方向以上に配設されてもよく、カウンタ
ウェイトの数も３個以上でもよい。また、１個のカウン
タウェイトを互いに平行でない３本以上のスプリング支
持するようにしてもよい□ また、カウンタウェイトをスプリングで支持する構成で
はなく、例えば、液体をカウンタウェイトとして用い加
速度が加わったときの液体の重心の移動を利用すること
によっても上記し゛た説明と同様な効果をもたらすこと
ができる。

また、プラットフォームを支持する軸受手段としては、
ジンバル軸受だけでなく球面軸受等でもよい。

さらに、本発明によるスタビライザ装置は、船舶だけで
なく、航空機、自動車等、他の動揺する物体にも適用で
きる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば、軸受手段の軸中
心（支点）Ｋ対し被安定化物体の重心とは反対側にカウ
ンタウェイトを設け、このカランタウエイトを外部から
加えられる水平加速度に応動するよう構成することによ
り、角度検出センサー、プラットフォーム駆動モータ、
ジャイロ・ロータ及びモータ装置を不要とし、極めて構
成が簡単で、かつ十分な安定化作用を有するスタビライ
ザ装置を得ることができ、実用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は衛星通信用アンテナを設置したスタビライザ装
置の概略図、第２図は本発明によるスタビライザ装置の
一実゛施例を説明する図、第３図は船舶の動揺を説明す
る図、第４図は本発明によるスタビライザ装置の原理を
説明する図である。 ｌ・・・アンテナ、２・・・プラットフォーム、３・・
・軸受手段、１０・・・船舶、１４．１５・・・カウン
タウェイト、１６．１７・・・スプリング。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動揺する動揺物体と、この動揺物体に軸受手段を介して
   配設されかつ重心がこの軸受手段の軸中心より重力方向
   側に位置する被安定化物体と、この被安定化物体に設け
   られかつ前記軸中心に対し前記重心とは反対側に移動可
   能に位置するカウンタウェイトとを具備するスタビライ
   ザ装置。