JP2002012196A - 曳航体姿勢制御装置 - Google Patents

曳航体姿勢制御装置

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JP2002012196A
JP2002012196A JP2000198273A JP2000198273A JP2002012196A JP 2002012196 A JP2002012196 A JP 2002012196A JP 2000198273 A JP2000198273 A JP 2000198273A JP 2000198273 A JP2000198273 A JP 2000198273A JP 2002012196 A JP2002012196 A JP 2002012196A
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JP
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towing
control device
axis
attitude control
attitude
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JP2000198273A
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Wataru Koderayama
亘 小寺山
Satoru Yamaguchi
悟 山口
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Kyushu University NUC
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Kyushu University NUC
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Abstract

(57)【要約】 【課題】観測中の曳航式観測機器等の曳航体の姿勢を安
定に保つことができる曳航体姿勢制御装置を提供するこ
と。 【解決手段】耐圧容器11の軸回りの回転角度を検出す
るためのポテンショ検出形式傾斜角検出器23と、耐圧
容器11の軸回りの回転角度に基づいて耐圧容器11の
軸が進行方向と一致するように動翼17,18を回動軸
回りに変位させる駆動モータ26と、ポテンショ検出形
式傾斜角検出器23及び駆動モータ26に電力を供給す
るバッテリー22と、耐圧容器11に設けられ、曳航体
2の進行に伴って受ける水流により回転する羽根車14
と、この羽根車14の回転力により発電しバッテリー2
2に電力を供給するダイナモ発電機20とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、海洋観測を行うた
めの曳航式観測機器等の曳航体の姿勢を制御するための
曳航体姿勢制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】海洋観測を曳航式観測機器で行う場合に
は、信号・電力線を内蔵するケーブルを介して曳航する
ことで、短時間で広範囲の海洋観測と長時間の連続運用
が可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の曳航式
海洋観測機器であると次のような問題があった。すなわ
ち、波や海流により曳航中の姿勢が不安定となり、計測
精度が低下するという問題があった。また観測中に横転
することもあり、観測の安全性を確保することが難しか
った。さらに、観測機器毎に特別な姿勢制御装置を設け
ると、製造コストが高くなる、他の機器への転用ができ
ない等の問題もあった。
【0004】そこで本発明は、観測中の曳航式観測機器
等の曳航体の姿勢を安定に保つことができる曳航体姿勢
制御装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の曳航体姿勢制御装置は次のよ
うに構成されている。
【0006】(1)曳航体の姿勢を制御するための曳航
体姿勢制御装置において、上記曳航体に取り付けられる
装置本体と、この装置本体の姿勢を検出するための姿勢
検出センサと、上記装置本体に設けられた動翼と、上記
姿勢検出センサにより検出された上記装置本体の姿勢に
基づいて上記装置本体が予め定められた姿勢となるよう
に上記動翼を変位させる駆動部とを備えていることを特
徴とする。
【0007】(2)上記(1)に記載された曳航体姿勢
制御装置であって、上記装置本体には、少なくとも上記
姿勢検出センサ及び上記駆動部に電力を供給するバッテ
リーと、上記曳航体の進行に伴って受ける水流により回
転する羽根車と、この羽根車の回転力により発電し上記
バッテリーに電力を供給する発電機とを備えていること
を特徴とする。
【0008】(3)曳航体の姿勢を制御するための曳航
体姿勢制御装置において、上記曳航体にその軸方向を上
記曳航体の進行方向と一致させて取り付けられる筒状の
容器と、この容器の軸回りの回転角度を検出するための
傾斜計と、上記容器にその回動軸を上記軸方向と交わる
向きに設けられた動翼と、上記傾斜計により検出された
上記容器の軸回りの回転角度に基づいて上記容器の軸が
上記進行方向と一致するように上記動翼を上記回動軸回
りに変位させる駆動部と、少なくとも上記傾斜計及び上
記駆動部に電力を供給するバッテリーと、上記容器に設
けられ、上記曳航体の進行に伴って受ける水流により回
転する羽根車と、この羽根車の回転力により発電し上記
バッテリーに電力を供給する発電機とを備えていること
を特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施の形態
に係る曳航体姿勢制御装置10が適用される海洋観測の
概要を示す図、図2の(a)は曳航体姿勢制御装置10
を示す縦断面図、図2の(b)は(a)におけるα−α
線で切断して矢印方向に見た断面図、図3の(a),
(b)は曳航体姿勢制御装置10の動作を説明する斜視
図である。
【0010】曳航体姿勢制御装置10は、海洋調査船等
の曳航母船1に曳航されている曳航式観測機器(曳航
体)2の例えば上部に取り付けられている。なお、3は
海面、4は海底を示している。
【0011】曳航体姿勢制御装置10は、図2の
(a),(b)に示すように、曳航式観測機器2にその
軸方向を進行方向Xに沿って取り付けられた円筒状の耐
圧容器(装置本体)11を備えている。耐圧容器11の
前方開口部11a及び後方開口部11bはそれぞれ蓋体
12,13によって液密に閉塞されている。蓋体12に
は、耐圧容器11の軸方向をその回転軸とした羽根車1
4が設けられている。
【0012】また、蓋体13には、軸Cに直交する方向
に動翼軸15,16が回動可能に取り付けられ、動翼軸
15,16にはそれぞれ板状の動翼17,18が一体に
取り付けられている。
【0013】耐圧容器11内部には、羽根車14の回転
軸に取り付けられたダイナモ発電機20と、このダイナ
モ発電機16により発電された電流を整流する充電回路
21と、各機器に電力を供給するバッテリー22と、耐
圧容器11の軸C回りの回転角度を検出するポテンショ
検出形式傾斜角検出器23と、バッテリー22の出力電
圧を変換するDC/DC回路24と、リアクトル25
と、後述するようにギア機構30を介して動翼軸15,
16を回転させる駆動モータ26と、この駆動モータ2
6の動作を制御するモータドライバ27と、上述した各
機器の制御を行う制御部28が収容されている。
【0014】図2中30はギア機構を示しており、この
ギア機構30は蓋体13に取り付けられている。ギア機
構30は、駆動モータ26の出力軸29に連結された入
力軸31と、この入力軸31に取り付けられた傘歯歯車
32と、動翼軸15,16の基端部にそれぞれ取り付け
られ、かつ、傘歯歯車32と噛合した傘歯歯車33,3
4とを備えている。すなわち、入力軸31の回転に伴い
動翼軸15,16はそれぞれ反対向きに回転することに
なる。
【0015】このように構成された曳航体姿勢制御装置
10では、次のようにして曳航式観測機器2の姿勢を制
御する。なお、図3中矢印Hは水平方向、矢印Vは鉛直
方向の軸を示している。
【0016】曳航母船1の進行に伴い羽根車は水流を受
けて回転する。これにより、ダイナモ発電機16が回転
し発電が行われる。ダイナモ発電機16の発生した電力
は、充電回路21を介してバッテリー22に充電され
る。ポテンショ検出形式傾斜角検出器23では、バッテ
リー22からの電力供給により常時耐圧容器11の軸C
まわりの傾斜角が観測される。なお、ポテンショ検出形
式傾斜角検出器23では、動翼軸15,16が水平軸H
と一致している場合を傾斜角0とする。
【0017】図3の(a)に示すように、耐圧容器11
が傾いていない場合、すなわち動翼軸15,16が軸H
と一致している場合には、ポテンショ検出形式傾斜角検
出器23では、軸Cまわりの傾斜角が0となり、制御が
行われない。
【0018】一方、図3の(b)に示すように、耐圧容
器11が例えば左側にα度傾いた場合、すなわち動翼軸
15,16が軸Hから左側にα度傾いた場合には、ポテ
ンショ検出形式傾斜角検出器23では、軸Cまわりの傾
斜角αが検出される。
【0019】傾斜角αは、制御部28に入力され、動翼
17,18の動作角が算出される。このときの動作角は
曳航式観測機器2の運動特性等に基づいて予め定められ
た定数を用いて算出される。例えばこのときβ度と算出
されたとする。
【0020】制御部28から動作角β度に対応する信号
がモータドライバ27に与えられ、モータドライバ27
では、駆動モータ26を駆動する。駆動モータ26の回
転力は出力軸29を介してギア機構30の入力軸31に
入力され、傘歯歯車32及び傘歯歯車33,34を介し
て動翼軸15,16に回転力が伝達される。これによ
り、動翼軸15は図3の(b)中矢印R1方向にβ度回
転し、動翼軸16は図3の(b)中矢印R2方向にβ度
回転する。すなわち、動翼17の前方側が上がり、動翼
18の前方側は下がることになる。
【0021】これにより、動翼17,18は水流から揚
力を受けて耐圧容器11を水平に戻そうとする力が作用
し、曳航式観測機器2も同様に水平に近づく。このと
き、ポテンショ検出形式傾斜角検出器23では、その時
点での軸Cまわりの傾斜角を計測し、動翼17,18の
動作角が算出され、同様にして動翼17,18が制御さ
れる。そして、最終的に動翼軸15,16が水平となっ
た時点で、動翼17,18の動作角が0となり、曳航式
観測機器2も水平となって安定する。
【0022】上述したように、本実施の形態に係る曳航
体姿勢制御装置10によれば、曳航式観測機器2が波や
海流により姿勢が不安定となった場合であっても、ポテ
ンショ検出形式傾斜角検出器23により傾斜角が検出さ
れ、それを解消する方向に動翼17,18を動作させ、
水流の力を利用して姿勢を水平方向に保つことができ
る。このため、曳航式観測機器2に特別な装備を設ける
ことなく、曳航式観測機器2の姿勢をほぼ一定に保つこ
とができ、計測精度を高めることができる。また、観測
中の横転を防止することができ、観測の安全性を確保す
ることが可能である。さらに、観測機器毎に特別な姿勢
制御装置を設ける必要がなく、製造コストを低減でき
る。
【0023】一方、羽根車14の回転力を利用してダイ
ナモ発電機16により発電を行っているため、独立で電
力を得ることができ、長時間の曳航が可能である。ま
た、曳航母船1や曳航式観測機器2等の外部からの電力
供給用のラインや接続端末が不要となるため、取り扱い
が容易となる。
【0024】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではない。すなわち、上述した実施の形態では、
耐圧容器内にセンサや駆動部等を設けたが、耐水性・耐
圧性が確保されるのであれば、耐圧容器外に設けるよう
にしても良い。また、羽根車や動翼の形式及び配置個所
は上記のものに限られない。この他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論であ
る。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、観測中の曳航式観測機
器等の曳航体の姿勢を安定に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る曳航体姿勢制
御装置が適用される海洋観測の概要を示す図。
【図2】(a)は曳航体姿勢制御装置を示す縦断面図、
(b)は(a)におけるα−α線で切断して矢印方向に
見た断面図。
【図3】曳航体姿勢制御装置10の動作を説明する斜視
図である。
【符号の説明】
2…曳航式観測機器(曳航体) 10…曳航体姿勢制御装置 11…耐圧容器(装置本体) 14…羽根車 15,16…動翼軸 17,18…動翼 20…ダイナモ発電機 22…バッテリー 23…ポテンショ検出形式傾斜角検出器 26…駆動モータ 27…モータドライバ 28…制御部 30…ギア機構

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】曳航体の姿勢を制御するための曳航体姿勢
    制御装置において、 上記曳航体に取り付けられる装置本体と、 この装置本体の姿勢を検出するための姿勢検出センサ
    と、 上記装置本体に設けられた動翼と、 上記姿勢検出センサにより検出された上記装置本体の姿
    勢に基づいて上記装置本体が予め定められた姿勢となる
    ように上記動翼を変位させる駆動部とを備えていること
    を特徴とする曳航体姿勢制御装置。
  2. 【請求項2】上記装置本体には、少なくとも上記姿勢検
    出センサ及び上記駆動部に電力を供給するバッテリー
    と、 上記曳航体の進行に伴って受ける水流により回転する羽
    根車と、 この羽根車の回転力により発電し上記バッテリーに電力
    を供給する発電機とを備えていることを特徴とする請求
    項1に記載の曳航体姿勢制御装置。
  3. 【請求項3】曳航体の姿勢を制御するための曳航体姿勢
    制御装置において、 上記曳航体にその軸方向を上記曳航体の進行方向と一致
    させて取り付けられる筒状の容器と、 この容器の軸回りの回転角度を検出するための傾斜計
    と、 上記容器にその回動軸を上記軸方向と交わる向きに設け
    られた動翼と、 上記傾斜計により検出された上記容器の軸回りの回転角
    度に基づいて上記容器の軸が上記進行方向と一致するよ
    うに上記動翼を上記回動軸回りに変位させる駆動部と、 少なくとも上記傾斜計及び上記駆動部に電力を供給する
    バッテリーと、 上記容器に設けられ、上記曳航体の進行に伴って受ける
    水流により回転する羽根車と、 この羽根車の回転力により発電し上記バッテリーに電力
    を供給する発電機とを備えていることを特徴とする曳航
    体姿勢制御装置。
JP2000198273A 2000-06-30 2000-06-30 曳航体姿勢制御装置 Pending JP2002012196A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010239710A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Japan Research Institute Ltd 充電制御システム、電池パック、車両、および充電制御方法
JP2014505198A (ja) * 2010-12-23 2014-02-27 オープンハイドロ アイピー リミテッド 水力発電タービン試験方法

Cited By (2)

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