JP2010125995A - フィンスタビライザ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性や信頼性の高いメンテナンスフリーのフィン角度検出部を備えたフィンスタビライザを提供する。
【解決手段】油圧シリンダ１０によりフィン角度を所望のフィン角度設定値に変化させて船体の揺動を低減するフィンスタビライザにおいて、油圧シリンダ１０の動作位置を非接触式位置センサ３０により検出し、動作位置の検出値を換算して得られるフィン角度換算値がフィン角度設定値と一致するようにフィードバック制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶における船体揺動を抑制するためのフィンスタビライザに関する。

従来、船舶の横揺れ運動を抑制する装置として、フィンスタビライザが知られている。フィンスタビライザは、船体外板に突設されたフィンを備えており、このフィンの傾き（フィン角度）を制御することにより、揚力を発生させて船体の横揺れなどを抑制するものである。このようなフィン角度の制御には、実際のフィン角度を検出することが必要となる。（たとえば、特許文献１参照）
また、高精度で船体の揺動を抑制するため、油圧シリンダの圧力に基づいてフィンのトルクを算出し、海水の流れに対するフィンの迎角を推定して目標フィン角度に一致させる制御を行うものがある。（たとえば、特許文献２参照）

また、従来のフィンスタビライザにおいては、フィンが油圧シリンダを駆動源として回動するので、フィンに連結されている油圧シリンダのロッド端部からリンク機構を介して回転型ポテンショメータを動作させることにより、変化するフィン角度を検出する構造が採用したものもある。すなわち、フィンを回動させる油圧シリンダのロッド端部位置に応じて変化するポテンショメータの角度を検出し、この角度をフィン角度に換算した値により制御を行うものである。

図３は、ポテンショメータを用いた従来のフィン角度検出部を示しており、図中の符号１はフィン、２はフィン駆動軸、３は連結部材、１０は油圧シリンダ、２０はポテンショメータである。
ポテンショメータ２０は、油圧シリンダ１０の周辺適所にブラケット４を設け、このブラケット４に固定して所定位置に支持されている。このため、油圧シリンダ１０が動作してフィン１の角度をノーズアップまたはノーズダウンの方向に変化させると、フィン角度に応じて油圧シリンダ１０のピストンロッド１１も軸方向（矢印５を参照）に移動するので、ロッド端部１２に接触しているポテンショメータ２０の検出アーム部２１は所定位置で矢印６の方向に回動する。従って、ロッド端部１２の位置に応じて検出アーム部２１の角度（ポテンショメータの角度）が変化するので、この角度から換算したフィン角度を得ることができる。

特開平８−３２４４８５号公報（図１及び図２） 特開２００６−２９７９９９号公報

ところで、従来のフィンスタビライザは、ロッド端部１２の面上をポテンショメータ２０の検出アーム部２１が摺動して角度を変化させるので、摺動部に経年摩耗を生じることとなる。また、ポテンショメータ２０や検出アーム部２１においても、回動により角度を検出する構造となっているので、軸受等の摺動部が存在している。
このように、上述したポテンショメータによるフィン角度の検出は、検出アーム部２１等のリンク機構やポテンショメータ２０等に摺動部が存在しているので、経年摩耗の発生による部品交換が必要になり、さらに、部品点数が多いことから、耐久性や信頼性に欠けるという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、耐久性や信頼性の高いメンテナンスフリーのフィン角度検出部を備えたフィンスタビライザを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るフィンスタビライザは、油圧シリンダによりフィン角度を所望のフィン角度設定値に変化させて船体の揺動を低減するフィンスタビライザにおいて、前記油圧シリンダの動作位置を非接触式位置センサにより検出し、前記動作位置の検出値を換算して得られるフィン角度換算値が前記フィン角度設定値と一致するようにフィードバック制御されることを特徴とするものである。

このようなフィンスタビライザによれば、油圧シリンダの動作位置を非接触式位置センサにより検出し、動作位置の検出値を換算して得られるフィン角度換算値がフィン角度設定値と一致するようにフィードバック制御されるので、摺動部のないフィン角度検出部の構造を備えたものとなる。

上記の発明において、前記非接触式位置センサを磁歪式変位センサとし、該磁歪式変位センサのマグネットは、前記油圧シリンダのピストンロッドと平行に固定支持された直線状のプローブに沿って、前記ピストンロッドと一体に前記プローブと非接触の動作をするように取り付けられていることが好ましく、これにより、磁歪式変位センサを油圧シリンダに直結して油圧シリンダの動作位置（ピストンロッドのストローク量）を検出し、この動作位置から換算してフィン角度を求めることができる。

上述した本発明によれば、油圧シリンダの動作位置を摺動部のない非接触式位置センサにより検出できるので、フィン角度検出部における経年摩耗の問題を解消したフィンスタビライザとなる。従って、耐久性や信頼性が高く、しかも、メンテナンスフリーのフィン角度検出部を備えたフィンスタビライザを提供することができる。

以下、本発明に係るフィンスタビライザについて、その一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。なお、図１はフィンスタビライザのフィン角度検出部を示し、図２は油圧シリンダの動作位置からフィン角度換算値を得る説明図である。
フィンスタビライザは、駆動源の油圧シリンダ１０を動作させることにより、船体の側面外板から突設したフィン１の角度（フィン角度θ）を所望のフィン角度設定値に変化させて船体の揺動を低減する装置である。

船体側に固定支持された油圧シリンダ１０は、油圧の供給を制御することにより、ピストンロッド１１が矢印５で示す軸方向（上下方向）に移動する。
ピストンロッド１１の下端部側には、連結部材３を介してフィン駆動軸２が連結されている。この場合、連結部材３の両端はピン結合とされ、さらに、フィン駆動軸２と連結部材３との連結点３ａは、フィン駆動軸２の回動中心２ａから偏心しているので、ピストンロッド１１の直線運動はフィン駆動軸２の回転運動に変換される。

ピストンロッド１１の上端部側には、油圧シリンダ１０の動作位置を非接触式位置センサ３０により検出するため、キャップ１３が取り付けられている。このキャップ１３は、ピストンロッド１１と一体に矢印５で示す軸方向（上下方向）へ移動する。
図示の構成例では、非接触式位置センサ３０として、磁歪式変位センサが採用されている。すなわち、磁歪式変位センサとした非接触式位置センサ３０は、直線状のプローブ３１とマグネット３２とにより構成され、油圧シリンダ１０に取り付けられている。
一方のプローブ３１は、油圧シリンダ１０の外周適所に設けたブラケット７に支持されており、マグネット３２は、キャップ１３から伸びる支持部材１４の先端部に固定されている。なお、プローブ３１は、マグネット３２の中心部を非接触に貫通するような位置関係にあり、支持部材１４には、プローブ３１や油圧シリンダ１０の構成部品等との干渉を避けるため、適宜折曲部が設けられている。

従って、磁歪式変位センサを採用した非接触式位置センサ３０は、マグネット３２が、キャップ１３及び支持部材１４を介してピストンロッド１１と一体に、油圧シリンダ１０のピストンロッド１１と平行に固定支持されている直線状のプローブ３１に沿って、プローブ３１と非接触の動作（上下方向のスライド）をする。このため、プローブ３１がピストンロッド１１の位置に相当するマグネット３２の位置を検知することにより、ピストンロッド１１の動作位置を検出することができる。すなわち、マグネット３２とピストンロッド１１との位置関係を予め把握しておくことにより、油圧シリンダ１０の動作によるピストンロッド１１の動作位置や移動量（ストローク量Ｓ）を、摺動部のない非接触の構成により正確に検出することができる。換言すれば、磁歪式変位センサを採用した非接触式位置センサ３０は、摺動部のないフィン角度検出部の構造を可能にしている。

このようにして、非接触式位置センサ３０は、磁歪式変位センサのマグネット３２が油圧シリンダ１０に直結され、非接触式位置センサ３０が油圧シリンダ１０の動作位置（ピストンロッド１１のストローク量Ｓ）を検出し、この動作位置から換算してフィン角度θを求めることができる。
ここで、フィン角度θは、たとえば図２に示すように、ピストンロッド１１のストローク量Ｓと、フィン駆動軸２の回動中心２ａから連結部材３の軸中心線との交点３ｂに至る水平距離Ｌ１とにより、下記の数式により算出される。すなわち、この場合の水平距離Ｌ１は、回転中心２ａから連結点３ａまでの距離Ｌではなく、ピン結合のため油圧シリンダ１０の動作に応じて角度を変化させる連結部材３の軸中心線の延長線が、回転中心２ａを通る水平線と交差する交点３ｂから、回転中心２ａまでの距離となる。

上述したように、油圧シリンダ１０の動作位置を検出し、すなわち、ピストンロッド１１のストローク量Ｓを検出し、この検出値を換算して得られる（算出される）フィン角度θはフィン角度換算値となる。そして、フィンスタビライザにおいては、フィン角度換算値（フィン角度θ）が船舶の諸条件に応じて定まる所望のフィン角度設定値と一致するように、フィードバック制御により油圧シリンダ１０の油圧を制御する。

このように、上述した本発明のフィンスタビライザは、油圧シリンダ１０の動作位置を摺動部のない非接触式位置センサ３０により検出できるので、フィン角度検出部における経年摩耗の問題を解消することができる。従って、耐久性や信頼性が高く、しかも、メンテナンスフリーのフィン角度検出部を備えたフィンスタビライザとなる。
ところで、上述した実施形態では、非接触式位置センサ３０として磁歪式変位センサを採用したが、本発明はこれに限定されることはなく、たとえば差動トランス等の他のセンサを採用してもよいし、あるいは、位置検出機構を内蔵した油圧シリンダを採用することも可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係るフィンスタビライザの一実施形態として、フィンスタビライザのフィン角度検出部を示す正面図である。 図１に示すフィン角度検出部において、非接触式位置センサにより検出した油圧シリンダの動作位置からフィン角度換算値を得る説明図である。 フィンスタビライザのフィン角度検出部について、従来構造を示す正面図である。

符号の説明

１ フィン
２ フィン駆動軸
３ 連結部材
１０ 油圧シリンダ
１１ ピストンロッド
１３ キャップ
１４ 支持部材
３０ 非接触式位置センサ（磁歪式変位センサ）
３１ プローブ
３２ マグネット

Claims (2)

1. 油圧シリンダによりフィン角度を所望のフィン角度設定値に変化させて船体の揺動を低減するフィンスタビライザにおいて、
   前記油圧シリンダの動作位置を非接触式位置センサにより検出し、前記動作位置の検出値を換算して得られるフィン角度換算値が前記フィン角度設定値と一致するようにフィードバック制御されることを特徴とするフィンスタビライザ。
2. 前記非接触式位置センサが磁歪式変位センサとされ、該磁歪式変位センサのマグネットが、前記油圧シリンダのピストンロッドと平行に固定支持された直線状のプローブに沿って、前記ピストンロッドと一体に前記プローブと非接触の動作をするように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のフィンスタビライザ。
   

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