JP2012250619A - Apparatus and system for self-navigation for model test - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機関特性を模擬する模型試験用自航装置及び模型試験用自航装置を用いた模型試験用自航システムに関する。 The present invention relates to a model test self-navigation device that simulates engine characteristics and a model test self-navigation system using the model test self-navigation device.
水槽実験では、曳航台車によって模型を牽引し、この牽引の力を速度の関数として求めて抵抗計測を行う。この場合には、模型船に駆動動力を一切搭載せずに行われる。
水槽実験では、平水中での抵抗計測の他、波浪中での抵抗増加量の計測を行うが、曳航模型による間接的な推定にすぎない。
実海域における実船は、船体が前後に運動しながら航行するため、プロペラや機関には負荷変動が常に生じており、負荷変動による影響が生じている直接的な船速低下量を測定する必要がある。
In the aquarium experiment, the model is pulled by a tow truck, and the drag force is obtained as a function of speed to measure resistance. In this case, it is performed without mounting any driving power on the model ship.
In the tank experiment, the resistance increase in waves is measured in addition to the resistance measurement in plain water, but it is only an indirect estimation using a towing model.
Since actual ships in the actual sea area navigate while the hull moves back and forth, load fluctuations always occur in propellers and engines, and it is necessary to measure the amount of direct decrease in ship speed that is affected by load fluctuations. There is.
非特許文献１では、波浪中における船速低下の推定計算法と主機特性を模擬した自航装置を用いた模型試験について提案している。
また、特許文献１では、ウオータージェット推進船の自航試験方法を提案している。
また、特許文献２では、航行計画の変更が遠隔操作で行える模型船試験装置を提案している。
また、特許文献３では、運転技術者向けの模擬運転装置を提案している。
また、特許文献４では、自由な走行ラインに従って自在に走行させることのできる自走社の走行制御方法を提案している。
Non-Patent Document 1 proposes a model test using a self-propulsion device that simulates an estimation calculation method of ship speed reduction in a wave and main engine characteristics.
Patent Document 1 proposes a self-propulsion test method for a water jet propulsion ship.
Further, Patent Document 2 proposes a model ship test apparatus that can change a navigation plan by remote control.
Patent Document 3 proposes a simulated driving device for driving engineers.
Patent Document 4 proposes a traveling control method of a self-running company that can freely travel along a free traveling line.
非特許文献１は、自航モータの電流、電圧を検出して定電圧、定電流又は定電力となるような制御を行い、それによってそれぞれ定回転、定トルク、定馬力に対応する特性を得るもので、自航モータの電流、電圧を自航モータの入力側で制御するという間接的な方法であり、自航モータの実際のトルクや回転数を計測してフィードバックするものではなく、自航モータに、実船における機関と同じ特性を持たせることができていない。すなわち、検出した電流や電圧のフィードバックは、定電流、定電圧を得るために利用されるだけで、自航モータはオープンループで制御されるため、実船における機関特性を詳細に模擬できるものでなく、波浪中における船速低下を精度良く得ることができない。
また特許文献１では、曳航電車によって模型船を曳航するものであり、間接的な推定であり、機関特性を模擬した直接的な船速低下量を測定するものではない。
また、特許文献２から４についても、機関特性を模擬するものではない。
Non-Patent Document 1 detects the current and voltage of a self-propelled motor and performs control so as to obtain constant voltage, constant current, or constant power, thereby obtaining characteristics corresponding to constant rotation, constant torque, and constant horsepower, respectively. This is an indirect method of controlling the current and voltage of the self-propelled motor at the input side of the self-propelled motor, and does not measure and feed back the actual torque or rotation speed of the self-propelled motor. The motor cannot have the same characteristics as the engine on the actual ship. In other words, the feedback of the detected current and voltage is only used to obtain a constant current and a constant voltage, and the self-propelled motor is controlled in an open loop, so that the engine characteristics in an actual ship can be simulated in detail. Therefore, it is not possible to accurately obtain a reduction in ship speed in the waves.
Further, in Patent Document 1, a model ship is towed by a towing train, which is an indirect estimation, and does not measure a direct decrease in ship speed simulating engine characteristics.
Also, Patent Documents 2 to 4 do not simulate engine characteristics.
本発明は、例えば、水槽試験による実海域性能の直接評価を行うことができる模型試験用自航装置及び模型試験用自航装置を用いた模型試験用自航システムを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a model test self-propelled device and a model test self-propelled system using the model test self-propelled device capable of directly evaluating actual sea area performance by a tank test, for example. .
請求項１記載に対応した模型試験用自航装置においては、自航可能な模型を用いて試験を行う模型試験用自航装置において、模型を自航させる動力を得る模型用原動機と、模型用原動機により駆動される模型用駆動手段と、模型用原動機の出力を検出する出力検出手段と、実際の機関系を数学的に特性模擬した機関モデルとを備え、出力検出手段からのフィードバック信号と機関モデルに入力される目標値に基づいて機関モデルで処理を行い模型用原動機に対する指令値を得ることを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、機関モデルを有し、また模型には模型用原動機と模型用駆動手段とを有しており、模型の自航時における実際の出力を検出し、実際の出力のフィードバック信号と機関モデルに入力される目標値とから模型用原動機に対する指令値を得ることで、実際の機関と同じ特性を模型用原動機に持たせることができ、また外部からの影響を模型用駆動手段が受けることで、試験区による負荷変動を反映させ、実性能の直接評価を行うことができる。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の模型試験用自航装置において、フィードバック信号を機関モデルに適用するための補正手段を有したことを特徴とする。模型試験においては、複数の相似則を満たす必要があることが多いため、一つの相似則に従って計画された試験の検出値を他の相似則を満たす値に補正する必要が生じることがある。請求項２に記載の本発明によれば、模型から得られた信号を他の相似則を満たす信号に補正することができる。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の模型試験用自航装置において、模型として模型船を用い、模型用駆動手段をプロペラとしたことを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、実船の機関と同じ特性を模型用原動機に持たせることができ、また例えば、波浪中における影響を模型用駆動手段が受けることで、波浪中における負荷変動を反映させ、水槽試験による実海域性能の直接評価を行うことができる。
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の模型試験用自航装置において、補正手段では、実船スケールのレイノルズ数相当の値に補正することを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、計測トルク等を実船スケールのレイノルズ数相当の値に補正することができる。
請求項５記載の本発明は、請求項３又は請求項４に記載の模型試験用自航装置において、模型用原動機としてサーボモータを用いたことを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、サーボモータがフィードバック制御に適し、回転数検出が行えるものにあっては出力検出手段の一部を兼ねることができる。
請求項６記載の本発明は、請求項３から請求項５に記載の模型試験用自航装置において、機関モデルには、ガバナーモデル、熱機関のトルク発生モデル、及び回転運動モデルを含むことを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、これらの３つのモデルを含むことで、実船の機関特性を模擬することができる。
請求項７記載の本発明は、請求項３から請求項６に記載の模型試験用自航装置において、出力検出手段では、回転数及び／又はトルクを検出し、目標値を回転数としたことを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、出力を直接検出し、目標値を回転数とすることで実船の機関の運転状態を模擬し、例えば、水槽試験による実海域性能の直接評価を行うことができる。
請求項８記載の本発明は、請求項６又は請求項７に記載の模型試験用自航装置において、ガバナーモデルでは回転数の目標値と検出値に基づいて処理を行い、トルク発生モデルではガバナーモデルの出力としての燃料投入量と回転数の検出値に基づいて処理を行い、回転運動モデルではトルク発生モデルの出力としてのトルクと回転数の検出値と補正手段によるトルクの補正値に基づいて処理を行ったことを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、計測トルクを実船スケールのレイノルズ数相当の値に補正し、それぞれのモデルにおける実船の機関特性を詳細に模擬することができる。
請求項９記載の本発明は、請求項６から請求項８に記載の模型試験用自航装置において、機関モデルでは燃料消費量を導出したことを特徴とする。請求項９に記載の本発明によれば、燃費を算出することができる。
請求項１０記載に対応した模型試験用自航システムにおいては、請求項１から請求項９のいずれかに記載の模型試験用自航装置を用いた模型試験用自航システムであって、模型用原動機と模型用駆動手段と出力検出手段とから構成される模型ブロックと、機関モデルとを別体で構成したことを特徴とする。請求項１０に記載の本発明によれば、機関モデルを模型ブロックと別体とすることで、機関モデルの監視や操作が行いやすい。
請求項１１記載の本発明は、請求項１０に記載の模型試験用自航システムにおいて、模型ブロックと機関モデルとを無線通信としたことを特徴とする。請求項１１に記載の本発明によれば、模型ブロックの自航試験時の自由度が高まる。
In the model test self-propelled device corresponding to claim 1, in the model test self-propelled device for performing a test using a model capable of self-propulsion, a model prime mover for obtaining power for self-propelling the model; A model driving means driven by a prime mover, an output detection means for detecting the output of the model prime mover, and an engine model that mathematically simulates an actual engine system, a feedback signal from the output detection means and the engine The engine model is processed based on the target value input to the model to obtain a command value for the model prime mover. According to the first aspect of the present invention, the engine has an engine model, and the model has a model prime mover and a model drive means, and detects an actual output of the model during self-navigation, By obtaining the command value for the model prime mover from the feedback signal of the actual output and the target value input to the engine model, the model prime mover can have the same characteristics as the actual engine. By receiving the model drive means, it is possible to reflect the load fluctuation due to the test section and directly evaluate the actual performance.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the model test self-propelled device according to the first aspect, further comprising correction means for applying the feedback signal to the engine model. In a model test, it is often necessary to satisfy a plurality of similarity rules, and therefore it may be necessary to correct the detection value of a test planned according to one similarity rule to a value that satisfies another similarity rule. According to the second aspect of the present invention, the signal obtained from the model can be corrected to a signal satisfying another similarity law.
According to a third aspect of the present invention, in the model test self-propelled device according to the first or second aspect, a model ship is used as a model, and the model driving means is a propeller. According to the third aspect of the present invention, the model prime mover can have the same characteristics as the engine of the actual ship, and, for example, when the model driving means receives the influence in the wave, Reflecting load fluctuations, it is possible to directly evaluate actual sea area performance by tank tests.
According to a fourth aspect of the present invention, in the model test self-propelled device according to the third aspect, the correction means corrects the value to a value corresponding to the Reynolds number of the actual ship scale. According to the fourth aspect of the present invention, the measured torque or the like can be corrected to a value corresponding to the Reynolds number on the actual ship scale.
According to a fifth aspect of the present invention, in the model test self-propelled apparatus according to the third or fourth aspect, a servo motor is used as a model prime mover. According to the fifth aspect of the present invention, if the servo motor is suitable for feedback control and can detect the rotation speed, it can also serve as a part of the output detection means.
According to a sixth aspect of the present invention, in the model test self-propelled device according to the third to fifth aspects, the engine model includes a governor model, a torque generation model of a heat engine, and a rotational motion model. Features. According to the sixth aspect of the present invention, the engine characteristics of the actual ship can be simulated by including these three models.
According to a seventh aspect of the present invention, in the model test self-propelled device according to the third to sixth aspects, the output detecting means detects the rotational speed and / or torque and sets the target value as the rotational speed. It is characterized by. According to the present invention described in claim 7, by directly detecting the output and setting the target value as the rotation speed, the operation state of the actual ship engine is simulated, and for example, the direct evaluation of the actual sea area performance by the aquarium test is performed. It can be carried out.
The present invention according to claim 8 is the model test self-propelled device according to claim 6 or 7, wherein the governor model performs processing based on the target value and the detected value of the rotational speed, and the torque generation model governs the governor. Processing is performed based on the fuel input amount as the model output and the detected value of the rotational speed. In the rotary motion model, the torque and rotational speed detected value as the output of the torque generation model and the torque correction value by the correcting means are used. The processing is performed. According to the eighth aspect of the present invention, the measured torque is corrected to a value corresponding to the Reynolds number on the actual ship scale, and the engine characteristics of the actual ship in each model can be simulated in detail.
According to a ninth aspect of the present invention, in the model test self-propelled device according to the sixth to eighth aspects, fuel consumption is derived in the engine model. According to this invention of Claim 9, a fuel consumption is computable.
A model test self-navigation system corresponding to claim 10 is a model test self-navigation system using the model test self-navigation device according to any one of claims 1 to 9, wherein A model block composed of a prime mover, a model drive means and an output detection means, and an engine model are configured separately. According to the tenth aspect of the present invention, the engine model can be easily monitored and operated by separating the engine model from the model block.
The present invention according to claim 11 is characterized in that in the model test self-navigation system according to claim 10, the model block and the engine model are wirelessly communicated. According to this invention of Claim 11, the freedom degree at the time of the self-propulsion test of a model block increases.
本発明の模型試験用自航装置によれば、模型には模型用原動機と模型用駆動手段とを有しており、模型の自航時における模型用原動機の実際の出力を検出し、実際の出力のフィードバック信号と機関モデルに入力される目標値とから模型用原動機に対する指令値を得ることで、実際の機関と同じ特性を模型用原動機に持たせることができ、また外部からの影響を模型用駆動手段が受けることで、試験区による負荷変動を反映させ、実性能の直接評価を行うことができる。
なお、フィードバック信号を機関モデルに適用するための補正手段を有した場合には、模型から得られた信号を他の相似則を満たす信号に補正することができる。
また、模型として模型船を用い、模型用駆動手段をプロペラとした場合には、実船の機関と同じ特性を模型用原動機に持たせることができ、また例えば、波浪中における影響を模型用駆動手段が受けることで、波浪中における負荷変動を反映させ、水槽試験による実海域性能の直接評価を行うことができる。
また、補正手段では、実船スケールのレイノルズ数相当の値に補正した場合には、計測トルク等を実船スケールのレイノルズ数相当の値に補正することができる。
また、模型用原動機としてサーボモータを用いた場合には、フィードバック制御に適し、回転数検出が行えるものにあっては出力検出手段の一部を兼ねることができる。
また、機関モデルには、ガバナーモデル、熱機関のトルク発生モデル、及び回転運動モデルを含む場合には、これらの３つのモデルを含むことで、実船の機関特性を模擬させることができる。
また、出力検出手段では、回転数及び／又はトルクを検出し、目標値を回転数とした場合には、出力を直接検出し、目標値を回転数とすることで実船の機関の運転状態を模擬し、例えば、水槽試験による実海域性能の直接評価を行うことができる。
また、ガバナーモデルでは回転数の目標値と検出値に基づいて処理を行い、トルク発生モデルではガバナーモデルの出力としての燃料投入量と回転数の検出値に基づいて処理を行い、回転運動モデルではトルク発生モデルの出力としてのトルクと回転数の検出値と補正手段によるトルクの補正値に基づいて処理を行った場合には、計測トルクを実船スケールのレイノルズ数相当の値に補正し、それぞれのモデルにおける実船の機関特性を詳細に模擬することができる。
また、機関モデルでは燃料消費量を導出した場合には、燃費を算出することができる。
本発明の模型試験用自航システムによれば、機関モデルを模型ブロックと別体とすることで、機関モデルの監視や操作が行いやすい。
また、模型ブロックと機関モデルとを無線通信とした場合には、模型ブロックの自航試験時の自由度が高まる。
According to the model test self-propulsion apparatus of the present invention, the model has a model prime mover and a model drive means, detects the actual output of the model prime mover during the model self-propulsion, By obtaining the command value for the model prime mover from the output feedback signal and the target value input to the engine model, the model prime mover can have the same characteristics as the actual engine, and the effects from the outside can be modeled. By receiving the driving means, the actual performance can be directly evaluated by reflecting the load fluctuation due to the test section.
In addition, when it has a correction | amendment means for applying a feedback signal to an engine model, the signal obtained from the model can be correct | amended to the signal which satisfy | fills other similar laws.
If a model ship is used as a model and the model drive means is a propeller, the model prime mover can have the same characteristics as an actual ship engine. By receiving the means, it is possible to reflect the load fluctuation in the waves and directly evaluate the actual sea area performance by the water tank test.
Further, when the correction means corrects to a value corresponding to the Reynolds number on the actual ship scale, the measurement torque or the like can be corrected to a value corresponding to the Reynolds number on the actual ship scale.
Further, when a servo motor is used as a model prime mover, a device suitable for feedback control and capable of detecting the rotational speed can also serve as a part of the output detection means.
When the engine model includes a governor model, a torque generation model of a heat engine, and a rotational motion model, the engine characteristics of an actual ship can be simulated by including these three models.
The output detection means detects the rotational speed and / or torque, and when the target value is the rotational speed, the output is directly detected, and the target value is set to the rotational speed so that the engine operating state of the actual ship For example, the actual sea area performance can be directly evaluated by a water tank test.
In the governor model, processing is performed based on the target value and detected value of the rotational speed, in the torque generation model, processing is performed based on the detected fuel injection amount and rotational speed as the output of the governor model, and in the rotational motion model. When processing is performed based on the torque and rotation speed detection values as output of the torque generation model and the torque correction value by the correction means, the measured torque is corrected to a value corresponding to the Reynolds number on the actual ship scale. The engine characteristics of the actual ship in this model can be simulated in detail.
Further, in the engine model, when the fuel consumption amount is derived, the fuel consumption can be calculated.
According to the self-navigation system for model testing of the present invention, the engine model can be easily monitored and operated by making the engine model separate from the model block.
In addition, when the model block and the engine model are wirelessly communicated, the degree of freedom during the self-propulsion test of the model block is increased.
以下に、本発明の実施形態による模型試験用自航装置について説明する。
図１は本発明の実施形態による模型試験用自航装置の概略構成図である。
本発明の実施形態による模型試験用自航装置は、自航可能な模型１０(模型ブロック)と、実際の機関系を数学的に特性模擬した機関モデル２０とから構成される。
模型１０は、模型１０を自航させる動力を得る模型用原動機１１と、模型用原動機１１により駆動される模型用駆動手段１２と、模型用原動機１１の出力を検出する出力検出手段１３と、フィードバック信号を機関モデル２０に適用するための補正手段１４を備えている。
Hereinafter, a model test self-propelled device according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a model test self-propelled device according to an embodiment of the present invention.
A self-propulsion device for model testing according to an embodiment of the present invention includes a self-navigable model 10 (model block) and an engine model 20 that mathematically simulates an actual engine system.
The model 10 includes a model prime mover 11 that obtains power for self-propelling the model 10, a model drive unit 12 that is driven by the model prime mover 11, an output detection unit 13 that detects the output of the model prime mover 11, and a feedback. A correction means 14 for applying the signal to the engine model 20 is provided.
ここで、模型１０には模型船を用い、模型用駆動手段１２をプロペラとしている。
模型用原動機１１にはサーボモータを用いることが好ましい。模型用原動機１１としてサーボモータを用いることで、フィードバック制御に適し、回転数検出機能を有したものでは、回転数検出が行えるために出力検出手段１３の一部を兼ねることができる。
なお、模型１０は、模型船以外に、浮体、水中航行体、航空機、車両であってもよく、模型用原動機１１は電動機、熱機関、流体機械であってもよく、模型用駆動手段１２はジェット噴流、車輪等でもよい。
Here, a model ship is used as the model 10, and the model driving means 12 is a propeller.
A servo motor is preferably used for the model prime mover 11. By using a servo motor as the model prime mover 11, a motor suitable for feedback control and having a rotation speed detection function can also function as a part of the output detection means 13 because the rotation speed can be detected.
In addition to the model ship, the model 10 may be a floating body, an underwater vehicle, an aircraft, or a vehicle. The model motor 11 may be an electric motor, a heat engine, or a fluid machine. A jet, a wheel, etc. may be sufficient.
出力検出手段１３では、回転数（ｎＰ）及び／又はトルク（Ｑｐ）を検出し、機関モデル２０にフィードバックしている。また、出力検出手段１３で回転数（ｎＰ）及びトルク（Ｑｐ）の出力を直接検出し、フィードバック値を機関モデル20に入力される目標回転数（ｎSP）と比較、また機関モデル内の各要素モデルの出力値と合わせて、処理を行い指令回転数（ｎＣ）を得ることで実船の機関の運転状態を模擬することができる。なお、模型用原動機１１としてのサーボモータに回転数検出機能が付いている場合は、出力検出手段１３の回転数検出に代えて、サーボモータによって回転数（ｎＰ）を検出することもできる。
補正手段１４では、実船スケールに換算する際のレイノルズ数の影響を補正することで、検出トルク（Ｑｐ）を実船スケールのレイノルズ数相当の値に補正することができる。なお、模型１０の実船レイノルズ数相当の値への数値補正が不要な場合は、補正手段１４によることなく、出力検出手段１３による検出値を直接入力することもできる。
The output detection means 13 detects the rotational speed (n P ) and / or torque (Q p ) and feeds it back to the engine model 20. Further, the output detection means 13 directly detects the output of the rotational speed (n P ) and torque (Q p ), compares the feedback value with the target rotational speed (n SP ) input to the engine model 20, together with the output value of each element model, it is possible to simulate the operating conditions of the engine of an actual ship by perform processing to obtain the command rotational speed (n C). When the servo motor as the model prime mover 11 has a rotation speed detection function, the rotation speed (n P ) can be detected by the servo motor instead of the rotation speed detection of the output detection means 13.
The correction means 14 can correct the detected torque (Q p ) to a value corresponding to the Reynolds number of the actual ship scale by correcting the influence of the Reynolds number when converted to the actual ship scale. If numerical correction to the value corresponding to the actual ship Reynolds number of the model 10 is not necessary, the detection value by the output detection means 13 can be directly input without using the correction means 14.
機関モデル２０では、出力検出手段１３に基づくフィードバック信号と機関モデル２０に入力される目標値(目標回転数（ｎSP）)に基づいて処理を行い、模型用原動機１１に対する指令値(指令回転数（ｎＣ）)を得る。
機関モデル２０には、ガバナーモデル２１、熱機関のトルク発生モデル２２、及び回転運動モデル２３を含む。ガバナーモデル２１、熱機関のトルク発生モデル２２、及び回転運動モデル２３を含み、出力検出手段１３に基づくフィードバック信号を利用することで、実船の機関特性を詳細に模擬することができる。
機関モデル２０には、更に、給気系としての過給機モデルや、発電機における軸発モデルを含むことで実船の機関特性を模擬することができる。
In the engine model 20, processing is performed based on the feedback signal based on the output detection means 13 and the target value (target rotational speed (n SP )) input to the engine model 20, and a command value (command rotational speed) for the model prime mover 11 is processed. (N C )).
The engine model 20 includes a governor model 21, a heat engine torque generation model 22, and a rotational motion model 23. By using the feedback signal based on the output detection means 13 including the governor model 21, the heat engine torque generation model 22, and the rotational motion model 23, the engine characteristics of the actual ship can be simulated in detail.
The engine model 20 can further simulate the engine characteristics of an actual ship by including a supercharger model as an air supply system and an axial model of a generator.
ガバナーモデル２１では、目標値としての設定器で入力された目標回転数（ｎｓｐ）と出力検出手段１３からの回転数（ｎＰ）の検出値に基づいて、目標回転数（ｎｓｐ）を得るための燃料投入量（ｈｐ）を演算処理する。
トルク発生モデル２２では、ガバナーモデル２１の出力としての燃料投入量（ｈｐ）と出力検出手段１３からの回転数（ｎＰ）の検出値に基づいて、必要とするトルク（Ｑｅ）を演算処理する。
回転運動モデル２３では、トルク発生モデル２２の出力としてのトルク（Ｑｅ）と出力検出手段１３からの回転数（ｎＰ）の検出値と補正手段１４からのトルク（Ｑｐ）の補正トルク（Ｑ’ｐ）に基づいて、演算処理をして指令回転数（ｎｃ）をる。
機関モデル２０では、ガバナーモデル２１の出力としての燃料投入量（ｈｐ）を時間的に積分し燃料消費量を導出することもでき、実船における燃費を算出することができる。
In the governor model 21, the target rotational speed (n sp ) is calculated based on the target rotational speed (n sp ) input by the setting device as the target value and the detected value of the rotational speed (n P ) from the output detection means 13. A fuel input amount (h p ) for obtaining is calculated.
In the torque generation model 22, the required torque (Q e ) is calculated based on the fuel input amount (h p ) as the output of the governor model 21 and the detected value of the rotation speed (n P ) from the output detection means 13. Process.
In the rotational motion model 23, the torque (Q e ) as the output of the torque generation model 22, the detected value of the rotational speed (n P ) from the output detection means 13, and the correction torque (Q p ) of the torque (Q p ) from the correction means 14 Based on Q ′ p ), a calculation process is performed to obtain a command rotational speed (n c ).
In the engine model 20, the fuel consumption (h p ) as the output of the governor model 21 can be integrated over time to derive the fuel consumption, and the fuel consumption in the actual ship can be calculated.
本実施の形態における模型試験用自航装置を用いた模型試験用自航システムは、模型用原動機１１と模型用駆動手段１２と出力検出手段１３とから構成される模型１０ブロックと、制御ソフトウエア及びこのソフトウエアを機能させるハードウエアからなる機関モデル２０とを別体で構成することが好ましい。機関モデル２０を模型１０ブロックと別体とすることで、機関モデル２０での監視や操作が行いやすい。
また、機関モデル２０を模型１０ブロックと別体とした模型試験用自航システムでは、模型１０ブロックと機関モデル２０とを無線通信とすることで、模型１０ブロックの自由度が高まる。
The model test self-navigation system using the model test self-navigation device in the present embodiment includes a model 10 block composed of a model prime mover 11, a model drive means 12, and an output detection means 13, and control software. It is preferable that the engine model 20 made of hardware that allows the software to function is configured separately. By making the engine model 20 separate from the model 10 block, the engine model 20 can be easily monitored and operated.
In the model test self-navigation system in which the engine model 20 is separated from the model 10 block, the degree of freedom of the model 10 block is increased by wireless communication between the model 10 block and the engine model 20.
図２は本発明の実施形態による模型試験用自航システムを実現する構成図である。
模型１０(模型船)には、模型用原動機１１(サーボモータ)、模型用駆動手段１２(プロペラ)、及び出力検出手段１３(回転数計、トルク計)とともに、模型用原動機１１(サーボモータ)を制御する模型用制御器１５、模型用制御器１５や模型用原動機１１(サーボモータ)などに電力を供給する電源装置１６(バッテリー)、模型１０(模型船)の速度(船速)を計測する対水流速計１７、模型１０(模型船)の航行する方位を計測する方位ジャイロ１８、無線で信号を送受信する模型側送受信機１９を搭載している。なお、模型１０(模型船)の船尾には、蛇１０ａを備えている。
FIG. 2 is a configuration diagram for realizing a model test self-navigation system according to an embodiment of the present invention.
The model 10 (model ship) includes a model prime mover 11 (servo motor), a model drive means 12 (propeller), and an output detection means 13 (rotometer, torque meter), as well as a model prime mover 11 (servo motor). The model controller 15 for controlling the power, the power controller 16 (battery) for supplying power to the model controller 15 and the model prime mover 11 (servo motor), and the speed (ship speed) of the model 10 (model ship) are measured. A directional gyro 18 that measures the direction of navigation of the model 10 (model ship) and a model-side transceiver 19 that wirelessly transmits and receives signals are mounted. The stern of the model 10 (model ship) is provided with a snake 10a.
機関モデル２０は、模型制御装置３０に設けられている。
模型制御装置３０には、機関モデルに入力される目標回転数（ｎｓｐ）や模型１０(模型船)の速度(船速)、方位、蛇角などを設定する設定器３１、設定器３１での設定データ、模型１０(模型船)に関するデータ、波浪データを表示する表示器３２、及び模型１０(模型船)との間で無線によって信号を送受信する制御装置側送受信機３３を備えている。
模型装置側送受信機１９は、出力検出手段１３(回転数計、トルク計)、対水流速計１７、及び方位ジャイロ１８からの信号を制御装置側送受信機３３に送信し、制御装置側送受信機３３からは、模型用原動機１１(サーボモータ)を制御するための指令回転数（ｎｃ）の信号を受信する。
The engine model 20 is provided in the model control device 30.
The model control device 30 includes a setter 31 and a setter 31 for setting a target rotational speed (n sp ) input to the engine model, a speed (ship speed) of the model 10 (model ship), an azimuth, a snake angle, and the like. A display 32 for displaying the setting data, the data relating to the model 10 (model ship), the wave data, and the control device side transmitter / receiver 33 for transmitting and receiving signals to and from the model 10 (model ship) by radio.
The model apparatus side transceiver 19 transmits signals from the output detection means 13 (rotometer, torque meter), the water flow velocity meter 17, and the bearing gyro 18 to the control apparatus side transceiver 33, and the control apparatus side transceiver From 33, a signal of a command rotational speed (n c ) for controlling the model prime mover 11 (servo motor) is received.
本発明の実施形態による模型試験用自航システムでは、水槽４０内にて模型１０(模型船)を自航させて行う。
水槽４０には、造波機４１や曳航台車４２が設けられている。造波機４１は、実海域での波浪を想定して造波を行い波41a、41b、41c等を発生させる。造波機４１での造波発生は、造波制御盤４３によって行われる。曳航台車４２は、例えば、実験で設定した船速まで加速するために模型１０(模型船)を牽引する。自航による試験動作中には、曳航台車４２は用いない。なお、曳航台車４２から模型１０(模型船)に所定の補助推力を与え、模型１０(模型船)のプロペラ荷重度を変更し、例えば、フルード数を一致させたときにレイノルズ数が一致しなくなることによる模型試験上の課題を解決するような場合はこの限りでない。また、模型制御装置３０は、曳航台車４２上に設けることもできる。模型１０(模型船)の電源装置１６(バッテリー)を無くし、曳航台車４２上に電源装置を設け、伴走しながら給電することも可能である。
In the model test self-navigation system according to the embodiment of the present invention, the model 10 (model ship) is self-navigated in the water tank 40.
The water tank 40 is provided with a wave maker 41 and a towing cart 42. The wave maker 41 generates waves 41a, 41b, 41c and the like by generating waves assuming waves in the actual sea area. Wave generation by the wave generator 41 is performed by the wave control panel 43. For example, the tow truck 42 pulls the model 10 (model ship) in order to accelerate to the ship speed set in the experiment. During the self-navigation test operation, the towing cart 42 is not used. A predetermined auxiliary thrust is applied from the tow truck 42 to the model 10 (model ship), the propeller load degree of the model 10 (model ship) is changed, and, for example, the Reynolds numbers do not match when the fluid numbers are matched. This is not the case when solving problems in model testing. The model control device 30 can also be provided on the towing cart 42. It is also possible to eliminate the power supply device 16 (battery) of the model 10 (model ship), provide a power supply device on the towing cart 42, and supply power while being accompanied.
以上のように本実施の形態によれば、模型１０には模型用原動機１１と模型用駆動手段１２とを有しており、模型１０の自航時における実際の出力を出力検出手段１３で検出し、フィードバックされた実際の出力信号と機関モデル２０に入力される目標値とから模型用原動機１１に対する指令値を得ることで、実際の機関と同じ特性を模型用原動機１１に持たせることができ、また外部からの影響を模型用駆動手段１２が受けることで、試験区による負荷変動を反映させ、実性能の直接評価を行うことができる。
また本実施の形態によれば、模型１０として模型船を用い、模型用駆動手段１２をプロペラとしたことで、実船の機関と同じ特性を模型用原動機１１(サーボモータ)に持たせることができ、また波浪中における影響を模型用駆動手段１２(プロペラ)が受けることで、波浪中における負荷変動を反映させ、水槽試験による実海域性能の直接評価を行うことができる。
また本実施の形態によれば、ガバナーモデル２１では目標回転数（ｎｓｐ）と出力検出手段１３からの回転数（ｎＰ）の検出値に基づいて処理を行い、トルク発生モデル２２ではガバナーモデル２１の出力としての燃料投入量（ｈｐ）と出力検出手段１３からの回転数（ｎＰ）の検出値に基づいて処理を行い、回転運動モデル２３ではトルク発生モデル２２の出力としてのトルク（Ｑｅ）と出力検出手段１３からの回転数（ｎＰ）の検出値と補正手段１４からのトルク（Ｑｐ）の補正値に基づいて処理を行うことで、計測トルクを実船スケールのレイノルズ数相当の値に補正し、それぞれのモデルにおける実船の機関特性を模擬することができる。
なお、機関モデル内の各要素モデルは、適用する実際の機関系に応じて適宜選択ができ、また出力検出手段で検出される物理量も適宜選択ができる。
As described above, according to the present embodiment, the model 10 includes the model prime mover 11 and the model driving means 12, and the output detection means 13 detects the actual output of the model 10 during self-propulsion. Then, by obtaining a command value for the model prime mover 11 from the actual output signal fed back and the target value input to the engine model 20, the model prime mover 11 can have the same characteristics as the actual engine. In addition, since the model driving means 12 receives the influence from the outside, it is possible to reflect the load fluctuation due to the test section and directly evaluate the actual performance.
Further, according to the present embodiment, by using a model ship as the model 10 and using the model drive means 12 as a propeller, the model prime mover 11 (servo motor) can have the same characteristics as the engine of the actual ship. In addition, since the model driving means 12 (propeller) is affected by the influence in the waves, the load fluctuations in the waves can be reflected, and the actual sea area performance can be directly evaluated by the tank test.
Further, according to the present embodiment, the governor model 21 performs processing based on the detected value of the target rotational speed (n sp ) and the rotational speed (n P ) from the output detection means 13, and the torque generation model 22 performs the governor model. Processing is performed on the basis of the fuel input amount (h p ) as the output of 21 and the detected value of the rotational speed (n P ) from the output detection means 13. In the rotary motion model 23, torque ( By performing processing based on the detected value of Q e ), the rotation speed (n P ) from the output detection means 13 and the correction value of the torque (Q p ) from the correction means 14, the measured torque is converted to the actual ship scale Reynolds. It can be corrected to a value equivalent to a number, and the engine characteristics of the actual ship in each model can be simulated.
Each element model in the engine model can be selected as appropriate according to the actual engine system to be applied, and the physical quantity detected by the output detection means can be selected as appropriate.
本発明の模型試験用自航装置は、模型船以外に、浮体、水中航行体、航空機、車両における機関特性を模擬することができる。 The self-propulsion device for model testing of the present invention can simulate engine characteristics in a floating body, an underwater vehicle, an aircraft, and a vehicle in addition to a model ship.
１０ 模型(模型ブロック)
１１ 模型用原動機
１２ 模型用駆動手段
１３ 出力検出手段
１４ 補正手段
２０ 機関モデル
２１ ガバナーモデル
２２ トルク発生モデル
２３ 回転運動モデル
10 model (model block)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Model motor 12 Model drive means 13 Output detection means 14 Correction means 20 Engine model 21 Governor model 22 Torque generation model 23 Rotation motion model
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103303433A (en) * | 2013-05-21 | 2013-09-18 | 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所 | Virtual test system and test method for ship performance |
| CN110077525A (en) * | 2019-05-08 | 2019-08-02 | 河海大学 | A kind of double paddle propulsive performance discrimination methods of ship |
| WO2020235688A1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-11-26 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | Ship main engine monitoring method, main engine monitoring system, main engine state prediction system, and operation status prediction system |
| CN113853480B (en) * | 2019-05-22 | 2024-04-19 | 国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所 | Main engine monitoring method, main engine monitoring system, main engine state prediction system and navigation condition prediction system for ship |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201132A (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Automatic follow-up device for model ship |
| JPS6283944U (en) * | 1985-11-12 | 1987-05-28 | ||
| US4899580A (en) * | 1987-08-13 | 1990-02-13 | Etat Francais Represente Par Le Delegue General Pour L'armement | Device for measuring the wake of a sailing model |
| JP2002196818A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Controller for water propelling object |
| US6502457B1 (en) * | 2000-02-18 | 2003-01-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Countermeasure hovering test fixture |
| JP2008280938A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Toyota Motor Corp | Rotary drive force source control device |
-
2011
- 2011-06-02 JP JP2011124552A patent/JP5688740B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201132A (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Automatic follow-up device for model ship |
| JPS6283944U (en) * | 1985-11-12 | 1987-05-28 | ||
| US4899580A (en) * | 1987-08-13 | 1990-02-13 | Etat Francais Represente Par Le Delegue General Pour L'armement | Device for measuring the wake of a sailing model |
| US6502457B1 (en) * | 2000-02-18 | 2003-01-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Countermeasure hovering test fixture |
| JP2002196818A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Controller for water propelling object |
| JP2008280938A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Toyota Motor Corp | Rotary drive force source control device |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103303433A (en) * | 2013-05-21 | 2013-09-18 | 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所 | Virtual test system and test method for ship performance |
| CN110077525A (en) * | 2019-05-08 | 2019-08-02 | 河海大学 | A kind of double paddle propulsive performance discrimination methods of ship |
| CN110077525B (en) * | 2019-05-08 | 2020-11-10 | 河海大学 | Double-propeller propulsion performance identification method for ship |
| WO2020235688A1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-11-26 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | Ship main engine monitoring method, main engine monitoring system, main engine state prediction system, and operation status prediction system |
| CN113853480A (en) * | 2019-05-22 | 2021-12-28 | 国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所 | Ship host monitoring method, host monitoring system, host state prediction system and navigation condition prediction system |
| JP7460090B2 (en) | 2019-05-22 | 2024-04-02 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | Ship main engine monitoring method, main engine monitoring system, main engine condition prediction system, and operation status prediction system |
| CN113853480B (en) * | 2019-05-22 | 2024-04-19 | 国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所 | Main engine monitoring method, main engine monitoring system, main engine state prediction system and navigation condition prediction system for ship |
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| Publication number | Publication date |
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