JP3431759B2 - フラップ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下方向に揺動可
能に取り付けられた左右一対のフラップを船尾に備えた
船舶の航行姿勢の安定化技術に関する。特にこのフラッ
プの揺動量を制御することによって、船舶のピッチ角に
悪影響を与えることが少なくロール角を効果的に抑制す
ることのできる技術に関する。ここでいうピッチ角とは
船体の航行方向の姿勢角（いわゆる縦揺に関する角）を
いい、ロール角とは船首と船尾を結ぶ軸のまわりの姿勢
角（いわゆる横揺に関する角）をいう。

【０００２】

【従来の技術】船首と船尾のそれぞれに左右一対のフィ
ンを設け、計４個のフィンのそれぞれの揺動量（ないし
揺動角）を独立に制御することで、航行中のピッチ角と
ロール角を安定化する技術が開発され、特開昭61-24129
4 号公報に開示されている。この技術は大変に優れてい
るものの、船首と船尾に計４個のフィンを必要とし、小
形船舶には適しない。モータボートと俗称される小型船
舶の場合、通常、船尾にフラップが設けられている。こ
のフラップは手動操作によって上下方向に揺動可能とな
っており、その揺動量を調整することで航行中のピッチ
角を最適に調整する。又このフラップは通常左右一対に
設けられて独立にその揺動量が調整可能となっており、
左右のフラップの揺動量に差（以下フラップ差という）
を設けることで、例えば一軸プロペラの反力によって生
じる船体のロールや航行中に横風を受けることによって
船体がロールすることを相殺するように用いる。航行中
に各フラップの揺動量を可変とするために、各フラップ
のそれぞれに油圧シリンダ等のアクチュエータを設け、
そのアクチュエータごとにオペレータが操作するスイッ
チを設ける試みも知られており、特開平4-368292号公報
にそれが開示されている。この技術によると、航行中に
スイッチを操作することで、オペレータは船舶の航行姿
勢を調整することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】左右一対のフラップに
揺動量の差（すなわちフラップ差）を設けることでロー
ル角を調整できることが知られているために、そのフラ
ップ差を自動制御してロール角を自動制御する技術が容
易に実現されるように思われる。しかるにそれは今だ実
現されていない。その理由の一つは、フラップの揺動量
はロール角のみならずピッチ角にも影響を与えるため
に、単純にロール角を指標としてフラップ差を自動制御
すると、ピッチ角に悪影響が生じてしまうことにある。
そこで本発明では、ピッチ角に影響を与えることが少な
く、しかも効果的にロール角を抑制することのできるフ
ラップの制御技術を完成し、もって、航行中の船舶のロ
ール角を安定化させようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様に係
わるフラップ制御装置は、船尾に上下方向に揺動可能に
取り付けられた左右一対のフラップを制御する装置であ
り、それぞれのフラップを揺動させる左右一対のアクチ
ュエータ、船体のロール角を検出するロール角センサ、
そのロール角センサの検出値に基づいてそれぞれのアク
チュエータを駆動する駆動装置とを備え、その駆動装置
が左右一対のアクチュエータを同速度で反対方向に駆動
することによって、左右フラップの揺動量の平均値が一
定に保たれた状態でそれぞれのフラップを揺動させるこ
とを特徴とする。この制御装置によると、ロール角を抑
制する側にフラップが動かされる。例えば船体が左ロー
ルしていれば、右フラップを上方に揺動するとともに左
フラップを下方に揺動してその左ロールを打ち消す。こ
のとき右フラップと左フラップは、反対方向に同速度で
駆動されるために、揺動量の平均値が一定に保たれた状
態で揺動することになる。これにより、ピッチ角に与え
る影響が小さく、ピッチ角に悪影響を及ぼすことが少な
く、しかも効果的にロール角が抑制される。なお以上、
左ロールとは右舷が上がり左舷が下がっている状態のこ
とをいう。

【０００５】

【好ましい手段】この場合、船速を検出する速度セン
サ、船速に応じて、前記左右一対のフラップの揺動量の
差の最大値である最大フラップ差を設定しておく手段、
それぞれのフラップの揺動量を検出する左右一対の揺動
量センサ、速度センサの検出値に応じて設定されている
最大フラップ差と、左右一対の揺動量センサの検出値の
差の絶対値を比較し、後者が前者以上のとき、前記駆動
装置の動作を停止させる手段とが付加されていることが
好ましい。

【０００６】これによると、船速ごとに最大フラップ差
をあらかじめ定めておくことができ、それをこえるフラ
ップ差に調整されることを禁止できる。このために安全
航行できるフラップ差（これは船速によって異る）の範
囲内で制御されることになり、フェイルセーフ処理が確
保される。

【０００７】また、前記駆動装置は、アクチュエータの
駆動速度を検出されたロール角に比例させることが好ま
しい。なおここでいう比例とは駆動速度とロール角が線
型一次の関係を保つことをいう。これによると、ロール
角が大きいほど高速でフラップが駆動されて急速にロー
ル角が抑制される。

【０００８】さらに、前記駆動装置は、検出されたロー
ル角が所定角以下のときに動作を停止することが好まし
い。これによると、ロール角が小さいときにフラップの
駆動装置が断続的に動作し続けて駆動エネルギーが無駄
に消費されることを防止できる。

【０００９】ただし、検出されたロール角が所定角以下
のときにはフラップを駆動しないとする方式にあって
も、ロール角の方向と左右一対の揺動量センサの検出値
の差であるフラップ差から求められるロール角の方向が
逆位相のときにはなおフラップを駆動するようにするこ
とが好ましい。これによると、フラップの自動制御によ
って発生するオーバーシュート現象（例えば右ロール状
態を相殺するためにフラップを駆動した結果、一時的に
中立状態を越えて左ロール状態となった場合をいう）の
発生がすみやかに解消される。

【００１０】なおフィードバック制御のあり様として、
ロール角を指標としてフラップ差をコントロールするよ
うにしてもよいが、代わりに、検出されたロール角に基
づいて要修正フラップ差を演算する手段が付加されてお
り、前記駆動装置は、アクチュエータの駆動速度を演算
された要修正フラップ差に比例させるものであってもよ
い。ここで要修正フラップ差とは、アクチュエータによ
って反対方向に駆動される左右一対のフラップの現在の
揺動量の差からの修正量をいい、ロール角を打ち消すの
に必要な修正量のことをいう。この方式によると、現状
のフラップ差からどれだけ修正するとロール角を解消で
きるかといった計算が行われ、その修正量が大きいほど
フラップは高速で駆動され、結果としてフラップ差がロ
ール角を抑制するように自動制御される。

【００１１】その場合、船速に応じた許容誤差を設定し
ておく手段と、速度センサの検出値に応じて設定されて
いる許容誤差と演算された要修正フラップ差の絶対値を
比較し、後者が前者以下のとき、前記駆動装置の動作を
停止させる手段が付加されていることが好ましい。この
ようにすると、ロール角を抑制するのに必要なよう要修
正量が微小な場合には小刻みなフラップ制御が実行され
ず、フラップの駆動に無駄にエネルギーが消費されるこ
とを防止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１は船舶１１の側面図を示し、船
尾１２に左右１対のフラップ１０Ｒ，１０Ｌ（図では１
つのフラップに重なって表示されている）が設けられて
いる。それぞれのフラップ１０Ｒ，１０Ｌは上下方向に
（すなわち図１の紙面内で）、軸１０ａを中心に揺動可
能である。各フラップ１０Ｒ，１０Ｌには、それぞれに
アクチュエータ（具体的には油圧シリンダ）２４Ｒ，２
４Ｌ（図では重なりあって１つしか表示されていない）
が設けられている。

【００１３】図２は、フラップ１０Ｒ，１０Ｌの制御体
系図を示し、図示左側に油圧シリンダ２４Ｒ，２４Ｌの
ための油圧系２００が示されている。図中、油路につい
ては２重線で表示され、電気信号線は１本線で表示され
ている。図中２３Ｒ，２３Ｌはそれぞれのシリンダ２４
Ｒ，２４Ｌに設けられている電磁弁であり、ポートｂが
用いられている間はシリンダ２４Ｒ，２４Ｌのピストン
の上下動が禁止され、フラップ１０Ｒ，１０Ｌの揺動量
は一定に保たれる。ポートａに切換えられると、シリン
ダ２４Ｒ，２４Ｌのピストンが上動し、フラップ１０
Ｒ，１０Ｌは上方に揺動される。ポートｃに切換えられ
ると、シリンダ２４Ｒ，２４Ｌのピストンが下動し、フ
ラップ１０Ｒ，１０Ｌは下方に揺動される。図示２２
Ｒ，２２Ｌは可変絞り弁であり、シリンダ２４Ｒ，２４
Ｌから排出される油の流量を制御する。この可変絞り弁
２２Ｒ，２２Ｌでフラップ１０Ｒ，１０Ｌの揺動速度が
制御される。なお図中２０はリザーバータンクであり、
図中２１はポンプである。電磁弁２３Ｒ，２３Ｌ、可変
絞り弁２２Ｒ，２２ＬはＣＰＵ２６によって作動状態が
制御される。そして油圧系２００とそれを制御するＣＰ
Ｕ２６によって、フラップ１０Ｒ，１０Ｌの駆動速度
（可変絞り弁２２Ｒ，２２Ｌによる）と、駆動方向（電
磁弁２３Ｒ，２３Ｌによる）を制御しつつ駆動する駆動
装置２１０が構築されている。そして電磁弁２３Ｒ，２
３Ｌがポートｂに切換えられることで、その駆動装置２
１０の動作が停止される。

【００１４】左右の油圧シリンダ２４Ｒ，２４Ｌのそれ
ぞれにはピストンのストローク量を検出するストローク
量センサ２５Ｒ，２５Ｌが設けられている。このストロ
ーク量センサ２５Ｒ，２５Ｌはフラップ１０Ｒ，１０Ｌ
の揺動量を検出する揺動量センサの一つである。なおス
トロークに代えて揺動角によって揺動量を検出してもよ
い。フラップアクチュエータがモータ等の回転器である
ときには、揺動角で揺動量とすることが好ましい。船体
１１には、船舶の航行速度を検出する速度センサ２７、
船体１１のロール角を検出するロール角センサ２８が取
り付けられてる。又船体１１の操縦席近傍には、フラッ
プ操作盤２９が設けられている。この操作盤２９には６
つのボタンが設けられており、ボタン２９ａを押すと後
述の自動（オート）制御モードが作動しはじめ、２９ｂ
を押すとフラップをマニュアル制御することが可能とな
る。ボタン２９ｃ〜２９ｆはマニュアル制御モードの間
有効なスイッチであり、２９ｃを押している間は左フラ
ップ１０Ｌが上動し、２９ｄを押している間は左フラッ
プ１０Ｌが下動し、２９ｅを押している間は右フラップ
１０Ｒが上動し、２９ｆを押している間は右フラップ１
０Ｒが下動する。

【００１５】速度センサ２７、ロール角センサ２８、操
作盤２９、左ストローク量センサ２５Ｌ、右ストローク
量センサ２５ＬはＣＰＵ２６に接続され、船速信号Ｖ
ｎ、ロール角信号Ｒｎ、スイッチ２９ａ〜２９ｆの操作
信号、左ストローク量Ｌｏ、右ストローク量ＲｏがＣＰ
Ｕ２６に入力される。またＣＰＵ２６には一対の電磁弁
２３Ｒ，２３Ｌ、一対の可変絞り弁２２Ｒ，２２Ｌが接
続され、この作動状態がＣＰＵ２６で制御される。なお
図示３０は、ＣＰＵ２６の異常時に作動する非常回路
で、ＣＰＵ２６の異常時にボタン２９ｃ〜２９ｆの操作
によって一対の電磁弁２３Ｒ，２３Ｌの作動状態を切換
える。

【００１６】図３はＣＰＵ２６によって実行されるフラ
ップ制御のためのメイン処理フローを示し、短時間間隔
で繰り返し実行される。まず最初に速度センサ２７の信
号Ｖｎを読み込む（Ｓ３１）。次にロール角センサ２８
の信号Ｒｎを読み込む（Ｓ３２）。次に右ストローク量
センサ２５Ｒの信号Ｒｏを読み込む（Ｓ３３）。次に左
ストローク量センサ２５Ｌの信号Ｌｏを読み込む（Ｓ３
４）。次にボタン２９ａと２９ｂのいづれが操作されて
いるかを判別する（Ｓ３５）。そしてそのモードによっ
て、オート制御処理（Ｓ３６）又はマニュアル制御処理
（Ｓ３７）のいづれかを実行する。

【００１７】（第１実施例）次に、船尾に上下方向に揺
動可能に取り付けられた左右一対のフラップを制御する
装置であり、それぞれのフラップを揺動させる左右一対
のアクチュエータと、船体のロール角を検出するロール
角センサと、そのロール角センサの検出値に基づいてそ
れぞれのアクチュエータを駆動する駆動装置とを備え、
その駆動装置は左右一対のアクチュエータを同速度で反
対方向に駆動することを特徴とするフラップ制御装置の
一実施例について説明する。

【００１８】図４はこの実施例に係わるオート制御モー
ドの処理手順を示し、ステップＳ４４〜Ｓ４６の処理が
最も中心的な処理となっている。ステップＳ４４では右
ロールか左ロールか（すなわちロール角Ｒｎが正か負
か）を判定し、左ロール時には左ロールを相殺するよう
にフラップ差を調整し（Ｓ４５）、右ロール時には右ロ
ールを相殺するようにフラップ差を調整する（Ｓ４
６）。例えば右ロール時には左用電磁弁２３Ｌをａポー
トに切換えて左側のシリンダ２４Ｌを縮めて左フラップ
１０Ｌを上昇させ、同時に右用電磁弁２３ＲをＣポート
に切換えて右側のシリンダ２４Ｒを伸ばして右フラップ
１０Ｒを下降させる。左ロール時には左用電磁弁をｃポ
ートに切換えて右用電磁弁をａポートに切換える。すな
わち、ステップＳ４５，Ｓ４６のいづれであっても、左
右一対のアクチュエータ（すなわちシリンダ２４Ｒ，２
４Ｌ）を反対方向に駆動する。このとき、可変絞り弁２
２Ｒ，２２Ｌの開度はともに図６（Ａ）に示す関係に従
って制御される。すなわち可変絞り弁２２Ｒ，２２Ｌの
開度はともに等しくなるように制御され、シリンダ２４
Ｒ，２４Ｌのそれぞれのピストンの移動速度が同速度に
保たれる。この結果、ピストン２４Ｒ，２４Ｌは同速度
で反対方向に駆動される。

【００１９】またこのときの開度はロール角Ｒｎが所定
角Ｄ（この場合３°）を越えるのに比例して大きくな
り、ロール角Ｄ１以上のときに最大に開く。なお図６
（Ａ）のグラフは各シリンダ２４Ｒ，２４Ｌの上室ない
し下室への流入・流出量を示すものである。すなわちシ
リンダ２４Ｒの上室への流込量と、下室からの流出量
と、シリンダ２４Ｌの上室からの流出量と、下室への注
入量はすべて等しく、ロール角Ｒｎに対して図６（Ａ）
に示す関係に調整される。

【００２０】図４の処理において、ステップＳ４４〜４
６が不可欠の制御部分であり、他は安全のための処理な
いし省エネルギーのための処理である。ステップＳ４４
〜４６のみで処理を実行することも可能であり、この場
合は、この実施例によって、船尾に上下方向に揺動可能
に取り付けられた左右一対のフラップを制御する装置で
あり、それぞれのフラップを揺動させる左右一対のアク
チュエータと、船体のロール角を検出するロール角セン
サと、そのロール角センサの検出値に基づいてそれぞれ
のアクチュエータを駆動する駆動装置とを備え、その駆
動装置は左右一対のアクチュエータを同速度で反対方向
に駆動することを特徴とするフラップ制御装置が実現さ
れる。

【００２１】これによると、右フラップと左フラップの
揺動量の平均値を一定に保った状態で、フラップ差が増
減されるために、ピッチ角に与える影響を小さくおさえ
ながら、効果的にロール角を抑制することができる。ま
た図６（Ａ）の関係は一実施例で採用された関係にすぎ
ず、例えばロール角Ｒｎが所定角（Ｄ）以上になると、
一定の速度でフラップを揺動させるようにしてもよい。
これに対して図６（Ａ）の関係を採用する方式は、駆動
装置２１０がアクチュエータの駆動速度を検出されたロ
ール角に比例させる方式ということができる。図６
（Ａ）の場合、検出されたロール角Ｒｎから所定角Ｄを
減じた値に比例する関係におかれているが、本発明でい
う比例とはこれをも含み、線型一次の関係にあるものを
総称する。フラップの移動速度を、検出されたロール角
に比例させる方式によると、大きく傾くほど高速にフラ
ップが揺動して迅速に中立側に復帰する態様で制御され
ることになる。

【００２２】さて、図４の処理では、ステップＳ４４〜
Ｓ４６の処理を実行したり実行しなかったりするため
に、ステップＳ４１〜Ｓ４３の処理が用意されている。
最初にステップＳ３１で読み込まれた船速Ｖｎに対応す
る最大フラップ差（ＭＡＸフラップ差）を読み込む（Ｓ
４１）。このＭＡＸフラップ差は、あらかじめ船速Ｖｎ
に対して図５に示す関係に設定されている。航行中にお
こりうるロール角には制約があり、それを相殺するため
に必要とされるフラップ差にも最大値がある。そして同
一のフラップ差であっても船速Ｖｎが速いほど大きなロ
ール角をもたらすことから、航行中におこり得るロール
角を相殺するために必要とされる最大フラップ差は船速
Ｖｎが速いほど小さくなる。図５の関係はこの関係を考
慮して定められており、ＭＡＸフラップ差は航行中にあ
り得るロール角を相殺するのに必要とされる最大フラッ
プ差に一致している。すなわち図５のＭＡＸフラップ差
は、正常に作動しているときに必要とされることがあり
得るフラップ差であり、これ以上のフラップ差は必要と
されないはずの関係となっている。

【００２３】さて図４のステップＳ４１の終了後に、検
出されているロール角Ｒｎが微小範囲内か否かを判定
し、微小範囲内であれば（すなわちほとんど横向きに傾
いていなければ）、スラップＳ４５，４６をスキップし
て処理を終える。ここで所定角Ｄは本実施例の場合３°
に設置されている。±３°の範囲のロール角の場合、乗
員は傾いていることをほとんど意識しない。この実施例
の場合、電磁弁２３Ｒ，２３Ｌ等で構成される油圧回路
２００とＣＰＵ２６等とでアクチュエータ（油圧シリン
２４Ｌ，２４Ｒ）を駆動する駆動装置２１０が構成され
ており、この駆動装置２１０は、検出されたロール角Ｒ
ｎが所定角（Ｄ）範囲のときには動作を停止してフラッ
プ差をそのままに維持する。このために、ロール角が±
３°以下の範囲内で細かくフラップが調整されてポンプ
Ｐが無駄に回転されたり、油圧系２００の油温が上昇し
すぎるといったことが防止される。

【００２４】図４のステップＳ４２で±３°以上のロー
ル角Ｒｎが検出されているとき、ステップＳ４３でその
ときの実フラップ差とステップＳ４１で読み込されたＭ
ＡＸフラップ差とを比較する。ここで実フラップ差は、
右ストローク量センサの検出値Ｒｏと左ストローク量セ
ンサの検出値Ｌｏの差として求められる。

【００２５】この処理は、実フラップ差の絶対値が正常
時に必要とされ得るＭＡＸフラップ差以上となることを
防止するためのものである。ステップＳ４３でイエスと
なるときにのみステップＳ４５，Ｓ４６でステップの揺
動量を調整し、ステップＳ４３でノーとなるときにはス
テップＳ４５，Ｓ４６を実行しないために、実フラップ
差がＭＡＸフラップ差以上となることが防止される。

【００２６】この実施例の場合、安全に航行できるＭＡ
Ｘフラップ差以上に実フラップ差がなることを防止する
ために、船速を検出する速度センサと、船速に応じた最
大フラップ差を設定しておく手段と、それぞれのフラッ
プの揺動量を検出する左右一対の揺動量センサと、速度
センサの検出値に応じて設定されている最大フラップ差
と左右一対の揺動量センサの検出値の差の絶対値を比較
し、後者が前者以上のとき、前記駆動装置の動作を停止
させる手段とが付加されている。これにより、装置の異
常があっても安全航行が確保される。

【００２７】（第２実施例）次に、オート制御モードに
おいて、オーバーシュート対策の施された第２実施例に
係わる制御手順を図７を参照して説明する。この制御手
順は図４の制御手順にＳ７０〜Ｓ７５の処理手順を追加
したものである。図中Ｓ７０〜Ｓ７５の処理手順は、ス
テップＳ４２のイエスの場合に追加されており、検出さ
れたロール角Ｒｎが所定角Ｄ以下のときにも、一定の条
件下ではフラップの揺動状態を変えるための駆動装置２
１０を動作させるものである。

【００２８】すなわち図７のステップＳ４２でイエスの
ときには、まず左ロール状態か否か判定し（Ｓ７０）、
左ロールの状態であればそのときのフラップ状態が左フ
ラップの方が深く揺動しているか否かを判定する（Ｓ７
１）。すなわちフラップの状態としては右ロールを引き
起こすフラップ差か否かを判定する。実際のロール角の
方向とフラップ差の位相が逆となるのは、通常、フラッ
プ差を自動制御した結果、中立位置の近傍でオーバーシ
ュートを起こしたときに生じる。この場合、すなわちス
テップＳ７０，Ｓ７１でともにイエスとなるときには、
ロール角Ｒｎ自体は小さくとも、このロール角を打消す
処理を続けてオーバーシュート状態を解消する。このた
めにＳ７２を実行する。Ｓ７２では、図６（Ｂ）に示す
グラフに従ってシリンダへの油量を制御する。この結
果、オーバーシュート状態が解消する。

【００２９】ステップＳ７３〜Ｓ７５はオーバーシュー
トによって右ロール状態となったときの処理を示し、こ
の場合にもオーバーシュートが解消されるまでフラップ
差の制御が続けられる。この実施例では、ロール角の方
向と左右のフラップ差が逆位相のときには、検出された
ロール角Ｒｎが所定角（Ｄ）以下でも、駆動装置２１０
を動作させる技術の一実施例であり、このようにする
と、フィードバック制御にともなって発生するオーバー
シュート状態がすみやかに解消される。

【００３０】（第３実施例）次に、船尾に上下方向に揺
動可能に取り付けられた左右一対のフラップを制御する
装置であり、それぞれのフラップを揺動させる左右一対
のアクチュエータと、船体のロール角を検出するロール
角センサと、そのロール角センサの検出値に基づいてそ
れぞれのアクチュエータを駆動する駆動装置と、検出さ
れたロール角に基づいて要修正フラップ差を演算する手
段とを備え、前記駆動装置は、アクチュエータの駆動速
度を演算された要修正フラップ差に比例させることを特
徴とする船尾フラップ制御装置の一実施例を説明する。
図８はその制御処理手順を示し、まずステップＳ８１で
ロール角Ｒｎに追従する速度Ｗを演算する（Ｓ８１）。
ロール角Ｒｎと追従速度Ｗの関係は図１０と図９に例示
されている。ステップＳ８１に続いてステップＳ８２で
はロール角Ｒｎを微分してロール角速度Ｗ０を演算す
る。ステップＳ８３では追従速度Ｗから角速度Ｗ０を減
じる。ステップＳ８４ではステップＳ８３で求められた
差を積分する。そしてステップＳ８５で修正を必要とす
るフラップ差△２Ｘを演算する。ここで修正を必要とす
るフラップ差△２Ｘは予め定められており、図１１に示
すマップから求められる。なお図１１のマップは、船速
ごとに要修正フラップ差△２Ｘが定められている例を示
しているが、図９に示すように、船速によらない平均値
としてのマップを用意しておくこともできる。このよう
にして求められる要修正フラップ差２△Ｘは、検出され
てきたロール角Ｒｎを相殺するために修正する必要のあ
るフラップ差である。

【００３１】このようにして現在のステップ差から修正
する必要のあるフラップ差２△Ｘが求められると、図９
の目標ストローク計算のブロックに示す式から、右側シ
リンダ２４Ｒの目標ストローク量ＲＴと、左側シリンダ
２４Ｌの目標ストロークＬＴとが算出される。また図１
２に示す関係に従って可変絞り弁２２Ｒ，２２Ｌの開度
が調整される。そしてシリンダ２４Ｒ，２４Ｌは、目標
ストローク量ＲＴ，ＬＴと一致する側に、可変絞り弁２
２Ｒ，２２Ｌの開度で決まる速度で進退される。ここで
も、電磁弁２３Ｒと２３Ｌは反対ポートが用いられるよ
うに制御され、一方がａポートに切換えられると他方は
ｃポートに切換えられ、一方がｃポイントに切換えられ
ると他方はａポートに切換えられる。この結果、アクチ
ュエータ（シリンダ２４Ｒ，２４Ｌ）は反対方向に駆動
される。また可変絞り弁２２Ｒ，２２Ｌの開度は図１２
に示って常時左右同一の開度に調整され、その結果、ア
クチュエータ（シリンダ２４Ｒ，２４Ｌ）は同速度で反
対方向に駆動される。この結果、船体はピッチ角に支え
る悪影響を低く押さえながら、そのロール角が効果的に
抑制される。

【００３２】図８の制御手順では、ステップＳ８１〜８
５によって、検出されたロール角Ｒｎに基づいて要修正
フラップ差２△Ｘを演算し、ステップＳ８６ではＬｏ＋
△Ｘ，Ｒｏ＋△Ｘで計算される目標ストロークに修正す
る。このとき可変絞り弁２２Ｒ，２２Ｌの開度が図１２
に従って調整されるために、駆動装置２１０がアクチュ
エータ（シリンダ２４Ｒ，２４Ｌ）の駆動速度（図１２
の流量Ｑに比例する）を演算された要修正フラップ差２
△Ｘに比例させることになる。

【００３３】この処理手順によると、現実のロール角Ｒ
ｎの状態に基づいて、そのロール角Ｒｎを抑制するのに
必要な修正フラップ差が演算されてそれに向けて迅速に
制御されるために、船舶のロール角Ｒｎが極めて効果的
に抑制される。

【００３４】（第４実施例）次に、図１３に基づいて、
船速を検出する速度センサと、船速に応じた許容誤差を
設定しておく手段と、速度センサの検出値に応じて設定
されている許容誤差と演算された要修正フラップ差の絶
対値を比較し、後者が前者以下のとき、前記駆動装置の
動作を停止させる手段とが付加されているフラップ制御
装置の一実施例を示す。図１３の処理は図８のステップ
Ｓ８６の処理に対してステップＳ１３０以後が改良され
たものである。

【００３５】この制御手順では、図１３のステップＳ１
３０で許容誤差Ｃを読み出す。ここで許容誤差Ｃは予め
図１４の関係に基づいてマップ化されている。ここで許
容誤差Ｃはステップ差に関して許容される誤差を示し、
船速が遅い間は大きな誤差が許容され、船速が速くなる
と小さな誤差しか許容されない。これは船出が速くなる
ほどフラップ差がロール角に強く影響を及ぼすためであ
る。

【００３６】図１３のステップＳ１３１では、要修正フ
ラップ差△２Ｘの１／２、すなわち各シリンダ２４Ｒ，
２４Ｌの要修正ストローク量△Ｘの絶対値を許容誤差と
比較し、許容誤差Ｃ以下のときにはフラップの駆動動作
を停止させ（すなわちステップＳ１３２をスキップ
し）、許容誤差Ｃを越えているときにのみ駆動装置２１
０を動作させる（ステップＳ１３２）。

【００３７】すなわちこの実施例では、速度センサの検
出値に応じて設定されている許容誤差と、演算された要
修正フラップ差の絶対値を比較し、後者が前者以下のと
き、前記駆動装置の動作を停止させる。これによると、
要修正がわずかな範囲内で小刻みにフラップが揺動制御
されることが防止され、ポンプＰの無駄な運転や油圧系
２００の過熱が防止される。

【００３８】図１５は、ボタン２９ｂが押されている間
実行されるマニュアル制御時の処理手順を示し、短時間
間隔で繰り返し実行される。まず最初に右フラップのた
めにスイッチ２９ｅ，２９ｆのいづれかが押されている
か否かを判定し（Ｓ１５１）、いづれかが押されていれ
ば、右フラップを動作させる（Ｓ１５２）。このとき、
上昇スイッチ２９ｅが押されていれば右電磁弁２３Ｒを
ａポートとしてピストンを上動させ、下降スイッチ２９
ｆが押されていれば右電磁弁２３Ｒをｃポートとしてピ
ストンを下動させる。そしてそのときの右ストローク量
Ｒ０をセット値Ｒ１にセットする（Ｓ１５３）。ステッ
プＳ１５２とＳ１５３は、スイッチ２９ｅ，２９ｆのい
づれかが押されている間繰り返し実行される。この結
果、スイッチ２９ｅが押されている間右フラップは上動
し、スイッチ２９ｆが押されている間左フラップは下動
し、そしてセット値Ｒ１にはスイッチから手が離された
ときの揺動量である右ストローク量Ｒｏがセットされ
る。

【００３９】スイッチが操作されていない間はステップ
Ｓ１５４とＳ１５５が繰り返し実行される。右フラップ
１０Ｒの右ストローク量Ｒｏがセット値Ｒ１にほぼ等し
い間はステップ１５４でイエスとなり、右フラップの右
ストローク量は修正されない。ところが航行中にフラッ
プには水圧が作動し続け、その影響によってフラップが
セット値Ｒ１からずれることがある。このようにしてフ
ラップがオペレータの意に反して揺動してセット値Ｒ１
から許容量Ｅ以上ずれると、ステップＳ１５４でノーと
なる。そこでこの場合はステップＳ１５５で右フラップ
の右ストローク量Ｒｏを補正する。このときには図１６
に示す関係に右側の可変絞り弁２２Ｒの開度が調整され
る。この結果、右側のフラップ１０Ｒの右ストローク量
は、オペレータが右側のスイッチ２９ｅ，２９ｆから指
を離したときにあったストローク量に維持される。

【００４０】なお図１５のステップＳ１５６以後と図１
７は左側のフラップに対する同様の処理であり説明を省
略する。マニュアル制御時には、図１５の処理が実行さ
れるために、フラップに水圧が作用しても、そのフラッ
プの揺動量はオペレータがセットした値に維持されつづ
ける。

【００４１】さて図２に示したように、この実施例で
は、ＣＰＵ２６の異常時にＣＰＵ２６の動作をキャンセ
ルしてスイッチ２９ｃ〜２９ｆによって電磁弁２３Ｒ，
２３Ｌを切換える非常回路３０が設けられている。この
ために、ＣＰＵ２６に異常が生じても、オペレータはス
イッチ２９ｃ〜２９ｆを使って左右１対のフラップ１０
Ｌ，１０Ｒの揺動量を調整することが可能となってい
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明によると、不用意に動かすとピッ
チ角に影響を与えてしまう船尾の左右フラップを、同速
度で反対方向に自動制御するために（即ち揺動量の平均
値が一定に保たれた状態で左右フラップが揺動するため
に）、ピッチ角に及ぼす悪影響を低く押さえながらロー
ル角を効果的に抑制することができ、従来なら船首、船
尾のそれぞれの左右に計４個のフィンを必要としていた
ところを一対のフラップで実現できる。また本発明群の
一つの発明によると、その船速で許容される最大のフラ
ップ差以上に実際のフラップ差が調整されることが禁止
されるために、高い安全性が確保される。また一つの発
明によると、ロール角が所定角以下であったり、要修正
フラップ差が許容誤差内にある間はフラップを駆動する
装置の動作が停止され、無駄に動作することが防止され
る。さらに、船体が大きくロールしている間はフラップ
が高速で駆動されて船体が急速に中立姿勢に調整される
一方、ロール角が小さい間はフラップが緩やかに駆動さ
れて、ロール角は安定的に中立に維持される。同様に修
正を必要とする量が大きいほどフラップが高速で駆動さ
れ、必要修正量が小さくなるとフラップの揺動速度が小
さくされ、良好な乗心地が得られる。さらに、一つの本
発明によると、効果的にオーバーシュートの発生が抑制
され、乗員に違和感を与えることが少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる船舶の側面図。

【図２】本発明の実施の形態に係わるフラップの制御体
系図。

【図３】本発明の実施の形態に係わるフラップ制御のメ
イン制御手順図。

【図４】第１実施例の処理手順図。

【図５】ＭＡＸフラップ差と船速Ｖｎの関係を示す図。

【図６】ロール角Ｒｎとそのときの流量Ｑの関係を示す
図。

【図７】第２実施例の処理手順図。

【図８】第３実施例の処理手順図。

【図９】第３実施例のフィードバック制御の模式図。

【図１０】ロール角Ｒｎと追従速度Ｗの関係を示す図。

【図１１】積分値と要修正フラップ差△２Ｘの関係を示
す図。

【図１２】要修正ストローク量△Ｘと流量Ｑの関係を示
す図。

【図１３】第４実施例の処理手順図。

【図１４】船速Ｖｎと許容誤差Ｃの関係を示す図。

【図１５】マニュアル制御モード中の処理手順図。

【図１６】マニュル制御モード中のずれと流量の関係を
示す図。

【図１７】マニュル制御モード中のずれと流量の関係を
示す図。

【符号の説明】

１０Ｌ，１０Ｒ 左右一対のフラップ ２４Ｒ，２４Ｌ 左右一対のアクチュエータ（シリン
ダ） ２２Ｒ，２Ｌ 左右一対の可変絞り弁 ２３Ｒ，２３Ｌ 左右一対の電磁弁 ２００ 油圧糸 ２５Ｒ，２５Ｌ 左右一対の揺動量センサ（ストローク
量センサ） ２７ 速度センサ ２８ ロール角センサ ２９ 操作盤 ３０ 非常回路 ２１０ 駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 明浩 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 小玉 和正 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 前橋 一美 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−298175（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−58383（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−17471（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−368292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−241294（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−58595（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63B 39/06 B63B 39/14

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 船尾に上下方向に揺動可能に取り付けら
   れた左右一対のフラップを制御する装置であり、 それぞれのフラップを揺動させる左右一対のアクチュエ
   ータ、 船体のロール角を検出するロール角センサ、 そのロール角センサの検出値に基づいてそれぞれのアク
   チュエータを駆動する駆動装置とを備え、 その駆動装置が左右一対のアクチュエータを同速度で反
   対方向に駆動することによって、左右フラップの揺動量
   の平均値が一定に保たれた状態でそれぞれのフラップを
   揺動させることを特徴とするフラップ制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のフラップ制御装置にお
   いて、 船速を検出する速度センサ、 船速に応じて、前記左右一対のフラップの揺動量の差の
   最大値である最大フラップ差を設定しておく手段、 それぞれのフラップの揺動量を検出する左右一対の揺動
   量センサ、 速度センサの検出値に応じて設定されている最大フラッ
   プ差と、左右一対の揺動量センサの検出値の差の絶対値
   を比較し、後者が前者以上のとき、前記駆動装置の動作
   を停止させる手段とが付加されているフラップ制御装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のフラップ制御装置にお
   いて、 前記駆動装置は、アクチュエータの駆動速度を検出され
   たロール角に比例させることを特徴とするフラップ制御
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は３に記載のフラップ制御装
   置において、 前記駆動装置は、検出されたロール角が所定角以下のと
   きに動作を停止することを特徴とするフラップ制御装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のフラップ制御装置にお
   いて、 それぞれのフラップの揺動量を検出する左右一対の揺動
   量センサが付加されており、 前記駆動装置は、ロール角の方向と左右一対の揺動量セ
   ンサの検出値の差であるフラップ差から求められるロー
   ル角の方向が逆位相のとき、検出されたロール角が所定
   角以下のときにも動作することを特徴とするフラップ制
   御装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のフラップ制御装置にお
   いて、 検出されたロール角に基づいてそのロール角を打ち消す
   のに必要な左右一対のフラップの揺動量の差に関する修
   正量である要修正フラップ差を演算する手段が付加され
   ており、 前記駆動装置は、アクチュエータの駆動速度を演算され
   た要修正フラップ差に比例させることを特徴とするフラ
   ップ制御装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のフラップ制御装置にお
   いて、 船速を検出する速度センサ、 船速に応じた許容誤差を設定しておく手段、 速度センサの検出値に応じて設定されている許容誤差
   と、演算された要修正フラップ差の絶対値を比較し、後
   者が前者以下のとき、前記駆動装置の動作を停止させる
   手段が付加されていることを特徴とするフラップ制御装
   置。