JP3746671B2 - Underwater propulsion equipment - Google Patents

Underwater propulsion equipment Download PDF

Info

Publication number
JP3746671B2
JP3746671B2 JP2000336477A JP2000336477A JP3746671B2 JP 3746671 B2 JP3746671 B2 JP 3746671B2 JP 2000336477 A JP2000336477 A JP 2000336477A JP 2000336477 A JP2000336477 A JP 2000336477A JP 3746671 B2 JP3746671 B2 JP 3746671B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrating
underwater
propulsion device
vibration
underwater propulsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000336477A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002137791A (en
Inventor
郁夫 山本
郁二 寺田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000336477A priority Critical patent/JP3746671B2/en
Publication of JP2002137791A publication Critical patent/JP2002137791A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3746671B2 publication Critical patent/JP3746671B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Toys (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中推進装置に関し、特に、釣り船、作業船、潜水調査船、潜水作業船等に用いられる水中推進装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の水中推進装置としては、図8に示すように、スクリュープロペラ51が潜水調査船52に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
スクリュープロペラ51は、その回転軸方向にのみ推力を発生する。よって、潜水調査船52の方向制御のためには、舵53やサイドスラスタ54などの補助装置を必要とし、直進性能に比べ方向制御や位置保持制御の性能は制限されている。
【0004】
また、スクリュープロペラ51やサイドスラスタ54は、回転中に付近のものを巻き込むおそれがあり、安全面から使用上の制限を受けることになる。
潜水調査船において従来のスクリュー推進器では、海底の泥土を乱したり、騒音が発生して調査の妨げとなる。また、小エネルギーのため、長時間の稼動ができない、などの問題があった。
【0005】
推進および舵取りが安定的に行える水中推進装置が望まれている。
方向制御や位置保持制御が安定的に行える水中推進装置が望まれている。
効率的に推進力が得られる水中推進装置が望まれている。
推進のみならず舵取りが自由自在に行える水中推進装置が望まれている。
方向制御や位置保持制御が自由自在に行える水中推進装置が望まれている。
静粛性に優れた水中推進装置が望まれている。
【0006】
なお、本出願人の出願に係る特開平11−152085号公報には、以下の水中航走体が記載されている。すなわち、水中航走体において、前縁に固着された回動軸の往復回動により振動する翼を直列に複数組装備され、各回動軸の協調制御により、複数の翼は全体として魚の尾びれのようにしなやかに作動し、これにより推力が得られるほか、各翼の振動中心の制御により舵取りも行われるようになり、浮沈制御がタンクの注排水により行われる。
【0007】
本発明の目的は、推進および舵取りが安定的に行える水中推進装置を提供することである。
本発明の他の目的は、方向制御や位置保持制御が安定的に行える水中推進装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、効率的に推進力が得られる水中推進装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、推進のみならず舵取りが自由自在に行える水中推進装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、方向制御や位置保持制御が自由自在に行える水中推進装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、静粛性に優れた水中推進装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中の請求項対応の技術的事項には、括弧()つき、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも一つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にしているが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技術的事項に限定されることを示されるためのものではない。
【0009】
本発明の水中推進装置(100)は、装置本体の後部側に、繰返し往復するように振動することにより推進力を生成する振動部(1)を並列的に複数備えている。本発明の水中推進装置(100)では、弾性振動翼制御技術が用いられる。本発明の水中推進装置(100)は、潜水船(無索水中ビークル)そのものであることができる。
【0010】
本発明の水中推進装置(100)において、前記複数の振動部(1、1)のそれぞれは、互いに独立して制御可能な複数の振動体(1a、1b)が直列に設けられてなるものである。
【0011】
本発明の水中推進装置(100)において、前記直列に設けられた複数の振動体(1a、1b)のそれぞれは、弾性を有し、前記直列に設けられた複数の振動体(1a、1b)のうち前記装置本体のより後方側に位置する一方の前記振動体(1b)は、他方の前記振動体(1a)に比べて高い弾性率を有している。
【0012】
本発明の水中推進装置(100)において、前記複数の振動部(1、1)は、前記水中推進装置(100)が前記水中推進装置(100)によって推進される被推進物体(61)に用いられたときに前記被推進物体(61)が推進する方向(X)、または前記水中推進装置(100)自身が単独で推進するときの推進方向に概ね直交する仮想線上で互いに離間した位置に設けられている。
【0013】
本発明の水中推進装置(100)は、装置本体と、第1回動軸(4)が往復回動することによって振動する第1振動体(1a)と第2回動軸(5)が往復回動することにより振動する第2振動体(1b)とが直列に設けられてなり前記装置本体の後部側に設けられた第1振動部(1)と、第3回動軸(4)が往復回動することによって振動する第3振動体(1a)と第4回動軸(5)が往復回動することにより振動する第4振動体(1b)とが直列に設けられてなり前記装置本体の後部側に前記第1振動部(1)と水平方向に並列的に設けられた第2振動部(1)と、前記第1から第4回動軸(4、4、5、5)をそれぞれ回動させる第1から第4のアクチュエータ(14、14、15、15)と、前記第1から第4回動軸(4、4、5、5)を相互に協調制御すべく前記第1から第4回動軸(4、4、5、5)の往復回動に伴う前記第1から第4振動体(1a、1a、1b、1b)のそれぞれの振幅、周波数、振動中心および前記第1から第4振動体(1a、1a、1b、1b)の相互間の位相の設定のための制御信号(12c)を出力する振動体コマンド発生部(12)と、前記制御信号(12c)に基づいて、前記第1から第4のアクチュエータ(14、14、15、15)のそれぞれを制御する信号(13a、13a、13b、13b)を生成する角度サーボドライバ(13)とを備えている。
【0014】
本発明の水中推進装置(100)において、更に、前記装置本体の浮沈を制御すべく注排水可能なタンク(7)と、前記タンク(7)の注排水を制御する注排水制御機構(17)とを備えている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の水中推進装置の一実施形態について説明する。
【0016】
図1(a)は、本実施形態の水中推進装置を示す側面図であり、図1(b)は同水中推進装置を示す平面図であり、図1(c)は同水中推進装置を示す正面図である。図6は、本実施形態の水中推進装置が船に取り付けられた状態を模式的に示す側面図である。図7は、本実施形態の水中推進装置が潜水艇に取り付けられた状態を模式的に示す平面図である。
なお、図示しないが本実施形態の水中推進装置は、図6および図7に示すように、他の被推進物体に取り付けられた形態で用いられるのみならず、それ自身で無索式の水中ビークル(潜水調査船など)として機能することができる。
【0017】
図1(a)から(c)に示すように、本実施形態の水中推進装置100は、2つの水中航走部2、2と、これら2つの水中航走部2、2を連結するベッド部41とを備えている。2つの水中航走部2、2は、互いに同一の構成を有している。水中航走部2およびベッド部41のそれぞれは、水中での抵抗を少なくするようになめらかな曲線からなる外形を有している。水中航走部2は、正面視縦長の概ね楕円状に形成され、側面視および平面視して横長の概ね楕円状に形成されている。ベッド部41は、側面視横長の概ね楕円状に形成され、正面視および平面視して横長の概ね矩形状に形成されている。
【0018】
図6に示すように、水中推進装置100は、釣り船61に取り付けられており、釣り船61を推進させたり、釣り船61の方向制御または位置保持制御を行う。また、図7に示すように、水中推進装置100は、潜水艇62に取り付けられており、潜水艇62を推進させたり、潜水艇62の方向制御または位置保持制御を行う。
【0019】
図6および図7において、矢印Xはそれぞれ釣り船61または潜水艇62が推進する一方向を示している。2つの水中航走部2、2は、ベッド部41において、釣り船61または潜水艇62が推進する一方向Xに概ね直交する仮想線(図示せず)上で互いに離間した位置に設けられている。
【0020】
図7に示すように、2つの水中航走部2、2は、潜水艇62の後部の幅寸法(図中上下方向の寸法)よりも離間距離が大きくなるように設計されている。図6では図示されないが、2つの水中航走部2、2は、釣り船61の後部の幅寸法(紙面に直交する方向の寸法)よりも離間距離が大きくなるように設計されることができる。
【0021】
図6および図7に示すように、水中推進装置100は、ベッド部41にて釣り船61または潜水艇62に取り付けられている。図7に示すように、潜水艇62に取り付けられた水中推進装置100のベッド部41には、水中を照らすための2つのランプ42、42が設けられている。
【0022】
次に、水中航走部2の構成について説明する。上記のように、2つの水中航走部2、2の構成は互いに同一であるため、以下では一方の水中航走部2についてのみ説明し、他方の水中航走部2についての説明は省略する。
【0023】
図1(a)、図1(b)、図2および図3に示すように、水中航走部2の尾部には、2組の翼(振動翼ともいう)1a、1bが直列に設けられている。この直列に設けられた2組の翼1a、1bを合わせて翼(振動翼ともいう)1で示す。2組の翼1a、1bのそれぞれは、強度と薄さを満たすために金属板とされる。2組の翼1a、1bのうちより後方に位置する翼1bは、翼1aに比べて大きな弾性率を有している。振動翼1a、1bの前縁部には、それぞれ振動翼1a、1bを振動(揺動)させるために往復回動の可能な回動軸4、5が固着されている。
【0024】
水中航走部2の内部には、回動軸4、5をそれぞれ往復回動させる回動軸アクチュエータ14、15(図4参照)を備えた振動翼制御装置6が設けられている。振動翼制御装置6の所要電力は、バッテリ16から供給される。
この場合、バッテリ16は、充電式にすることができ、その場合には、防水加工の関係より非接触充電方式とし、電磁誘導式充電器を用いることができる。
さらに、水中推進装置100は、水中無線通信制御部(図示せず)を備えており、水上から直接水中ビークルである水中推進装置100と通信させること、および水中間での簡易通信を行うことができる。
なお、図2および図3では、バッテリ16は、2つの水中航走部2、2のそれぞれに設けられる構成としたが、この構成に代えて、ベッド部41の中央部に単一のバッテリ16が設けられる構成とすることができる。
【0025】
図4に示すように、振動翼制御装置6は、上記回動軸アクチュエータ14、15の他に、角度サーボドライバ13と振動翼コマンド発生器12とを備えている。角度サーボドライバ13は、振動翼1a、1bの回動軸4、5が相互に協調制御されるように、それぞれの回動軸アクチュエータ14、15を作動させる。振動翼コマンド発生器12は、各振動翼1a、1bの振幅、周波数、位相および振動中心について制御を行えるように角度サーボドライバ13に制御信号12cを送信する。
【0026】
図2に示すように、水中航走部2の前部は、剛性または可撓性の前部外皮2bにて覆われている。水中航走部2のうち振動翼1aに相当する部分は、軟質の繊維強化プラスチック(FRP)製被覆材のような可撓性の外皮2cで覆われている。この外皮2cは、前部外皮2bと所要の部位2aにて接続されている。同様に、水中航走部2のうち振動翼1bに相当する部分は、軟質の繊維強化プラスチック(FRP)製被覆材のような可撓性の外皮2dで覆われている。
ここで、前部外皮2b、外皮2cおよび外皮2dのそれぞれには、上記に代えて、防水性と加工性の点よりシリコン樹脂と塩化ビニールを併用することができる。
【0027】
水中航走部2では、その尾部が各振動翼1a、1bの作動に伴ってしなやかに屈曲できるように、振動翼1a、1bを覆う外皮2c、2dが可撓性を有する材質で形成されている。ここで、振動翼1bを覆う外皮2dは、振動翼1aを覆う外皮2cに比べて可撓性が高い材質で形成されており、振動翼1aよりも振動翼1bの方が弾性率が高いことに対応している。
【0028】
本実施形態の水中航走部2では、振動翼1a、1bを作動させたときに、より先端側の振動翼1bの方が弾性率が高くかつ外皮2dの方が高い可撓性を有しているため、先端側の振動翼1bが鞭のように撓ってより急激に振動する。このことにより、推進力がより効率的に得られる。
【0029】
水中航走部2には、水中推進装置100の浮沈の制御を行うための注排水可能なタンク7が設けられている。図3に示すように、水中航走部2には、タンク7の注排水制御機構として、ポンプ8および切替バルブ9,10を含む配管と、ポンプ8および各切替バルブ9,10を制御してタンク7の浮力の制御を行う浮力制御装置17とが設けられている。
なお、図2および図3では、タンク7、その注排水制御機構および浮力調整装置17は、2つの水中航走部2、2のそれぞれに設けられる構成としたが、この構成に代えて、ベッド部41の中央部に単一の、タンク7、その注排水制御機構および浮力調整装置17が設けられる構成とすることができる。
【0030】
図2および図5に示すように、ベッド部41の内部には、振動翼コントローラ28が設けられている。振動翼コントローラ28は、2つの水中航走部2、2のそれぞれの振動翼制御装置6、6に接続されている。振動翼コントローラ28は、左右の2つの水中航走部2、2の振動翼1、1を左右それぞれに制御する。
【0031】
振動翼コントローラ28は、これら2つの振動翼制御装置6、6のそれぞれの振動翼コマンド発生器12、12に、操縦指令12aおよびセンサ入力12bを出力する(図4参照)。
【0032】
次に、振動翼コントローラ28による、左右2つの水中航走部2、2の振動翼1、1の制御方法について以下に説明する。
【0033】
(1)操作量である推力を水中推進装置100の重心に掛ける推力で表す。
(2)上記(1)の推力を左右一対の振動翼1、1の水中推進装置本体との接続点に掛ける推力の和になるように、左右の振動翼1、1へ推力を配分する。
(3)舵取りの際には、左右の振動翼1、1の各推力に差を生じさせて、所望の方向へ水中推進装置100を旋回させるようにする。
【0034】
上記のように左右2つの水中航走部2、2の振動翼1、1に推力が配分された後に、それぞれの水中航走部2における振動翼1a、1bの制御のための振動翼コマンド発生器12の操作量の導出および浮力制御装置17による制御について、以下に説明する。
【0035】
(1)水中航走部2に配分された力を水平成分と垂直成分に分解する。
(2)水平成分の力の大きさは、回動軸4、5の往復回動の振幅および周波数の大きさにより制御する。また、力の前後方向の向き(前進後進)は回動軸4、5の相互間の位相により制御する。そして、舵取りのための水平成分の力の向きの制御は、振動翼1a、1bの振動中心をこの水中航走部2の中心線11から偏心させる量により行う。
(3)上記で配分された左右それぞれの振動翼1、1に対する水平方向の推力から、左右それぞれの振動翼1a、1a、1b、1bの回動速度と振幅の大きさを求め、各回動軸4、4、5、5まわりの角度が上記の回動速度と振幅になるように各振動翼制御装置6を制御する。
(4)垂直成分の力の大きさについては、浮力制御装置17によりタンク7内の水の量をポンプ8および各切替バルブ9,10を介して制御し、このようにして浮力調整が行われる。
【0036】
振動翼コマンド発生器12は、操縦指令(推進力、回頭角、浮力など)12aとセンサ入力(速度など)12bを入力し、基準波形を正弦波とした各回動軸4、5の振幅、周波数、回動軸4、5間の位相、振動中心を出力することにより振動翼1a、1bの運動を規定する。
【0037】
ここで、振動中心とは、水中航走部2の中心線11と振動翼1a、1bの振れ角の中心位置とがなす角度のことをいう。
【0038】
角度サーボドライバ13は、振動翼コマンド発生器12の出力を各振動翼1a、1bの角度信号13a、13bに変換し、回動軸アクチュエータ14、15を制御する。
【0039】
次に、振動翼制御装置6および振動翼コントローラ28および浮力制御装置17の制御方法を以下に示す。
【0040】
(1)振動翼コマンド発生器12の学習(準備)
水中航走部2の速度(流れがある場合は相対速度)と推進力毎の最適な振動翼1の振幅、周波数と位相差を下記手段にて求める。
(a)水中航走部2(または水中推進装置100)を水槽中に固定し、推力をはかるためにひずみゲージを取り付ける。
(b)水槽に一定の流れを与え、推力が発生するように振動翼1a、1bを動作させる。ここで、上記流れの流速を水中航走部2の速度として処理する。
(c)特定の推力にて回動軸アクチュエータ14、15の合計の消費電力が最小となる振動翼1a、1bの振幅、周波数と位相差の組合せを最急降下法にて求める。
(d)数種類の速度と推力の組み合わせにて(b)、(c)を行い、データを速度と推力の2次元テーブルの形にまとめる。
【0041】
(2)振動翼制御装置6の制御法
振動翼コマンド発生器12の学習を上記手順により終了させた後、下記手順により振動翼制御装置6が振動翼1a、1bを制御する。
(a)振動翼コマンド発生器12は、操縦指令(外部からの無線指令)12aの推進力とセンサ入力(水中航走部2に取り付けられた速度計からの入力)12bの速度を入力され、上記(1)で学習したテーブルを補間することにより振動翼1a、1bの振幅、周波数および位相差を出力する(符号12c参照)。
(b)振動翼コマンド発生器12は、操縦指令12aの回頭角を入力し、係数を掛け振動中心として出力する(符号12c参照)。上記係数は、振動中心の最大値を回頭角信号の最大値で正規化するような係数とする。
(c)角度サーボドライバ13は、振動翼コマンド発生器12の出力(符号12c参照)である、振幅(最大角度)をA、周波数(角振動数)をω、位相をα、振動中心をK、時間をtとすると、以下の式より回動軸アクチュエータ14、15の角度信号13a、13bを出力する。
回動軸アクチュエータ14の角度信号=Asin(ωt)+K.
回動軸アクチュエータ15の角度信号=Asin(ωt+α)+K.
(d)回動軸アクチュエータ14、15は、上記(c)で求めた角度信号13a、13bに従い、翼1a、1bを振動させる。
【0042】
(3)振動翼コントローラ28の制御法
(a)振動翼コントローラ28により、各振動翼1、1の出力可能な推力の方向と大きさを制約条件として、水中推進装置100の操縦指令(水中推進装置に掛ける力とモーメント)を非線形計画法により左右の振動翼1、1に分配する。
(b)上記(a)の各振動翼1、1に分配した力を発生する揺動パターンを上記(1)で作成したデータより求める。
(c)1往復毎に上記(b)で求めた揺動パターンを更新し、振動翼1a、1a、1b、1bを制御する。
【0043】
(4)浮力制御装置17の制御法
浮力制御装置17は下記手順により、浮力を調整する。
(a)操縦指令の浮力を浮力の向きと大きさに分解する。
(b)浮力の向きにより、浮上の時は排水弁9を開き、給水弁10を閉じ、沈降の時は給水弁10を開き、排水弁9を閉じる。
(c)浮力の大きさに従い、給水排水ポンプ8の出力を調整する。
(d)浮き袋の入口の流量が0になった(満水または空になった)とき、給水排水ポンプ8を停止する。
【0044】
上述の振動翼付き水中航走部2では、推進、回転および浮沈の3次元制御が可能になる。すなわち、前縁部に固着された回動軸4、5の往復回動により振動する翼1a、1bが直列に複数組そなえられるので、各翼1a、1bの振幅、周波数、振動中心および位相の協調制御により、上記複数組の翼1a、1bが全体として魚の尾びれのようにしなやかに揺動して所要の推力の発生および舵取りが行われるようになる。したがって、従来のスクリュープロペラ51のような巻き込みの危険性が無く、スクリュープロペラ51に比べて静粛性に優れる。
なお、本実施形態の水中推進装置100では、1つの水中航走部2について、振動翼1a、1bの数は2とされたが、3以上の複数であることができることはいうまでもない。
【0045】
また、上記水中推進装置100では、回動軸4、5が縦(垂直)方向に配設されているが、その構成に代えて、回動軸4、5が横(水平)方向に配設されれば、上記複数組の翼1a、1bが、潜水船の潜舵のように、あるいは魚の両側の胸びれのように作動して、潜水深度の変更も可能になる。
【0046】
さらに、本実施形態の水中推進装置100では、特に注排水制御可能なタンク7が設けられるので、同タンク7が魚の浮き袋のように浮力の調整を行って、水中推進装置100の浮沈制御が円滑に行われるようになる。
【0047】
さらに、本実施形態の水中推進装置100によれば、上記構成の水中航走部2が2つ水平方向に並列して設けられている。言い換えれば、2つの振動翼1、1は、釣り船61または潜水艇62(被推進物体)が推進する一方向X(図7において左方向)に概ね直交する仮想線(図示せず、図7において上下方向に延びる仮想直線)上で互いに離間した位置に設けられている。
このため、水中航走部2が1つの場合に比べて安定した、推進、舵取り、方向制御、位置保持機能を実現することができ、ベッド部41が安定する。単一の水中航走部2しか有していない場合には、振動翼1a、1bを作動させたときに、その水中推進装置が回転することがあり、安定性が得られない。特に、釣り船61に本実施形態の水中推進装置100が用いられれば、上記安定性を生かした上記位置保持機能、および上記静粛性が有効である。
図7を参照して前述したように、2つの振動翼1、1は、上記仮想線上で潜水艇62(被推進物体)の後部の幅寸法よりも大きな離間距離を有する程度に離間して設置されることにより、上記安定性の効果が大きくなる。
なお、本実施形態の水中推進装置100では、振動翼1の数は2とされたが、3以上の複数であることができることはいうまでもない。
【0048】
この場合、複数の水中航走部2、2が並列して設けられていることにより得られる上記安定性の効果は、それぞれの水中航走部2が直列に設けられた2組の振動翼1a、1bを有している代わりに、単一の振動翼しか有していない場合であっても奏することができる。
また、複数の水中航走部2、2が設けられていることにより推進力が向上する。
【0049】
またさらに、本実施形態の水中推進装置100では、振動翼1a、1bを作動させたときに、より先端側の振動翼1bの方が弾性率が高くかつ外皮2cに比べ外皮2dの方が高い可撓性を有しているため、先端側の振動翼1bが鞭のように撓ってより急激に振動する。このことにより、推進力がより効率的に得られる。
【0050】
【発明の効果】
本発明の水中推進装置によれば、より安定した方向制御や位置保持制御が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の水中推進装置の一実施形態を模式的に示し、図1(a)はその側面図、図1(b)はその平面図、図1(c)はその正面図である。
【図2】図2は、本発明の水中推進装置の一実施形態の内部構成を模式的に示す平面図である。
【図3】図3は、本発明の水中推進装置の一実施形態の内部構成を模式的に示す側面図である。
【図4】図4は、本発明の水中推進装置の一実施形態の直列に接続された2組の翼の制御系を模式的に示すブロック図である。
【図5】図5は、本発明の水中推進装置の一実施形態の左右一対の翼の制御系を模式的に示すブロック図である。
【図6】図6は、本発明の水中推進装置の一実施形態が釣り船に適用された状態を模式的に示す側面図である。
【図7】図7は、本発明の水中推進装置の一実施形態が潜水艇に適用された状態を模式的に示す平面図である。
【図8】図8は、従来の水中航走体を示す側面図である。
【符号の説明】
1 翼
1a 翼
1b 翼
2 水中航走部
2a 部位
2b 前部外皮
2c 外皮
2d 外皮
4 回動軸
5 回動軸
6 振動翼制御装置
7 タンク
8 ポンプ(給水排水ポンプ)
9 切替バルブ(排水弁)
10 切替バルブ(給水弁)
12 振動翼コマンド発生器
12a 操縦指令
12b センサ入力
12c 制御信号
13 角度サーボドライバ
13a 角度信号
13b 角度信号
14 回動軸アクチュエータ
15 回動軸アクチュエータ
16 バッテリ
17 浮力制御装置
28 振動翼コントローラ
41 ベッド部
42 ランプ
51 スクリュープロペラ
52 潜水調査船
53 舵
54 サイドスラスタ
61 釣り船
62 潜水艇
100 水中推進装置
X 推進方向
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an underwater propulsion device, and more particularly, to an underwater propulsion device used for fishing boats, work boats, diving research vessels, diving work vessels, and the like.
[0002]
[Prior art]
As a conventional underwater propulsion device, a screw propeller 51 is used in a diving research ship 52 as shown in FIG.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The screw propeller 51 generates a thrust only in the rotation axis direction. Therefore, auxiliary devices such as the rudder 53 and the side thruster 54 are required for the direction control of the diving research ship 52, and the performance of the direction control and the position holding control is limited compared to the straight traveling performance.
[0004]
In addition, the screw propeller 51 and the side thruster 54 may be caught in the vicinity during rotation, and are restricted in use from the safety aspect.
The conventional screw propulsion device in a submersible research vessel disturbs the investigation by disturbing the mud on the seabed or generating noise. In addition, there is a problem that it cannot be operated for a long time due to the small energy.
[0005]
An underwater propulsion device that can stably perform propulsion and steering is desired.
An underwater propulsion device that can stably perform direction control and position holding control is desired.
An underwater propulsion device that can efficiently obtain propulsive force is desired.
There is a demand for an underwater propulsion device that can be steered freely as well as propelled.
An underwater propulsion device that can freely perform direction control and position holding control is desired.
An underwater propulsion device excellent in silence is desired.
[0006]
In addition, the following underwater vehicle is described in Unexamined-Japanese-Patent No. 11-152085 which concerns on this application. That is, in the underwater vehicle, multiple sets of wings that vibrate in series by reciprocating rotation of the rotation shaft fixed to the leading edge are equipped in series. As a result, the thrust is obtained and steering is also performed by controlling the vibration center of each blade, and the ups and downs are controlled by pouring and draining the tank.
[0007]
An object of the present invention is to provide an underwater propulsion device that can stably perform propulsion and steering.
Another object of the present invention is to provide an underwater propulsion device capable of stably performing direction control and position holding control.
Still another object of the present invention is to provide an underwater propulsion device that can efficiently obtain a propulsive force.
Still another object of the present invention is to provide an underwater propulsion device that can freely perform steering as well as propulsion.
Still another object of the present invention is to provide an underwater propulsion device that can freely perform direction control and position holding control.
Still another object of the present invention is to provide an underwater propulsion device having excellent quietness.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem is expressed as follows. The technical matters corresponding to the claims in the expression are appended with parentheses (), numbers, symbols, and the like. The number, symbol, etc. clarifies the coincidence / correspondence between the technical matters corresponding to the claims and the technical matters of at least one of the forms / implementations. It is not intended to show that the technical matter is limited to the technical matter of the embodiment.
[0009]
The underwater propulsion device (100) of the present invention includes a plurality of vibration units (1) that generate propulsive force in parallel on the rear side of the device body so as to reciprocate repeatedly. In the underwater propulsion device (100) of the present invention, an elastic vibrating blade control technique is used. The underwater propulsion device (100) of the present invention can be a submarine (an unmanned underwater vehicle) itself.
[0010]
In the underwater propulsion device (100) according to the present invention, each of the plurality of vibration units (1, 1) includes a plurality of vibration bodies (1a, 1b) that can be controlled independently from each other. is there.
[0011]
In the underwater propulsion device (100) of the present invention, each of the plurality of vibrators (1a, 1b) provided in series has elasticity, and the plurality of vibrators (1a, 1b) provided in series. Among these, one said vibrating body (1b) located in the back side of the said apparatus main body has a high elasticity modulus compared with the said other vibrating body (1a).
[0012]
In the underwater propulsion device (100) of the present invention, the plurality of vibration units (1, 1) are used for a propelled object (61) that is propelled by the underwater propulsion device (100) by the underwater propulsion device (100). Provided in positions separated from each other on a direction (X) propelled by the propelled object (61) when being pushed, or on an imaginary line generally perpendicular to the propulsion direction when the underwater propulsion device (100) itself propels. It has been.
[0013]
In the underwater propulsion device (100) of the present invention, the main body, the first vibrating body (1a) and the second rotating shaft (5) that vibrate when the first rotating shaft (4) reciprocates are reciprocated. A second vibrating body (1b) that vibrates by rotating is provided in series, and a first vibrating portion (1) provided on the rear side of the apparatus main body and a third rotating shaft (4) are provided. The apparatus comprises a third vibrating body (1a) that vibrates by reciprocating rotation and a fourth vibrating body (1b) that vibrates by reciprocating rotation of the fourth rotating shaft (5). A second vibrating part (1) provided in parallel with the first vibrating part (1) on the rear side of the main body, and the first to fourth rotating shafts (4, 4, 5, 5). First to fourth actuators (14, 14, 15, 15) and first to fourth rotation shafts (4, 4, 5, 5). The first to fourth vibrating bodies (1a, 1a, 1b, 1b) associated with the reciprocating rotation of the first to fourth rotating shafts (4, 4, 5, 5) to control each other in a coordinated manner. A vibration body command generator (12) that outputs a control signal (12c) for setting the amplitude, frequency, vibration center, and phase between the first to fourth vibration bodies (1a, 1a, 1b, 1b). And an angle servo that generates signals (13a, 13a, 13b, 13b) for controlling each of the first to fourth actuators (14, 14, 15, 15) based on the control signal (12c). And a driver (13).
[0014]
In the underwater propulsion device (100) of the present invention, a tank (7) capable of pouring and draining to control the floating and sinking of the device main body, and an injection and drainage control mechanism (17) for controlling the pouring and draining of the tank (7). And.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an underwater propulsion device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0016]
Fig.1 (a) is a side view which shows the submersible propulsion apparatus of this embodiment, FIG.1 (b) is a top view which shows the submersible propulsion apparatus, FIG.1 (c) shows the submersible propulsion apparatus. It is a front view. FIG. 6 is a side view schematically showing a state where the underwater propulsion device of the present embodiment is attached to a ship. FIG. 7 is a plan view schematically showing a state in which the underwater propulsion device of this embodiment is attached to a submersible craft.
Although not shown, the underwater propulsion apparatus of the present embodiment is not only used in a form attached to another propelled object as shown in FIG. 6 and FIG. It can function as a submersible research ship.
[0017]
As shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c), the underwater propulsion device 100 according to the present embodiment includes two underwater cruising portions 2 and 2 and a bed portion that connects the two underwater cruising portions 2 and 2. 41. The two underwater navigation units 2 and 2 have the same configuration. Each of the underwater navigation unit 2 and the bed unit 41 has an outer shape that is a smooth curve so as to reduce resistance in water. The underwater cruising portion 2 is formed in a substantially elliptical shape that is vertically long in a front view, and is formed in a generally elliptical shape that is horizontally long in a side view and a plan view. The bed portion 41 is formed in a substantially oval shape that is horizontally long in a side view, and is formed in a generally rectangular shape that is horizontally long in a front view and a plan view.
[0018]
As shown in FIG. 6, the underwater propulsion device 100 is attached to a fishing boat 61 and propels the fishing boat 61 or performs direction control or position holding control of the fishing boat 61. Further, as shown in FIG. 7, the underwater propulsion device 100 is attached to the submersible craft 62 and propels the submersible craft 62 or performs direction control or position holding control of the submersible craft 62.
[0019]
6 and 7, arrows X indicate one direction propelled by the fishing boat 61 or the submersible craft 62, respectively. The two underwater cruising sections 2 and 2 are provided in the bed section 41 at positions separated from each other on a virtual line (not shown) generally orthogonal to the one direction X propelled by the fishing boat 61 or the submersible craft 62. .
[0020]
As shown in FIG. 7, the two underwater cruising sections 2 and 2 are designed so that the separation distance is larger than the width dimension (the dimension in the vertical direction in the figure) of the rear part of the submersible craft 62. Although not shown in FIG. 6, the two underwater cruising sections 2 and 2 can be designed such that the separation distance is larger than the width dimension of the rear part of the fishing boat 61 (dimension in the direction perpendicular to the paper surface).
[0021]
As shown in FIGS. 6 and 7, the underwater propulsion device 100 is attached to a fishing boat 61 or a submersible craft 62 at a bed portion 41. As shown in FIG. 7, the bed portion 41 of the underwater propulsion device 100 attached to the submersible craft 62 is provided with two lamps 42 and 42 for illuminating the water.
[0022]
Next, the configuration of the underwater navigation unit 2 will be described. As described above, since the configurations of the two underwater navigation units 2 and 2 are the same, only one of the underwater navigation units 2 will be described below, and the description of the other underwater navigation unit 2 will be omitted. .
[0023]
As shown in FIG. 1A, FIG. 1B, FIG. 2 and FIG. 3, two sets of wings (also referred to as vibrating wings) 1a and 1b are provided in series at the tail of the underwater navigation section 2. ing. The two sets of blades 1a and 1b provided in series are collectively shown as a blade (also referred to as a vibrating blade) 1. Each of the two sets of blades 1a and 1b is a metal plate in order to satisfy the strength and thinness. Of the two sets of blades 1a and 1b, the blade 1b located at the rear has a larger elastic modulus than the blade 1a. Rotating shafts 4 and 5 capable of reciprocating rotation are attached to the front edge portions of the vibrating blades 1a and 1b, respectively, in order to vibrate (oscillate) the vibrating blades 1a and 1b.
[0024]
Inside the underwater navigation section 2, there is provided a vibrating blade control device 6 provided with rotating shaft actuators 14 and 15 (see FIG. 4) for reciprocatingly rotating the rotating shafts 4 and 5. The required power of the vibration blade control device 6 is supplied from the battery 16.
In this case, the battery 16 can be rechargeable. In that case, a non-contact charging method can be used because of waterproof processing, and an electromagnetic induction charger can be used.
Furthermore, the underwater propulsion device 100 includes an underwater wireless communication control unit (not shown), and can communicate with the underwater propulsion device 100 that is an underwater vehicle directly from the water and perform simple communication in the middle of the water. it can.
2 and 3, the battery 16 is configured to be provided in each of the two underwater cruising units 2 and 2, but instead of this configuration, a single battery 16 is provided at the center of the bed unit 41. Can be provided.
[0025]
As shown in FIG. 4, the vibrating blade control device 6 includes an angle servo driver 13 and a vibrating blade command generator 12 in addition to the rotary shaft actuators 14 and 15. The angle servo driver 13 operates the respective rotary shaft actuators 14 and 15 so that the rotary shafts 4 and 5 of the vibrating blades 1a and 1b are cooperatively controlled. The vibrating blade command generator 12 transmits a control signal 12c to the angle servo driver 13 so that the amplitude, frequency, phase and vibration center of each vibrating blade 1a, 1b can be controlled.
[0026]
As shown in FIG. 2, the front portion of the underwater traveling portion 2 is covered with a rigid or flexible front outer skin 2b. A portion corresponding to the vibrating blade 1a in the underwater cruising portion 2 is covered with a flexible outer skin 2c such as a soft fiber reinforced plastic (FRP) coating material. The outer skin 2c is connected to the front outer skin 2b at a required portion 2a. Similarly, a portion corresponding to the vibrating blade 1b in the underwater cruising portion 2 is covered with a flexible outer skin 2d such as a soft fiber-reinforced plastic (FRP) coating material.
Here, instead of the above, silicone resin and vinyl chloride can be used in combination for the front skin 2b, skin 2c, and skin 2d in terms of waterproofness and workability.
[0027]
In the underwater navigation section 2, the outer skins 2c and 2d covering the vibrating blades 1a and 1b are formed of a flexible material so that the tail portion thereof can be flexibly bent with the operation of the vibrating blades 1a and 1b. Yes. Here, the outer skin 2d covering the vibrating blade 1b is made of a material having higher flexibility than the outer skin 2c covering the vibrating blade 1a, and the vibrating blade 1b has a higher elastic modulus than the vibrating blade 1a. It corresponds to.
[0028]
In the underwater navigation section 2 of the present embodiment, when the vibrating blades 1a and 1b are operated, the vibrating blade 1b on the distal end side has higher elasticity and the outer skin 2d has higher flexibility. Therefore, the vibrating blade 1b on the tip side bends like a whip and vibrates more rapidly. As a result, the driving force can be obtained more efficiently.
[0029]
The underwater navigation unit 2 is provided with a tank 7 capable of pouring and draining for controlling the ups and downs of the underwater propulsion device 100. As shown in FIG. 3, the underwater navigation section 2 controls the piping including the pump 8 and the switching valves 9 and 10 as well as the pump 8 and the switching valves 9 and 10 as a pouring / draining control mechanism of the tank 7. A buoyancy control device 17 that controls the buoyancy of the tank 7 is provided.
2 and 3, the tank 7, its drainage control mechanism, and the buoyancy adjustment device 17 are provided in each of the two underwater cruising units 2 and 2, but instead of this configuration, the bed A single tank 7, its pouring / draining control mechanism, and a buoyancy adjusting device 17 can be provided at the center of the portion 41.
[0030]
As shown in FIGS. 2 and 5, a vibrating blade controller 28 is provided inside the bed portion 41. The vibrating blade controller 28 is connected to the respective vibrating blade control devices 6 and 6 of the two underwater navigation units 2 and 2. The oscillating wing controller 28 controls the oscillating wings 1 and 1 of the two left and right underwater navigation sections 2 and 2 respectively.
[0031]
The vibrating blade controller 28 outputs a steering command 12a and a sensor input 12b to the vibrating blade command generators 12 and 12 of the two vibrating blade controllers 6 and 6 (see FIG. 4).
[0032]
Next, a method for controlling the vibrating blades 1 and 2 of the two left and right underwater navigation units 2 and 2 by the vibrating blade controller 28 will be described below.
[0033]
(1) The thrust that is the operation amount is represented by the thrust that is applied to the center of gravity of the underwater propulsion device 100.
(2) The thrust is distributed to the left and right vibrating blades 1 and 1 so as to be the sum of the thrusts that apply the thrust of (1) above to the connection point of the pair of left and right vibrating blades 1 and 1 with the underwater propulsion device main body.
(3) At the time of steering, a difference is generated between the thrusts of the left and right vibrating blades 1 and 1 so that the underwater propulsion device 100 is turned in a desired direction.
[0034]
After the thrust is distributed to the vibrating blades 1 and 1 of the two left and right underwater navigation units 2 and 2 as described above, generation of vibrating blade commands for controlling the vibrating blades 1a and 1b in the respective underwater navigation units 2 is generated. Derivation of the operation amount of the vessel 12 and control by the buoyancy control device 17 will be described below.
[0035]
(1) The power distributed to the underwater navigation unit 2 is decomposed into a horizontal component and a vertical component.
(2) The magnitude of the horizontal component force is controlled by the amplitude and frequency of the reciprocating rotation of the rotating shafts 4 and 5. Further, the direction of the force in the front-rear direction (forward / reverse) is controlled by the phase between the rotary shafts 4 and 5. The direction of the horizontal component force for steering is controlled by the amount by which the vibration center of the vibrating blades 1a and 1b is decentered from the center line 11 of the underwater navigation section 2.
(3) The rotational speed and amplitude of the left and right vibrating blades 1a, 1a, 1b, and 1b are obtained from the horizontal thrust applied to the left and right vibrating blades 1 and 1 distributed as described above, and each rotating shaft is obtained. Each oscillating blade control device 6 is controlled so that the angles around 4, 4, 5, and 5 have the above-described rotation speed and amplitude.
(4) Regarding the magnitude of the force of the vertical component, the amount of water in the tank 7 is controlled by the buoyancy control device 17 via the pump 8 and the switching valves 9 and 10, and thus the buoyancy adjustment is performed. .
[0036]
The oscillating blade command generator 12 receives a steering command (propulsive force, turning angle, buoyancy, etc.) 12a and sensor input (speed, etc.) 12b, and the amplitude and frequency of each of the rotary shafts 4 and 5 having a reference waveform as a sine wave. The movement of the vibrating blades 1a and 1b is defined by outputting the phase between the rotating shafts 4 and 5 and the center of vibration.
[0037]
Here, the center of vibration refers to an angle formed by the center line 11 of the underwater navigation section 2 and the center position of the swing angle of the vibrating blades 1a and 1b.
[0038]
The angle servo driver 13 converts the output of the vibrating blade command generator 12 into angle signals 13a and 13b of the vibrating blades 1a and 1b, and controls the rotary shaft actuators 14 and 15.
[0039]
Next, control methods of the vibrating blade control device 6, the vibrating blade controller 28, and the buoyancy control device 17 will be described below.
[0040]
(1) Learning (preparation) of the vibrating blade command generator 12
The optimum amplitude, frequency, and phase difference of the oscillating blade 1 for each underwater navigation section 2 (relative speed when there is a flow) and propulsive force are obtained by the following means.
(A) The underwater navigation unit 2 (or the underwater propulsion device 100) is fixed in a water tank, and a strain gauge is attached to measure thrust.
(B) A constant flow is given to the water tank, and the vibrating blades 1a and 1b are operated so that thrust is generated. Here, the flow velocity of the flow is processed as the velocity of the underwater navigation unit 2.
(C) A combination of amplitude, frequency, and phase difference of the vibrating blades 1a and 1b that minimizes the total power consumption of the rotary shaft actuators 14 and 15 with a specific thrust is obtained by the steepest descent method.
(D) Perform (b) and (c) by combining several types of speed and thrust, and collect the data in the form of a two-dimensional table of speed and thrust.
[0041]
(2) Control Method of Vibrating Blade Control Device 6 After the learning of the vibrating blade command generator 12 is ended by the above procedure, the vibrating blade control device 6 controls the vibrating blades 1a and 1b by the following procedure.
(A) The vibratory blade command generator 12 is input with the propulsive force of the steering command (radio command from the outside) 12a and the speed of the sensor input (input from the speedometer attached to the underwater cruising unit 2) 12b, By interpolating the table learned in (1) above, the amplitude, frequency and phase difference of the vibrating blades 1a and 1b are output (see reference numeral 12c).
(B) The oscillating blade command generator 12 inputs the turning angle of the operation command 12a, multiplies the coefficient, and outputs it as the vibration center (see reference numeral 12c). The coefficient is a coefficient that normalizes the maximum value of the vibration center with the maximum value of the turning angle signal.
(C) The angle servo driver 13 is an output (see reference numeral 12c) of the vibration blade command generator 12, and the amplitude (maximum angle) is A, the frequency (angular frequency) is ω, the phase is α, and the vibration center is K. When the time is t, the angle signals 13a and 13b of the rotary shaft actuators 14 and 15 are output from the following equations.
Angle signal of the rotation axis actuator 14 = Asin (ωt) + K.
Angle signal of the rotation axis actuator 15 = Asin (ωt + α) + K.
(D) The rotary shaft actuators 14 and 15 vibrate the blades 1a and 1b according to the angle signals 13a and 13b obtained in (c) above.
[0042]
(3) Control method of vibrating blade controller 28 (a) The steering blade controller 28 controls the underwater propulsion device 100 with the direction and magnitude of the thrust that can be output from the vibrating blades 1 and 1 as constraints. The force and moment applied to the device are distributed to the left and right vibrating blades 1 and 1 by non-linear programming.
(B) The swing pattern for generating the force distributed to the vibrating blades 1 and 1 in (a) is obtained from the data created in (1).
(C) The swing pattern obtained in (b) is updated for each reciprocation, and the vibrating blades 1a, 1a, 1b, and 1b are controlled.
[0043]
(4) Control Method of Buoyancy Control Device 17 The buoyancy control device 17 adjusts the buoyancy by the following procedure.
(A) The steering command buoyancy is broken down into the direction and magnitude of the buoyancy.
(B) Depending on the direction of buoyancy, the drainage valve 9 is opened and the water supply valve 10 is closed when ascending, and the water supply valve 10 is opened and the drainage valve 9 is closed during sedimentation.
(C) The output of the feed water / drainage pump 8 is adjusted according to the magnitude of the buoyancy.
(D) When the flow rate at the inlet of the floating bag becomes 0 (full or empty), the water supply / drainage pump 8 is stopped.
[0044]
In the above-described underwater traveling unit 2 with a vibrating blade, three-dimensional control of propulsion, rotation, and ups and downs is possible. That is, since a plurality of blades 1a and 1b that vibrate by reciprocating rotation of the rotation shafts 4 and 5 fixed to the front edge portion are provided in series, the amplitude, frequency, vibration center, and phase of each blade 1a and 1b are provided. By the cooperative control, the plurality of sets of wings 1a and 1b are swayed flexibly like a fish tail as a whole to generate and steer a required thrust. Therefore, there is no risk of entrainment unlike the conventional screw propeller 51, and quietness is excellent as compared with the screw propeller 51.
In the underwater propulsion device 100 according to the present embodiment, the number of the vibrating blades 1a and 1b is set to 2 for one underwater traveling unit 2, but it goes without saying that the number may be three or more.
[0045]
In the underwater propulsion device 100, the rotation shafts 4 and 5 are arranged in the vertical (vertical) direction. Instead of the configuration, the rotation shafts 4 and 5 are arranged in the horizontal (horizontal) direction. Then, the plurality of sets of wings 1a and 1b operate like a submersible of a submarine or a fin of the fish on both sides of the fish, and the diving depth can be changed.
[0046]
Furthermore, in the underwater propulsion device 100 of the present embodiment, since the tank 7 that can be controlled particularly for pouring and draining is provided, the tank 7 adjusts the buoyancy like a fish float, so that the underwater propulsion device 100 can smoothly control the rise and fall. To be done.
[0047]
Furthermore, according to the underwater propulsion device 100 of the present embodiment, the two underwater traveling sections 2 having the above-described configuration are provided in parallel in the horizontal direction. In other words, the two vibrating blades 1, 1 are imaginary lines (not shown, in FIG. 7) that are generally orthogonal to one direction X (leftward in FIG. 7) propelled by the fishing boat 61 or submersible craft 62 (propelled object). They are provided at positions separated from each other on an imaginary straight line extending in the vertical direction.
Therefore, stable propulsion, steering, direction control, and position holding functions can be realized as compared with the case where there is only one underwater navigation unit 2, and the bed unit 41 is stabilized. When only the single underwater traveling part 2 is provided, when the vibrating blades 1a and 1b are operated, the underwater propulsion device may rotate, and stability cannot be obtained. In particular, if the underwater propulsion device 100 of the present embodiment is used for the fishing boat 61, the position holding function that makes use of the stability and the quietness are effective.
As described above with reference to FIG. 7, the two vibrating blades 1, 1 are installed so as to have a separation distance larger than the width of the rear part of the submersible 62 (propelled object) on the imaginary line. By doing so, the effect of the stability is increased.
In the underwater propulsion device 100 of the present embodiment, the number of the vibrating blades 1 is two, but it goes without saying that it can be a plurality of three or more.
[0048]
In this case, the stability effect obtained by providing the plurality of underwater cruising parts 2 and 2 in parallel is that two sets of vibrating blades 1a in which the respective underwater cruising parts 2 are provided in series. Even if it has 1b instead of having 1b, it can play.
In addition, the propulsive force is improved by providing the plurality of underwater cruising sections 2 and 2.
[0049]
Furthermore, in the underwater propulsion device 100 of the present embodiment, when the vibrating blades 1a and 1b are operated, the vibrating blade 1b on the distal end side has a higher elastic modulus and the outer skin 2d is higher than the outer skin 2c. Since it has flexibility, the vibration blade 1b on the tip side bends like a whip and vibrates more rapidly. As a result, the driving force can be obtained more efficiently.
[0050]
【The invention's effect】
According to the underwater propulsion device of the present invention, more stable direction control and position holding control are realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 schematically shows an embodiment of the underwater propulsion device of the present invention, FIG. 1 (a) is a side view thereof, FIG. 1 (b) is a plan view thereof, and FIG. It is the front view.
FIG. 2 is a plan view schematically showing an internal configuration of an embodiment of the underwater propulsion device of the present invention.
FIG. 3 is a side view schematically showing an internal configuration of an embodiment of the underwater propulsion device of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control system of two sets of wings connected in series in an embodiment of the underwater propulsion device of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram schematically showing a control system for a pair of left and right wings of an embodiment of the underwater propulsion device of the present invention.
FIG. 6 is a side view schematically showing a state in which one embodiment of the underwater propulsion device of the present invention is applied to a fishing boat.
FIG. 7 is a plan view schematically showing a state where an embodiment of the underwater propulsion device of the present invention is applied to a submersible craft.
FIG. 8 is a side view showing a conventional underwater vehicle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wing 1a Wing 1b Wing 2 Underwater navigation part 2a Part 2b Front outer skin 2c Outer skin 2d Outer skin 4 Rotating shaft 5 Rotating shaft 6 Vibrating wing control device 7 Tank 8 Pump (water supply / drainage pump)
9 Switching valve (drain valve)
10 Switching valve (water supply valve)
12 Vibrating blade command generator 12a Steering command 12b Sensor input 12c Control signal 13 Angle servo driver 13a Angle signal 13b Angle signal 14 Rotating shaft actuator 15 Rotating shaft actuator 16 Battery 17 Buoyancy control device 28 Vibrating blade controller 41 Bed unit 42 Lamp 51 Screw propeller 52 Submersible research vessel 53 Rudder 54 Side thruster 61 Fishing boat 62 Submersible boat 100 Underwater propulsion device X Propulsion direction

Claims (3)

装置本体と、
第1回動軸が往復回動することによって振動する第1振動体と第2回動軸が往復回動することにより振動する第2振動体とが直列に設けられてなり前記装置本体の後部側に設けられた第1振動部と、
第3回動軸が往復回動することによって振動する第3振動体と第4回動軸が往復回動することにより振動する第4振動体とが直列に設けられてなり前記装置本体の後部側に前記第1振動部と水平方向に並列的に設けられた第2振動部と、
前記第1から第4回動軸をそれぞれ回動させる第1から第4のアクチュエータ
を備え、
前記第1から第4振動体の前縁部には、それぞれ前記第1から第4回動軸が固着されており、
前記第1振動体、前記第2振動体、前記第3振動体、及び、前記第4振動体は、弾性を有しており、
前記第2振動体は、前記第1振動体よりも前記装置本体の後方側に位置し、前記第1振動体に比べて高い弾性率を有しており、
前記第4振動体は、前記第3振動体よりも前記装置本体の後方側に位置し、前記第3振動体に比べて高い弾性率を有している
水中推進装置。
The device body,
A first vibration body that vibrates when the first rotation shaft reciprocates and a second vibration body that vibrates when the second rotation shaft reciprocates are provided in series. A first vibrating portion provided on the side;
A third vibration body that vibrates when the third rotation shaft reciprocates and a fourth vibration body that vibrates when the fourth rotation shaft reciprocates are provided in series. A second vibrating part provided in parallel with the first vibrating part on the side,
First to fourth actuators for respectively rotating the first to fourth rotation shafts ;
With
The first to fourth rotating shafts are fixed to the front edge portions of the first to fourth vibrating bodies, respectively.
The first vibrating body, the second vibrating body, the third vibrating body, and the fourth vibrating body have elasticity,
The second vibrating body is located on the rear side of the apparatus main body with respect to the first vibrating body, and has a higher elastic modulus than the first vibrating body,
The submersible propulsion apparatus, wherein the fourth vibrating body is located on the rear side of the apparatus main body with respect to the third vibrating body and has a higher elastic modulus than the third vibrating body .
請求項1に記載の水中推進装置において、  The underwater propulsion device according to claim 1,
前記第1から第4回動軸を相互に協調制御すべく前記第1から第4回動軸の往復回動に伴う前記第1から第4振動体のそれぞれの振幅、周波数、振動中心および前記第1から第4振動体の相互間の位相の設定のための制御信号を出力する振動体コマンド発生部と、  In order to coordinately control the first to fourth rotation shafts, the amplitude, frequency, vibration center, and vibration center of each of the first to fourth vibration bodies associated with the reciprocating rotation of the first to fourth rotation shafts A vibrator command generator for outputting a control signal for setting a phase between the first to fourth vibrators;
前記制御信号に基づいて、前記第1から第4のアクチュエータのそれぞれを制御する信号を生成する角度サーボドライバと  An angle servo driver that generates a signal for controlling each of the first to fourth actuators based on the control signal;
を備えた水中推進装置。Underwater propulsion device with
請求項1又は2のいずれか1項に記載の水中推進装置において、
更に、
前記装置本体の浮沈を制御すべく注排水可能なタンクと、
前記タンクの注排水を制御する注排水制御機構とを備えた水中推進装置。
In the underwater propulsion device according to any one of claims 1 and 2 ,
Furthermore,
A tank that can be poured and drained to control the rise and fall of the device body;
An underwater propulsion device including an injection / drainage control mechanism for controlling the injection / drainage of the tank.
JP2000336477A 2000-11-02 2000-11-02 Underwater propulsion equipment Expired - Fee Related JP3746671B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000336477A JP3746671B2 (en) 2000-11-02 2000-11-02 Underwater propulsion equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000336477A JP3746671B2 (en) 2000-11-02 2000-11-02 Underwater propulsion equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002137791A JP2002137791A (en) 2002-05-14
JP3746671B2 true JP3746671B2 (en) 2006-02-15

Family

ID=18812040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000336477A Expired - Fee Related JP3746671B2 (en) 2000-11-02 2000-11-02 Underwater propulsion equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3746671B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6746287B2 (en) * 2002-08-30 2004-06-08 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Underwater propelling apparatus which stably carries out a propelling operation and a steering operation
GB0521292D0 (en) * 2005-10-19 2005-11-30 Go Science Ltd Submersible vehicle
JP4255477B2 (en) * 2006-02-07 2009-04-15 Mhiソリューションテクノロジーズ株式会社 Fish robot
JP5055574B2 (en) * 2007-05-09 2012-10-24 株式会社ミュー Fin for in-vivo electrophoresis apparatus, in-vivo electrophoresis apparatus, AC magnetic field generator, and medical system
CN111976932B (en) * 2020-08-20 2021-10-08 中国科学院自动化研究所 Dolphin-like propelling mechanism
CN112666983B (en) * 2021-01-13 2024-07-19 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 AUV stable hovering device based on flow field speed decomposition method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002137791A (en) 2002-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3416522B2 (en) Underwater vehicle with vibrating wings
US20240149989A1 (en) Variable trim deflector system and method for controlling a marine vessel
US6746287B2 (en) Underwater propelling apparatus which stably carries out a propelling operation and a steering operation
Yu et al. A simplified propulsive model of bio-mimetic robot fish and its realization
CN100465067C (en) Method and apparatus to control a ship
EP2583891A2 (en) System and method for controlling a waterjet driven vessel
JP4814692B2 (en) Navigation system
CN101913418A (en) Multi-degree-of-freedom water-jet propulsion cable remote underwater robot
US20150329186A1 (en) Oscillating foil propulsion system and method for controlling a motion of an oscillating movable foil
US11718377B2 (en) Robotic eel
JP3746671B2 (en) Underwater propulsion equipment
US6350164B1 (en) Dual electric motor stern drive with forward thruster control
US20170137101A1 (en) Multifunction thruster assembly for watercraft
JP2002136776A (en) Fish robot and underwater communication apparatus
US6322406B1 (en) Dual electric motor marine propulsion system
JP3831709B2 (en) Underwater vehicle with vibrating wings
JP2003231495A (en) Underwater navigating body with oscillating hydrofoil
Bai et al. Investigations on vortex structures for undulating fin propulsion using phase-locked digital particle image velocimetry
JP3229104B2 (en) Vehicle with vibration wing control propulsion machine
JP2005254956A (en) Automated fixed point holding device of water jet propulsion ship
Masoomi et al. Novel Swimming Mechanism for a Robotic Fish
US6299493B1 (en) Steering control method and apparatus for dual electric motor marine propulsion system
JP4399526B2 (en) Underwater navigation equipment
Wolf et al. Open loop swimming performance of ‘Finnegan’the biomimetic flapping foil AUV
Low Parametric study of modular and reconfigurable robotic fish with oscillating caudal fin mechanisms

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050818

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051017

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051124

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees