JP3804035B2 - 水中翼装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、船体と全水没式の水中翼とにより揚力を発生させて航走する水中翼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、船底が深い位置にある前部船底と、船底が浅い位置にある後部船底の2つの船底を設け、該船底の段差によって区別された形状の、後部船底の前部に、下向きに突出した支柱により水中翼を支持した水中翼付き船舶が公知とされている。例えば特開平9−207872である。
この場合、水中翼は前部船底の後端よりも深い位置に配設される全水没式であり、滑走中は前部船底と後部船底のそれぞれの後端部分が水面に接して船体滑走面になると共に、水没している水中翼で船体受重量の一部を支持する揚力を発生し、この揚力が一定になるように制御されている。
図19は従来の水中翼装置の構成を示す側面図であり、図20は同じく機構図である。
図19にて該従来技術について説明する。
水中翼101は水中翼支持柱102により上方より支持されており、該水中翼支持柱102はリンク機構103に対して回動可能に支持されて、油圧式のチルトシリンダ104により可動としている。
更に、水中翼101の揚力制御のため、油圧式の制御シリンダ105によりリンク機構103を制御する構成とし、該制御シリンダ105が滑走時において水中翼101の受ける揚力と抗力により圧縮を受ける液室の圧油をアキュムレータシリンダ106にて受けるものとし、更にアキュムレータシリンダ106の該圧油による作動に対抗する付勢力を付与すべく、バランスシリンダ107を設け、揚力の上昇により水中翼101の迎角が増加した時に直ちに迎角を小さくするようにリンク機構103を保持するのである。
また、図20に示すように水中翼支持柱102の回動に関する前記の各シリンダは、コントローラCに接続した油圧ポンプP1およびP2により制御されている。油圧ポンプP2は、該水中翼101を格納及びセッティングするためのチルトシリンダ104制御用であり、これとは別に油圧ポンプP1を配設し、制御シリンダ105とアキュムレータシリンダ106とを連通する油路に対して圧油を給排するものとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法は水中翼の揚力を一定に制御する方法であったため、水中翼の周囲に空気の吸い込みが発生すると、揚力が減少することにより水中翼101は前記の揚力制御構造によりますます迎角を大きくするように制御され、失速状態が悪化する可能性が有る。また、従来の構成では、航行状態では水中翼支持柱102のリンク機構103に対する回動支点が該水中翼101の揚力中心より後方にあることで、該水中翼支持柱102に、前方よりの水流による抗力に対抗する支持力を付与しているため、障害物等により水中翼支持柱102が後方に回動して水中翼101の揚力中心が該回動支点よりも後方になると、該水中翼支持柱102は前記の支持力を失って、図19に示すように、水中翼101は水流により後上方に回動するモーメントMを発生し、回動が加速される。このため、水中翼に大きな負担が掛かる可能性がある。
【0004】
また、航行中に水中翼の迎角が変化し、制御シリンダ105が作動すると、反圧力側の作動油はタンクに開放されていて、該作動油タンクから吸入あるいは排出されるため、該作動油タンクの容量を大きくする必要がある。更に、作動油中への空気の混入やキャビテーションの発生により水中翼の揚力制御の動作が不安定になる可能性がある。
【0005】
また、前記の油圧ポンプP1・P2のように、油圧ポンプが複数必要であり、コストがかかる。構成が複雑であり制御機構の重量が重くなる。また、油圧シリンダの数が多く、整備性が低下し、必要工程が多く組み立て効率が低い。
【0006】
また、水中翼が船体中央部付近にある場合、揚力値が変化してもトリム角がほとんど変化しないため、過大な揚力値に設定され航行が安定しない場合がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明が解決しようとする課題は以上の如くであり、上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
【0008】
複動式の制御シリンダ34とアキュムレータシリンダ36を設け、船底23に固定された水中翼回動支点31a中心に、回動可能な支持柱31付き水中翼21を該制御シリンダ34のロッド伸縮作用により可動とし、該制御シリンダ34において水中翼21の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側のロッド側室34dを、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dに油路44を介して連通させ、該合力により該アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dにて発生する膨張に対抗すべく、該アキュムレータシリンダ36にバネ37を設けると共に、該水中翼21を格納及び航走状態に回動する為に、制御シリンダ34を伸縮するポンプ部材35を設けた水中翼装置において、該制御シリンダ34のロッド側室34dと該アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dを接続する油路44には、油圧ポンプ35をストップバルブ41を介して接続し、格納及び航走状態へのセッティングのため水中翼支持柱31を回動する時には、ストップバルブ41を開状態にし、航走中にはストップバルブ41を閉状態にして制御シリンダ34を摺動し該水中翼21に流体力が作用しない停船時に、前記ストップバルブ41を開放して油圧ポンプ35を駆動し、前記アキュムレータシリンダ36のロッド側室36d内に作動油を流入させ、該ロッド側室36dは前記バネ37による反発力で内圧を増加させ、前記油路44を介して制御シリンダ34のロッド側室34dも均等に増圧され、該油圧を圧力センサ42にて検出し、該圧力センサ42の検出値によって該ロッド側室34dの油圧が、求める揚力設定値となった時点でストップバルブ41を閉じ、水中翼の揚力設定値を制御するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の水中翼付き船舶の全体側面図、図2は本発明の水中翼装置の側面図、図3は本発明の水中翼装置の基本構成を示す機構図、図4は航走中の水中翼の迎角と制御シリンダに作用する力の関係を示す図、図5は水中翼の迎角が負に大きくふれた場合における迎角と制御シリンダに作用する力の関係を示す図、図6はアキュムレータシリンダに掛かる荷重とロッドの変位量の関係を示す図、図7は本発明の水中翼装置の基本構成を示す機構図、図8は図7図示の基本構成において作動油タンクへの作動油の出入りを回避するための構造を付加した状態を示す図、図9は停船時での揚力設定を可能とするための本発明の水中翼装置の基本構成を示す機構図、図10はバネ荷重量の調整により揚力設定を行うためのバネ荷重とアキュムレータシリンダのロッド変位量の関係を示す図、図11は停船時にて最適揚力を算出して揚力を設定するための本発明の水中翼装置の実施例を示す機構図、図12は停船時にて最適揚力を算出して揚力を設定するための本発明の水中翼装置の他の実施例を示す機構図、図13はコントローラ内に記憶される後部喫水と前部喫水の関係を示す図、図14はコントローラ内に記憶されるトリム角と喫水の関係を示す図、図15はコントローラ内に記憶される特定位置喫水と最適揚力の関係を示す図、図16は図11図示の水中翼装置の実施例による水中翼の揚力設定過程及び格納過程のフローチャートを示す図、図17は本発明の水中翼回動部を示す側面断面図、図18は同じく図17のA−A線断面図である。
【0010】
図1において、水中翼付き船舶の全体構成を説明する。
船底には水中翼21を配設しており、該水中翼21により揚力を発生させることが可能である。これにより船底23が海面より浮き上がった部分が増えるので、海水と船底23との接触面積が減少し、該船底23の海水より受ける抵抗力を軽減可能である。このため、船体後部に配置した推進機22により発生する推進力を有効に発揮し、効率的に推進速度を高めることが可能である。該推進機22は、該船体内に配設したエンジンにより回転駆動されている。
本発明に係る水中翼21は、船底23より下方へ突出して全水没式に構成されている。そして、港に係留する場合の如く、水深が浅くなる場合には水中翼21が海底と接触する恐れがあるので、該水中翼21を後方に回動して、船底23の中央部に構成した収納段部25に該水中翼21を収納可能に構成している。また該収納段部25より前方に連接して船底23に収納凹部23aを形成しており、水中翼21を該収納段部25内に収納している際、水中翼21を支持する後記水中翼支持柱31が該収納凹部23a内に収納される。
また、船底23の前部は深く、後部は浅く構成されており、該前部と後部の間には前記収納段部25が構成され、前記収納凹部23aは、深く形成された前部船底の後部にて形成されている。
【0011】
次に水中翼装置の構成を図2により説明する。
図2の如く、水中翼21は該水中翼21の上方に配設された水中翼支持柱31の下端に固設されており、該水中翼支持柱31は平面断面視で流線形に構成されており、全水没型に構成した水中翼21の該水中翼支持柱31の部分が、水との間で抵抗を大きくするのを阻止する構成となっている。また、水中翼21は左右長さを長く構成しており、前後長さは短く構成されている。
前記水中翼支持柱31の上部は回動軸31aに枢支されており、該回動軸31aは、船底23において、前記収納凹部23aの前上部に連通状に形成した水中翼取付凹部23b内にて回動自在に支持されている。また、該水中翼支持柱31の上端にはアーム33の一端が固設されており、該アーム33の他端には制御シリンダ34のロッド先端が接続している。また、該制御シリンダ34の基端(後端)は、船内における前記収納凹部23aの上面に立設されたブラケット24に回動自在に枢支されている。
【0012】
水中翼21の回動及び揚力制御機構の構成について説明する。
該制御シリンダ34は複動式の油圧シリンダであって、同じく複動式の油圧シリンダであるアキュムレータシリンダ36と流体接続されている。即ち、図8及び図9の如く、両シリンダ34・36のロッド(ピストンロッド)側の油室34d・36d同士を油路44にて連通し、反ロッド側の油室34e・36e同士を油路45にて連通している。
また、各油路44・45には、二方向の油圧ポンプ35の各方向の油路が接続されていて、該油圧ポンプ35を駆動することにより、該制御シリンダ34及び該アキュムレータシリンダ36のロッド側もしくはシリンダ(反ロッド)側に作動油を送油することにより、ピストンを変位させて各ロッド長を調節可能としている。
該アキュムレータシリンダ36のロッドは、船体の一部に固定された支持部材37aを往復動自在に貫通しており、該ロッドにバネ37を巻装し、該バネ37の一端は該ロッドの先端にて保持されており、該バネ37の他端は前記支持部材37aに保持されている。このため、後述する機構により、該油圧ポンプ35を駆動することなく、水中翼21の揚力をほぼ一定に応答良く制御する事が可能である。
なお、以上のような油圧式制御機構を、水圧式等にて構成することも可能である。
【0013】
上記構成において、水中翼21を水中迎角0°にした状態で、前記水中翼支持柱31における、水中翼21による揚力中心と該水中翼支持柱31の回動支点である前記回動軸31aとを結ぶ直線が、鉛直線に対して後方に10°乃至15°傾斜するように構成されている。また、該水中翼21による揚力中心と、前記水中翼支持柱31の回動支点である前記回動軸31aとの距離をR、該水中翼支持柱31の上端に固設したアーム33における、該回動軸31aと、該アーム33と制御シリンダ34のロッドとの接続点(水中翼支持柱31が制御シリンダ34より回動力を付与される力点)との間の距離(即ち、該アーム33の両端枢支点間距離)をrとした場合に、距離Rが距離rの約4倍乃至5倍になるように構成されている。これらの構成は、次に図3に基づいて詳述する。
【0014】
次に図3乃至図6において、本発明の水中翼装置の各構成要素の設定値(例えば、水中翼支持柱31の航走設定時における傾斜設定角度や、アキュムレータシリンダ36のバネ37に関する設定値等)について説明する。
まず、図3において、αは水中翼21の迎角(水中翼21下端の前上方傾斜角度)であり、θ2は前記の、該迎角αが0°の時における回動軸31aと該水中翼21の揚力中心を結ぶ直線X(この直線Xの長さがRである。)と鉛直線Vとの成す角である。また、Fは制御シリンダ34に作用する力であり、Lは水中翼21の受ける揚力であり、Dは水中翼21の受ける抗力である。そして、Pは該揚力Lと抗力Dの合力である。
また、水中翼支持柱31及びアーム33は一体状に回動軸31aを回動支点として回動するので、水中翼21及びアーム33の先端33aは前記回動軸31aを中心として回動する構成になっている。また、制御シリンダ34の支持点34aは、前記の制御シリンダ34のブラケット24に対する基端枢支点であって、移動しない。アーム33の先端33aは制御シリンダ34からの力を受ける水中翼支持柱31の力点となる。支持点34aとアーム33の先端33aとを結ぶ直線Zは、制御シリンダ34のロッド伸長により長さが変更し、これに連動して、水中翼支持柱31とアーム33とが回動軸31aを中心として回動する。
また、回動軸31aと水中翼21の揚力中心間の距離(即ち、直線Xの長さ)Rは、該回動軸31aとアーム33の先端33a間の距離(即ち、直線Yの長さ)rは、該距離Rが距離rの約4倍乃至5倍になるように構成されている。
これは、水中翼21の十分な性能を確保しつつ、該水中翼支持柱31を回動する制御シリンダ34のストロークをあまり大きくせず、経済的に構成可能にすべく設定した数値である。
このため、該水中翼21の制御効率を確保しつつも、制御シリンダ34のストロークを抑えることができ(従って、後記の構成にて判るように、アキュムレータシリンダ36のストロークや油圧ポンプ35の容量も抑えることができ)、水中翼装置の製造コストを低減可能であり、また、これらの構成部品を安価に構成可能であるため、整備に掛かるコストを削減可能である。
【0015】
前記の如く、水中翼支持柱31は、迎角αが0°の時に前記直線Xを鉛直線Vに対して後方に約10°〜15°(10°≦θ2≦15°)傾斜させるように航走中の姿勢を設定しているが、この根拠について、図4及び図5より説明する。
図4及び図5は、θ2をパラメータとする、水中翼21の迎角αと、制御シリンダ34に作用する力Fの合力Pに対する比率(F/P)との相関を示している。なお、力Fと合力Pとが、上下方向に関して、同一方向に作用する場合には、該比率F/Pは正、逆方向に作用する場合には負となる。
まず、図4は、正常航走中における相関図であって、迎角αが0°以上(水中翼21下端が水平または前上方に傾斜している状態)で、失速しない程度に設定した範囲(0°≦α<α1 ,α1 は、例えば10°)において、θ2が負の場合(例えば、図4図示のθ2=−15°)、即ち、迎角α=0°の時に前記直線Xを鉛直線Vに対して前方に傾斜させた(水中翼支持柱31を前方傾斜させた)状態に設定した場合には、前記比率F/Pは、この場合での迎角αの全範囲において負となっている(F/P<0)。
即ち、制御シリンダ34に作用する力Fと、揚力及び抗力の合力Pは、共に迎角αを増大させる方向に作用するため、両者の力をバランスさせて揚力を一定に制御することは不可能である。
従って、θ2の設定値をこの範囲に設定するのは(即ち、前記直線Xを鉛直線Vよりも前方に傾斜させるような構成は)望ましくない。
また、θ2=0の場合には、迎角αの前記範囲内での全域において、該比率F/Pの絶対値を小さくでき、即ち、制御シリンダ34の面積あるいはストロークを小さく設定できるが、迎角αの前記範囲内において、該迎角αが小さい時と大きい時とで、該比率F/Pの正負が変更する。迎角αは前記範囲において航走中に増減するので、制御シリンダ34への作用力Fと水中翼21にかかる前記合力Pとの方向が同一となったり逆になったりして、制御シリンダ34及びアキュムレータシリンダ36の油圧系統の油圧が不安定となる不具合がある。
航走中における迎角範囲において、制御シリンダ34の作動の点から最も望ましいのは、迎角αの該範囲の全域にて両力F・Pが同一方向であり、かつ、前記比率F/Pの絶対値を小さく、即ち制御シリンダ34のストロークを低く抑えられることである。
この点に鑑みて、図4の如く、10°≦θ2≦15°(θ2>0の場合は、前記直線Xが鉛直線Vに対して後方に傾斜している。)とすれば、迎角αの該範囲(0°≦α<α1 )の全域において、該比率F/Pは正となっており(F/P>0)、かつ、その絶対値も、最大となる迎角α=0の時でもあまり大きな値とはならない。従って、航走中において、10°≦θ2≦15°と設定することは、水中翼支持柱31の姿勢制御上も、制御シリンダ34の作動上も良好である。
【0016】
次に、図5は、航走中に水中翼21もしくは水中翼支持柱31の前部が障害物に当たって後方回動した場合を想定しており、迎角αは負であって、その絶対値の大きい範囲(α2 ≦α≦α3 ,例えば、α2 =−60°,α3 =−10°)について見ている。まず、θ2が負の場合(例えば、θ2=−15°)、迎角αの該範囲全域において、CF =CP ・(F/P)は正になっている。CP は水中翼の圧力係数であり、次の式で表される。
CP =2P/(ρAv2 )
上記の式において、ρは水の密度、Aは水中翼面積、vは流速である。
図5における迎角αの設定範囲は、水中翼支持柱31が後上方回動した状態を想定しており、合力Pは、水中翼支持柱31を後上方に回動させる方向に働き、障害物により回動すると、合力Pにより加速度的に後上方に回動することになる。
θ2=0の場合には、図5図示の迎角αの範囲において、迎角αが0°より遠くなるほど、CP は正から、途中で負に移行する。従って、減衰力が作用するのは、迎角αが0°よりかなり離れてから、即ち、水中翼支持柱31がかなり後方に回動してからであり、これでは水中翼21を後上方に回動するのを減衰させるには不十分である。
図5にて想定される水中翼支持柱31の後方回動時においては、回動開始後直ちに、後上方回動に対する減衰力として合力Pを作用させることが望ましい。即ち、図5図示の迎角αの全範囲においてCP が負であるのが望ましい。この点において、θ2をある正の値より大きな値にすれば、CP を全域にて負とすることができる。そして、前記の図4で、制御シリンダ34の経済上求められた10°≦θ≦15°を当てはめれば、迎角αの当該全域でCP が負となっている。
【0017】
以上のように、図4および図5に示した如く、水中翼21の迎角αが0°乃至10°においては、制御シリンダ34の受ける力が正で小さく、迎角αが負に大きくふれた場合には、制御シリンダ34は下向きのモーメントを発生する方向である負の方向に大きくなる。このため、θ2を10°乃至15°に構成することにより揚力制御を容易に構成可能である。
即ち、巡行時に小さい力により該水中翼21を制御可能であり、該水中翼21が失速した場合には、該水中翼21の受ける水の抵抗が大きくなることにより該水中翼21の迎角を小さくし、該水中翼21の失速状態を早期に解消することが可能である。また、障害物などにより水中翼支持柱31が回動した場合、該水中翼21は水流により元の位置に戻す方向に力を受ける。このため、該水中翼支持柱31の回動は減速され、該水中翼支持柱31が船底23に衝撃を与える可能性が少なくなる。
【0018】
次に、図6より、前記アキュムレータシリンダ36に装着されるバネ37の構成について説明する。アキュムレータシリンダ36の受ける荷重Faは、前記バネ37のバネ係数K及びアキュムレータシリンダ36のロッドの変位量Saにより決定される。該アキュムレータシリンダ36に挿嵌されたバネ37において、該バネ37のバネ係数K及び該バネ37の予圧縮量Cは、図6に示すように、破線で示すアキュムレータシリンダ36の受ける力Faに近似するように構成されている。
このため、水中翼21の迎角αにより揚力が発生した場合に、該揚力が必要以上に大きくなると、バネ37が圧縮され、水中翼支持柱31が回動すると共に該水中翼21の迎角αが小さくなり、揚力が小さくなる。このように、揚力に応じてバネ37が伸縮し、水中翼21の受ける揚力を調節可能に構成している。
【0019】
次に、制御シリンダ34とアキュムレータシリンダ36の作動油系統に関する実施例について、図7及び図8より説明する。
図7及び図8の各実施例において、制御シリンダ34とアキュムレータシリンダ36は油路44・45により流体接続されている。即ち、該制御シリンダ34のロッド側とアキュムレータシリンダ36のロッド側とは油路44により接続されており、また、該制御シリンダ34の反ロッド側とアキュムレータシリンダ36の反ロッド側とは油路45により接続されている。
また、格納時及び航走開始時における水中翼支持柱31の回動のため、前記の二方向の油圧ポンプ35の各給排油路をそれぞれ油路44・45に連結しており、例えば航走開始時においては、油路45から油路44に圧油を流入する方向にポンプを駆動することにより、制御シリンダ34のロッドを収縮させて水中翼支持柱31を前方に回動させるものであり、逆に格納時には、油路44から油路45に圧油を流動させて制御シリンダ34のロッドを伸長し、水中翼支持柱31を後方に回動させるのである。
そして、図7の第一実施例において、該油路45には、アキュムレータ81が接続されている。このため、上記油路45に過剰な圧力がかかった場合には、該アキュムレータ81により圧力が吸収される構成になっている。このため、制御シリンダ34およびアキュムレータシリンダ36により構成される水中翼制御機構26を安定して作動させることが可能である。
【0020】
図8の第二実施例においては、同様に制御シリンダ34とアキュムレータシリンダ36とが油路44・45により流体接続されているが、制御シリンダ34のロッド側室34dの反ロッド側室34eに対する面積比(断面積比、即ち、ロッド正面断面積を除いた分のロッド側室34dの正面断面積の、反ロッド側室34eの正面断面積に対する比)と、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dの反ロッド側室36dに対する面積比(断面積比、即ち、ロッド正面断面積を除いた分のロッド側室36dの正面断面積の、反ロッド側室36eの正面断面積に対する比)とが等しくなるよう構成されている。
該制御シリンダ34のピストンがロッド側に変位した場合には、該ロッド側の作動油がアキュムレータシリンダ36のロッド側室36dに流入する。該アキュムレータシリンダ36の反ロッド側室の作動油はこれにより、該アキュムレータシリンダ36より押し出され、油路を介して制御シリンダ34の反ロッド側34eに流入する。
ここにおいて、制御シリンダ34のロッド側室34dの側面断面積をD1、反ロッド側室34eの側面断面積D2、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dの側面断面積をD3、反ロッド側室36dの側面断面積をD4、制御シリンダ34のロッドの移動量をs1、アキュムレータシリンダ36のロッドの移動量をs2とすると、
D1・s1=D3・s2 であり、D1/D3=s2/s1である。
しかし、前述の如く面積比を構成するので、D1/D2=D3/D4である。
即ち、D4・s2=D2・s1となり、制御シリンダ34とアキュムレータシリンダ36を接続した系内における容積の変化は生じない。このため、作動油中に気泡の混入を防止可能である。
また、油路45に前記の如くアキュムレータ81を接続することにより、急激なロッドのストローク変化時のキャビテーションを防止可能である。
【0021】
このため、作動油のタンクへの出入りが無いので、作動油タンク容量を小さく構成可能であり、作動油の抵抗による制御シリンダ34およびアキュムレータシリンダ36の変位摺動時の作動抵抗を減少可能であり、前記水中翼21を円滑に制御可能である。
このように、制御シリンダ34とアキュームレータシリンダ36の面積比を工夫することでの作動油タンクへの作動油出入りの回避により、作動油中への空気の混入がなくなり、更にはアキュムレータの付加により、キャビテーションの発生が無いので、水中翼21の迎角αの動作を安定的に行うことが可能である。また、該水中翼21制御機構の耐久性を向上可能である。
【0022】
図9乃至図16は、該油圧系を用いての揚力設定に関する実施例である。従来は航走中にトリム角を一定に制御すべく揚力設定値を調節していたのに対し、本発明においては、停船時に揚力設定値の調整ができるようにしている。
まず、図9及び図10により、揚力設定値の変更手段に関する実施例を説明する。
図9において、該制御シリンダ34のロッド側室34dと該アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dを接続する油路44には、油圧ポンプ35が開閉弁のストップバルブ41を介して接続されている。格納及び航走状態へのセッティングのため水中翼支持柱31を回動する時には、ストップバルブ41を開状態にして油圧ポンプ35の作動により作動油を油路44に流動させて制御シリンダ34を摺動し、航走中にはストップバルブ41を閉状態にして油路44・45間の圧油流動を遮断する。
更に、前記アキュムレータシリンダ36のロッド側室36d(油路44を介して制御シリンダ34のロッド側室34dにも接続される。)には圧力センサ42が接続されており、該ロッド側室36d(ロッド側室34d)の圧力を検出可能に構成されている。
なお、63は、制御シリンダ34のロッド伸長による水中翼21の格納時におけるリミットスイッチであり、前記油圧ポンプ35の駆動にて制御シリンダ34のロッドを伸長し、水中翼21及び水中翼支持柱31が格納位置に達すると、制御シリンダ34のロッドに連結される前記アーム33が該リミットスイッチ63に当接してスイッチをONし、これに基づいて、該油圧ポンプ35の駆動を停止し、制御シリンダ34のロッドを停止するのである。
【0023】
上記構成において、格納及び航走姿勢へのセッティング時には、ストップバルブ41を開状態にして油圧ポンプ35を駆動し、油路44・45間に作動油を流動させる。この時、アキュムレータシリンダ36はバネ37の付勢力によりロッドは変位せず、作動油は制御シリンダ34に対して流入する。例えば、航走姿勢へのセッティング時には、制御シリンダ34のロッド側室34d内に作動油が流入してロッドが収縮し、これにより水中翼支持柱31を前方回動させる。
また、水中翼支持柱31を航走姿勢にした状態で、停船した時、制御シリンダ34のロッドは収縮変位における最大ストロークに達しており、この状態で前記ストップバルブ41を開放し、油圧ポンプ35を駆動して、油路45から油路44に作動油を送油すると、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36d内に作動油が流入して、ロッドが収縮変位しようとするが、前記バネ37がこれに対抗して圧縮され、ロッド側室36dにはピストンによる反発力を受けて、内圧が増加する。
このように、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dが増圧され、油路44を介して制御シリンダ34のロッド側室34dも均等に増圧される。該アキュムレータシリンダ36のロッドの変位量と圧力との関係は、バネ37のバネ定数により決まっているので、両ロッド側室34d・36d(油路44を介して同一圧油)の油圧を前記の圧力センサ42にて検出することにより、バネ37のバネ定数との演算にて、該アキュムレータシリンダ36のロッドの変位量を判断可能である。このロッド変位量を大きくするほど、水中翼21の揚力設定値Lは大きくなる。
従って、圧力センサ42の検出によって該ロッド側室34dの油圧を調節し、求める揚力Lの設定値(揚力設定値)に対応する油圧(アキュムレータシリンダ36のロッド圧縮摺動量)となった時点でストップバルブ41を閉じて、その水中翼に合った揚力設定値とするものである。
【0024】
また、図10に示すように、バネ37をダブルバネに構成し、水中翼21の受ける揚力により制御シリンダ34の受ける力に対応した揚力設定を行うことが可能である。
バネ37がダブルバネに構成されているため、ストロークによりバネ常数が折れ線的に変化し、図10において下方より二番目及び三番目のバネ特性に示すように、水中翼21の受ける揚力により、制御シリンダ34の受ける力に対応した揚力設定を行うことが可能である。また、バネ37の予圧縮量を可変にすることにより、揚力の大小に対応した揚力設定値を変更可能である。また、バネ37を多段バネ、不等ピッチスプリングにて構成し、揚力に対応させることも可能である。
【0025】
このようにして、想定される航海速度等に応じて揚力設定を行うことが可能であり、前記水中翼21を円滑に行うことが可能となり、水中翼船1の姿勢を安定して制御できる。
【0026】
次に、揚力設定に関し、最適揚力設定値の算出についての実施例を、図11乃至図15より説明する。
図11図示の実施例においては、水中翼船1の船底の前部及び後部に水室52a・53aが配設されており、該水室52a・53aは、該水中翼船1の船体中心線上に位置するように構成されている。該水室52a・53aには、船底に設けた孔より水が導入可能に構成されており、該水室52a・53aは船底より水面の位置まで水が満たされる。また、該水室52a・53aは船の動揺や波により水室内水面が大きく変動しないように該水室52a・53aの下部は、断面積を絞り、ダンピングを効かせている。該水室52a・53aの水位は、後述する喫水センサ52・53により検出可能に構成されている。
【0027】
水中翼船1には、コントローラ51、喫水センサ52・53、圧力センサ42、水中翼制御機構26が配設されておいる。該コントローラ51は該水中翼船1の前後に配設した前記喫水センサ52・53に接続されており、該水中翼船1の前部および後部の喫水量を検出し、トリム角を認識可能に構成されている。
また、該コントローラ51には、図9図示の揚力変更手段に用いられる圧力センサ42と、前記水中翼制御機構26の油圧ポンプ35が接続されており、該圧力センサ42によりアキュムレータシリンダ36のロッド側の圧力を認識可能であり、また、該油圧ポンプ35の駆動を制御可能に構成している。
【0028】
前記コントローラ51には、船体重量、重心位置が変化した場合の水中揚力の最適値が予め記憶されている。また、船体前後の喫水における喫水に対する最適揚力の関係が、図13に示すように、マップとして記憶されており、該マップを基にそのときの最適揚力値が算出され、指定値として揚力が制御される。或いは船体前後の喫水検出値の差によりトリム角を検出できることから、図14の如く喫水(前後いずれかの)とトリム角に対する最適揚力の関係をマップとして記憶するものとしてもよい。
前記コントローラ51には、喫水センサ52・53よりの検出値が入力され、該コントローラ51において、両センサ52・53の各検出値の平均値を算出して、該平均値を図13図示のマップに当てはめ、最適揚力が算出される。
或いは図14図示のマップを記憶している場合には、両センサ52・53の各検出値の平均値の差を算出してトリム角を算出し、これと喫水センサ52・53のいずれかの検出平均値を図14図示のマップに当てはめて、最適揚力を算出する。
【0029】
このように算出した最適揚力値を得るように、該コントローラ51の指令により該水中翼制御機構26の油圧ポンプ35が駆動され、アキュムレータシリンダ36のロッド側の圧力が制御される。また、この際、圧力センサ42により該コントローラ51に前記アキュムレータシリンダ36のロッド側の圧力がモニタされる。こうして、水中翼21の揚力を設定するものである。
【0030】
図12図示の最適揚力設定値の算出手段に関する他の実施例を説明する。
検出手段として、図12の如く、船体後部には傾斜センサ54が配設されており、該船体前部に配設した喫水センサ52による停船時の喫水と該傾斜センサ54による停船時の傾斜により、トリム角および前部喫水後部喫水が算出され、上記の如く、該水中翼21の揚力設定が行われる。該構成において、前部に喫水センサ52、後部に傾斜センサ54を配設することにより、トリム角及び前部喫水後部喫水を算出可能であるため、船体後部において船底に水室を設ける必要がなく、船底の構成を簡便に構成可能である。
【0031】
一方、コントローラ51には、船体重量、重心位置が変化した場合の水中揚力の最適値が予め記憶され、また、該喫水センサ52による喫水検出値と該傾斜センサ54によるトリム角検出値との関係が、図14に示すように、マップとして記憶されており、該マップを基にそのときの最適揚力値が算出され、指定値として揚力設定値に対応したロッド側圧力が制御される。
このコントローラ51に、喫水センサ52と傾斜センサ54の両検出値が入力され、両検出値の平均値を算出し、該コントローラ51において、両検出平均値を図14図示のマップに当てはめて、最適揚力が算出される。
【0032】
また、図11及び図12図示の実施例以外に、水中翼船1の水中翼21の取付け位置付近の喫水を検出し、該検出値に基づき水中翼21の揚力調節を行うことも可能である。
この場合、コントローラ51には、図15に示すように、該喫水検出手段を配設した部位の喫水量と揚力の関係を示すマップが記憶されており、該喫水量検出手段の値に基づき最適揚力が算出され、揚力設定値に対応したロッド側圧力制御がおこなわれる。
【0033】
上記の如く構成するため、水中翼船1の積載状態に応じて安定した揚力を発生可能であり、水中翼21に流体力が作用しない停船時に低圧で揚力設定を行うことにより、複雑な装置を必要とせず、機器類の点数を減らし、安価な機器構成で揚力設定を行うことが可能である。
また、停船時に水中翼21の揚力設定をするため、迎角制御用の制御シリンダ34には、水中翼に掛かる力が働いておらず、前記アキュムレータシリンダ36のロッド側の圧力を制御するのに必要な油圧が低くてすむ。このため、油圧ポンプ35を低圧用のポンプにより構成可能であり、水中翼制御機構26のコストを軽減可能である。
また、停船時には船体の姿勢が安定しており、正確に喫水やトリム角を検出可能である。このため、揚力制御を正確に行うことが可能である。
【0034】
次に、図9図示の揚力変更手段と、図11図示の最適揚力算出手段(コントローラ51には図13図示のマップを記憶。)とを用いての、水中翼21の揚力設定過程、及び水中翼21の収納工程について説明する。
フローチャート61は航行開始時における水中翼21の揚力設定の過程を示すものである。まず、停船中で、水中翼21を前記収納段部25内に収納した状態において、水中翼チルトダウンスイッチが入れられることにより(S11)、油圧ポンプ35が正転駆動される(即ち、油路45より油路44に作動油を流動させる)と共に、ストップバルブ41がオン(開状態)となり(S12)、該油圧ポンプ35により押し出される作動油をアキュムレータシリンダ36のロッド側室36d及び制御シリンダ34のロッド側室34dに流入可能にする。
制御シリンダ34のロッドが最大収縮ストロークに達するまでは、アキュムレータシリンダ36dのピストンにはバネ37の付勢力が働いているので、該作動油は主に制御シリンダ34のロッド側室34d内に流入して、制御シリンダ34のロッドを収縮変位させ、格納状態となっていた水中翼支持柱31を前下方に回動させる。該制御シリンダ34が最大収縮ストロークに達し、水中翼支持柱31が回動停止すると、コントローラ51に前記喫水センサ52・53の検出値が入力され(S13)、該コントローラ51において、図13図示のマップに基づき、検出した喫水値に対応した水中翼21の揚力を得べく、制御シリンダ34のロッド側室34dの設定圧力が算出される(S14)。
制御シリンダ34が最大収縮ストロークに達してからなおも油圧ポンプ35を駆動すると、該油圧ポンプ35より油路44に流入する作動油は、バネ37の付勢力に対抗して、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36d内に流入し、これにより、ロッド側室36d内、そして、該油路44を介して該ロッド側室36dに連通する制御シリンダのロッド側室34d内が均等に増圧される。これにより、制御シリンダ34のロッド側室34d内の油圧を、前記の如くコントローラ51にて算出した圧力設定値に達するまで増圧する。
【0035】
前記アキュムレータシリンダ36のロッド側室36d(及び制御シリンダ34のロッド側室34d)の圧力は、圧力センサ42により検出され、コントローラ51に入力される(S15)。該圧力センサ42により検出された圧力値Pが前記コントローラ51において算出された圧力Pd以上になるまで(S16)、前記油圧ポンプ35は正転駆動され続け、前記ストップバルブ41はオン状態のままで、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dおよび制御シリンダ34のロッド側室34dに作動油が流入される。
前記圧力センサ42による検出圧力値Pが設定圧力Pd以上になると(S17)、前記油圧ポンプ35の駆動が停止すると共に、ストップバルブ41がオフとなり(即ち、閉状態となり)、ストップバルブ41にて油路45から油路44への作動油の流動が遮断される(S17)。これにより、水中翼21の揚力が一定に制御できる構成に保たれる。
この後、航海可能ランプがオンとなり、航海可能な状態であることを示す(S18)。
なお、この揚力設定過程のフローチャートは、図11の実施例或いは図12の実施例であって、図14図示のマップを使用する場合においても、また、図15図示のマップを使用する船体中央部の喫水を検出する実施例においても同様であり、図14図示のマップを使用する場合には、S13の喫水検出は、「喫水及びトリム角検出」と置き換えられる。
【0036】
次に、格納過程のフローチャート62について説明する。
水中翼チルトアップスイッチをオンすることにより(S21)、油圧ポンプ35が逆転駆動され、ストップバルブ41がオン(開状態)となり(S22)、油路44から油路45へ作動油が流入する。このため、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36d及び制御シリンダ34のロッド側室34dから作動油が流出して、両シリンダ36・34の反ロッド側室36e・34eに作動油が流入し、該アキュムレータシリンダ36のロッド側および制御シリンダ34のロッド側油圧が低下した後、更に該制御シリンダ34のロッドが伸長変位し、水中翼支持柱31が後上方に回動される。
水中翼21が前記収納段部25に収納され、アーム33がリミットスイッチ63をオンにすると(S23)、油圧ポンプ35の駆動は停止され、該ストップバルブ41はオフ(閉状態)となる(S24)。この後、チルト完了ランプにより水中翼21の収納を確認可能である(S25)。
【0037】
最後に、本発明の水中翼装置の防水性やメンテナンス性向上のための水中翼回動軸とその周辺構造に関して説明する。
図17、図18において、後記の軸受カバー71にて覆われる前記の水中翼取付凹部23b内にて、水中翼支持柱31の上部31bは、キーを介して回動軸31aに相対回動不能に挿嵌されており、該回動軸31aの両端は、水中翼取付凹部23bより船内に突出している。該回動軸31aの両端には、キーを介してスリーブ74・74が相対回動不能に挿嵌されている。該スリーブ74と該上部31bの間にはOリング75が挿嵌されており、該上部31bとスリーブ74の間よりの水の浸入を防止可能に構成している。これにより、回動軸31aに水が接触することが無く、該回動軸31aの耐久性を向上可能である。
また、該スリーブ74には左右一対のアーム33・33が固設されており、該アーム33・33の各上端には回動軸33aがそれぞれ嵌挿されていて、両回動軸33a・33a間に制御シリンダ34のロッドの先端を回動自在に挟持している。これにより、該制御シリンダ34により前記アーム33を回動し、水中翼支持柱31を回動可能に構成されている。前記各スリーブ74の外端はフランジ状部74aとなっており、各スリーブ74の外周にはハウジング73をリング状に配設して、該ハウジング73と該スリーブ74との間に軸受72が配設されている。各軸受72は、該スリーブ74の外周からのラジアル応力と、そのテーパー状部74aより受けるスラスト応力とを受けるべく、本実施例では、テーパーローラ軸受となっているが、両応力を受ける構造であれば、他の構造の軸受でもよい。こうして、スリーブ74の該ハウジング73に対する回動を円滑にすることが可能である。
左右両ハウジング73・73の間には軸受カバー71が連結固設されており、該軸受カバー71は船底23において、前記回動軸31aの前方および上方を覆う構成になっていて、その内部に前記の水中翼取付凹部23bを形成しているのである。
【0038】
上記構成において、前記軸受カバー71は、船底23に溶接固定されており、水中翼支持柱31の回動を許容すべく、該軸受カバー71の下端が開口していて、外水が該水中翼取付凹部23b内に流入するものの、スリーブ74とハウジング73の隙間には、Oリング76a・76bを配設することにより、軸受72を配設した部分の機密性を保持する構成をとっている。
このため、該水中翼取付凹部23b内の外水と接触するのは、水中翼支持柱31とハウジング73および軸受カバー71となり、アーム33、スリーブ74、回動軸31aおよび軸受72は水に接触しない構成になっている。また、該構成において、軸受72は水の浸入を防止するOリング76aを介して、水中翼取付凹部23bより隔離されて、船内側に配設されている。
【0039】
上記構成をとるため、回動軸31aと制御シリンダ34を船内に設置可能であり、該軸受72を安価で摩擦の少ない(例えば前記のテーパーローラー軸受のような)軸受により構成可能であり、制御シリンダ34を安価ものにより構成可能であり、船内より据えつけ可能であるため、据え付け時の手間を簡素化可能である。また、容易に整備を行うことが可能である。
そして、軸受72および制御シリンダ34を、水に浸入する水中翼取付凹部23bより隔離して船内に配設可能であるため、該軸受72及び制御シリンダ34の耐蝕性を考慮する必要がなく、安価なものを使用するsことが可能である。これにより水中翼制御機構26を安価に構成可能である。
また、摩擦の少ない軸受72を使用する事が可能であるため、水中翼21の制御性を向上可能である。また、水中翼船1を海上に浮かべた状態で制御シリンダ34のエア抜き等の整備および該水中翼制御機構26(図2図示)の機械部の整備を容易に行うことが可能であり、据え付け時および整備時のコストを減少可能である。
また、水に接触する部材を少なく構成可能であり、該水中翼制御機構26において、水に接触しない部材を加工性の良い材質のものにより構成可能であり、該水中翼制御機構26の製造コストを削減可能である。
回動軸31aに水中翼支持柱31及びアーム33が固定されており、該アーム33を制御シリンダ34により回動し、水中翼支持柱31を回動するため、該水中翼制御機構26をコンパクトに構成可能であり、船底の空間を有効に利用可能であり、容易に船体に取り付け可能である。
【0040】
上記の如く構成したことにより、船底に固定された支点を中心に回動可能な支柱付き水中翼を制御シリンダのロッド伸縮作用により可動とし、該制御シリンダにおいて水中翼の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側の室を、アキュムレータシリンダの一室に連通させ、該合力により該アキュムレータシリンダの該一室にて発生する膨張に対抗すべく該アキュムレータシリンダに付勢部材を設けた水中翼装置において、該水中翼の迎角を零度にした状態で、水中翼揚力中心と水中翼回動支点とを結ぶ直線が、鉛直線に対して後方側に約10°乃至15°傾斜するように構成することにより、航走中に水中翼が失速した場合に、該水中翼の受ける抵抗が大きくなり該水中翼の迎角の量を小さくする方向に力が作用する。また、制御シリンダのストロークをさほど大きくすることなくこの作用が発揮される。
このため、制御シリンダの経済性を確保しつつ、該水中翼が失速状態より容易に抜け出すことが可能となる。このため、水中翼を安定制御可能であり、水中翼船の姿勢が安定し、該水中翼船の乗り心地を向上可能であり、航行に必要な駆動力の効率を向上可能である。
また、該水中翼が障害物等により支柱が後方に大きく回動した場合に、該水中翼が受ける抵抗力により該水中翼が下向きに回動されるので、前記障害物により水中翼が上方に急激に回動され船底に接触する可能性を減少可能である。
【0041】
また、船底に固定された支点を中心に回動可能な支柱付き水中翼を制御シリンダのロッド伸縮作用により可動とし、該制御シリンダにおいて水中翼の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側の室を、アキュムレータシリンダの一室に連通させ、該合力により該アキュムレータシリンダの該一室にて発生する膨張に対抗すべく該アキュムレータシリンダに付勢部材を設けた水中翼装置において、水中翼回動支点と水中翼揚力中心との間の距離は、該水中翼回動支点と該水中翼支持柱のアキュムレータシリンダよりの力点との間の距離の約4乃至5倍となることにより、水中翼の可動性能を十分維持すると共に、該水中翼を回動するシリンダのストロークを経済的に構成可能である。
このため、水中翼装置の製造コストを低減可能であり、該水中翼の制御効率を向上可能であり、構成部品を安価に構成可能であるため、整備に掛かるコストを削減可能である。
【0042】
また、複動式の制御シリンダとアキュムレータシリンダを設け、船底に固定された支点を中心に回動可能な支柱付き水中翼を該制御シリンダのロッド伸縮作用により可動とし、両シリンダのロッド側の室同士と反ロッド側の室同士を連通させ、該制御シリンダにおいて水中翼の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側の室と連通するアキュムレータシリンダの室の膨張力に対抗すべく付勢部材を設けた水中翼装置において、両シリンダにおけるロッド側の室と反ロッド側の室との間の断面積比を等しくすることにより、タンク(両シリンダを油圧シリンダとする場合には作動油タンク)への流出入が無く、空気の混入が回避でき、タンクの容量を小さく構成可能である。
また、必要な作動流体量(油圧の場合には作動油量)を減少可能でなので、低コスト化を実現できる他、該作動流体の流出入に伴う慣性力および脈流を減少可能であり、該水中翼装置への負荷を低減可能である。これにより、該水中翼装置の耐久性を向上可能であり、該水中翼装置の制御性を向上可能である。
【0043】
また、船底に固定された支点を中心に回動可能な支柱付き水中翼を制御シリンダのロッド伸縮作用により可動とし、該制御シリンダにおいて水中翼の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側の室を、アキュムレータシリンダの一室に連通させ、該合力により該アキュムレータシリンダの該一室にて発生する膨張に対抗する付勢力を付与するバネ部材を該アキュムレータシリンダのロッドに付設した水中翼装置において、該バネの予圧縮量の可変手段を付加し、停船時に、該可変手段の制御にて該バネの予圧縮量を調節することにより、水中翼の揚力設定を調節することにより、機械的なバネ圧縮量の調節という容易な構成により、水中翼の揚力設定を行うことが可能である。該水中翼装置を構成する部品点数を減少可能であり、該水中翼装置の耐久性を向上でき、整備性を向上できる。また、安価な部材により該水中翼装置を構成可能であり、製造コストを低減可能である。また、バネを交換にすることにより水中翼装置の揚力制御特性を容易に変更可能である。
【0044】
また、船体の中央付近に揚力を制御可能な水中翼を持つ船において、停船時の船体の前後の喫水を検出し、該検出値の平均値および差を用いて水中翼の揚力設定可能に構成するのため、停船時に水中翼の揚力設定を行うことが可能であり、該水中翼の揚力設定に必要となる油圧を低圧にすることが可能である。
これにより、該水中翼の揚力設定を行う油圧シリンダを低圧用のものとすることが可能であり、該水中翼装置を構成する部材を安価にすることが可能である。また、停船時に喫水を検出するするため、該喫水量を正確に検出可能であり、水中翼装置において簡便に構成により揚力設定を行うことが可能である。
【0045】
また、船体の中央付近に揚力を制御可能な水中翼を持つ船において、停船時の船体の喫水をトリム角を検出し、該検出値を用いて水中翼の揚力設定を行うのため、停船時に水中翼の揚力設定を行うことが可能であり、該水中翼の揚力設定に必要となる油圧を低圧にすることが可能である。
これにより、該水中翼の揚力設定を行う油圧シリンダを低圧用のものとすることが可能であり、該水中翼装置を構成する部材を安価にすることが可能である。また、停船時に喫水を検出するするため、該喫水量を正確に検出可能であり、水中翼装置において簡便に構成により揚力設定を行うことが可能である。
【0046】
また、船体の中央付近に揚力を制御可能な水中翼を持つ船において、停船時の船体の水中翼取付け位置付近の喫水を検出し、該検出値を用いて水中翼の揚力設定を行うのため、停船時に水中翼の揚力設定を行うことが可能であり、該水中翼の揚力設定に必要となる油圧を低圧にすることが可能である。
これにより、該水中翼の揚力設定を行う油圧シリンダを低圧用のものとすることが可能であり、該水中翼装置を構成する部材を安価にすることが可能である。また、停船時に喫水を検出するするため、該喫水量を正確に検出可能であり、水中翼装置において簡便に構成により揚力設定を行うことが可能である。該水中翼装置をコンパクトに構成可能であり、該水中翼船の船底の空間を有効に使用可能である。
【0047】
また、船底に固定された支点を中心に回動可能な支柱付き水中翼を制御シリンダのロッド伸縮作用により可動とし、該制御シリンダにおいて水中翼の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側の室を、アキュムレータシリンダの一室に連通させ、該合力により該アキュムレータシリンダの該一室にて発生する膨張に対抗すべく該アキュムレータシリンダに付勢部材を設けた水中翼装置において、船外にある水中翼の回動軸の両端を船内に貫通させ、該船内にて該回動軸の両端にアームを設け、該アームを該制御シリンダに連結することにより、船外の海水から隔離された船内において該制御シリンダを据えつけ可能であり、該制御シリンダの整備を行うことが可能である。
このため、水中翼装置の整備性を向上可能である。また、制御シリンダが船内に配設されるため、該制御シリンダの耐腐食性を考慮することなく該水中翼装置を構成可能であるため、設計上の自由度を向上可能であり、該水中翼装置のコストを低減可能である。また、海上においても制御シリンダの整備を行うことが可能であり、整備性を向上可能である。
【0048】
また、船底に固定された支点を中心に回動可能な支柱付き水中翼を制御シリンダのロッド伸縮作用により可動とし、該制御シリンダにおいて水中翼の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側の室を、アキュムレータシリンダの一室に連通させ、該合力により該アキュムレータシリンダの該一室にて発生する膨張に対抗すべく該アキュムレータシリンダに付勢部材を設けた水中翼装置において、船外にある水中翼の回動軸の両端を船内に貫通させ、該船内にて該回動軸の両端部を、ラジアル、スラスト両荷重に耐えうる軸受にて支持し、かつ該軸受を船外より隔離する隔離手段を設けたので、回動軸を回動自在に支持しつつも軸受を確実に支持でき、摩擦の少ない軸受を用いることが可能であり制御性能を向上可能である。
また、該水中翼装置において海水に接触する部材を減少可能であり、隔離手段で外粋より隔離され海水に接触しない部分を構成する部材の耐腐食性を考慮する必要がなく、該水中翼装置のコストを減少可能であり、部品の加工性が向上するため該水中翼装置の制作費を減少可能である。
【0049】
【発明の効果】
本発明は、以上のように水中翼装置を構成することにより、次のような効果を奏する。
船底に固定された支点を中心に回動可能な支柱付き水中翼を制御シリンダのロッド伸縮作用により可動とし、該制御シリンダにおいて水中翼の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側の室を、アキュムレータシリンダの一室に連通させ、該合力により該アキュムレータシリンダの該一室にて発生する膨張に対抗すべく該アキュムレータシリンダに付勢部材を設けるとともに、該水中翼の回動のための制御シリンダのロッド伸縮用のポンプ部材を設けた水中翼装置において、停船時に、該制御シリンダにおける該合力にて圧縮を受ける側の室内の圧力を、該ポンプ部材を利用して調節することにより、水中翼に流体力の作用していない停船時にて容易な構成により水中翼の揚力設定を行うことが可能である。
また、従来は水中翼支持柱回動用と揚力制御用とで、アクチュエータ(シリンダ)及びポンプ部材を別個にしていたのが、この構成においては、水中翼支持柱回動用と揚力制御用及び揚力設定用のアクチュエータ及びポンプ部材を一つの制御シリンダにて兼用できるので、該水中翼装置を構成する部品点数を減少可能であり、該水中翼装置の耐久性を向上でき、整備性を向上可能である。
また、安価な部材により該水中翼装置を構成可能であり、製造コストを低減できる。更に、該水中翼装置を船体に据えつける際に、シリンダの点数が少ないため、該シリンダのエア抜きに要する時間を減少可能であり、整備効率を向上可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の水中翼付き船舶の全体側面図である。
【図2】 本発明の水中翼装置の側面図である。
【図3】 本発明の水中翼装置の基本構成を示す機構図である。
【図4】 航走中の水中翼の迎角と制御シリンダに作用する力の関係を示す図である。
【図5】 水中翼の迎角が負に大きくふれた場合における迎角と制御シリンダに作用する力の関係を示す図である。
【図6】 アキュムレータシリンダに掛かる荷重とロッドの変位量の関係を示す図である。
【図7】 本発明の水中翼装置の基本構成を示す機構図である。
【図8】 図7図示の基本構成において作動油タンクへの作動油の出入りを回避するための構造を付加した状態を示す図である。
【図9】 停船時での揚力設定を可能とするための本発明の水中翼装置の基本構成を示す機構図である。
【図10】 バネ荷重量の調整により揚力設定を行うためのバネ荷重とアキュムレータシリンダのロッド変位量の関係を示す図である。
【図11】 停船時にて最適揚力を算出して揚力を設定するための本発明の水中翼装置の実施例を示す機構図である。
【図12】 停船時にて最適揚力を算出して揚力を設定するための本発明の水中翼装置の他の実施例を示す機構図である。
【図13】 コントローラ内に記憶される後部喫水と前部喫水の関係を示す図である。
【図14】 コントローラ内に記憶されるトリム角と喫水の関係を示す図である。
【図15】 コントローラ内に記憶される特定位置喫水と最適揚力の関係を示す図である。
【図16】 図11図示の水中翼装置の実施例による水中翼の揚力設定過程及び格納過程のフローチャートを示す図である。
【図17】 本発明の水中翼回動部を示す側面断面図である。
【図18】 同じく後面断面図である。
【図19】 従来の水中翼装置の構成を示す側面図である。
【図20】 同じく機構図である。
【符号の説明】
1 水中翼船
21 水中翼
23 船底
31 水中翼支持柱
31a 回動軸
34 制御シリンダ
35 ポンプ部材
36 アキュムレータシリンダ
37 バネ
42 圧力センサ
51 コントローラ
52 喫水センサ
53 喫水センサ
54 傾斜センサ
Claims (1)
- 複動式の制御シリンダ34とアキュムレータシリンダ36を設け、船底23に固定された水中翼回動支点31a中心に、回動可能な支持柱31付き水中翼21を該制御シリンダ34のロッド伸縮作用により可動とし、該制御シリンダ34において水中翼21の揚力と抗力の合力により圧縮を受ける側のロッド側室34dを、アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dに油路44を介して連通させ、該合力により該アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dにて発生する膨張に対抗すべく、該アキュムレータシリンダ36にバネ37を設けると共に、該水中翼21を格納及び航走状態に回動する為に、制御シリンダ34を伸縮するポンプ部材35を設けた水中翼装置において、該制御シリンダ34のロッド側室34dと該アキュムレータシリンダ36のロッド側室36dを接続する油路44には、油圧ポンプ35をストップバルブ41を介して接続し、格納及び航走状態へのセッティングのため水中翼支持柱31を回動する時には、ストップバルブ41を開状態にし、航走中にはストップバルブ41を閉状態にして制御シリンダ34を摺動し該水中翼21に流体力が作用しない停船時に、前記ストップバルブ41を開放して油圧ポンプ35を駆動し、前記アキュムレータシリンダ36のロッド側室36d内に作動油を流入させ、該ロッド側室36dは前記バネ37による反発力で内圧を増加させ、前記油路44を介して制御シリンダ34のロッド側室34dも均等に増圧され、該油圧を圧力センサ42にて検出し、該圧力センサ42の検出値によって該ロッド側室34dの油圧が、求める揚力設定値となった時点でストップバルブ41を閉じ、水中翼の揚力設定値を制御することを特徴とする水中翼装置。
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