JP5403655B2 - Wave making apparatus, wave making method and program - Google Patents

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Description

本発明は、たとえば波を人工的に発生させるための造波装置、造波方法及びプログラムに係り、特に消波を造波の一種ととらえ、個々の造波機が振動するときの反射を含めた波動場を高精度に計算した上で、波動場の重ね合せで所望の波動場を構成することができる造波装置、造波方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a wave making apparatus, a wave making method, and a program for artificially generating waves, for example, and in particular, considering wave extinction as a kind of wave making, including reflection when individual wave making machines vibrate. The present invention relates to a wave making device, a wave making method, and a program capable of constructing a desired wave field by superimposing wave fields after calculating the obtained wave field with high accuracy.

船舶海洋工学分野において実海域での船舶性能を評価する要求が高まっている。水槽試験において船舶の実海域性能を把握するには、多方向不規則波を再現し、また、長い実験時間が取れるように反射の影響を無くすことが求められる。   In the marine engineering field, there is an increasing demand for evaluating ship performance in the actual sea area. In order to grasp the actual sea area performance of a ship in an aquarium test, it is necessary to reproduce multidirectional irregular waves and eliminate the influence of reflection so that a long experiment time can be taken.

それらの要件の中でも所定の制御方式によって波を作り出したり、反射の影響を無くしたりするための試みとして、例えば、特許文献1乃至4に開示される技術思想がある。   Among these requirements, for example, there are technical ideas disclosed in Patent Documents 1 to 4 as an attempt to create a wave by a predetermined control method or eliminate the influence of reflection.

特許文献1は、複数の造波信号のうちの対応するものに基づいて、複数の造波コントロール信号を出力する造波装置であって、詳細な造波計算を行いながら同時に造波板の動作のリアルタイム制御を行うものである。しかし、この特許文献1に係る技術思想では、たとえばその図12に示されるように、フィードバック部95において、各周波数毎(i毎)のXの時間微分の総和が実際のサーボモータ17によるXの時間微分のフィードバック信号と比較され、コントロール部96は、その差分に基づいて、ゲインを調整し、サーボモータ17を制御する、というフィードバック制御を行うものである。   Patent Literature 1 is a wave making device that outputs a plurality of wave making control signals based on a corresponding one of a plurality of wave making signals, and simultaneously operates a wave making plate while performing detailed wave making calculations. Real-time control is performed. However, in the technical idea according to Patent Document 1, for example, as shown in FIG. 12, in the feedback unit 95, the total sum of time derivatives of X for each frequency (for each i) is X of the actual servomotor 17. The control unit 96 performs feedback control of adjusting the gain and controlling the servo motor 17 based on the difference, compared with the time differential feedback signal.

特許文献2は、多方向不規則波を造波して模擬した場合にも不規則反射波を効率良く吸収し、実際の海洋と同様に周期及び波向きが不規則に変化する波浪場の高精度再現を確保しようとするものである。しかし、この特許文献2に係る技術思想においても、波高を観測してこれに基づくフィードバック制御を各造波板に対して加えているものである。   Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260688 efficiently absorbs irregular reflected waves even when a multidirectional irregular wave is generated and simulated, and the wave field where the period and the wave direction vary irregularly as in the actual ocean. It is intended to ensure accuracy reproduction. However, even in the technical idea according to Patent Document 2, the wave height is observed and feedback control based on the wave height is added to each wave-making plate.

特許文献3は、造波体に対し減衰力及び復元力係数を吸収目的の波周波数により定まる値に設定し波の反射を防止するものである。しかし、この特許文献3に係る技術思想においても、造波指令信号と、造波体の運動変位に応じた信号に復元力係数を乗じた値と、造波体の運動速度に応じた信号に減衰力係数を乗じた値とを加算したものに基づくフィードバック制御をかけているもの
である。
In Patent Document 3, the damping force and the restoring force coefficient are set to values determined by the wave frequency for the purpose of absorption to prevent wave reflection. However, even in the technical idea according to Patent Document 3, a wave command signal, a value obtained by multiplying a signal corresponding to the motion displacement of the wave generator by a restoring force coefficient, and a signal corresponding to the motion speed of the wave generator. The feedback control based on the sum of the value multiplied by the damping force coefficient is applied.

特許文献4は、造波体の減衰力及び復元力信号と駆動力信号とにより、基本駆動信号を修正するものである。この特許文献4に係る技術思想においても、造波体に作用する力を求め、これを指令駆動力と比較して所要の駆動力を補償するフィードバック制御を加えているものである。
特開2003−177073号公報 特開平6−11411号公報 特開平2−307031号公報 特開昭63−273033号公報
Patent Document 4 corrects a basic drive signal based on a damping force and restoring force signal of a wave forming body and a driving force signal. Also in the technical idea according to Patent Document 4, a force acting on the wave-making body is obtained, and this is compared with a command driving force, and feedback control for compensating a required driving force is added.
JP 2003-177073 A JP-A-6-11411 Japanese Patent Laid-Open No. 2-307031 JP 63-273033 A

上記で見たように、上記各特許文献を含むこれまでの技術もしくは技術的思想は、水槽の淵や造波板に衝突した波を打ち消すための消波効果や吸収効果を得るために、造波板の挙動を所定の数式処理により計算して最適値を算出し、当該最適値を用いて閉ループ制御(フィーバック制御)する域を出ないものであった。特に、上記各特許文献3及び4については、フィードバック制御の対象となるのは造波板の反射波であって、この反射波を造波装置として検出して造波機構にフィーバック制御をかけることで最終出力系での反射波を吸収しようとするものである。したがって、これら従来技術のいずれにおいても、造波という最終出力系でのオープンループ制御はなし得ない構成となっている。   As seen above, the conventional techniques or technical ideas including the above-mentioned patent documents have been described in order to obtain a wave-dissipating effect and an absorption effect for canceling a wave colliding with a tank basin or wave-making plate. The optimum value is calculated by calculating the behavior of the corrugated plate by a predetermined mathematical process, and there is no area in which closed loop control (feedback control) is performed using the optimum value. In particular, in each of the above Patent Documents 3 and 4, the object of feedback control is a reflected wave of the wave making plate, and this reflected wave is detected as a wave making device and feedback control is applied to the wave making mechanism. This is to absorb the reflected wave in the final output system. Therefore, none of these conventional techniques can perform open loop control in the final output system called wave generation.

また、個々の造波板が反射波を認識する構成であるため、造波板が複数で全体の系が構成される場合に、一の造波板が他の造波板での反射も含めて全領域に与える影響を考慮に入れているものではないため、反射波中でも斜め方向から衝突する波の影響を考慮に入れた精密な波を形成することが困難であった。   In addition, since each wave-making plate is configured to recognize reflected waves, when a plurality of wave-making plates constitute the entire system, one wave-making plate includes reflections from other wave-making plates. Therefore, it is difficult to form a precise wave taking into consideration the influence of a wave colliding from an oblique direction even in the reflected wave.

本発明は、上記の従来技術上の問題点を解決するもので、フィーバック制御を不要としつつも一の造波板が他の造波板での反射も含めて全領域に与える影響を反映した正確な波を生成し得る造波装置、造波方法及びプログラムを提供することを目的とする。本発明のより詳細な目的は、所望の造波に対応する各造波板の挙動を所定の数式処理にて算出し、それらの結果を重ね合わせることで、反射波の影響も考慮して所望の波を発生させることのできる造波装置、造波方法及びプログラムを提供することにある。   The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and reflects the influence of one wave-making plate on the entire area including reflection from other wave-making plates while eliminating feedback control. It is an object of the present invention to provide a wave making device, a wave making method, and a program that can generate an accurate wave. A more detailed object of the present invention is to calculate the behavior of each wave-making plate corresponding to the desired wave-making by a predetermined mathematical process, and superimpose the results, thereby taking into account the influence of reflected waves. It is an object to provide a wave making device, a wave making method, and a program capable of generating a wave.

かかる課題を解決するために、本願に係る造波装置は、造波水面場に対して配列した複数の造波板と、この複数の造波板をそれぞれ駆動する複数の駆動手段と、造波条件を設定する造波条件設定手段と、前記造波水面場において反射の影響も考慮した前記複数の造波板の個々の造波板の造る速度ポテンシャルを予め計算し全ての前記複数の造波板についての計算結果を蓄えておく速度ポテンシャルデータベースと、前記造波条件設定手段で設定した造波条件とこの設定された造波条件に対応した前記速度ポテンシャルデータベースのデータとに基づき所定の演算式に従って演算を行う演算手段と、この演算手段の演算結果である個々の造波板位置の時系列データを蓄える記憶装置と、この記憶装置の時系列データに基づいて前記複数の駆動手段を制御する制御手段とを備えて構成される。   In order to solve this problem, a wave making device according to the present application includes a plurality of wave making plates arranged with respect to a wave making water surface field, a plurality of driving means for respectively driving the plurality of wave making plates, Wave-making condition setting means for setting conditions, and the velocity potential produced by each wave-making plate of the plurality of wave-making plates in consideration of the influence of reflection in the wave-making water surface field are calculated in advance, and all the plurality of waves A predetermined potential formula based on a velocity potential database that stores calculation results for the plate, a wave generation condition set by the wave generation condition setting means, and data of the velocity potential database corresponding to the set wave generation condition According to the calculation means, a storage device for storing time series data of individual wave-making plate positions as a calculation result of the calculation means, and the plurality of driving means based on the time series data of the storage device It constituted a control means for controlling.

波には、規則波、不規則波及び集中波が含まれる。規則波とは、一つの向きの波で、波高及び周期が一定であるものを示し、不規則波は複数の規則波を加え合わせたものを示す。一方、集中波とは、時系列的に各時刻の空間的な波高分布を決め、それらの組み合わせによって構成されるものである。   The waves include regular waves, irregular waves, and concentrated waves. The regular wave is a wave in one direction and has a constant wave height and period, and the irregular wave is a sum of a plurality of regular waves. On the other hand, the concentrated wave is determined by determining a spatial wave height distribution at each time in time series and combining them.

上記において、造波板とは、所定の形状、寸法及び重量を有する板状のものをいうが、その寸法、材質、形状等に特に限定はなく、一定の剛性を備えた実質的に板状の物体であって波を生成する機能を担えるものであればよい。特に造波板の材質については、硬質であって防錆効果を有する素材、たとえば金属(たとえば鉄、鋼鉄等に塗装を施したもの)、合成樹脂、セラミック等であることが好ましいがこれに限定されることはない。造波板の種類としては、一つの継手部を利用して挙動させるフラップ式、直線駆動部の駆動と平行に駆動させるピストン式、及び造波板を楔形にして上下に挙動させるプランジャー式、或いは複数の造波板を連接させてその挙動を動的に制御する連結式のうちのいずれでもよく、或いはそれらの任意の組み合わせでもよい。   In the above, the wave plate means a plate shape having a predetermined shape, size and weight, but there is no particular limitation on the size, material, shape, etc., and a substantially plate shape having a certain rigidity. Any object can be used as long as it has a function of generating waves. In particular, the material of the wave plate is preferably a hard material having a rust-proofing effect, such as metal (for example, iron, steel, etc.), synthetic resin, ceramic, etc., but is not limited thereto. It will never be done. As a kind of wave-making plate, a flap type that behaves using one joint part, a piston type that is driven in parallel with the drive of the linear drive part, and a plunger type that makes the wave-making board behave up and down, Or any of the connection type which connects a some wave-making board and controls the behavior dynamically may be sufficient, or those arbitrary combinations may be sufficient.

本願では、この造波板は造波水面場に対して複数配列されることを前提としているが、その配列の間隔及び造波板の数に限定はない。但し、個々の造波板と接触する等の直接的な影響を与えないような配列が好ましい。   In the present application, it is assumed that a plurality of wave-making plates are arranged with respect to the wave-making water surface field, but there is no limitation on the interval between the arrangement and the number of wave-making plates. However, an arrangement that does not directly affect each wave-making plate is preferable.

駆動手段とは、造波板により波動を発生させるための動力を与える機能を有するものをいい、造波板を振動させるための継手部(例えば、蝶番やジョイントを含む。)、造波板を波面に対して前後、上下及び左右のうちいずれかもしくはそれらの組み合わせによる駆動をさせるための直線駆動部、直線駆動部が駆動することができるレール部、直線駆動部の駆動範囲を制限するリミッター部、直線駆動部の駆動位置を検出する位置検出部、及び造波板及び/または直線駆動部を駆動させるための電動部(例えば、モーターや運動変換機構を含む。)、或いはそれらを組み合わせたものを含んだ概念をいい、具体的にはこれらの機能を備える機械、装置、デバイス、或いはこれらの一部分もしくは組み合わせによって実現される。なお、造波板の挙動は、一つの継手部を利用して挙動させるフラップ式、直線駆動部の駆動と平行に駆動させるピストン式、及び造波板を楔形にして上下に挙動させるプランジャー式、或いは複数の造波板を連接させてその挙動を動的に制御する連結式のうちのいずれの挙動でもよく、或いはそれらの任意の組み合わせでもよい。   The driving means refers to a device having a function of supplying power for generating a wave by the wave making plate, and includes a joint portion (including a hinge and a joint) for vibrating the wave making plate, and the wave making plate. A linear drive unit for driving the wavefront by front / rear, up / down, left / right, or a combination thereof, a rail unit that can be driven by the linear drive unit, and a limiter unit that limits the drive range of the linear drive unit , A position detection unit for detecting the drive position of the linear drive unit, and an electric unit (for example, including a motor and a motion conversion mechanism) for driving the wave making plate and / or the linear drive unit, or a combination thereof Specifically, it is realized by a machine, an apparatus, a device having these functions, or a part or combination thereof. In addition, the behavior of the wave plate is a flap type that moves using a single joint, a piston type that drives in parallel with the drive of the linear drive unit, and a plunger type that moves the wave plate up and down like a wedge. Alternatively, it may be any of a connection type in which a plurality of wave plates are connected to dynamically control the behavior, or any combination thereof.

造波条件設定手段とは、波の波長、振幅、波高、波向、波形、波状、波の速度、周期及び位相のうち少なくとも一つ、或いはそれらの組み合わせによって種々の波を発生させるための条件を設定することのできる機能を有するものを示し、具体的には、これらの機能を有する機械、装置、部品、或いは、こうした機能をコンピュータに実行させるアルゴリズム、このアルゴリズムを実行させるプログラム、もしくはこのプログラムを含めたソフトウェア、搭載媒体、ROM(読み出し専用メモリ)、或いはこれらを搭載もしくは内蔵したコンピュータもしくはその部分によって実現される。また、かかる条件としては所定の数式処理(例えば、行列計算や複素数計算を含む。)により最適値を算出するものを示す。   The wave-making condition setting means is a condition for generating various waves according to at least one of a wave wavelength, amplitude, wave height, wave direction, waveform, wave shape, wave velocity, period and phase, or a combination thereof. Specifically, a machine, a device, a component having these functions, an algorithm for causing a computer to execute these functions, a program for executing this algorithm, or this program Is implemented by a computer including the above, a mounting medium, a ROM (read-only memory), or a computer or a part thereof incorporating or incorporating these. In addition, as such a condition, a condition for calculating an optimum value by a predetermined mathematical process (for example, including matrix calculation or complex number calculation) is shown.

速度ポテンシャルとはその微分値が流体速度になるような波動に係る物理量を示し、速度ポテンシャルデータとは、目標とする波動場における任意の点に関し、(後述する)境界要素法を利用し、所定の計算により算出される速度ポテンシャルをいう。   The velocity potential is a physical quantity related to the wave whose differential value is the fluid velocity, and the velocity potential data is a predetermined value using a boundary element method (described later) for any point in the target wave field. The velocity potential calculated by the calculation of

速度ポテンシャルデータベースとは、速度ポテンシャルデータを記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む概念である。   The velocity potential database is a storage medium (hardware) that has a function of storing velocity potential data and has a predetermined capacity, or a concept that includes data recorded as magnetic information on such a storage medium, and realizes this function. This is a concept that includes a recording medium in which a program or software to be executed is mounted in an executable format.

演算手段とは、造波条件設定手段により設定した造波条件及び該造波条件に対応した速度ポテンシャルデータを用いて所定の演算方法により演算処理する機能を有するものをいい、具体的には、これらの機能を有する機械、装置、部品、或いは、こうした機能をコンピュータに実行させるアルゴリズム、このアルゴリズムを実行させるプログラム、もしくはこのプログラムを含めたソフトウェア、搭載媒体、ROM(読み出し専用メモリ)、或いはこれらを搭載もしくは内蔵したコンピュータもしくはその部分によって実現される。   The calculation means means a function having a function of performing calculation processing by a predetermined calculation method using the wave generation conditions set by the wave generation condition setting means and velocity potential data corresponding to the wave generation conditions. Machines, devices, components having these functions, or algorithms for causing a computer to execute these functions, programs for executing this algorithm, software including this program, mounted media, ROM (read only memory), or these It is realized by an on-board or built-in computer or its part.

記憶装置とは、上記演算手段の演算結果である個々の造波板位置の時系列データを記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む概念である。   The storage device is a storage medium (hardware) having a function of storing time-series data of individual wave-making plate positions, which is a calculation result of the calculation means, and recording as magnetic information on the storage medium. This is a concept that includes a built-in recording medium in which a program or software that realizes such a function is mounted in an executable format.

制御手段とは、記憶装置に記憶される時系列データに基づいて駆動手段を制御する機能を有するものを示し、具体的には、これらの機能を有する機械、装置、部品、或いは、こうした機能をコンピュータに実行させるアルゴリズム、このアルゴリズムを実行させるプログラム、もしくはこのプログラムを含めたソフトウェア、搭載媒体、ROM(読み出し専用メモリ)、或いはこれらを搭載もしくは内蔵したコンピュータもしくはその部分によって実現される。   The control means indicates a function having a function of controlling the drive means based on time-series data stored in the storage device. Specifically, a machine, a device, a component having these functions, or such a function is provided. The present invention is realized by an algorithm to be executed by a computer, a program for executing the algorithm, software including the program, a mounting medium, a ROM (read only memory), or a computer having or incorporating these, or a part thereof.

こうした構成を備えることにより、造波条件設定手段で環境条件、所望の波を構成する物理条件を形成する種々の造波条件を設定し、予め計算した全ての造波板の造る速度ポテンシャルデータを速度ポテンシャルデータベースに蓄えた上で、設定されたこの造波条件と速度ポテンシャルデータベースに蓄えられている速度ポテンシャルデータとに基づき所定の演算式に従い演算手段において個々の造波板位置の時系列データを演算し、記憶装置に蓄えた時系列データに基づいて制御手段にて駆動手段を制御して造波板を挙動させることによって、所望の波を発生させることができる。   By having such a configuration, the wave condition setting means sets various wave conditions that form the environmental conditions and the physical conditions that make up the desired wave. After storing in the velocity potential database, the time series data of each wave-making plate position is calculated in the calculation means according to a predetermined calculation formula based on the set wave generation conditions and the velocity potential data stored in the velocity potential database. A desired wave can be generated by controlling the driving means by the control means based on the time-series data stored in the storage device and causing the wave-making plate to behave.

上記構成において、本発明に係る造波装置は、実際の水面場において計測した波のスペクトルデータを保有し、前記造波条件設定手段の設定に基づいて、前記所定の演算式に従った演算結果に前記スペクトルデータを適用して得られた適用結果に基づいて前記制御手段が前記複数の駆動手段を制御するように構成しても良い。   In the above configuration, the wave making device according to the present invention has wave spectrum data measured in an actual water surface field, and the calculation result according to the predetermined calculation formula based on the setting of the wave making condition setting means Further, the control means may control the plurality of driving means based on the application result obtained by applying the spectrum data.

ここで、実際の水面場とは、例えば、太平洋、大西洋及び日本海その他すべての海洋や海域の意味である。この実際の水面場に係るデータとしては、たとえば、種々の波の類型データ(例えば、スペクトル、つまり波長及び波向ごとの強度含む。)を計測装置によって計測したものが挙げられ、この類型データを記憶装置(データベース含む。)に予め保有しておくものとすることができる。   Here, the actual water surface means, for example, the Pacific Ocean, the Atlantic Ocean, the Sea of Japan and all other oceans and sea areas. As the data relating to the actual water surface field, for example, data obtained by measuring various wave type data (for example, spectrum, that is, the intensity for each wavelength and wave direction) with a measuring device can be cited. It can be held in advance in a storage device (including a database).

また、任意に設定した成分値或いは該成分値に基づいて発生させた水面場で計測した波のスペクトルデータをもって発生させた波も、実際の水面場に含まれる。すなわち、所定の海洋や海域に存在しない成分でも、独自の波に係る成分値であってもよく、各成分を有する規則波或いは不規則波を重ね合わせることで、規則波或いは不規則波を自在に造波し得ることになる。   Moreover, the wave generated with the spectral data of the wave measured by the component value set arbitrarily or the water surface field generated based on the component value is also included in the actual water surface field. In other words, it may be a component that does not exist in a given ocean or sea area, or it may be a component value related to a unique wave, and regular waves or irregular waves can be freely generated by superimposing regular waves or irregular waves having each component. You can make waves.

こうした構成を備えることにより、設定された所定の造波条件とスペクトルデータとを適用して、この適用結果に基づいて制御手段にて駆動手段を制御するところ、造波条件に所望の造波状態が反映されているため、造波板が所望の挙動をするようにさせることができる。   By providing such a configuration, a predetermined wave-making condition and spectrum data that have been set are applied, and the drive means is controlled by the control means based on the application result. Therefore, the wave-making plate can be made to perform a desired behavior.

また、上記構成において、前記速度ポテンシャルの計算に当たっては、波の向きと波の波長もしくは周期の一方と造波板の最大振幅とを指定し、個々の造波板について波と同じ周期で調和振動させたときの反射の影響も考慮した前記造波水面場全体の速度ポテンシャルを境界要素法に基づいて計算する構成としてもよい。   In the above configuration, in calculating the velocity potential, the direction of the wave, one of the wavelength or period of the wave, and the maximum amplitude of the wave-making plate are designated, and the harmonic wave is oscillated with the same period as the wave for each wave-making plate. It is good also as a structure which calculates the velocity potential of the whole said wave-making water surface field which considered the influence of the reflection at the time of making it based on the boundary element method.

調和振動とは、ある量の時刻tでの値が一つの振動数ωによってAsin(ωt+α)で表される正弦関数的な時間変動をすることをいう。ここで、Aは振幅、αは位相のずれを表す。   Harmonic vibration means that a certain amount of value at time t undergoes a sinusoidal time variation represented by Asin (ωt + α) by one frequency ω. Here, A represents the amplitude, and α represents the phase shift.

また、境界要素法とは、関数F(x,y)がある領域Ωの内部で性質の良い微分方程式を満たすとき、その境界δΩでの値または勾配の値のみが与えられたときに内部の値を決定する方法をいう。本願においては、Greenの公式により条件を境界での値に関する連立方程式に直してそれを解き、再びGreenの公式によって内部での値を計算する。   The boundary element method is a function F (x, y) satisfying a differential equation with good properties inside a certain region Ω, and when only a value at the boundary δΩ or a gradient value is given, A method for determining a value. In the present application, the conditions are converted into simultaneous equations related to values at the boundary by Green's formula and solved, and the internal values are calculated again by Green's formula.

上記の構成において、個々の造波板についての速度ポテンシャルの計算にあたっては、波と同じ周期で調和振動させたときの反射の影響をも盛り込んだ上、境界要素法を用いることで、各造波板ごとに造波水面場全体の速度ポテンシャルを正確に求め、これを造波水面場全体の造波板に対して行う。   In the above configuration, in calculating the velocity potential for each wave-making plate, the influence of reflection when harmonically oscillating with the same period as the wave is included, and the boundary element method is used. The velocity potential of the entire wave surface field is accurately determined for each plate, and this is performed on the wave plate of the entire wave surface field.

また、上記において、前記演算手段の演算は、前記造波条件に対応する調和振動場をこの造波条件に対応した前記速度ポテンシャルデータベースのデータの絶対値に制限をつけた複素線形和で近似する、個々の造波板の振幅及び/もしくは位相に関する連立方程式を解くような構成である。   Further, in the above, the calculation of the calculation means approximates the harmonic vibration field corresponding to the wave generation condition by a complex linear sum in which absolute values of the data of the velocity potential database corresponding to the wave generation condition are limited. In this configuration, simultaneous equations relating to the amplitude and / or phase of each wave-making plate are solved.

ここで、調和振動場とは、系全体が調和振動している場のことをいう。   Here, the harmonic vibration field means a field where the entire system is in harmonic vibration.

複素線形和とは、ベクトルに複素数の係数を掛けて和をとることをいう。   The complex linear sum means that a vector is multiplied by a complex coefficient to obtain a sum.

上記の構成により、演算方法として、造波条件とこの造波条件に対応して各造波板が作る速度ポテンシャル場のデータを一つのベクトルとみなし、それらの複素線形和で所望の造波水面場の速度ポテンシャルを近似する、全造波板の振幅と位相に関する連立方程式を解くという算出方法を採用したので、造波水面場の任意の地点において、正確な造波をすることが数学的に可能になり、フィードバックによらない正確な造波が可能となる。   With the above configuration, as a calculation method, the wave-making condition and the velocity potential field data created by each wave-making plate corresponding to the wave-making condition are regarded as one vector, and the desired wave-making water surface is obtained by their complex linear sum. Since the calculation method of solving the simultaneous equations related to the amplitude and phase of the entire wave-making plate that approximates the velocity potential of the field is adopted, it is mathematically possible to make an accurate wave at any point of the wave-making water surface field. It becomes possible, and accurate wave generation without feedback is possible.

また、上記構成においては、予め定めた造波条件に対する演算結果を前記個々の造波板の位置の時系列データとして蓄える造波板位置時系列データベースをさらに備え、前記造波条件設定手段で設定された造波条件が前記予め定めた造波条件と実質的に一致する場合は、前記造波板位置時系列データベースの時系列データを用いて前記制御手段が前記複数の駆動手段を制御するような構成とすることもできる。   Further, in the above configuration, a wave plate position time series database for storing calculation results for predetermined wave making conditions as time series data of the positions of the individual wave making plates is further provided, and set by the wave making condition setting means When the generated wave forming conditions substantially coincide with the predetermined wave forming conditions, the control means controls the plurality of driving means using the time series data of the wave making plate position time series database. It can also be set as a simple structure.

造波板位置時系列データベースとは、所与の造波条件に対する演算結果を、造波水面場における個々の造波板の位置ごと及び経時ごとにデータとしたデータベースをいい、具体的には、かかる記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む概念である。   The wave-making plate position time-series database refers to a database in which the calculation results for a given wave-making condition are data for each wave-making plate position and time-dependent data in the wave-making water surface field. A storage medium (hardware) having a function to store such data or a concept including data recorded as magnetic information on the storage medium, and a program or software that realizes such functions is made into an executable format. This is a concept that includes a built-in recording medium.

上記の構成により、造波板位置時系列データベースを構築することで造波水面場の各位置にある造波板の時系列的な演算結果に係るデータがデータベースとして記録され、必要に応じてこれから読み出して随時用いることができる。特に、設定した造波条件と一致するデータをこの造波板位置時系列データベースから読出し、これに基づいて駆動手段を制御して造波板の挙動をさせるようにすれば、所望の波の発生を常時正確に実現させることができる。   By constructing a wave plate position time series database with the above configuration, data related to the time series calculation results of the wave plate at each position of the wave surface is recorded as a database, and from now on, if necessary It can be read and used as needed. In particular, if data that matches the set wave-making conditions is read from this wave-plate position time-series database and the drive means is controlled on the basis of this data to generate the desired wave generation, Can be realized accurately at all times.

また、上記課題を解決すべく、本願に係る造波装置は、造波水面場に対して配列した複数の造波板と、この複数の造波板をそれぞれ駆動する複数の駆動手段と、時刻毎、位置毎の造波条件を設定する造波条件設定手段と、前記造波水面場において反射の影響も考慮した前記複数の造波板の個々の造波板の造る時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを予め計算し全ての前記複数の造波板について計算した結果を時系列データとして蓄えておく速度ポテンシャル時系列データベースと、前記造波条件設定手段で設定した造波条件とこの設定された造波条件に対応した前記速度ポテンシャル時系列データベースのデータとに基づき所定の演算式に従って演算を行う演算手段と、前記造波条件設定手段での設定に対応したこの演算手段の演算結果である造波板位置の時系列データを蓄える記憶装置と、この記憶装置の時系列データに基づき前記複数の駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a wave making device according to the present application includes a plurality of wave making plates arranged with respect to a wave making water surface field, a plurality of driving means for respectively driving the plurality of wave making plates, and a time Wave-making condition setting means for setting wave-making conditions for each position, and for each time of each wave-making plate of the plurality of wave-making plates considering the influence of reflection in the wave-making water surface field, for each position Velocity potential time-series database that stores the results calculated for all the plurality of wave-making plates as time-series data in advance, and the wave-making conditions set by the wave-making condition setting means and this set A calculation means for performing calculation according to a predetermined calculation formula based on the data of the velocity potential time series database corresponding to the wave-making condition, and a calculation result of the calculation means corresponding to the setting in the wave-making condition setting means. A storage device for storing the time-series data of the wave plate position, characterized in that a control means for controlling the plurality of drive means based on time series data of the storage device.

速度ポテンシャル時系列データとは、速度ポテンシャルを、個々について瞬時に一定の変位をした後の造波板の時刻毎及び位置毎に計算し、時刻毎及び位置毎のベクトルデータとしたものを示す。それぞれの造波板の全時刻での速度を未知数とし、それらを前記ベクトルに乗じて加えた結果が所望の波の速度ポテンシャルを時刻毎及び位置毎に並べたベクトルにより近い値を持つようにすることで所望の波を形成することが可能となり、たとえ調和振動として表現できない集中波であっても形成することを可能とするものである。   The velocity potential time-series data is obtained by calculating the velocity potential for each time and position of the wave-making plate after instantaneously making a constant displacement with respect to each of the potential potentials, and obtaining vector data for each time and each position. The speed of each wave-making plate at all times is set as an unknown, and the result obtained by multiplying the vector by the vector is made closer to a vector in which the desired wave speed potential is arranged for each time and each position. Thus, a desired wave can be formed, and even a concentrated wave that cannot be expressed as a harmonic vibration can be formed.

また、速度ポテンシャル時系列データベースとは、上記の速度ポテンシャル時系列データに係るデータベースをいい、具体的には、かかるデータを記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む概念である。   Further, the velocity potential time series database refers to a database related to the above-described velocity potential time series data, and specifically, a storage medium (hardware) having a function of storing such data and having a predetermined capacity or such storage. The concept includes data recorded as magnetic information on a medium, and includes a concept that includes a recording medium in which a program or software for realizing such a function is mounted in an executable format.

上記の構成により、造波条件設定手段に種々の造波条件を時間毎及び位置毎に設定し、予め計算した全ての造波板の造る時間毎及び位置毎の速度ポテンシャルをデータとして速度ポテンシャル時系列データベースに蓄えておくことができる。その上で、任意に設定された時間毎及び位置毎の造波条件と速度ポテンシャル時系列データベースに蓄えられている速度ポテンシャル時系列データとを用いて所定の演算式に従って演算手段が個々の造波板位置の時系列データを演算して記憶装置にこの演算結果を蓄えることができる。この蓄えられた時系列データに基づき、制御手段が駆動手段を制御して造波板を挙動させることにより、所望の集中波を正確に再現・発生させることができる。   With the above configuration, various wave-making conditions are set in the wave-making condition setting means for each time and for each position, and the speed potential for each time and position for all wave-making plates that are calculated in advance is used as data for the speed potential. Can be stored in a series database. On the basis of this, using the wave potential conditions for each time and position that are arbitrarily set and the velocity potential time series data stored in the velocity potential time series database, the computing means can perform individual wave making according to a predetermined formula. The time series data of the plate position can be calculated and the calculation result can be stored in the storage device. Based on the stored time-series data, the control means controls the driving means to cause the wave-making plate to behave, so that a desired concentrated wave can be accurately reproduced and generated.

また、上記構成において、前記制御手段は、前記複数の駆動手段の予め求めた駆動特性に基づいて前記記憶装置の時系列データあるいは造波板位置時系列データベースの時系列データを補正し及び/もしくは補正条件を付加して前記駆動手段を制御するような構成としても良い。   In the above configuration, the control means corrects time series data of the storage device or time series data of the wave plate position time series database based on drive characteristics obtained in advance of the plurality of drive means and / or A configuration may be adopted in which correction means are added to control the driving means.

例えばこれまででは、制御手段或いは駆動手段に係る時定数の差異及び/または遅れ型無駄時間の発生により、個々の造波装置に係る制御結果にバラツキが生じてしまうような状況が考えられる。制御手段により駆動手段を最適に制御することで所望の波を発生させる場合に、こうした状況を放置すると、所望の波を発生させることが困難になる場合もある。   For example, in the past, there may be a situation in which the control results relating to the individual wave generators vary due to the difference in time constants relating to the control means or the drive means and / or the occurrence of the delay type dead time. If a desired wave is generated by optimally controlling the driving means by the control means, it may be difficult to generate the desired wave if such a situation is left unattended.

そこで本願では上記の構成により、駆動特性に必要な所定の時系列データを補正し及び/もしくは補正条件を付加することで、最適な制御を行えるように駆動特性に係るパラメータを調整を行うので、個々の造波装置に係る制御結果のバラツキをなくし、造波における予期せぬばらつき、不具合を防止することができる。かかる補正の手段としては、例えば、時定数の差異に備えて予め所定の時定数を(記憶装置に蓄えて)補正条件(例えば、補正係数の乗算を含む。)として付加したり、遅れ型無駄時間の発生時に駆動手段に係るモーターの回転数や回転速度を補正したりすることで、個々の造波装置に係る制御のバラツキ、装置のガタつきによる不正常発生を抑制し、最適な制御を実現させ、所望の波を発生させることができる。   Therefore, in the present application, the parameters related to the drive characteristics are adjusted so that optimum control can be performed by correcting predetermined time-series data necessary for the drive characteristics and / or adding correction conditions with the above configuration. It is possible to eliminate variations in the control results of individual wave making devices and prevent unexpected variations and problems in wave making. As a means for such correction, for example, a predetermined time constant (stored in a storage device) is added in advance as a correction condition (including multiplication of a correction coefficient) in preparation for a difference in time constant, or a delay type waste. By correcting the rotation speed and rotation speed of the motor related to the drive means at the time of occurrence, it is possible to suppress the occurrence of abnormalities due to control fluctuations and fluctuations of individual wave generators, and to perform optimal control. It can be realized and a desired wave can be generated.

また、上記構成において、制御手段は、リセット部を有し前記複数の駆動手段の駆動開始に当たり前記複数の駆動手段に対してリセットをかけた構成とすることもできる。   Further, in the above configuration, the control unit may include a reset unit and reset the plurality of driving units when starting the driving of the plurality of driving units.

本来、所望の波を発生させるためには、最適な制御結果の処理終了後、無駄な挙動を行わせないように、各造波装置に係る駆動手段は所定の状態で停止させることが必要である。すなわち、一旦動作の後、再度所望の波を発生させるためには、駆動手段を駆動前の初期状態に復元したり、各駆動手段を駆動させるための所定のパラメータ(例えば、造波条件や時系列データを含む。)をリセットもしくは初期化したりする必要がある。   Originally, in order to generate a desired wave, it is necessary to stop the driving means related to each wave making device in a predetermined state so as not to perform useless behavior after the processing of the optimal control result is completed. is there. That is, in order to generate a desired wave again after the operation, the driving means is restored to the initial state before driving, or predetermined parameters (for example, wave forming conditions and time) for driving each driving means are used. It is necessary to reset or initialize.

そこで本願は、上記の構成により、制御手段がリセット部を有するようにさせたので、各々の駆動手段を、直前の挙動をさせたパラメータに拘らず、各駆動手段に対してリセットもしくは初期化することにより、複数の造波板の初期位置や所定段階での位置を揃え、その後の駆動に影響を与えることなく、所望の波を発生させることができる。例えば、駆動手段に係る直線駆動部の挙動を認識する位置センサー部やリミッターを設け、この位置センサー部やリミッターが所定位置を認識した時点で電動部を停止させる、あるいは待機する仕組みであってもよい。また、造波板の位置を位置センサー部でリニアーに検出し、造波板の時系列データと照合して造波板位置を時々刻々調整することも可能である。なお、こうした仕組みは、複数の駆動手段に対してリセットをかけるためのフィードバック制御であって、造波発生のためのフィードバック制御ではない。すなわち、たとえば上記の特許文献3,4では、最終出力系での反射波の吸収のために、その反射波を造波装置の信号として検出してフィードバック制御しているのに対し、本願発明では、造波という最終出力系でのオープンループ制御を行い造波装置を所望の通り動かすために、造波装置の信号(位置検出センサ等)を装置としてフィードバック制御しているものである。   Therefore, in the present application, since the control means has a reset unit with the above configuration, each driving means is reset or initialized with respect to each driving means regardless of the parameter that caused the previous behavior. This makes it possible to align the initial positions of the plurality of wave-making plates and the positions at predetermined stages, and generate a desired wave without affecting the subsequent driving. For example, a position sensor unit or limiter for recognizing the behavior of the linear drive unit related to the driving means is provided, and the electric unit is stopped or waited when the position sensor unit or limiter recognizes a predetermined position. Good. It is also possible to detect the position of the wave plate linearly by the position sensor unit and to adjust the wave plate position from time to time by collating with the time series data of the wave plate. Note that such a mechanism is feedback control for resetting a plurality of driving means, not feedback control for generating waves. That is, for example, in Patent Documents 3 and 4 described above, in order to absorb the reflected wave in the final output system, the reflected wave is detected as a signal of the wave making device and feedback controlled, whereas in the present invention, In order to perform open-loop control in the final output system called wave generation and to move the wave generator as desired, feedback control is performed using the signal (position detection sensor, etc.) of the wave generator as a device.

また、電動部を例えばステッピングモーターとする場合、ステッピングモーターのパルス数により直線駆動部の位置を検出することができるため、直線駆動部の駆動を認識する位置センサー部に代えることができる。   Further, when the electric unit is, for example, a stepping motor, the position of the linear drive unit can be detected based on the number of pulses of the stepping motor, so that it can be replaced with a position sensor unit that recognizes the drive of the linear drive unit.

また、上記課題を解決するために、本願に係る造波方法は、造波水面場に対して配列した複数の造波板の個々の造波板の造る前記造波水面場における反射の影響を考慮した速度ポテンシャルを予め計算するステップと、この速度ポテンシャルを全ての前記複数の造波板について計算した結果をデータとしてデータベースに蓄えるステップと、造波条件を設定するステップと、この設定された造波条件に従って前記データベースから対応したデータを呼び出すステップと、前記造波条件と呼び出した前記データとに従って所定の演算式に基づいて演算を行うステップと、この演算結果である個々の造波板位置の時系列データを記憶するステップと、この時系列データに基づいて前記複数の造波板を駆動制御するステップとを備えて構成される。   Moreover, in order to solve the above-mentioned problem, the wave making method according to the present application has the effect of reflection in the wave making water surface field produced by individual wave making plates of a plurality of wave making plates arranged with respect to the wave making water surface field. A step of calculating a velocity potential in consideration, a step of storing the result of calculation of the velocity potential for all the plurality of wave-making plates in a database, a step of setting wave-making conditions, Calling the corresponding data from the database according to the wave condition, performing a calculation based on a predetermined calculation formula according to the wave forming condition and the called data, and each wave forming plate position as a result of the calculation The method includes a step of storing time series data and a step of driving and controlling the plurality of wave-making plates based on the time series data.

上記構成を備えることで、他の造波装置に係る造波板の挙動により発生した反射波の影響を考慮して速度ポテンシャルを予め計算し、この計算結果がデータベースに蓄えられ、造波条件が設定された上で、このデータベースに蓄えたデータが呼び出され、当該呼び出したデータと造波条件とに従って演算が行われた上で、この演算結果が個々の時系列データとして記憶され、この記憶された時系列データに基づいて造波板を駆動制御することができる。これにより、個々の造波板の速度ポテンシャルが正確に割り出され、データ化されるので、どんな場合であっても、かかるデータを読み出すことで、同じ造波が正確に再現されることが可能となる。   By providing the above configuration, the velocity potential is calculated in advance in consideration of the influence of the reflected wave generated by the behavior of the wave-making plate according to another wave-making device, and the calculation result is stored in the database, and the wave-making conditions are After setting, the data stored in this database is called, and the calculation is performed according to the called data and wave forming conditions, and then the calculation results are stored as individual time series data. The wave making plate can be driven and controlled based on the time series data. As a result, the velocity potential of each wave-making plate is accurately determined and converted into data, so in any case, the same wave-making can be accurately reproduced by reading such data. It becomes.

また、上記構成において、前記演算を行うステップ及び/あるいは前記駆動制御するステップは、実際の水面場において計測した波のスペクトルデータと前記造波条件を設定するステップの設定とに基づいて、前記所定の演算式に従った演算結果に前記スペクトルデータを適用して得られた適用結果に基づいて前記複数の造波板を制御する構成としても良い。   Further, in the above configuration, the step of performing the calculation and / or the step of controlling the driving is based on the spectrum data of the waves measured in an actual water surface field and the setting of the step of setting the wave-making conditions. The plurality of wave-making plates may be controlled based on the application result obtained by applying the spectrum data to the calculation result according to the calculation formula.

こうした構成を備えることにより、上述した演算に係るステップにおいては、実際の水面場において計測した波のスペクトルデータと造波条件とに従った演算が可能となり、この演算結果に基づいて制御手段にて駆動手段を制御し、造波板を挙動させることができるから、実海域を正確に反映する造波が実現され、しかもこうした演算結果等が記憶装置に格納されることから、かかる造波の再現性を高くすることができる。   By providing such a configuration, in the step relating to the above-described calculation, calculation according to wave spectrum data and wave-making conditions measured in an actual water surface field is possible, and the control means based on the calculation result Because it is possible to control the driving means and make the wave plate behave, wave generation that accurately reflects the actual sea area is realized, and such calculation results are stored in the storage device, so that the wave generation is reproduced. Sexuality can be increased.

また、上記構成において、前記速度ポテンシャルの計算に当たっては、波の向きと波の波長もしくは周期の一方と造波板の最大振幅とを指定し、個々の造波板について波と同じ周期で調和振動させたときの前記造波水面場全体の反射の影響も考慮した速度ポテンシャルを境界要素法に基づいて計算する構成としてもよい。   In the above configuration, in calculating the velocity potential, the direction of the wave, one of the wavelength or period of the wave, and the maximum amplitude of the wave-making plate are designated, and the harmonic wave is oscillated with the same period as the wave for each wave-making plate. It is good also as a structure which calculates the velocity potential which also considered the influence of the reflection of the said whole wave-making water surface field when making it based on the boundary element method.

こうした構成を備えることにより、個々の造波板についての速度ポテンシャルの計算において、波と同じ周期で調和振動させたときの反射の影響をも盛り込んだ上、境界要素法を用いることで、1枚の造波板について速度ポテンシャルが求められ、しかもこれを造波水面場全体の造波板に対して行うので、造波水面場全体の任意の位置での所望の波形状に係る造波を速度ポテンシャルの重ね合わせによって正確に実現することができる。   By having such a configuration, in the calculation of the velocity potential for each wave-making plate, the influence of reflection when harmonically oscillating with the same period as the wave is included, and the boundary element method is used to Since the velocity potential is required for the wave-making plate of this type and this is performed on the wave-making plate of the entire wave-making water surface field, the wave making of the desired wave shape at any position of the wave-making water surface field It can be accurately realized by superposition of potentials.

また、上記構成において、前記演算を行うステップは、前記造波条件に対応する調和振動場とこの造波条件に対応した前記データベースのデータの絶対値に制限をつけた複素線形和で近似する、個々の造波板の振幅及び位相に関する連立方程式を解く構成としてもよい。   Further, in the above configuration, the step of performing the calculation is approximated by a complex linear sum in which the absolute value of the database data corresponding to the harmonic vibration field and the wave generation condition corresponding to the wave generation condition is limited, It is good also as a structure which solves simultaneous equations regarding the amplitude and phase of each wave-making plate.

こうした構成を備えることにより、上述した演算に係るステップは、造波条件とこの造波条件に対応して各造波板が作る速度ポテンシャル場のデータを一つのベクトルとみなし、それらの複素線形和で所望の造波水面場の速度ポテンシャルを近似する、全造波板の振幅と位相に関する連立方程式を解くという算出方法を採用したので、造波水面場の任意の地点において、正確な造波をすることが数学的に可能になり、フィードバックによらずに所望の波を正確に生成することが可能となる。   By providing such a configuration, the above-described calculation step considers the wave-making condition and the velocity potential field data created by each wave-making plate corresponding to this wave-making condition as one vector, and their complex linear sum. The calculation method of solving the simultaneous equations related to the amplitude and phase of all wave-making plates, which approximates the velocity potential of the desired wave-making water surface field, was adopted. It is possible to do this mathematically, and it is possible to accurately generate a desired wave without relying on feedback.

また、上記課題を解決するために、本願に係る造波方法は、造波水面場に対して配列した複数の造波板の個々の造波板の造る前記造波水面場における反射の影響も考慮した時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを予め計算するステップと、全ての前記複数の造波板について時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを計算した結果を時系列データとしてデータベースに蓄えるステップと、時刻毎、位置毎の造波条件を設定するステップと、この設定された造波条件と該設定された造波条件に対応した前記データベースの時系列データとに基づき所定の演算式に従って演算を行うステップと、この演算手段の演算結果である造波板位置の時系列データを記憶するステップと、この時系列データに基づいて前記複数の造波板を駆動制御するステップとを備えて構成される。   In order to solve the above-mentioned problem, the wave making method according to the present application also includes the influence of reflection in the wave making water surface field produced by individual wave making plates of a plurality of wave making plates arranged with respect to the wave making water surface field. A step of calculating velocity potential for each time and position in advance, a step of storing the result of calculating the velocity potential for each time and position for all the plurality of wave-making plates in a database as time series data, and time A step of setting a wave-making condition for each position, and a step of performing a calculation according to a predetermined calculation formula based on the set wave-making condition and time series data of the database corresponding to the set wave-making condition And a step of storing time-series data of wave-making plate positions, which are calculation results of the calculation means, and a step of driving and controlling the plurality of wave-making plates based on the time-series data. Composed of Te.

こうした構成を備えることにより、予め種々の造波条件を時間毎及び位置毎に設定し、予め計算した全ての造波板の造る時間毎及び位置毎の速度ポテンシャルをデータとして速度ポテンシャル時系列データベースに蓄えておく。その上で、任意に設定された時間毎及び位置毎の造波条件と速度ポテンシャル時系列データベースに蓄えられている速度ポテンシャル時系列データとを用いて所定の演算式に従って個々の造波板位置の時系列データを演算し、この演算結果を記憶装置に蓄える。この蓄えられた時系列データに基づき、複数の造波板を駆動制御するので、所望の集中波に係る造波であっても、地点ごとの時系列的な速度ポテンシャルを重ね合わせることで正確に再現・発生させることができる。   By having such a configuration, various wave-making conditions are set in advance for each time and position, and the speed potential for each time and position made by all wave-making plates calculated in advance is used as data in the speed potential time-series database. Save it. In addition, using the wave potential conditions for each time and position set arbitrarily and the velocity potential time series data stored in the velocity potential time series database, each wave plate position is Time series data is calculated, and the calculation result is stored in a storage device. Based on this accumulated time-series data, drive control of a plurality of wave-making plates is performed, so that even wave-making related to desired concentrated waves can be accurately performed by superimposing time-series velocity potentials for each point. Can be reproduced and generated.

また、上記課題を解決するために、本願に係るプログラムは、コンピュータを、造波水面場に関する波の向きと波の波長もしくは周期の一方と造波板の最大振幅とを指定するステップと、前記造波水面場に対して配列した複数の造波板の個々の造波板について波と同じ周期で調和振動させたときの反射の影響も考慮した速度ポテンシャルを前記造波水面場全体について境界要素法に基づいて計算するステップと、前記計算した結果をデータベースに格納するステップとを備えて動作させたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the program according to the present application specifies a direction of a wave, a wavelength or a period of the wave, and a maximum amplitude of the wave-making plate with respect to the wave-making water surface field, Boundary factors for the entire wave surface field including the velocity potential considering the effect of reflection when individual wave plates of a plurality of wave plates arranged with respect to the wave surface are subjected to harmonic oscillation at the same period as the wave. The method is characterized by comprising a step of calculating based on a law and a step of storing the calculated result in a database.

こうした構成を備えることにより、個々の造波板の速度ポテンシャルは波と同じ周期で調和振動させた反射の影響も反映した正確性の高いものとなり、造波水面場全体に対して速度ポテンシャルを境界要素法に基づいて計算して求めるので、任意の位置に対して所望の波を得るには、当該位置に係る速度ポテンシャルを重ね合わせたものとすればよい。しかもこれをデータベースとして記憶装置に格納するので、種々の状況・場面に応じたデータを予め蓄えておくことにより、あらゆる状況に相応した造波をデータベースからデータを読み出し、これに基づいた制御を行うという操作で容易に実現することができる。   By having such a configuration, the velocity potential of each wave-making plate becomes highly accurate, reflecting the influence of reflections harmoniously oscillated at the same period as the wave, and the velocity potential is bounded by the entire wave surface field. Since the calculation is made based on the element method, in order to obtain a desired wave at an arbitrary position, the velocity potentials related to the position may be superimposed. Moreover, since this is stored in the storage device as a database, data corresponding to various situations / scenes is stored in advance, so that the wave generation suitable for every situation is read from the database, and control based on this is performed. It can be easily realized by the operation.

また、上記課題を解決するために、本願に係る造波プログラムは、コンピュータを
造波条件設定手段で設定した造波条件を入力するステップと、前記入力されたこの造波条件に従って造波水面場において反射の影響も考慮した複数の造波板の個々の造波板の造る速度ポテンシャルを予め計算し全ての複数の造波板についてその結果を蓄えた速度ポテンシャルデータベースから対応するデータを呼び出すステップと、前記入力された前記造波条件と呼び出された前記データとに基づき所定の演算式に従って演算を行うステップと、この演算結果を個々の造波板の時系列データとして記憶するステップと、この時系列データに基づき前記複数の造波板を駆動する駆動手段の駆動条件として出力するステップとを備えて動作させることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the wave making program according to the present application includes a step of inputting a wave making condition set by a wave making condition setting unit in a computer, and a wave making water surface field according to the inputted wave making condition. In this step, the velocity potential produced by each wavemaking plate of the plurality of wavemaking plates in consideration of the influence of reflection is calculated in advance, and the corresponding data is retrieved from the velocity potential database storing the results for all of the plurality of wavemaking plates; A step of performing a calculation according to a predetermined calculation formula based on the input wave-making conditions and the called data, a step of storing the calculation result as time-series data of individual wave-making plates, And a step of outputting as a driving condition of a driving means for driving the plurality of wave-making plates based on the sequence data.

こうした構成を備えることにより、造波条件設定手段を介して造波条件を入力し、所定の速度ポテンシャルデータを速度ポテンシャルデータベースから呼び出し、入力された造波条件と呼び出された速度ポテンシャルデータとに基づき演算を行い、演算した結果を時系列データとして記憶し、記憶した時系列データに基づき駆動手段の駆動条件を出力する、という一連の処理を所定のコンピュータで実現することができる。したがって、コンピュータによる制御を通して所望の規則波或いは不規則波を造波することが可能となる。   By having such a configuration, wave forming conditions are input via the wave forming condition setting means, predetermined velocity potential data is called from the velocity potential database, and based on the input wave forming conditions and the called velocity potential data. A series of processes for performing a calculation, storing the calculated result as time-series data, and outputting the driving condition of the driving means based on the stored time-series data can be realized by a predetermined computer. Therefore, it is possible to generate a desired regular wave or irregular wave through control by a computer.

また、上記課題を解決するために、本願に係るプログラムは、コンピュータを、造波条件設定手段で設定した時刻毎、位置毎の造波条件を入力させるステップと、前記入力されたこの造波条件に対応した造波水面場に対して配列した複数の造波板の個々の造波板の造る前記造波水面場における反射の影響も考慮した時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを予め計算するステップと、全ての前記複数の造波板についての前記時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを速度ポテンシャル時系列データベースに格納するステップとを備えて動作させたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the program according to the present application includes a step of causing a computer to input a wave-making condition for each time and position set by the wave-making condition setting means, and the inputted wave-making condition A step of calculating a velocity potential for each time and position in consideration of the influence of reflection in the wave-making water surface field produced by individual wave-making plates of a plurality of wave-making plates arranged with respect to the wave-making water surface field corresponding to And a step of storing the velocity potential for each time and position for all of the plurality of wave-making plates in a velocity potential time-series database.

こうした構成を備えることにより、個々の造波板の速度ポテンシャル時系列データは、個々の造波板の時刻毎及び位置毎の速度ポテンシャルであって波と同じ周期で調和振動させた反射の影響も反映した正確性の高いものを造波水面場全体に対して境界要素法に基づいて計算して求めるので、任意の位置に対して所望の造波を得るには、当該位置に係る速度ポテンシャル時系列データを重ね合わせたものとすればよい。しかもこれをデータベースとして記憶装置に格納しておけるので、種々の状況・場面に応じたデータを予め蓄えておくことにより、あらゆる状況に相応した波をデータベースからデータを読み出し、これに基づいた制御を行うという操作で容易に実現することができる。   By having such a configuration, the time-series data of velocity potential of each wave-making plate is the velocity potential at each time and position of each wave-making plate, and the influence of reflection that is oscillated in the same cycle as the wave. Since the reflected high accuracy is calculated and calculated for the entire wave surface based on the boundary element method, in order to obtain a desired wave for any position, the velocity potential at that position What is necessary is just to superimpose series data. Moreover, since it can be stored in a storage device as a database, data corresponding to various situations / scenes is stored in advance, so that waves corresponding to all situations are read from the database, and control based on this is performed. It can be easily realized by an operation of performing.

また、上記課題を解決するために、本願に係る造波プログラムは、コンピュータを 造波条件設定手段で設定した時刻毎、位置毎の造波条件を入力するステップと、前記入力されたこの造波条件に対応した造波水面場に対して配列した複数の造波板の個々の造波板の造る前記造波水面場における反射の影響も考慮した時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを予め計算し全ての前記複数の造波板について蓄えた速度ポテンシャル時系列データベースから呼び出すステップと、前記造波条件設定手段で設定した造波条件と呼び出された前記速度ポテンシャルの時系列データとに基づき所定の演算式に従って演算を行うステップと、この演算ステップの演算結果の時系列データを記憶するステップと、この演算結果の時系列データを呼び出すステップと、この呼び出された演算結果の時系列データに従って前記複数の造波板を駆動する駆動手段の駆動条件として出力するステップとを備えて動作させることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the wave-making program according to the present application includes a step of inputting wave-making conditions for each time and position set by a wave-making condition setting unit in a computer, and the inputted wave-making conditions. The velocity potential for each time and position is calculated in advance, taking into account the effects of reflection in the wave-making water surface field created by individual wave-making plates of a plurality of wave-making plates arranged for the wave-making water surface field corresponding to the conditions. A predetermined calculation based on the speed potential time series database stored for all of the plurality of wave making plates, the wave making conditions set by the wave making condition setting means, and the time series data of the called speed potentials A step of performing an operation according to an expression, a step of storing time-series data of a calculation result of the calculation step, and a step of calling the time-series data of the calculation result , Wherein the operating and a step of outputting a driving condition of the driving means for driving the plurality of wave-plate according to time-series data of the called operation result.

こうした構成を備えることにより、造波条件設定手段で時刻毎及び位置毎の造波条件を設定し、造波に係る反射の影響も考慮して速度ポテンシャルを時刻毎及び位置毎に予め計算し速度ポテンシャル時系列データベースに蓄え、設定された造波条件と蓄えられた速度ポテンシャル時系列データとに基づいて演算し、演算結果の時系列データを記憶し、記憶した時系列データを呼び出し、呼び出された時系列データを駆動手段の駆動条件として出力する、という一連の処理を所定のコンピュータで実現することができる。したがって、コンピュータによる制御を通して所望の集中波を造波することが可能となる。   By having such a configuration, the wave-making condition setting means sets wave-making conditions for each time and position, and the velocity potential is calculated in advance for each time and position in consideration of the influence of reflection on the wave-making. Stored in the potential time-series database, calculated based on the set wave-making conditions and the stored velocity potential time-series data, memorized the time-series data of the operation results, called the stored time-series data and called A series of processes for outputting time-series data as a driving condition of the driving means can be realized by a predetermined computer. Therefore, a desired concentrated wave can be generated through control by a computer.

本願によれば、造波条件設定手段に種々の造波条件を設定し、予め計算した全ての造波板の造る速度ポテンシャルを速度ポテンシャルデータベースに蓄え、設定された造波条件と速度ポテンシャルデータベースに蓄えられている速度ポテンシャルデータとに基づき所定の演算式に従って演算手段で個々の造波板位置の時系列データを演算し、記憶装置に蓄えた時系列データに基づいて制御手段にて駆動手段を制御して造波板を挙動させるので、所望の波を発生させることができる。したがって、発生した波の特性(例えば、波高や波長、造波板にかかる圧力を含む。)を測定し、該測定した値を制御手段に係るパラメータに利用するフィードバック制御を行うことなく、駆動手段を最適に制御し、所望の規則波或いは不規則波を造波することができる。また、個々の造波板や両隣合わせた造波板のみで消波するのではなく、複数の造波板全部の反射の影響を考慮して所定の演算を行うことで造波水面場としての例えば水槽全体の系としての造波特性を正確に反映した波を形成でき、たとえば造波水槽全体での消波の効果を得て消波効率を格段に向上させることができるだけでなく、水槽の形状や発生する波の向きその他の影響を受けず、所望の波を発生させることができる。   According to the present application, various wave-making conditions are set in the wave-making condition setting means, the velocity potentials created by all wave-making plates calculated in advance are stored in the velocity potential database, and the set wave-making conditions and velocity potential database are stored. Based on the stored velocity potential data, the time series data of each wave-making plate position is calculated by the calculation means according to a predetermined calculation formula, and the drive means is controlled by the control means based on the time series data stored in the storage device. Since the wave plate is controlled to be controlled, a desired wave can be generated. Accordingly, characteristics of the generated wave (for example, including wave height, wavelength, and pressure applied to the wave forming plate) are measured, and the driving means is performed without performing feedback control using the measured value as a parameter relating to the control means. Can be optimally controlled to generate a desired regular wave or irregular wave. Also, instead of using only individual wave plates or wave plates that are adjacent to each other for wave cancellation, a predetermined calculation is performed in consideration of the influence of the reflection of all of the wave plates. For example, it is possible to form waves that accurately reflect the wave forming characteristics of the entire aquarium system, for example, not only can the wave-dissipating effect of the entire wave aquarium be obtained to significantly improve the wave-dissipating efficiency, The desired wave can be generated without being affected by the shape of the wave, the direction of the generated wave, and the like.

また、本願によれば、実際の水面場において計測した波のスペクトルデータを保有し、造波条件設定手段の設定に基づいて、所定の演算式に従った演算結果にスペクトルデータを適用して得られた適用結果に基づいて制御手段が複数の駆動手段を制御するので、設定された所定の造波条件とスペクトルデータとを適用して、適用結果に基づいて制御手段にて駆動手段を制御して造波板を挙動させることができる。したがって、例えば、所定の海洋に係る波の成分をスペクトルデータとして、擬似的に該所定の海洋に係る波を造波することができる。また、スペクトルデータとして任意の値を設定することで、自然界では存在し得ない波であっても人工的に造波することも可能である。   Further, according to the present application, the spectrum data of the wave measured in the actual water surface field is held, and the spectrum data is obtained by applying the spectrum data to the calculation result according to the predetermined calculation formula based on the setting of the wave generation condition setting means. Since the control means controls a plurality of driving means based on the applied result, the predetermined wave-making conditions and spectrum data that have been set are applied, and the driving means is controlled by the control means based on the application result. To make the wave plate behave. Therefore, for example, a wave component relating to the predetermined ocean can be artificially generated using the wave component relating to the predetermined ocean as spectrum data. In addition, by setting an arbitrary value as spectrum data, even a wave that cannot exist in the natural world can be artificially generated.

また、本願によれば、個々の造波板について波と同じ周期で調和振動させたときの反射の影響も考慮した造波水面場全体の速度ポテンシャルを境界要素法に基づいて計算することができる。したがって、例えば、発生させた造波の特性を出力値とし、該出力値を駆動手段の制御パラメータとする制御手段に入力値として入力して制御するPID制御(フィードバック制御の一種であり、入力値の制御を出力値と目標値との偏差、その積分、および微分の3つの要素によって行う方法)を含むフィードバック制御では複雑な形状の水槽では無数の反射が生じるが、境界要素法を用いると、その複雑な波動場を水槽全体にわたって正確にかつ短時間で計算することができ、それを適切な振幅と位相差で組み合わせることで従来の水槽周辺部での波高データなどからのフィードバックに代わる精度の高い消波方法を構築することができる。   In addition, according to the present application, the velocity potential of the entire wave surface field can be calculated based on the boundary element method in consideration of the influence of reflection when harmonic waves are oscillated in the same cycle as each wave. . Therefore, for example, PID control (a type of feedback control, in which the generated wave characteristics are used as an output value and controlled by inputting the output value as a control parameter of the drive unit as an input value) In the feedback control including the deviation of the output value and the target value, the integration thereof, and the differentiation), the feedback control including infinite number of reflections occurs in a complex-shaped water tank, but when the boundary element method is used, The complex wave field can be calculated accurately and in a short time across the entire tank, and by combining it with the appropriate amplitude and phase difference, accuracy can be substituted for feedback from wave height data at the periphery of the conventional tank. A high wave-dissipating method can be constructed.

また、本願によれば、演算手段の演算においては、造波条件に対応する調和振動場とこの造波条件に対応した速度ポテンシャルデータベースのデータの絶対値に制限をつけた複素線形和によって、個々の造波板の振幅と位相に関する近似する連立方程式を解く。このとき、複素線形和を利用することで、造波板の振幅と位相を決定する方程式を簡単に表すことができ、プログラムを組む上でも便利である。   Further, according to the present application, in the calculation of the calculation means, the harmonic vibration field corresponding to the wave generation condition and the complex linear sum that limits the absolute value of the velocity potential database data corresponding to the wave generation condition, Solves the approximate simultaneous equations for the amplitude and phase of a wave plate. At this time, by using the complex linear sum, an equation for determining the amplitude and phase of the wave-making plate can be easily expressed, which is convenient for building a program.

また、本願によれば、予め定めた造波条件に対する演算結果を個々の造波板の位置の造波板位置時系列データベースを構築することで造波板の位置の時系列データを随時用いることができ、特に、設定した造波条件と一致する場合はこの造波板位置時系列データベースに記憶される所定のデータを読出して制御手段により駆動手段を制御して造波板を挙動させ、所望の造波を発生させることができる。したがって、代表的な水面場、すなわち頻繁に発生させる造波は、演算手段による演算結果が造波板位置時系列データベースに蓄えられているため、同様な造波を発生させる際は、造波板位置時系列データを用いることで再現性の高い造波を実現でき、かつ、迅速な制御を行うことができる。   Further, according to the present application, the time series data of the wave-making plate positions can be used as needed by constructing the wave-making plate position time-series database of the positions of the individual wave-making plates with the calculation results for the predetermined wave-making conditions. In particular, if it matches the set wave-making conditions, the predetermined data stored in this wave-plate position time-series database is read and the drive means is controlled by the control means to make the wave-making plate behave as desired. Can be generated. Therefore, for the typical water surface field, that is, the frequently generated wave, the calculation result by the calculation means is stored in the wave plate position time series database. By using position time-series data, it is possible to realize wave making with high reproducibility and to perform quick control.

また、本願によれば、造波条件設定手段に種々の造波条件を時間毎及び位置毎に設定し、予め計算した全ての造波板の造る時間毎及び位置毎の速度ポテンシャルを時系列として速度ポテンシャル時系列データベースに蓄え、設定された時間毎及び位置毎の造波条件と速度ポテンシャル時系列データベースに蓄えられている速度ポテンシャル時系列データとに基づき所定の演算式に従って演算手段で個々の造波板位置の時系列データを演算し、記憶装置に蓄えた時系列データに基づいて制御手段にて駆動手段を制御して造波板を挙動させることによって、造波水面場の任意の地点における所望の集中波を発生させることができる。すなわち、造波水面場が静止している状態において、造波板の近傍から遠方までの波の広がりを速度ポテンシャル時系列データとして蓄積し、個々の造波板が作る特定の位置における速度ポテンシャル時系列データを重ね合わせて、所望の造波を発生させることができる。したがって、例えば、1枚のパドルによる集中波(例えば、集中円弧型や花型を含む。)、半分のパドルによる集中波(例えば、3方向から発生する集中波を含む。)、集中点の集合による模様や文字(例えば、人や動物、或いはキャラクターの顔や仮名文字、片仮名文字、ローマ字、ギリシア文字、漢字、数字、英数字、漢数字及びその他全ての文字や数字の一つ或いはそれらの組み合わせによる文字列を含む。)といった、規則波及び不規則波では表現できない特殊な波形を表現する集中波を人工的に発生させることができる。また、造波板に係る反射波を含む外力と造波板の位置を計測し、フィードバック制御により造波板を駆動させて集中波を発生させる造波方式ではないため、計測・フィードバック制御という余分なプロセスを省くことができ、所望の集中波をより的確に発生させることができる。   In addition, according to the present application, various wave-making conditions are set in the wave-making condition setting means for each time and for each position, and the velocity potential for each time and for each position made by all wave-making plates calculated in advance is set as a time series. It is stored in the velocity potential time series database, and each individual construction is performed by a calculation means according to a predetermined calculation formula based on the set wave generation conditions for each time and position and the velocity potential time series data stored in the velocity potential time series database. By calculating the time series data of the wave plate position and controlling the driving means by the control means on the basis of the time series data stored in the storage device, the wave making plate behaves, at any point of the wave making water surface field A desired concentrated wave can be generated. That is, in the state where the wave surface is stationary, the wave spread from the vicinity of the wave plate to the far side is accumulated as velocity potential time-series data, and the velocity potential at the specific position created by each wave plate is It is possible to generate a desired wave by superimposing the series data. Therefore, for example, a concentrated wave by one paddle (for example, including a concentrated arc shape or a flower shape), a concentrated wave by a half paddle (for example, including a concentrated wave generated from three directions), or a set of concentrated points. Patterns and characters (eg, human face, animal, character face, kana, katakana, romaji, greek, kanji, numbers, alphanumeric characters, kanji and all other letters or numbers or combinations thereof) A concentrated wave that expresses a special waveform that cannot be expressed by regular waves and irregular waves can be generated artificially. In addition, it is not a wave-making method that measures the external force including the reflected wave and the position of the wave-making plate and generates a concentrated wave by driving the wave-making plate by feedback control. Therefore, a desired concentrated wave can be generated more accurately.

また、本願によれば、制御手段は、複数の駆動手段の予め求めた駆動特性に基づいて記憶装置の時系列データあるいは造波板位置時系列データベースの時系列データを補正し及び/もしくは補正条件を付加して駆動手段を制御することにより、駆動特性に必要な所定の時系列データを補正し及び/もしくは補正条件を付加し、最適な制御を行えるように駆動特性に係るパラメータを調整するため、所望の造波を発生させることができる。例えば、時定数の差異に備えて予め所定の時定数を記憶装置に蓄えて補正条件(例えば、補正係数の乗算を含む。)を付加したり、遅れ型無駄時間の発生時に駆動手段に係るモーターの回転数や回転タイミングを補正したりすることで、個々の造波装置に係る制御のバラツキを抑制し、最適な制御を実現させ、所望の波を発生させることができる。したがって、時系列データのデータ自体の信頼性に依存することなく、必要に応じて駆動特性に応じたデータ補正や補正条件の付加を行い制御の最適性を保持することで、常に所望の波を確実性をもって発生させることができる。   Further, according to the present application, the control means corrects the time series data of the storage device or the time series data of the wave plate position time series database based on drive characteristics obtained in advance of the plurality of drive means and / or correction conditions. Is added to control the driving means to correct predetermined time-series data necessary for driving characteristics and / or add correction conditions and adjust parameters related to driving characteristics so that optimum control can be performed. A desired wave can be generated. For example, in preparation for a difference in time constants, a predetermined time constant is stored in a storage device in advance to add a correction condition (for example, including multiplication of a correction coefficient), or a motor related to a driving unit when a delay type dead time occurs. By correcting the number of rotations and the rotation timing, it is possible to suppress variations in control related to individual wave making devices, realize optimal control, and generate desired waves. Therefore, without depending on the reliability of the data of the time series data itself, it is possible to always generate a desired wave by maintaining the optimality of control by adding data correction and correction conditions according to the drive characteristics as necessary. It can be generated with certainty.

また、本願によれば、制御手段においては、リセット部を有し複数の駆動手段の駆動開始に当たり、複数の駆動手段に対してリセットをかけるもしくは初期化することにより、各々の駆動手段を、直前の挙動をさせたパラメータに拘らず、複数の造波板の初期位置や所定段階での位置を揃え、その後の挙動に影響を与えることなく、所望の波を発生させることができる。また、造波板の位置を位置センサー部でリニアーに検出し、造波板の時系列データと照合して造波板位置を時々刻々調整することも可能である。なお、こうした仕組みは、複数の駆動手段に対してリセットをかけるためのフィードバック制御であって、造波発生のためのフィードバック制御ではない。すなわち、たとえば上記の特許文献3,4では、最終出力系での反射波の吸収のために、その反射波を造波装置の信号として検出してフィードバック制御しているのに対し、本願発明では、造波という最終出力系でのオープンループ制御を行い造波装置を所望の通り動かすために、造波装置の信号(位置検出センサ等)を装置としてフィードバック制御しているものである。   Further, according to the present application, the control unit includes a reset unit, and at the start of driving of the plurality of driving units, by resetting or initializing the plurality of driving units, Regardless of the parameters that cause the behavior, the initial positions of the plurality of wave-making plates and the positions at predetermined stages can be aligned, and a desired wave can be generated without affecting the subsequent behavior. It is also possible to detect the position of the wave plate linearly by the position sensor unit and to adjust the wave plate position from time to time by collating with the time series data of the wave plate. Note that such a mechanism is feedback control for resetting a plurality of driving means, not feedback control for generating waves. That is, for example, in Patent Documents 3 and 4 described above, in order to absorb the reflected wave in the final output system, the reflected wave is detected as a signal of the wave making device and feedback controlled, whereas in the present invention, In order to perform open-loop control in the final output system called wave generation and to move the wave generator as desired, feedback control is performed using the signal (position detection sensor, etc.) of the wave generator as a device.

また、本願によれば、他の造波装置に係る造波板の挙動により発生した反射波の影響を考慮して速度ポテンシャルを予め計算し、この計算結果をデータベースに蓄え、造波条件を設定し、データベースに蓄えたデータを呼び出し、この呼び出したデータと造波条件に従って演算を行い、この演算結果を個々の時系列データとして記憶し、当該記憶された時系列データに基づいて造波板を駆動制御することができるので、発生した造波の特性(例えば、波高や波長を含む。)を測定し、該測定した値を制御手段に係るパラメータに利用するフィードバック制御を行うことなく、駆動手段を最適に制御し、所望の規則波或いは不規則波を造波することができる。また、個々の造波板や両隣合わせた造波板のみで消波するのではなく、複数の造波装置で反射の影響を考慮して所定の演算を行うことにより水槽全体で消波の効果を得られるため、消波効率を格段に向上させることができ、任意の形状の水槽において任意の波向きの所望の波を造ることができる。   In addition, according to the present application, the velocity potential is calculated in advance in consideration of the influence of the reflected wave generated by the behavior of the wave-making plate according to another wave-making device, the calculation result is stored in the database, and the wave-making conditions are set. Then, the data stored in the database is called, the calculation is performed according to the called data and the wave making conditions, the calculation results are stored as individual time series data, and the wave making plate is stored based on the stored time series data. Since the drive can be controlled, the characteristics of the generated wave (for example, including the wave height and wavelength) are measured, and the drive means is performed without performing feedback control using the measured value as a parameter relating to the control means. Can be optimally controlled to generate a desired regular wave or irregular wave. Also, rather than using only individual wave plates or wave plates that are adjacent to each other, the effects of wave absorption can be achieved for the entire aquarium by performing predetermined calculations in consideration of the effects of reflection using multiple wave generators. Therefore, the wave-dissipating efficiency can be remarkably improved, and a desired wave having an arbitrary wave direction can be produced in an arbitrary-shaped water tank.

また、本願によれば、演算を行うステップあるいは駆動制御するステップは、実際の水面場において計測した波のスペクトルデータと造波条件を設定するステップの設定とに基づいて、所定の演算式に従った演算結果にスペクトルデータを適用して得られた適用結果に基づいて複数の造波板を制御する。上述した演算に係るステップでは、実際の水面場において計測した波のスペクトルデータと造波条件とに従って演算を行っても良く、この演算結果に基づいて制御手段にて駆動手段を制御し、造波板を挙動させることができる。したがって、例えば、所定の海洋に係る波の成分をスペクトルデータとして、擬似的に当該所定の海洋に係る波を造波させることができる。また、スペクトルデータとして任意の値を設定することで、自然界では存在し得ない波も人工的に造波することができる。   Further, according to the present application, the step of performing the calculation or the step of controlling the driving is performed according to a predetermined calculation formula based on the spectrum data of the waves measured in the actual water surface field and the setting of the step of setting the wave-making conditions. The plurality of wave-making plates are controlled based on the application result obtained by applying the spectrum data to the calculated result. In the step related to the calculation described above, the calculation may be performed according to the spectrum data of the wave measured in the actual water surface field and the wave generation conditions, and the drive unit is controlled by the control unit based on the calculation result. The plate can behave. Therefore, for example, the wave component relating to the predetermined ocean can be artificially generated using the wave component relating to the predetermined ocean as spectrum data. Further, by setting an arbitrary value as spectrum data, a wave that cannot exist in the natural world can be artificially generated.

また、本願によれば、速度ポテンシャルの計算に当たっては、波の向きと波の波長もしくは周期の一方と造波板の最大振幅とを指定し、個々の造波板について波と同じ周期で調和振動させたときの造波水面場全体の反射の影響も考慮した速度ポテンシャルを境界要素法に基づいて計算する。複雑な形状の水槽では無数の反射が生じるので、発生させた造波の特性を出力値とし、該出力値を駆動手段の制御パラメータとする制御手段に入力値として入力して計算するPID制御を含むフィードバック制御ではその度ごとに制御が必要で、定常状態の予測が難しいことおよび定常状態への収束に時間がかかることが考えられるが、境界要素法を用いると、その複雑な波動場を水槽全体にわたって正確にかつ短時間で計算することができ、それを適切な振幅と位相差で組み合わせることで従来の水槽周辺部での波高データなどからのフィードバックに代わる精度の高い消波方法を構築することができる。   Further, according to the present application, in calculating the velocity potential, the direction of the wave, one of the wavelength or period of the wave, and the maximum amplitude of the wave-making plate are specified, and the harmonic wave is oscillated with the same period as the wave for each wave-making plate. Based on the boundary element method, the velocity potential is calculated considering the influence of the reflection of the entire wave surface. Since infinite number of reflections occur in a complex-shaped water tank, PID control is performed by calculating the generated wave characteristics as an output value and inputting the output value as an input value to a control means that controls the drive means. Including feedback control, it is necessary to control each time, and it may be difficult to predict the steady state, and it may take time to converge to the steady state. It can be calculated accurately and in a short time throughout, and by combining it with appropriate amplitude and phase difference, a highly accurate wave-dissipating method can be constructed to replace the feedback from the wave height data around the conventional aquarium. be able to.

また、本願によれば、演算を行うステップは、造波条件に対応する調和振動場とこの造波条件に対応したデータベースのデータの絶対値に制限をつけた複素線形和で近似する、個々の造波板の振幅と位相に関する連立方程式を解くことにより、演算手段により最適な演算結果を得ることができるため、所望の波を発生させることが可能となる。このとき、複素線形和を利用することで、造波板の振幅と位相を決定する方程式を簡単に表すことができ、プログラムを組む上でも便利である。このように、調和振動場と複素線形和との概念を用いて個々の造波板の振幅と位相に関する近似する連立方程式を解くという純粋に代数的手段によって造波を発生させることができ、ぶれが発生することがない。さらに、フィードバック制御を行わないため、最短時間で制御し所望の造波を発生させることができる。   Further, according to the present application, the step of performing the calculation is approximated by a complex linear sum that limits the absolute value of the harmonic vibration field corresponding to the wave-making condition and the data of the database corresponding to the wave-making condition. By solving simultaneous equations relating to the amplitude and phase of the wave-making plate, it is possible to obtain an optimum calculation result by the calculation means, so that a desired wave can be generated. At this time, by using the complex linear sum, an equation for determining the amplitude and phase of the wave-making plate can be easily expressed, which is convenient for building a program. In this way, waves can be generated by purely algebraic means of solving the simultaneous equations that approximate the amplitude and phase of each wave-making plate using the concept of harmonic vibration field and complex linear sum. Will not occur. Furthermore, since feedback control is not performed, it is possible to generate a desired wave by controlling in the shortest time.

また、本願によれば、速度ポテンシャルを時刻毎及び位置毎に予め計算し、この計算した結果を速度ポテンシャル時系列データベースに蓄え、造波条件を時刻毎及び位置毎に設定し、上記設定した造波条件と蓄えた時系列データとで演算を行い、この演算結果を個々の時系列データとして記憶し、当該記憶された時系列データに基づいて造波板を駆動制御するので、造波水面場が静止している状態において、造波板の近傍から遠方までの波の広がりを速度ポテンシャル時系列データとして蓄積し、個々の造波板に係る速度ポテンシャル時系列データを重ね合わせて、所望の波を発生させることができる。したがって、例えば、1枚のパドルによる集中波(例えば、集中円弧型や花型を含む。)、半分のパドルによる集中波(例えば、3方向から発生する集中波を含む。)、集中点の集合による模様や文字(例えば、人や動物、或いはキャラクターの顔や仮名文字、片仮名文字、ローマ字、ギリシア文字、漢字、数字、英数字、漢数字及びその他全ての文字や数字の一つ或いはそれらの組み合わせによる文字列を含む。)といった、規則波及び不規則波では表現できない特殊な波形を表現する集中波であっても、これを人工的に発生させることができる。また、造波板に係る反射波を含む外力と造波板の位置を計測し、フィードバック制御により造波板を駆動させて集中波を発生させる造波方式ではないため、余分な設備の必要なしに所望の集中波をより的確に発生させることができる。   In addition, according to the present application, the velocity potential is calculated in advance for each time and position, the calculated result is stored in the velocity potential time-series database, the wave generation condition is set for each time and for each position, The calculation is performed with the wave conditions and the stored time series data, and the calculation results are stored as individual time series data, and the wave making plate is driven and controlled based on the stored time series data. When the wave is stationary, the wave spread from the vicinity of the wave-making plate to the far side is accumulated as velocity potential time-series data, and the velocity potential time-series data related to each wave-making plate is overlaid to obtain the desired wave. Can be generated. Therefore, for example, a concentrated wave by one paddle (for example, including a concentrated arc shape or a flower shape), a concentrated wave by a half paddle (for example, including a concentrated wave generated from three directions), or a set of concentrated points. Patterns and characters (eg, human face, animal, character face, kana, katakana, romaji, greek, kanji, numbers, alphanumeric characters, kanji and all other letters or numbers or combinations thereof) Even if it is a concentrated wave that expresses a special waveform that cannot be expressed by regular waves and irregular waves, such as a character string by In addition, there is no need for extra equipment because it is not a wave-making system that measures the external force including the reflected wave and the position of the wave-making plate and generates a concentrated wave by driving the wave-making plate by feedback control. Therefore, a desired concentrated wave can be generated more accurately.

また、本願によれば、個々の造波板の速度ポテンシャルは波と同じ周期で調和振動させた反射の影響も反映した正確性の高いものを造波水面場全体について境界要素法に基づいて計算して求めるので、水面場の任意の位置に対して所望の波を得るには当該位置に係る速度ポテンシャルを重ね合わせたものとすればよい。複雑な形状の水槽では無数の反射が生じるためにフィードバック制御ではその度ごとに制御が必要で、定常状態の予測が難しいことおよび定常状態への収束に時間がかかることが考えられるのに対して、境界要素法を用いているために、その複雑な波動場を水槽全体にわたって正確にかつ短時間で計算することができ、それを適切な振幅と位相差で組み合わせることで従来の水槽周辺部での波高データなどからのフィードバックに代わる精度の高い消波方法を構築することができる。しかもこれをデータベースとして記憶装置に格納するので、種々の状況・場面に応じたデータを予め蓄えておくことにより、あらゆる状況に相応した造波をデータベースからデータを読み出し、これに基づいた制御を行うという操作で容易に実現することができる。したがって、このプログラムにより、所定の情報機器にて構成されるシステムに対し、後付で速度ポテンシャルデータベースを構築することができる。   In addition, according to the present application, the velocity potential of each wave-making plate is calculated based on the boundary element method for the entire wave-making water surface field, with high accuracy reflecting the influence of reflections harmonized with the same period as the wave. Therefore, in order to obtain a desired wave at an arbitrary position in the water surface field, the velocity potential associated with the position may be superimposed. Infinitely shaped tanks have innumerable reflections, so feedback control requires control each time, and steady state prediction is difficult and it may take time to reach steady state. Because the boundary element method is used, the complex wave field can be calculated accurately and in a short time throughout the tank, and combined with the appropriate amplitude and phase difference, It is possible to construct a high-accuracy wave-dissipating method that replaces feedback from wave height data. Moreover, since this is stored in the storage device as a database, data corresponding to various situations / scenes is stored in advance, so that the wave generation suitable for every situation is read from the database, and control based on this is performed. It can be easily realized by the operation. Therefore, with this program, it is possible to construct a velocity potential database as a retrofit for a system composed of predetermined information devices.

また、本願によれば、造波条件設定手段を介して造波条件を入力し、所定の速度ポテンシャルデータを速度ポテンシャルデータベースから呼び出し、入力された造波条件と呼び出された速度ポテンシャルデータとに基づき演算を行い、この演算した結果を時系列データとして記憶し、この記憶した時系列データに基づき駆動手段の駆動条件を出力する、という一連の処理を所定のコンピュータで実現するので、発生した造波の特性(例えば、波高や波長を含む。)を測定し、該測定した値を制御手段に係るパラメータに利用するフィードバック制御を行うことなく、かかるプログラムを搭載した所定のコンピュータにより、駆動手段を最適に制御し、所望の規則波或いは不規則波を造波することができる。また、個々の造波板や両隣合わせた造波板のみで消波するのではなく、複数の造波装置で反射の影響を考慮して所定の演算を行うことにより水槽全体で消波の効果を得られるため、消波効率を格段に向上させることができ、任意の形状の水槽において任意の波向きの所望の波を造ることができる。   Further, according to the present application, the wave generation condition is input via the wave generation condition setting means, the predetermined velocity potential data is called from the velocity potential database, and based on the input wave generation condition and the called velocity potential data. Since a series of processes of performing calculation, storing the calculated result as time series data, and outputting the driving condition of the driving means based on the stored time series data is realized by a predetermined computer, the generated wave The drive means is optimized by a predetermined computer equipped with such a program without performing feedback control using the measured values (including wave height and wavelength) and using the measured values as parameters for the control means. And a desired regular wave or irregular wave can be generated. Also, rather than using only individual wave plates or wave plates that are adjacent to each other, the effects of wave absorption can be achieved for the entire aquarium by performing predetermined calculations in consideration of the effects of reflection using multiple wave generators. Therefore, the wave-dissipating efficiency can be remarkably improved, and a desired wave having an arbitrary wave direction can be produced in an arbitrary-shaped water tank.

また、本願によれば、個々の造波板の速度ポテンシャル時系列データは、個々の造波板の時刻毎及び位置毎の速度ポテンシャルであって波と同じ周期で調和振動させた反射の影響も反映した正確性の高いものを造波水面場全体に対して境界要素法に基づいて計算して求めるので、水面場の任意の位置に対して所望の造波を得るには、当該位置に係る速度ポテンシャル時系列データを重ね合わせたものとすればよい。また、複雑な形状の水槽では無数の反射が生じるためにフィードバック制御ではその度ごとに制御が必要で、定常状態の予測が難しいことおよび定常状態への収束に時間がかかることが考えられるのに対して、境界要素法を用いているために、その複雑な波動場を水槽全体にわたって正確にかつ短時間で計算することができ、それを適切な振幅と位相差で組み合わせることで従来の水槽周辺部での波高データなどからのフィードバックに代わる精度の高い消波方法を構築することができる。しかもこれをデータベースとして記憶装置に格納しておけるので、種々の状況・場面に応じたデータを予め蓄えておくことにより、あらゆる状況に相応した造波をデータベースからデータを読み出し、これに基づいた制御を行うという操作で容易に実現することができる。したがって、かかるプログラムにより、所定の情報機器にて構成されるシステムに対し、後付で速度ポテンシャル時系列データベースを構築することができる。   In addition, according to the present application, the velocity potential time-series data of each wave-making plate is the velocity potential of each wave-making plate for each time and position, and the influence of reflection that is harmoniously oscillated at the same period as the wave. The reflected high accuracy is calculated and calculated for the entire wave surface based on the boundary element method, so to obtain the desired wave for any position of the water surface, The velocity potential time series data may be superimposed. In addition, since a myriad of reflections occur in a complex water tank, feedback control is necessary each time, and it is difficult to predict the steady state and it may take time to converge to the steady state. On the other hand, because the boundary element method is used, the complex wave field can be calculated accurately and in a short time throughout the tank, and combined with the appropriate amplitude and phase difference, It is possible to construct a high-accuracy wave-dissipating method that can replace the feedback from the wave height data at the section. Moreover, since it can be stored in a storage device as a database, data corresponding to various situations / scenes is stored in advance, so that wave generation suitable for every situation can be read from the database and control based on this It can be easily realized by the operation of performing. Therefore, with this program, it is possible to construct a speed potential time series database as a retrofit for a system constituted by predetermined information devices.

また、本願によれば、造波条件設定手段で時刻毎及び位置毎の造波条件を設定し、造波に係る反射の影響も考慮して速度ポテンシャルを時刻毎及び位置毎に予め計算し速度ポテンシャル時系列データベースに蓄え、設定された造波条件と蓄えられた速度ポテンシャル時系列データとに基づいて演算し、この演算結果の時系列データを記憶し、この記憶した時系列データを呼び出し、この呼び出された時系列データを駆動手段の駆動条件として出力する、という一連の処理を所定のコンピュータで実現するので、造波水面場が静止している状態において、造波板の近傍から遠方までの波の広がりを速度ポテンシャル時系列データとして蓄積し、個々の造波板に係る速度ポテンシャル時系列データを重ね合わせて、所望の波を発生させることができる。したがって、かかるプログラムを搭載した所定のコンピュータにより、例えば、1枚のパドルによる集中波(例えば、集中円弧型や花型を含む。)、半分のパドルによる集中波(例えば、3方向から発生する集中波を含む。)、集中点の集合による模様や文字(例えば、人や動物、或いはキャラクターの顔や仮名文字、片仮名文字、ローマ字、ギリシア文字、漢字、数字、英数字、漢数字及びその他全ての文字や数字の一つ或いはそれらの組み合わせによる文字列を含む。)といった、規則波及び不規則波では表現できない特殊な波形を表現する集中波であっても、コンピュータ制御によって人工的に発生させることができる。また、造波板に係る反射波を含む外力と造波板の位置を計測し、フィードバック制御により造波板を駆動させて集中波を発生させる造波方式ではないため、余分な設備を要することなく所望の集中波をより的確に発生させることができる。   Further, according to the present application, the wave-making condition setting means sets wave-making conditions for each time and for each position, and the velocity potential is calculated in advance for each time and for each position in consideration of the influence of reflection on the wave-making. Store in the potential time series database, calculate based on the set wave-making conditions and the stored speed potential time series data, store the time series data of this calculation result, call this stored time series data, Since a series of processing to output the called time-series data as the driving condition of the driving means is realized by a predetermined computer, in the state where the wave-making water surface is stationary, from the vicinity of the wave-making plate to the distant place Wave spread can be accumulated as velocity potential time-series data, and the desired potential can be generated by superimposing velocity-potential time-series data on individual wave plates. That. Therefore, by a predetermined computer equipped with such a program, for example, a concentrated wave by one paddle (for example, including a concentrated arc shape or a flower shape), a concentrated wave by a half paddle (for example, a concentration generated from three directions). Including waves), patterns and characters from a collection of concentrated points (eg people, animals, character faces, kana characters, katakana characters, roman letters, Greek letters, kanji characters, numbers, alphanumeric characters, kanji numbers, and all other Concentrated waves that express special waveforms that cannot be represented by regular waves and irregular waves, such as a character string consisting of one or a combination of letters and numbers, are generated artificially by computer control. Can do. In addition, it is not a wave-making method that generates a concentrated wave by driving the wave-making plate by feedback control and measuring the position of the wave-making plate and the external force including the reflected wave related to the wave-making plate. Therefore, a desired concentrated wave can be generated more accurately.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下では、本発明の目的の達成のために説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, the scope necessary for explanation for achieving the object of the present invention will be schematically shown, and the scope necessary for explanation of the relevant part of the present invention will be mainly explained, and the explanation will be omitted. Are according to known techniques.

図1は、本発明の一実施形態に係る造波装置1の平面的概要を示す全体概要図である。同図に示すとおり、造波装置1は、水槽2、造波機10、造波板位置時系列計算・データベース20及び造波機運転制御部30を少なくとも備えて構成される。   FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a planar overview of a wave making device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the wave making device 1 includes at least a water tank 2, a wave making machine 10, a wave making plate position time series calculation / database 20, and a wave making operation control unit 30.

造波装置1は、所定の寸法及び形状を有する水槽2全体を含んで構成されるが、その寸法に限定はなく、巨大な水槽から小規模の器まで幅広く応用できる。造波実験の目的からすれば十分な寸法を有するものが好ましく、さらに好適には深さ4.5m、東西80m、南北40m程度の長方形の四隅を、半径8m程度の四分円状で置き換えたものとする。   The wave making device 1 is configured to include the entire aquarium 2 having a predetermined size and shape, but the size is not limited and can be widely applied from a huge aquarium to a small vessel. Those having sufficient dimensions are preferable for the purpose of the wave-making experiment, and more preferably, the four corners of a rectangle having a depth of 4.5 m, an east-west of 80 m, and a north-south of 40 m are replaced with quadrants having a radius of about 8 m. Shall.

また、造波機10は、造波板100とこの造波板100が所定の挙動を行うように制御する制御装置101を備えて構成される。概括的にいえば、造波機10は制御装置101により造波板100を適応的に制御して所望の波を発生させるものであり、水槽2の淵に複数個設置し、その数や設置間隔に限定はないが、個々の造波板100と接触する等の直接的な影響を与えないような配列が好ましい。   The wave making machine 10 includes a wave making plate 100 and a control device 101 that controls the wave making plate 100 to perform a predetermined behavior. Generally speaking, the wave making machine 10 generates a desired wave by adaptively controlling the wave making plate 100 by the control device 101. Although there is no limitation on the interval, an arrangement that does not directly affect each wave-making plate 100 or the like is preferable.

造波板位置時系列計算・データベース20及び造波機運転制御部30は、造波装置1に係る水槽2付近に設置されるものであり、例えば、各機能を有するモジュールを搭載した制御盤や各機能を搭載したコンピュータによって実現されるものでもよい。   The wave-making plate position time series calculation / database 20 and the wave-making machine operation control unit 30 are installed in the vicinity of the water tank 2 related to the wave-making device 1, for example, a control board equipped with modules having each function, It may be realized by a computer equipped with each function.

図2は、本発明の一実施形態に係る造波機10の機器構成図である。同図に示すとおり、造波機10は、造波板100、制御装置101、直線駆動部102、リミッター103、位置検出センサー104、ボールネジレール105、モーター106及び運動変換機構107を少なくとも備えて構成される。   FIG. 2 is a device configuration diagram of the wave maker 10 according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the wave making machine 10 includes at least a wave making plate 100, a control device 101, a linear drive unit 102, a limiter 103, a position detection sensor 104, a ball screw rail 105, a motor 106, and a motion conversion mechanism 107. Is done.

造波板100は、ここではフラップ式を採用しているが、直線駆動部102の挙動と平行に駆動させるピストン式、造波板100を楔形にして上下に挙動させるプランジャー式、或いは造波板100を複数連接させる連接式のうちのいずれの方式(図示しない)によって挙動させるものであってもよい。造波板100は、直線駆動部102と蝶番108を介して直結されている。造波板100は、所定の形状、寸法及び重量を有する板状のものであるが、これに限定されるわけではなく、たとえば曲面板であっても実質的に波を起せる形状であればよい。造波板の材質としては、硬質であって防錆効果を有する素材、たとえば金属(たとえば鉄、鋼鉄等に塗装を施したもの)、合成樹脂、セラミック等を採用することが好ましいがこれらに限定されることはない。造波板100は造波水面場に対して複数配列されており、その配列の間隔及び該造波板の数に限定はないが、個々の造波板と接触する等の直接的な影響を与えないような配列が好ましい。   The wave-making plate 100 employs a flap type here, but is a piston type that is driven in parallel with the behavior of the linear drive unit 102, a plunger type that makes the wave-making plate 100 move up and down, or a wave type. You may make it behave by any system (not shown) of the connection type which connects the board 100 in multiple numbers. The wave making plate 100 is directly connected to the linear drive unit 102 via a hinge 108. The wave making plate 100 is a plate having a predetermined shape, size and weight, but is not limited to this. For example, even if it is a curved plate, the wave making plate 100 has a shape that can substantially generate waves. Good. As a material for the wave-making plate, it is preferable to use a hard and anti-rust material such as metal (for example, iron, steel, etc.), synthetic resin, ceramic, etc., but is not limited thereto. It will never be done. A plurality of wave-making plates 100 are arranged with respect to the wave-making water surface field, and there is no limitation on the interval of the arrangement and the number of wave-making plates, but there is a direct influence such as contact with each wave-making plate. Sequences that do not give are preferred.

直線駆動部102は、造波板100がフラップ式(或いはピストン式)の場合、ボールネジレール105を介して水面に対し平行にスライドできる機能を実現する装置、機械、デバイスであればよく、その形状、寸法及び材質に限定はない。なお、プランジャー式の場合は、水面に対し略垂直にスライドできるものが好ましい。   The linear drive unit 102 may be any device, machine, or device that realizes a function of sliding parallel to the water surface via the ball screw rail 105 when the wave-making plate 100 is a flap type (or piston type). There are no limitations on the dimensions and materials. In addition, in the case of a plunger type, what can slide substantially perpendicularly with respect to the water surface is preferable.

直線駆動部102は、ボールネジレール105に対して両端に設けたリミッター103のスライド可能範囲内で前後移動可能であり、その位置を位置検出センサー104で検出することができる。   The linear drive unit 102 can move back and forth within the slidable range of the limiter 103 provided at both ends with respect to the ball screw rail 105, and the position detection sensor 104 can detect the position thereof.

直線駆動部102は、モーター106の回転力がボールネジレール105を介して伝達され、前後にスライドする動力とされる機構(装置、部品、システム)であるが、モーター106の駆動タイミングや回転数は、制御装置101により制御することができる。   The linear drive unit 102 is a mechanism (device, component, system) in which the rotational force of the motor 106 is transmitted via the ball screw rail 105 and is driven to slide back and forth. It can be controlled by the control device 101.

制御装置101は、所定の制御方式によりモーター106を制御する機能を有する回路(装置、機構、部品、システム)である。所定の制御方式とは、たとえば、演算装置によって演算された個々の造波板位置の経時的な位置に関するデータに対応する波を起させるように造波板100の動作を制御・統制するものであり、たとえば、こうした動作を起させることを実現するハード回路、またプログラム或いはソフトウェア、もしくはこれらを搭載(インストール)した記憶装置、または、かかるプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているコンピュータ(マイコン、ROMを含む)によって実現される。また、所望の波を発生させるために直線駆動部102が最適に駆動するように制御に係る所定のデータを、モーター106、運動変換機構107、ボールネジレール105等の特性に基づいて補正する補正器(図示しない)や直線駆動部102を駆動前の初期状態に復元したり、直線駆動部102を駆動させるための初期位置や所定のパラメータ(例えば、造波条件や時系列データを含む。)をリセットもしくは初期化したりするリセット部(図示しない)を有することが好ましい。   The control device 101 is a circuit (device, mechanism, component, system) having a function of controlling the motor 106 by a predetermined control method. The predetermined control method is, for example, for controlling / controlling the operation of the wave making plate 100 so as to cause a wave corresponding to the time-related data of the position of each wave making plate calculated by the arithmetic unit. Yes, for example, a hardware circuit that realizes such an operation, a program or software, a storage device in which these are installed (installed), or a recording medium in which such a program or software is installed in an executable format This is realized by a computer (including a microcomputer and a ROM). Further, a corrector that corrects predetermined data related to control so that the linear drive unit 102 is optimally driven to generate a desired wave based on characteristics of the motor 106, the motion conversion mechanism 107, the ball screw rail 105, and the like. (Not shown) and the initial position and predetermined parameters (for example, including wave forming conditions and time series data) for restoring the linear driving unit 102 to the initial state before driving or driving the linear driving unit 102. It is preferable to have a reset unit (not shown) for resetting or initializing.

ボールネジレール105は、ボールの転がりにより直線駆動部102の駆動をスムーズに行わせる機能を有し、たとえば、螺子切りされている棒状のものによって実現される。リミッター103は、直線駆動部102のスライド可能範囲を区画し制限を与えるものであり、電気的なスイッチや機構的なストッパーをもって構成される。位置検出センサー104は、スライド可能範囲全域に設置する形態であってボールネジレール105に対する直線駆動部102の具体的な位置を検出する機能、もしくは所定の部分に設置するもので直線駆動部102が通過したことを検出する機能を備えるものであればよく、制御装置101と連動して位置検出センサー104のセンシングにより直線駆動部102の駆動を制御できるものであることが好ましい。モーター106は、所定の電動式モーターであればよく、例えば、ステッピングモーターであってもよい。ステッピングモーターを使用する場合、ステッピングモーターのパルス数により直線駆動部102の位置を検出することができるため、機構的なストッパーとの組み合わせにより、直線駆動部102の駆動を認識する位置検出センサー104は必須ではなくなる。   The ball screw rail 105 has a function of smoothly driving the linear drive unit 102 by rolling of the ball, and is realized by, for example, a rod-like member that is threaded. The limiter 103 divides and limits the slidable range of the linear drive unit 102, and includes an electrical switch and a mechanical stopper. The position detection sensor 104 is installed in the entire slidable range and has a function of detecting a specific position of the linear drive unit 102 with respect to the ball screw rail 105, or is installed at a predetermined portion, and the linear drive unit 102 passes therethrough. Any device may be used as long as it has a function of detecting the occurrence of the failure, and it is preferable that the driving of the linear driving unit 102 can be controlled by sensing of the position detection sensor 104 in conjunction with the control device 101. The motor 106 may be a predetermined electric motor, and may be a stepping motor, for example. When a stepping motor is used, the position of the linear drive unit 102 can be detected based on the number of pulses of the stepping motor. Therefore, the position detection sensor 104 that recognizes the drive of the linear drive unit 102 is combined with a mechanical stopper. It is no longer essential.

図3は、本発明に係る一実施形態に係る規則波或いは不規則波を造波する造波装置1における造波機10、造波板位置時系列計算・データベース20及び造波機運転制御部30の機能構成を示す機能ブロック図である。同図に示すとおり、個別造波機10は、上述した各制御装置101、モーター106及び造波板100を少なくとも備えて構成される。   FIG. 3 shows a wave generator 10, a wave plate position time series calculation / database 20, and a wave generator operation control unit in the wave generator 1 that generates a regular wave or an irregular wave according to an embodiment of the present invention. It is a functional block diagram which shows 30 functional structures. As shown in the figure, the individual wave making machine 10 is configured to include at least each of the control devices 101, the motor 106, and the wave making plate 100 described above.

たとえばコンピュータ及び/もしくは記憶装置にデータが搭載される形態として実現される造波板位置時系列計算・データベース20は、造波水面場である水槽に係る物理データ、環境状況データ等を入力・設定するための試験水槽設定部200、波の向き、波長もしくは周期、造波板の最大振幅等の計算条件たる情報を入力するための計算条件入力部201−1、計算対象の造波板の識別情報を指定するための造波板指定部202、当該指定されて造波板に関する速度ポテンシャルを所定の演算式によって求める機能を有する速度ポテンシャル計算部203、求められた速度ポテンシャルデータを位置ごとに格納するための機能を有する速度ポテンシャルデータベース204−1、予め定めた条件の組み合わせを入力設定するための予設定条件入力部205、実海域等の波スペクトルデータ情報を獲得して(少なくとも一時的に)保持するための波スペクトルデータ部206、予め設定すべき所望の造波に関するデータを演算によって求める機能を有する予設定波面演算部207、及び演算によって求められた波を発生させるための各位置ごとの造波板の経時的なデータを記憶・保管する機能を有する造波板位置時系列データベース208を少なくとも備えて構成される。   For example, the wave plate position time series calculation / database 20 realized as a form in which data is mounted on a computer and / or a storage device is used to input and set physical data, environmental condition data, etc. relating to a water tank that is a wave surface Test water tank setting unit 200 for calculating, calculation condition input unit 201-1 for inputting information as calculation conditions such as wave direction, wavelength or period, maximum amplitude of wave plate, identification of wave plate to be calculated A wave-making plate designating unit 202 for designating information, a velocity potential calculation unit 203 having a function of obtaining a velocity potential relating to the designated wave-making plate by a predetermined arithmetic expression, and storing the obtained velocity potential data for each position Speed potential database 204-1 having a function for performing presetting for inputting and setting a combination of predetermined conditions Item input unit 205, wave spectrum data unit 206 for acquiring (at least temporarily) wave spectrum data information such as actual sea area, and a function for obtaining data relating to a desired wave to be set in advance by calculation At least a wave-forming plate position time series database 208 having a function of storing and storing time-dependent data of wave-making plates for each position for generating a wave obtained by calculation, and a preset wavefront calculating unit 207 Configured.

制御装置、コンピュータ、機構、コンピュータに搭載されることでコンピュータを所望の動作させることが可能なROM等として実現される造波機運転制御部30は、造波運転に関する制御指示を表示し所望の指示を入力できる機能を有する運転指示器300、種々の波に対して形態ごとに予めモード設定をしておくことのできる機能を有する波モード設定器301、造波に関する環境条件、物理条件等の各種条件をデータとして入力・設定する機能を有する造波条件設定器302−1、予め設定された条件と所望の造波に係る条件との照合を行い、所望の造波に最も近接するモードを選択する機能を有する予設定条件照合部303、選択されたモードに準拠する造波板の経時的な動作状況を演算する機能を有する演算処理部304、演算された各位置ごとの造波板の経時的なデータを記録・保管しておく機能を有する時系列データ記憶装置305、及び所望の造波に関するデータ或いは造波装置の運転に関するデータ・指示を通信する機能を有する条件・データ送受信部306を少なくとも備えて構成される。   The wave generator operation control unit 30 realized as a control device, a computer, a mechanism, a ROM or the like that can be installed in the computer and can operate the computer in a desired manner, displays a control instruction related to the wave operation, and displays a desired instruction. Operation indicator 300 having a function of inputting instructions, wave mode setting device 301 having a function of setting modes for various waves in advance for each form, environmental conditions, physical conditions, etc. relating to wave generation Wave-making condition setting unit 302-1 having a function of inputting and setting various conditions as data, collating a preset condition with a condition relating to desired wave-making, and selecting a mode closest to the desired wave-making A preset condition matching unit 303 having a function of selecting, an arithmetic processing unit 304 having a function of calculating a temporal operation state of the wave-making plate conforming to the selected mode, In addition, a time-series data storage device 305 having a function of recording / storing time-dependent data of the wave forming plate for each position, and data relating to desired wave making or data / instruction relating to operation of the wave making device are communicated. It is configured to include at least a condition / data transmission / reception unit 306 having a function.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る試験水槽設定部200は、水槽2の形状或いは寸法及び造波板100の数、位置、幅及び向きその他関係する全ての条件のうち少なくとも一つ或いはその組み合わせを入力・設定する機能を有し、たとえばキーボード、マウス、音声入力装置、またはこれらの機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、さらにはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現されるものである。   The test water tank setting unit 200 related to the wave plate position time series calculation / database 20 is at least one of the shape or size of the water tank 2 and the number, position, width and direction of the wave plate 100 and all other related conditions or It has a function to input and set the combination, for example, a keyboard, a mouse, a voice input device, or a program or software for causing a computer to execute these functions, and a recording medium in which these are implemented in an executable format. It is realized by what is.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る計算条件入力部201−1は、造波(特に、規則波)に係る波の波長、振幅、波高、波向、波形、波状、波の速度、周期及び位相のうち少なくとも一つ、或いはそれらの組み合わせによって種々の波を発生させる計算条件に係る情報を入力・設定する機能を有し、たとえばキーボード、マウス、音声入力装置、またはこれらの機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、さらにはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現されるものである。   Waveform plate position time-series calculation / calculation condition input unit 201-1 related to database 20 includes the wavelength, amplitude, wave height, wave direction, waveform, wave shape, wave velocity of wave relating to wave making (especially regular wave), It has a function of inputting and setting information related to calculation conditions for generating various waves according to at least one of a period and a phase, or a combination thereof. For example, a keyboard, a mouse, a voice input device, or these functions It is realized by a program or software to be executed by the computer, or a program that incorporates a recording medium in which these are implemented in an executable format.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る造波板指定部202は、水槽2における調和振動場の計算を行ういずれかの造波板を指定する機能を有し、これらの機能を持った表示装置(部)、入力装置(部)、中央処理装置(部)、或いはかかる機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、もしくはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現される。   The wave-making plate position time-series calculation / wave-making plate designating unit 202 related to the database 20 has a function of designating any wave-making plate for calculating the harmonic vibration field in the water tank 2, and has these functions. By a display device (part), an input device (part), a central processing unit (part), or a program or software that causes a computer to execute such a function, or a recording medium that incorporates these in an executable format Realized.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る速度ポテンシャル計算部203は、水槽2における調和振動場内の各位置ごとの造波に係る速度ポテンシャルの計算を行う機能を有し、この機能を持った演算装置(部)、中央処理装置(部)、或いはかかる機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、もしくはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現される。   The velocity potential calculation unit 203 related to the wave plate position time series calculation / database 20 has a function of calculating the velocity potential related to the wave formation for each position in the harmonic vibration field in the water tank 2, and has this function. The present invention is realized by an arithmetic unit (unit), a central processing unit (unit), a program or software that causes a computer to execute such a function, or a recording medium in which these are mounted in an executable format.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る速度ポテンシャルデータベース204−1は、本願に係る所定の計算(後述)により算出した速度ポテンシャルデータに係るデータベースをいい、具体的には、かかるデータを記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む装置、機械、コンピュータ、コンピュータ周辺機器によって実現される。   The velocity potential database 204-1 related to the wave plate position time series calculation / database 20 is a database related to velocity potential data calculated by a predetermined calculation (described later) according to the present application, and specifically stores such data. A storage medium (hardware) that has a function to perform such functions and a concept that includes data recorded as magnetic information on such a storage medium. A program or software that realizes such functions is installed in an executable format. The present invention is realized by an apparatus, a machine, a computer, or a computer peripheral device including a recording medium having the built-in recording medium.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る予設定条件入力部205は、波長と造波機の数とに応じて造波目標の各規則波成分の代表点を入力・指定する機能を有し、たとえばキーボード、マウス、音声入力装置、またはこれらの機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、さらにはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現されるものである。具体的には、水槽2全体から見て理想的な波を形成できるように代表となる点を打点(プロット)する。この代表点の数に限定はないが、造波板の数よりも多く、一つの波形に2つ以上あることが好ましい。   The preset condition input unit 205 related to the wave plate position time series calculation / database 20 has a function of inputting and specifying a representative point of each regular wave component of the wave making target according to the wavelength and the number of wave making machines. For example, a keyboard, a mouse, a voice input device, or a program or software that causes a computer to execute these functions, or a recording medium that incorporates these functions in an executable format is realized. . Specifically, representative points are plotted (plotted) so that an ideal wave can be formed as viewed from the entire water tank 2. The number of representative points is not limited, but it is more than the number of wave-making plates, and preferably two or more in one waveform.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る波スペクトルデータ部206は、造波目標の波長及び方向毎にスペクトル強度を指定し、実際の水面場での種々の波の類型データ(例えば、波長及び波向含む。)を保持する機能を有する。類型データは記憶装置(データベース含む。)に予め保有しておくことができる。したがって、例えば、太平洋、大西洋及び日本海その他すべての海洋や海域に係る所定の地点の波の成分(例えば、波の波長、振幅、波高、波向、波形、波状、波の速度、周期及び位相)を計測したスペクトルデータを適用して生成する波面を、実際の水面場と定義する。さらに、任意に設定した成分値或いはかかる成分値に基づいて発生させた水面場で計測した波のスペクトルデータをもって発生させた波も、実際の水面場に含まれる。すなわち、所定の海洋や海域に存在しない成分でも、独自の波に係る成分値であってもよく、各成分を有する規則波或いは不規則波を重ね合わせることで、さらに不規則波を造波し得る。なお、この波スペクトルデータ部206は、かかるデータを記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む装置、機械、コンピュータ、コンピュータ周辺機器によって実現される。   The wave spectrum data unit 206 related to the wave-making plate position time series calculation / database 20 designates the spectrum intensity for each wavelength and direction of the wave-making target, and various wave type data (for example, wavelength in the actual water surface field) And including the wave direction). The type data can be held in advance in a storage device (including a database). Thus, for example, the wave component (eg, wave wavelength, amplitude, wave height, wave direction, waveform, wave shape, wave velocity, period and phase of the Pacific Ocean, Atlantic Ocean, Japan Sea and all other oceans and sea areas) ) Is defined as the actual water surface field. Furthermore, the wave value generated with the spectral data of the wave measured by the arbitrarily set component value or the water surface field generated based on the component value is also included in the actual water surface field. In other words, it may be a component that does not exist in a predetermined ocean or sea area, or it may be a component value related to a unique wave, and by generating regular waves or irregular waves having each component, an irregular wave is further generated. obtain. The wave spectrum data unit 206 is a storage medium (hardware) having a function of storing such data and having a predetermined capacity, or a concept including data recorded as magnetic information on the storage medium. The present invention is realized by an apparatus, a machine, a computer, or a computer peripheral device including a recording medium in which a program or software that realizes a function is loaded in an executable format.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る予設定波面演算部207は、予設定条件入力部205で指定された代表点で、造波目標を最もよく近似する調和振動場の線形和を計算し、速度ポテンシャルデータベース204−1に蓄えられる速度ポテンシャルデータに基づいて、造波機の振幅と位相を求める機能を有し(振幅の制限を含む)、この機能を持った演算装置(部)、中央処理装置(部)、或いはかかる機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、もしくはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現される。   The wavefront plate position time series calculation / preset wavefront calculation unit 207 related to the database 20 calculates the linear sum of the harmonic vibration field that best approximates the wavemaking target at the representative point specified by the preset condition input unit 205. And having a function of obtaining the amplitude and phase of the wave maker based on the speed potential data stored in the speed potential database 204-1 (including the limitation of the amplitude), an arithmetic unit (unit) having this function, This is realized by a central processing unit (unit), a program or software for causing a computer to execute such a function, or a recording medium in which these are mounted in an executable format.

造波板位置時系列計算・データベース20に係る造波板位置時系列データベース208は、波スペクトルデータ206と予設定波面演算部207で演算された演算結果とに基づいて各成分波に対して計算した造波機の振幅と位相を合成した造波板の位置の時系列データに係るデータベースをいい、具体的には、かかるデータを記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む装置、機械、コンピュータ、コンピュータ周辺機器によって実現される。   Wave-making plate position time-series calculation / wave-making plate position time-series database 208 related to database 20 is calculated for each component wave based on wave spectrum data 206 and the calculation result calculated by preset wavefront calculation unit 207. Refers to a database related to time-series data of wave-making plate positions obtained by combining the amplitude and phase of a wave-making machine. Specifically, a storage medium (hardware) having a function of storing such data and having a predetermined capacity Or an apparatus, machine, or the like that includes a concept that includes data recorded as magnetic information on such a storage medium, and that incorporates a recording medium in which a program or software that realizes such a function is mounted in an executable form. Realized by computer and computer peripherals.

一方、造波機運転制御部30に係る運転指示器300は、造波機10を実際に駆動させるためのコントロール部分であって、所定の入力機器(例えば、駆動開始ボタンや操作画面、その他の情報や指示の入力部分を含む。)を有して構成されるものであってもよい。この運転指示器300は、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む装置、機械、コンピュータ、コンピュータ周辺機器によって実現してもよい。   On the other hand, the operation indicator 300 related to the wave generator operation control unit 30 is a control part for actually driving the wave generator 10, and is a predetermined input device (for example, a drive start button, an operation screen, other Including an input part of information and instructions). The operation instruction device 300 may be realized by an apparatus, a machine, a computer, or a computer peripheral device that includes a recording medium in which a program or software that realizes such a function is loaded in an executable format.

造波機運転制御部30に係る波モード設定器301は、造波機10を駆動させて波を起すための状態に設定するものであって、所定の入力機器(例えば、波モード開始ボタンや操作画面、その他の情報や指示の入力部分を含む。)を有するものである。この波モード設定器301は、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む装置、機械、コンピュータ、コンピュータ周辺機器によって実現してもよい。   The wave mode setting device 301 related to the wave generator operation control unit 30 sets a state for driving the wave generator 10 to generate a wave, and is a predetermined input device (for example, a wave mode start button, Including an operation screen and other information and instruction input portions). The wave mode setting device 301 may be realized by an apparatus, a machine, a computer, or a computer peripheral device that includes a recording medium in which a program or software that realizes such a function is loaded in an executable format.

造波機運転制御部30に係る造波条件設定器302−1は、波の波長、振幅、波高、波向、波形、波状、波の速度、周期及び位相のうち少なくとも一つ、或いはそれらの組み合わせによって種々の波を発生させるための条件を設定する機能を有するものであって、所定の入力機器(例えば、条件設定ボタンや操作画面、その他の情報や指示の入力部分を含む。)を含んで構成されるものであってもよい。この造波条件設定器302−1は、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む装置、機械、コンピュータ、コンピュータ周辺機器によって実現してもよい。   The wave-making condition setting unit 302-1 according to the wave-making machine operation control unit 30 includes at least one of the wave wavelength, amplitude, wave height, wave direction, waveform, wave shape, wave velocity, period, and phase, or their It has a function of setting conditions for generating various waves depending on the combination, and includes predetermined input devices (for example, including condition setting buttons, operation screens, and other information and instruction input portions). It may be constituted by. The wave making condition setting unit 302-1 is realized by an apparatus, machine, computer, or computer peripheral device including a recording medium in which a program or software that realizes such a function is implemented in an executable format. Also good.

造波機運転制御部30に係る予設定条件照合部303は、造波板位置時系列データベース208に蓄えられた個々の造波板の位置の時系列データと、造波条件設定器302−1で設定された造波条件とが一致するか否かを照合する機能を有し、この機能を持った演算装置(部)、中央処理装置(部)、或いはかかる機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、もしくはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現されてもよい。   The preset condition collating unit 303 according to the wave generator operation control unit 30 includes time series data of individual wave plate positions stored in the wave plate position time series database 208, and a wave condition setting unit 302-1. A function for collating whether or not the wave-making conditions set in (1) coincide with each other, an arithmetic device (unit) having this function, a central processing unit (unit), or a program for causing a computer to execute such a function It may be realized by software, or by incorporating a recording medium in which these are implemented in an executable format.

造波機運転制御部30に係る演算処理部304は、造波板位置時系列計算・データベース20に係る速度ポテンシャルデータベース204−1に蓄えられる速度ポテンシャルデータ、入力された波スペクトルデータ206及び造波板位置時系列データベース208に蓄えられる造波板位置時系列データのうちの少なくとも一つと、造波条件設定器302−1で設定された造波条件等とに基づいて演算する機能を有し、この機能を持った演算装置(部)、中央処理装置(部)、或いはかかる機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、もしくはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現されてもよい。   The arithmetic processing unit 304 related to the wave generator operation control unit 30 includes velocity potential data stored in the velocity potential database 204-1 associated with the wave plate position time series calculation / database 20, the input wave spectrum data 206, and the wave generation. A function of calculating based on at least one of the wave-making plate position time-series data stored in the plate-position time-series database 208 and the wave-making conditions set by the wave-making condition setting unit 302-1; Realized by an arithmetic unit (part) having this function, a central processing unit (part), or a program or software that causes a computer to execute such a function, or a recording medium that incorporates these functions in an executable format May be.

造波機運転制御部30に係る時系列データ記憶装置305は、演算処理部304での演算結果を記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む装置、機械、コンピュータ、コンピュータ周辺機器によって実現される。   The time-series data storage device 305 according to the wave generator operation control unit 30 has a function of storing the calculation result in the calculation processing unit 304 and has a predetermined capacity, or magnetic information on the storage medium. This is a concept that includes data recorded as, and is realized by devices, machines, computers, and computer peripherals that contain a recording medium that incorporates a program or software that implements such functions in an executable format. The

造波機運転制御部30に係る条件・データ送受信部306は、造波板位置時系列計算・データベース20の速度ポテンシャルデータベース204−1に蓄えられる速度ポテンシャルデータ、入力された波スペクトルデータ206及び造波板位置時系列データベース208に蓄えられる造波板位置時系列データのうちの少なくとも一つと、造波条件設定器302−1で設定された造波条件等とを受信し、予設定条件照合部303に基づいて照合した結果を、演算処理部304に送信する機能を有し、この機能を持った演算装置(部)、中央処理装置(部)、通信装置(部)、もしくはこれらの組み合わせ、或いはかかる機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、もしくはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現されてもよい。   The condition / data transmission / reception unit 306 related to the wave generator operation control unit 30 includes velocity platen time series calculation / velocity potential data stored in the velocity potential database 204-1 of the database 20, the input wave spectrum data 206 and the wave generation data. Receiving at least one of the wave plate position time series data stored in the wave plate position time series database 208 and the wave making conditions set by the wave making condition setter 302-1 and the preset condition checking unit 303 has a function of transmitting the result of collation to the arithmetic processing unit 304, an arithmetic unit (unit) having this function, a central processing unit (unit), a communication device (unit), or a combination thereof, Alternatively, a program or software that causes a computer to execute such a function, or a recording medium that carries these functions in an executable format It may be implemented by those being built.

なお、個別造波機10に関しては、制御装置101(補正器1010及びリセット部1011を含む。)、モーター106及び造波板100を有するが、上述で述べたとおりであるため、詳細な説明は省略する。   The individual wave generator 10 includes the control device 101 (including the corrector 1010 and the reset unit 1011), the motor 106, and the wave plate 100. However, since it is as described above, a detailed description will be given. Omitted.

次に、演算処理部304が行う演算として、個々の造波板の作る速度ポテンシャルの境界要素法による計算概要について説明する。   Next, as a calculation performed by the calculation processing unit 304, an outline of calculation by the boundary element method of the velocity potential created by each wave making plate will be described.

渦なし非圧縮の流れでは、ΔΨ=0が成り立つが、水平と鉛直と時間方向に変数分離   In a vortexless and incompressible flow, ΔΨ = 0 holds, but the variables are separated in the horizontal, vertical, and temporal directions.

・・・・・・・・・・・(1)
を仮定すると、水平方向にはHelmholtz方式
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (1)
Assuming that the Helmholtz method in the horizontal direction

・・・・・・・・・・・(2)
を満たす。この式中のkは分散関係式
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (2)
Meet. K in this equation is the dispersion relation

・・・・・・・・・・・(3)
を解いて求めたものである。Greenの公式に、このHelmholtz方式に対応するGreen関数である第1種のHankel関数
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (3)
Is obtained by solving. According to Green's formula, the Hankel function of the first kind which is a Green function corresponding to this Helmholtz system

を用いて Using

・・・・・・・・・・・(4)
を得る。これを離散化して境界上の造波板中央の点x(i=1,2,・・・,N)(Nは造波機の総数)でのFの値に関する次の連立方程式を得る。
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (4)
Get. This is discretized to obtain the following simultaneous equations relating to the value of F at the point x i (i = 1, 2,..., N) (N is the total number of wave generators) at the center of the wave plate on the boundary. .

・・・・・・・・・・・(5)
この式の中の
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (5)
In this formula

はj番目の造波板の速度に一致する。いま、m番目の造波板だけを速度1で動かす、すなわち Corresponds to the speed of the jth wave plate. Now move only the mth wave plate at speed 1,

の場合の解 Solution for

を考えると、 Given that

として、 As

・・・・・・・・・・・(6)
これを、m=1,2,・・・,NについてAF=Bという行列の形にまとめると、
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (6)
To summarize this in the form of a matrix AF = B for m = 1, 2,...

・・・・・・・・・・・(7) (7)

・・・・・・・・・・・(8)
AF=Bを解いて得た
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (8)
Obtained by solving AF = B

から内部での From inside

での値を次のように得る。 The value at is obtained as follows.

・・・・・・・・・・・(8) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (8)

次に、上記のような構成を有する造波装置1の動作を説明する。図4は、本願の一実施形態に係る造波装置1の動作を説明するためのフローチャートである。   Next, the operation of the wave making device 1 having the above configuration will be described. FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the wave making device 1 according to an embodiment of the present application.

同図に示されるように、規則波を造波する際は、まず水槽1の寸法或いは形状及び造波板100の位置、幅及び向きを指定することで、造波装置1を構成する水槽2や造波機10に係る情報を入力する(ステップS41)。そして、計算条件入力部201−1にて規則波の波長や周波数を含む造波条件を指定する(ステップS42)。   As shown in the figure, when a regular wave is generated, first, the size or shape of the water tank 1 and the position, width, and orientation of the wave forming plate 100 are designated, so that the water tank 2 constituting the wave making device 1 is formed. Information relating to the wave generator 10 is input (step S41). Then, the wave generation condition including the wavelength and frequency of the regular wave is specified by the calculation condition input unit 201-1 (step S 42).

次に、こうして指定された造波条件に基づき、造波板指定部202及び速度ポテンシャル計算部203にて造波板を一つ選び、それを波と同じ周期で単独で調和振動させたときの水槽1全体の速度ポテンシャル場を境界要素法によって計算し、一つの造波機10が作る速度ポテンシャルを算出する(ステップS43)。これを全ての造波板について行う(ステップS43)。   Next, based on the wave-making conditions thus specified, one wave-making plate is selected by the wave-making plate designating unit 202 and the velocity potential calculating unit 203, and when it is independently harmonized with the same period as the wave, The velocity potential field of the entire water tank 1 is calculated by the boundary element method, and the velocity potential created by one wave generator 10 is calculated (step S43). This is performed for all wave-making plates (step S43).

一方、予設定条件入力部205にて造波に係る規則波の波長と造波機数に応じて造波目標を各規則波成分の代表点、すなわち、波長と波向きを考慮して「波を表現しうる代表点」をM箇所選び(ステップS44)、目標とする波動場に対応するポテンシャルのその代表点での値を求めM元の複素列ベクトル   On the other hand, in the preset condition input unit 205, a wave-making target is set according to the representative point of each wave component, that is, the wavelength and the wave direction, according to the wavelength of the wave-making wave and the number of wave-making machines M representative points "can be selected (step S44), and the value of the potential corresponding to the target wave field at the representative point is obtained.

とする。このときの代表点は造波板の数N以上に選ぶ。 And The representative point at this time is selected to be more than the number N of wave-making plates.

その後、予設定波面演算部207にて造波板指定部202及び速度ポテンシャル計算部203で造波板毎に求めた調和振動場のM箇所の代表点での値を抜き出してM元の複素列ベクトルとし、造波板の数だけ列を並べて複素M×N行列Pを作る。これにより、   Thereafter, the preset wavefront calculation unit 207 extracts the values at the M representative points of the harmonic vibration field obtained for each wavemaking plate by the wavemaking plate designating unit 202 and the velocity potential calculation unit 203, and extracts a complex sequence of M elements. A complex M × N matrix P is created by arranging the columns as many as the number of wave plates. This

をN元の複素列ベクトル N complex column vector

について近似的に解く(ステップS45)。造波機の振幅には限界があるので、ベクトル Is approximately solved (step S45). Since the amplitude of wave generators is limited, vector

の各要素の大きさが適当に定めた値以下になるように制限をつける。 Limit the size of each element so that it is less than the appropriate value.

こうして後、波スペクトルデータ206にて造波目標の波長及び方向毎にスペクトル強度を指定し(ステップS46)、波スペクトルデータ206と予設定波面演算部207で演算された演算結果とに基づいて各成分波に対して計算した造波機の振幅と位相を合成した造波板の位置の時系列データを造波板位置時系列データベース208に蓄える(図示しない)。これらの処理により求められた速度ポテンシャル、波スペクトルデータ及び造波板位置時系列データのうち少なくとも一つ或いはその組み合わせに係る条件やデータは、各成分波に対して計算した造波機の振幅と位相を合計し(ステップS47)、造波機運転制御部30の条件・データ送受信部306に送られる(図示しない)。   After that, the spectrum intensity is designated for each wavelength and direction of the wave-making target in the wave spectrum data 206 (step S46), and based on the wave spectrum data 206 and the calculation result calculated by the preset wavefront calculation unit 207, The time-series data of the wave-making plate position obtained by combining the amplitude and phase of the wave-making machine calculated for the component wave is stored in the wave-making plate position time-series database 208 (not shown). Conditions and data related to at least one of the velocity potential, wave spectrum data, and wave plate position time series data obtained by these processes, or a combination thereof, are the amplitude of the wave generator calculated for each component wave. The phases are summed (step S47) and sent to the condition / data transmission / reception unit 306 of the wave generator operation control unit 30 (not shown).

一方、造波機運転制御部30の各部により運転指示及び波モードが設定され、造波条件設定器302−1で設定された造波条件及び予設定条件照合部303での照合結果が条件・データ送受信部306に送られ、演算処理部304にて造波の時系列データが演算され、時系列データ記憶装置305に蓄えられる(図示しない)。したがって、個別造波機10は、時系列データ記憶装置305に記憶される時系列データに基いて、制御装置101は制御され、モーター106を駆動し、造波板100は挙動する(図示しない)。   On the other hand, an operation instruction and a wave mode are set by each unit of the wave generator operation control unit 30, and the wave-making condition set by the wave-making condition setting unit 302-1 and the collation result by the preset condition collation unit 303 are The data is transmitted to the data transmitter / receiver 306, and the time-series data of the wave making is calculated by the arithmetic processing unit 304 and stored in the time-series data storage device 305 (not shown). Therefore, in the individual wave generator 10, the control device 101 is controlled based on the time series data stored in the time series data storage device 305, the motor 106 is driven, and the wave making plate 100 behaves (not shown). .

図5は上記の手順にしたがって生成される造波の一例を斜視図として示すものであり、一つの造波機が作る速度ポテンシャルの虚部を表すものである。図6は図5の場合の造波目標とする波面の斜視図である。図7は図5の場合の造波機の振幅を表す斜視図、図8は図5の場合の造波機の位相を表す斜視図である。   FIG. 5 shows, as a perspective view, an example of the wave generated in accordance with the above procedure, and represents the imaginary part of the velocity potential created by one wave generator. FIG. 6 is a perspective view of a wavefront as a wave-making target in the case of FIG. 7 is a perspective view showing the amplitude of the wave maker in the case of FIG. 5, and FIG. 8 is a perspective view showing the phase of the wave maker in the case of FIG.

次に、本願の別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment of the present application will be described.

図9は、本発明の別の一実施形態に係る集中波を造波する造波装置1における造波機10、造波板位置時系列計算・データベース20A及び造波機運転制御部30Aの機能構成を示す機能ブロック図である。なお、基本的な構成は図3に示す規則波或いは不規則波を造波する造波装置1と同じであるため、相違点についてのみ説明し、図3と同等な部分についての説明は省略する。   FIG. 9 shows the functions of the wave generator 10, the wave plate position time series calculation / database 20A, and the wave generator operation control unit 30A in the wave generator 1 that generates a concentrated wave according to another embodiment of the present invention. It is a functional block diagram which shows a structure. Since the basic configuration is the same as that of the wave making device 1 for making a regular wave or an irregular wave shown in FIG. 3, only the differences will be described, and the description of the parts equivalent to those in FIG. 3 will be omitted. .

計算条件入力部201−2は、時間毎及び位置毎に、造波に係る波の波長、振幅、波高、波向、波形、波状、波の速度、周期及び位相、造波板の最大振幅、のうち少なくとも一つ、或いはそれらの組み合わせによって種々の波を発生させる計算条件を入力・設定する機能を有し、たとえばキーボード、マウス、音声入力装置、またはこれらの機能をコンピュータに実行させるプログラム或いはソフトウェア、さらにはこれらを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものによって実現されるものである。   The calculation condition input unit 201-2 includes, for each time and position, the wavelength, amplitude, wave height, wave direction, waveform, wave shape, wave velocity, period and phase, and the maximum amplitude of the wave plate, Having a function of inputting and setting calculation conditions for generating various waves according to at least one of them, or a combination thereof, for example, a keyboard, a mouse, a voice input device, or a program or software for causing a computer to execute these functions Further, the present invention is realized by a built-in recording medium in which these are executed in an executable format.

速度ポテンシャル時系列データベース204−2は、速度ポテンシャル計算部203にて、速度ポテンシャルを個々の造波板について時刻毎及び位置毎に計算し、そうして計算されたデータを時間・位置を指定すれば呼び出せる状態にして記憶しておくデータベースをいう。具体的には、かかるデータを記憶する機能を有し所定の容量を有する記憶媒体(ハード)もしくはかかる記憶媒体上に磁気情報として記録されたデータも含めた概念をいい、かかる機能を実現するプログラム或いはソフトウェアを実行可能形式にして搭載した記録媒体を内蔵しているものを含む装置、機械、コンピュータ、コンピュータ周辺機器によって実現される。   In the velocity potential time series database 204-2, the velocity potential calculation unit 203 calculates the velocity potential for each wave-making plate for each time and position, and specifies the time and position for the calculated data. A database that can be recalled and stored. Specifically, it means a storage medium (hardware) having a function of storing such data and having a predetermined capacity, or a concept including data recorded as magnetic information on such a storage medium, and a program for realizing such a function Alternatively, the present invention is realized by an apparatus, a machine, a computer, or a computer peripheral device including a built-in recording medium loaded with software in an executable format.

なお、速度ポテンシャル時系列データは時刻毎及び位置毎に計算するため、不規則波を構成するための波スペクトルデータ206の要素は、速度ポテンシャル時系列データに含まれるものとし、造波板位置時系列データを蓄えるための造波板位置時系列データベース208は不要となる。   Since the velocity potential time series data is calculated for each time and position, the element of the wave spectrum data 206 for forming the irregular wave is assumed to be included in the velocity potential time series data. The wave plate position time series database 208 for storing the series data becomes unnecessary.

さらに、造波条件設定器301−2でも、計算条件入力部201−2と同様に、時間毎及び位置毎に造波条件を設定する。したがって、規則波のような造波パターンは存在しないため、予設定条件照合部303は不要となる。   Further, the wave-making condition setting unit 301-2 also sets wave-making conditions for each time and for each position, like the calculation condition input unit 201-2. Therefore, there is no wave-making pattern such as a regular wave, so that the preset condition matching unit 303 is not necessary.

このような構成により、集中波が造波される。図10は、本発明のこの実施形態に係る造波した集中波の具体例を概念的に示す図であり、(a)は1枚のパドル(造波板)によって集中波が形成され、6枚のパドルによって花模様(平面的)が形成される様子を、(b)は半分のパドルによって集中波が形成され、3方向からの集中波が形成される様子を、(c)は集中点の集合によりある時間において文字・模様が形成される(上は顔キャラクタ、下は文字)様子を、それぞれ示した図である。同図に示すとおり、上記の構成によって、所望の集中波を形成するための各造波板の挙動を細かく制御するため、1枚のパドルによる集中波(例えば、集中円弧型や花型を含む。)、半分のパドルによる集中波(例えば、3方向から発生する集中波を含む。)、集中点の集合による模様や文字(例えば、人や動物、或いはキャラクターの顔や仮名文字、片仮名文字、ローマ字、ギリシア文字、漢字、数字、英数字、漢数字及びその他全ての文字や数字の一つ或いはそれらの組み合わせによる文字列を含む。)といった、規則波及び不規則波では表現できない特殊な波形を表現する集中波を人工的に発生させることができる。   With such a configuration, a concentrated wave is generated. FIG. 10 is a diagram conceptually showing a concrete example of a concentrated wave generated according to this embodiment of the present invention. FIG. 10A shows a concentrated wave formed by one paddle (wave generating plate). (B) shows how a concentrated wave is formed by half paddles, and (c) shows a concentrated point. FIG. 6 is a diagram illustrating how characters and patterns are formed in a certain time by the set of (upper face characters and lower characters). As shown in the figure, with the above configuration, in order to finely control the behavior of each wave-making plate for forming a desired concentrated wave, a concentrated wave (for example, a concentrated arc shape or a flower shape is included) by one paddle. ), Concentrated waves by half paddles (for example, including concentrated waves generated from three directions), patterns and characters (for example, humans and animals, character faces, kana characters, katakana characters, Special characters that cannot be represented by regular and irregular waves, such as Roman letters, Greek letters, Chinese characters, numerals, alphanumeric characters, Chinese numerals, and all other letters and character strings. The concentrated wave to express can be generated artificially.

以上詳細に説明したように、本願によれば、実海域再現水槽の中間棚に設置した造波板を所定の演算に基づき制御することで、規則波、不規則波、集中波のいずれをも発生させることが可能となる。   As explained in detail above, according to the present application, by controlling the wave-making plate installed on the intermediate shelf of the actual sea area reproduction tank based on a predetermined calculation, any of regular waves, irregular waves, and concentrated waves can be obtained. Can be generated.

次に、本願に係る造波装置の一実施例について説明する。
1.概要
(1) 本装置は、実海域再現水槽の中間棚に設置した造波板を制御して、任意の他方向波を発生させるものである。
(2) 本造波装置は、造波板382枚を用いて水槽内に規制波を発生させるもので、位置制御と吸収制御の両方の制御方式が可能なものとし、造波装置と制御装置によって構成される。
(3) 造波装置は、フラップ方造波板と駆動装置にて構成される。それぞれ水槽の中間棚部及び上部棚部に埋め込まれた金物に固定を行うものとする。
(4) 造波板の駆動は、ACサーボモータによるボールネジ駆動方式とする。駆動装置は円滑な運動を行うための十分な強度を有し、造波板側部の隙間は造波板に設けたシール板により極力小さくする。なお、造波板は底面ヒンジによって支持され、滑らかな運転ができるものとする。
(5) 各造波板は、側面ヒンジ部を介して隣接する造波板に連結され、複数の造波板が1つの帯状に連結された構造とする。
(6) 駆動装置は、造波板の上部にフラップ型の前後運動を個別に与えるもので、接続部1ヶ所につき1台で、計382台設ける。
(7) 制御装置は駆動装置を制御するもので、制御盤及び操作盤によって構成される。
(8) 制御盤は水槽東面に設けられた制御盤室内に設置するものとする。
2.主要性能
(1) 基本仕様
a) 数量:382台
b) 造波方式:フラップ型スネーク式
c) 駆動方式:ACサーボモータ・ボールネジ駆動
d) 発生波型:規則波、斜め規則波、単一方向不規則波、斜め単一方向不規則波、多方向不規則波、集中波、任意波、合成波、純吸収モード、その他(造波信号を計算してストアし、読み出しながら造波)
e) 造波周期:0.43sec 〜 4.0sec
f) 最大波高:0.35m
g) 吸収能力:周期0.8sec 〜2.53secの範囲において、波エネルギー97%以上を目標
h) 消波装置:造波板背面の壁面に消波装置を取り付け
i) 造波板の装置:短辺方向造波板間/36m以上
長編方向造波板間/76m以上
コーナー部は円弧状(R7.7m)に配置
3.造波機構造
(1) 造波板
a) 数量:382枚
b) 寸法:幅55cm以下
c) 材質:SUS304
(2) 駆動装置
a) 数量:382台
b) 構造:鋼板形鋼溶接構造
c) 駆動電動機:1.0kW – 1500rpm、ACサーボモータ
d) 駆動機構:ボールネジ、タイミングベルト、リニアガイド
e) 駆動方式:ACサーボモータ・ボールネジ駆動
f) 材質:SS400
g) 塗装:フタル酸塗装等
Next, an embodiment of the wave making device according to the present application will be described.
1. Overview
(1) This device generates a wave in any other direction by controlling the wave-making plate installed on the intermediate shelf of the actual sea area reproduction tank.
(2) This wave-making device generates a regulated wave in the water tank using 382 wave-making plates, and is capable of both position control and absorption control methods. Consists of.
(3) The wave generator is composed of a flap-type wave plate and a driving device. It shall fix to the hardware embedded in the middle shelf part and upper shelf part of the water tank, respectively.
(4) The wave-making plate is driven by a ball screw drive system using an AC servo motor. The drive device has sufficient strength for smooth movement, and the gap between the side portions of the wave making plate is made as small as possible by a seal plate provided on the wave making plate. Note that the wave plate is supported by a bottom hinge and can be operated smoothly.
(5) Each wave plate is connected to an adjacent wave plate via a side hinge, and a plurality of wave plates are connected in a single band shape.
(6) The drive unit individually gives flap-type back-and-forth motion to the upper part of the wave-making plate.
(7) The control device controls the drive device, and includes a control panel and an operation panel.
(8) The control panel shall be installed in the control panel room on the east side of the tank.
2. Main performance
(1) Basic specifications
a) Quantity: 382 units
b) Wave making method: flap type snake type
c) Drive system: AC servo motor / ball screw drive
d) Generation wave type: regular wave, oblique regular wave, unidirectional irregular wave, oblique unidirectional irregular wave, multidirectional irregular wave, concentrated wave, arbitrary wave, composite wave, pure absorption mode, others Wave signal is calculated and stored, and is read while reading)
e) Wave-making cycle: 0.43sec-4.0sec
f) Maximum wave height: 0.35m
g) Absorption capacity: Target wave energy of 97% or more in the period of 0.8 to 2.53 sec.
h) Wave absorber: A wave absorber is attached to the wall behind the wave plate.
i) Wave-making plate equipment: Between short-side wave-making plates / 36 m or more
2. Long-wave direction corrugated plate / 76m or more Corners are arranged in a circular arc (R7.7m) Wave generator structure
(1) Wave plate
a) Quantity: 382 sheets
b) Dimensions: Width 55cm or less
c) Material: SUS304
(2) Drive unit
a) Quantity: 382 units
b) Structure: Steel plate shape welded structure
c) Drive motor: 1.0kW – 1500rpm, AC servo motor
d) Drive mechanism: Ball screw, timing belt, linear guide
e) Drive system: AC servo motor and ball screw drive
f) Material: SS400
g) Painting: Phthalic acid coating, etc.

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。本願の技術思想は、一定の限られた区画で所望の波をフィードバック制御を行うことなく創り出すことにあり、この技術思想は、造船業における実海域や実水面場を再現した模型船実験のみならず、種々の方面に活用できる。たとえば、上記説明中、好適には水槽が巨大な容積を有する形状である旨を説明したが、例えば実海域や実水面場を再現した土木工学的な目的で造波実験や、プールに本願に係る造波装置を設けて人工的に波を発生させることで、遊戯を楽しむ、サーフィンの練習を行う、波によるリラクゼーションを味わう、造波に基づく体感ゲームを楽しむといった活用やアミューズメント施設での設置が容易に実現可能である。さらに、室内用の観覧魚を飼育する水槽に造波装置を設けて造波することで魚の鮮度が上げるような、人間の日常生活に密着した用途にも利用し得る。或いは、造波による効果を苗の育成に役立てるといった農業面での活用も見込まれる。さらに造波により実海域や実水面場を再現した模型船、浮体のゲームやアミューズメント等にも利用可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The technical idea of this application is to create a desired wave in a certain limited section without performing feedback control. This technical idea is only for model ship experiments that reproduce actual sea areas and actual water surface fields in shipbuilding. It can be used in various ways. For example, in the above description, it has been explained that the aquarium preferably has a huge volume, but for example, a wave experiment for civil engineering purposes to reproduce an actual sea area or actual water surface, By installing such a wave generator and artificially generating waves, you can enjoy playing, practice surfing, enjoy relaxation by waves, enjoy a bodily sensation game, and install at amusement facilities It can be easily realized. Furthermore, it can also be used for applications closely related to daily life of humans, such as increasing the freshness of fish by providing a wave-making device in a water tank for raising indoor viewing fish. Or, it is expected to be used in agriculture where the effects of wave-making can be used to grow seedlings. It can also be used for model ships, floating games, and amusements that reproduce the actual sea area and water surface by wave generation.

また、上述したものは本発明に係る技術思想を具現化するための実施形態の一例を示したにすぎないものであり、他の実施形態でも本発明に係る技術思想を適用することが可能である。   Further, the above is merely an example of an embodiment for realizing the technical idea according to the present invention, and the technical idea according to the present invention can be applied to other embodiments. is there.

さらにまた、本発明を用いて生産される装置、方法、システムが、その2次的生産品に登載されて商品化された場合であっても、本発明の価値は何ら減ずるものではない。   Furthermore, even if the apparatus, method, and system produced using the present invention are listed and commercialized as a secondary product, the value of the present invention is not reduced at all.

本発明によれば、特に消波を造波の一種ととらえ、個々の造波機が振動するときの反射を含めた波動場を高精度に計算した上で、波動場の重ね合せで所望の波動場を構成するものである。開ループ制御で波を発生させる仕組みは余分な設備負担を軽減する画期的なものであり、船舶業界に限らず水面場を有する商業施設の活性化に大きな有益性をもたらすものである。さらに上述したように、土木、農業、観光業、ペット産業、ゲーム機業等にも広く応用される可能性を有している。   According to the present invention, in particular, wave-dissipation is regarded as a kind of wave-making, and a wave field including reflection when each wave-making machine vibrates is calculated with high accuracy, and then desired wave-field superposition is performed. It constitutes a wave field. The mechanism for generating waves by open-loop control is an epoch-making thing that reduces the burden of extra equipment, and brings great benefits not only to the marine industry but also to the activation of commercial facilities with water fields. Furthermore, as described above, it has the potential to be widely applied to civil engineering, agriculture, tourism, pet industry, game machine industry and the like.

本発明の一実施形態に係る造波装置1の平面的概要を示す全体概要図である。1 is an overall schematic diagram illustrating a planar overview of a wave making device 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る造波機10の機器構成図である。It is an apparatus block diagram of the wave maker 10 which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明に係る一実施形態に係る規則波或いは不規則波を造波する造波装置1における造波機10、造波板位置時系列計算・データベース20及び造波機運転制御部30の機能構成を示す機能ブロック図である。Functional configuration of wave generator 10, wave plate position time series calculation / database 20, and wave generator operation control unit 30 in wave generator 1 that generates a regular wave or an irregular wave according to an embodiment of the present invention. It is a functional block diagram which shows. 本願の一実施形態に係る造波装置1の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the wave making apparatus 1 which concerns on one Embodiment of this application. 本発明の一実施形態に係る手順にしたがって生成される造波の一例を斜視図として示すものであり、一つの造波機が作る速度ポテンシャルの虚部を表すものである。An example of the wave generation produced | generated according to the procedure which concerns on one Embodiment of this invention is shown as a perspective view, and represents the imaginary part of the velocity potential which one wave generator produces. 図5の場合の造波目標とする波面の斜視図である。It is a perspective view of the wave front made into the wave-making target in the case of FIG. 図5の場合の造波機の振幅を表す斜視図である。It is a perspective view showing the amplitude of the wave maker in the case of FIG. 図5の場合の造波機の位相を表す斜視図である。It is a perspective view showing the phase of the wave maker in the case of FIG. 本発明に係る一実施形態に係る集中波を造波する造波装置1における造波機10、造波板位置時系列計算・データベース20A及び造波機運転制御部30Aの機器構成を示す機能ブロック図である。Functional block showing the equipment configuration of the wave generator 10, the wave plate position time series calculation / database 20A, and the wave generator operation control unit 30A in the wave generator 1 for generating concentrated waves according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明のこの実施形態に係る造波した集中波の具体例を概念的に示す図であり、(a)は1枚のパドルによって集中波が形成され、6枚のパドルによって花模様(平面的)が形成される様子を、(b)は半分のパドルによって集中波が形成され、3方向からの集中波が形成される様子を、(c)は集中点の集合によりある時間において文字・模様が形成される(上は顔キャラクタ、下は文字)様子を、それぞれ示した図である。It is a figure which shows notionally the specific example of the wave-shaped concentrated wave which concerns on this embodiment of this invention, (a) is that a concentrated wave is formed by one paddle, and a flower pattern (planar) is formed by six paddles. ) Is formed, (b) is a state where concentrated waves are formed by half paddles and concentrated waves from three directions are formed, and (c) is a character / pattern at a certain time due to a set of concentrated points. FIG. 4 is a diagram illustrating the state in which a character is formed (a face character on the top and a character on the bottom).

符号の説明Explanation of symbols

1…造波装置、2…水槽、10…造波機、20…造波板位置時系列計算・データベース、30…造波機運転制御部、100…造波板、101…制御装置、102…直線駆動部、106…モーター、204−1…速度ポテンシャルデータベース、302−1…造波条件設定器、304…演算処理部、305…時系列データ記憶装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wave generator, 2 ... Water tank, 10 ... Wave generator, 20 ... Wave plate position time series calculation database 30 ... Wave generator operation control part, 100 ... Wave generator, 101 ... Control apparatus, 102 ... Linear drive unit 106 ... Motor 204-1 Speed potential database 302-1 Wave-making condition setting unit 304 Operation processing unit 305 Time series data storage device

Claims (15)

造波水面場に対して配列した複数の造波板と、この複数の造波板をそれぞれ駆動する複数の駆動手段と、造波条件を設定する造波条件設定手段と、前記造波水面場において反射の影響も考慮した前記複数の造波板の個々の造波板の造る速度ポテンシャルを予め計算し全ての前記複数の造波板についての計算結果を蓄えておく速度ポテンシャルデータベースと、前記造波条件設定手段で設定した造波条件とこの設定された造波条件に対応した前記速度ポテンシャルデータベースのデータとに基づき所定の演算式に従って演算を行う演算手段と、この演算手段の演算結果である個々の造波板位置の時系列データを蓄える記憶装置と、この記憶装置の時系列データに基づいて前記複数の駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする造波装置。   A plurality of wave-making plates arranged with respect to the wave-making water surface field, a plurality of driving means for respectively driving the plurality of wave-making plates, a wave-making condition setting means for setting wave-making conditions, and the wave-making water surface field A velocity potential database that pre-calculates the velocity potential of each of the plurality of wave-making plates in consideration of the influence of reflection and stores the calculation results for all of the plurality of wave-making plates; A calculation means for performing calculation according to a predetermined calculation formula based on the wave-making conditions set by the wave condition setting means and the data of the velocity potential database corresponding to the set wave-making conditions, and a calculation result of the calculation means. A wave generator comprising: a storage device that stores time-series data of individual wave-making plate positions; and a control unit that controls the plurality of drive units based on the time-series data of the storage device. Location. 実際の水面場において計測した波のスペクトルデータを保有し、前記造波条件設定手段の設定に基づいて、前記所定の演算式に従った演算結果に前記スペクトルデータを適用して得られた適用結果に基づいて前記制御手段が前記複数の駆動手段を制御したことを特徴とする請求項1記載の造波装置。   An application result obtained by holding the spectrum data of the waves measured in the actual water surface field and applying the spectrum data to the calculation result according to the predetermined calculation formula based on the setting of the wave-making condition setting means 2. The wave making device according to claim 1, wherein the control means controls the plurality of driving means based on the above. 前記速度ポテンシャルの計算に当たっては、波の向きと波の波長もしくは周期の一方と造波板の最大振幅とを指定し、個々の造波板について波と同じ周期で調和振動させたときの反射の影響も考慮した前記造波水面場全体の速度ポテンシャルを境界要素法に基づいて計算したことを特徴とする請求項1あるいは2記載の造波装置。   In calculating the velocity potential, the direction of the wave, one of the wave wavelength or period, and the maximum amplitude of the wave plate are specified, and the reflection of the individual wave plate when the harmonic wave is oscillated in the same cycle as the wave. The wave making device according to claim 1 or 2, wherein the velocity potential of the entire wave making water surface field considering the influence is calculated based on a boundary element method. 前記演算手段の演算は、前記造波条件に対応する調和振動場とこの造波条件に対応した前記速度ポテンシャルデータベースのデータの絶対値に制限をつけた複素線形和で近似する、個々の造波板の振幅及び位相に関する連立方程式を解くことを特徴とする請求項3記載の造波装置。   The calculation of the calculation means is performed by approximating a harmonic wave field corresponding to the wave-making condition and a complex linear sum with restrictions on absolute values of data of the velocity potential database corresponding to the wave-making condition. 4. A wave making apparatus according to claim 3, wherein simultaneous equations relating to amplitude and phase of the plate are solved. 予め定めた造波条件に対する演算結果を前記個々の造波板の位置の時系列データとして蓄える造波板位置時系列データベースをさらに備え、前記造波条件設定手段で設定された造波条件が前記予め定めた造波条件と実質的に一致する場合は、前記造波板位置時系列データベースの時系列データを用いて前記制御手段が前記複数の駆動手段を制御したことを特徴とする請求項1乃至4の内の1項記載の造波装置。   A wave-making plate position time-series database for storing calculation results for predetermined wave-making conditions as time-series data of the positions of the individual wave-making plates; and the wave-making conditions set by the wave-making condition setting means are The control means controls the plurality of driving means by using time series data in the wave making plate position time series database when substantially matching with the predetermined wave making conditions. 5. The wave making device according to one of items 4 to 4. 造波水面場に対して配列した複数の造波板と、この複数の造波板をそれぞれ駆動する複数の駆動手段と、時刻毎、位置毎の造波条件を設定する造波条件設定手段と、前記造波水面場において反射の影響も考慮した前記複数の造波板の個々の造波板の造る時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを予め計算し全ての前記複数の造波板について計算した結果を時系列データとして蓄えておく速度ポテンシャル時系列データベースと、前記造波条件設定手段で設定した造波条件とこの設定された造波条件に対応した前記速度ポテンシャル時系列データベースのデータとに基づき所定の演算式に従って演算を行う演算手段と、前記造波条件設定手段での設定に対応したこの演算手段の演算結果である個々の造波板位置の時系列データを蓄える記憶装置と、この記憶装置の時系列データに基づき前記複数の駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする造波装置。   A plurality of wave-making plates arranged with respect to the wave-making water surface field, a plurality of drive means for respectively driving the wave-making plates, and a wave-making condition setting means for setting wave-making conditions for each time and for each position In addition, the velocity potential at each position of each of the plurality of wave-making plates in consideration of the influence of reflection in the wave-making water surface field is calculated in advance and calculated for all the plurality of wave-making plates. Based on the velocity potential time-series database for storing the results as time-series data, the wave-making conditions set by the wave-making condition setting means, and the data of the velocity potential time-series database corresponding to the set wave-making conditions A calculation unit that performs calculation according to a predetermined calculation formula, and a storage device that stores time-series data of individual wave-making plate positions that are calculation results of the calculation unit corresponding to the setting in the wave-making condition setting unit; Wave-making device being characterized in that a control means for controlling the plurality of drive means based on the time-series data of the storage device. 前記制御手段は、前記複数の駆動手段の予め求めた駆動特性に基づいて前記記憶装置の時系列データを補正し及び/もしくは補正条件を付加して前記駆動手段を制御したことを特徴とする請求項1乃至6の内の1項記載の造波装置。   The control means controls the driving means by correcting time series data of the storage device and / or adding correction conditions based on driving characteristics obtained in advance of the plurality of driving means. Item 7. A wave making device according to item 1 of items 1 to 6. 前記制御手段は、リセット部を有し前記複数の駆動手段の駆動開始に当たり前記複数の駆動手段に対してリセットをかけたことを特徴とする請求項1乃至7の内の1項記載の造波装置。   8. The structure according to claim 1, wherein the control unit includes a reset unit and resets the plurality of driving units when starting the driving of the plurality of driving units. Wave equipment. 造波水面場に対して配列した複数の造波板の個々の造波板の造る前記造波水面場における反射の影響を考慮した速度ポテンシャルを予め計算するステップと、この速度ポテンシャルを全ての前記複数の造波板について計算した結果をデータとしてデータベースに蓄えるステップと、造波条件を設定するステップと、この設定された造波条件に従って前記データベースから対応したデータを呼び出すステップと、前記造波条件と呼び出した前記データとに従って所定の演算式に基づいて演算を行うステップと、この演算結果である個々の造波板位置の時系列データを記憶するステップと、この時系列データに基づいて前記複数の造波板を駆動制御するステップとを備えたことを特徴とする造波方法。   Pre-calculating a velocity potential in consideration of the influence of reflection in the wave-making surface field produced by individual wave-making plates of a plurality of wave-making plates arranged with respect to the wave-making surface field; A step of storing results calculated for a plurality of wave-making plates in a database as data, a step of setting wave-making conditions, a step of calling up corresponding data from the database according to the set wave-making conditions, and the wave-making conditions And a step of performing calculation based on a predetermined calculation formula according to the called data, a step of storing time series data of individual wave-making plate positions as a result of the calculation, and a plurality of the plurality of times based on the time series data And a step of driving and controlling the wave making plate. 前記演算を行うステップ及び/あるいは前記駆動制御するステップは、実際の水面場において計測した波のスペクトルデータと前記造波条件を設定するステップの設定とに基づいて、前記所定の演算式に従った演算結果に前記スペクトルデータを適用して得られた適用結果に基づいて前記複数の造波板を制御したことを特徴とする請求項9記載の造波方法。   The step of performing the calculation and / or the step of controlling the driving is performed according to the predetermined calculation formula based on the spectrum data of the waves measured in an actual water surface field and the setting of the step of setting the wave-making conditions. 10. The wave making method according to claim 9, wherein the plurality of wave making plates are controlled based on an application result obtained by applying the spectrum data to a calculation result. 前記速度ポテンシャルの計算に当たっては、波の向きと波の波長もしくは周期の一方と造波板の最大振幅とを指定し、個々の造波板について波と同じ周期で調和振動させたときの前記造波水面場全体の反射の影響も考慮した速度ポテンシャルを境界要素法に基づいて計算したことを特徴とする請求項9あるいは10記載の造波方法。   In calculating the velocity potential, the direction of the wave, one of the wavelength or period of the wave and the maximum amplitude of the wave making plate are specified, and the wave making plate is oscillated at the same period as the wave. 11. The wave making method according to claim 9, wherein the velocity potential considering the influence of reflection of the entire wave surface is calculated based on the boundary element method. 前記演算を行うステップは、前記造波条件に対応する調和振動場とこの造波条件に対応した前記データベースのデータの絶対値に制限をつけた複素線形和で近似する、個々の造波板の振幅及び位相に関する連立方程式を解くことを特徴とする請求項11記載の造波方法。 The step of performing the calculation is performed by approximating a harmonic wave field corresponding to the wave-making condition and a complex linear sum with restrictions on absolute values of the data of the database corresponding to the wave-making condition. 12. The wave making method according to claim 11, wherein simultaneous equations relating to amplitude and phase are solved. 造波水面場に対して配列した複数の造波板の個々の造波板の造る前記造波水面場における反射の影響も考慮した時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを予め計算するステップと、全ての前記複数の造波板について時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを計算した結果を時系列データとしてデータベースに蓄えるステップと、時刻毎、位置毎の造波条件を設定するステップと、この設定された造波条件と該設定された造波条件に対応した前記データベースの時系列データとに基づき所定の演算式に従って演算を行うステップと、この演算手段の演算結果である個々の造波板位置の時系列データを記憶するステップと、この時系列データに基づいて前記複数の造波板を駆動制御するステップとを備えたことを特徴とする造波方法。   Precalculating velocity potential for each time and position in consideration of the influence of reflection in the wave-making water surface field produced by the individual wave-making plates of a plurality of wave-making plates arranged with respect to the wave-making water surface field, and all The step of storing the result of calculating the velocity potential for each time and position for each of the plurality of wave making plates in the database as time series data, the step of setting the wave making conditions for each time and position, and the setting A step of performing an operation according to a predetermined arithmetic expression based on the wave-making conditions and the time-series data of the database corresponding to the set wave-making conditions, and at the time of each wave-making plate position as a calculation result of the calculation means A wave making method comprising: storing sequence data; and driving and controlling the plurality of wave forming plates based on the time series data. コンピュータを
造波条件設定手段で設定した造波条件を入力させるステップと、
前記入力されたこの造波条件に従って造波水面場において反射の影響も考慮した複数の造波板の個々の造波板の造る速度ポテンシャルを予め計算し全ての複数の造波板についてその結果を蓄えた速度ポテンシャルデータベースから対応するデータを呼び出すステップと、
前記入力された前記造波条件と呼び出された前記データとに基づき所定の演算式に従って演算を行うステップと、
この演算結果を個々の造波板の時系列データとして記憶するステップと、
この時系列データに基づき前記複数の造波板を駆動する駆動手段の駆動条件として出力するステップとを備えて動作させた
ことを特徴とする造波プログラム。
Inputting a wave-making condition set by the wave-making condition setting means on the computer;
According to the input wave-making conditions, the velocity potential produced by each wave-making plate of the plurality of wave-making plates considering the influence of reflection in the wave-making water surface field is calculated in advance, and the results are obtained for all the plurality of wave-making plates. Calling the corresponding data from the stored velocity potential database;
Performing a calculation according to a predetermined calculation formula based on the input wave-making conditions and the called data;
Storing the calculation results as time-series data of individual wave-making plates;
And a step of outputting as a driving condition of a driving means for driving the plurality of wave-making plates based on the time series data.
コンピュータを
造波条件設定手段で設定した時刻毎、位置毎の造波条件を入力させるステップと、
前記入力されたこの造波条件に対応した造波水面場に対して配列した複数の造波板の個々の造波板の造る前記造波水面場における反射の影響も考慮した時刻毎、位置毎の速度ポテンシャルを予め計算し全ての前記複数の造波板について蓄えた速度ポテンシャル時系列データベースから呼び出すステップと、
前記造波条件設定手段で設定した造波条件と呼び出された前記速度ポテンシャルの時系列データとに基づき所定の演算式に従って演算を行うステップと、
この演算を行うステップの演算結果の時系列データを記憶するステップと、
この演算結果の時系列データを呼び出すステップと、
この呼び出された演算結果の時系列データに従って前記複数の造波板を駆動する駆動手段の駆動条件として出力するステップとを備えて動作させた
ことを特徴とする造波プログラム。
Computer
A step of inputting wave-making conditions for each time and position set by the wave-making condition setting means;
For each time and position taking into consideration the influence of reflection in the wave-making surface field produced by individual wave-making plates of a plurality of wave-making plates arranged with respect to the wave-making water surface field corresponding to the inputted wave-making conditions Calling the velocity potential from the velocity potential time-series database stored in advance for all the plurality of wave plates;
Performing a calculation according to a predetermined calculation formula based on the wave generation condition set by the wave generation condition setting means and the time-series data of the called speed potential;
Storing time series data of calculation results of the step of performing the calculation;
Calling the time series data of the calculation results;
And a step of outputting as a driving condition of a driving means for driving the plurality of wave-making plates according to the time-series data of the called calculation results.
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