JP7397471B2 - 模型船試験自動化システム - Google Patents

Description

本発明は、模型船を用いて水槽で行う抵抗試験や自航試験等の自動化を可能とする模型船試験自動化システムに関する。

図１０は模型船の概略構成を示す図であり、図１０（ａ）は側面図、図１０（ｂ）はプロペラボス周辺の断面図である。なお、図１０（ａ）では模型船の内部に配置された機器類も表している。
模型船は、模型船本体１と、プロペラ２と、モーター／ギアボックス等の駆動手段３と、自航動力計４と、舵５を備える。スターンチューブ６内に通された駆動軸７は、一端側はジョイント８により自航動力計４と接続し、他端側にはプロペラ２とプロペラキャップ９が装着され、中間部にはスリーブ１０が嵌着されている。プロペラボス１１には、キー１２が挿入されるキー溝１３が形成されている。舵５は舵軸１４により模型船本体１に取り付けられている。また、模型船本体１のうち、スターンチューブ６の前端側下方の船底には、駆動軸７から浸水した水を堰き止める堰１５が設けられている。模型船は長さ数百メートル等の水槽１６を利用した模型船試験に用いられる。

図１１は従来の模型船試験に用いる模型船の概略構成図であり、図１１（ａ）は抵抗試験における状態を示し、図１１（ｂ）は自航試験における状態を示している。
図１１（ａ）に示すように、抵抗試験においては、駆動軸７の一端側は自航動力計４と切り離される。また、駆動軸７の他端にはボスキャップ１７が装着される。一方、図１１（ｂ）に示すように、自航試験においては、駆動軸７と自航動力計４がジョイント８によって接続される。また、駆動軸７の他端にはプロペラ２が装着される。
このため、抵抗試験を実施した後に自航試験を実施する場合は、自航試験に合わせた状態換装を行うため模型船本体１にプロペラ２を装着する。プロペラ２の装着には、ボスキャップ１７の取り外しと、駆動軸７を船体の外側へ引き出してのプロペラ２の装着（溝あわせ）と、ジョイント８による自航動力計４の接続及び固定と、プロペラキャップ９の装着及び固定が必要である。なお、曳引車１８上には、駆動手段３を制御する制御盤１９と、自航動力計４のデータを記録するデータロガー２０が設けられる。
また、自航試験を実施した後に抵抗試験を実施する場合は、抵抗試験に合わせた状態換装を行うため模型船本体１からプロペラ２を取り外す。この場合は、ジョイント８の取り外しと、プロペラキャップ９の固定解除及び取り外しと、船体の内側への駆動軸７の引き込み（駆動軸７から浸水しない程度）と、プロペラ２の取り外しと、浸水予防としてのボスキャップ１７の装着を行う。
また、プロペラ２を装着せずにスラスト等の計測を行うアイドル計測を実施する場合は、駆動軸７を船体の外側へ引き出してのダミーボスの装着（溝あわせ）と、ジョイント８による自航動力計４の接続及び固定と、プロペラキャップ９の装着及び固定を行う。
これらの状態換装は、舵５とプロペラ２との間隔が狭い（数ｍｍ）こともあり、手が入らずそのままでは作業できないため、舵５を舵軸１４まわりに回転させて隙間を作ってプロペラ２やプロペラキャップ９等を装着する必要があり、手間がかかっている。

ここで、特許文献１には、大洋船及び内水船について、プロペラを解体することなく、プロペラシャフトのパッキンや軸受等を交換するシステムが開示されている。
また、特許文献２には、自由に変形し得る弾性体で構成される実物縮尺の模型船を用い、同一共試体で水槽内における試験を繰り返す模型船の自由変形制御システムが開示されている。
また、特許文献３には、主台車の走行方向と直交する方向に主台車上で走行する副台車に設けられた回転盤に、水槽内に浮かべられた模型船を拘束する位置が、主台車、副台車および回転盤の制御変数に応じ予め求められた模型船の曳航による加速終了後の回転盤に対する相対位置に設定されるように、模型船拘束位置調整手段が設けられた模型船用試験水槽設備が開示されている。

特開昭５９－７７９９８号公報 特開昭５２－１１０６５３号公報 特開２００９－１２１８５５号公報

模型船試験の効率化のためには、プロペラの装着等を自動化することが有効である。しかし、特許文献１から特許文献３は、いずれも模型船のプロペラの装着等を自動化しようとするものではない。
そこで本発明は、プロペラの模型船本体への装着等を自動化して試験を効率的に実施することができる模型船試験自動化システムを提供することを目的とする。

請求項１記載に対応した模型船試験自動化システムにおいては、水槽を利用した模型船試験の自動化システムであって、模型船本体と、模型船本体に着脱可能なプロペラと、プロペラを駆動軸を介して駆動する駆動手段と、模型船本体にプロペラを自動的に着脱する自動プロペラ着脱手段と、模型船本体にプロペラを装着した状態での試験に供する駆動軸に取り付けられた自航動力計と、駆動軸を駆動手段及び自航動力計とともに模型船本体の前後方向に移動させるスライド手段と、模型船本体に自動プロペラ着脱手段を使用してプロペラを自動的に着脱するにあたりスライド手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、自動プロペラ着脱手段によるプロペラの装着時又は離脱時に、スライド手段により駆動軸を後方又は前方に移動させる制御を行うことを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、プロペラの模型船本体への着脱を自動化して模型船試験の効率を向上させることができる。また、駆動軸とともに自航動力計をスライドでき、プロペラ等の着脱を効率よく短時間で行うことができる。また、駆動軸を前後方向に移動させることにより、プロペラの着脱を効率よく短時間で行うことができる。なお、自動化には模型船試験を自動で行う自動化、無人で行う無人化、自律的に行う自律化を含むものとする。

請求項２記載の本発明は、スライド手段は、駆動手段、自航動力計、及び駆動軸を、模型船本体の上部から吊り下げる形式の上部設置型、又は模型船本体の底面から支持する形式のマウント型であることを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、上部設置型ではスライド手段を比較的簡便に設置することができ、また、マウント型ではスライド手段を比較的シンプルな構成とすることができる。

請求項３記載の本発明は、自動プロペラ着脱手段は、プロペラを模型船本体よりも下方から持ち上げる、又は模型船本体から下方に降ろす昇降手段を有したことを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、後方の舵等に煩わされることなく、プロペラの上下位置を短時間で着脱位置に合わせることができる。

請求項４記載の本発明は、自動プロペラ着脱手段は、把持したプロペラを着脱のために前後方向及び左右方向の少なくとも一方に位置調節する位置調節手段を有したことを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、プロペラの前後位置及び左右位置を短時間で着脱位置に合わせることができる。

請求項５記載の本発明は、制御手段は、昇降手段及び位置調節手段の少なくとも一方を制御して模型船本体にプロペラを駆動軸に心合わせし嵌合させることを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、プロペラを駆動軸に精度よく装着することができる。

請求項６記載の本発明は、自動プロペラ着脱手段は、プロペラを駆動軸に装着後にプロペラを駆動軸に固定し、また離脱時に固定を解除する固定解除手段を有したことを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、固定解除手段を用いて駆動軸へのプロペラの固定と解除を迅速に行うことができる。

請求項７記載の本発明は、制御手段は、自動プロペラ着脱手段を用いてプロペラの装着後又は離脱後にプロペラキャップ又はボスキャップを装着する制御を行うことを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、プロペラの固定やプロペラ後流の円滑化を図るためのプロペラキャップやボスキャップの着脱を自動化することができる。

請求項８記載の本発明は、自動プロペラ着脱手段は、プロペラの着脱時における落下防止機構を有したことを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、万が一、プロペラが落下しかけた場合に完全に落下することを防ぎ、プロペラが損傷することを防止できる。

請求項９記載の本発明は、制御手段を水槽の固定部分に設置し、模型船の試験を実施するための試験制御手段を模型船本体又は模型船本体を曳引する曳引車上に設置し、制御手段と試験制御手段とを無線通信で連係したことを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、制御手段による状態換装、試験制御手段による模型船試験の開始や終了等を連係して行い、模型船試験の効率を向上させることができる。

請求項１０記載の本発明は、自由航走する模型船を水槽のトリミングタンクに帰着、発進させる模型船帰着発進手段をさらに備え、制御手段を水槽の固定部分に設置し、模型船の試験を実施するための試験制御手段を自由航走する模型船本体に設置し、制御手段と試験制御手段とを無線通信で連係したことを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、自由航走する模型船の場合、模型船帰着発進手段を用いて自動的に模型船をトリミングタンクに帰着又は発進させることができる。また、制御手段による状態換装、試験制御手段による模型船試験の開始や終了等を連係して行い、自由航走模型船試験の効率を向上させることができる。

請求項１１記載の本発明は、制御手段による模型船試験の準備及び後処理と、試験制御手段による模型船試験の実施とを統合的に制御する統合制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明によれば、制御手段による試験の準備、試験制御手段による模型船試験の実施、制御手段による後処理が統合的に制御されることで、模型船試験をより効率的に実施することができる。

請求項１２記載の本発明は、水槽における水面変動を検出する水面変動検出手段、及び水槽における水流を検出する水流検出手段の少なくとも一方を備え、試験制御手段は、水面変動又は水流の少なくとも一方が所定の範囲に収まった場合に模型船試験を開始することを特徴とする。
請求項１２記載の本発明によれば、波待ちのタイミングを自動認識させることで、模型船試験の精度を向上することができる。

請求項１３記載の本発明は、統合制御手段をネットワークを介して模型船試験要請手段と連係させたことを特徴とする。
請求項１３記載の本発明によれば、遠隔地からの模型船試験の要請を受け、状態換装を自動化、無人化、又は自律化した模型船試験を行うことができる。

本発明の模型船試験自動化システムによれば、プロペラの模型船本体への着脱を自動化して模型船試験の効率を向上させることができる。また、駆動軸とともに自航動力計をスライドでき、プロペラ等の着脱を効率よく短時間で行うことができる。また、駆動軸を前後方向に移動させることにより、プロペラの着脱を効率よく短時間で行うことができる。

また、スライド手段は、駆動手段、自航動力計、及び駆動軸を、模型船本体の上部から吊り下げる形式の上部設置型、又は模型船本体の底面から支持する形式のマウント型である場合には、上部設置型ではスライド手段を比較的簡便に設置することができ、また、マウント型ではスライド手段を比較的シンプルな構成とすることができる。

また、自動プロペラ着脱手段は、プロペラを模型船本体よりも下方から持ち上げる、又は模型船本体から下方に降ろす昇降手段を有した場合には、後方の舵等に煩わされることなく、プロペラの上下位置を短時間で着脱位置に合わせることができる。

また、自動プロペラ着脱手段は、把持したプロペラを着脱のために前後方向及び左右方向の少なくとも一方に位置調節する位置調節手段を有した場合には、プロペラの前後位置及び左右位置を短時間で着脱位置に合わせることができる。

また、制御手段は、昇降手段及び位置調節手段の少なくとも一方を制御して模型船本体にプロペラを駆動軸に心合わせし嵌合させる場合には、プロペラを駆動軸に精度よく装着することができる。

また、自動プロペラ着脱手段は、プロペラを駆動軸に装着後にプロペラを駆動軸に固定し、また離脱時に固定を解除する固定解除手段を有した場合には、固定解除手段を用いて駆動軸へのプロペラの固定と解除を迅速に行うことができる。

また、制御手段は、自動プロペラ着脱手段を用いてプロペラの装着後又は離脱後にプロペラキャップ又はボスキャップを装着する制御を行う場合には、プロペラの固定やプロペラ後流の円滑化を図るためのプロペラキャップやボスキャップの着脱を自動化することができる。

また、自動プロペラ着脱手段は、プロペラの着脱時における落下防止機構を有した場合には、万が一、プロペラが落下しかけた場合に完全に落下することを防ぎ、プロペラが損傷することを防止できる。

また、制御手段を水槽の固定部分に設置し、模型船の試験を実施するための試験制御手段を模型船本体又は模型船本体を曳引する曳引車上に設置し、制御手段と試験制御手段とを無線通信で連係した場合には、制御手段による状態換装、試験制御手段による模型船試験の開始や終了等を連係して行い、模型船試験の効率を向上させることができる。

また、自由航走する模型船を水槽のトリミングタンクに帰着、発進させる模型船帰着発進手段をさらに備え、制御手段を水槽の固定部分に設置し、模型船の試験を実施するための試験制御手段を自由航走する模型船本体に設置し、制御手段と試験制御手段とを無線通信で連係した場合には、自由航走する模型船の場合、模型船帰着発進手段を用いて自動的に模型船をトリミングタンクに帰着又は発進させることができる。また、制御手段による状態換装、試験制御手段による模型船試験の開始や終了等を連係して行い、自由航走模型船試験の効率を向上させることができる。

また、制御手段による模型船試験の準備及び後処理と、試験制御手段による模型船試験の実施とを統合的に制御する統合制御手段をさらに備えた場合には、制御手段による試験の準備、試験制御手段による模型船試験の実施、制御手段による後処理が統合的に制御されることで、模型船試験をより効率的に実施することができる。

また、水槽における水面変動を検出する水面変動検出手段、及び水槽における水流を検出する水流検出手段の少なくとも一方を備え、試験制御手段は、水面変動又は水流の少なくとも一方が所定の範囲に収まった場合に模型船試験を開始する場合には、波待ちのタイミングを自動認識させることで、模型船試験の精度を向上することができる。

また、統合制御手段をネットワークを介して模型船試験要請手段と連係させた場合には、遠隔地からの模型船試験の要請を受け、状態換装を自動化、無人化、又は自律化した模型船試験を行うことができる。

本発明の実施形態による模型船試験自動化システムのブロック図 同自動プロペラ着脱手段の一例を示す概略図 同スライド手段の一例を示す概略図 同スライド手段の一例を示す概略図 同模型船試験自動化システムの構成を示す上面図 同本自動プロペラ着脱手段の他の例を示す概略図 同スライド手段の他の例を示す概略図 同トリミングタンクに帰着する模型船を上方から見た概略図 本発明の他の実施形態による模型船試験自動化システムのブロック図 模型船の概略構成を示す図 従来の模型船試験に用いる模型船の概略構成図

以下に、本発明の実施形態による模型船試験自動化システムについて説明する。

図１は模型船試験自動化システムのブロック図である。
模型船試験自動化システムは、模型船本体１と、模型船本体１に着脱可能なプロペラ２と、プロペラ２を駆動軸（プロペラ軸）７を介して駆動するモーター／ギアボックス等の駆動手段３と、模型船本体１にプロペラ２を自動的に着脱する自動プロペラ着脱手段２１と、試験に供されスラスト／トルクを計測する自航動力計４と、駆動軸７を模型船本体１の前後方向に移動させるスライド手段２２と、自動プロペラ着脱手段２１及びスライド手段２２に対する制御を行う制御手段２３を備える。

図２は自動プロペラ着脱手段の一例を示す概略図であり、模型船を後方から見た状態を示している。図２（ａ）は昇降手段を縮ませた状態、図２（ｂ）は昇降手段を伸ばした状態、図２（ｃ）は昇降手段を更に伸ばした状態である。また、図２（ａ）（ｂ）では模型船本体のプロペラ面フレームラインαも示している。
模型船試験が行われる水槽１６には模型船の発着場となるトリミングタンク２４が連接している。模型船の状態換装はトリミングタンク２４内で行われる。
自動プロペラ着脱手段２１は、プロペラ２の着脱を行う位置に設けられる。自動プロペラ着脱手段２１は、プロペラ２を把持する把持手段２５と、把持したプロペラ２を模型船本体１よりも下方から持ち上げる昇降手段２６と、把持したプロペラ２の前後方向及び左右方向の位置を調節する位置調節手段２７と、駆動軸７へのプロペラ２の固定と固定解除を行う固定解除手段２８と、プロペラ２が着脱時にトリミングタンク２４の底に落下することを防止する落下防止機構２９と、水面Ｗを感知する水面感知機構３０を有する。

把持手段２５は、昇降手段２６の上部に設けられている。把持手段２５には、レーザーを利用した位置合わせ機構３１が設けられている。位置合わせ機構３１は、プロペラ２を着脱位置に合わせる際に用いる。
昇降手段２６は、トリミングタンク２４の底に設置された基部３２と、基部３２に支持され鉛直方向に伸縮可能な伸縮部３３を有し、着脱位置に対するプロペラ２の上下位置合わせに用いられる。昇降手段２６を用いることで、後方の舵５等に煩わされることなく、プロペラ２の上下位置を短時間で着脱位置に合わせることができる。なお、昇降手段２６を、模型船本体１よりも上方から下方に降ろすタイプとしてもよい。また、昇降手段２６をトリミングタンク２４の側部や曳引車１８に設置することもできる。
位置調節手段２７は、着脱位置に対するプロペラ２の前後左右位置合わせに用いられ、基部３２をトリミングタンク２４の底に沿って前後左右に移動させる。位置調節手段２７を用いることで、プロペラ２の前後位置及び左右位置を短時間で着脱位置に合わせることができる。
固定解除手段２８はトルクレンチを有する。プロペラ２の装着時は、プロペラ２が駆動軸７に装着された後に、固定解除手段２８がプロペラキャップ９を締め付けてプロペラ２を駆動軸７に固定する。また、プロペラ２の離脱時は、プロペラ２を取り外す前に、固定解除手段２８がプロペラキャップ９を弛めて固定を解除する。固定解除手段２８を用いることで、駆動軸７へのプロペラ２の固定と解除を迅速に行うことができる。
落下防止機構２９は、プロペラ２が着脱作業中に万一落下しかけた場合に受け止めて完全に落下することを防ぐように把持手段２５の下方に設けられている。受け止めるときのプロペラ２の損傷を防止するため、落下防止機構２９の上面にはゴム等の軟質材料を用いている。また、受け止めたプロペラ２が転がって落下防止機構２９から転落することを防止するため、落下防止機構２９は椀状としている。

プロペラ２の着脱作業は、水面Ｗ下で行うことも、水面Ｗ上で行うこともできる。自動プロペラ着脱手段２１は、水面感知機構３０による水面Ｗの感知を基に、把持手段２５が水面Ｗ上にあるか水面Ｗ下にあるかを判断することができる。
また、自動プロペラ着脱手段２１は、プロペラ２の着脱と同様にして、プロペラキャップ９、ボスキャップ１７、及びダミーボスの着脱を行うことができる。この場合は、例えば、把持手段２５と併せて、プロペラキャップ９、ボスキャップ１７、及びダミーボスを把持する手段を昇降手段２６の上部に設け、着脱を行う部品に応じて互いの位置を入れ替えればよい。
また、自動プロペラ着脱手段２１は、模型船本体１や舵５に取り付けるダクトやバルブ等の省エネ付加物の着脱にも同様に適用することができる。

図３及び図４はスライド手段の一例を示す概略図であり、模型船を左方から見た状態を示している。図３（ａ）は抵抗試験を行う際の状態、図３（ｂ）は自航試験を行う際の状態である。また、図４（ａ）は自航試験を行う際の状態、図４（ｂ）はアイドル計測試験を行う際の状態である。
模型船は、模型船本体１と、プロペラ２と、モーター／ギアボックス等の駆動手段３と、自航動力計４と、舵５を備える。スターンチューブ６内に通された駆動軸７は、一端側はジョイント８により自航動力計４と接続し、他端側にはプロペラ２とプロペラキャップ９が装着され、中間部にはスリーブ１０が嵌着されている。プロペラボス１１には、溝合わせしてキー１２が挿入されるキー溝１３が形成されている（図１０（ｂ）参照）。舵５は舵軸１４により模型船本体１に取り付けられている。また、駆動軸７には水槽１６の水を利用した水潤滑を行っている。模型船本体１のうち、スターンチューブ６の前端側下方の船底には、駆動軸７から潤滑のために微量を浸水させた水を堰き止める堰１５が設けられている。
また、模型船本体１を曳引する曳引車１８上には、駆動手段３を制御する制御盤１９と、自航動力計４のデータを記録するデータロガー２０と、スライド手段２２を制御する制御手段２３としてスライド制御手段２３Ａが設けられている。

スライド手段２２は、模型船本体１の両舷上部に設けられた本体部３４と、本体部３４から垂下した垂下部３５を有する。垂下部３５の上端は本体部３４に固定され、垂下部３５の下端は駆動手段３又は自航動力計４に固定されている。スライド手段２２を前後方向（船長方向）に移動させると、駆動手段３及び自航動力計４が前後方向に移動する。自航動力計４はジョイント８により駆動軸７に取り付けられているため、駆動手段３及び自航動力計４の移動に伴って駆動軸７も前後方向に移動する。このように、スライド手段２２を、駆動手段３、自航動力計４、及び駆動軸７を、模型船本体１の上部から吊り下げる形式の上部設置型とすることで、スライド手段２２を比較的簡便に設置することができる。

抵抗試験時は、図３（ａ）に示すように、スライド手段２２によって駆動軸７とともに自航動力計４を前方へ移動させ、駆動軸７の後端にボスキャップ１７を装着する。
抵抗試験の後、自航試験を行うために状態換装する際は、図３（ｂ）に示すように、スライド手段２２によって駆動軸７とともに自航動力計４を後方へ移動させ、プロペラ２及びプロペラキャップ９を装着する。
自航試験の後、アイドル計測試験を行うために状態換装する際は、図４（ｂ）に示すように、駆動軸７の位置はそのまま、プロペラ２に替えてダミーボス３６を装着する。
このように、スライド手段２２を用いることで、駆動軸７とともに自航動力計４をスライドでき、プロペラ２、プロペラキャップ９、ボスキャップ１７、及びダミーボス３６の着脱を効率よく短時間で行うことができる。
なお、駆動軸７からの浸水量を測定する浸水量検知機構（不図示）と、排水機構（不図示）を、模型船本体１に設置することが好ましい。浸水量検知機構が所定量以上の浸水量を検知した場合は、排水機構を作動させて排水することで、水が堰１５から溢れ出すことを防止できる。また、浸水量検知機構が所定量以上の浸水量を検知した場合に、自動プロペラ着脱手段２１やスライド手段２２等の動作を停止する浸水対応手段（不図示）を設けてもよい。

図５は模型船試験自動化システムの構成を示す上面図である。なお、模型船の内部に配置された機器類も表している。
水槽１６及びトリミングタンク２４が設置された建屋内には、自動プロペラ着脱手段２１を制御する制御手段２３として着脱制御手段２３Ｂが設けられている。スライド制御手段２３Ａと着脱制御手段２３Ｂとは互いに通信可能に構成されている。
制御手段２３は、自動プロペラ着脱手段２１を使用して模型船本体１にプロペラ２を自動装着し、自航動力計４を使用可能に設定する制御を行う。これにより、模型船本体１にプロペラ２を装着した状態で自航動力計４を使用する試験への状態換装が自動で行われ、模型船試験の効率を向上させることができる。
また、制御手段２３は、自航動力計４を使用不可に設定し、自動プロペラ着脱手段２１を用いて、離脱又は装着されているプロペラ２を模型船本体１に着脱させる制御を行う。これにより、プロペラ２の着脱時の自航動力計４への負荷の増加や不要な電力供給を防止し、安全性を維持しつつ模型船試験の効率を向上させることができる。
また、制御手段２３は、自動プロペラ着脱手段２１によるプロペラ２の装着時又は離脱時に、スライド手段２２により駆動軸７を前後方向に移動させる。これにより、プロペラ２の着脱を効率よく短時間で行うことができる。
また、制御手段２３は、昇降手段２６及び位置調節手段２７を制御して、軸心及びキー溝１３を検知し、プロペラ２を駆動軸７に心合わせし模型船本体１に嵌合させる。これにより、プロペラ２を駆動軸７に精度よく装着することができる。
また、制御手段２３は、自動プロペラ着脱手段２１を用いて、プロペラ２の装着後又は離脱後にプロペラキャップ９又はボスキャップ１７についても、軸心を検知し位置決めした後に装着する制御を行う。このようにプロペラ２の固定やプロペラ後流の円滑化を図るためのプロペラキャップ９やボスキャップ１７の着脱を自動化することにより、模型船試験の効率を向上させることができる。
なお、プロペラ２の装着又は離脱時に、制御手段２３が舵軸１４を操作し舵５を横に向けることにより、自動プロペラ着脱手段２１によるプロペラ２の着脱用のスペースを確保することができる。

次に、自動プロペラ着脱手段の他の例について説明する。
図６は自動プロペラ着脱手段の他の例を示す概略図であり、図６（ａ）（ｂ）は模型船を後方から見た状態を示し、図６（ｃ）は模型船を上方から見た状態を示している。また、図６（ａ）（ｂ）では模型船本体のプロペラ面フレームラインαも示し、図６（ｃ）ではシャフト高さウォーターラインβも示している。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
トリミングタンク２４には模型船を載置して昇降可能なリフター３７が設置されている。模型船を載せたリフター３７を上昇させることで、模型船を水面Ｗよりも上げて状態換装を行うことができる。これにより、駆動軸７から模型船本体１内にトリミングタンク２４の水が浸入することを効果的に防止できる。
また、リフター３７の高さを一定に保持しておき、水槽１６との水の往来を止めたトリミングタンク２４内の水を排水して模型船の船底よりも水位を下げることによっても、模型船を水面Ｗよりも上げて状態換装を行うことができる。図６（ｂ）では、排水する前の水面Ｗ’を破線で示している。なお、水槽１６の水位を検出する水位検出手段を備えた場合は、状態換装や模型船試験に当たり制御面からも有用である。

図６（ａ）（ｃ）には、昇降手段２６の基部３２をトリミングタンク２４の底面に設置した自動プロペラ着脱手段２１を示している。昇降手段２６は、トリミングタンク２４の底に設置された基部３２と、基部３２に支持された伸縮部３３を有する。伸縮部３３の上部には張出手段３８が回転手段３９を介して設けられている。張出手段３８は、水平方向に回動自在であり、先端には把持手段２５が設けられている。この自動プロペラ着脱手段２１によれば、プロペラ２やプロペラキャップ９を模型船本体１よりも下方から持ち上げて着脱を行うことができる。
図６（ｂ）には、昇降手段２６の基部３２を曳引車１８の下面に設置した自動プロペラ着脱手段２１を示している。昇降手段２６は、曳引車１８の下面に設置された基部３２と、基部３２に吊り下げられた伸縮部３３を有する。伸縮部３３の下部には張出手段３８が回転手段３９を介して設けられている。張出手段３８は、水平方向に回動自在であり、先端には把持手段２５が設けられている。この自動プロペラ着脱手段２１によれば、プロペラ２やプロペラキャップ９を模型船本体１よりも上方から降ろして着脱を行うことができる。
図６（ａ）の自動プロペラ着脱手段２１も、図６（ｂ）の自動プロペラ着脱手段２１も、昇降手段２６をプロペラ２やプロペラキャップ９等の着脱位置に対して側方に設けている。これにより、昇降手段２６とリフター３７との干渉を避けやすくなる。

次に、スライド手段の他の例について説明する。
図７はスライド手段の他の例を示す概略図であり、図７（ａ）は抵抗試験を行う際の状態、図７（ｂ）は自航試験を行う際の状態である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
スライド手段２２は、模型船本体１の船底に設けられた前後方向に移動可能な移動台４０を有する。移動台４０には駆動手段３及び自航動力計４が載置されている。スライド手段２２を前後方向（船長方向）に移動させると、駆動手段３及び自航動力計４が前後方向に移動する。自航動力計４はジョイント８により駆動軸７に取り付けられているため、駆動手段３及び自航動力計４の移動に伴って駆動軸７も前後方向に移動する。このように、スライド手段２２を、駆動手段３、自航動力計４、及び駆動軸７を、模型船本体１の底面から支持する形式のマウント型とすることで、スライド手段２２を比較的シンプルな構成とすることができる。

抵抗試験時は、図７（ａ）に示すように、スライド手段２２によって駆動軸７を前方へ移動させ、駆動軸７の後端にボスキャップ１７を装着する。
抵抗試験の後、自航試験を行うために状態換装する際は、図７（ｂ）に示すように、スライド手段２２によって駆動軸７を後方へ移動させ、プロペラ２及びプロペラキャップ９を装着する。

次に、自由航走する模型船を用いた模型船試験自動化システムについて説明する。
図８はトリミングタンクに帰着する模型船を上方から見た概略図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態による模型船試験自動化システムに用いる模型船は、曳引車１８に曳引されず無線操縦等により自由に航走する模型船である。水槽１６内での模型船の自船位置確認方法には、水中音波、画像認識、又は疑似ＧＰＳ信号等を利用する。
自動プロペラ着脱手段２１はトリミングタンク２４に設けられ、スライド手段２２は模型船本体１に設けられている。また、制御手段２３のうちスライド制御手段２３Ａは模型船本体１内に設置され、着脱制御手段２３Ｂは水槽１６の固定部分に設置されている。スライド制御手段２３Ａへの制御信号は無線にて伝送される。なお、「水槽１６の固定部分」には、床面や、水槽のうち可動部以外の部分を含む。
また、トリミングタンク２４には、模型船帰着発進手段４１が設けられている。模型船帰着発進手段４１は、模型船のサイズに合わせて水路幅を調節する一対のガイド機構４２を、水路の前後二箇所に有する。なお、水路の側壁４３には、模型船が接触しても損傷しないように保護材を設けている。ガイド機構４２には距離センサー（不図示）が設置されており、模型船帰着発進手段４１は、模型船との距離を計測し、センターラインＣに沿って模型船が帰着するように誘導する。これにより、スムーズに模型船を帰着させ次の試験に備えて状態換装を行うことができる。
なお、トリミングタンク２４の近傍にロボットアームを設置し、帰着した模型船をロボットアームでキャッチすることもできる。

次に、本発明の他の実施形態による模型船試験自動化システムについて説明する。
図９は本発明の他の実施形態による模型船試験自動化システムのブロック図である。
本実施形態による模型船試験自動化システムは、模型船の試験を実施するための試験制御手段４４と、統合制御手段４５と、水槽１６における水面変動を検出する水面変動検出手段（不図示）と、水槽１６における水流を検出する水流検出手段（不図示）と、実施する模型船試験についての条件等を入力する模型船試験要請手段４６をさらに備える。
統合制御手段４５は、制御手段２３による模型船試験の準備及び後処理と、試験制御手段４４による模型船試験の実施とを統合的に制御する。制御手段２３による試験の準備、試験制御手段４４による模型船試験の実施、制御手段２３による後処理が統合的に制御されることで、模型船試験をより効率的に実施することができる。

曳引車１８を用いた模型船試験を実施する場合は、制御手段２３を水槽１６の固定部分に設置し、試験制御手段４４を模型船本体１又は模型船本体１を曳引する曳引車１８上に設置し、制御手段２３と試験制御手段４４とを無線通信で連係する。これにより、制御手段２３による状態換装、試験制御手段４４による模型船試験の開始や終了等を連係して行い、模型船試験の効率を向上させることができる。
また、自由航走する模型船を用いた自由航走模型船試験を実施する場合は、制御手段２３のうち着脱制御手段２３Ｂを水槽１６の固定部分に設置し、スライド制御手段２３Ａと試験制御手段４４を模型船本体１に設置し、制御手段２３と試験制御手段４４とを無線通信で連係する。これにより、制御手段２３による状態換装、試験制御手段４４による模型船試験の開始や終了等を連係して行い、自由航走模型船試験の効率を向上させることができる。
また、統合制御手段４５は、ネットワークを介して模型船試験要請手段４６と連係させている。これにより、遠隔地からの模型船試験の要請を受け、状態換装を自動化、無人化、又は自律化した模型船試験を行うことができる。
また、試験制御手段４４は、水面変動検出手段及び水流検出手段を用い、水面変動及び水流が所定の範囲に収まった場合に模型船試験を開始することが可能である。波待ちのタイミングを自動認識させることで、模型船試験の精度を向上することができる。なお、水面変動検出手段及び水流検出手段は、計算により水面変動や水流を検出することもできるが、実際の水面変動や水流を計測することが好ましい。

本発明は、水槽を利用した模型船試験に適用し、模型船試験の効率向上と試験精度の確保に役立てることができる。さらに模型船試験の要請に応じた自動化が図れる。

１ 模型船本体
２ プロペラ
３ 駆動手段
４ 自航動力計
７ 駆動軸
９ プロペラキャップ
１６ 水槽
１７ ボスキャップ
１８ 曳引車
２１ 自動プロペラ着脱手段
２２ スライド手段
２３ 制御手段
２４ トリミングタンク
２６ 昇降手段
２７ 位置調節手段
２８ 固定解除手段
２９ 落下防止機構
４１ 模型船帰着発進手段
４４ 試験制御手段
４５ 統合制御手段
４６ 模型船試験要請手段

Claims (13)

1. 水槽を利用した模型船試験の自動化システムであって、模型船本体と、前記模型船本体に着脱可能なプロペラと、前記プロペラを駆動軸を介して駆動する駆動手段と、前記模型船本体に前記プロペラを自動的に着脱する自動プロペラ着脱手段と、前記模型船本体に前記プロペラを装着した状態での試験に供する前記駆動軸に取り付けられた自航動力計と、前記駆動軸を前記駆動手段及び前記自航動力計とともに前記模型船本体の前後方向に移動させるスライド手段と、前記模型船本体に前記自動プロペラ着脱手段を使用して前記プロペラを自動的に着脱するにあたり前記スライド手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記自動プロペラ着脱手段による前記プロペラの装着時又は離脱時に、前記スライド手段により前記駆動軸を後方又は前方に移動させる制御を行うことを特徴とする模型船試験自動化システム。
2. 前記スライド手段は、前記駆動手段、前記自航動力計、及び前記駆動軸を、前記模型船本体の上部から吊り下げる形式の上部設置型、又は前記模型船本体の底面から支持する形式のマウント型であることを特徴とする請求項１に記載の模型船試験自動化システム。
3. 前記自動プロペラ着脱手段は、前記プロペラを前記模型船本体よりも下方から持ち上げる、又は前記模型船本体から下方に降ろす昇降手段を有したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の模型船試験自動化システム。
4. 前記自動プロペラ着脱手段は、把持した前記プロペラを着脱のために前後方向及び左右方向の少なくとも一方に位置調節する位置調節手段を有したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の模型船試験自動化システム。
5. 前記制御手段は、前記昇降手段及び前記位置調節手段の少なくとも一方を制御して前記模型船本体に前記プロペラを前記駆動軸に心合わせし嵌合させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の模型船試験自動化システム。
6. 前記自動プロペラ着脱手段は、前記プロペラを前記駆動軸に装着後に前記プロペラを前記駆動軸に固定し、また離脱時に前記固定を解除する固定解除手段を有したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の模型船試験自動化システム。
7. 前記制御手段は、前記自動プロペラ着脱手段を用いて前記プロペラの装着後又は離脱後にプロペラキャップ又はボスキャップを装着する制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の模型船試験自動化システム。
8. 前記自動プロペラ着脱手段は、前記プロペラの着脱時における落下防止機構を有したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の模型船試験自動化システム。
9. 前記制御手段を前記水槽の固定部分に設置し、前記模型船の試験を実施するための試験制御手段を前記模型船本体又は前記模型船本体を曳引する曳引車上に設置し、前記制御手段と前記試験制御手段とを無線通信で連係したことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の模型船試験自動化システム。
10. 自由航走する前記模型船を前記水槽のトリミングタンクに帰着、発進させる模型船帰着発進手段をさらに備え、前記制御手段を前記水槽の固定部分に設置し、前記模型船の試験を実施するための試験制御手段を自由航走する前記模型船本体に設置し、前記制御手段と前記試験制御手段とを無線通信で連係したことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の模型船試験自動化システム。
11. 前記制御手段による前記模型船試験の準備及び後処理と、前記試験制御手段による前記模型船試験の実施とを統合的に制御する統合制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の模型船試験自動化システム。
12. 前記水槽における水面変動を検出する水面変動検出手段、及び前記水槽における水流を検出する水流検出手段の少なくとも一方を備え、前記試験制御手段は、前記水面変動又は前記水流の少なくとも一方が所定の範囲に収まった場合に前記模型船試験を開始することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の模型船試験自動化システム。
13. 前記統合制御手段をネットワークを介して模型船試験要請手段と連係させたことを特徴とする請求項１１又は請求項１１を引用する請求項１２に記載の模型船試験自動化システム。