JPH01102369A - 船速検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、船舶の航走速度（船速）を検出する船速検出
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の装置として、半導体圧力センサを用いたものが
既に考えられている（特願昭６１−２１２３８３号）、
第１０図はかかる船速検出装置の各構成要素の配置を示
す概略図である。半導体圧力センサ３０は船体３１の前
部に配置されており、この半導体圧力センサ３０には、
導圧管３２を介して、船外機３３のロワーケース３４の
上端部正面に設けられた開口３５に加わる動圧Ｐが印加
されるようになっている。半導体圧力センサ３０は印加
圧力Ｐにほぼ比例した電圧Ｅｐを出力するものであり、
スピードメータ３６内においてこの出力電圧ＥｐをＡ／
Ｄ変換してデジタル値化した後、所定の演算を施して船
速Ｖを算出し、スピードメータ３６の正面に設けられた
表示手段において、算出された船速Ｖに応じた表示を行
うものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、動圧Ｐと船速Ｖとの間には、ｖ＝５τｐ　＋
　ｂ　／　Ｐ　＋τ　　　　・（１）なる関係ある。す
なわち、船速Ｖは動圧Ｐの平方根をとり、第１１図の特
性図に示すように、高速になるほど船速Ｖの変化量に対
する動圧Ｐの変化量が小さくなる。換言すると、低速に
なるほど動圧Ｐの変化量に対する船速Ｖの変化量が大き
くなる。なお、第１１図では横軸に動圧Ｐ　（ｋｇ／ｃ
ｊ）、縦軸に船速ｖ（ｋａ＋／ｈ）をとっている。

一方、半導体圧力センサ３０の出力電圧を入力するＡ／
Ｄ変換器（以下、Ａ　Ｄ　Ｃ（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｉｇｉ
ｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）という）は、所定範囲の
電圧を例えば２５６段階に均等に分割してデジタルデー
タに変換するものである。したがって、第１１図に示し
た船速−動圧特性からみて、低速になるほどＡＤＣの実
質的な分解能が低くなり検出精度が低下する。また、低
速域においては、検出すべき圧力レベルが微小であるた
め、半導体圧力センサを用いた場合、その圧力変化を精
度良くとらえることが困難であり、このため船速検出を
精度良く行うことができないという問題が生ずるもので
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、船
速に応じた圧力が印加されその印加圧力を電気信号に変
換する半導体圧力センサを備え、この半導体圧力センサ
の変換する電気信号に基づき船速を検出する船速検出装
置において、半導体圧力センサに比して低速域での精度
の良い船速検出を可能とする船速検出手段と、低速域に
あってはこの船速検出手段の出力に基づく検出船速に切
り換え、低速域を越える船速域にあっては前記半導体圧
力センサの変換する電気信号に基づく検出船速に切換え
る船速切換手段とを備えたものである。

〔作用〕

したがってこの発明によれば、半導体圧力センサに比し
て低速域での精度の良い船速検出を可能とする船速検出
手段の出力に基づいて、低速域における船速検出が行わ
れる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る船速検出装置を詳細に説明する。第
１図は、この船速検出装置の一実施例を示すブロック構
成図であり、第２図はこの船速検出装置の船舶における
概略配置図である。図において、１は半導体圧力センサ
であり、第１０図において用いられている半導体圧力セ
ンサ３０と同様に、絶対圧力を検出する圧力センサであ
る。半導体圧力センサ１は、シリコンチップの中央部を
薄く加工してダイヤフラムを構成し、このダイヤフラム
上に４個の拡散抵抗を形成してブリッジ状に結線したも
のであり、ダイヤフラム部が圧力検知部となっている。

ダイヤフラム部に圧力が加えられるとこの圧力に応じて
ダイヤフラムに歪が生じ、拡散抵抗値が変化して印加圧
力に略比例した電圧を出力するようになっている。２は
船体３１の後方底面部に取り付けた磁気流速計であり、
例えば、実公昭６０−１５１７９号公報に示されている
ような周知の磁気流速計である。すなわち、磁界を横切
って流れる流体に生ずる電圧を、流水の流速に応じた誘
起電圧として取り出すもので、この誘起電圧がリード線
２−＋を介してスピードメータ３６に導かれるようにな
っている。そして、半導体圧力センサｌの出力電圧と磁
気流速計２の出力電圧とが、スピードメータ３６に内蔵
されるＡＤＣ３に入力されるようになっている。

ＡＤＣ３は入力電圧をデジタル値に量子化する手段であ
り、たとえば、変換有効電圧幅を０〜ＩＶとすると、０
〜１ｖの入力電圧を２５６段階（８ビット表示）のデジ
タル信号に変換する。ＡＤＣ３の出力するデジタル電圧
信号は、速度演算手段９に取り込まれるようになってお
り、速度表示手段１１における船速表示に、半導体圧力
センサ１の出力電圧に基づく船速算出結果を採用するか
、磁気流速計２の出力電圧に基づく船速算出結果を採用
するかは、算出船速が予め定められる所定の切換値（例
えば、２０ｋｍ／ｈ）以下か否かによって決定されるも
のとなっている。船の移動により生ずる動圧と船速Ｖと
の関係は、予め求めて演算データマツプ１０に記憶され
ており、速度演算手段９はこの演算データマツプ１０を
利用して船速Ｖを算出する。算出された船速Ｖは船速信
号として出力され、速度表示手段１１に与えられる。速
度表示手段１１は船速信号の内容に応じた速度表示を行
う。なお、速度演算手段９および演算データマツプ１０
は、マイクロコンピュータ８の中に設けられた機能とし
て存在する。

次に、本実施例の動作を第３図に示したフローチャート
を参照しながら説明する。すなわち、磁気流速計２の出
力電圧に基づくデジタル電圧信号を取り込んで速度演算
手段９において算出される船速か（ステップ３０１）、
上述において定められた切換値以下である場合には（ス
テップ３０２）、その算出された船速か船速信号として
出力され（ステップ３０３）、速度表示手段１１に与え
られて、この船速信号の内容に応じた速度表示が行われ
る。ステップ３０２において、算出船速が切換値以上で
あるという判定がなされた場合には、半導体圧力センサ
ｌの出力電圧に基づくデジタル電圧信号を取り込んで速
度演算手段９における船速算出がなされ（ステップ３０
４）、この算出された船速か船速信号として出力され、
この船速信号の内容に応じた速度表示が速度表示手段１
１において行われる。すなわち、速度演算手段９におけ
る算出船速が切換値以下である場合には、磁気流速計２
の出力電圧に基づくデジタル電圧信号を採用した船速表
示がなされ、算出船速が切換値以上となった場合にあっ
ては、半導体圧力センサｌの出力電圧に基づくデジタル
電圧信号を採用した船速表示がなされるようになる。こ
こで、半導体圧力センサ１の出力電圧に基づく船速検出
精度と、磁気流速計２の出力電圧に基づく船速検出精度
について比較してみるに、半導体圧力センサ１を用いた
場合にあっては、検出すべき圧力レベルが微小である間
は船速検出精度が悪化し、圧力レベルが増大するにつれ
船速検出精度がアップする。これに対して、磁気流速計
２を用いた場合にあっては、微小流量を検出している間
は、即ち圧力レベルが微小である間は、船速検出精度を
比較的容易に確保することができるが、圧力レベルが増
大するにつれキャビテーション等の影響により船速検出
精度の確保が困難となる。すなわち、本実施例は、半導
体圧力センサ１を用いた場合の船速検出特性と磁気流速
計２を用いた場合の船速検出特性との相異に着目し、半
導体圧力センサ１を用いた場合の弱点である微小圧力域
をカバーすべく、この半導体圧力センサ１に比して精度
の良い船速検出を可能とする船速域を上述した切換値以
下の低速域と定め、この低速域において磁気流速計２の
出力電圧に基づいて船速検出を行うようにしたものであ
り、このような船速検出方法とすることにより全速度域
にわたり精度の良い船速表示が可能となる。

なお、本実施例においては、磁気流速計２を船体３１の
後方底面部に取り付けたが、第４図に示す如（、船体底
面後方用３１−１に取り付けるようにしてもよく、また
船外機３３のロアケース３４に設けた開口３５の上方部
位３４−１に取り付けるようにしてもよく、他にも種々
の取り付は場所が考えられる。さらに、本実施例におい
ては、低速域における船速検出を磁気流速計２の出力に
基づいて行うようにしたが、この磁気流速計２に替えて
、例えば第５図に示すように船体底面後方用３１−１に
プロペラ式の流量検出センサ２１を取り付けるようにな
し、このプロペラ式の流量検出センサ２１の出力をリー
ド線２１−１を介してスピードメータ３６に導くように
構成してもよい。また、プロペラ式の流量検出センサ２
１の取り付は場所は、船体底面後方用３１−３に限るも
のではなく、例えば船体後方底面３１−２に図に示す如
く取り付けるようにしてもよい。

また、上述した実施例においては、半導体圧力センサ１
に比して低速域での精度の良い船速検出を可能とする船
速検出手段として、磁気流速計２やプロペラ式の流量検
出センサ２１を用いるように構成したが、船外機３３よ
り導出されるタコメータ用の回転数信号に基づいて低速
域における船速を算出するようになし、この算出船速を
表示するように構成してもよい。第６図は、タコメータ
用回転数信号に基づいて低速域における船速を算出し表
示するようになす船速検出装置の具体例を示すブロック
構成図であり、第７図はこの船速検出装置における低速
域での船速演算動作を示すフローチャートである。すな
わち、第８図に船外機３３の内部構成の概略を示すよう
に、４極マグネドウ３３−Ｉ（第９図）より、ドライブ
軸３３−２の１回転につき２パルスのタコメータ用回転
数信号を取り出すようになし、このタコメータ用回転数
信号を速度演算手段９へ入力するようになす。また、プ
ロペラシャフト軸３３−３とドライブ軸３３弓とのギヤ
比およびプロペラ３３−４のプロペラピッチ並びに現在
のギヤポジションを示す信号（ギヤポジション信号）を
速度演算手段９へ入力するようになす。すなわち、第７
図に示したフローチャートにおけるステップ７０１にお
いてタコメータ用回転数信号を読み込み、ステップ７０
２において入力されるギヤポジション信号に基づき現在
のギヤポジションを確認する。ギヤポジションが前進側
ＣＦ）にある場合、プロペラシャフト軸３３−．ｌとド
ライブ軸３３４とのギヤ比およびプロペラ３３−１のプ
ロペラピッチを読み込む（ステップ７０３および７０４
）。そして、このギヤ比およびプロペラピッチ並びにス
テップ７０１において読み込まれたタコメータ用回転数
信号に基づき、ステップ７０５において船速演算を行う
。すなわち、タコメータ用回転数信号とギヤ比によって
プロペラ３３−４（プロペラシャフト軸３３−３）の回
転数を知ることができ、プロペラ３３−４の回転数が分
かればそのプロペラピッチにより船速を算出することが
できる。具体的には、演算データマツプ１０にギヤ比お
よびプロペラピッチ並びにタコメータ用回転数信号と船
速との関係を記憶させておき、その都度、演算データマ
ツプ１０より船速を導き出すようにする。ここで、ギヤ
比およびプロペラピッチは船舶推進機によって異なり、
どの推進機を選択するかはユーザによって決定されるの
で、ギヤ比およびプロペラピッチに応じて複数のマツプ
を用意し、このマツプをダイヤル等の切換によりユーザ
側で選択するような方法をとるようになす。そして、こ
の算出船速を速度表示手段１１において表示しながらス
テン７０１〜７０５を繰り返し、ステップ７０５におけ
る船速が予め定められる所定の船速を越えた時点で（第
３図に示したフローチャートにおける切換値に相当）、
半導体圧力センサ１に基づく船速表示に切り換える。す
なわち、プロペラピッチと船速との相関関係が一致し精
度ある船速検出が可能である船速域を低速域として定め
、この低速域にあってはタコメータ用回転数信号に基づ
いて船速検出を行うようになし、プロペラピッチと船速
との相関関係が必ずしも一致しない低速域を超える船速
域においては半導体圧力センサ１ｏ−出力電圧に基づい
て船速検出を行うようになす。このような船速検出方法
とすることにより全速度域にわたり精度の良い船速表示
が可能となる。

なお、ステップ７０２においてギヤポジションが、ニュ
ートラル（Ｎ）又は後進側（Ｒ）にある場合には、ステ
ップ７０５を経てその旨の表示を行う。

プロペラは、ユーザが取り替えることもあるので、その
都度プロペラピッチの設定変更を可能となす配慮が肝要
であり、もしギヤ比およびプロペラピッチを１回の作業
で設定したいのなら、その積のマツプを用意するように
構成すればよい。この場合、ステップ７０３と７０４と
は１つのステップによってまとめられる。また、本実施
例においては、４極マグネドウ３３−Ｉより、ドライブ
軸３３−２の１回転につき２パルスのタコメータ用回転
数信号を取り出すようになしたが、２極マグネドウであ
れば、ドライブ軸３３−２の１回転につきｌパルスのタ
コメータ用回転数信号が取り出されることは言うまでも
ない。また、本実施例においては、タコメータ用回転数
信号およびギヤ比に基づきプロペラ３３−４の回転数を
間接的に知るように構成したが、プロペラシャフト軸３
３−３の回転を検出するようになすことによりプロペラ
３３−４の回転数を直接知るようになせば、このプロペ
ラの回転数とプロペラピンチとにより船速を直ちに算出
することができ、この場合、ギヤポジションの検出が不
用となる。

また、上述した各実施例においては、半導体圧力センサ
に比して低速域での精度の良い船速検出を可能とする船
速検出手段（磁気流速計、プロペラ式の流量検出センサ
、４極マグネドウ等）の出力に基づく検出船速を低速域
において表示するようになし、低速域を越える船速域に
あっては半導体圧力センサの変換する電気信号に基づく
検出船速を切換えて表示するようになしたが、このよう
な検出船速の表示に限定されるものではなく、例えばこ
の検出船速を示す信号を他の機器に対するコシトロール
信号として利用してもよく、他にも種々の応用が考えら
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の船速検出装置によれば、半
導体圧力センサに比して低速域での精度の良い船速検出
を可能とする船速検出手段と、低速域にあってはこの船
速検出手段の出力に基づく検出船速に切換え、低速域を
越える船速域にあっては半導体圧力センサの変換する電
気信号に基づく検出船速に切換える船速切換手段とを備
えたので、半導体圧力センサに比して精度の良い船速検
出を可能とする船速検出手段の出力に基づいて、半導体
圧力センサを用いた場合の弱点である低速域における船
速検出がなされるようになり、低速域を超える船速域に
おいては半導体圧力センサの出力に基づいて船速検出を
行うことにより、全船速域にわたり精度の良い船速検出
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る船速検出装置の一実施例を示すブ
ロック構成図、第２図はこの船速検出装置の船舶におけ
る概略配置図、第３図はこの船速検出装置の動作を説明
するフローチャート、第４図はこの船速検出装置に用い
る磁気流速計の他の位置への取り付は例を示す配置図、
第５図は磁気流速計に替えてプロペラ式の流量検出セン
サを用いた場合の概略配置図、第６図はタコメータ用回
転数信号に基づいて低速域における船速を算出し表示す
るようになす船速検出装置の具体例を示すブロック構成
図、第７図はこの船速検出装置における低速域での船速
演算動作を示すフローチャート、第８図は船外機の内部
構成を示す概略図、第９図はこの船外機に内蔵された４
極マグネドウを示す回路図、第１０図は半導体圧力セン
サのみを用いた従来の船速検出装置の一例を示す概略配
置図、第１１図は動圧Ｐと船速Ｖとの関係を示す特性図
である。 ■・・・半導体圧力センサ、２・・・磁気流速計、３・
・・ＡＤＣ１９・・・速度演算手段、ｌＯ・・・演算デ
ータマツプ、１１・・・速度表示手段、２１・・・プロ
ペラ式の流量検出センサ、３３−８・・・４極マグネド
ウ。 特許出願人　ヤマハ発動機株式会社 三信工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 船速に応じた圧力が印加されその印加圧力を電気信号に
   変換する半導体圧力センサを備え、この半導体圧力セン
   サの変換する電気信号に基づき船速を検出する船速検出
   装置において、前記半導体圧力センサに比して低速域で
   の精度の良い船速検出を可能とする船速検出手段と、低
   速域にあってはこの船速検出手段の出力に基づく検出船
   速に切換え、低速域を越える船速域にあっては前記半導
   体圧力センサの変換する電気信号に基づく検出船速に切
   換える船速切換手段とを備えてなる船速検出装置。