JPH0410980B2 - - Google Patents

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JPH0410980B2
JPH0410980B2 JP60074175A JP7417585A JPH0410980B2 JP H0410980 B2 JPH0410980 B2 JP H0410980B2 JP 60074175 A JP60074175 A JP 60074175A JP 7417585 A JP7417585 A JP 7417585A JP H0410980 B2 JPH0410980 B2 JP H0410980B2
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model
force
servo
carriage
ship
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JPS61234329A (en
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Publication of JPH0410980B2 publication Critical patent/JPH0410980B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は船舶等の模型の流体中の運動を、6方
向の力のうち少なくとも1つ以上の力を測定し、
かつ荷重設定器において設定された設定値と流体
力との差を求め、この差から差信号を形成してこ
れをサーボシステムに入力して模型をサーボ駆動
して船舶等の模型に上記設定値と等しい力が作用
する力平衡状態が生じるように模型を運動させ
る、即ちフレームに移動自在に支持された模型に
作用する流体力を測定するために6方向の力のう
ち少なくとも1つ以上の力を測定しかつ荷重設定
器に設定された荷重の設定値との差を求めてこの
差から差信号を形成してこれをサーボシステムに
入力し上記設定値との差をゼロにするようにサー
ボシステムによつて模型をサーボ駆動することに
より模型の該サーボ駆動による運動を記録し、こ
れを解析して、所望の航行に適した船舶等の設計
に役立てるための運動拘束装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention measures the motion of a model such as a ship in a fluid by measuring forces in at least one of six directions,
Then, find the difference between the set value set on the load setting device and the fluid force, form a difference signal from this difference, input it to the servo system, drive the model by servo, and apply the above set value to the model of the ship etc. In order to move the model so that a force equilibrium state in which a force equal to and calculate the difference between the load and the set value set on the load setting device, form a difference signal from this difference, input this to the servo system, and set the servo so that the difference with the above set value becomes zero. The present invention relates to a motion restraint device for recording the servo-driven movement of a model by servo-driving the model using a system, and analyzing this to be useful in designing a ship or the like suitable for desired navigation.

本発明において運動拘束とは、系が自然に持つ
ている自由度に対する制限をいい、この際運動を
制限するものがないと仮定した場合の自然の自由
度と実際の自由度の差が拘束の次元数である。本
発明では静止又は運動中の模型における荷重設定
器の設定値と流体力との差を求めて、この差をゼ
ロにするようにサーボシステムによつて模型をサ
ーボ駆動して模型に上記設定値と等しい力が作用
する力平衡状態が生じるように模型を運動(所定
の自由度の運動)させる運動拘束をいう。
In the present invention, motion constraints refer to restrictions on the degrees of freedom that a system naturally has, and in this case, the difference between the natural degrees of freedom and the actual degrees of freedom assuming that there is nothing that restricts the motion is the constraint. It is the number of dimensions. In the present invention, the difference between the setting value of the load setting device and the fluid force on a stationary or moving model is determined, and the model is servo-driven by a servo system so as to reduce this difference to zero, and the model is set to the above setting value. A motion constraint that causes a model to move (movement with a predetermined degree of freedom) so that a force equilibrium state in which a force equal to the force is applied is created.

船舶、海洋構造物等海上にあつて運航し、又は
停泊しているものには常に波浪が作用している。
このような船舶等を運航したり停泊したりしてい
る状態を保持するようにその運動を規制すること
が必要となる。本発明はかかる場合の静止状態及
び走行状態における船舶等の運動を解析するため
の船舶等の模型のサーボシステムによる運動拘束
装置に関するものである。
Waves are constantly acting on vessels, offshore structures, and other objects operating or moored at sea.
It is necessary to regulate the movement of such ships so that they can remain in operation or at anchor. The present invention relates to a motion restraint device using a servo system for a model of a ship, etc., for analyzing the motion of the ship, etc. in a stationary state and a running state in such a case.

(従来の技術) 冒頭に記載した技術分野において船舶等に作用
する力を測定するために船舶等の模型を用いて試
験を行うことが公知である。流体中の模型には
X、Y、Z3軸方向の力FX、FY、FZと各軸のまわ
りの回転モーメントM〓X、M〓Y、M〓Zが作用し得
る。船体等の運動を考慮すればサージ方向X、ス
ウエイ方向Y、ヨー方向θZの力が特に重要な測定
対象となる。船体等の模型に作用する力(以下
「流体力」という)の測定のために分銅が使用さ
れていた。公知の方法は流体中の模型にキヤリツ
ジを結合し、キヤリツジと曳航車又は曳航船とを
スプリングで連結してキヤリツジが流体力を受け
て移動する際の流体力を分銅又はトルクモータに
より測定するものである(特開昭58−100731号公
報)。かかる公知の方法は模型に作用する流体力
を測定するものに過ぎず、模型に作用する流体力
を測定し、更にこれに基づいて模型に積極的に所
望の運動を行わせることを意図していない。
(Prior Art) In the technical field mentioned at the beginning, it is known to conduct a test using a model of a ship or the like in order to measure the force acting on the ship or the like. Forces F X , F Y , F Z in the X, Y , and Z three-axis directions and rotational moments M〓 X , M〓 Y , and M〓 Z about each axis can act on the model in the fluid. Considering the motion of the ship's body, the forces in the surge direction X, sway direction Y, and yaw direction θ Z are particularly important objects to be measured. Weights were used to measure the forces acting on models such as ship hulls (hereinafter referred to as "hydrodynamic forces"). A known method involves connecting a carriage to a model in a fluid, connecting the carriage to a towing vehicle or a towing boat with a spring, and measuring the fluid force when the carriage moves under the influence of the fluid force using a weight or a torque motor. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 100731/1983). Such known methods merely measure the fluid force acting on the model, and are intended to measure the fluid force acting on the model and then actively cause the model to perform a desired movement based on this. do not have.

(発明の課題) 本発明の課題は静止状態及び走行状態にある船
舶等の模型に作用する流体力を測定し、更にこの
流体力が設定値に対して変動した場合に模型に直
ちに上記設定値と等しい力が作用する力平衡状態
が生じるように模型を積極的に運動させてその運
動を記録し、これを解析してこのような運動に適
した船体等の設計に役立てるための運動拘束装置
を創造することにあり、その際流体力の測定及び
サーボ系による操作に誤差が入らないようにする
ことにある。
(Problem to be solved by the invention) The problem to be solved by the present invention is to measure the fluid force acting on a model of a ship, etc. in a stationary state and a running state, and furthermore, when this fluid force fluctuates from a set value, the model is immediately applied to the above set value. A motion restraint device that actively moves a model to create a force equilibrium state in which a force equal to The objective is to create a new system, and at that time, the objective is to prevent errors from occurring in the measurement of fluid force and the operation by the servo system.

(課題の解決のための手段) 本発明の課題は特許請求の範囲第1項に記載さ
れた構成によつて解決される。
(Means for Solving the Problems) The problems of the present invention are solved by the structure described in claim 1.

本発明を図示の実施例につき詳しく説明する。 The invention will be explained in more detail with reference to the illustrated embodiments.

(実施例) 第1a図、第1b図及び第2図に示す本発明の
実施例の説明に先立つて従来技術を簡単に述べ
る。
(Embodiment) Prior to describing the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1a, 1b, and 2, the prior art will be briefly described.

第3図は船舶等の模型に作用する流体力を測定
するための従来技術による装置である。模型1に
は流体中にあつてサージ方向Xを除く5方向Y、
Z、θX、θY、θZの運動が許容されている。各運動
は独立にポテンシヨメータ等を用いて計測され
る。模型1にはロツド2が立設されておりスウエ
イ方向Yに移動可能なキヤリツジ3によつてロツ
ド2はヨー方向θZの力の測定は可能であるが、そ
の力を設定値と釣り合わせるような制御は不可能
で、Z方向の運動は可能となつている。
FIG. 3 shows a prior art device for measuring fluid forces acting on a model of a ship or the like. Model 1 includes five directions Y, excluding the surge direction X, in the fluid.
Movements in Z, θ X , θ Y , and θ Z are allowed. Each movement is independently measured using a potentiometer or the like. A rod 2 is installed upright on the model 1, and a carriage 3 that can move in the sway direction Y allows the rod 2 to measure the force in the yaw direction θZ , but it is necessary to balance the force with the set value. control is not possible, but movement in the Z direction is possible.

スウエイキヤリツジ3はサージキヤリツジ4上
に、サージキヤリツジ4に対して横にY方向に移
動可能に案内されている。サージキヤリツジ4の
両端に滑車ユニツト5,5′が付設され滑車ユニ
ツト5,5′にはスウエイキヤリツジ3に各一端
を固定されたワイヤ6,6′が案内されている。
ワイヤ6,6′の先端に補正分銅7,7′が掛け外
しされることができる。
The sway carriage 3 is guided on the surge carriage 4 so as to be movable transversely to the surge carriage 4 in the Y direction. Pulley units 5, 5' are attached to both ends of the surge carriage 4, and wires 6, 6' each having one end fixed to the sway carriage 3 are guided through the pulley units 5, 5'.
Correction weights 7, 7' can be attached to and removed from the tips of the wires 6, 6'.

またサージキヤリツジ4の両端とスウエイキヤ
リツジ3との間にはそれぞれスプリング8,8′
が掛けられている。またロツド2と模型1との結
合部にはプローブ9が付設されている。プローブ
はローリングθZ及びピツチングθYの計測のために
使用される。ロツド2の模型1とサージキヤリツ
ジ4との間の範囲にはヨー運動θZの測定のための
スプリング10,10′が付設されている。スウ
エイキヤリツジ3とロツド2との間においてもヒ
ーブ運動の計測及びサーボシステムによる運動拘
束のための装置が設けられている。
Also, springs 8 and 8' are provided between both ends of the surge carriage 4 and the sway carriage 3, respectively.
is hung. Further, a probe 9 is attached to the joint between the rod 2 and the model 1. The probe is used to measure rolling θ Z and pitching θ Y. In the area between the model 1 of the rod 2 and the surge carriage 4, springs 10, 10' are attached for measuring the yaw movement θZ . A device is also provided between the sway carriage 3 and the rod 2 for measuring the heave movement and for restricting the movement using a servo system.

上記の装置において模型1がX方向に曳航さ
れ、波が矢印A方向から作用しているものとす
る。この場合に模型1の運動及び力が各々5方向
独立に計測されかつ必要に応じてサーボシステム
により上記5方向のいずれかについての運動拘束
が行われることができる。模型1に波Aが作用す
ると、模型1のスウエイ方向Yの運動によつてス
プリング8,8′が伸縮し、運動の中点即ちスウ
エイキヤリツジ3は波Aの下流へずれる。その結
果ずれ量がポテンシヨメータ等を通じて計測され
これとスプリング8,8′のばね定数との積によ
つて流体力が求められる。
In the above device, it is assumed that the model 1 is towed in the X direction and waves are acting from the direction of the arrow A. In this case, the motion and force of the model 1 are measured independently in each of the five directions, and the motion in any of the five directions can be restrained by the servo system as necessary. When the wave A acts on the model 1, the springs 8 and 8' expand and contract due to the movement of the model 1 in the sway direction Y, and the midpoint of the movement, that is, the sway carriage 3, shifts downstream of the wave A. As a result, the amount of displacement is measured using a potentiometer or the like, and the fluid force is determined by multiplying this by the spring constant of the springs 8, 8'.

その後スプリング8,8′を取外し、補正分銅
7,7′を負荷して運動の中点即ちスウエイキヤ
リツジ3が図示しないフレームに対して常に元の
位置に戻すようにすれば力の平衡から分銅の重量
から直接運動に係わつている力が求められる。
After that, the springs 8, 8' are removed and the correction weights 7, 7' are loaded so that the midpoint of the movement, that is, the sway carriage 3, always returns to its original position with respect to the frame (not shown), and the force is balanced. The force directly involved in the movement can be determined from the weight of the weight.

本発明による運動拘束装置が第1a図、第1b
図及び第2図に記載されている。図示の装置によ
ればサージ方向Xとスウエイ方向Yの力FX、FY
を計測することができ、更にヨー方向θZのモーメ
ントMOZをも計測しかつそれに基づいて図示しな
い船体等の模型に自由度が所定の数に制限(拘
束)された運動(模型に作用する力が所定の値と
なる)を行わせることができる。フレーム21に
スウエイキヤリツジ22とサージキヤリツジ23
が配設されている。スウエイキヤリツジ22はX
方向に移動可能なサージキヤリツジ23上でY方
向に移動可能にフレーム21上に案内されてい
る。スウエイキヤリツジ22の駆動のためにはサ
ーボモータ24が、そしてサージキヤリツジ23
の駆動のためにはサーボモータ25がそれぞれフ
レーム21上に配設されている。ヨー方向θZの運
動がその自由度が所定の数に制限された運動(模
型に作用する力が所定の値となる)とされるため
に後で説明するロツド37にサーボモータが付設
されることができる。サーボモータ25のプーリ
25aに無端ワイヤ26,26′が巻掛られ、ワ
イヤ26,26′はフレーム21上の2つのプー
リ27,27′に巻掛られている。このプーリ2
7とフレーム21の他端のプーリ28との間に別
の無端ワイヤ29が巻掛られ、無端ワイヤ29の
一部はサージキヤリツジ23に固定されている。
フレーム21上に固定されたプーリ27′とプー
リ28′との間に別の無端のワイヤ29′が巻掛ら
れている。このワイヤ29′の一部もサージキヤ
リツジ23に固定されている。それによつてサー
ボモータ25の回転によつてモータプーリ25a
から無端のワイヤ29,29′を介してフレーム
21上をサージキヤリツジ23がX方向において
前進・後退可能である。ワイヤ29′はフレーム
21上のサージ用ポテンシヨメータ30とも伝動
係合している。それによつてワイヤ29′のX方
向の走行の際にサージ用ポテンシヨメータ30が
回動されその回動角に対応してワイヤ29′従つ
てサージキヤリツジ23のX方向の移動量が計測
される。
A motion restraint device according to the present invention is shown in FIGS. 1a and 1b.
It is described in FIG. According to the illustrated device, forces F X , F Y in surge direction X and sway direction Y
It is also possible to measure the moment M OZ in the yaw direction θ Z , and based on this, it is possible to calculate the motion (acting on the model) of a model such as a ship body (not shown) whose degrees of freedom are restricted (constrained) to a predetermined number. force becomes a predetermined value). A sway carriage 22 and a surge carriage 23 are attached to the frame 21.
is installed. Sway Carriage 22 is X
It is guided on the frame 21 so as to be movable in the Y direction on a surge carriage 23 that is movable in the Y direction. A servo motor 24 is used to drive the sway carriage 22, and a surge carriage 23 is used to drive the sway carriage 22.
A servo motor 25 is disposed on each frame 21 for driving the servo motors 25 . Since the motion in the yaw direction θ Z is a motion whose degrees of freedom are limited to a predetermined number (the force acting on the model is a predetermined value), a servo motor is attached to the rod 37, which will be explained later. be able to. Endless wires 26, 26' are wound around a pulley 25a of the servo motor 25, and wires 26, 26' are wound around two pulleys 27, 27' on the frame 21. This pulley 2
Another endless wire 29 is wound between 7 and a pulley 28 at the other end of the frame 21, and a portion of the endless wire 29 is fixed to the surge carriage 23.
Another endless wire 29' is wound between a pulley 27' and a pulley 28' fixed on the frame 21. A portion of this wire 29' is also fixed to the surge carriage 23. As a result, the motor pulley 25a is rotated by the rotation of the servo motor 25.
The surge carriage 23 can move forward and backward in the X direction on the frame 21 via endless wires 29, 29'. The wire 29' is also in transmission engagement with a surge potentiometer 30 on the frame 21. As a result, the surge potentiometer 30 is rotated when the wire 29' travels in the X direction, and the amount of movement of the wire 29' and hence the surge carriage 23 in the X direction is measured in accordance with the rotation angle.

一方フレーム21上の別のサーボモータ24の
プーリ24aには別のワイヤ31が巻掛られてい
る。このワイヤ31にフレーム21上に配設され
ているスウエイ用ポテンシヨメータ32が作用結
合している。このワイヤ31は図の上部範囲では
フレーム21上のプーリ33、サージキヤリツジ
23上のプーリ34、スウエイキヤリツジ22上
のプーリ35に巻掛られ、それから再びプーリ3
4を経て図の左端においてフレーム21に固定さ
れている。同一ワイヤ31の図の下部範囲におい
てはフレーム21に固定されたプーリ33′、サ
ージキヤリツジ23上のプーリ34′、及びスウ
エイキヤリツジ22上のプーリ35′を経て、そ
れから再びプーリ34′を経て図の左端において
フレーム21に固定されている。
On the other hand, another wire 31 is wound around a pulley 24a of another servo motor 24 on the frame 21. A sway potentiometer 32 disposed on the frame 21 is operatively connected to this wire 31. In the upper region of the figure, this wire 31 is wound around a pulley 33 on the frame 21, a pulley 34 on the surge carriage 23, a pulley 35 on the sway carriage 22, and then again around a pulley 33 on the sway carriage 22.
4 and is fixed to the frame 21 at the left end of the figure. In the lower region of the figure, the same wire 31 passes through a pulley 33' fixed to the frame 21, a pulley 34' on the surge carriage 23, a pulley 35' on the sway carriage 22, and then again via a pulley 34'. is fixed to the frame 21 at the left end.

スウエイキヤリツジ22にはヒーブ用ポテンシ
ヨメータ36が固定されており、これは後で説明
するロツド37のZ方向の変位の計測に使用され
る。
A heave potentiometer 36 is fixed to the sway carriage 22, and is used to measure the displacement of the rod 37 in the Z direction, which will be explained later.

第1b図においてロツド37がスウエイキヤリ
ツジ22を貫通している。ロツド37はスウエイ
キヤリツジ22に対して回動可能かつZ方向に移
動可能に案内されている。ロツド37のヨー運動
θZに対して模型に上記設定値と等しい力が作用す
る力平衡状態が生じるように模型を運動させるた
めにスウエイキヤリツジ22にサーボモータが付
設されることができる。ロツド37の下部には多
分力検出器としてのロードセル38が装着されて
いる。ロードセルは三分力とする。三分力〜六分
力のロードセルとすることも可能である。ロード
セル38を通つてトーシヨンバー40がねじ39
によつてロードセル38に固定されている。ロー
ドセル38の駆動端に図示しない船舶等の模型が
固定される。前述のロツド37の回動運動θZに対
して模型に上記設定値と等しい力が作用する力平
衡状態が生じるように模型を運動させるためのサ
ーボモータを使用する場合にはヨー方向のモーメ
ントM〓Zの計測のためのこのトーシヨンバー40
は不要となる。模型のヨー運動がサーボモータに
よつて拘束される。ロードセル38の下方の範囲
においてロードセル38のヨー運動用ポテンシヨ
メータ41、ピツチング用ポテンシヨメータ43
がそれぞれ回動角θZの計測のためにロツド37に
付設されている。ロードセル38を三分力とした
場合、各力FX、FY及びM〓Zが計測されかつこれら
の力と設定された荷重値との差を求めてこの差を
ゼロにするように各サーボモータにより模型をサ
ーボ駆動することにより模型に上記設定値と等し
い力が作用する力平衡状態が生じるように模型を
運動させる、即ち三方向のサーボ駆動が行われて
模型の拘束が行われることができその際サーボ系
の誤差は排除されることができる。
In FIG. 1b, rod 37 passes through sway carriage 22. In FIG. The rod 37 is rotatably guided relative to the sway carriage 22 and movably in the Z direction. A servo motor may be attached to the sway carriage 22 in order to move the model so that a force equilibrium state is created in which a force equal to the above-mentioned set value is applied to the model with respect to the yaw movement θ Z of the rod 37. A load cell 38 as a multi-force detector is attached to the lower part of the rod 37. The load cell is a three-component force. It is also possible to use a load cell with three-component force to six-component force. The torsion bar 40 passes through the load cell 38 and the screw 39
It is fixed to the load cell 38 by. A model of a ship or the like (not shown) is fixed to the drive end of the load cell 38 . When using a servo motor to move the model so that a force equal to the above setting value is applied to the model in response to the rotational movement θ Z of the rod 37 mentioned above, the moment M in the yaw direction is 〓 This torsion bar 40 for measuring Z
becomes unnecessary. The yaw movement of the model is restrained by a servo motor. In the lower range of the load cell 38, a potentiometer 41 for yaw movement of the load cell 38, a potentiometer 43 for pitching
are respectively attached to the rod 37 for measuring the rotation angle θZ . When the load cell 38 is a three - component force, each force F By servo-driving the model with a motor, the model is moved so that a force equilibrium state is created in which a force equal to the above-mentioned set value is applied to the model, that is, the model is restrained by servo-driving in three directions. Errors in the servo system can then be eliminated.

第1a図及び第1b図ではサーボモータ24,
25のサーボ駆動力を各キヤリツジに伝える伝動
装置としてワイヤ・プーリが使用されている。し
かしこれ以外の周知の伝動手段、例えばベルト、
チエンを使用すること、歯車、ねじを使用するこ
と、油圧モータ、シリンダを使用する手段も採用
される。
In FIGS. 1a and 1b, the servo motor 24,
A wire pulley is used as a transmission device to transmit 25 servo drive forces to each carriage. However, other known transmission means such as belts,
Means using chains, gears, screws, hydraulic motors, and cylinders are also employed.

本発明によるサーボシステムは第2図のような
ブロツク図で表わされる。ロードセル38にプリ
アンプ51が接続され、これにメインアンプが接
続されている。メインアンプ52はデジタル表示
器53に接続すると同時に引算器54に接続され
ている。引算器54には荷重設定器55の出力側
が接続されている。引算器54の出力側はサーボ
アンプ56を経て三方向の力X、Y、θZの各サー
ボモータに接続している。ロードセル38を三成
分以上とし、模型に上記設定値と等しい力が作用
する力平衡状態が生じるように模型を運動させる
ためのサーボモータをそれに相応した数だけ設け
ることもできる。各瞬間における前記力の測定毎
にサーボモータによるサーボ駆動が行われること
によつてロードセル38の示す力がその都度直ち
に荷重設定値に収斂する。設定器55の設定値は
一定値のほか例えば船体等の運転開始後所定の加
速度特性をもつて加速されるような場合に相応す
る可変値とされることもでき、流体力と設定値と
の間での本発明によるサーボモータによつて力平
衡を目的とするフイードバツク制御により模型に
上記設定値と等しい力が作用する力平衡状態が生
じるように模型を運動させることができる。
The servo system according to the present invention is represented by a block diagram as shown in FIG. A preamplifier 51 is connected to the load cell 38, and a main amplifier is connected to this. The main amplifier 52 is connected to a digital display 53 and at the same time to a subtracter 54. The output side of the load setting device 55 is connected to the subtractor 54 . The output side of the subtracter 54 is connected via a servo amplifier 56 to servo motors for forces X, Y, and θ Z in three directions. The load cell 38 may have three or more components, and a corresponding number of servo motors may be provided to move the model so that a force equilibrium state in which a force equal to the above set value acts on the model is created. The servo drive by the servo motor is performed every time the force is measured at each moment, so that the force indicated by the load cell 38 immediately converges to the load setting value each time. The setting value of the setting device 55 can be a constant value or a variable value corresponding to a case where, for example, a ship's hull is accelerated with a predetermined acceleration characteristic after the start of operation. The model can be moved so that a force equilibrium state in which a force equal to the above-mentioned set value is applied to the model is generated by feedback control for the purpose of force balance using the servo motor according to the present invention between the models.

本発明の運動拘束装置は次のように作用する。 The motion restraint device of the present invention operates as follows.

第2図において図示しない模型のための荷重設
定器55に所定の荷重を設定する。ロードセル3
8に流体力が作用し、この力はデジタル表示器5
3に表示される。実際値としての流体力と設定値
との間において引算器54で引算が行われ、その
差から差信号が形成されてこれが各サーボモータ
に入力される。それによつてキヤリツジ22,2
3、ロツド37がサーボ駆動又はサーボ回転さ
れ、その結果としてロードセルで測定される力が
荷重設定器55の設定値と等しくなるまでサーボ
駆動又はサーボ回転が行われる。このようにして
ロードセル38の示す力は常にデジタル表示器5
3において示され、ロードセルの示す力が設定値
と等しくなるまでサーボシステムが駆動される。
A predetermined load is set in a load setting device 55 for the model, which is not shown in FIG. Load cell 3
A fluid force acts on the digital display 5.
3. A subtractor 54 performs a subtraction between the actual fluid force and the set value, and the difference forms a difference signal which is input to each servo motor. Thereby the carriage 22,2
3. The rod 37 is servo-driven or servo-rotated until the force measured by the load cell becomes equal to the set value of the load setter 55. In this way, the force indicated by the load cell 38 is always displayed on the digital display 5.
3, the servo system is driven until the force indicated by the load cell is equal to the set value.

このようなサーボシステムの作用は第1a図及
び第1b図による装置によつて次のように作動経
過を経る。荷重設定器55の設定値に従つてサー
ボモータ25が回転され、プーリ27,27′,
28,28′に巻掛られたワイヤ26,26′,2
9,29′を介してサージキヤリツジ23にX方
向の運動が作用される。一方他のワイヤ31はプ
ーリ33,33′,34,34′,35,35′に
巻掛られていて、これらのプーリは回転するが、
上部範囲及び下部範囲の固定端からのワイヤ31
の各長さが変わらないのでスウエイキヤリツジ2
2の運動は生じない。この際スウエイ方向Yに流
体力が作用すると、第2図によるサーボシステム
に基づいて流体力FYが設定値と等しくなる方向
にサーボモータ24によつてスウエイキヤリツジ
22が移動して力平衡が達成される。その際デジ
タル表示器53に流体力FYが表示される。ヨー
方向の変位θZもポテンシヨメータ41によつて計
測され、サーボモータによつてロツド37が模型
に上記設定値と等しい力が作用する力平衡状態が
生じるように模型を運動させることによりロード
セル38で測定された流体力が荷重設定器55で
示された設定荷重と等しくなるまでサーボ回動さ
れる。模型に上記設定値と等しい力が作用する力
平衡状態が生じるように模型を運動させるような
運動拘束であるから、スプリングによる力平衡に
のみ限られた運動拘束態様とは異なり、模型の走
行中の流体力の測定と同時の運動拘束もなされ
る。勿論設定値をゼロとしておけばヨー方向θZ
モーメントM〓Zもゼロとなる。
The operation of such a servo system with the device according to FIGS. 1a and 1b takes place as follows. The servo motor 25 is rotated according to the set value of the load setting device 55, and the pulleys 27, 27',
Wires 26, 26', 2 wrapped around 28, 28'
A movement in the X direction is applied to the surge carriage 23 via 9, 29'. On the other hand, the other wire 31 is wound around pulleys 33, 33', 34, 34', 35, 35', and these pulleys rotate.
Wires 31 from the fixed ends of the upper and lower ranges
Since the lengths of each do not change, the sway carriage 2
2 movement does not occur. At this time, when a fluid force acts in the sway direction Y, the sway carriage 22 is moved by the servo motor 24 in the direction where the fluid force F Y is equal to the set value based on the servo system shown in FIG. 2, and the force is balanced. is achieved. At this time, the fluid force F Y is displayed on the digital display 53. The displacement θ Z in the yaw direction is also measured by the potentiometer 41, and the rod 37 is moved by the servo motor to move the model so that a force equilibrium state in which a force equal to the above set value is applied to the model is generated, and the load cell is activated. The servo is rotated until the fluid force measured at 38 becomes equal to the set load indicated by the load setter 55. Since this is a motion restraint that moves the model so that a force equilibrium state in which a force equal to the above set value acts on the model occurs, unlike a motion restraint mode that is limited only to force balance by a spring, it is possible to Motion constraints are also made at the same time as the measurement of the fluid force. Of course, if the set value is set to zero, the moment M〓 Z in the yaw direction θ Z will also be zero.

(発明の効果) 上記のようにして本発明によればその都度流体
力が測定されてデジタル表示器に表示され、その
上直ちにロードセルに設定値に等しい力が作用す
る力平衡が生ずるように模型を運動させ、この運
動が記録される。本発明では公知のように単に模
型に作用する流体力を測定することに留まらな
い。また力測定の際分銅やトルクモータを使用す
るものとは異なり、流体力を正確に測定すること
ができる。これによつて流体力を受ける模型につ
いて荷重設定条件に従つた運動が記録されること
ができる。本発明による模型の運動解析を通じて
船舶等の設計に不可欠な基礎データが得られる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the fluid force is measured each time and displayed on the digital display, and the model is designed so that a force equilibrium in which a force equal to the set value is immediately applied to the load cell occurs. and this movement is recorded. The present invention does not stop at simply measuring the fluid force acting on the model, as is known in the art. Additionally, unlike force measurements that use weights or torque motors, fluid force can be measured accurately. This allows the movement of the model subjected to the fluid force to be recorded in accordance with the load setting conditions. Through model motion analysis according to the present invention, basic data essential for designing ships and the like can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1a図は本発明による流体中の船舶等の模型
の運動拘束装置の平面図、第1b図は側面図、第
2図はサーボシステムのブロツク図、第3図は従
来技術による模型の運動拘束装置を示す図であ
る。 図中符号、21……フレーム、22……スウエ
イキヤリツジ、23……サージキヤリツジ、2
4,25……サーボモータ、37……ロツド、3
8……多分力検出器(ロードセル)、55……荷
重設定器、X……サージキヤリツジの運動方向、
Y……スウエイキヤリツジの運動方向、θZ……Z
軸の回りの運動方向。
Fig. 1a is a plan view of the motion restraint device for a model such as a ship in a fluid according to the present invention, Fig. 1b is a side view, Fig. 2 is a block diagram of the servo system, and Fig. 3 is a model motion restraint according to the prior art. It is a figure showing an apparatus. Codes in the figure: 21...Frame, 22...Sway carriage, 23...Surge carriage, 2
4, 25... Servo motor, 37... Rod, 3
8...multiple force detector (load cell), 55...load setting device, X...movement direction of surge carriage,
Y...Direction of movement of the sway carriage, θ Z ...Z
Direction of motion around an axis.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 船舶等の模型の流体中の運動を、6方向の流
体力(FX、FY、FZ、M〓X、M〓Y、M〓Z)のうち少
なくとも1つ以上の力を測定しかつ荷重設定器に
おいて設定された荷重の設定値との差を求めてこ
の差から差信号を形成してこれをサーボシステム
に入力し上記設定値との差をゼロにするようにサ
ーボシステムによつて模型をサーボ駆動して模型
に上記設定値と等しい力が作用する力平衡状態が
生じるように模型を運動させるための船舶等の模
型の運動拘束装置において、 模型1はフレーム21に対して移動自在に支持
されており、6方向の流体力の少なくとも1つの
測定のために模型1に結合されているロツドに装
着された多分力検出器38と、力平衡状態におい
て模型1に作用する力を荷重として予め設定する
荷重設定器55と、荷重設定器の設定荷重値と多
分力検出器38により測定された流体力との差を
計算する装置54と、前記差によりを入力信号を
形成する増幅器56と、差信号を入力されて前記
差をゼロにするように模型1をサーボ駆動するサ
ーボシステムとから成ることを特徴とする船舶等
の模型の運動拘束装置。 2 フレーム21に一方向Xに移動可能にサージ
キヤリツジ23を案内し、サージキヤリツジ23
上に前記方向Xと直角方向Yに移動可能にスウエ
イキヤリツジ22を案内し、各キヤリツジを各々
サーボモータ24,25によつて伝動装置を介し
てサーボ駆動し、スウエイキヤリツジ22に垂直
にロツド37が貫通し、そのロツドには別のサー
ボモータが付設されており、それによつて模型を
ヨー方向(θZ)にサーボ駆動可能とし、その駆動
端に多分力検出器38を介して模型が結合されて
おり、流体力が作用する模型に荷重設定器55に
設定された設定荷重値と等しい力が作用する力平
衡状態が生じるように模型をサーボシステムによ
つてサーボ駆動するようにした特許請求の範囲第
1項記載の船舶等の模型の運動拘束装置。 3 ヨー方向変位(θZ)の測定のためにトーシヨ
ンカバー40が使用される特許請求の範囲第1項
又は第2項記載の船舶等の模型の運動拘束装置。
[Claims] 1. Motion of a model such as a ship in a fluid is controlled by at least one of the fluid forces in six directions (F X , F Y , F Z , M〓 X , M〓 Y , M〓 Z Measure the above force and find the difference with the load set value set on the load setting device, form a difference signal from this difference, input this to the servo system, and make the difference with the above set value zero. In a motion restraint device for a model such as a ship, model 1 is used to servo-drive the model using a servo system and move the model so that a force equilibrium state in which a force equal to the above-mentioned set value is applied to the model is created. A multi-force detector 38 mounted on a rod movably supported relative to the frame 21 and coupled to the model 1 for measurement of at least one of the fluid forces in six directions, and 1, a device 54 for calculating the difference between the set load value of the load setting device and the fluid force measured by the multi-force detector 38; A motion restraint device for a model such as a ship, comprising an amplifier 56 that forms an input signal, and a servo system that receives a difference signal and servo-drives the model 1 so as to make the difference zero. 2 Guide the surge carriage 23 to the frame 21 so that it can move in one direction
A sway carriage 22 is guided so as to be movable upward in a direction Y perpendicular to the direction A rod 37 passes through the rod, and another servo motor is attached to the rod, which enables the model to be servo driven in the yaw direction (θ Z ). The models are connected, and the model is servo-driven by a servo system so that a force equilibrium state is created in which a force equal to the set load value set in the load setting device 55 is applied to the model to which fluid force is applied. A motion restraint device for a model of a ship, etc., as set forth in claim 1. 3. The motion restraint device for a model of a ship or the like according to claim 1 or 2, wherein a torsion cover 40 is used to measure displacement in the yaw direction (θ Z ).
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