JPH0437926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、傾斜角測定装置、特に航路標識や海
象観測に利用される浮体式灯標の傾斜角の測定装
置に関する。

背景技術とその問題点 先づ、その傾斜角が測定されるべき浮体式灯標
を、第１図を参照して説明する。

第１図に於て、１はシンカー（錘り）で、海底
Ｂ等に設置される。３は塔体で、これは金属製の
中空の円筒で、その途中に浮体４を有し、その下
端で、ユニバーサルジヨイント２を介して、シン
カー１に連結され、塔体３の上端には、灯ろう５
や標識等が取りつけられ、斯くして、浮体式灯標
が構成される。

このような浮体式灯標の設置海域における海面
Ｓは、常時、浮体４より上ではあるが、灯ろう５
や標識等の上部構造物より下方に来るように、浮
体式灯標の各部は設計されている。又、塔体３、
浮体４、灯ろう５等からなる部分の重量は、それ
等が海水から受ける浮力に比して小となるように
作られ、且つシンカー１を含む全体の重量は、そ
れ等の浮力より大きく作られているために、浮体
式灯標、特にその塔体３は、ユニバーサルジヨイ
ント２を中心として略々垂直に自立していると共
に、シンカー１の作用により潮流等で流されるこ
となく、一定地点に静止している。

従来、この種浮体式灯標の傾斜角を測定する装
置としては、気泡管式や振子式の傾斜計、或いは
加速度計が用いられているが、これ等は、いずれ
も、塔体３の動揺等に起因する水平方向の加速度
の影響を受けるために、動揺時において、正しい
傾斜角を測定できないという欠点があつた。

一方、船舶等の傾斜を測定する装置として、ジ
ヤイロスコープを用いた水平儀と呼ばれているも
のが実用化されているが、水平儀は、周知の如く
高価であること、起動後静定までに時間がかかる
こと等のほか、電力消費が大であり、電源容量に
制約のある海上標識等には適しないという欠点が
あつた。

発明の目的 本発明は、このような従来の欠点に着目してな
されたもので、加速度計と安価なレートジヤイロ
とを組み合せることにより、簡単な構成で、塔体
の動揺中においても、その傾斜角を正確に検出し
得る浮体式灯標用の傾斜角測定装置を提供せんと
するものである。

発明の概要 本発明による傾斜角測定装置は、水平方向の入
力軸を有する加速度計及びその加速度計の入力軸
と直交し且つ水平方向の入力軸を有するレートジ
ヤイロを回転自在の所定中心軸上に配すると共
に、レートジヤイロの出力を微分し、且つ、その
微分値に所定中心軸の回転中心から加速度計まで
の距離に応じた係数を乗算する加速度演算部と、
その加速度演算部の出力及び加速度計の出力を加
算する加速度修正部とを設け、その加速度修正部
から所定中心軸の鉛直方向に対する傾斜角の測定
出力を得るようにしたものである。

本発明による傾斜角測定装置は、被測定物体の
傾斜角を、仮にそれが動揺中でも、高精度且つ正
確に測定し得、しかも、安価、長寿等の多くの効
果を奏する。

実施例 以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて説
明する。第２図は、本発明の一実施例を示すブロ
ツク図である。

本発明の第２図の例では、加速度計６を、浮体
式灯標の塔体３の中心軸〔第２図では鉛直方向Ｚ
−Z′に一致せしめられている〕及び傾斜軸Ｘ（第
２図の紙面に垂直）の両軸に直交する方向にその
入力軸を一致させて塔体３に設置し、加速度計６
に塔体３のユニバーサルジヨイント２を原点Ｏと
する回転による加速度を検出させる。一方、レー
トジヤイロ７の入力軸は、検出すべき回転ベクト
ルの方向として定義されるから、その入力軸は、
上述の傾斜軸Ｘと平行となるように塔体３に設置
し、レートジヤイロ７に塔体３のユニバーサルジ
ヨイント２を原点Ｏとする回転による角速度を検
出させる。レートジヤイロ７の出力θ〓は、加速度
演算部８に供給され、そこで微分されると同時
に、ユニバーサルジヨイント２から加速度計６の
取付け位置までの高さＲが乗ぜられる。この加速
度演算部８の出力Ｒθ¨は、加速度修正部９に供給
され、そこで、加速度計６の出力−Ｒθ¨＋ｇsinθ
に加算される。この加速度修正部９の出力ｇsinθ
は、アークサイン演算部１０に供給され、そこで
線型化される。従つて、アークサイン演算部１０
より、塔体３の傾斜角θに比例した電圧が出力さ
れる。

第３図は動揺運動中の塔体３を示す略線図で、
θは塔体３の鉛直方向よりの傾斜角、Ｒはユニバ
ーサルジヨイント２から塔体３に取り付けた加速
度計６の中心までの高さを表わしている。同図で
示したように、塔体３が動揺運動中で、３′で示
す位置に在るため、これに取り付けた加速度計６
は、重力加速度ｇの傾斜成分ｇsinθのほか、動揺
加速度に起因する−Ｒθ¨の項も合せて検出する。
一方、傾斜軸Ｘ方向と平行に入力軸を設置したレ
ートジヤイロ７は、塔体３の傾斜角速度θ〓を検出
するため、これを第２図で示した如く加速度演算
部８において微分及び高さＲを乗じてＲθ¨をつく
り加速度修正部９において、加速度計６の信号に
加算することにより、塔体３が動揺或いは加速運
動中でも、正しい傾斜角を検出できる。更に、傾
斜角を正確にするには、加速度修正部９の出力を
アークサイン演算部１０で演算すれば、非線型の
影響を除去できる。

なお、図示せずも、本発明における構成要素の
うち、加速度演算部８、加速度修正部９及びアー
クサイン演算部１０は、電気回路で構成し、加速
度計６、レートジヤイロ７とともに、その電源は
塔体３に内蔵される蓄電池で動作させるものであ
る。

上述の実施例においては、一の傾斜軸方向にお
ける鉛直方向に対する傾斜角を測定するようにし
た場合であるが、一の傾斜軸方向及びこれと直交
する他の傾斜軸方向における鉛直方向に対する傾
斜角を測定する場合は、上述の加速度計、レート
ジヤイロ、加速度演算部及び加速度修正部を、そ
れぞれ２個ずつ上述の塔体に取り付け、それぞれ
２個の加速度計及びレートジヤイロの各入力軸を
それぞれ傾斜軸に対応して上述と同様に配すれば
良い。

発明の効果 以上説明してきたように、本発明によれば、以
下に列挙する効果が得られる。

(1) 動揺運動中の浮体式灯標の傾斜を加速度計と
安価なレートジヤイロの組合せにより高精度に
検出できる。

(2) 傾斜計を用いた場合の如く、動揺加速度が検
出精度に影響を与えることがなく、測定が正確
である。

(3) ジヤイロを用いた水平儀を使用するのに比し
て、安価、長寿命且つ電力消費が少い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される浮体式灯標の構造
を示す略線図、第２図は本発明の傾斜角測定装置
の一例のブロツク図、第３図は本発明の原理の説
明に供する略線図である。 図に於て、３は塔体、６は加速度計、７はレー
トジヤイロ、８は加速度演算部、９は加速度修正
部、１０はアークサイン演算部を夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平方向の入力軸を有する加速度計及び該加
   速度計の入力軸と直交し且つ水平方向の入力軸を
   有するレートジヤイロとを回転自在の所定中心軸
   上に配すると共に、 上記レートジヤイロの出力を微分し、且つ、そ
   の微分値に上記所定中心軸の回転中心から上記加
   速度計までの距離に応じた係数を乗算する加速度
   演算部と、 該加速度演算部の出力及び上記加速度計の出力
   を加算する加速度修正部とを設け、 該加速度修正部から上記所定中心軸の鉛直方向
   に対する傾斜角の測定出力を得るようにしたこと
   を特徴とする傾斜角測定装置。