JPH08282584A - トルク発生装置 - Google Patents

トルク発生装置

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JPH08282584A
JPH08282584A JP11271095A JP11271095A JPH08282584A JP H08282584 A JPH08282584 A JP H08282584A JP 11271095 A JP11271095 A JP 11271095A JP 11271095 A JP11271095 A JP 11271095A JP H08282584 A JPH08282584 A JP H08282584A
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JP
Japan
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torque
main body
plate angle
hydraulic
hydraulic motors
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Application number
JP11271095A
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English (en)
Inventor
Naoki Ishizaki
直樹 石崎
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 船舶等の横揺れを低減するために、この船舶
等の横揺れと逆方向のトルクを発生させるトルク発生装
置を提供する。 【構成】 トルクを発生させるための本体1と、この本
体1に搭載された油圧ポンプ31と、この油圧ポンプ3
1にシリーズに接続され、かつ閉回路を構成する二つの
可変容量型油圧モータ11,21と、この二つの可変容
量型油圧モータ11,21によりそれぞれ逆方向に回転
駆動される各慣性体12,22と、前記本体1の揺動量
を検出するセンサと、前記慣性体12の回転数を検出す
るセンサ14,24と、該センサからの信号を受けて演
算し、前記2つの可変容量型油圧モータ11,21にそ
れぞれ容量制御信号を発信する制御装置50とを具備す
ることを特徴とするトルク発生装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は船舶等の横揺れを低減す
るために、この船舶等の横揺れと逆方向のトルクを発生
させるトルク発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】船舶の横揺れ防止装置に関する従来の技
術としては、図9に示すような「実開昭60−5219
7」がある。この装置は、電動機93によりギヤー9
4,95および回転軸87を介して、ロータ88を回転
させることによりジャイロスコープ効果を発生させ、制
御用ジャイロ83の検出した船舶の横揺れ角によって主
ジャイロ92がプレセッションする方向と逆の方向に、
これをモータ99により歯車98,96を介して強制的
にプレセッションさせ、生じた大きな逆の横揺れ方向ト
ルクで船体81を安定化させている。なお、図9におい
てはロータ88およびその回転軸87は中空状に形成せ
られると共に、両者の中空部90,89が連通状になさ
れており、回転軸中空部89を通して液体がロータ中空
部90に供給しうると共に、同中空部90から排出しう
るようにな転輪安定装置が構成されている。このように
してロータ88の回転が整定後に回転軸中空部89を通
して液体をロータ88の中空部90に供給し、この装置
使用後はロータ88の中空部90の液体を排出可能とす
ることにより、ロータ88の起動時の動力を少なくして
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術においては、主ジャイロ72のロータ88を駆
動するための電動機93およびギヤー94,95が必要
であると共に、船舶の横揺れ角を検出する制御用ジャイ
ロ83や、主ジャイロ92がプレセッションする方向と
逆の方向に、強制的にプレセッションさせるためのモー
タ99および歯車98,96が必要であり、かつ中空の
ロータ88に液体を供給するポンプや液体供給弁、排出
弁が必要となり、消費馬力が大きくなると共に、駆動装
置および制御装置の構造が複雑となりコストも嵩むとい
う問題がある。
【0004】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、消費馬力が小さく、構造が簡単で場積も小さ
く、コストも安い船舶横揺れ防止用のトルク発生装置を
提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るトルク発生装置においては、揺動す
る本体に搭載された可変容量型油圧モータにより慣性錘
を回転駆動する慣性錘駆動装置2組と、該慣性錘駆動装
置2組と閉回路を構成する油圧ポンプと、前記本体の揺
動量を検出するセンサと、このセンサからの信号を受け
て演算し、前記2組の可変容量型油圧モータに容量制御
信号を発信する制御装置とを具備した構成としている。
前記トルク発生装置は、油圧回路に作動油を補給するチ
ャージポンプを備えた構成としている。
【0006】
【作用】上記のような構成としたため、回転中の2組の
慣性錘駆動装置の容量を本体の揺動量に対応してそれぞ
れ制御することにより一方に増速トルクを、他方に減速
トルクを発生させる。すなわち、慣性エネルギーを移動
することにより、本体の揺動を低減する方向のトルクを
発生させることができる。以上の理由により、外部から
供給するエネルギーは少なくて済むという特徴がある。
【0007】
【実施例】以下に本発明に係るトルク発生装置の実施例
について、図面を参照して詳述する。図1はトルク発生
装置の回路図であり、可変容量型の第1油圧モータ11
で駆動される慣性錘であるフライホイール12と第1油
圧モータ11の斜板角制御器13と第1油圧モータの回
転速度を検出する回転センサ14により構成される第1
慣性錘駆動装置10と、可変容量型の第2油圧モータ2
1で駆動されるフライホイール22と斜板角制御器23
と回転センサ24により構成される第2慣性錘駆動装置
と、主電動モータ30で駆動される主油圧ポンプ31と
は閉回路を構成している。主電動モータ30はエンジン
であっても差し支えない。そして主油圧ポンプ31と第
1油圧モータ11のAポートとは回路32で接続され、
第1油圧モータ11のBポートと第2油圧モータ21の
Bポートとは回路33で接続しており、第2油圧モータ
21のAポートと主油圧ポンプ31とは回路34で接続
している。そして第1油圧モータ11と第2油圧モータ
21とは回転方向が逆になるように接続されている。
【0008】回路33と回路34との間には方向切換弁
35が介装されている。方向切換弁35と電動モータ4
0で駆動されるチャージポンプ41の吐出側とは回路4
2で接続され、回路42には高圧リリーフ弁36が介装
されている。方向切換弁35とオイルタンク44とを接
続する回路37にはチャージリリーフ弁38が介装され
ている。したがって回路33が高圧の場合には図1のよ
うに方向切換弁35は(イ)位置となり、回路33の油
圧は高圧リリーフ弁36により圧力制御され、回路34
の低圧油はチャージリリーフ弁38に至り、そのセット
圧より高い場合にはオイルタンク44にドレンする。回
路34が高圧になった場合には方向切換弁35は(ロ)
位置に切り換えられる。
【0009】チャージポンプ41の吐出回路42と回路
33とは一方向弁45を介して接続しており、吐出回路
42と回路34とは一方向弁46を介して接続してい
る。チャージポンプ41の吐出回路にはリリーフ弁43
が介装されている。回路32、33、34は閉回路であ
り、この閉回路32、33、34から油が漏洩すると油
量が不足するのでチヤージポンプ41により一方向弁4
5あるいは46を通じて低圧側の回路にチャージするよ
うに構成されている。回路33には圧力センサ52が、
回路34には圧力センサ53が設けられ、電動モータ4
0とともに制御装置50に接続している。制御装置50
は船舶の傾斜角を検出する傾斜計51、斜板角制御器1
3、23および回転センサ14、24と接続している。
【0010】起動時には主電動モータ30により主油圧
ポンプ31は駆動され、第1油圧モータ11、第2油圧
モータ21を駆動してフライホイール12、22を回転
させ、油圧エネルギは回転エネルギとしてフライホイー
ル12、22に蓄積される。そして所定の回転数に達す
ると閉回路であるためその回転は慣性によるものとな
り、動力は摩擦抵抗を補うだけでよいこととなる。
【0011】図2は船舶1に本トルク発生装置を搭載し
た場合の第1実施例の正面配置図であり、図3は平面配
置図である。すなわち第1慣性錘駆動装置10を左側
に、第2慣性錘駆動装置20を右側に、船舶1の幅方向
に並列に配設している。
【0012】いま、図4に示すように船舶1が横揺れし
て右側に傾斜した場合、時計回りに回転している第1慣
性錘駆動装置10の第1油圧モータ11の斜板角を小さ
くするとフライホイール12は増速され増速トルクが発
生し、船舶1にはその反力として反時計方向(矢印a)
のトルクが発生する。同時に第2慣性錘駆動装置20の
反時計回りに回転している第2油圧モータ21の斜板角
を大きくするとフライホイール22は減速され、減速ト
ルク(ブレーキトルク)が発生し、船舶1には反力とし
て反時計方向(矢印b)のトルクが発生し、船舶1には
合わせて反時計方向のトルク(矢印c)のトルクが発生
して船舶1を復元させる。
【0013】船舶1が左側に傾斜した場合には第1油圧
モータ11の斜板角を大きくして減速トルクを発生さ
せ、第2油圧モータ21の斜板角を小さくして増速トル
クを発生させることにより船舶1に時計方向のトルクを
発生させて復元させる。したがって船舶1の傾斜の量に
対応して第1油圧モータ11および第2油圧モータ21
の斜板角を制御すれば船舶1の横揺れを低減することが
可能となる。
【0014】斜板角制御のフローを示すと図5のように
なり、図1と合わせて説明する。 (1)ステップ60で傾斜計51により船舶の傾斜角Θ
を検出し、制御装置50に信号を送る。 (2)ステップ61で制御装置50は船舶の動きを数
式、Θ=Acos ωtに換算する。ただし、A:定数、
ω:角速度である。 (3)ステップ62で、制御装置50はモータの目標回
転速度を算出する。N=N0 ±Bsin ωtより定数Bを
求める。この定数Bは図に示すようにAの値が所定の値
より小さくなると、小さくするようになっている。ま
た、±は2個のモータそれぞれに対応する。ただし、
N:油圧モータ回転速度、N0 :定数である。この式よ
り船の最大制動力は 2個のモータの回転速度変化量の
和となるため、2IBωで表される。 ただし、I:フライホイール12、22の慣性質量 (4)ステップ63で、制御装置50はモータ目標回転
速度を斜板角変動量α=α0 ±Csin ωtに換算する。 ただし、α:モータ斜板角、α0 :定数、C:定数 (5)ステップ64で、制御装置50は斜板角変動量を
S=S0 ±Dsin ωtより斜板角指令信号に換算する。 ただし、S:斜板角指令信号、S0 :定数、D:定数 (6)ステップ65で、制御装置50は第1、第2油圧
モータ11、21のそれぞれの斜板角制御器13、23
に指令信号Sを発信し、斜板角を制御する。上記の制御
を行うことにより最適のトルク波形を発生させ、船舶の
横揺れを低減する。また、回転センサー14,24を付
加することにより、より精度の高い制御が可能となる。
【0015】本発明の装置を一例として実際の船舶に適
応して試算してみると以下のようになる。船舶のヨーイ
ング量は揺れに対する抵抗が少ないため、波による起振
力に対して静的に算出される値の約20倍の量になるこ
とが知られている。いま図6において船舶1の重心を
G、ヨーイング中心をM、浮力の中心をZとし、傾き角
度=20°、揺れ周波数=1Hz、MG距離=1.5
m、重量=7000kgとすると、 GZ距離=1.5×sin20°=0.51m 復元モーメント==7000kg×0.51m=3570kg・m このモーメントの1/20すなわち178.5kg・m
の起振力が作用していると考えられるから同一の大きさ
の制振力を加えることにより揺れを止めることが可能で
ある。
【0016】178.5kg・mのトルクを発生する油
圧モータの押除け容積Vは油圧=350kg/cm2
すると、V=2πT/P=2π×178.5/350=
320cc/revとなる。いま、最小斜板角での押除
け容積と回転速度を、80cc/rev 2400rp
mとし、最大斜板角での押除け容量と回転速度を、24
0cc/rev 800rpmとすると、モータの角速
度ωはω=(1600/60/2)×2πsin(2π
t)+Cで表される。角速度ωの変化率;dω/dt=
83.8cos (2πt)となる。ここで、l×dω/d
t=Tであるから、モータ1個分の慣性量は、l=17
8.5/2/83.8kg・m・sec2 で表される。
r=0.3mとすると mr2 =1.07 m=11.9 W=mg=116.5kg となる。
【0017】図7は船舶にトルク発生装置を搭載した第
2実施例の平面配置図であり、第1、第2慣性錘駆動装
置10、20を直列に配設したものである。図8は第3
実施例の平面配置図てあり、第1、第2慣性錘駆動装置
10、20を千鳥に配設したものであり、いずれも効果
は第1実施例と同一である。
【0018】
【発明の効果】本発明は以上詳述したような構成とした
ため、次のような効果を得ることができる。 (1)トルクを作用させるための本体に搭載した、フラ
イホイールを駆動する2個の油圧モータのうち、一方の
斜板角を小さくして増速トルクを発生させ、他方を大き
くして減速トルク(ブレーキトルク)を発生させ、これ
ら各トルクが同じ向きに発生するように慣性体の回転方
向を逆にしたので、本体には増速トルクと減速トルクと
の加算された大きなトルクを発生させることができる。 (2)回転する慣性体の運動量を相互に移動してトルク
を発生させるため、トルクを発生させるための動力消費
の節減が図れる。 (3)本体の傾斜角に対応した斜板角制御を行うことに
より、本体の傾斜角を低減するために最適のトルク波形
を発生させ、本体の横揺れを効率的に低減することがで
きる。 (4)発生トルクを制御するには可変容量型油圧モータ
の斜板角制御装置でよいため制御装置が安価となる。ま
た、従来技術のようにジャイロ装置を使用しないので全
体の場積はコンパクト化でき、かつコストも安い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトルク発生装置の油圧回路の一実
施例を示す図である。
【図2】本発明に係るトルク発生装置を船舶に搭載した
場合の第1実施例を示す正面図である。
【図3】本発明に係るトルク発生装置を船舶に搭載した
場合の第1実施例を示す平面配置図である。
【図4】図2の作動説明図である。
【図5】本発明に係るトルク発生装置の制御フローを示
す図である。
【図6】本発明に係るトルク発生装置を実際の船舶に適
応した場合の計算例の説明図である。
【図7】本発明に係るトルク発生装置の第2実施例を示
す平面配置図である。
【図8】本発明に係るトルク発生装置の第3実施例を示
す平面配置図である。
【図9】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
1…船舶、10…第1慣性体駆動装置、11…第1油圧
モータ、12、22…フライホイール、13、23…斜
板角制御器、14、24…回転センサ、20…第2慣性
体駆動装置、21…第2油圧モータ、30…主電動モー
タ、31…主油圧ポンプ、35…方向切換弁、36…高
圧リリーフ弁、38…チャージリリーフ弁、40…電動
モータ、41…チャージポンプ、50…制御装置、51
…傾斜計。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トルクを作用させるための本体と、この
    本体に搭載された油圧ポンプと、この油圧ポンプにシリ
    ーズに接続され、かつ閉回路を構成する二つの可変容量
    型油圧モータと、この二つの可変容量型油圧モータによ
    りそれぞれ逆方向に回転駆動される各慣性体と、前記本
    体の揺動量を検出するセンサと、このセンサからの信号
    を受けて演算し、前記2つの可変容量型油圧モータのそ
    れぞれに容量制御信号を発信する制御装置とを具備する
    ことを特徴とするトルク発生装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のトルク発生装置におい
    て、油圧ポンプにシリーズに接続された二つの可変容量
    型油圧モータにより閉回路を構成する油圧回路に、作動
    油を補給すためのチャージポンプを設けることを特徴と
    するトルク発生装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のトルク発生装置におい
    て、慣性体の回転数を検出するセンサーを設けることを
    特徴とするトルク発生装置。
JP11271095A 1995-04-14 1995-04-14 トルク発生装置 Pending JPH08282584A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009504506A (ja) * 2005-08-22 2009-02-05 テクノロジー インベストメント カンパニー ピーティーワイ リミテッド 安定化手段
CN110077526A (zh) * 2019-05-23 2019-08-02 哈尔滨哈船减摇自动化设备有限公司 一种船舶旋转自激生摇装置
KR20200044315A (ko) * 2018-10-19 2020-04-29 삼성중공업 주식회사 해양 구조물에 구비되는 롤링 저감 시스템

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