JPH09286390A - Method for powering hydrofoil boat take off and arrangement therefor - Google Patents
Method for powering hydrofoil boat take off and arrangement thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、水中
翼船に装備した可動式のトリムタブを、テイクオフ過程
で常に最適トリムタブ角になるように制御して艇走から
翼走へのテイクオフの強化・円滑化を図った水中翼船の
テイクオフ強化方法と装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention according to the present application is to enhance the takeoff from boat running to wing running by controlling a movable trim tab equipped on a hydrofoil so that the trim tab angle is always the optimum trim tab angle during the takeoff process.・ The present invention relates to a smooth hydrofoil take-off strengthening method and device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、海上輸送の高速化のニーズに対応
して、低速域では艇走し、高速域では上部船体を水中翼
の揚力により水面から浮上させて翼走するタイプの水中
翼船（図１）が登場して活躍している。2. Description of the Related Art In recent years, in response to the need for high-speed marine transportation, hydrofoil vessels of the type that sail at low speeds and float the upper hull above the water surface by the lift of hydrofoils at high speeds. (Fig. 1) has appeared and is active.
【０００３】かかる水中翼船では、艇走から翼走に移行
するテイクオフの段階に著しく増大する抵抗ハンプが円
滑なテイクオフを阻害し、運行面での問題を提起してい
る。一般商船においては、一定の推進馬力に対して搭載
貨物重量、船速共に最大化することが要求されている訳
であるが、水中翼船では、これに加えて更にテイクオフ
時に急激に増大する抵抗ハンプ（図６の実線）を克服す
ることが船として機能するための必須要件となってい
る。水中翼系は先ずこのテイクオフハンプを克服するよ
うに設計され、所定の翼面積が決められている。In such a hydrofoil, a resistance hump that significantly increases at the take-off stage of transition from boat running to wing hinders a smooth take-off and poses a problem in operation. General commercial ships are required to maximize both the loaded cargo weight and the ship speed for a given propulsive horsepower, but hydrofoil ships also have the additional resistance that rapidly increases during takeoff. Overcoming the hump (solid line in Figure 6) is an essential requirement for the ship to function. Hydrofoil systems were first designed to overcome this take-off hump and have a given blade area.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、船型が大型化
し船体重量が増加してくるとテイクオフハンプが急増し
水中翼船としてのコンセプトが成立しなくなる。つま
り、図６の実線で示す如く、テイクオフハンプがウオー
タージェット推進器のポンプが発生する最大推力を上ま
わることが載荷状態によっては起こり得る。However, as the hull size increases and the hull weight increases, the take-off hump increases sharply and the concept as a hydrofoil ship cannot be established. That is, as shown by the solid line in FIG. 6, the take-off hump may exceed the maximum thrust generated by the pump of the water jet propulsion device depending on the loading state.
【０００５】この解決策として、比較的低速でテイクオ
フを完了すべく水中翼の翼面積を大きく設計してもよい
が、その結果翼走時の船速も低く設定させられ、水中翼
船としての高速性のメリットが生かせないことになる。
これは、テイクオフのために翼面積を大きくすると、翼
走時には不必要な翼面積をもった水中翼が却って推進抵
抗となってしまうからである。As a solution to this problem, the blade area of the hydrofoil may be designed to be large in order to complete the takeoff at a relatively low speed, but as a result, the speed of the hydrofoil can be set low, and the hydrofoil can be used as a hydrofoil. You will not be able to take advantage of the high speed.
This is because if the wing area is increased for the takeoff, the hydrofoil with an unnecessary wing area will become propulsive resistance when the wing is running.
【０００６】この点を改善すべく、テイクオフ過程にお
いてのみ揚力を増大させ、その結果船体抵抗を軽減させ
る手段として本願に示すトリムタブによる装置がある。In order to improve this point, there is a device by a trim tab shown in the present application as a means for increasing the lift force only in the take-off process and consequently reducing the hull resistance.
【０００７】なお、トリムタブそのものは高速船におい
ては一般的であり、主に波浪中の減揺装置として採用さ
れる場合が多い。また船体の船首上げ姿勢が過度になる
のを防止するためにも装備されることがある。The trim tab itself is common in high-speed ships, and is often used mainly as a vibration reduction device in waves. It may also be equipped to prevent excessive bowing of the hull.
【０００８】しかし、これらは、いずれも一定船速で走
行する定常状態を対象としており、短時間（２分程度）
の過渡的なテイクオフ過程には効果が不十分である。例
えば、船のピッチ姿勢をフィードバックしたのでは波浪
影響を受けトリムタブは無駄な動きをすることになり、
また、目標とする最適ピッチ角が存在したとしても、そ
の値に追従することは制御系に積分要素を入れない限り
困難であり、入れたとしても短時間の過渡的なテイクオ
フには有効に働かない。更に、直接船速をフィードバッ
クし船速の最大化を狙っても、これも外乱影響を受ける
ためテイクオフ中の過渡的な状態に対しては最小船速の
判定が困難である。However, these are all intended for a steady state of traveling at a constant ship speed, and for a short time (about 2 minutes).
Is insufficiently effective for the transient takeoff process of. For example, if the pitch attitude of a ship is fed back, the trim tab will move in vain due to the influence of waves.
Further, even if the target optimum pitch angle exists, it is difficult to follow the value unless an integral element is included in the control system, and even if it is included, it does not work effectively for a short-term transient takeoff. Absent. Further, even if the ship speed is directly fed back and the aim is to maximize the ship speed, it is also difficult to determine the minimum ship speed in the transitional state during the take-off because of the influence of disturbance.
【０００９】このように、一般商船では有効に働くトリ
ムタブ装置を水中翼船にそのまま適用しても、短時間の
過渡的なテイクオフを必須とする水中翼船には全く機能
しない。As described above, even if the trim tab device that works effectively on a general commercial ship is applied to a hydrofoil as it is, it does not function at all on a hydrofoil that requires a short-time transient take-off.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この出願発明は、この水
中翼船のテイクオフ過程に着目したもので、上部船体ト
ランサムに可動式トリムタブ装置を装備して水中翼系と
組み合わせた構成を採用し、その船に固有のテイクオフ
特性を予め模型試験や試運転により求めておき、その時
の載荷状態に対応したテイクオフ中の船速に対して船体
抵抗を最小にする最適トリムタブ角を求め、これにより
トリムタブを制御するものである。これにより過渡的か
つ瞬時的なテイクオフ過程に対しても何ら制御的な遅れ
を生じることなく、常に最適なトリムタブ角をとるよう
にトリムタブを制御することができ、水中翼船のテイク
オフの強化・円滑化を図ることができる。The present invention focuses on the take-off process of this hydrofoil, and adopts a configuration in which the upper hull transom is equipped with a movable trim tab device and combined with a hydrofoil system, The takeoff characteristics peculiar to the ship are obtained in advance by model test and trial operation, and the optimum trim tab angle that minimizes the hull resistance is calculated for the ship speed during takeoff corresponding to the loading state at that time, and the trim tab is controlled by this To do. As a result, the trim tab can be controlled so that the optimum trim tab angle can always be obtained without any control delay even for a transient and instantaneous takeoff process, and the takeoff of a hydrofoil ship can be enhanced and smoothed. Can be realized.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】この出願発明の水中翼船のトリム
タブによるテイクオフ強化方法は、低速域では艇走し高
速域では水中翼の揚力によってテイクオフして水面から
上部船体が浮上して翼走する形式の水中翼船を対象とし
ており、予め模型試験若しくは試運転により実船で想定
される載荷状態別にトリムタブ角と船体抵抗との関係を
テイクオフ性能情報として準備しておき、実船の載荷状
態におけるテイクオフ船速付近での船体抵抗が最小とな
る最適トリムタブ角を上記テイクオフ性能情報から求
め、この最適トリムタブ角になるようにトリムタブを制
御するようにしたものである。これにより過渡的かつ瞬
時的なテイクオフ過程に対しても何ら制御的な遅れを生
じることなく、常に最適なトリムタブ角をとるようにト
リムタブを制御することができ、水中翼船のテイクオフ
の強化・円滑化を図ることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A takeoff strengthening method using a trim tab of a hydrofoil ship according to the invention of the present application runs in a low speed range and takes off in a high speed range due to lift of a hydrofoil so that an upper hull floats above the water surface. For type hydrofoils, the relationship between the trim tab angle and hull resistance is prepared as take-off performance information for each loading state assumed on the actual ship in advance by model test or trial operation, and the take-off in the loading state of the actual ship is prepared. The optimum trim tab angle that minimizes the hull resistance near the ship speed is obtained from the take-off performance information, and the trim tab is controlled so as to be the optimum trim tab angle. As a result, the trim tab can be controlled so that the optimum trim tab angle can always be obtained without any control delay even for a transient and instantaneous takeoff process, and the takeoff of a hydrofoil ship can be enhanced and smoothed. Can be realized.
【００１２】この場合、上記テイクオフ性能情報から載
荷状態別のテイクオフ船速と抵抗を最小にする最適トリ
ムタブ角の関係を載荷状態別最適トリムタブ角設定情報
として算定しておき、実際の載荷状態およびテイクオフ
過程にて実際の船速情報をフィードバックしてトリムタ
ブを最適トリムタブ角になるように制御するようにする
とよい。In this case, the relationship between the takeoff ship speed for each loading state and the optimum trim tab angle that minimizes the resistance is calculated from the above takeoff performance information as the optimum trim tab angle setting information for each loading state, and the actual loading state and takeoff are set. In the process, the actual ship speed information may be fed back to control the trim tab so as to have the optimum trim tab angle.
【００１３】また、上記の構成において、一の載荷状態
における異なる船速に対応した最適トリムタブ角設定曲
線を求めてこの曲線を一定の関数で置き換え、中間的な
載荷状態に対しては補間によって新たな最適トリムタブ
角設定曲線を設定し、この新たな最適トリムタブ角設定
曲線からテイクオフ船速付近の最適トリムタブ角を求め
るようにするとよい。或いは、一の載荷状態におけるテ
イクオフ船速付近の最適トリムタブ角をテーブルの形で
予め設定しておき、中間的な載荷状態に対しては補間に
よって求めた新たなテーブルを設定し、この新テーブル
により最適トリムタブ角を求めるようにしてもよい。Further, in the above construction, an optimum trim tab angle setting curve corresponding to different ship speeds in one loading state is obtained, and this curve is replaced by a constant function, and an intermediate loading state is newly updated by interpolation. It is advisable to set a suitable optimum trim tab angle setting curve and obtain the optimum trim tab angle near the take-off ship speed from this new optimum trim tab angle setting curve. Alternatively, the optimum trim tab angle near the take-off ship speed in one loading state is set in advance in the form of a table, and a new table obtained by interpolation is set for an intermediate loading state. The optimum trim tab angle may be obtained.
【００１４】更に、低速域では艇走し高速域では水中翼
の揚力によってテイクオフして水面から上部船体が浮上
して翼走する形式の水中翼船において、テイクオフハン
プを抑えて実船の載荷状態における水中翼船のテイクオ
フを確保すべく、実際の載荷状態および船速情報に基づ
き常に最適トリムタブ角をとるように制御されるトリム
タブ装置を該水中翼船の船尾部に備えるとよい。Further, in a hydrofoil ship of a type in which the boat runs in the low speed range and takes off in the high speed range due to the lifting force of the hydrofoil and the upper hull floats above the surface of the water to take off, the takeoff hump is suppressed and the actual ship is loaded In order to secure the take-off of the hydrofoil, the trim tab device controlled so as to always take the optimum trim tab angle based on the actual loading state and the ship speed information may be provided at the stern of the hydrofoil.
【００１５】また、具体的には、水中翼船に設けた船速
センサーと、船尾に設けたサーボアクチュエータで駆動
されるトリムタブと、実際の載荷状態に関する情報を入
力するための入力装置と、載荷状態別テイクオフ性能情
報を記憶するための記憶装置と、前記船速センサー、入
力装置および記憶装置からの情報に基づき異なる船速に
対して最適トリムタブ角を演算するための最適トリムタ
ブ角演算装置とを備え、該最適トリムタブ角演算装置か
らの最適トリムタブ角設定信号に基づき前記サーボアク
チュエータを介して前記トリムタブを制御するようにす
る。この場合、船体重量（排水量の形で与えてもよい）
と初期トリム角または重心位置を実際の載荷状態に関す
る情報として入力装置に入力するようにするとよい。Further, specifically, a ship speed sensor provided on the hydrofoil, a trim tab driven by a servo actuator provided at the stern, an input device for inputting information on an actual loading state, a loading A storage device for storing the take-off performance information for each state and an optimum trim tab angle calculation device for calculating the optimum trim tab angle for different ship speeds based on the information from the ship speed sensor, the input device and the storage device. Further, the trim tab is controlled via the servo actuator based on the optimum trim tab angle setting signal from the optimum trim tab angle calculation device. In this case, hull weight (may be given in the form of displacement)
The initial trim angle or the center of gravity position may be input to the input device as information regarding the actual loading state.
【００１６】また、記憶装置と最適トリムタブ角演算装
置を含む制御装置で、船速に対応した最適トリムタブ角
設定曲線を求める共に、これを一定の関数で近似してテ
イクオフ船速付近の船速に対する最適トリムタブ角が求
められるようにする。或いは、記憶装置と最適トリムタ
ブ角演算装置を含む制御装置で、テイクオフ船速付近の
船速に対する最適トリムタブ角設定情報をテーブルの形
で求めておき、このテーブルによりテイクオ最適トリム
タブ角を求めるようにする。In addition, a control device including a storage device and an optimum trim tab angle calculation device obtains an optimum trim tab angle setting curve corresponding to the ship speed, and approximates this with a constant function to the ship speed near the take-off ship speed. Make sure the optimum trim tab angle is sought. Alternatively, a control device including a storage device and an optimum trim tab angle calculation device obtains optimum trim tab angle setting information in the form of a table for ship speeds near the take-off ship speed, and the take o optimum trim tab angle is calculated using this table. .
【００１７】テイクオフ途中での船体動揺もフィードバ
ックし、ピッチング、ローリングの動揺を減衰できるよ
うにしてもよい。It is also possible to feed back the motion of the hull during the take-off to dampen the motion of pitching and rolling.
【００１８】艇走中、翼走中でテイクオフモードを解除
している時にはトリムタブを所定位置に自動的に収納す
るようにすれば、トリムタブが抵抗とならない。If the trim tab is automatically stored at a predetermined position when the take-off mode is released while the boat is running or the wing is running, the trim tab does not become a resistance.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、この出願発明に係る実施例を図面を参
照しながら説明する。図１は本願のテイクオフ強化用の
トリムタブ装置を船尾に備えた水中翼船の全体側面図、
図２(a) は同トリムタブを備えた船尾端部の概略正面図
である。図３は同トリムタブ装置の機能ブロック図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall side view of a hydrofoil ship having a stern equipped with a trim tab device for strengthening takeoff according to the present application,
FIG. 2 (a) is a schematic front view of the stern end equipped with the trim tab. FIG. 3 is a functional block diagram of the trim tab device.
【００２０】図１、図２に示すように、本願の適用対象
となっている水中翼船は、上部船体１（船首部に操縦室
１ａ、中央部が旅客フェリーの場合には客室１ｂ、後部
に貨物室１ｃ等を有する）と、この上部船体１の船首部
に前部ストラット２、船尾部に後部ストラット３が垂設
され、この前部および後部ストラット２、３の下部に水
平方向に水中翼４が突設されている。低速域では上部船
体１が吃水ＷＬ1 で艇走し、高速域ではテイクオフする
ことにより水中翼４の揚力によって上部船体１を水面よ
り浮上させ吃水ＷＬ2 で翼走する。As shown in FIGS. 1 and 2, the hydrofoil to which the present invention is applied includes an upper hull 1 (a cockpit 1a at the bow, a passenger cabin 1b when the passenger ferry is at the center, and a rear part at the rear). And a cargo room 1c) and a front strut 2 at the bow of the upper hull 1 and a rear strut 3 at the stern of the upper hull 1, which are horizontally submerged under the front and rear struts 2, 3. The wing 4 is projected. In the low speed region, the upper hull 1 runs at the water-draining WL 1 , and in the high-speed region, the lift-off force of the hydrofoil 4 causes the upper hull 1 to float above the water surface by taking off to run at the water-draining WL 2 .
【００２１】上記水中翼船には載荷状態を問わず常に円
滑なテイクオフを可能とするトリムタブ装置Ｔが船尾部
に備えられている。即ち、船尾船体５に沿って設けた回
動軸６まわりに上下揺動自在に矩形平板状のトリムタブ
７が船体中心線Ｃに対称な位置であって、ウオータージ
ェットの噴出口８を避けた位置に左右舷一対設けられて
いる。各トリムタブ７には上下揺動させるためのサーボ
アクチュエータ９が装着されている。このサーボアクチ
ュエータ９は船内に設けられた油圧ポンプ（図３）の圧
油よって駆動される。なお、トリムタブ７は、テイクオ
フ途中での船体動揺もフィードバックし、ピッチング、
ローリングの動揺を減衰できる機能を持たせることもで
きる。また、艇走中、翼走中でテイクオフモードを解除
している時にはトリムタブ７を所定位置（翼走中は吃水
ＷＬ2 の上方位置に）自動的に収納できるようになって
おり、この時はトリムタブ７は働かないが推進抵抗にな
ることもない。The hydrofoil ship is provided with a trim tab device T at the stern thereof, which enables a smooth take-off regardless of the loading state. That is, a rectangular flat plate-shaped trim tab 7 which is swingable up and down around a rotation axis 6 provided along the stern hull 5 is at a position symmetrical with respect to the hull centerline C and at a position avoiding the water jet jet port 8. A pair of left and right sides are provided. A servo actuator 9 for vertically swinging is mounted on each trim tab 7. This servo actuator 9 is driven by the pressure oil of a hydraulic pump (FIG. 3) provided in the ship. The trim tab 7 also feeds back the shaking of the ship during the take-off, pitching,
It is also possible to add a function to damp rolling motion. In addition, the trim tab 7 can be automatically stored at a predetermined position (in a position above the drinking water WL 2 while the wing is running) when the take-off mode is released while the boat is running and the wing is running. The trim tab 7 does not work but does not act as propulsion resistance.
【００２２】図３はテイクオフ強化のためのトリムタブ
装置等を含んだ機能ブロック図を示す。この機能はテイ
クオフモードの時に働かせるものである（船が翼走に移
行した後の巡航モードでは水中翼に付設されているフラ
ップが姿勢制御を司る）。FIG. 3 shows a functional block diagram including a trim tab device for strengthening the take-off. This function is to work in the take-off mode (the flap attached to the hydrofoil controls the attitude in cruise mode after the ship transitions to wing).
【００２３】上記水中翼船には、図示はしていないが、
船速センサー１０が設けられており、船速センサー１０
によって船の実際の速度が検出され、その船速情報が操
縦室に配備された最適トリムタブ角演算装置１１に送信
されるようになっている。一方、予め模型試験もしくは
試運転によりテイクオフ性能、即ち、船体重量（排水量
の形で与えてもよい）と初期トリム角または重心位置を
与えた時のトリムタブ角と船体抵抗特性（船速と抵抗と
の関係）のデータ（図４）を準備しておき、これを、載
荷状態別のテイクオフ性能情報として記憶装置１２に記
憶させてある。また、船の出航時にその時の実際の載荷
状態（船体重量と初期トリムまたは重心位置）を入力す
るための入力装置１３が設けられている。そして記憶装
置１２および入力装置１３から各情報が最適トリムタブ
角演算装置１１に出力されるようになっている。最適ト
リムタブ角演算装置１１では、実際の船速とテイクオフ
性能情報と載荷状態に基づきテイクオフ船速付近の船速
に対する最適トリムタブ角を演算し、これをトリムタブ
角設定信号としてサーボアクチュエータ９に指令を送っ
てこれを制御するようになっている。アクチュエータ９
は指令値になるようにトリムタブ７を所定角度揺動させ
る。Although not shown in the drawings, the hydrofoil is not shown.
A ship speed sensor 10 is provided, and the ship speed sensor 10
The actual speed of the ship is detected by and the information on the ship speed is transmitted to the optimum trim tab angle calculation device 11 provided in the cockpit. On the other hand, the take-off performance, that is, the hull weight (may be given in the form of drainage) and the initial trim angle or the center of gravity position, the trim tab angle and the hull resistance characteristics (vessel speed and resistance (Relationship) data (FIG. 4) is prepared and stored in the storage device 12 as take-off performance information for each loading state. Further, there is provided an input device 13 for inputting an actual loading state (hull weight and initial trim or center of gravity position) at the time of departure of the ship. Then, each information is output from the storage device 12 and the input device 13 to the optimum trim tab angle calculation device 11. The optimum trim tab angle calculation device 11 calculates an optimum trim tab angle for a ship speed near the take-off ship speed based on the actual ship speed, the take-off performance information, and the loading state, and sends this to the servo actuator 9 as a trim tab angle setting signal. It is designed to control this. Actuator 9
Causes the trim tab 7 to swing by a predetermined angle so as to reach the command value.
【００２４】なお、最適トリムタブ角演算装置１１と記
憶装置１２は、通常は一つの制御装置の中に組み込まれ
ている。The optimum trim tab angle computing device 11 and the storage device 12 are usually incorporated in one control device.
【００２５】ここで、テイクオフモードにおける最適ト
リムタブ角設定の手順について図４、図５に基づき説明
する。図４は、模型試験もしくは試運転によって得られ
たテイクオフ性能情報（１次データ）で、縦軸に船体抵
抗、横軸にトリムタブ角をとって示してある。The procedure for setting the optimum trim tab angle in the take-off mode will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is take-off performance information (primary data) obtained by a model test or test run, in which the vertical axis represents the hull resistance and the horizontal axis represents the trim tab angle.
【００２６】即ち、まず、船速を低速から高速（テイク
オフ付近の船速）Ｖ1 〜Ｖn まで変化させ、同時にトリ
ムタブ角を変化させた時の船体抵抗を計測することによ
り抵抗曲線群（船体抵抗特性）Ｃ1 〜Ｃn を得る。各抵
抗曲線中の最小点Ｍ〜Ｍn は、ある船速においてある最
適なトリムタブ角をとった時に船体抵抗が最小となるポ
イントである。そして、このような情報（データ）を実
際に想定される幾つかの載荷状態別に模型試験等で求め
ておく。That is, first, by changing the ship speed from a low speed to a high speed (the ship speed near the take-off) V 1 to V n , and simultaneously measuring the hull resistance when the trim tab angle is changed, the resistance curve group (hull Resistance characteristics) C 1 to C n are obtained. The minimum points M to M n in each resistance curve are points at which the hull resistance becomes minimum when a certain optimum trim tab angle is taken at a certain ship speed. Then, such information (data) is obtained by a model test or the like according to some actually assumed loading states.
【００２７】図４は、一の載荷状態の下で、ある船速
（テイクオフ船速付近の船速）においてある最適なトリ
ムタブ角をとれば、船体抵抗が最小になることを示して
いる。換言すれば、ある載荷状態の船をある船速で航走
させた場合、船体抵抗が最小となるような最適トリムタ
ブ角が存在することを意味する。従って、船体抵抗が最
小となるような最適トリムタブ角をとるようにトリムタ
ブを制御してやればテイクオフの強化・円滑化が図れる
ことになる。FIG. 4 shows that, under one loading condition, if a certain optimum trim tab angle is taken at a certain ship speed (a ship speed near the take-off ship speed), the hull resistance is minimized. In other words, it means that there is an optimum trim tab angle that minimizes the hull resistance when a ship in a certain loaded state is driven at a certain ship speed. Therefore, if the trim tabs are controlled so as to take the optimum trim tab angle that minimizes the hull resistance, the takeoff can be strengthened and smoothed.
【００２８】図５は、２次データとしての最適トリム角
設定データであって、図４の抵抗曲線群Ｃ1 〜Ｃn にお
けるこの最小点Ｍ1 〜Ｍn を、縦軸に最適トリムタブ
角、横軸に船速をとってプロットしたもので、通常は、
これらの最小点Ｍ1 〜Ｍn を結んだ一つの曲線（これ
を、最適トリムタブ角設定曲線という）を得る。そし
て、この曲線をある特定した関数で置き換える。FIG. 5 shows optimum trim angle setting data as secondary data. The minimum points M 1 to M n in the resistance curve groups C 1 to C n in FIG. It is a plot of ship speed on the horizontal axis.
One curve connecting these minimum points M 1 to M n (this is called an optimum trim tab angle setting curve) is obtained. Then, this curve is replaced with a specified function.
【００２９】通常は、載荷状態別に船速をパラメータと
して一つの最適トリムタブ角曲線を想定し、これを最適
トリムタブ角演算装置１１により特定の関数の形に置き
換えて用意するか、或いは最適トリムタブ角設定曲線を
設定せずに、図４のデータをテーブルの形にして用意し
てもよい。従って、このような一定の関数又はテーブル
が、予め想定した載荷状態別に幾つか用意されているこ
とになるが、実際の載荷状態がこの想定した載荷状態に
必ずしも合致しないことが起こり得る。このような場合
にはその中間的な載荷状態に対しては、最適トリムタブ
角演算装置１１で補間演算を行って新たな最適トリムタ
ブ設定曲線の関数又はテーブルを設定し、これによりテ
イクオフ船速付近の船速に対する最適トリムタブ角が求
められるようになっている。Normally, one optimum trim tab angle curve is assumed with the ship speed as a parameter for each loading state, and this is prepared by replacing it with a specific function form by the optimum trim tab angle calculation device 11 or setting the optimum trim tab angle. The data of FIG. 4 may be prepared in the form of a table without setting a curve. Therefore, although some such constant functions or tables are prepared for each assumed loading state in advance, it is possible that the actual loading state does not always match this assumed loading state. In such a case, for the intermediate loading state, the optimum trim tab angle calculating device 11 performs an interpolation calculation to set a new function or table of the optimum trim tab setting curve. The optimum trim tab angle for the ship speed is required.
【００３０】次に、本装置の動作について説明する。前
述したように、記憶装置１２には、テイクオフ性能情報
が記憶されており、最適トリムタブ角演算装置１１で予
め想定される載荷状態でのテイクオフ船速付近の船速
と、抵抗を最小にする最適トリムタブ角との関係を近似
関数又はテーブルの形で算定しておく。出航前に船長等
がその時の船の実際の載荷状態、即ち、船体重量（旅客
フェリーの場合には乗客人数等…排水量の形で与えられ
ることもある）と初期トリムまたは重心位置等を入力装
置１３を介して入力する。Next, the operation of this apparatus will be described. As described above, the storage device 12 stores the take-off performance information, and the optimum trim tab angle computing device 11 preliminarily assumes the ship speed near the take-off ship speed in the loaded state and the optimum to minimize the resistance. The relationship with the trim tab angle is calculated in the form of an approximate function or table. Before the departure, the captain etc. input the actual loading state of the ship at that time, that is, the hull weight (in the case of a passenger ferry, the number of passengers etc. may be given in the form of drainage) and the initial trim or center of gravity position etc. Input via 13.
【００３１】船が出航すると、実際の船速が船速センサ
ー１０によって検出されて最適トリムタブ角演算装置１
１に入力され、最適トリムタブ角演算装置１１において
時々刻々の船速がフィードバックされ当該船速に対する
最適トリムタブ角がリアルタイムで算出される。そし
て、最適トリムタブ角演算装置１１から最適トリムタブ
角設定信号としてサーボアクチュエータ９に指令を出し
てこれを作動させ、トリムタブ７を指令された角度まで
動作させる。When the ship departs, the actual ship speed is detected by the ship speed sensor 10 and the optimum trim tab angle computing device 1
1, and the optimum trim tab angle calculation device 11 feeds back the momentary ship speed and calculates the optimum trim tab angle for the ship speed in real time. Then, the optimum trim tab angle calculation device 11 issues a command to the servo actuator 9 as an optimum trim tab angle setting signal to operate the servo actuator 9, thereby operating the trim tab 7 to the commanded angle.
【００３２】更に船が加速されていよいよテイクオフ船
速になるとその時の最適トリムタブ角がとられ、船は円
滑にテイクオフして翼走状態に移行する。つまり、本願
のようなトリムタブ装置を機能させることより、図６の
点線で示すように、テイクオフハンプ最大値がウオータ
ージェット推進器のポンプスラストの必ず下方に存在す
る状態にできることから通常想定される載荷状態におい
ては常に円滑なテイクオフが確保されるものである。When the ship further accelerates to the takeoff ship speed, the optimum trim tab angle at that time is taken, and the ship smoothly takes off and shifts to the wing running state. That is, by operating the trim tab device as in the present application, as shown by the dotted line in FIG. 6, it is possible to make the maximum take-off hump value always exist below the pump thrust of the water jet propulsion device. In the state, a smooth take-off is always ensured.
【００３３】図６は従来とのテイクオフ性能比較図であ
る。縦軸に船体抵抗、横軸に船速とって示している。点
線は本願のトリムタブ装置を備えた場合、実線はトリム
タブ装置が装備されていない従来のものである。FIG. 6 is a comparison diagram of the take-off performance with the conventional one. The vertical axis is the hull resistance, and the horizontal axis is the ship speed. The dotted line shows the case where the trim tab device of the present application is provided, and the solid line shows the conventional one without the trim tab device.
【００３４】実線で示されているように、船速がテイク
オフ段階になると、船体抵抗が急激な増加を示し、その
時の載荷状態によってはウオータージェット推進器の最
大推力より上回る事態が生じ、テイクオフが不可能な事
態が起こる。一方、本願のトリムタブ装置を備えた場
合、前述したように、点線の如く、船体抵抗はテイクオ
フの段階に近づいてもポンプスラストより上まわること
はなく、最大値でもポンプスラストよりかなり下にあ
る。つまり、本願のトリムタブ装置を有する場合には必
ずテイクオフが可能となることを意味する。As indicated by the solid line, when the ship speed reaches the take-off stage, the hull resistance shows a sharp increase, and depending on the loading condition at that time, a situation may occur in which the thrust exceeds the maximum thrust of the water jet propulsor, and the take-off occurs. An impossible situation occurs. On the other hand, when the trim tab device of the present application is provided, as described above, the hull resistance does not exceed the pump thrust even when approaching the take-off stage, as shown by the dotted line, and the maximum value is considerably lower than the pump thrust. In other words, it means that the take-off is always possible when the trim tab device of the present application is included.
【００３５】[0035]
【発明の効果】 この出願発明の請求項１〜１１の方法および装置で
は、過渡的かつ瞬時的なテイクオフ過程に対して何ら制
御遅れを生じることなく、水中翼船のトリムタブを最適
トリムタブ角になるようにトリムタブを制御することが
できることから、かかる水中翼船のテイクオフが強化・
円滑化され、確実なテイクオフが保証されて水中翼船の
円滑な運航を確保することができる。According to the method and the apparatus of claims 1 to 11 of the present invention, the trim tab of the hydrofoil is set to the optimum trim tab angle without any control delay for the transient and instantaneous take-off process. Since the trim tab can be controlled like this, the takeoff of such a hydrofoil is strengthened.
It is possible to ensure smooth takeoff and ensure a smooth take-off of the hydrofoil.
【００３６】 特に、請求項３、４では、想定された
載荷状態より実際の載荷状態が外れていても、最適トリ
ムタブ角の設定が可能である。Particularly, in claims 3 and 4, even if the actual loaded state deviates from the assumed loaded state, the optimum trim tab angle can be set.
【００３７】 また、請求項１０のように、テイクオ
フ途中での船体動揺もフィードバックし、ピッチング、
ローリングの動揺を減衰できるようにすれば波浪中の推
進効率を損なうことなく円滑な運航を確保できる。ま
た、請求項１１のように、艇走中、翼走中でテイクオフ
モードを解除している時にトリムタブを所定位置に格納
すれば、トリムタブによる船体抵抗を生じないようにで
きる。Further, as claimed in claim 10, the hull sway in the middle of the take-off is also fed back to perform pitching,
If rolling fluctuations can be damped, smooth operation can be secured without impairing propulsion efficiency in waves. Further, when the trim tab is stored at a predetermined position while the takeoff mode is being released while the boat is running or winging, the hull resistance due to the trim tab can be prevented.
【図１】本願のテイクオフ強化用のトリムタブ装置を船
尾に備えた水中翼船の全体側面図である。FIG. 1 is an overall side view of a hydrofoil ship having a stern equipped with a trim tab device for enhancing takeoff according to the present application.
【図２】同トリムタブを備えた船尾端部の概略正面図で
ある。FIG. 2 is a schematic front view of a stern end portion including the trim tab.
【図３】同トリムタブ装置の機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of the trim tab device.
【図４】テイクオフ性能情報に関する図である。FIG. 4 is a diagram relating to take-off performance information.
【図５】最適トリムタブ角設定情報に関する図である。FIG. 5 is a diagram relating to optimum trim tab angle setting information.
【図６】従来とのテイクオフ性能比較図である。FIG. 6 is a comparison diagram of take-off performance with a conventional one.
１…上部船体 ２…前部ストラット ３…後部ストラット ４…水中翼 ５…船尾船体 ６…回動軸 Ｔ…トリムタブ装置 ７…トリムタブ ８…ウオータージェット推進器の噴出口 ９…サーボアクチュエータ １０…船速センサー １１…最適トリムタブ角演算装置 １２…記憶装置 １３…入力装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper hull 2 ... Front strut 3 ... Rear strut 4 ... Hydrofoil 5 ... Stern hull 6 ... Rotation axis T ... Trim tab device 7 ... Trim tab 8 ... Water jet propulsion jet 9 ... Servo actuator 10 ... Ship speed Sensor 11 ... Optimal trim tab angle calculation device 12 ... Storage device 13 ... Input device
Claims (11)
力によってテイクオフして水面から上部船体が浮上して
翼走する形式の水中翼船のトリムタブによるテイクオフ
強化方法であって、予め模型試験若しくは試運転により
実船で想定される載荷状態別にトリムタブ角と船体抵抗
との関係をテイクオフ性能情報として準備しておき、実
船の載荷状態におけるテイクオフ船速付近での船体抵抗
が最小となる最適トリムタブ角を上記テイクオフ性能情
報から求め、この最適トリムタブ角になるようにトリム
タブを制御するようにしたことを特徴とする水中翼船の
テイクオフ強化方法。1. A take-off strengthening method using a trim tab for a hydrofoil ship of a type in which a boat runs in a low speed range and takes off in a high speed range due to lift of hydrofoils so that an upper hull floats above the surface of the water. The relationship between the trim tab angle and the hull resistance is prepared as take-off performance information for each loading state assumed on the actual ship by the test or test operation, and the hull resistance near the take-off speed in the loading state of the actual ship is the optimum to minimize the hull resistance. A take-off enhancement method for a hydrofoil ship, characterized in that the trim tab angle is obtained from the above take-off performance information, and the trim tab is controlled so as to be the optimum trim tab angle.
ら載荷状態別のテイクオフ船速と抵抗を最小にする最適
トリムタブ角の関係を載荷状態別最適トリムタブ角設定
情報として算定しておき、実際の載荷状態およびテイク
オフ過程での実際の船速情報をフィードバックしてトリ
ムタブを最適トリムタブ角になるように制御するように
したことを特徴とする水中翼船のテイクオフ強化方法。2. The relationship between the take-off ship speed for each loading state and the optimum trim tab angle that minimizes the resistance is calculated from the take-off performance information according to claim 1 as the optimum trim tab angle setting information for each loading state, and the actual A take-off strengthening method for a hydrofoil ship, characterized in that the trim tab is controlled so as to have an optimum trim tab angle by feeding back actual ship speed information in the loading state and take-off process.
した最適トリムタブ角設定曲線を求めてこの曲線を一定
の関数で置き換え、中間的な載荷状態に対しては補間に
よって新たな最適トリムタブ角設定曲線を設定してテイ
クオフ船速付近の船速に対する最適トリムタブ角を求め
るようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の水
中翼船のテイクオフ強化方法。3. An optimum trim tab angle setting curve corresponding to different ship speeds in one loading state is obtained, and this curve is replaced with a constant function, and a new optimum trim tab angle setting is set by interpolation for an intermediate loading state. The takeoff enhancement method for a hydrofoil ship according to claim 1 or 2, wherein a curve is set to obtain an optimum trim tab angle for a ship speed near the takeoff ship speed.
した最適トリムタブ角をテーブルの形で予め設定してお
き、中間的な載荷状態に対しては補間によって新たなテ
ーブルを設定し、この新テーブルによりテイクオフ船速
付近の船速に対する最適トリムタブ角を求めるようにし
たことを特徴とする請求項１又は２記載の水中翼船のテ
イクオフ強化方法。4. An optimum trim tab angle corresponding to different ship speeds in one loading state is preset in the form of a table, and a new table is set by interpolation for an intermediate loading state. The take-off strengthening method for a hydrofoil ship according to claim 1 or 2, wherein an optimum trim tab angle for a ship speed near the take-off ship speed is obtained from a table.
力によってテイクオフして水面から上部船体が浮上して
翼走する形式の水中翼船において、テイクオフハンプを
抑えて実船における載荷状態での水中翼船のテイクオフ
を確保すべく、実際の載荷状態および船速情報に基づき
常に最適トリムタブ角をとるように制御されるトリムタ
ブ装置を該水中翼船の船尾部に備えたことを特徴とする
水中翼船のテイクオフ強化装置。5. A hydrofoil ship of a type in which a boat runs in a low speed range and takes off in a high speed range by lift of a hydrofoil and an upper hull floats above the surface of the water to run on a real ship while suppressing takeoff hump. In order to secure the takeoff of the hydrofoil in the ship, a trim tab device that is controlled to always take an optimum trim tab angle based on the actual loading state and the ship speed information is provided at the stern of the hydrofoil ship. Takeoff strengthening device for hydrofoil.
力によってテイクオフして水面から上部船体が浮上して
翼走する形式の水中翼船において、水中翼船に設けた船
速センサーと、船尾に設けたサーボアクチュエータで駆
動されるトリムタブと、実際の載荷状態に関する情報を
入力するための入力装置と、載荷状態別テイクオフ性能
情報を記憶するための記憶装置と、前記船速センサー、
入力装置および記憶装置からの情報に基づきテイクオフ
船速付近の船速に対する最適トリムタブ角を演算するた
めの最適トリムタブ角演算装置とを備え、該最適トリム
タブ角演算装置からの最適トリムタブ角設定信号に基づ
き前記サーボアクチュエータを介して前記トリムタブを
制御するようにしたことを特徴とする水中翼船のテイク
オフ強化装置。6. A hydrofoil boat of a type in which a boat runs at a low speed range and takes off by a lift of a hydrofoil at a high speed range so that an upper hull floats above the surface of the water to run at a speed sensor provided on the hydrofoil. A trim tab driven by a servo actuator provided at the stern, an input device for inputting information on an actual loading state, a storage device for storing take-off performance information by loading state, and the ship speed sensor,
An optimum trim tab angle calculator for calculating an optimum trim tab angle for a ship speed near the take-off ship speed based on information from an input device and a storage device, and based on the optimum trim tab angle setting signal from the optimum trim tab angle calculator A take-off enhancement device for a hydrofoil, wherein the trim tab is controlled via the servo actuator.
を実際の載荷状態に関する情報として入力装置に入力す
るようにした請求項６記載の水中翼船のテイクオフ強化
装置。7. The takeoff strengthening device for a hydrofoil ship according to claim 6, wherein the hull weight and the initial trim angle or the position of the center of gravity are input to the input device as information regarding the actual loading state.
含む制御装置で、船速に対応した最適トリムタブ角設定
曲線を求めると共に、これを一定の関数で近似してテイ
クオフ船速付近の船速に対する最適トリムタブ角が求め
られるようにした請求項６又は７記載の水中翼船のテイ
クオフ強化装置。8. A control device including a storage device and an optimum trim tab angle calculation device obtains an optimum trim tab angle setting curve corresponding to a ship speed, and approximates this curve by a constant function for a ship speed near the take-off ship speed. The takeoff enhancement device for a hydrofoil according to claim 6 or 7, wherein an optimum trim tab angle is obtained.
含む制御装置で、船速に対応した最適トリムタブ角設定
情報をテーブルの形で求めておき、このテーブルからテ
イクオフ船速付近の船速に対する最適トリムタブ角を求
めるようにした請求項６又は７記載の水中翼船のテイク
オフ強化装置。9. A control device including a storage device and an optimum trim tab angle calculation device obtains optimum trim tab angle setting information corresponding to a ship speed in the form of a table, and uses this table to optimize the optimum trim tab angle setting information for ship speeds near the take-off ship speed. The take-off strengthening device for a hydrofoil according to claim 6 or 7, wherein a trim tab angle is obtained.
ドバックし、ピッチング、ローリングの動揺を減衰でき
る機能をも備えた請求項６〜９いずれか１項記載の水中
翼船のテイクオフ強化装置。10. The take-off strengthening device for a hydrofoil ship according to claim 6, further comprising a function of feeding back the motion of the hull during take-off and damping the motion of pitching and rolling.
解除している時にはトリムタブを所定位置に自動的に収
納するようにした請求項６〜１０いずれか１項記載の水
中翼船のテイクオフ強化装置。11. The take-off of a hydrofoil ship according to claim 6, wherein the trim tab is automatically stored in a predetermined position when the take-off mode is released while the boat is running and the wing is running. Reinforcement device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9660796A JPH09286390A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Method for powering hydrofoil boat take off and arrangement therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9660796A JPH09286390A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Method for powering hydrofoil boat take off and arrangement therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09286390A true JPH09286390A (en) | 1997-11-04 |
Family
ID=14169561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9660796A Pending JPH09286390A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Method for powering hydrofoil boat take off and arrangement therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09286390A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6782839B1 (en) | 1999-11-01 | 2004-08-31 | Yanmar Diesel Engine Co., Ltd. | Hydrofoil boat |
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1996
- 1996-04-18 JP JP9660796A patent/JPH09286390A/en active Pending
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| US11945556B2 (en) | 2019-12-19 | 2024-04-02 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Posture control system for hull, control method therefor, and marine vessel |
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