JP2017019315A - 減揺装置、および、船舶 - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照して、座標系の定義を行う。船舶1(減揺対象物)の1つの揺動軸を「X軸」と定義する。図1に記載の例では、X軸は、ロール軸、すなわち、船舶の長手方向に平行な軸である。減揺装置10を構成するジンバルの回転軸を「Y軸」と定義する。Y軸は、X軸に対して垂直である。図1に記載の例では、Y軸は、船幅方向に平行な軸である。X軸およびY軸に垂直な軸を、「Z軸」と定義する。
本明細書において、「アクティブ型」とは、角速度センサ等の状態量測定センサと演算装置とを用いて、制御対象の制御を行うタイプを意味する。例えば、特許文献2では、角速度センサ(状態量測定センサ)と電磁ブレーキ制御器(演算装置)とを用いて、励磁電流(制御対象)の制御を行っている。よって、特許文献2における「電磁ブレーキ」は、「アクティブ型の電磁ブレーキ」であるといえる。他方、本明細書において、「パッシブ型」とは、アクティブ型以外のタイプを意味する。「パッシブ型」においては、「状態量測定センサ」と「演算装置」のうちの少なくとも一方(典型的には両方)が不要である。「パッシブ型のダンパ機構」には、例えば、演算装置(制御装置)からの制御信号によってダンパ特性を制御する構成を含まないタイプのダンパ機構、ダンパ特性の制御が演算装置を用いることなく機械的に自動的に行われるタイプのダンパ機構が包含される。
次に、発明者によって認識された事項について説明する。まず、ジンバル40のY軸まわりの運動方程式について考える。船舶1のX軸まわりの揺動角(回転角)をφx、船舶1のX軸まわりの角速度をdφx/dtと定義し、ジンバル40のY軸まわりの回転角をθy、ジンバル40のY軸まわりの角速度をdθy/dtと定義する時、Y軸まわりの運動方程式は、下記式(1)のように表される。なお、式(1)の左辺の第2項は、ダンパ機構30による出力トルクTd(ダンパ機構30が、ジンバル40に与えるトルク)である。
Igは、Y軸まわりのジンバル40の慣性モーメント、
Dは、ダンパ機構30のダンピング係数、
mは、ジンバル40の質量とフライホイール50の質量の和、
gは、重力加速度、
εは、ジンバル40の重心とジンバル回転軸である第1軸RAとの間の距離(なお、ジンバルの重心が、ジンバル回転軸の下方に位置する時、εは正の値となる。)、
Hは、フライホイール50の第2軸RBまわりの角運動量
である。
次に、図5に示されるようなダンパ特性を得るためのダンパ機構30の構成について考える。一例として、ダンパ機構30が、液体ダンパ(例えば、オイルダンパ)を含む場合を想定する。図6は、図3のK−K矢視断面図である。ダンパ機構30は、ハウジング32と、仕切り部材39(例えば、仕切り壁)と、第1の液室33と、第2の液室34と、流路35とを備える。
3 :電源装置
10 :減揺装置
20 :ベース
22 :取付金具
24 :ブラケット
26 :フレーム
28 :カバー部材
30 :ダンパ機構
32 :ハウジング
33 :第1の液室
34 :第2の液室
35 :流路
36 :オリフィス部
37 :幅狭部
37CA :第1端部
37CB :第2端部
38 :突出部
38−1 :第1傾斜面
38−2 :第2傾斜面
38B :エッジ部
39 :仕切り部材
40 :ジンバル
41 :枠体
42 :第1軸受
44 :第2軸受
46 :軸部材
50 :フライホイール
60 :モータ
62 :ステータ
62A :コア部
64 :ロータ
RA :第1軸
RB :第2軸
Claims (8)
- 減揺対象物に固定されるベースと、
前記ベースによって、第1軸まわりに回転自在に支持されるジンバルと、
前記ベースに対する前記ジンバルの相対回転運動を減衰させるダンパ機構と、
前記ジンバルの一部を構成し、前記第1軸に垂直な第2軸まわりに回転自在なフライホイールと、
前記フライホイールを回転させるモータと
を具備し、
前記ダンパ機構は、パッシブ型のダンパ機構であり、
前記ジンバルの角速度が第1角速度である時の前記ダンパ機構のダンピング係数の第1値は、前記ジンバルの前記角速度が前記第1角速度より小さな第2角速度である時の前記ダンパ機構の前記ダンピング係数の第2値よりも大きい
減揺装置。 - 前記第1値は、前記第2値の1.1倍以上である
請求項1に記載の減揺装置。 - 前記ダンパ機構には、前記ダンパ機構の特性を変化させる制御信号が入力されない
請求項1又は2に記載の減揺装置。 - 前記ダンパ機構は、
ハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置された第1の液室と、
前記ハウジングの内側に配置された第2の液室と、
前記第1の液室と前記第2の液室との間に配置され、前記ハウジングに対して相対回転自在な仕切り部材と、
前記第1の液室と前記第2の液室とを連結する流路と、
前記流路の最小断面積を規定するオリフィス部と
を具備し、
前記オリフィス部の形状は、前記ジンバルの前記角速度が増加するにつれて前記ダンピング係数の値が増加するように、設定されている
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の減揺装置。 - 前記オリフィス部の少なくとも一部において、前記流路の長手方向に垂直な流路断面積は、前記流路の長手方向に沿って連続的に変化する
請求項4に記載の減揺装置。 - 前記オリフィス部は、前記流路の長手方向に垂直な流路断面積が最小となる部分において、環状のエッジ部を備える
請求項4に記載の減揺装置。 - 前記オリフィス部は、固定型のオリフィス部である
請求項4乃至6のいずれか一項に記載の減揺装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の減揺装置が搭載された船舶。
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