JP2618177B2 - Catamaran with hydrofoil - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は船体を浮上させて高速航
行する水中翼付双胴船に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catamaran equipped with a hydrofoil that floats a hull and sails at high speed.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の水中翼船では、前部と後部に水中
翼を水面を貫通して設け、走行に際してこれら水中翼に
より船体を水面上に浮き上がらせて、船体の抵抗を減じ
て高速走行を可能としている。2. Description of the Related Art In a conventional hydrofoil ship, hydrofoils are provided at the front and rear portions so as to penetrate the water surface, and the hull is raised above the water surface by the hydrofoil during traveling, thereby reducing the resistance of the hull and driving at high speed. Is possible.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の水中翼船に
よると、その航行時に、水面上に出た水中翼の部分が波
で叩かれるため、乗心地に難点がある。すなわち、耐航
性能に劣るという問題があった。また、特に横波中に生
じるロール運動により船体が安定せず、乗心地が劣ると
いう問題があった。According to the above-mentioned conventional hydrofoil ship, the portion of the hydrofoil that has come out above the surface of the water during the navigation is hit by waves, so that there is a problem in ride comfort. That is, there is a problem that the seaworthiness is poor. In addition, there is a problem that the hull is not stabilized due to the roll motion generated particularly during the shear wave, and the riding comfort is inferior.

【０００４】本発明は上記問題を解消し得る水中翼付双
胴船を提供することを目的とするものである。An object of the present invention is to provide a catamaran with a hydrofoil which can solve the above-mentioned problems.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明における水中翼付双胴船は、船体底部に前部水
中翼と後部水中翼を設けた水中翼付双胴船であって、前
記各水中翼の左右端にそれぞれ独立駆動される補助翼を
取り付け、前記船体の船首に船首部から海面までの高さ
を計測する高度センサを設け、前記船体の動揺中心に船
体のロール角を検出する慣性センサまたはジャイロを設
け、前記船体に船体の速度を計測する速度計測装置を設
け、「船速一定制御」と「船首高度一定制御」の制御ポ
ジションを有する第１制御スイッチと、「ロール制御」
と「ロール及びピッチング制御オフ（中立）」と「ロー
ル及びピッチング制御」の制御ポジションを有する第２
制御スイッチを設け、前記第１，第２制御スイッチの各
制御ポジションに応じて、前記高度センサの船首高度検
出信号と慣性センサまたはジャイロのロール角検出信号
と速度計測装置の船体速度信号により、前記補助翼を駆
動し、船速一定制御、または船首高度一定制御を行い、
さらにロール制御、またはロール及びピッチング制御を
行うコントローラを設けたことを特徴とするものであ
る。In order to solve the above problems, a hydrofoil catamaran according to the present invention is a hydrofoil catamaran provided with a front hydrofoil and a rear hydrofoil at the bottom of the hull. An independently driven auxiliary wing is attached to each of the left and right ends of each hydrofoil, and an altitude sensor for measuring the height from the bow to the sea surface is provided at the bow of the hull, and the roll angle of the hull is set at the center of motion of the hull. An inertial sensor or a gyro for detecting the speed of the hull, and a speed measuring device for measuring the speed of the hull on the hull.
Control points for the constant ship speed control and constant heading altitude control.
First control switch having a position and "roll control"
And "Roll and pitching control off (neutral)" and "Low
And pitching control "
A control switch, and each of the first and second control switches
According to the control position, a bow height detection signal of the height sensor and a roll angle detection signal of an inertial sensor or a gyro
By the hull speed signal of the speed measurement device, the auxiliary wing is driven to perform ship speed constant control or bow height constant control,
Further , a controller for performing roll control or roll and pitching control is provided.

【０００６】[0006]

【０００７】[0007]

【０００８】[0008]

【０００９】[0009]

【作用】上記構成によると、船速一定制御、または船首
高度一定制御を行うことによって、船体は浮き上がらせ
ることなく、水中翼が水没した状態で航行され、よって
水中翼は波によって叩かれることが無くなり、これと船
体の双胴型化とが相まって、船体を非常に安定させた状
態で航行される。よってロール及びピッチング制御をオ
フとすることが可能となり、また環境に応じて、ロール
制御、またはロール及びピッチング制御を行うことによ
って、さらに船体の安定、乗り心地が改善される。 According to the action-described structure, by carrying out the boat speed constant control, or bow height constant control, hull without float, it is sailing in a state where the hydrofoil is submerged, thus
The hydrofoil is no longer hit by the waves,
A very stable state of the hull combined with the catamaran of the body
It is sailed in a state. Therefore, roll and pitch control are turned off.
Roll, and depending on the environment, roll
Control or roll and pitching control.
Therefore, the stability of the hull and the riding comfort are further improved.

【００１０】[0010]

【００１１】[0011]

【００１２】[0012]

【００１３】[0013]

【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。図１は本発明の一実施例における水中翼付双胴
船の側面図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a catamaran with a hydrofoil according to one embodiment of the present invention.

【００１４】図１において、１はウォータージェット式
水中翼付双胴船の船体であり、この船体１の船底部に左
右一対の船首尾方向の脚部２が突設され、この脚部２間
に水没型の前部水中翼３と後部水中翼４を設けている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a hull of a water jet type catamaran with a hydrofoil. A pair of right and left legs 2 project from the bottom of the hull 1 so as to project between the legs. A submerged front hydrofoil 3 and a rear hydrofoil 4 are provided.

【００１５】また、図２に示すように、前部水中翼３と
後部水中翼４にはそれぞれ、左右端に独立駆動される補
助翼５，６が取り付けられ、これら補助翼５，６の駆動
手段としてそれぞれに、翼制御用油圧シリンダ７，８が
脚部２の底部に固定されている。翼制御用油圧シリンダ
７，８により補助翼５，６は回転軸（図示せず）を中心
に上下に摺動する。また補助翼油圧シリンダ７，８は、
それぞれ図３に示すサーボアンプ９により駆動され、そ
れぞれにストロークセンサが補助翼５，６の翼角センサ
10として内蔵されている。As shown in FIG. 2, the front hydrofoil 3 and the rear hydrofoil 4 are respectively provided with independently driven auxiliary wings 5 and 6 at their left and right ends. As means, the hydraulic cylinders 7 and 8 for controlling the wing are fixed to the bottom of the leg 2 respectively. The auxiliary wings 5, 6 are slid up and down around a rotating shaft (not shown) by the wing control hydraulic cylinders 7, 8. The auxiliary wing hydraulic cylinders 7, 8
Each of them is driven by a servo amplifier 9 shown in FIG.
Built-in as 10.

【００１６】また、船体１の船首部に船首部から海面ま
での高さを計測する高度センサ11が設けられている。こ
の高度センサ11は超音波式であり、数十ｋＨｚのバース
ト信号を海面に発射し、海面からの反射波を受信する時
間を計測することで船首高度を算定している。なお、海
面からの反射波が船体姿勢によっては得られない場合も
あるためデータの保持機能を有している。An altitude sensor 11 is provided at the bow of the hull 1 to measure the height from the bow to the sea surface. The altitude sensor 11 is of an ultrasonic type, and calculates a bow altitude by emitting a burst signal of several tens of kHz to the sea surface and measuring a time for receiving a reflected wave from the sea surface. Since the reflected wave from the sea surface may not be obtained depending on the attitude of the hull, it has a data holding function.

【００１７】また、船体１の上部に、外乱影響の少ない
広域測位装置｛ＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）装置｝12が設けられている。
このＧＰＳ装置12は、高軌道にある衛星を複数使う電波
航法援助系であって、距離および距離変化速度から船体
１の位置を決定している。On the upper part of the hull 1, a wide-area positioning device の GPS (global position) with little influence of disturbance is provided.
A ning system # 12 is provided.
The GPS device 12 is a radio navigation assistance system using a plurality of satellites in a high orbit, and determines the position of the hull 1 from the distance and the distance change speed.

【００１８】また、船体動揺中心に船体１のロール角、
ロール角速度を検知する第１の慣性センサ（もしくはジ
ャイロ）13Ａとピッチング角を検知する第２の慣性セン
サ（もしくはジャイロ）13Ｂが設けられている。これら
慣性センサ13Ａ，13Ｂは、高速旋回時には加速度による
誤差を生じるため外乱影響の少ないＧＰＳ装置12の信号
より速度、方位を取りだして加速度誤差補正を行う。Further, the roll angle of the hull 1 around the sway of the hull,
A first inertial sensor (or gyro) 13A for detecting a roll angular velocity and a second inertial sensor (or gyro) 13B for detecting a pitching angle are provided. Since the inertial sensors 13A and 13B generate an error due to acceleration during high-speed turning, the acceleration and error are corrected by extracting the speed and azimuth from the signal of the GPS device 12 with little influence of disturbance.

【００１９】また、船体１に、主機関・補機のデータ計
測、警報、発電機制御、動揺制御データ計測・パラメー
タ入力、および後述する動揺制御用コントローラ14との
データ通信を行う入出力インターフェイス装置15を設け
ている。この入出力インターフェイス装置15には、動揺
制御関連の機能として、グラフィック表示、データトレ
ンド、パラメータ入力およびデータ通信機能を有してお
り、動揺制御用コントローラ14には、表示装置、パラメ
ータ入力装置およびデータ蓄積装置を装備していないた
め、図３に示すように、動揺制御用コントローラ14と入
出力インターフェイス装置15間に２本の回線16を設け、
この回線用の通信インターフェイス装置17を装備してい
る。第１回線16では制御ゲインパラメータやデジタルフ
ィルタ遮断周波数などの制御に必要なデータが、入出力
インターフェイス装置15に装備されたキーボード18の操
作により入出力インターフェイス装置15から動揺制御用
コントローラ14へ出力され、第２回線16では船首高度、
ロール角、ロール角速度などの船体姿勢データなどが、
動揺制御用コントローラ14から入出力インターフェイス
装置15へ出力され、入出力インターフェイス装置15に装
備されたＣＲＴ19にて表示およびトレンドが行われる。
ＣＲＴ19の表示画面の一例を図４に示す。また、ＧＰＳ
装置12により検出された船体１の位置データはこの入出
力インターフェイス装置15へ入力され、船体１の速度と
方位が演算され、動揺制御用コントローラ14へ出力され
る。An input / output interface unit for the hull 1 to perform data measurement of main engine / auxiliary equipment, alarm, generator control, measurement of motion control data, parameter input, and data communication with a motion control controller 14 described later. 15 are provided. The input / output interface device 15 has graphic display, data trend, parameter input, and data communication functions as the motion control-related functions. The motion control controller 14 has a display device, a parameter input device, and a data communication function. Since no storage device is provided, two lines 16 are provided between the motion control controller 14 and the input / output interface device 15 as shown in FIG.
A communication interface device 17 for this line is provided. In the first line 16, data necessary for control such as a control gain parameter and a digital filter cutoff frequency is output from the input / output interface device 15 to the motion control controller 14 by operating a keyboard 18 provided in the input / output interface device 15. , On the second line 16, the bow altitude,
Hull attitude data such as roll angle and roll angular velocity
The output is output from the motion control controller 14 to the input / output interface device 15, and is displayed and trended on the CRT 19 provided in the input / output interface device 15.
An example of the display screen of the CRT 19 is shown in FIG. Also, GPS
The position data of the hull 1 detected by the device 12 is input to the input / output interface device 15, the speed and azimuth of the hull 1 are calculated, and output to the motion control controller 14.

【００２０】また、前記動揺制御用コントローラ14は、
補助翼５，６を独立して駆動することにより、船首高度
一定制御と、前翼の水没型水中翼３の水面上への飛び出
し防止制御（以下、速度制御と称す）と、船体１のロー
ル制御とピッチング制御を行うコントローラであり、汎
用ボードコンピュータにて構築されている。また、この
動揺制御用コントローラ14には、図３に示すように、船
首高度−速度制御スイッチ21と、ロール−ピッチング制
御スイッチ22と、船首高度手動設定用の高度設定器23を
備えたコンソール24が装備されている。船首高度−速度
制御スイッチ21には、速度制御−船首高度一定−中立−
手動の制御ポジション、ロール−ピッチング制御スイッ
チ22には、ロール−中立−（ロール＋ピッチング）の制
御ポジションがあり、これらスイッチ21，22の速度制御
と船首高度一定とロールと（ロール＋ピッチング）の自
動ポジションでは動揺制御コントローラ14の演算により
補助翼５，６をそれぞれ独立して制御し、中立ポジショ
ンでは初期設定された補助翼翼迎角に設定し、手動ポジ
ションでは高度設定器23で設定された高度設定信号を直
接サーボアンプ９に入力し、前部の補助翼５を駆動す
る。なお、各制御モード設定スイッチの制御ポジション
は組合せて使用できる。The sway control controller 14 includes:
By independently driving the auxiliary wings 5 and 6, constant control of the altitude of the bow, control of preventing the submerged-type hydrofoil 3 of the front wing from jumping above the water surface (hereinafter referred to as speed control), and roll of the hull 1 are provided. It is a controller that performs control and pitching control, and is constructed with a general-purpose board computer. As shown in FIG. 3, the motion control controller 14 includes a console 24 having a bow height-speed control switch 21, a roll-pitching control switch 22, and a height setting device 23 for manually setting the bow height. Is equipped. The bow altitude-speed control switch 21 has a speed control-bow altitude constant-neutral-
The manual control position, roll-pitching control switch 22 has a roll-neutral- (roll + pitching) control position. The speed control of these switches 21, 22 and the constant heading altitude and the roll and (roll + pitching) In the automatic position, the ailerons 5 and 6 are independently controlled by the calculation of the sway controller 14, the neutral position is set to the initially set angle of attack of the auxiliary wing, and the manual position is set to the altitude set by the altitude setting unit 23. The setting signal is directly input to the servo amplifier 9 to drive the front auxiliary wing 5. The control positions of the control mode setting switches can be used in combination.

【００２１】また、動揺制御用コントローラ14には、高
度センサ11と慣性センサ（もしくはジャイロ）13Ａ，13
Ｂの検出信号がローパスフィルタ25を通し、信号に含ま
れるノイズを濾過して入力され、翼角センサ10の検出信
号が入力され、入出力インターフェイス装置15より演算
された船体１の速度と方位データが入力され、コンソー
ル24のスイッチ21，22と高度設定器23の操作信号が入力
され、後述する制御則を計算した後、各補助翼５，６の
翼角に相当する駆動信号を各サーボアンプ９へ出力し、
補助翼５，６を動作させ、船体１の運動を制御してい
る。The motion control controller 14 includes an altitude sensor 11 and inertial sensors (or gyros) 13A, 13A.
The detection signal of B is passed through a low-pass filter 25 to filter noise contained in the signal, and is input. The detection signal of the wing angle sensor 10 is input, and the speed and heading data of the hull 1 calculated by the input / output interface device 15 are input. Are input, and the operation signals of the switches 21 and 22 of the console 24 and the altitude setting device 23 are input. After calculating the control law described later, the drive signal corresponding to the blade angle of each of the auxiliary wings 5 and 6 is transmitted to each servo amplifier. 9 and output
The motion of the hull 1 is controlled by operating the auxiliary wings 5 and 6.

【００２２】動揺制御用コントローラ14に実行される船
首高度一定制御と、速度制御と、船体１のロール制御と
ピッチング制御について詳細に説明する。船首高度一定
制御は、船首高度−速度制御スイッチ21にて、船首高度
一定の制御ポジション選択された場合、入出力インター
フェイス装置15のキーボード18より予め設定された船首
高度目標値と入力された高度センサ11の高度データが一
致するように、前部の水中翼３の左右の補助翼５を左右
同角に駆動することによって行われる。The bow constant control, speed control, roll control and pitching control of the hull 1 executed by the motion control controller 14 will be described in detail. When the control position of the constant altitude is selected by the altitude-speed control switch 21, the constant altitude control is performed by inputting the altitude sensor preset with the preset altitude target value from the keyboard 18 of the input / output interface device 15. The driving is performed by driving the left and right auxiliary wings 5 of the front hydrofoil 3 at the same angle so that the eleventh altitude data match.

【００２３】また速度制御は、船首高度−速度制御スイ
ッチ22にて、速度制御の制御ポジション選択された場
合、入出力インターフェイス装置15において、たとえば
ＧＰＳ装置12から出力される船体１の速度データに応じ
て、前部の水没型水中翼３が水面上へ飛び出さないよう
に、前部の水中翼３の左右の補助翼５を左右同角に駆動
することによって行われる。When the control position of the speed control is selected by the bow altitude-speed control switch 22, the input / output interface device 15 responds to the speed data of the hull 1 outputted from the GPS device 12, for example. Thus, the left and right auxiliary wings 5 of the front hydrofoil 3 are driven at the same angle so that the front submerged hydrofoil 3 does not jump out onto the water surface.

【００２４】またロール制御は、ロール−ピッチング制
御スイッチ22にてロールの制御ポジションが選択された
場合、第１の慣性センサ13Ａにより検出された船体１の
ロール角データを入出力インターフェイス装置15より入
力した船体１の速度と方位データにより補正するととも
に、入出力インターフェイス装置15のキーボード18より
予め設定されたロール角目標値と補正されたロール角が
一致するように、前翼、後翼の左右の補助翼５，６を左
右逆方向に駆動することによって行われる。このロール
制御により、船体１に船体ロール運動とは逆モーメント
を与え船体１のロール運動を抑えている。In the roll control, when the roll control position is selected by the roll-pitching control switch 22, the roll angle data of the hull 1 detected by the first inertial sensor 13A is input from the input / output interface device 15. Of the front and rear wings so that the roll angle target value preset from the keyboard 18 of the input / output interface device matches the corrected roll angle. This is performed by driving the auxiliary wings 5 and 6 in opposite directions. By this roll control, a moment opposite to the hull roll motion is applied to the hull 1 to suppress the roll motion of the hull 1.

【００２５】またピッチング制御は、ロール−ピッチン
グ制御スイッチ22にて（ロール＋ピッチング）の制御ポ
ジションが選択された場合、第２の慣性センサ13Ｂによ
り検出された船体１のピッチング角データを入出力イン
ターフェイス装置15より入力した船体１の速度と方位デ
ータにより補正するとともに、入出力インターフェイス
装置15のキーボード18より予め設定されたピッチング角
目標値と補正されたピッチング角が一致するように、前
翼の補助翼５を左右同角に、後翼の補助翼６を左右同角
逆方向に駆動することによって行われる。このピッチン
グ制御により、船体１に船体ピッチング運動とは逆モー
メントを与え船体１のピッチング運動を抑えている。In the pitching control, when the control position (roll + pitching) is selected by the roll-pitching control switch 22, the pitching angle data of the hull 1 detected by the second inertial sensor 13B is input / output interface. In addition to the correction based on the speed and azimuth data of the hull 1 input from the device 15, the front wing is assisted so that the pitching angle set in advance by the keyboard 18 of the input / output interface device 15 and the corrected pitching angle match. This is performed by driving the wing 5 at the same angle on the left and right and the auxiliary wing 6 on the rear wing at the same angle on the right and the opposite direction. By this pitching control, a moment opposite to the hull pitching motion is applied to the hull 1 to suppress the pitching motion of the hull 1.

【００２６】なお、スイッチ21，22にて共に中立の制御
ポジションが選択されている場合、初期設定された補助
翼翼迎角に水中翼３，４の左右の補助翼５，６をロック
し、また船首高度−速度制御スイッチ42にて手動の制御
ポジションが選択されている場合、高度設定器23で設定
された高度設定信号を直接前翼の左右の補助翼５のサー
ボアンプ10に入力し、前翼の左右の補助翼５を同時に駆
動する。When the neutral control position is selected by the switches 21 and 22, both the left and right auxiliary wings 5 and 6 of the hydrofoil 3 and 4 are locked at the initially set auxiliary wing attack angle. When a manual control position is selected by the bow altitude-speed control switch 42, the altitude setting signal set by the altitude setting device 23 is directly input to the servo amplifiers 10 of the left and right auxiliary wings 5 of the front wing, and The left and right auxiliary wings 5 are simultaneously driven.

【００２７】動揺制御コントローラ14の水中翼３，４の
補助翼５，６のブロック線図を図５〜図８に示す。図７
と図８のブロック線図に示すように、その制御則をＰＩ
Ｄ制御方式とし、船首高度一定制御においては、目標値
からのずれを如何に小さくするかという定常特性の改善
のため、ＰＩ制御を行い、ロール制御においては、船体
１がロール運動をした時、素早くもとに戻すという過渡
特性の改善のため、ＰＤ制御を行い、ピッチング制御に
おいては、船体１がピッチング運動をした時、目標値か
らのずれの定常偏差をなくし、素早くもとに戻すという
過渡特性の改善のため、ＰＩＤ制御を行っている。積分
（Ｉ）要素は定常特性の、微分（Ｄ）要素は過渡特性の
改善に役立つ。また、速度制御においては、速度の上昇
により船体１が水面から浮き上がることを防止するた
め、速度に応じた前部の補助翼24の翼角指令値をＰＩ制
御にて発生している。また、ローパスフィルタ25を介し
て入力された高度センサ11と慣性センサ13Ａ，13Ｂから
の信号は、入出力インターフェイス装置15のキーボード
18より遮断周波数を設定可能なデジタルローパスフィル
タ31を通して、さらに信号に含まれるノイズを濾過して
取り込んでいる。FIGS. 5 to 8 show block diagrams of the auxiliary wings 5 and 6 of the hydrofoil 3 and 4 of the sway controller 14. FIG. FIG.
As shown in the block diagram of FIG.
With the D control method, in the constant bow height control, PI control is performed to improve the steady characteristic of how to reduce the deviation from the target value, and in the roll control, when the hull 1 rolls, In order to improve the transient characteristics of quick return, the PD control is performed. In the pitching control, when the hull 1 performs the pitching motion, the steady-state deviation of the deviation from the target value is eliminated, and the transient quick return is performed. PID control is performed to improve the characteristics. The integral (I) element helps to improve the steady-state characteristics, and the differential (D) element helps to improve the transient characteristics. In the speed control, in order to prevent the hull 1 from rising from the water surface due to an increase in the speed, a wing angle command value of the front auxiliary wing 24 corresponding to the speed is generated by the PI control. The signals from the altitude sensor 11 and the inertial sensors 13A and 13B input through the low-pass filter 25 are input to the keyboard of the input / output interface device 15.
The noise included in the signal is further filtered and taken in through a digital low-pass filter 31 whose cutoff frequency can be set from 18.

【００２８】前部の水中翼３の補助翼５は、図５のブロ
ック線図に示すように、スイッチ21，22の制御ポジショ
ンにより、船首高度一定制御、速度制御、ロール制御、
ピッチング制御が選択され、また中立点（初期設定補助
翼翼迎角）にロックされ、あるいは高度設定器23で設定
された高度設定信号により直接駆動される。As shown in the block diagram of FIG. 5, the auxiliary wings 5 of the front hydrofoil 3 are controlled by the control positions of the switches 21 and 22 to control the altitude of the bow, control the speed, control the roll,
Pitching control is selected and locked at the neutral point (initial setting aileron wing angle of attack) or directly driven by an altitude setting signal set by altitude setting device 23.

【００２９】また、後部の水中翼４の補助翼６は、図６
のブロック線図に示すように、スイッチ21，22の制御ポ
ジションにより、ロール制御、ピッチング制御が選択さ
れ、または中立点（初期設定補助翼翼迎角）にロックさ
れる。The auxiliary wing 6 of the rear hydrofoil 4 is shown in FIG.
As shown in the block diagram of FIG. 7, roll control and pitching control are selected or locked to a neutral point (initial setting auxiliary wing attack angle) by the control positions of the switches 21 and 22.

【００３０】また、船首高度−速度制御スイッチ21にて
船首高度一定の制御ポジションが選択され、ロール−ピ
ッチング制御スイッチ22にてロールの制御ポジションが
選択されると、前部の水中翼３の補助翼５では、船首高
度一定制御とロール制御が複合して選択され、後部の水
中翼４の補助翼６ではロール制御が選択される。そし
て、船首高度一定制御とロール制御がともに作動して、
船首高度一定制御では、高度目標値となるように、前部
の水中翼３の左右の補助翼５が同角に駆動され、船首高
度を一定とし船体姿勢を安定させるとともに翼の飛び出
しにより翼に過大な衝撃荷重が加わることが防止され、
またロール制御では、ロール角目標値となるように、前
翼と後翼の左の補助翼５，６が同角に、前翼と後翼の右
の補助翼５，６が逆方向に同角に駆動されてロール角を
制御して船体動揺が軽減される。When a control position with a constant bow height is selected by the bow height-speed control switch 21 and a roll control position is selected by the roll-pitching control switch 22, the front hydrofoil 3 is assisted. For the wing 5, a combination of constant bow height control and roll control is selected, and for the auxiliary wing 6 of the rear hydrofoil 4, roll control is selected. Then, both constant bow control and roll control are activated,
In the constant bow height control, the left and right auxiliary wings 5 of the front hydrofoil 3 are driven at the same angle so that the height target value is obtained, the bow height is constant, the hull attitude is stabilized, and the wings fly out to the wings. Excessive impact load is prevented from being applied,
In the roll control, the left auxiliary wings 5 and 6 of the front wing and the rear wing have the same angle, and the right auxiliary wings 5 and 6 of the front wing and the rear wing have the same direction in the opposite direction so that the roll angle reaches the target value. The hull sway is reduced by controlling the roll angle driven by the angle.

【００３１】次に船首高度−速度制御スイッチ21にて速
度制御の制御ポジションが選択され、ロール−ピッチン
グ制御スイッチ22にてロールの制御ポジションが選択さ
れると、前部の水中翼３の補助翼５では、速度制御とロ
ール制御が複合して選択され、後部の水中翼４の補助翼
６ではロール制御が選択される。そして、速度制御とロ
ール制御がともに作動して、速度制御では速度に応じて
前部の水中翼３の左右の補助翼５が同角に駆動され、翼
の飛び出しにより翼に過大な衝撃荷重が加わることが防
止され、またロール制御では、ロール角目標値となるよ
うに、前翼と後翼の左の補助翼５，６が同角に、前翼と
後翼の右の補助翼５，６が逆方向に同角に駆動されてロ
ール角を制御して船体動揺が軽減される。Next, when the control position of speed control is selected by the bow altitude-speed control switch 21 and the roll control position is selected by the roll-pitching control switch 22, the auxiliary wings of the front hydrofoil 3 are selected. In 5, the speed control and the roll control are selected in combination, and the roll control is selected in the auxiliary wing 6 of the rear hydrofoil 4. Then, both the speed control and the roll control operate, and in the speed control, the left and right auxiliary wings 5 of the front hydrofoil 3 are driven at the same angle according to the speed, and an excessive impact load is applied to the wings by the wings protruding. In addition, in the roll control, the left auxiliary wings 5 and 6 of the front wing and the rear wing have the same angle, and the right auxiliary wings 5 and 5 of the front wing and the rear wing have the same angle so that a roll angle target value is obtained. 6 is driven in the opposite direction and at the same angle to control the roll angle to reduce the sway of the hull.

【００３２】次に船首高度−速度制御スイッチ21にて中
立の制御ポジションが選択され、ロール制御−ピッチン
グスイッチ22にて（ロール＋ピッチング）の制御ポジシ
ョンが選択されると、前部の水中翼３の補助翼５と後部
の水中翼４の補助翼６ではともにロール制御とピッチン
グ制御が複合して選択され、ロール制御では、ロール角
目標値となるように、前翼と後翼の左の補助翼５，６が
同角に、前翼と後翼の右の補助翼５，６が逆方向に同角
に駆動されてロール角を制御して船体動揺が軽減され、
またピッチング制御ではピッチング角目標値となるよう
に、前部の水中翼３の左右の補助翼５が同角に、後部の
水中翼４の左右の補助翼６が逆方向に同角に駆動されて
ピッチング角を制御して船体動揺が軽減される。Next, when the neutral control position is selected by the bow altitude-speed control switch 21 and the (roll + pitching) control position is selected by the roll control-pitching switch 22, the front hydrofoil 3 is turned on. In both the auxiliary wing 5 and the auxiliary wing 6 of the rear hydrofoil 4, the roll control and the pitching control are selected in combination. In the roll control, the left auxiliary of the front wing and the rear wing are adjusted so that the roll angle reaches the target value. The wings 5 and 6 are driven at the same angle, and the right and left auxiliary wings 5 and 6 are driven at the same angle in the opposite direction to control the roll angle to reduce the sway of the hull.
In the pitching control, the left and right auxiliary wings 5 of the front hydrofoil 3 and the right and left auxiliary wings 6 of the rear hydrofoil 4 are driven in the same direction in the opposite direction so that the pitching angle target value is obtained. By controlling the pitching angle, the sway of the hull is reduced.

【００３３】次に、船首高度−速度制御スイッチ21にて
船首高度一定の制御ポジションが選択され、ロール−ピ
ッチング制御スイッチ22にて（ロール＋ピッチング）の
制御ポジションが選択されると、前部の水中翼３の補助
翼５では、船首高度一定制御とロール制御とピッチング
制御が複合して選択され、後部の水中翼４の補助翼６で
はロール制御とピッチング制御が複合して選択される。
そして、船首高度一定制御とロール制御とピッチング制
御が作動して、船首高度一定制御では、高度目標値とな
るように、前部の水中翼３の左右の補助翼５が同角に駆
動され、船首高度を一定とし船体姿勢を安定させるとと
もに翼の飛び出しにより翼に過大な衝撃荷重が加わるこ
とが防止され、ロール制御では、ロール角目標値となる
ように、前翼と後翼の左の補助翼５，６が同角に、前翼
と後翼の右の補助翼５，６が逆方向に同角に駆動されて
ロール角を制御して船体動揺が軽減され、またピッチン
グ制御ではピッチング角目標値となるように、前部の水
中翼３の左右の補助翼５が同角に、後部の水中翼４の左
右の補助翼６が逆方向に同角に駆動されてピッチング角
を制御して船体動揺が軽減される。Next, when a control position with a constant bow height is selected by the bow height-speed control switch 21 and a control position (roll + pitching) is selected by the roll-pitching control switch 22, the front position is set. In the auxiliary wing 5 of the hydrofoil 3, a combination of constant bow height control, roll control and pitching control is selected, and in the auxiliary wing 6 of the rear hydrofoil 4, roll control and pitching control are selected in combination.
Then, the constant bow height control, the roll control, and the pitching control operate, and in the constant bow height control, the left and right auxiliary wings 5 of the front hydrofoil 3 are driven at the same angle so as to have the target altitude, A constant bow height stabilizes the hull attitude and prevents the wing from projecting an excessive impact load on the wing due to the wing protruding.Roll control assists the left front wing and the rear wing so that the roll angle reaches the target value. The wings 5 and 6 are driven at the same angle, and the right and left auxiliary wings 5 and 6 are driven at the same angle in the opposite direction to control the roll angle to reduce the sway of the hull, and to control the pitching angle in the pitching control. The left and right auxiliary wings 5 of the front hydrofoil 3 are driven at the same angle, and the left and right auxiliary wings 6 of the rear hydrofoil 4 are driven at the same angle in the opposite direction so that the pitching angle is controlled so as to be the target value. Hull sway is reduced.

【００３４】このように、船首高度一定制御と、速度制
御（前部の水没型水中翼３の水面上への飛び出し防止制
御）と、船体１のロール制御とピッチング制御を行うこ
とにより、船体１を完全に水面から浮き上がらせること
なく、前部の水中翼３を水没した状態で航行させること
ができ、前部の水中翼３の部分が波によって叩かれるこ
とが無くなり、水中翼３に過大な衝撃荷重が加わること
を防止でき、船体１を非常に安定させた状態で航行させ
ることができる。またロール運動とピッチング運動を低
減でき、乗り心地を大幅に改善することができる。As described above, the hull 1 is controlled by performing the constant altitude control of the bow, the speed control (the control for preventing the front submerged hydrofoil 3 from jumping above the water surface), the roll control of the hull 1, and the pitching control. The front hydrofoil 3 can be navigated in a state of being submerged without completely rising from the surface of the water, and the portion of the front hydrofoil 3 is not hit by the waves, so that the An impact load can be prevented from being applied, and the hull 1 can be navigated in a very stable state. In addition, the rolling motion and the pitching motion can be reduced, and the riding comfort can be greatly improved.

【００３５】[0035]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、本発明の
水中翼付双胴船は、船速一定制御または船首高度一定制
御により、船体を完全に水面から浮き上がらせることな
く、水中翼が水没した状態で航行され、よって水中翼は
波によって叩かれることが無くなり、水中翼に過大な衝
撃荷重が加わることを防止でき、これと船体の双胴型化
とが相まって、船体を非常に安定させた状態で航行する
ことができ、したがって、ロール及びピッチング制御を
オフとすることが可能となり、また乗組員は環境に応じ
て、船体の安定、乗り心地の改善に必要な、ロール制
御、またはロール及びピッチング制御を、自由に選択す
るようにすることができる。 According to the present invention as described above, according to the present invention, the present invention
For catamaran with hydrofoils, constant ship speed control or constant
By controlling the hull, the hydrofoil is sailed under the water without submerging the hull completely from the water surface , so that the hydrofoil is not hit by the waves, and it is possible to prevent an excessive impact load from being applied to the hydrofoil, This and the hull's catamaran type
In combination , the hull can be navigated in a very stable condition, thus providing roll and pitch control.
Can be turned off, and the crew
Roll system, which is necessary to improve hull stability and ride comfort
Control or roll and pitching control
You can make it.

【００３６】[0036]

【００３７】[0037]

【００３８】[0038]

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

【図１】本発明の一実施例における水中翼付双胴船の側
面図である。FIG. 1 is a side view of a catamaran with a hydrofoil according to an embodiment of the present invention.

【図２】同水中翼付双胴船の制御装置の配置図である。FIG. 2 is a layout diagram of a control device of the catamaran with hydrofoils.

【図３】同水中翼付双胴船の制御構成図である。FIG. 3 is a control configuration diagram of the catamaran with a hydrofoil.

【図４】同水中翼付双胴船の入出力インターフェイス装
置の画面表示例である。FIG. 4 is a screen display example of an input / output interface device of the catamaran with hydrofoils.

【図５】同水中翼付双胴船の動揺制御用コントローラの
ブロック線図である。FIG. 5 is a block diagram of a controller for sway control of the catamaran with hydrofoils.

【図６】同水中翼付双胴船の動揺制御用コントローラの
ブロック線図である。FIG. 6 is a block diagram of a controller for sway control of the catamaran with hydrofoils.

【図７】同水中翼付双胴船の動揺制御用コントローラの
ブロック線図である。FIG. 7 is a block diagram of a controller for sway control of the catamaran with hydrofoils.

【図８】同水中翼付双胴船の動揺制御用コントローラの
ブロック線図である。FIG. 8 is a block diagram of a controller for sway control of the catamaran with hydrofoils.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 船体 ２ 脚部 ３ 前部水中翼 ４ 後部水中翼 ５，６ 補助翼 ７，８ 翼制御用油圧シリンダ ９ サーボアンプ 10 翼角センサ 11 高度センサ 12 広域測位装置（ＧＰＳ装置） 13 慣性センサまたはジャイロ 14 動揺制御用コントローラ 15 入出力インターフェイス装置 16 回線 17 通信インターフェイス装置 18 キーボード 19 ＣＲＴ 21 船首高度−速度制御スイッチ 22 ロール−ピッチング制御スイッチ 23 高度設定器 24 コンソール 25 ローパスフィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hull 2 Leg 3 Front hydrofoil 4 Rear hydrofoil 5, 6 Auxiliary wing 7, 8 Hydraulic cylinder for wing control 9 Servo amplifier 10 Blade angle sensor 11 Altitude sensor 12 Global positioning device (GPS device) 13 Inertial sensor or gyro 14 Motion control controller 15 I / O interface device 16 Line 17 Communication interface device 18 Keyboard 19 CRT 21 Bow altitude-speed control switch 22 Roll-pitching control switch 23 Altitude setting device 24 Console 25 Low-pass filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 有紀 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−80795（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−38494（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yuki Nakagawa 5-3-28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka-shi, Hitachi Zosen Corporation (56) Reference JP-A-49-80795 (JP, A) Kaihei 3-38494 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】船体底部に前部水中翼と後部水中翼を設け
た水中翼付双胴船であって、 前記各水中翼の左右端にそれぞれ独立駆動される補助翼
を取り付け、 前記船体の船首に船首部から海面までの高さを計測する
高度センサを設け、 前記船体の動揺中心に船体のロール角を検出する慣性セ
ンサまたはジャイロを設け、前記船体に船体の速度を計測する速度計測装置を設け、 「船速一定制御」と「船首高度一定制御」の制御ポジシ
ョンを有する第１制御スイッチと、「ロール制御」と
「ロール及びピッチング制御オフ（中立）」と「ロール
及びピッチング制御」の制御ポジションを有する第２制
御スイッチを設け、 前記第１，第２制御スイッチの各制御ポジションに応じ
て、 前記高度センサの船首高度検出信号と慣性センサま
たはジャイロのロール角検出信号と速度計測装置の船体
速度信号により、前記補助翼を駆動し、船速一定制御、
または船首高度一定制御を行い、さらにロール制御、ま
たはロール及びピッチング制御を行うコントローラを設
けたことを特徴とする水中翼付双胴船。1. A hydrofoil catamaran having a front hydrofoil and a rear hydrofoil provided at the bottom of the hull, wherein independently driven auxiliary wings are attached to left and right ends of the hydrofoil, respectively. An altitude sensor that measures the height from the bow to the sea surface at the bow, an inertial sensor or a gyro that detects the roll angle of the hull at the center of the sway of the hull, and a speed measurement device that measures the speed of the hull on the hull the provided control of the "ship speed constant control,""fore highly constant control" Pojishi
A first control switch having an option and a “roll control”
"Roll and pitching control off (neutral)" and "Roll
And pitching control "
A control switch is provided for each of the control positions of the first and second control switches.
The head height detection signal of the height sensor, the roll angle detection signal of the inertial sensor or the gyro, and the hull of the speed measurement device.
By the speed signal , the auxiliary wing is driven to control the ship speed constant,
Alternatively, control the altitude of the bow, then control the roll,
A hydromassage catamaran equipped with a controller for controlling roll and pitching .