JP4376376B2

JP4376376B2 - 曳航試験装置

Info

Publication number: JP4376376B2
Application number: JP28967099A
Authority: JP
Inventors: 正泰板橋; 誠也山下; 次清平山
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2019-10-12
Also published as: JP2001108574A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曳航試験装置に係り、特に、高速船の曳航模型試験や飛行艇の離着水模型試験を行うための曳航試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
船舶・海洋構造物などは、実機製作前に水槽を用いて曳航模型試験を行っている。曳航模型試験を行う従来の曳航試験装置では、水槽の両側壁上に設けられた両レールをまたぐように曳引車を配置し、この曳引車がレール上を走行することで、曳引車に曳引された模型船（被曳引物）が曳航され、各種の曳航試験データが計測されている。
【０００３】
曳航模型試験は、曳引車を水槽の一端側から発車させて所定の速度まで加速する加速状態と、曳引車を定速で走行させる定常状態と、曳引車を減速・停止させる減速状態の３つのステージからなり、各種データの計測は、定常状態の時に行っている。
【０００４】
計測によって得られるデータの信頼性を高めるためには、定常状態時間をできる限り長くし、データ計測可能時間を長くすることが重要となってくるが、曳航模型試験におけるデータ計測可能時間（定常状態時間）は曳引車の加速・減速性能および水槽の長さに左右され、また、最高曳航速度は曳引車の最高速度に左右される。
【０００５】
しかし、従来の曳航試験装置は、曳引車が重量物であるため加速・減速性能が悪く、高い曳航速度を必要とする場合、加速および減速に時間がかかるという難点があり、結果的に、定常状態時間をあまり長くとることができなかった。
【０００６】
このため、従来の曳航試験装置においては、
▲１▼ 曳航速度を抑えることで、定速に達するまでの時間を短くする
▲２▼ 長い水槽を有した曳航試験装置を用いる
などの手段によって定常状態時間ができる限り長くなるようにしている。
【０００７】
近年、船舶の高速化が要求されており、高速船の需要が高まっている。このため、高速船などの曳航模型試験が可能な曳航試験装置が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、曳航試験装置において、高速船などの曳航模型試験を可能とするためには、▲２▼の方法か、小さな模型を用いる（模型の縮尺度を大きくする）方法のどちらかでしか対応することができない。
【０００９】
長い水槽（例えば、２００ｍ以上）を有した曳航試験装置を用いる方法の場合、曳航試験装置の大型化・コストアップを招いてしまうことになり、設置スペースの都合上、小型の曳航試験装置（短い水槽）しか設置できない場合、高速船の曳航模型試験を行うことができないという問題があった。
【００１０】
また、模型の縮尺度を大きくする方法の場合、縮尺度が大きくなる程、試験の際に必要とされる曳航速度は低くなるため、従来の曳航試験装置でも高速船の曳航模型試験を行うことができる。しかし、この場合、得られる計測データの精度が低くなるため、データの信頼性が低下してしまうという問題があった。
【００１１】
さらに、曳引車による従来の曳航試験装置を用いて飛行艇の離着水模型試験を行いたい場合、曳航中、被曳引物１の曳航位置（水面に対して垂直な方向の高さ）を広範囲に亘って調節する手段が必要となるが、前述したように、曳引車は重量物であるため、曳航位置を広範囲に亘って調節することは不可能であった。
【００１２】
そこで本発明は、上記課題を解決し、短い水槽でも高速船の曳航模型試験が可能であると共に計測データの精度が高く、かつ、飛行艇の離着水模型試験が可能な曳航試験装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、水槽内に浮かべられた船舶・海洋構造物などの模型である被曳引物を高速で曳航試験する装置において、上記被曳引物を浮かべるための水槽と、水槽の上方に、水槽の長手方向に沿って設けられた駆動手段を有するガイド装置と、ガイド装置に吊設されると共に上記駆動手段によって、上記被曳引物を曳航する曳航ボックスと、曳航ボックスを走行させる駆動力を制御すべく上記駆動手段に接続された制御手段と、上記被曳引物に搭載された各種計測機器と、一方が上記曳航ボックスに他方が制御手段に設けられ、各種計測機器からのデータおよび制御手段からの制御信号を送受信する伝送手段とを備えたものである。
【００１４】
以上の構成によれば、被曳引物を曳航する曳航ボックスが、従来の曳引車と比較すると小型・軽量であることから、加速・減速性能に優れ、短い水槽でも高速船の曳航模型試験が可能となる。また、曳航速度も高くすることが可能となることから、縮尺度の大きい模型を用いる必要がなく、精度良くデータの計測を行うことができる。
【００１５】
請求項２の発明は、上記曳航ボックスに、曳航ボックスを水面に対して垂直な方向に自在に動かすための上下動手段を設けた請求項１記載の曳航試験装置である。
【００１６】
以上の構成によれば、曳航ボックスが小型・軽量であると共に、ガイド装置に吊設されていることから、曳航ボックスを、水面に対して垂直な方向に容易に、かつ、広範囲に動かすことが可能となり、高速船の曳航模型試験ばかりでなく、飛行艇の離着水模型試験を行うこともできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１８】
本発明の曳航試験装置の概略図を図１に、図１の部分拡大図を図２に示す。ここで、図１（ａ）は側面図を、図１（ｂ）は上面図を示している。
【００１９】
本発明の曳航試験装置は、図１、図２に示すように、被曳引物（図１、図２中では飛行艇）１を浮かべるための水槽２と、水槽２の上方に、水槽２の長手方向に沿って設けられた駆動手段２６を有するガイド装置３と、ガイド装置３に吊設されると共に上記駆動手段２６によって、被曳引物１を曳航する曳航ボックス４と、曳航ボックス４を走行させる駆動力を制御すべく駆動手段２６に接続された制御手段５と、被曳引物１に搭載された各種計測機器と、一方６ａが曳航ボックス４に他方６ｂが制御手段５に設けられ、各種計測機器からのデータおよび制御手段５からの制御信号を送受信する伝送手段６ａ，６ｂとを備えたものである。
【００２０】
水槽２における被曳引物１の進行方向（図１中では右方向）側端には造波装置１１が、水槽２における波の進行方向（図１中では左方向）側端には消波ビーチ１２が設けられている。また、水槽２中の任意の位置に、波の高さを測定するための定置波高計１３ａ，１３ｂが設けられている。
【００２１】
ガイド装置３は、水槽２の上方に、かつ、長手方向に沿って設けられたレール２１と、レール２１に吊設された前・後部台車２２，２３と、レール２１の両端に設けられたガイドプーリ２４ａ，２４ｂと、前・後部台車２２，２３を所定の間隔を有した状態で接続し、ガイドプーリ２４ａ，２４ｂ間に掛け渡されたタイミングベルト２５と、タイミングベルト２５を回転走行させる駆動手段２６と、後部台車２３の動きに追従可能にレール２１に沿って張り渡されたパワーライン２７とで構成されるものである。
【００２２】
曳航ボックス４は、後部台車２３に取付けられた支持手段２３ａによって支持され、また、前部台２２に取付けられたロッド２２ａに対して回動自在に設けられている。また、支持手段２３ａと曳航ボックス４と接続部には、曳航ボックス４の重心を調節するバランス調節手段３２と曳航ボックス４を水面の垂直方向に移動させるための上下動手段３３が設けられている。さらに、曳航ボックス４内は上下方向に２室に分離しており、上室４ａは、波高計３４および各種計測機器（図示せず；流速計、増幅器など）を搭載するための空間となっており、下室４ｂは、ジンバル継手３５のための空間となっている。
【００２３】
曳航ボックス４と被曳引物１とは、ジンバル継手３５を介して接続されている。ジンバル継手３５は、水面に対して垂直に曳航ボックス４に支持された軸４２と、軸４２に対して垂直に、かつ、レール２１の長手方向に支持された軸４３と、軸４２および軸４３に対して垂直に支持された軸４４と、軸４３の一端（図２中では右端）側に設けられたカウンターウェイト３６と、軸４３の他端（図２中では左端）側に、水面に対して垂直に支持された軸４６とで構成されており、軸４６の水面側端（図２中では下端）に被曳引物１が可動自在に接続されている。
【００２４】
ここで、バランス調節手段３２としては特に限定するものではなく、曳航ボックス４全体をレール２１の長手方向にスライド調節する方法又はバランサー（図示せず）をレール２１の長手方向にスライド調節する方法のいずれであってもよい。また、上下動手段３３としては特に限定するものではなく、例えば、ラック＆ピニオン、スクリューなどが挙げられる。
【００２５】
また、伝送手段６ａ，６ｂとしては特に限定するものではなく、例えばＰＣＭテレメータなどが挙げられる。
【００２６】
尚、レール２１の長手方向両端（図２中では左右両端）部には、安全装置としてのリミットスイッチ２８ａ，２８ｂが取付けられている。前・後部台車２２，２３は、リミットスイッチ２８ａ，２８ｂ間を走行移動するようになっており、前・後部台車２２，２３がリミットスイッチ２８ａ，２８ｂに触れた時点でタイミングベルトの回転走行が停止するように制御されている。
【００２７】
次に、本発明の曳航試験装置を用いた飛行艇の離着水模型試験を説明する。
【００２８】
先ず、試験に先立って、被曳引物１に、必要とする各種計測機器（圧力計５１、加速度計５２、傾度計５３など）を搭載し、また、曳航ボックス４の上室４ａに、必要とする各種計測機器（波高計３４、流速計、増幅器など）を搭載する。
【００２９】
次に、曳航ボックス４と被曳引物１とをジンバル継手３５を介して接続し、バランス調節手段３２および上下動手段３３を調節して曳航ボックス４および被曳引物１の姿勢を水平に保つ。
【００３０】
駆動手段２６における駆動モータ２６ａを回転させてタイミングベルト２６ｂを回転走行（図２中では左回り）させると共に、ガイドプーリ２４ｂを介してタイミングベルト２５を所定の方向（図２中では左回り）に回転走行させる。
【００３１】
タイミングベルト２５が回転走行することで、前部台車２２および後部台車２３がレール２１の長手方向に沿って走行移動（図２中では右方向）する。この時、後部台車２３の動きに追従してパワーライン２７が延長されるため、曳航ボックス４の電源を安定して確保することができる。
【００３２】
支持手段２３ａを介して後部台車２３に支持された曳航ボックス４が、ロッド２２ａを介して前部台車２２に曳引されることで、被曳引物１が水面上を曳航される。ここで、被曳引物１は、軸４２によりヨーイングバランスが、軸４３によりローリングバランスが、軸４４によりピッチングバランスが調節されるため、安定した姿勢で水面上を曳航される。
【００３３】
この時、本発明の曳航試験装置における前・後部台車２２，２３および曳航ボックス４の合計重さは、従来の曳航試験装置の曳引車の重さと比較すると著しく軽いため、加速・減速性能に大変優れており、小さな電力（例えば、１ｋＷ程度）で大きな加速・減速度および高い曳航速度を得ることができる。このため、設置スペースの都合上、従来の長い水槽を有した曳航試験装置と比較して半分程度の短い水槽（例えば、約１００ｍ）２しか設置できなくても、高速の曳航模型試験を行うことができ、設備コストを抑えることができる。
【００３４】
また、前・後部台車２２，２３および曳航ボックス４を、所定の速度まで加速させるのに要する時間および所定の速度から減速・停止させるのに要する時間が著しく短くなることから、その分、定常状態時間（データ計測可能時間）を長くとることが可能となり、計測データの精度が高まる。
【００３５】
さらに、高い曳航速度が得られることから、大きな被曳引物１（模型）を用いた曳航模型試験を行うことができるため、計測データの精度が更に高まる。
【００３６】
曳航に伴って随時変化する各種計測データ（被曳引物１の傾度、被曳引物１が水から受ける圧力、被曳引物１の加速度、波の高さ）は、曳航ボックス４と制御手段５にそれぞれ設けた伝送手段（ＰＣＭテレメータ）６ａ，６ｂにより、リアルタイムで曳航ボックス４から制御手段５にＰＣＭ伝送される。このリアルタイムで伝送された各種計測データに基いて、この計測データと予め入力しておいた入力データとを比較し、制御手段５が駆動モータ２６ａの回転数の制御を行う。
【００３７】
被曳引物１の曳航速度が所定の速度に達したら、上下動手段３３を作動させて曳航ボックス４を上昇させることにより被曳引物１が離水する。着水時は、上下動手段３３を作動させて曳航ボックス４を下降させることにより被曳引物１が着水する。この離着水模型試験は、適宜、繰り返し行ってもよい。尚、必要に応じて造波装置１１を作動させることで、波浪中での飛行艇の離着水模型試験が可能となる。
【００３８】
この時、本発明の曳航試験装置における曳航ボックス４は、従来の曳航試験装置の曳引車と比較すると著しく軽量・小型であるため、上下動手段３３により容易に曳航ボックス４を広範囲に亘って上下動させることが可能となっている。
【００３９】
その後しばらく被曳引物１を曳航させ、被曳引物１が水槽２内の所定の位置を通過したら、制御手段５により駆動モータ２６ａの回転数を抑えてタイミングベルト２５の回転を遅くし、減速状態にする。被曳引物１が完全に停止した段階で１回の曳航模型試験が終了する。その後、駆動モータ２６ａを逆回転させてタイミングベルト２５を逆方向（図２中では右回り）に回転走行させることで、前部台車２２および後部台車２３をレール２１の逆方向（図２中では左方向）に走行移動させ、次回の曳航模型試験に備える。
【００４０】
尚、図１、図２においては、飛行艇を被曳引物１として用いているが、本発明の曳航試験装置は、高速船または通常の船舶・海洋構造物の曳航模型試験を行うことができることは言うまでもなく、その場合、上下動手段３３の操作を必要としないだけとなる。
【００４１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ガイド装置に吊設された軽量・小型の曳航ボックスを用いて被曳引物を曳航することで、加速・減速性能および最高速に優れた曳航試験装置となり、設置スペースの都合上、短い水槽しか設置できなくても、データ計測可能時間が長く、高速の曳航模型試験を行うことができ、計測データの精度が高まるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の曳航試験装置の概略図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【符号の説明】
１被曳引物
２水槽
３ガイド装置
４曳航ボックス
５制御手段
６ａ，６ｂ伝送手段

Claims

水槽内に浮かべられた船舶・海洋構造物などの模型である被曳引物を高速で曳航試験する装置において、上記被曳引物を浮かべるための水槽と、水槽の上方に、水槽の長手方向に沿って設けられた駆動手段を有するガイド装置と、ガイド装置に吊設されると共に上記駆動手段によって、上記被曳引物を曳航する曳航ボックスと、曳航ボックスを走行させる駆動力を制御すべく上記駆動手段に接続された制御手段と、上記被曳引物に搭載された各種計測機器と、一方が上記曳航ボックスに他方が制御手段に設けられ、各種計測機器からのデータおよび制御手段からの制御信号を送受信する伝送手段とを備えたことを特徴とする曳航試験装置。
上記曳航ボックスに、曳航ボックスを水面に対して垂直な方向に自在に動かすための上下動手段を設けた請求項１記載の曳航試験装置。