JP4814692B2 - Navigation system - Google Patents

Navigation system Download PDF

Info

Publication number
JP4814692B2
JP4814692B2 JP2006145138A JP2006145138A JP4814692B2 JP 4814692 B2 JP4814692 B2 JP 4814692B2 JP 2006145138 A JP2006145138 A JP 2006145138A JP 2006145138 A JP2006145138 A JP 2006145138A JP 4814692 B2 JP4814692 B2 JP 4814692B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spar
blade
fin
vibration
vibrating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006145138A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007314011A (en
Inventor
郁夫 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Agency for Marine Earth Science and Technology
Original Assignee
Japan Agency for Marine Earth Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Agency for Marine Earth Science and Technology filed Critical Japan Agency for Marine Earth Science and Technology
Priority to JP2006145138A priority Critical patent/JP4814692B2/en
Publication of JP2007314011A publication Critical patent/JP2007314011A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4814692B2 publication Critical patent/JP4814692B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Toys (AREA)

Description

本発明は、振動翼によって推進力を発生して液体（例えば、水や液体メタン）の表面や液中を航走する航走体システムに関する。   The present invention relates to a traveling body system that travels on the surface of a liquid (for example, water or liquid methane) or in the liquid by generating a propulsive force by vibrating blades.

船舶や水中航走体の推進力を発生するために最も広く採用されている推進機構は、スクリュープロペラである。しかし、スクリュープロペラは、本質的に、翼の高速な動きによるキャビテーション（泡立ち）の発生が避けがたい。キャビテーションの発生は、スクリュープロペラの騒音を増大させ、また、スクリュープロペラの耐久性を低下させるため好ましくない。   The most widely adopted propulsion mechanism for generating the propulsion power of ships and underwater vehicles is a screw propeller. However, the screw propeller is essentially inevitable from the occurrence of cavitation due to the high-speed movement of the wing. The occurrence of cavitation is undesirable because it increases the noise of the screw propeller and decreases the durability of the screw propeller.

キャビテーションの発生を低減するための有力なアプローチの一つが、プロペラの代わりに振動翼によって推進力を発生することである。振動翼は、比較的に低速な動きによって推進力を発生可能であり、このような特性は、キャビテーションの低減に有効である。振動翼は、最も典型的には、船舶や水中航走体の尾部に設けられた「尾ひれ」として使用される。近年では、特開２００１−２１３３９２号公報や、特開平１０−２５０６８６号公報に開示されているように、エイのように側面で振動翼を羽ばたかせる振動翼推進機構が提案されている。これらの公報に開示されている振動翼推進機構では、湾曲機能を有する多数の駆動ユニットが連結されて振動翼の内部に設けられている。振動翼の内部に設けられた駆動ユニットの湾曲により、振動翼が駆動される。   One promising approach to reducing cavitation generation is to generate propulsion with vibrating blades instead of propellers. The vibrating blade can generate a propulsive force by a relatively low-speed movement, and such a characteristic is effective in reducing cavitation. The vibrating blade is most typically used as a “tail fin” provided at the tail of a ship or underwater vehicle. In recent years, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-213392 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-250686, there has been proposed a vibration blade propulsion mechanism that causes the vibration blades to flutter on the side surface like a ray. In the vibrating blade propulsion mechanism disclosed in these publications, a large number of drive units having a bending function are connected and provided inside the vibrating blade. The vibrating blade is driven by the curvature of the drive unit provided inside the vibrating blade.

推進力を発生するために使用される振動翼に要求される特性は、強力な推進力を得ながら、耐久性を向上することである。しかしながら、現状では、このような観点からの振動翼の構造についての検討は充分になされているとはいえない。上述の特開２００１−２１３３９２号公報や特開平１０−２５０６８６号公報に開示されている振動翼推進機構は複雑な構造を有しており、耐久性の向上について考慮した構成とはいえない。
特開２００１−２１３３９２号公報 特開平１０−２５０６８６号公報 The characteristic required for the vibrating blade used for generating the propulsive force is to improve durability while obtaining a strong propulsive force. However, at present, it cannot be said that the structure of the vibrating blade from such a viewpoint has been sufficiently studied. The vibrating blade propulsion mechanism disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-213392 and 10-250686 has a complicated structure, and cannot be said to be a configuration that considers improvement in durability.
JP 2001-213392 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-250686

したがって、本発明の目的は、推進力と耐久性とに優れた航走体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a traveling body excellent in propulsive force and durability.

上記の目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。   In order to achieve the above object, the present invention employs the means described below. In the description of the means, in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Best Mode for Carrying Out the Invention], [Best Mode for Carrying Out the Invention] ] Is added with the numbers and symbols used in []. However, the added number / symbol should not be used to limit the technical scope of the invention described in [Claims].

本発明の航走体システムは、本体（１）と、本体（１）に設けられた少なくとも一の振動翼（２、３）と、振動翼（２、３）を駆動する翼駆動機構（６、７）とを具備する。振動翼（２、３）は、翼幅方向に延伸するように設けられた、弾性を有する第１スパー（１２、１６）及び第２スパー（１３、１７）と、前記翼幅方向に交わる翼弦方向に延伸するように設けられた、前記第１スパー（１２、１６）及び前記第２スパー（１３、１７）を連結するリブ（１４、１８）とを備えている。前記第１スパー（１２、１６）及び前記第２スパー（１３、１７）の、前記振動翼の先端の側に位置する端部は相互に接合され、前記翼駆動機構は、前記第１スパー（１２、１６）及び前記第２スパー（１３、１７）のうちの少なくとも一方の、前記振動翼（２、３）の翼根の側に位置する端部を翼幅方向に駆動するように構成されている。   The traveling body system of the present invention includes a main body (1), at least one vibrating blade (2, 3) provided on the main body (1), and a blade driving mechanism (6) for driving the vibrating blade (2, 3). 7). The vibrating blades (2, 3) are elastic first and second spars (12, 16) and (13, 17) provided so as to extend in the blade width direction, and the blades intersecting the blade width direction. Ribs (14, 18) for connecting the first spar (12, 16) and the second spar (13, 17) provided so as to extend in the chord direction. The end portions of the first spar (12, 16) and the second spar (13, 17) located on the tip side of the vibrating blade are joined to each other, and the blade driving mechanism is configured so that the first spar ( 12, 16) and at least one of the second spar (13, 17) is configured to drive in the blade width direction an end located on the blade root side of the vibrating blade (2, 3). ing.

好適には、前記翼駆動機構（６、７）は、前記第２スパー（１３、１６）を固定的に支持しながら、前記第１スパー（１３、１７）を前記翼幅方向に駆動するように構成される。   Preferably, the blade drive mechanism (6, 7) drives the first spar (13, 17) in the blade width direction while fixedly supporting the second spar (13, 16). Configured.

また、前記リブ（１４、１８）が前記第１スパー（１２、１６）及び前記第２スパー（１３、１６）の間に連結された連結部分（１４ａ、１８ａ）と前記連結部分（１４ａ、１８ａ）の尾部に接続された、弾性を有する弾性プレート（１４ｂ、１８ｂ）とを備え、前記弾性プレート（１４ｂ、１８ｂ）の前記振動翼（２−４）の振動方向の剛性が前記連結部分よりも低く、前記振動方法に柔軟に振動可能に形成されていることも好ましい。   In addition, the ribs (14, 18) are connected between the first spar (12, 16) and the second spar (13, 16) and the connection portions (14a, 18a) and the connection portions (14a, 18a). ) And elastic plates (14b, 18b) having elasticity, and the rigidity of the vibrating blades (2-4) of the elastic plates (14b, 18b) in the vibration direction is higher than that of the connecting portion. It is also preferable that the vibration method is formed so as to be able to vibrate flexibly.

当該航走体システムに複数の振動翼（２、３）が搭載されている場合、当該航走体システムは、前記翼駆動機構（６、７）を制御することによって当該航走体システムの位置及び姿勢を前記複数の振動翼（２、３）の振動によって制御する制御装置（１１）を具備していることが好ましい。特に、前記制御装置（１１）は、当該航走体システムの位置及び姿勢を、前記複数の振動翼（２、３）の振動によって一定に保つように制御することができるように構成されていることが好ましい。また、当該航走体システムが撮像装置（５）を備えている場合には、前記制御装置（１１）は、当該航走体システムの位置及び姿勢を、前記撮像装置（５）の位置を一定に保ったまま、前記撮像装置（５）の撮像方向が変更されるように当該航走体システムの位置及び姿勢を制御することができるように構成されていることが好ましい。   When a plurality of vibrating wings (2, 3) are mounted on the navigation body system, the navigation body system controls the position of the navigation body system by controlling the wing drive mechanism (6, 7). And a control device (11) for controlling the posture by vibration of the plurality of vibrating blades (2, 3). In particular, the control device (11) is configured to be able to control the position and orientation of the vehicle system so as to be kept constant by the vibrations of the plurality of vibrating blades (2, 3). It is preferable. Moreover, when the said navigation body system is provided with the imaging device (5), the said control apparatus (11) makes constant the position and attitude | position of the said navigation body system, and the position of the said imaging device (5). It is preferable that the position and orientation of the vehicle system can be controlled so that the imaging direction of the imaging device (5) is changed while maintaining the position.

好適には、前記航走体システムは、本体（１）の側部に設けられた２枚の振動翼（２）と、本体（１）の尾部に設けられた尾ひれ（４）とを備えることが好適である。この場合、尾ひれ（４）は、その振動中心の方向を制御可能に構成されていることが好適である。   Preferably, the traveling body system includes two vibrating blades (2) provided on a side portion of the main body (1) and a tail fin (4) provided on a tail portion of the main body (1). Is preferred. In this case, the tail fin (4) is preferably configured to be able to control the direction of its vibration center.

本発明によれば、推進力と耐久性とに優れた航走体を提供することができる。   According to the present invention, a traveling body excellent in propulsive force and durability can be provided.

図１は、本発明の一実施形態の航走体システム１０の構成を示す図である。本実施形態の航走体システム１０は、イルカの形状を模した水中航走体であり、ひれを模した複数の振動翼を備えている。より具体的には、航走体システム１０は、本体１と、２枚の胸びれ２（１枚のみ図示）と、背びれ３と、尾ひれ４とを備えている。胸びれ２、背びれ３、及び尾ひれ４は、いずれも、振動可能に構成されている。胸びれ２は、本体１の側部に、左右対称に設けられ、背びれ３は、本体１の背部に設けられている。胸びれ２、及び背びれ３は、補助的に推進力を発生すると共に、航走体システム１０の姿勢の制御のために使用される。尾ひれ４は、本体１の尾部に設けられており、航走体システム１０の推進力は、主として尾ひれ４によって発生される。加えて、本体１の前方部分の目に相当する位置には、ＣＣＤ（charge coupled device）のような撮像装置５が設けられている。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a traveling body system 10 according to an embodiment of the present invention. The traveling body system 10 of the present embodiment is an underwater traveling body that simulates the shape of a dolphin, and includes a plurality of vibrating blades that simulate fins. More specifically, the traveling body system 10 includes a main body 1, two chest fins 2 (only one is shown), a dorsal fin 3, and a tail fin 4. The chest fin 2, dorsal fin 3, and tail fin 4 are all configured to be able to vibrate. The chest fin 2 is provided on the side of the main body 1 symmetrically, and the dorsal fin 3 is provided on the back of the main body 1. The chest fin 2 and the dorsal fin 3 generate propulsive force in an auxiliary manner and are used for controlling the posture of the vehicle system 10. The tail fin 4 is provided at the tail portion of the main body 1, and the propulsive force of the traveling body system 10 is mainly generated by the tail fin 4. In addition, an imaging device 5 such as a CCD (charge coupled device) is provided at a position corresponding to the eyes of the front portion of the main body 1.

図２は、航走体システム１０の制御／駆動システムの構成を示すブロック図である。航走体システム１０の制御／駆動システムは、胸びれ駆動装置６と、背びれ駆動装置７と、尾ひれ駆動装置８と、慣性航法装置９と、制御装置１１とを備えている。胸びれ駆動装置６、背びれ駆動装置７、及び尾ひれ駆動装置８は、それぞれ、胸びれ２、背びれ３、及び尾ひれ４を駆動する。慣性航法装置９は、ジャイロと加速度センサとを備えており、航走体システム１０の位置、速度、及び、姿勢を検出する。制御装置１１は、慣性航法装置９によって得られた航走体システム１０の位置、速度、及び、姿勢を用いて、胸びれ駆動装置６と、背びれ駆動装置７と、尾ひれ駆動装置８とを制御する。制御装置１１は、更に、撮像装置５を制御して、所望の画像を撮像する。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control / drive system of the navigation system 10. The control / drive system of the traveling body system 10 includes a chest fin drive device 6, a dorsal fin drive device 7, a tail fin drive device 8, an inertial navigation device 9, and a control device 11. The chest fin driving device 6, the dorsal fin driving device 7, and the tail fin driving device 8 drive the chest fin 2, the dorsal fin 3 and the tail fin 4, respectively. The inertial navigation device 9 includes a gyro and an acceleration sensor, and detects the position, speed, and posture of the navigation system 10. The control device 11 controls the chest fin drive device 6, the dorsal fin drive device 7, and the tail fin drive device 8 using the position, speed, and posture of the traveling body system 10 obtained by the inertial navigation device 9. To do. The control device 11 further controls the imaging device 5 to capture a desired image.

本実施形態の航走体システム１０の特徴の一つは、胸びれ２、背びれ３の構造、及びその駆動方法にある。以下、胸びれ２、背びれ３の構造、及びその駆動方法について詳細に説明する。   One of the characteristics of the traveling body system 10 of this embodiment is the structure of the chest fin 2 and the dorsal fin 3 and the driving method thereof. Hereinafter, the structure of the chest fin 2 and the dorsal fin 3 and the driving method thereof will be described in detail.

図３Ａは、胸びれ２の内部の構造を示す上面図であり、図３Ｂは、胸びれ２を前から見た断面図である。図３Ａに示されているように、胸びれ２は、翼幅方向に延伸するように設けられた腹側スパー（桁）１２と、背側スパー１３と、翼幅方向と交差する翼弦方向に延伸するように設けられたリブ１４とを備えている。本実施形態では、２対の腹側スパー１２及び背側スパー１３が設けられている。図３Ｂに示されているように、リブ１４は、腹側スパー１２と背側スパー１３とを連結しており、胸びれ２の強度を有効に高める。胸びれ２の表面は、外皮１５によって被覆されている。外皮１５は、可とう性がある材料、例えば、ネオプレーンゴムで形成されている。外皮１５が腹側スパー１２、背側スパー１３及びリブ１４によって支持されることにより、胸びれ２に所望の翼型が与えられている。   FIG. 3A is a top view showing the internal structure of the chest fin 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the chest fin 2 as seen from the front. As shown in FIG. 3A, the chest fin 2 includes a ventral spar (girder) 12 provided so as to extend in the wing span direction, a dorsal spar 13, and a chord direction intersecting the wing span direction. And a rib 14 provided so as to extend. In this embodiment, two pairs of ventral spar 12 and dorsal spar 13 are provided. As shown in FIG. 3B, the rib 14 connects the ventral spar 12 and the dorsal spar 13, and effectively increases the strength of the chest fin 2. The surface of the chest fin 2 is covered with an outer skin 15. The outer skin 15 is made of a flexible material, for example, neoprene rubber. The skin 15 is supported by the ventral spar 12, the dorsal spar 13, and the ribs 14, thereby giving the chest fin 2 a desired airfoil.

図３Ｂに示されているように、腹側スパー１２は、胸びれ２の表面に沿って腹側に設けられ、背側スパー１３は、胸びれ２の表面に沿って背側に設けられている。腹側スパー１２、及び背側スパー１３は、その翼端側の端が互いに接続されており、翼根側の端が胸びれ駆動装置６に接続されている。腹側スパー１２、及び背側スパー１３は、弾性を有する材料、例えば、ポリプロピレンや、アルミ合金で形成されており、胸びれ駆動装置６によって駆動されると、翼幅方向及び翼弦方向に垂直な方向（以下、振動方向という）に振動する。   As shown in FIG. 3B, the ventral spar 12 is provided on the ventral side along the surface of the chest fin 2, and the dorsal spar 13 is provided on the dorsal side along the surface of the chest fin 2. Yes. The ventral spar 12 and the dorsal spar 13 are connected to each other at the wing tip side and connected to the chest fin drive device 6 at the wing root side. The ventral spar 12 and the dorsal spar 13 are made of an elastic material, for example, polypropylene or an aluminum alloy. When driven by the chest fin driving device 6, the ventral spar 12 and the dorsal spar 13 are perpendicular to the wing span direction and the chord direction. Vibrates in a certain direction (hereinafter referred to as a vibration direction).

図４Ｂは、リブ１４の構造を示す上面図である。リブ１４は、胸びれ２の翼型に対応する形状を有している。詳細には、リブ１４は、腹側スパー１２及び背側スパー１３の間に連結された連結部分１４ａと、連結部分１４ａの尾部に接合された２枚の弾性プレート１４ｂとで構成されている。連結部分１４ａは、板状の形状を有しており、腹側スパー１２、及び背側スパー１３と、概ね直角に交わるように配置されている。連結部分１４ａは、胸びれ２の振動方向（即ち、翼幅方向及び翼弦方向に垂直な方向）の剛性を保つ役割を有している。弾性プレート１４ｂは、連結部分１４ａと垂直に交わる板状の形状を有しており、胸びれ２の後縁部分の形状を保つ役割を有している。弾性プレート１４ｂは、連結部分１４ａよりも胸びれ２の振動方向についての剛性が低く、柔軟に振動可能なように形成されている。   FIG. 4B is a top view showing the structure of the rib 14. The rib 14 has a shape corresponding to the wing shape of the chest fin 2. Specifically, the rib 14 includes a connecting portion 14a connected between the ventral spar 12 and the back spar 13, and two elastic plates 14b joined to the tail portion of the connecting portion 14a. The connecting portion 14a has a plate shape, and is arranged so as to intersect the ventral spar 12 and the dorsal spar 13 substantially at a right angle. The connecting portion 14a has a role of maintaining rigidity in the vibration direction of the chest fin 2 (that is, a direction perpendicular to the blade width direction and the chord direction). The elastic plate 14b has a plate-like shape that intersects the connecting portion 14a perpendicularly, and has a role of maintaining the shape of the rear edge portion of the chest fin 2. The elastic plate 14b has a lower rigidity in the vibration direction of the chest fin 2 than the connecting portion 14a, and is formed so as to be able to vibrate flexibly.

一実施形態では、リブ１４と、腹側スパー１２及び背側スパー１３とは、翼断面内である程度回転可能であるように、連結索（図示されない）によって緩やかに連結されている。リブ１４が、腹側スパー１２及び背側スパー１３に対して回転可能であることは、胸びれ２の動きをしなやかにするために好適である。リブ１４が腹側スパー１２及び背側スパー１３に対して回転可能にしつつ、腹側スパー１２及び背側スパー１３が翼弦方向（前後方向）に過剰に動きすぎることを防ぐために、リブ１４の連結部分１４ａには、溝１４ｃ、１４ｄが設けられている。腹側スパー１２及び背側スパー１３は、溝１４ｃ、１４ｄに嵌め込まれている。   In one embodiment, the rib 14 and the ventral spar 12 and the dorsal spar 13 are gently connected by a connecting cord (not shown) so as to be able to rotate to some extent within the wing cross section. It is suitable for the rib 14 to be rotatable with respect to the ventral spar 12 and the dorsal spar 13 in order to make the movement of the chest fin 2 flexible. To prevent the rib 14 from rotating excessively in the chord direction (front-rear direction) while allowing the rib 14 to rotate relative to the ventral spar 12 and the dorsal spar 13, Grooves 14c and 14d are provided in the connecting portion 14a. The ventral spar 12 and the dorsal spar 13 are fitted in the grooves 14c and 14d.

図５は、胸びれ２の運動を説明する概念図である。胸びれ駆動装置６は、背側スパー１３を固定的に保持したまま、腹側スパー１２の翼根の側の端を翼幅方向に振動させる。具体的には、腹側スパー１２の端が外側（翼端の側）に駆動されると、図５の（ａ）に示されているように、腹側スパー１２、及び背側スパー１３は背側に反る。一方、図５の（ｃ）に示されているように、腹側スパー１２の端が内側に駆動されると、腹側スパー１２、及び背側スパー１３は腹側に反る。このような過程を繰り返すことにより、腹側スパー１２、及び背側スパー１３を振動させることができる。腹側スパー１２、及び背側スパー１３の上下方向の振動は、時間的に遅れてリブ１４の弾性プレート１４ｂに伝わって、弾性プレート１４ｂを上下方向に柔軟に振動させる。これにより、水流が発生し、推進力が生まれる。   FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the motion of the chest fin 2. The chest fin drive device 6 vibrates the end of the ventral spar 12 on the blade root side in the wing span direction while holding the back spar 13 fixedly. Specifically, when the end of the ventral spar 12 is driven outward (wing tip side), as shown in FIG. 5A, the ventral spar 12 and the dorsal spar 13 are Warps back. On the other hand, as shown in FIG. 5C, when the end of the ventral spar 12 is driven inward, the ventral spar 12 and the dorsal spar 13 warp on the ventral side. By repeating such a process, the ventral spar 12 and the dorsal spar 13 can be vibrated. The vibration in the vertical direction of the ventral spar 12 and the back spar 13 is transmitted to the elastic plate 14b of the rib 14 with a time delay, and flexibly vibrates the elastic plate 14b in the vertical direction. As a result, a water flow is generated and a driving force is generated.

このような胸びれ２の構造、及びその駆動方法の利点は、強力な推進力と耐久性とを両立できる点である。腹側スパー１２及び背側スパー１３をリブ１４によって連結する構造は、簡単な構造で胸びれ２の振動方向の剛性を高め、胸びれ２を強力な動力で駆動可能にする。これは、推進力を有効に向上させ、さらに、耐久性の向上にも有効である。更に、背側スパー１３を固定的に保持しつつ腹側スパー１２の端を翼幅方向に駆動する胸びれ２の駆動方法によれば、胸びれ２をそれぞれ一つの駆動機構で駆動可能である。これは、構造を簡単化することによって耐久性を向上させる上、強力な推進力の実現を可能にする。   The advantage of the structure of the chest fin 2 and the driving method thereof is that a strong propulsive force and durability can be compatible. The structure in which the ventral spar 12 and the dorsal spar 13 are connected by the ribs 14 increases the rigidity in the vibration direction of the chest fin 2 with a simple structure and enables the chest fin 2 to be driven with strong power. This effectively improves the propulsive force and is also effective for improving the durability. Further, according to the chest fin 2 driving method in which the end of the ventral spar 12 is driven in the wing span direction while the back side spar 13 is fixedly held, the chest fin 2 can be driven by one drive mechanism. . This improves durability by simplifying the structure and also enables realization of a strong driving force.

リブ１４の尾部に設けられた弾性プレート１４ｂは、推進力を一層に向上することに寄与している。胸びれ２の振動によって発生された水流は、弾性プレート１４ｂによって効率よく後方に向けられる。これにより、推進力が一層に向上されている。   The elastic plate 14b provided at the tail portion of the rib 14 contributes to further improving the driving force. The water flow generated by the vibration of the chest fin 2 is efficiently directed backward by the elastic plate 14b. Thereby, the driving force is further improved.

一方、図６Ａは、背びれ３の内部の構造を示す側面図であり、図６Ｂは、背びれ３を前から見た断面図である。図６Ａ、図６Ｂに示されているように、背びれ３は、形状は異なるものの、胸びれ２と概略的に同じ構成を有している。図６Ａに示されているように、背びれ３は、翼幅方向に延伸するように設けられた一対の板状のスパー１６、１７と、翼幅方向と交差する翼弦方向に延伸するように設けられたリブ１８とを備えている。リブ１８は、胸びれ２のリブ１４と同様の構造を有している。図６Ｂに示されているように、スパー１６、１７は、その翼端側の端が互いに接続されており、翼根側の端が背びれ駆動装置７に接続されている。背びれ３の表面は、外皮１９によって被覆されている。外皮１９は、可とう性がある材料、例えば、ネオプレーンゴムで形成されている。外皮１９がスパー１６、１７及びリブ１８によって支持されることにより、背びれ３に所望の翼型が与えられている。   6A is a side view showing the internal structure of the dorsal fin 3 and FIG. 6B is a cross-sectional view of the dorsal fin 3 as viewed from the front. As shown in FIGS. 6A and 6B, the dorsal fin 3 has substantially the same configuration as the chest fin 2 although the shape is different. As shown in FIG. 6A, the dorsal fin 3 is extended so as to extend in a chord direction intersecting with the pair of plate-like spars 16 and 17 provided so as to extend in the wing width direction. And a provided rib 18. The rib 18 has the same structure as the rib 14 of the chest fin 2. As shown in FIG. 6B, the spar 16 and 17 are connected to each other at the blade tip side and to the dorsal fin drive device 7 at the blade root side. The surface of the dorsal fin 3 is covered with an outer skin 19. The outer skin 19 is made of a flexible material, for example, neoprene rubber. The outer skin 19 is supported by the spar 16, 17 and the rib 18, thereby giving the dorsal fin 3 a desired airfoil.

背びれ３は、胸びれ２とは異なり、スパー１６、１７の両方の翼根側の端において背びれ駆動装置７によって駆動される。例えば、図６Ｂに示されているように、左側のスパー１６が外側に、右側のスパー１７が内側に駆動されると、背びれ３は右側に反る。逆に、左側のスパー１６が内側に、右側のスパー１７が外側に駆動されると、背びれ３は左側に反る。この過程が繰り返されることにより、背びれ３は横方向に振動される。   Unlike the chest fin 2, the dorsal fin 3 is driven by the dorsal fin driving device 7 at the blade root side ends of the spars 16 and 17. For example, as shown in FIG. 6B, when the left spar 16 is driven outward and the right spar 17 is driven inward, the dorsal fin 3 warps to the right. Conversely, when the left spar 16 is driven inward and the right spar 17 is driven outward, the dorsal fin 3 warps to the left. By repeating this process, the dorsal fin 3 is vibrated laterally.

このような構成の背びれ３は、胸びれ２と同様に、強力な推進力の発生と耐久性の向上とを同時に実現することができる。   Similar to the chest fin 2, the dorsal fin 3 having such a configuration can simultaneously generate a strong driving force and improve durability.

本実施形態の航走体システム１０は、複数の振動翼（即ち、２枚の胸びれ２、背びれ３及び尾ひれ４）を用いて、推進方向の制御を行う。推進方向の制御は、胸びれ３２及び尾ひれ３４の振動中心の角度を制御することによって行われる。左に旋回する場合、左の胸びれ３２の振動中心が下側に、右の胸びれ３２の振動中心が上側に向けられる。右に旋回する場合は、逆に、左の胸びれ３２の振動中心が上側に、右ひれ３３の振動中心が下側に向けられる。また、上に旋回する場合には、尾ひれ３４の振動中心が上側に向けられ、下に旋回する場合には、尾ひれ３４の振動中心が下側に向けられる。このように、左ひれ３２、右ひれ３３及び尾ひれ３４の振動中心の角度を制御することにより、航走体システム３０の進行方向を自在に制御可能である。   The traveling body system 10 according to the present embodiment controls the propulsion direction using a plurality of vibrating blades (that is, two chest fins 2, a dorsal fin 3 and a tail fin 4). The propulsion direction is controlled by controlling the angle of the vibration center of the chest fin 32 and the tail fin 34. When turning to the left, the vibration center of the left chest fin 32 is directed downward and the vibration center of the right chest fin 32 is directed upward. When turning right, conversely, the vibration center of the left fin 32 is directed upward and the vibration center of the right fin 33 is directed downward. Further, when turning upward, the vibration center of the tail fin 34 is directed upward, and when turning downward, the vibration center of the tail fin 34 is directed downward. Thus, by controlling the angles of the vibration centers of the left fin 32, the right fin 33 and the tail fin 34, the traveling direction of the traveling vehicle system 30 can be freely controlled.

加えて、本実施形態の航走体システム１０は、それが静止しているときの位置及び姿勢の制御を、２枚の胸びれ２、背びれ３を用いて行うことができる。位置及び姿勢の制御は、典型的には、下記のようにして行われる。制御装置１１は、実現したい航走体システム１０の運動に合わせて、位置の目標値及び姿勢の目標値（例えば、３つの余弦角の目標値）を発生する。更に、制御装置１１は、慣性航法装置９によって測定さられた位置及び姿勢と、位置及び姿勢の目標値との偏差に応答して、フィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）によって胸びれ駆動装置６と背びれ駆動装置７とを制御する。具体的には、制御装置１１は、位置及び姿勢の測定値と、位置及び姿勢の目標値との偏差に応答して、胸びれ２及び背びれ３の振動の周波数及び、振動中心の方向を制御する。これにより、航走体システム１０の姿勢を所望に制御することができる。   In addition, the traveling body system 10 of the present embodiment can control the position and posture when the vehicle is stationary using the two chest fins 2 and the dorsal fin 3. The position and orientation are typically controlled as follows. The control device 11 generates a position target value and a posture target value (for example, target values of three cosine angles) in accordance with the motion of the navigation system 10 to be realized. Further, the control device 11 responds to the deviation between the position and posture measured by the inertial navigation device 9 and the target value of the position and posture, and the chest drive device 6 by feedback control (for example, PID control). The dorsal fin drive device 7 is controlled. Specifically, the control device 11 controls the vibration frequency of the chest fin 2 and the dorsal fin 3 and the direction of the vibration center in response to the deviation between the measured value of the position and posture and the target value of the position and posture. To do. Thereby, the attitude | position of the navigation body system 10 can be controlled as desired.

このような制御によれば、２枚の胸びれ２と背びれ３の振動を適切に制御することにより、航走体システム１０の位置及び姿勢を一定に保つような制御を動的に行うことができる。一般的な水中航走体では、位置及び姿勢を安定に保つためには、碇や（振動しない）水中翼が使用される。しかし、潮の流れにより、ある程度、位置及び姿勢が動くことは避けられない。本実施形態の航走体システム１０では、２枚の胸びれ２と背びれ３の振動を適切に制御することにより、積極的に位置及び姿勢を一定に保つような制御を行うことができる。   According to such control, by appropriately controlling vibrations of the two chest fins 2 and the dorsal fin 3, it is possible to dynamically perform control to keep the position and posture of the traveling body system 10 constant. it can. In general underwater vehicles, dredging and (not vibrating) hydrofoil are used to keep the position and posture stable. However, it is inevitable that the position and posture move to some extent due to the flow of the tide. In the traveling body system 10 of the present embodiment, by appropriately controlling the vibrations of the two chest fins 2 and the dorsal fin 3, it is possible to perform control so as to positively keep the position and posture constant.

また、本実施形態の航走体システム１０によれば、２枚の胸びれ２と背びれ３の振動を適切に制御することにより、撮像装置５の位置を一定に保ったまま、撮像装置５の撮像方向を変えるような航走体システム１０の位置及び姿勢の制御を実現することができる。これは、撮像装置５によって画像を得るために好適である。   Further, according to the traveling body system 10 of the present embodiment, by appropriately controlling the vibration of the two fins 2 and the dorsal fin 3, the position of the imaging device 5 is kept constant while the imaging device 5 is kept in a constant position. Control of the position and attitude of the navigation system 10 that changes the imaging direction can be realized. This is suitable for obtaining an image by the imaging device 5.

なお、上述の実施形態では、胸びれに２対、背びれに１対のスパーが設けられている構造が提示されているが、ひれに設けられるスパーの数は、適宜に調節可能である。また、リブの数も、適宜に調整可能であることは明らかである。   In the above-described embodiment, a structure in which two pairs of spars are provided on the chest fin and one pair of spars on the dorsal fin is presented, but the number of spars provided on the fins can be adjusted as appropriate. It is also clear that the number of ribs can be adjusted as appropriate.

また、上述の実施形態では、航走体システム１０は、水中を航走する水中航走体として記述されているが、他の液体、例えば、液体メタン中を航走する航走体としても使用されることも可能である。液体メタンが表面に存在する惑星の存在が知られており、本発明の航走体システムは、惑星上の液体メタンを航走する航走体として使用することが可能である。   Further, in the above-described embodiment, the traveling body system 10 is described as an underwater traveling body that travels underwater, but is also used as a traveling body that travels in other liquids, for example, liquid methane. It is also possible. The existence of a planet with liquid methane on its surface is known, and the traveling vehicle system of the present invention can be used as a traveling vehicle that navigates liquid methane on the planet.

図１は、本発明の第１の実施形態の航走体システムの構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a traveling body system according to a first embodiment of the present invention. 図２は、第１の実施形態の航走体システムの制御／駆動システムの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control / drive system of the traveling body system according to the first embodiment. 図３Ａは、第１の実施形態の航走体システムの胸びれの構造を示す上面図である。FIG. 3A is a top view showing a structure of a chest fin of the traveling body system of the first embodiment. 図３Ｂは、第１の実施形態の航走体システムの胸びれの構造を示す断面図である。FIG. 3B is a cross-sectional view showing a structure of a chest fin of the traveling body system of the first embodiment. 図４Ａは、胸びれのリブの構造を示す側面図である。FIG. 4A is a side view showing the structure of the ribs of the chest fin. 図４Ｂは、胸びれのリブの構造を示す上面図である。FIG. 4B is a top view showing the structure of the ribs of the chest fin. 図５は、胸びれの駆動方法を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a chest fin driving method. 図６Ａは、第１の実施形態の航走体システムの背びれの構造を示す上面図である。FIG. 6A is a top view showing a structure of a dorsal fin of the traveling body system according to the first embodiment. 図６Ｂは、第１の実施形態の航走体システムの背びれの構造を示す断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view showing a dorsal fin structure of the traveling body system according to the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０：航走体システム
１：本体
２：胸びれ
３：背びれ
４：尾ひれ
５：撮像装置
６：胸びれ駆動装置
７：背びれ駆動装置
８：尾ひれ駆動装置
９：慣性航法装置
１１：制御装置
１２：腹側スパー
１３：背側スパー
１４：リブ
１４ａ：連結部分
１４ｂ：弾性プレート
１４ｃ、１４ｄ：溝
１５：外皮
１６、１７：スパー
１８：リブ
１９：外皮 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Navigation body system 1: Main body 2: Chest fin 3: Dorsal fin 4: Tail fin 5: Imaging device 6: Chest fin driving device 7: Dorsal fin driving device 8: Tail fin driving device 9: Inertial navigation device 11: Control device 12: Ventral spar 13: dorsal spar 14: rib 14a: connecting portion 14b: elastic plate 14c, 14d: groove 15: outer skin 16, 17: spar 18: rib 19: outer skin

Claims (6)

本体と、
前記本体に設けられた少なくとも一の振動翼と、
前記振動翼を駆動する翼駆動機構
とを具備し、
前記振動翼は、
翼幅方向に延伸するように設けられた、弾性を有する第１スパー及び第２スパーと、
前記翼幅方向に交わる翼弦方向に延伸するように設けられた、前記第１スパー及び前記第２スパーを連結するリブ
とを備え、
前記第１スパー及び前記第２スパーの、前記振動翼の先端の側に位置する端部は相互に
接合され、
前記翼駆動機構は、前記第１スパー及び前記第２スパーのうちの少なくとも一方の、前記振動翼の翼根の側に位置する端部を翼幅方向に駆動し、
前記リブは、
前記第１スパー及び前記第２スパーの間に連結された連結部分と、
前記連結部分の尾部に接続された、弾性を有する弾性プレート
とを備え、
前記弾性プレートは、前記振動翼の振動方向の剛性が前記連結部分よりも低く、前記振動方向に柔軟に振動可能に形成された
航走体システム。 The body,
At least one vibrating blade provided in the main body;
A blade drive mechanism for driving the vibrating blade,
The vibrating blade is
An elastic first spar and a second spar provided to extend in the span direction;
A rib for connecting the first spar and the second spar provided to extend in the chord direction intersecting the wing span direction;
The ends of the first spar and the second spar located on the tip side of the vibrating blade are joined together,
The blade driving mechanism drives an end portion of at least one of the first spar and the second spar located on the blade root side of the vibrating blade in the blade width direction ,
The rib is
A connecting portion connected between the first spar and the second spar;
Elastic plate having elasticity connected to the tail of the connecting portion
And
The elastic plate is a traveling body system in which the vibration blade has a lower rigidity in the vibration direction than that of the connecting portion and is configured to be able to vibrate flexibly in the vibration direction . 請求項１に記載の航走体システムであって、
前記翼駆動機構は、前記第２スパーを固定的に支持しながら、前記第１スパーを前記翼幅方向に駆動するように構成された
航走体システム。 The navigation system according to claim 1,
The wing drive mechanism is configured to drive the first spar in the wing width direction while fixedly supporting the second spar. 請求項１に記載の航走体システムであって、
更に、
前記翼駆動機構による前記少なくとも一の振動翼の駆動を制御する制御装置を具備し、
前記少なくとも一の振動翼は複数であり、
前記制御装置は、当該航走体システムの位置及び姿勢を、前記複数の振動翼の振動によって制御する
航走体システム。 The navigation system according to claim 1,
Furthermore,
Comprising a control device for controlling the driving of the at least one vibrating blade by the blade driving mechanism;
The at least one vibrating blade is plural,
The said control apparatus controls the position and attitude | position of the said navigation body system by the vibration of these vibration blades. 請求項３に記載の航走体システムであって、
前記制御装置は、当該航走体システムの位置及び姿勢を、前記複数の振動翼の振動によって一定に保つように制御することができるように構成された
航走体システム。 The navigation system according to claim 3 ,
The navigation system configured to be able to control the position and posture of the traveling body system so as to be kept constant by vibration of the plurality of vibrating blades. 請求項３に記載の航走体システムであって、
更に、
撮像装置を備え、
前記制御装置は、当該航走体システムの位置及び姿勢を、前記撮像装置の位置を一定に保ったまま、前記撮像装置の撮像方向が変更されるように当該航走体システムの位置及び姿勢を制御することができるように構成された
航走体システム。 The navigation system according to claim 3 ,
Furthermore,
With an imaging device,
The control device determines the position and orientation of the navigation system so that the imaging direction of the imaging device is changed while keeping the position of the imaging device constant. A vehicle system configured to be controlled. 請求項１に記載の航走体システムであって、
前記少なくとも一の振動翼は、
前記本体の側部に設けられた２枚の振動翼と、
前記本体の尾部に設けられた尾ひれ
とを備え、
前記尾ひれは、その振動中心の方向を制御可能に構成されている
航走体システム。 The navigation system according to claim 1,
The at least one vibrating blade is
Two vibrating blades provided on the side of the main body;
A tail fin provided on the tail of the main body,
The tail fin is configured to be able to control the direction of its vibration center.
JP2006145138A 2006-05-25 2006-05-25 Navigation system Active JP4814692B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006145138A JP4814692B2 (en) 2006-05-25 2006-05-25 Navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006145138A JP4814692B2 (en) 2006-05-25 2006-05-25 Navigation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007314011A JP2007314011A (en) 2007-12-06
JP4814692B2 true JP4814692B2 (en) 2011-11-16

Family

ID=38848280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006145138A Active JP4814692B2 (en) 2006-05-25 2006-05-25 Navigation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4814692B2 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102248995B (en) * 2011-05-16 2013-05-22 淮海工学院 Labriform mode under-actuated flexible pectoral fin bionic device
CN104477357B (en) * 2014-12-18 2016-10-12 北京航空航天大学 A kind of pectoral fin is flapped the implementation method of formula machine fish quick large pitching angle varying motion
CN112109863A (en) * 2019-06-21 2020-12-22 深圳光启空间技术有限公司 Servo driving device and bionic fish using same
CN112109864A (en) * 2019-06-21 2020-12-22 深圳光启空间技术有限公司 Bionic fish for marine exploration
CN110329473B (en) * 2019-07-09 2020-09-22 北京机电工程研究所 Bionic pectoral fin motion design method
CN110329472B (en) * 2019-07-09 2020-09-22 北京机电工程研究所 Bionic pectoral fin motion device
CN110329470A (en) * 2019-07-25 2019-10-15 上海海洋大学 Bionic flexible line based on the detection of aquafarm underwater environment drives devil ray
CN110550171B (en) * 2019-09-05 2021-04-02 西北工业大学 Passive bending axial rotation mechanism based on cambered surface free end and three-reed crossed reed
CN110525620B (en) * 2019-09-05 2021-06-11 西北工业大学 Passive bending axial rotating mechanism of cross reed based on variable cross section
CN110550170B (en) * 2019-09-05 2021-06-11 西北工业大学 Bending and axial rotating mechanism based on parallel free end crossed reed
CN110588932B (en) * 2019-09-17 2020-11-06 西北工业大学 Underwater bionic aircraft based on swinging pectoral fins and dorsoventral tail fin combined propulsion
CN110588931B (en) * 2019-09-17 2020-11-06 西北工业大学 Underwater bionic aircraft based on pectoral fin and propeller hybrid propulsion
CN113525638B (en) * 2021-08-11 2022-04-05 清华大学 Six-freedom-degree bionic robotic dolphin with image transmission function

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3874320A (en) * 1973-11-16 1975-04-01 Wilburn W Wood Boat propulsion apparatus
JPS5474498U (en) * 1977-11-07 1979-05-26
JPS6112495A (en) * 1984-06-29 1986-01-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Underwater robot
JP2920206B2 (en) * 1997-03-17 1999-07-19 防衛庁技術研究本部長 Internally driven flapping thruster

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007314011A (en) 2007-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4814692B2 (en) Navigation system
US6250585B1 (en) Impellers with bladelike elements and compliant tuned transmission shafts and vehicles including same
JPH11152085A (en) Underwater sailing body with oscillating hydrofoil
JP2011063222A (en) Propulsion mechanism for underwater vehicle, and underwater vehicle
ES2912624T3 (en) Procedure to attenuate the oscillation of a boat
CN113772066B (en) Mixed line drive continuous bionic machine tuna
JP2013123988A (en) Underwater propeller
CN111846165A (en) Serial-type flexible drive's bionical machine fish
WO2015098317A1 (en) Amphibious vehicle
CN212738470U (en) Serial-type flexible drive's bionical machine fish
US4178128A (en) Method of and device for propulsion
JPH11321786A (en) Oscillating propulsion device
CN105856994B (en) Aero-propeller vessel oceangoing ship trim self-regulation device
CN110450929B (en) Method for reducing AUV (autonomous Underwater vehicle) rolling and pitching by using self-provided horizontal rudder
JP2920206B2 (en) Internally driven flapping thruster
KR20150054365A (en) Leap Spring Ship Propulsion Aapparatus
van den Berg Design of a high speed soft robotic fish
CN108146600B (en) Bionic underwater vehicle propelled by long fin torsional waves and motion mode thereof
JP2001163296A (en) Fin outboard engine
JP4399526B2 (en) Underwater navigation equipment
JP2003231495A (en) Underwater navigating body with oscillating hydrofoil
JP3831709B2 (en) Underwater vehicle with vibrating wings
CN109131818B (en) Miniaturized underwater bionic thrust vector generation and control device
JP2002137791A (en) Underwater propulsion device
Li et al. A novel double-hull boat with biomimetic wire-driven flapping propulsors

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110414

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110613

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110812

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110826

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4814692

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140902

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140902

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250