JPS6161059A - ヨツト船速計用クロ−ズホ−ルドトランスジユ−サ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 小型ヨツトのレースではクローズホールド（出来る文風
上に向つて有効に帆走している状態）の技術が勝敗を分
けるとまで云われている。

本発明は，小型ヨツト用として，クローズホールド時に
役立つ，切り上り分船速（船速ベクトルの真の風向への
分速）を表示出来る船速計用トランスジユーサーを提供
しようとするものである。

次に図に付いて，本発明の要旨および実施例を説明する
。

第１図はクローズホールド時の風速−船速ベクトル図で
ある。

ａｂ…船体中心線 ベクトルｄａ＝真の風速（ＴＷ） ベクトルａｅ＝船速（Ｖ）（＝線分ｄｆ）ベクトルｆａ
＝見掛けの風速（ＡＷ） ａｅ‖ｄｆ，ａｄ‖ｅｆ Ｌｆｇｄ＝９０゜＝Ｌｅｇ１ａ ベクトルｄｇ＝切り上り分船速（Ｖθ）＝ベクトルａｇ
１ Ｌｅａｄ＝Ｌｆｄｇ＝切り上り角度（θ）＝α＋βＬｂ
ａｆ＝風見の角度＝見掛けの風向（α）≒２０°〜３０
° Ｌｆａｄ＝真の風向と見掛けの風向のなす角（β′）≒
約１５° Ｌｅａｂ＝リーウエイ角度（β′′）≒約４°（船が風
下へ流される程度） 切り上り補正角度（β）＝β′＋β′′≒約１９°切り
上り分船速（Ｖθ）＝船速（Ｖ）×ｃｏｓ切り上り角度
（θ） なおここで，見掛けの風向（α）１２対応した切り上り
角度（θ）を求める場合の　θ＝α＋β　のうち切り上
り補正角度（β）は，船固有の数値として実験，経験値
より設定する。　β＝約１９°は比較的良好な条件での
，一般的数値として設定され，第１図の場合のβ＝β′
＋β′′で表わされる。

第２図は航路説明図である。各船はそれぞれ，最大の切
り上り分船速（Ｖθｍｇ）とこれに対応する最良の切り
上り角度（θｍｇ）がある。風上の目標（ｌ）に最も早
く到達するには第２図の如く最良の切り上り角度（θｍ
ｇ）の航路をとればよいことは明白である。従つてクロ
ーズホールド時に切り上り分船速（Ｖθ）が分る船速計
があれば非常に便利であり，本発明はこの要求を満す船
速計用クローズホールド　トランスジユーサに係るもの
である。

第３図はクローズホールド　トランスジユーサーを備え
たアナログ船速計の配線図の１例である。

Ｈ側は普通の船速計の部分であり，スクリユプロペラ（
１）によつて回される防水型小型の発電機（Ｇ）は水中
を曵航される。曵航速度に比例する発電機（Ｇ）の発生
電圧は防水コード（２０）により抵抗（Ｒ１）に導かれ
て電位差を示し，これをＪ側のトランスジユーサー部の
回路によりクローズホールド時は分圧して，船速目盛り
をした電圧計である船速計（Ｍ）で測定して表示する。

次にＪ側のトランスジユーサー部に付いて説明する。Ｊ
側のうちのＫ−Ｋ側はロータリ　スイツチ（約９０°回
転）であり，ホルダー（ｑ）は軸（ｏ）に絶縁して固定
され，端部の穴にはブラツシ（ｌ）を保持し，ブラツシ
（ｌ）は穴の中の押しスプリングにより同一円周上にあ
る接触片（ｐ，ｎ５，ｎ４，ｎ３，ｎ２，ｎ１，ｍ，ｎ
′１……ｎ′５，ｐ′）に順次接触する。ホルダー（ｑ
）からの配線は船速計（Ｍ）に導かれる。またホルダー
（ｑ）の動きはストツパー（ｒ′）により制限されてい
る。軸（ｏ）には風見が固定されており，線分（ｌ→ｏ
）は見掛けの風向を示す。接触片（ｐ，ｎ５，…ｍ，…
ｎ′５，ｐ′）は左右対称であり，接触片（ｍ）の中心
を点（ｍ′）とすれば，直線（ｏｍ′）は対称軸であり
，船体中心線に平行である。なお対称部に付いては片側
のみを説明することとする。

右回りでブラツシ（ｌ）と接触片（ｎ１，ｎ２，……ｎ
５，ｐ）との接触開始時の角度をそれぞれ第１表の如く
定める。

なお，抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，……Ｒ１６）の
値を次の如くなる様定める。

第一表 α　　　　　θ （∠ｍ′ｏ　ｎ１）＝２０°　　　２０°　　　３９°
（∠ｍ′ｏ　ｎ２）＝２２．５°　２２．５°　４１．
５°（∠ｍ′ｏ　ｎ３）＝２５°　　　２５°　　　４
４°（∠ｍ′ｏ　ｎ４）＝２７．５°　２７．５°　４
６．５°（∠ｍ′ｏ　ｎ５）＝３０°　　　３０°　　
　４９°（∠ｍ′ｏ　ｐ　）＝３２．５°　３２．５°
　０°なおまた配線は第３図に示す如くである。

しかるときは，船速に比例して変化する値（船速そのも
のも含む）抵抗（Ｒ１）の電位差に対し，見掛けの風向
（α）に対応したブラツシ（ｌ）と接触片（ｎ５，ｎ４
，……ｎ１，ｎ′１，……ｎ′５）の接触に対応して，
切り上り角度（θ）（４９°，４６．５°……３９°，
３９°……４９°）のＣＯＳに相等する分圧を行い，Ｖ
×ｃｏｓθ（＝Ｖθ）の乗算が行われる。

第４図は第３図の場合のトランスジユーサー部の縦断面
図，第５図は第４図の底面図である。軸（ｏ）は本体（
１１）を貫通し，球軸受に支えられ，上部には風見（１
２）が固定されている。軸（ｏ）が本体（１１）に入る
部分にはシール　リング（１３）が挿入されており，本
体（１１）から出た部分には，内部に押しスプリング（
１４）を，端部にブラツシ（ｌ）を滑動自在に保持する
ホルダー（ｑ）が絶縁して軸（ｏ）に固定されている。

風見（１２）の振れはストツパー（ｒ）で止められるが
，風見羽根（５）は軸（１２′）を中心として風向に従
つて回転する。ウエイト（６）は軸（ｏ）に対する風見
（１２）可動部のバランス用である。接触片（ｐ，ｎ５
，ｎ４，…ｎ１，ｍ…ｎ′５，ｐ′）は本体（１１）か
ら出た円弧の絶縁体（１５）に，互に僅かの間隔をおい
て接着されており，各々の配置は前記の如くである。

抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２，……Ｒ１６）を固定した絶縁板
（１６）は本体（１１）に取付けられ，配線は第３図に
よつて行われている。最終的に配線は３芯防水コード（
１７）に纒められてゴム製水密栓（１８）を貫通して防
水型計器箱（１９）に導かれる。

第４，５図による防水型トランスジユーサーを備える時
は，見掛けの風向（α）が２０°以上３２．５°未満ま
では段階的に切り上り分船速（Ｖθ）を，それ以外は船
速（Ｖ）を表示するアナログ船速計が得られる。

第６図はクローズホールド　トランスジユーサーを備え
たデジタル船速計のブロツク図の１例である。

船速計部の概要を説明すると，水中を進行し回転するス
クリユ　プロペラ（３２）により船速に比例してブロツ
ク（２５）で発生したパルス波はブロツク（２６）のゲ
ート回路により一定時間（ゲートパルス幅，カウント時
間）通過し，ブロツク（２７）で通過したパルス波の数
をかぞえ，ブロツク（２８）でかぞえた数を固定し，こ
れをブロツク（２９，３０）で１０進数の船速に直して
表示する。

なおここで，ブロツク（２６〜３０）追捗するテンポは
ブロツク（２４）のタイミング　パルスで制御されてい
る。

第７図は発振器を示し，ブロツク（２４）のタイミング
　パルスを制御するパルス波を発振する部分である。こ
こで発振周波数（ｆ）は次式により定まる。

発振周波数（ｆ）≒１／１２×抵抗（Ｒ２０）×容量（
Ｃ２０）例えば，抵抗（Ｒ２０）を小にすると発振周波
数（ｆ）は大になり，従つてブロツク（２４）のタイミ
ングパルス幅はせまくなり，従つてブロツク（２６〜３
０）追捗のテンポは早くなり，またブロツク（２６）の
ゲートパルス幅はせまくなる。

ここで例えば第４，５図に示す風見、ロータリスイッチ
部の構造を利用し，第７図に示す如くホルダー（ｑ）で
抵抗（Ｒ２０）を抵抗（Ｒ２１，Ｒ２２，…Ｒ２５）に
切り変える電気回路を採用し，かつ抵抗値を第２表の如
く定める時は， 第２表 α　　　　　　　θ　　　　ｃｏｓθ　　　抵抗比２０
°　　　　３９°　　　０．７７７１　Ｒ２１／Ｒ２０
２２．５°　　４１．５°　０．７４９０　Ｒ２２／Ｒ
２０２５°　　　　４４°　　　０．７１９３　Ｒ２３
／Ｒ２０２７．５°　　４６．５°　０．６８８４　Ｒ
２４／Ｒ２０３０°　　　　４９°　　　０．６５６１
　Ｒ２５／Ｒ２０３２．５°　（０°）　　　１ 同一船速（Ｖ）に対し，見掛けの風向が変るとき，見掛
けの風向（α）の増減に対応して切り上り角度（θ）が
増減し，これに対応してｃｏｓθが減増し，これに比例
してゲート　パルス幅が減増し，これに比例して船速が
減増して表示される。

即ち各船速（Ｖ）に対し，見掛けの風向（α）が２０°
以上３２．５°　未満までは段階的に切り上り分船速（
Ｖθ）を，それ以外は船速（Ｖ）を表示するデジタル船
速計が得られる。

次に第６図のトランスジユーサー部の説明をする。ブロ
ツク（２１）　の風見（３１）の動きに応じてブロツク
（２２，２３）で発振器の発振周波数変化させて，（例
えば，第７図に付いて説明した如く），従つて船速に比
例して変化する値，ブロツク（２４）のタイミング　パ
ルス幅｛従つてブロツク（２６）のゲート　パルス幅も
含む｝を，切り上り角度（θ）のＣＯＳに比例して変化
させ，結局Ｖ×ｃｏｓθ（＝Ｖθ）の乗算と同じ結果を
得ている。

この場合，風見（１２，３１）の頻繁な微動による表示
の不安定を防ぐため，実用上は，風見（１２）の回転軸
のまわりの慣性モーメントを大にしてダンパー効果を持
たせる。

第８図は誤差検討用の船速ベクトル図である。

本発明では切り上り分船速（Ｖθ）を知るために必要な
切り上り角度（θ）を求めるのに，切り上り補正角度（
β）を用いる。切り上り補正角度（β）は測定時点での
実測値でないので誤差の混入が考えられ，実用に不具合
があるかも分らない。そこで次に誤差の程度を検討する
。

すなわち，切り上り分船速（Ｖθ）が最大で，実際に航
行している時，切り上り補正角度（β）の実際値が設定
値（基準）から変移（δ）している場合の切り上り分船
速（Ｖθ）の誤差の最大を検討する。この場合，船速（
Ｖ）　一切り上り分船速（Ｖθ）のベクトル三角形は，
相似三角形（実用上）で変移（δ）するものと考えられ
，第８図はΔｅａｇ１（基準）∽Δｅ１ａｇ２∽Δｅ２
ａｇ４ただし（∽＝相似）またａｇ１が真の風向（設定
値，基準），ａｇ２，ａｇ４　は変移（δ）している実
際の風向である。

検討条件より，切り上り分船速（Ｖθ）（ベクトルａｇ
１）が最大であることは，各種の船速ベクトルの変化（
ａｅ），（ａｅ１），（ａｅ２）……を想定するとき，
点（ｅ１），（ｅ２）…が，線（ｅｇ１）上または線（
ｅｇ１）より点（ａ）側になければならない。

また検討条件より，誤差の最大は，点（ｅ１，ｅ２）が
線（ｅｇ１）上にあるとき生じ，船速はベクトルａｅ１
，ベクトルａｅ２の時である。その時の切り上り分船速
は，それぞれａｇ２，ａｇ４である。

また，検討条件より，比較の基準になる船速（Ｖ），切
り上り分船速（Ｖθ）はそれぞれベクトルａｅ，ベクト
ルａｇ１である。

また，比較の基準になる船速（Ｖ）ａｅの変移（δ）風
向に対する切り上り分船速（実際に得られている）はそ
れぞれａｇ３，ａｇ５である。

従つて誤差の最大値はｇ３ｇ２，ｇ５ｇ４である。

上記を実数に付き試算した結果は次の如くである。

条件：α＝２０°，β＝１９°，δ＝３°〜５°最大誤
差％ δ　　　　　　　　（ｇ３ｇ２／ａｇ３，ｇ５ｇ４／ａ
ｇ５）＋（３°〜５°）　−（０．５〜１．３）％−（
３°〜５°）　−（０．５〜１．３）％上記の誤差の程
度は実用上全く支障のないものと考えられる。

本発明により，クローズホールド時に，切り上り分船速
（Ｖθ）を示す船速計用トランスジユーサーが得られ，
見掛けの風向（α）を利用して切り上り角度（θ）を設
定し演算処理することに依り構造は非常に簡単になり，
しかも誤差は実用上全く支障のない程度であり，容易に
防水型，軽量，簡素に製作出来るので，Ｌ型金具等でマ
ストのスピンネーカー　ハリヤード　ブロツクの上方に
取付けて使用することも出来る。

本品を小型ヨツトのチユーニング，トリミング，セール
　セツテイング，操舵，コンペテイシヨン　セーリング
等に利用するときは，特にデジタル船速計を使用すると
きは，切り上り分船速（Ｖθ）が合理的で，詳細に，し
かも迅速に分るので，その効果は極めて大きい。特に風
速計と共用するときはより効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はクローズホールド時の風速−船速ベクトル図，
第２図は航路説明図，第３図はアナログ船速計の配線図
，第４図はクローズホールド　トランスジユーサーの従
断面図，第５図は第４図の底面図，第６図はデジタル船
速計のブロツク図，第７図はパルス波の発振器，第８図
は誤差検討用船速ベクトル図である。 １…　スクリユ　プロペラ，１１…　本体，１２…風見
，１９…　計器箱，Ｇ…　発電機，Ｍ…船速計，ｌ…ブ
ラツシ，ｍ，ｎ１，…ｎ５，ｐ…接触片，ｏ…　軸，ｑ
…　ホルダー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　クローズホールド時には、船速に比例して変化する
   値に対し、見掛けの風向（α）に対応した、切り上り角
   度（θ）のＣＯＳに相等する値の乗算を行うことが出来
   るのを特長とする船速計用クローズホールドトランスジ
   ューサー ２　風見に連動して、ロータリスイッチで抵抗回路を切
   り変えて、切り上り角度（θ）のＣＯＳに相等する分圧
   を行うことが出来る特許請求の範囲第１項記載の船速計
   用クローズホールドトランスジューサー ３　風見に連動して、発振器の発振周波数を変化させ、
   デジタル船速計のカウンター装置（２６〜３０）部を制
   御するタイミングパルス巾を、切り上り角度（θ）のＣ
   ＯＳに比例して変化させることが出来る特許請求の範囲
   第１項記載の船速計用クローズホールドトランスジュー
   サ