(57)【要約】【課題】フィンスタビライザのフィン角度調整の応答性を高めることを目的とする。【解決手段】フィン１の角度を変える油圧シリンダ１１と、油圧シリンダ１１に作動油を送り込むポンプ１２と、ポンプ１２を駆動するモータ１３と、モータ１３の作動を制御するコントローラ２０と、を備え、コントローラ２０は、船体の揺れに応じて決定されたフィン１の角度を示す指令フィン角と、実際のフィン１の角度を示す実フィン角との差分フィン角をＮ乗する処理（Ｎは１を含まない１以上の数）と、Ｎ乗された差分フィン角を更新指令フィン角とし、更新指令フィン角に対応した角度だけフィン１の角度を変えるためのモータ１３の回転数を決定する処理と、決定された回転数でモータ１３を回転させる処理と、を実行する。【選択図】図１
2014061842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の揺れを抑制するため、船体の両舷にそれぞれ設けられたフィンの角度を調節する油圧駆動回路であって、
前記フィンの角度を変えるロッドを備え、該ロッドが設けられたピストンをシリンダ内で油圧により移動させる油圧シリンダと、
前記油圧シリンダの前記シリンダ内で前記ピストンの一方の側に接続された第一の管路と、
前記油圧シリンダの前記シリンダ内で前記ピストンの他方の側に接続された第二の管路と、
前記第一の管路および前記第二の管路の一方に選択的に作動油を送り込むとともに、前記第一の管路および前記第二の管路の他方から選択的に前記作動油を吸い込むポンプと、
前記ポンプを駆動するモータと、
前記モータの作動を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記船体の揺れに応じて決定された前記フィンの角度を示す指令フィン角と、実際の前記フィンの角度を示す実フィン角との差分である差分フィン角をＮ乗（Ｎは１を含まない１以上の数）し、該Ｎ乗された前記差分フィン角を更新指令フィン角とし、該更新指令フィン角に対応した角度だけ前記フィンの角度を変えるための前記モータの回転数を決定して、該決定された前記回転数で前記モータを回転させることを特徴とするフィンスタビライザの油圧駆動回路。
【請求項２】
前記コントローラは、前記差分フィン角が予め定めた角度以上であるときのみ、前記差分フィン角をＮ乗する処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のフィンスタビライザの油圧駆動回路。
【請求項３】
前記コントローラは、前記モータの回転角度に基づいて、前記油圧シリンダにおける前記ピストンのストローク変化量を算出し、算出された前記ストローク変化量から、前記フィンの実フィン角を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のフィンスタビライザの油圧駆動回路。
【請求項４】
前記コントローラは、前記モータに供給される駆動電流値および駆動電圧値に基づいて、前記フィンで前記船体に対して発生している実トルクを算出し、前記フィンで発生すべきトルクの指令値を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のフィンスタビライザの油圧駆動回路。
【請求項５】
前記モータに電力を供給するために、船内供給電源とバッテリとを備え、
前記フィンの角度が、前記更新指令フィン角に到達するまでの間は、前記船内供給電源または前記バッテリから前記モータに電力を供給し、
前記フィンの角度が、前記更新指令フィン角から元の角度に戻るときには、潮流または水流によって前記フィンが受ける圧力によって前記フィンの角度を変え、該フィンの角度の変化によって前記ポンプに戻る前記作動油により前記モータを逆転させて回生発電させ、回生発電された電力を前記バッテリに蓄電することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のフィンスタビライザの油圧駆動回路。
【請求項６】
モータの回転制御によりフィンスタビライザに作用する油圧を制御するフィンの角度制御方法であって、
船体の揺れに応じて決定されたフィンの角度を示す指令フィン角と、実際の前記フィンの角度を示す実フィン角との差分である差分フィン角をＮ乗（Ｎは１を含まない１以上の数）することで更新指令フィン角を算出する工程と、
該更新指令フィン角に対応した角度だけ前記フィンの角度を変えるための前記モータの回転数を決定する工程と、
決定された前記回転数で前記モータを回転させる工程と、
を備えることを特徴とするフィンスタビライザのフィン角度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の航行中の揺れを抑えるためのフィンスタビライザの油圧駆動回路、フィンスタビライザのフィン角度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶の航行中の揺れを抑えるため、船体の両舷に、羽根状をなしたフィンが備えられることがある。
このようなフィンは水中に位置しており、船体の揺れに応じ、その角度を変化させることで潮流や水流に対する揚力（抵抗力）を変化させることで、揺れを効果的に抑えようというものである。
【０００３】
フィンの角度を変化させるには、油圧シリンダが用いられている。
フィンの角度制御コントローラは、センサ等によって検出された船体の揺れ（角度、角速度）等に基づいて、フィンの目標角度を決定し、フィンの角度が決定された目標角度となるよう、油圧シリンダに作動油を送り込む。油圧シリンダは、送り込まれた作動油の流量に応じてシリンダ内のピストンが作動し、ピストンと一体に設けられたロッドを介してフィンの角度を変化させる。
【０００４】
図８は、このようなフィンスタビライザの油圧駆動回路の一例を示すものである。この図８に示すように、フィン１は、二つの油圧シリンダ２Ａ，２Ｂによってその角度が変化させられる。これら油圧シリンダ２Ａ，２Ｂには、油圧ポンプ３から作動油が送り込まれるようになっており、サーボ弁４により、油圧シリンダ２Ａ，２Ｂのそれぞれのロッド側油室２ｒ、ヘッド側油室２ｈへの作動油の送り込み方向の切り換え、および流量の調整がなされるようになっている。
ここで、フィン１の作動応答性を高めるため、油圧駆動回路には、作動油を蓄えておくアキュムレータ５が備えられるとともに、油圧ポンプ３を常に作動させている。
【０００５】
しかし、このような油圧駆動回路においては、油圧シリンダ２Ａ，２Ｂを作動させるために、油圧ポンプ３、サーボ弁４、アキュムレータ５をはじめ、アキュムレータ５の作動油圧を調整するための圧力スイッチ６、リリーフ弁７、回路内の油圧を検出する油圧センサ等、多数の構成部品が必要で、回路構成が複雑となっている。このため、システムとしての信頼性向上、コスト低減に余地がある。また、フィンの頻繁な作動が行われても回路内の油圧を所定以上に維持できるとともに、油圧ポンプの大型化に伴うコストアップを抑制することも求められる。
また、海象条件によりフィンが頻繁に作動しない場合でも、作動に備えて回路内の油圧を保持しておく必要があるため、常に最大流量で油圧ポンプ３からの吐出が行われているため、エネルギー消費の観点で改善の余地がある。
さらに、回路内の設定圧を油圧シリンダ２Ａ，２Ｂを作動させるための圧力以上とするため、設定圧と作動圧との差分が動力損失となること、サーボ弁４において圧力損失が生じること等により、ここでも損失低減の余地がある。
加えて、このように損失が発生する回路構成においては、作動油が発熱するため、作動油の温度を下げるために作動油冷却用のクーラーや大型のタンクが必要となり、コストがかかるという問題もある。
【０００６】
これらの問題に対し、特許文献１には、油圧シリンダのロッド側油室とヘッド側油室の２方向に対し、それぞれに作動油を送り込むことのできる両吐出型固定容量ポンプを、サーボモータにより駆動する構成の駆動回路が開示されている。
このような構成によれば、構成部品点数が少なくて済み、また、油圧シリンダの作動量に応じて、サーボモータの回転数を変化させて油圧ポンプを作動させるので、無駄な圧力を発生している必要がなく、損失を低減できる。また、頻繁に作動しない状態では、サーボモータを停止させる等して、その回転数を低くしておけば、エネルギー消費を抑えるとともに、作動油の発熱を抑えてコストを低減することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１１４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フィンスタビライザにおいては、そのときの船体の揺れに応じて、フィンの角度を最適な角度に変化させなければならない。さらに、船体周囲の潮流（水流）の状況も時々刻々と変化するため、フィンの角度調整は、高い（素早い）応答性が求められる。
しかし、特許文献１に記載の技術は、フィンスタビライザを対象としたものではなく、操舵翼の角度調整を対象としており、応答性という点で、何らの工夫がなされていない。操舵翼の場合であれば、操舵翼の角度を変えたとしても、実際に船体の向きが変わるまでには時間がかかるため、フィンスタビライザのような高い応答性は求められていないからである。
【０００９】
したがって、例えば、特許文献１に記載の技術を、フィンスタビライザに適用したとしても、そのような構成においては、フィンの角度調整を行うに際し、その時点でのフィンの角度から、船体の揺れに基づいて設定された最適な角度までの変位角が大きい場合、フィンの角度変更に時間がかかってしまう。特に、サーボモータを停止している状態において、フィンを作動させようとすると、サーボモータが所要の油圧を発生できる回転数に到達するまでに時間がかかる。これでは、時々刻々と変化する最適角度に追従してフィンの角度を調整できないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フィンの角度調整の応答性を高めることのできるフィンスタビライザの油圧駆動回路、フィンスタビライザのフィン角度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のフィンスタビライザの油圧駆動回路、フィンスタビライザのフィン角度制御方法は以下の手段を採用する。
本発明は、船体の揺れを抑制するため、船体の両舷にそれぞれ設けられたフィンの角度を調節する油圧駆動回路であって、前記フィンの角度を変えるロッドを備え、該ロッドが設けられたピストンをシリンダ内で油圧により移動させる油圧シリンダと、前記油圧シリンダの前記シリンダ内で前記ピストンの一方の側に接続された第一の管路と、前記油圧シリンダの前記シリンダ内で前記ピストンの他方の側に接続された第二の管路と、前記第一の管路および前記第二の管路の一方に選択的に作動油を送り込むとともに、前記第一の管路および前記第二の管路の他方から選択的に前記作動油を吸い込むポンプと、前記ポンプを駆動するモータと、前記モータの作動を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記船体の揺れに応じて決定された前記フィンの角度を示す指令フィン角と、実際の前記フィンの角度を示す実フィン角との差分である差分フィン角をＮ乗（Ｎは１を含まない１以上の数）し、該Ｎ乗された前記差分フィン角を更新指令フィン角とし、該更新指令フィン角に対応した角度だけ前記フィンの角度を変えるための前記モータの回転数を決定して、該決定された前記回転数で前記モータを回転させることを特徴とする。
このような構成によれば、揺れに応じて決定された指令フィン角と、実フィン角との差分である差分フィン角をＮ乗する処理（Ｎは１を含まない１以上の数）をすることで、差分フィン角を増幅させる。そして、増幅された差分フィン角に対応した回転数でモータを作動させるので、モータの回転数が高まって吐出される作動油量が増え、油圧シリンダの応答性が高まる。
【００１１】
前記コントローラは、前記差分フィン角が予め定めた角度以上であるときのみ、差分フィン角をＮ乗する処理を実行することもできる。
つまり、差分フィン角が予め定めた角度未満であるときには、前記差分フィン角をそのまま前記更新指令フィン角としたり、差分フィン角に予め定めた係数を掛ける等して、これを更新指令フィン角とするのである。
これにより、差分フィン角が大きい場合に差分フィン角を増幅させることで、応答性を高めることができる。
【００１２】
前記コントローラは、前記モータの回転角度に基づいて、前記油圧シリンダにおける前記ピストンのストローク変化量を算出し、算出された前記ストローク変化量から、前記フィンの実フィン角を算出することを特徴とすることもできる。
これによって、フィンの実フィン角を、ポテンショメータ等のセンサを用いることなく取得することができる。
【００１３】
前記コントローラは、前記モータに供給される駆動電流値および駆動電圧値に基づいて、前記フィンで前記船体に対して発生しているトルクを算出し、前記フィンで発生すべきトルクの指令値を補正することを特徴とすることができる。
これにより、潮流や水流中でフィンによって発揮している揚力を、実際の状態に応じて調整（補正）することができる。
【００１４】
さらに、本発明は、前記モータに電力を供給するために、船内供給電源とバッテリとを備え、前記フィンの角度が、前記更新指令フィン角に到達するまでの間は、前記船内供給電源または前記バッテリから前記モータに電力を供給し、前記フィンの角度が、前記更新指令フィン角から元の角度に戻るときには、潮流または水流によって前記フィンが受ける圧力によって前記フィンの角度を変え、該フィンの角度の変化によって前記ポンプに戻る前記作動油により、前記モータを逆転させて回生発電させ、回生発電された電力を前記バッテリに蓄電することもできる。
このようにして、フィンの角度を調整するにあたって必要な電力をバッテリから供給し、フィンからバッテリに回生蓄電することにより、外部から供給する消費エネルギを抑えることができる。
【００１５】
本発明は、モータの回転制御によりフィンスタビライザに作用する油圧を制御するフィンの角度制御方法であって、船体の揺れに応じて決定されたフィンの角度を示す指令フィン角と、実際の前記フィンの角度を示す実フィン角との差分である差分フィン角をＮ乗（Ｎは１を含まない１以上の数）することで更新指令フィン角を算出する工程と、該更新指令フィン角に対応した角度だけ前記フィンの角度を変えるための前記モータの回転数を決定する工程と、決定された前記回転数で前記モータを回転させる工程と、備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このような構成によれば、フィンを動かす角度を規定する差分フィン角を、予め増幅することで、モータの回転数が高まって吐出油量が増え、油圧シリンダの応答性が高められる。これによって、フィンの角度調整の応答性を高めることができるとともに、ポンプと駆動モータの大型化を抑制しコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフィンスタビライザの油圧駆動回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるコントローラの制御内容を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例におけるコントローラの制御内容を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るフィンスタビライザの油圧駆動回路の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるコントローラの制御内容を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るフィンスタビライザの油圧駆動回路の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態において、フィンの角度変化、各速度変化と、フィンの角度変化に応じた油圧回路の圧力変化を示す図である。
【図８】従来のフィンスタビライザの油圧駆動回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るフィンスタビライザの油圧駆動回路、フィンスタビライザのフィン角度制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１は、船舶の船体両舷に設けられたフィン１を駆動するための油圧駆動回路構成を示すものである。
この図１に示すように、フィン１の油圧駆動回路１０Ａは、フィン１の角度を変える油圧シリンダ１１と、油圧シリンダ１１に作動油を供給するポンプ１２と、ポンプ１２を駆動するサーボモータ（モータ）１３と、サーボモータ１３の作動を制御するコントローラ２０と、を備える。
【００１９】
油圧シリンダ１１は、フィン１に連結されたロッド１１ａを有したピストン１１ｂが、シリンダ１１ｃ内でシリンダ１１ｃの軸線方向に沿って進退自在とされている。シリンダ１１ｃ内において、ピストン１１ｂを挟んでロッド１１ａが位置する側のロッド側油室１１ｒと、ピストン１１ｂを挟んで反対側のヘッド側油室１１ｈには、ロッド側管路（第一の管路）１４、ヘッド側管路（第二の管路）１５が接続されている。
【００２０】
ポンプ１２には、両吐出（２方向流れ）型の固定容量ポンプが用いられており、二つの吐出口には、ロッド側管路１４、ヘッド側管路１５が接続されている。
このポンプ１２は、サーボモータ１３の回転方向を変えることにより、ロッド側管路１４およびヘッド側管路１５のいずれか一方を選択的に吐出側とし、ロッド側管路１４およびヘッド側管路１５のいずれか他方を選択的に吸入側として、作動油を吐出することができる。これにより、ポンプ１２から吐出された作動油は、ロッド側管路１４またはヘッド側管路１５を介し、ロッド側油室１１ｒ、ヘッド側油室１１ｈに送り込まれる。これによって、シリンダ１１ｃ内でピストン１１ｂが移動し、ロッド１１ａを介してフィン１の角度が変わる。
また、ピストン１１ｂの移動により、ヘッド側管路１５またはロッド側管路１４からは、作動油がヘッド側管路１５またはロッド側管路１４を介して排出され、ポンプ１２へと循環される。
【００２１】
ここで、油圧シリンダ１１のロッド側油室１１ｒとヘッド側油室１１ｈとでは、ロッド側油室１１ｒ内にロッド１１ａが存在するため、その油室断面積が異なる。このため、ロッド側管路１４とヘッド側管路１５との間には、シャトル弁１６が設けられている。シャトル弁１６は、一方の入口１６ａがロッド側管路１４に接続され、他方の入口１６ｂがヘッド側管路１５に接続され、出口１６ｃがタンク１７に接続されている。このシャトル弁１６は、二つの入口１６ａ，１６ｂの圧力バランスにならってシャトル弁１６ｄが移動し、入口１６ａ，１６ｂのいずれか一方が出口１６ｃに連通する。これにより、ロッド側油室１１ｒとヘッド側油室１１ｈとの油室断面積の差によって圧力バランスの不均衡が生じてピストン１１ｂが移動したときに、ロッド側管路１４またはヘッド側管路１５で余剰油が生じた場合には、タンク１７に余剰油を排出し、ロッド側管路１４またはヘッド側管路１５で作動油の不足が生じた場合には、タンク１７から作動油を吸い込む。
【００２２】
また、ロッド側管路１４、ヘッド側管路１５には、安全弁１８ａ，１８ｂが備えられ、ロッド側管路１４、ヘッド側管路１５内の作動油の圧力が規定以上となったときには、作動油をタンク１７に排出する。
【００２３】
コントローラ２０には、ロッド側管路１４、ヘッド側管路１５に設けた作動油の圧力を検出する圧力センサ２１ｒ，２１ｈと、油圧シリンダ１１のシリンダ１１ｃ内におけるピストン１１ｂの位置を検出するポテンショメータ２２と、からの検出信号が入力される。
【００２４】
このコントローラ２０では、船体の揺れを各種センサ等で検出し、その検出結果から、予め定められたテーブル等に基づいて決定されたフィン１の制御指令を、船体の航行制御盤から受け取る。この制御指令には、フィン１の角度（指令フィン角）、フィン１の角速度、そのために必要なポンプ１２から吐出する作動油の圧力が含まれる。
コントローラ２０は、受け取った制御指令と、圧力センサ２１ｒ，２１ｈ、ポテンショメータ２２から受け取った検出信号とに基づき、サーボモータ１３の回転数と回転方向を指示する指令信号を出力する。コントローラ２０から出力された指令信号は、サーボアンプ２４を経てサーボモータ１３に入力され、サーボモータ１３がその指令信号に基づいて作動することで、油圧シリンダ１１が駆動され、フィン１の角度が変更される。なお、サーボモータ１３には、ロータリーエンコーダ２５が設けられ、サーボモータ１３の回転数がサーボアンプ２４にフィードバックされるようにしても良い。
【００２５】
本実施形態において、コントローラ２０は、前記したように、制御指令と、圧力センサ２１ｒ，２１ｈ、ポテンショメータ２２から受け取った検出信号とに基づき、サーボモータ１３の回転数と回転方向を指示する指令信号を出力するに際し、以下に示すような制御演算を実施する。
図２に示すように、コントローラ２０で受け取った制御指令に含まれる、目標となるフィン１の角度である指令フィン角θｓと、ポテンショメータ２２から受け取った検出信号に基づいて得られる、その時点での実際のフィン１の角度である実フィン角θｒとから、指令フィン角θｓと実フィン角θｒの差分角度θ１を算出する（θ１＝θｓ−θｒ）。
【００２６】
そして、その差分角度θ１を２乗して増幅し、これを増幅指令フィン角（更新指令フィン角）θ２とする（θ２＝θ１２）。
さらに、増幅指令フィン角θ２を、予め定められた係数Ｋｘにより、さらに増幅し、これを、サーボモータ１３の回転数指令値θ３とする。この回転数指令値θ３は、増幅指令フィン角θ２に対応した角度だけフィン１の角度を変えるためのサーボモータ１３の回転数である。
【００２７】
ここで、差分角度θ１の絶対値が１°未満であるときには、差分角度θ１を２乗すると増幅指令フィン角θ２が差分角度θ１よりも小さくなってしまうため、差分角度θ１の絶対値が１°未満であるときには、サーボモータ１３の回転数指令値θ３を、差分角度θ１のまま、あるいは予め定めた係数Ｋｐを掛けてもよい。
【００２８】
コントローラ２０は、回転数指令値θ３に対応したサーボモータ１３の駆動電流値および駆動電圧値を予め定められたテーブル等に基づいて決定し、回転方向の指令とともに、サーボアンプ２４に出力する。
【００２９】
サーボアンプ２４は、決定された駆動電流値および駆動電圧値の電力を、船内供給電源３０から、決定された回転方向に応じてサーボモータ１３に供給させる。これにより、サーボモータ１３が所定方向に回転数指令値θ３で回転し、ポンプ１２を駆動する。すると、その回転方向に応じて、ロッド側管路１４およびヘッド側管路１５のいずれか一方に作動油を送り出し、ロッド側管路１４およびヘッド側管路１５のいずれか他方から作動油を吸い込む。その結果、油圧シリンダ１１のピストン１１ｂがシリンダ１１ｃ内でサーボモータ１３の回転方向に応じた方向に移動し、フィン１の角度が、一定の角速度で変わる。
【００３０】
コントローラ２０では、フィン１の角度を、ポテンショメータ２２から受け取った検出信号によってモニタリングしている。コントローラ２０では、実際のフィン１の角度の変化量が、差分角度θ１に到達した時点で、サーボモータ１３を停止させ、予め定めた時間、その角度を維持する。これによって、フィン１は、潮流や水流によって所定の揚力を発揮する。
予め定めた時間が経過した後は、コントローラ２０は、サーボモータ１３を、前記とは逆方向に回転させ、フィン１を元の角度に復帰させる。
【００３１】
上述したような構成によれば、フィン１を作動させる油圧シリンダ１１を駆動するサーボモータ１３に入力される、フィン１の角度を変化させるための信号（指令フィン角θｓと実フィン角θｒの差分角度θ１）を、２乗して増幅するようにした。これにより、サーボモータ１３の回転速度が高められて大きな流量が得られ、高い応答性で油圧シリンダ１１を駆動してフィン１の角度を変えることができる。
また、差分角度θ１の絶対値が１°未満であるときには、油圧駆動回路１０Ａでフィン１を動かす角度が小さいため、回転数指令値θ３を差分角度θ１のまま、もしくは予め定めた係数を掛けるのみ等としても応答性に特に影響は少ない。そして、指令フィン角θｓと実フィン角θｒの差分角度θ１が大きい場合にのみ、サーボモータ１３に入力する信号を増幅するようにすれば、応答性を有効に高めることができる。
【００３２】
また、図８に示した従来の構成に比較すれば、構成部品点数が少なくて済み、また、油圧シリンダ１１を作動すべき量に応じて、サーボモータ１３の回転数を変化させてポンプ１２を作動させるので、無駄な圧力を発生させる必要がなく、損失を低減できる。また、頻繁に作動しない状態では、サーボモータ１３を停止させる等して、その回転数を低くしておけば、エネルギー消費を抑えるとともに、作動油の発熱を抑えてコストを低減することが可能となっている。これにより、フィンの頻繁な作動が行われても回路内の油圧を所定以上に維持できるとともに、油圧ポンプの大型化に伴うコストアップを抑制することもできる。
【００３３】
なお、ここで、差分角度θ１を増幅するために、差分角度θ１を２乗することとしたが、これを、例えば差分角度に応じて、３乗、４乗というように、ｎ乗するようにしても良い（ｎは１を含まない１より大きな数）。
さらに、差分角度θ１の絶対値が１°未満であるときには、回転数指令値θ３を、差分角度θ１のまま、あるいは予め定めた係数Ｋｐを掛けてもよい、としたが、これに限るものではない。差分角度θ１の絶対値が小さい場合には、油圧駆動回路１０Ａでフィン１を動かす角度が小さいため、回転数指令値θ３を差分角度θ１のまま、あるいは予め定めた係数Ｋｐを掛ける差分角度θ１のしきい値は、１°に限らず、３°、５°等、適宜に設定することができる。さらに、差分角度θ１が大きいほど、増幅指令フィン角θ２が大きくなるよう、差分角度θ１の角度を複数段階に区分して、増幅度合いを漸次大きくしてもよい。
【００３４】
なお、上記第１実施形態において、ポテンショメータ２２で油圧シリンダ１１のピストン１１ｂの位置を検出することによって、フィン１の実フィン角θｒを把握するようにしたが、ポテンショメータ２２に代えて、ロータリーエンコーダ２５の検出値の変化量に基づいて、フィン１の実フィン角θｒを把握することもできる。
これには、図３に示すように、ロータリーエンコーダ２５の変化量に、これをサーボモータ１３の回転角度に変換するための係数Ｋｒを掛ける。得られたサーボモータ１３の回転角角度に基づき、予め用意されたサーボモータ１３の回転角とポンプ１２からの吐出量との関係を示すテーブルαｑ等から、ポンプ１２における作動油の吐出量を特定する。
特定された作動油の吐出量を、油圧シリンダ１１におけるピストン１１ｂの作動油の受圧面積で除算する。これにより、油圧シリンダ１１のピストン１１ｂのストローク変化量が算出される。
そして、得られたピストン１１ｂのストローク変化量に、予め定められた係数Ｋｓｔを掛けることで、実フィン角θｒを算出する。
【００３５】
このようにすれば、上記実施形態と同様の効果が得られるのに加え、ポテンショメータ２２を廃することができ、よりシンプルで信頼の高い構成を実現することができる。
【００３６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明のフィンスタビライザの油圧駆動回路、フィンスタビライザのフィン角度制御方法の第２実施形態について説明する。
ここで、以下に説明する第２実施形態において、上記第１実施形態と共通する構成については、図中に同符号を付してその説明を省略する。
図４に示すように、本実施形態の油圧駆動回路１０Ｂは、ポテンショメータ２２を備えない他は、部品構成は、上記第一の実施形態と同様となっている。
【００３７】
本実施形態において、コントローラ２０は、サーボモータ１３に対して出力している信号から、サーボモータ１３の駆動電流Ｄｉと駆動電圧Ｄｖの大きさを取得し、これに基づいて、制御を行う。
図５に示すように、コントローラ２０に入力される制御指令に含まれる、目標となるフィン１の角度である指令フィン角θｓに、予め定められた定数Ｋｔを乗算することにより、指令フィン角θｓにあるときのフィン１によって発生することのできる、船体の揺れを抑えるためのトルクを算出し、これを指定トルクＴｓとする。
また、予め用意されたサーボモータ１３の駆動電流および駆動電圧と、その駆動電流および駆動電圧にあるときのフィン１で発生するトルクとの関係を示すテーブルαｔ等に基づき、コントローラ２０（サーボアンプ２４）でサーボモータ（図示せず）に対して出力している実際のサーボモータ１３の駆動電流Ｄｉおよび駆動電圧Ｄｖから、実際にフィン１で発生している実トルクＴｒを求める。
【００３８】
そして、得られた指定トルクＴｓと、実トルクＴｒとから、指令フィン角の補正値θｈを算出し、これを、コントローラ２０から出力する。
そして、得られた指定トルクＴｓと、実トルクＴｒとから、以下の式により、指令フィン角の補正値θｈを算出し、これを、コントローラ２０から出力する。
θｈ＝（Ｔｓ−Ｔｒ）×θｘ／Ｔｘ
ここで、θｘは、フィン１の角度、Ｔｘはフィン１が角度θｘであるときの計画トルクである。
フィン１の角度とフィン１で発生しているトルクは大まかには比例関係と見なせるので、上述の式で補正角度を算出できる。また、詳細に算出しようとすれば、フィン１の角度と計画トルクとの関係を、予めテーブルもしくはマップで作成しておき、これを使って補正角度を求める方法も考えられる。
【００３９】
このような構成によれば、上記第一の実施形態と同様の作用効果が得られるのに加え、ポテンショメータ２２を用いることなく、よりシンプルで信頼の高い構成を実現することができる。
また、フィン１で発生しているトルクをパラメータとして制御を行うことにより、実際の潮流または水流の影響によって、コントローラ２０からの指令フィン角θｓと、実際のフィン１が発生している揚力とが一致しない場合でも、フィン１で発生すべき揚力の過不足を補正することにより、発生する揚力を最適化することができる。
【００４０】
〔第３実施形態〕
次に、本発明のフィンスタビライザの油圧駆動回路、フィンスタビライザのフィン角度制御方法の第３実施形態について説明する。
ここで、以下に説明する第３実施形態において、上記第１実施形態と共通する構成については、図中に同符号を付してその説明を省略する。以下に示す第３実施形態の構成は、上記第１または第２実施形態の構成と組み合わせて用いることのできるものである。
上記第１、第２実施形態においては、サーボアンプ２４を介してサーボモータ１３で用いる電気は、船舶内の各部に電気を供給する発電機等の船内供給電源３０から供給されている。これに対し、以下に示す第３実施形態では、図６に示す油圧駆動回路１０Ｃでは、サーボアンプ２４を介してサーボモータ１３で用いる電気を、船内供給電源３０と、バッテリ３１とから供給できるようになっている。
【００４１】
船内供給電源３０およびバッテリ３１からサーボアンプ２４への電源供給を制御する電源コントローラ３２は、図７に示すように、フィン１を、その時点での角度からコントローラ２０が決定した角度に向けて変化させるとき（図中、Ｘ１の部分）には、バッテリ３１に蓄電された電気をサーボアンプ２４に供給し、バッテリ３１の蓄電量で電力が不足する場合には船内供給電源３０からサーボアンプ２４に供給する。このようにしてバッテリ３１または船内供給電源３０から供給された電力によってサーボモータ１３が駆動され、ポンプ１２により、ロッド側管路１４またはヘッド側管路１５に作動油が送り込まれ、その圧力が高まっていく（図中、Ｘ２、Ｘ３の部分）。このときには、フィン１は、潮流や水流に抗して角度を変える必要があるため、サーボモータ１３でポンプ１２を駆動させてフィン１を動かす。
【００４２】
一方、コントローラ２０が決定した角度に調整されたフィン１を、元の角度に戻すとき（図中、Ｙ１の部分）には、潮流や水流からフィン１に作用する圧力により、フィン１が、元の角度に戻る方向に押圧される。これにより、ロッド側管路１４またはヘッド側管路１５を介して作動油がポンプ１２に戻り、ポンプ１２が逆回転する（図中、Ｙ２、Ｙ３の部分）。すると、ポンプ１２の逆回転にともなってサーボモータ１３が逆回転して発電がなされる。サーボモータ１３で発電された電力は、電源コントローラ３２により、バッテリ３１に回生充電される。
【００４３】
上述したような構成によれば、フィン１の角度が元の角度に戻るときにサーボモータ１３によりバッテリ３１に回生蓄電し、フィン１の角度を揺れを抑えるための角度まで動かす時には、バッテリ３１からの電力を用いるようにした。これにより、船内供給電源３０から供給される電力の消費量を抑えることができ、エネルギー効率のよいシステムを構成することができる。
【００４４】
上記各実施形態で示した構成は、本発明の主旨の範囲内であれば、構成の適宜の変更、追加を許容する。
例えば、バッテリ３１としては、フィンスタビライザ駆動専用に限らず、船全体電源に共通する他のバッテリを適用してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  フィン
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  油圧駆動回路
１１  油圧シリンダ
１１ａ  ロッド
１１ｂ  ピストン
１１ｃ  シリンダ
１１ｈ  ヘッド側油室
１１ｒ  ロッド側油室
１２  ポンプ
１３  サーボモータ（モータ）
１４  ロッド側管路（第一の管路）
１５  ヘッド側管路（第二の管路）
１６  シャトル弁
１７  タンク
１８ａ，１８ｂ  安全弁
２０  コントローラ
２１ｒ，２１ｈ  圧力センサ
２２  ポテンショメータ
２４  サーボアンプ
２５  ロータリーエンコーダ
３０  船内供給電源
３１  バッテリ
３２  電源コントローラ
【図１】
2014061842.tif 000003
【図２】
2014061842.tif 000004
【図３】
2014061842.tif 000005
【図４】
2014061842.tif 000006
【図５】
2014061842.tif 000007
【図６】
2014061842.tif 000008
【図７】
2014061842.tif 000009
【図８】
2014061842.tif 000010