(57)【要約】【課題】転輪球が収容されたコンテナを支えるダンパ装置において、不感帯を発生させることなく、船体の加速度が非常に大きくなった場合であっても確実にコンテナの傾きを抑える。【解決手段】一端４ｃ１が支持体３側に接続され他端４ｃ２がコンテナ５側に接続されると共に内部に磁性流体４ｃ５が封入された二重管ベローズ４ｃと、磁性流体４ｃ５の粘度を高めるための磁場を形成する電磁石４ｉと、船体の加速度が閾値を超えたときに電磁石４ｉに通電する加速度測定ユニット４ｊとを備える。【選択図】図２
2015040603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転輪球を収容するコンテナと、船体に固定されると共に前記コンテナを支持する支持体との間に介装されるダンパ装置であって、
前記コンテナのロール方向及びピッチ方向の振動を減衰させる減衰部と、
一端が前記支持体側に接続され他端が前記コンテナ側に接続されると共に内部に磁性流体が封入された二重管ベローズと、
前記磁性流体の粘度を高めるための磁場を形成する電磁石と、
前記船体の加速度が閾値を超えたときに前記電磁石への通電量を増やす加速度測定ユニットと
を備えることを特徴とするダンパ装置。
【請求項２】
前記二重管ベローズに対して高さ方向に配列される複数の電磁石が取り付けられ、高さ方向から見て複数の前記電磁石が重ならずに配置されていることを特徴とする請求項１記載のダンパ装置。
【請求項３】
転輪球を収容するコンテナと、船体に固定されると共に前記コンテナを支持する支持体と、前記支持体及び前記コンテナの間に介装されるダンパ装置とを備えるジャイロコンパスであって、
前記ダンパ装置として、請求項１または２記載のダンパ装置を備えることを特徴とするジャイロコンパス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダンパ装置及びジャイロコンパスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶用のジャイロコンパスは、転輪球を収容するコンテナと、このコンテナを支持すると共に船体に固定される支持体と、これらのコンテナと支持体との間に介装されるダンパ装置とを備えている。例えば、特許文献１には、ゴムラバーによってコンテナのロール方向及びピッチ方向の振動を減衰させるダンパ装置が開示されている。また、近年では、ゴムラバーに換えて、シリコンオイルが封入された容器の内部で分銅を移動させることにより上記振動を減衰させるダンパ装置も用いられている。
【０００３】
このようなダンパ装置を備えることによって、船体の加速度が大きくなった場合であっても、コンテナの水平姿勢に対する傾きを抑え、コンテナに収容された転輪球への負荷を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９１２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、暴風等の過酷な環境での航行等により瞬間的に船体の加速度が非常に大きくなる場合もあり、従来のダンパ装置でコンテナの傾きを抑えきることができないことも想定される。このような場合には、転輪球への負荷が大きくなり、測定精度の低下等の原因となる。
【０００６】
これを防止するためには、例えば、粘度の高いシリコンオイルを用いることも考えられる。しかしながら、このような場合には、船体の加速度が小さいときに分銅がシリコンオイル中を移動することができず、いわゆる不感帯が発生してしまうため、船体の加速度が小さい場合において常にコンテナを水平に維持することができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、転輪球が収容されたコンテナを支えるダンパ装置において、不感帯を発生させることなく、船体の加速度が非常に大きくなった場合であっても確実にコンテナの傾きを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、転輪球を収容するコンテナと、船体に固定されると共に上記コンテナを支持する支持体との間に介装されるダンパ装置であって、上記船体に対する上記コンテナのロール方向及びピッチ方向の振動を減衰させる減衰部と、一端が上記支持体側に接続され他端が上記コンテナ側に接続されると共に内部に磁性流体が封入された二重管ベローズと、上記磁性流体の粘度を高めるための磁場を形成する電磁石と、上記船体の加速度が閾値を超えたときに上記電磁石への通電量を増やす加速度測定ユニットとを備えるという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記二重管ベローズに対して高さ方向に配列される複数の電磁石が取り付けられ、高さ方向から見て複数の上記電磁石が重ならずに配置されているという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、転輪球を収容するコンテナと、船体に固定されると共に上記コンテナを支持する支持体と、上記支持体及び上記コンテナの間に介装されるダンパ装置とを備えるジャイロコンパスであって、上記ダンパ装置として、上記第１または第２の発明であるダンパ装置を備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、船体の加速度が閾値を超えたときに電磁石に通電されて磁性流体の粘度が高くなる。これによって、二重管ベローズが曲がるときにより多くの運動エネルギが熱エネルギに変換されることになり、ダンパ装置における減衰率が高まる。
【００１３】
このような本発明によれば、船体の加速度が閾値を超えるような大きなものとなった場合にダンパ装置の減衰率が高まり、コンテナの傾斜が抑制される。このため、船体の加速度が非常に大きくなったとしても、コンテナの水平姿勢を維持することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、船体の加速度が閾値を超えるような大きなものとなった場合にのみ磁性流体の粘度が高くなるため、船体の加速度が閾値を超えるような大きなものとならない限りは、船体に対するコンテナの傾動に対する抵抗が小さい。よって、船体の加速度が小さい場合であっても、船体に対してコンテナを傾動させることができ、不感帯が発生することを防止することができる。
【００１５】
したがって、本発明によれば、転輪球が収容されたコンテナを支えるダンパ装置において、不感帯を発生させることなく、船体の加速度が非常に大きくなった場合であっても確実にコンテナの傾きを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態におけるダンパ装置を備えるジャイロコンパスの概略構成を示す全体図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるダンパ装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係るダンパ装置及びジャイロコンパスの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更する。
【００１８】
図１は、本実施形態のダンパ装置を備えるジャイロコンパス１の概略構成を示す全体図である。図１に示すように、ジャイロコンパス１は、筐体２と、支持体３と、ダンパ装置４と、コンテナ５と、転輪球（不図示）とを備えている。
【００１９】
筐体２は、支持体３、ダンパ装置４、コンテナ５及び転輪球等を収容しており、船体Ｓに対して固定されている。この筐体２の内部には、支持体３を取り付けるためのフランジ２ａが設けられている。
【００２０】
支持体３は、筐体２のフランジ２ａに固定されており、ダンパ装置４を介して、コンテナ５を吊り下げ支持する。このような支持体３は、筐体２を介して船体Ｓに対して剛に固定されており、船体Ｓの揺れと共に移動する。
【００２１】
ダンパ装置４は、コンテナ５と、支持体３との間に介装されており、コンテナ５の船体Ｓに対するロール方向及びピッチ方向の振動を減衰させる。コンテナ５は、指北部として機能する転輪球を収容する容器であり、内部に満たされた支持液を介して、転輪球を支持している。
【００２２】
図２は、ダンパ装置４の概略構成を模式的に示す縦断面図である。この図に示すように、ダンパ装置４は、上取付部４ａと、下取付部４ｂと、二重管ベローズ４ｃと、取付台４ｄと、ボールジョイント４ｅと、分銅４ｆと、シリコンオイル容器４ｇと、支持バネ４ｈと、電磁石４ｉと、加速度測定ユニット４ｊとを備えている。
【００２３】
上取付部４ａは、支持体３に対して固定される板状の部位であり、支持体３の下面に対して固定されている。下取付部４ｂは、コンテナ５に対して固定される板状の部位であり、二重管ベローズ４ｃを介して上取付部４ａに接続されている。この下取付部４ｂは、コンテナ５の上部に対して固定されている。この下取付部４ｂには、シリコンオイル容器４ｇを上下方向に移動可能とする貫通孔４ｂ１が中央部に設けられると共に、貫通孔４ｂ１の縁部から立設するように設けられ、シリコンオイル容器４ｇの下取付部４ｂに対する横方向の移動を規制するストッパ４ｂ２が設けられている。
【００２４】
二重管ベローズ４ｃは、上端４ｃ１（一端）が上取付部４ａに接続され、下端４ｃ２（他端）が下取付部４ｂに接続されている。つまり、二重管ベローズ４ｃは、上端４ｃ１が上取付部４ａを介して支持体３に接続され、下端４ｃ２が下取付部４ｂを介してコンテナ５に接続されている。
【００２５】
この二重管ベローズ４ｃは、小径のベローズ４ｃ３と、この小径のベローズ４ｃ３と同心円状に配置される大径のベローズ４ｃ４とを有している。これらのベローズ４ｃ３とベローズ４ｃ４とは上端及び下端で一体化されることによって、二重管ベローズ４ｃの内部（ベローズ４ｃ３とベローズ４ｃ４との間）に閉空間が形成されている。この閉空間には、磁性流体４ｃ５が封入されている。
【００２６】
この磁性流体４ｃ５は、磁場が加わることにより粘度を高める流体であり、界面活性剤で覆われた強磁性微粒子が水や油等のベース液に含まれた磁性コロイド溶液からなる。本実施形態では、電磁石４ｉによって形成された磁場が加えられることによって粘度を高める。
【００２７】
取付台４ｄは、ボールジョイント４ｅが取り付けられる台であり、上取付部４ａの下面の中央部に固定されている。ボールジョイント４ｅは、取付台４ｄに固定されるボール部４ｅ１と、シリコンオイル容器４ｇと一体化された受部４ｅ２とから構成されている。このようなボールジョイント４ｅは、支持体３に対してシリコンオイル容器４ｇを傾動可能に接続している。
【００２８】
分銅４ｆは、シリコンオイル４ｇ１が充填されたシリコンオイル容器４ｇに収容された錘であり、ボールジョイント４ｅのボール部４ｅ１に対して下方から一体的に接続されている。このような分銅４ｆは、ボール部４ｅ１、取付台４ｄ、上取付部４ａを介して支持体３に対して固定されており、船体Ｓに対して剛に固定されている。このため、分銅４ｆは、船体Ｓの揺動に合わせて移動される。
【００２９】
シリコンオイル容器４ｇは、内部にシリコンオイル４ｇ１を収容する容器であり、支持バネ４ｈを介して、下取付部４ｂによって支持されている。このシリコンオイル容器４ｇは、下取付部４ｂに設けられた貫通孔４ｂ１より僅かに小径とされ、下部が貫通孔４ｂ１に挿入された状態で支持されている。このようなシリコンオイル容器４ｇは、支持バネ４ｈの伸縮によって上下動可能とされている。
【００３０】
なお、本実施形態においては、分銅４ｆがシリコンオイル４ｇ１内を移動することによって、運動エネルギが熱エネルギに変換されてシリコンオイル容器４ｇに下取付部４ｂを介して固定されたコンテナ５のロール方向及びピッチ方向の振動を減衰させる。すなわち、本実施形態においては、分銅４ｆと、シリコンオイル４ｇ１が充填されたシリコンオイル容器４ｇとによって、本発明の減衰部が構成されている。
【００３１】
支持バネ４ｈは、シリコンオイル容器４ｇを囲むように例えば４本設けられている。各支持バネ４ｈは、上端がシリコンオイル容器４ｇに固定され、下端が下取付部４ｂの上面に固定されている。
【００３２】
電磁石４ｉは、二重管ベローズ４ｃの内壁面に対して複数取り付けられている。これらの電磁石４ｉは、二重管ベローズ４ｃの高さ方向及び周方向に分散して配置されており、高さ方向から見て重ならないように配置されている。これらの電磁石４ｉは、加速度測定ユニット４ｊと電気的に接続されており、加速度測定ユニット４ｊが備える後述の駆動制御部４ｊ２から通電されることによって、磁性流体４ｃ５の粘度を高めるための磁場を形成する。
【００３３】
加速度測定ユニット４ｊは、加速度センサ４ｊ１と、駆動制御部４ｊ２とからなる。加速度センサ４ｊ１は、支持体３の中央部（すなわちコンテナ５の直上）に配置されており、船体Ｓの加速度を計測すると共に、この加速度を示す信号を出力する。駆動制御部４ｊ２は、加速度センサ４ｊ１の側方において支持体３上に配置されており、加速度センサ４ｊ１から入力される信号が示す加速度の値に応じて電磁石４ｉに通電を行う。この駆動制御部４ｊ２は、予め所定の閾値を記憶しており、加速度センサ４ｊ１から入力される信号が示す加速度の値が、上記閾値を超えた場合に、電磁石４ｉに対して通電する（すなわち通電量を増やす）。
【００３４】
駆動制御部４ｊ２が記憶する閾値は、加速度が与えられることによって支持体３に対して傾くコンテナ５が、支持体３に対して接触しないように設定される。例えば、コンテナ５が支持体３に接触することがない範囲で最大の加速度が上記閾値として設定される。
【００３５】
次に、ジャイロコンパス１の動作について説明する。このように構成されたジャイロコンパス１では、船体Ｓの加速度が駆動制御部４ｊ２で記憶する閾値以下である場合には、駆動制御部４ｊ２は、電磁石４ｉに対して通電を行わない。このような場合には、磁性流体４ｃ５の粘性が低く、二重管ベローズ４ｃが自由に変形することができる。
【００３６】
ここで、船体Ｓがピッチ方向あるいはロール方向に揺動すると、船体Ｓの揺動に伴って筐体２及び支持体３が同様に揺動する。さらに、支持体３に固定されたボールジョイント４ｅのボール部４ｅ１及び分銅４ｆも同様に揺動する。一方、ボールジョイント４ｅの受部４ｅ２は、ボール部４ｅ１に対して摺動し、これによってシリコンオイル容器４ｇが水平状態を維持する。さらに、分銅４ｆがシリコンオイル４ｇ１中を移動し、揺動による運動エネルギが摩擦熱となって放出されるため、シリコンオイル容器４ｇすなわちコンテナ５の揺動が抑制される。
【００３７】
このとき、磁性流体４ｃ５の粘度が低い状態であると、二重管ベローズ４ｃは自由に変形するためシリコンオイル４ｇ１中の分銅４ｆの移動の抵抗とならず、揺動による船体Ｓの加速度が小さい場合であっても、ボールジョイント４ｅの動作が阻害されずに、コンテナ５が常に水平姿勢に維持される。
【００３８】
なお、磁性流体４ｃ５の粘度が低い状態において、船体Ｓに対して鉛直方向に加速度が生じると、当該加速度によって支持バネ４ｈ及び二重管ベローズ４ｃが伸縮し、コンテナ５が鉛直方向に振動することが抑制される。
【００３９】
一方、非常に急激で大きな揺動等が発生することで、船体Ｓの加速度が駆動制御部４ｊ２で記憶する閾値を超える場合には、駆動制御部４ｊ２は、電磁石４ｉに対して通電を行う。これによって電磁石４ｉが磁場を形成し、磁性流体４ｃ５の粘度が高くなる。このように磁性流体４ｃ５の粘度が高い状態であると、二重管ベローズ４ｃの変形によって多くの運動エネルギが熱エネルギに変換されることになり、コンテナ５への運動エネルギが伝達されることを抑制し、コンテナ５の揺動が抑制される。
【００４０】
次に、ジャイロコンパス１に設置された本実施形態のダンパ装置４の作用及び効果について説明する。本実施形態のダンパ装置４においては、船体Ｓの加速度が閾値を超えたときに電磁石４ｉに通電されて磁性流体４ｃ５の粘度が高くなる。これによって、二重管ベローズ４ｃが曲がるときにより多くの運動エネルギが熱エネルギに変換されることになり、ダンパ装置４における減衰率が高まる。
【００４１】
このような本実施形態のダンパ装置４によれば、船体Ｓの加速度が閾値を超えるような大きなものとなった場合にダンパ装置４の減衰率が高まり、コンテナ５の傾斜が抑制される。このため、船体Ｓの加速度が非常に大きくなったとしても、コンテナ５の水平姿勢を維持することができる。
【００４２】
また、本実施形態のダンパ装置４によれば、船体Ｓの加速度が閾値を超えるような大きなものとなった場合にのみ磁性流体４ｃ５の粘度が高くなるため、船体Ｓの加速度が閾値を超えるような大きなものとならない限りは、船体Ｓに対するコンテナ５の傾動に対する抵抗が小さい。よって、船体Ｓの加速度が小さい場合であっても、船体Ｓに対してコンテナ５を傾動させることができ、不感帯が発生することを防止することができる。
【００４３】
したがって、本実施形態のダンパ装置４によれば、転輪球が収容されたコンテナ５を支えるダンパ装置４において、不感帯を発生させることなく、船体Ｓの加速度が非常に大きくなった場合であっても確実にコンテナ５の傾きを抑えることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態のダンパ装置４によれば、ボールジョイント４ｅのボール部４ｅ１を揺動中心として船体Ｓに対してコンテナ５が揺動中心となる。また、磁性流体４ｃ５を有する二重管ベローズ４ｃは、ダンパ装置４の構成要素のなかでは上記揺動中心に対して遠方に配置されている。つまり、本実施形態のダンパ装置４においては、揺動中心から遠い位置に磁性流体４ｃ５が配置されている。このため、揺動中心の近くに磁性流体４ｃ５を配置するよりも、粘度が高くなったときにおける揺動の抑止効果（すなわち減衰効果）が高くなる。
【００４５】
また、本実施形態のダンパ装置４においては、二重管ベローズ４ｃに対して高さ方向に配列される複数の電磁石４ｉが取り付けられ、高さ方向から見て複数の電磁石４ｉが重ならずに配置されている。このため、二重管ベローズ４ｃが収縮したときに、電磁石４ｉ同士が干渉し、二重管ベローズ４ｃの圧縮を阻害したり、電磁石４ｉが破損したりすることを防止することができる。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態においては、ボールジョイント４ｅ、分銅４ｆ及びシリコンオイル容器４ｇを囲うように単一の二重管ベローズ４ｃを配置する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、磁性流体を内包する小径の二重管ベローズをボールジョイント４ｅ、分銅４ｆ及びシリコンオイル容器４ｇの周囲に環状に複数配列する構成を採用することも可能である。このとき、電磁石は必ずしも二重管ベローズの表面に取り付ける必要はなく、二重管ベローズから離間した位置に配置しても良い。
【００４８】
また、上記実施形態における電磁石の大きさ、数及び配置位置は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、二重管ベローズ４ｃから離間した位置に電磁石を設置することも可能である。また、二重管ベローズ４ｃの外側面に対して電磁石を設置する構成を採用することも可能である。
【００４９】
また、上記実施形態においては、船体Ｓの加速度が閾値を超えるか否かで、電磁石４ｉに通電するか否かを切り替えるのみの構成を採用している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。磁性流体４ｃ５は、磁場の強さによって粘度が変化する。このため、船体Ｓの加速度に応じて電磁石４ｉへの通電量を変化させるような構成を採用することもできる。これによって、磁性流体４ｃ５の粘度を船体Ｓの加速度に適したものとなるように調整することが可能となる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、分銅４ｆと、シリコンオイル４ｇ１が充填されたシリコンオイル容器４ｇとによって、本発明の減衰部が構成されているとした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ゴムラバー等を用いた他の減衰部を用いる構成を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１……ジャイロコンパス、３……支持体、４……ダンパ装置、４ｃ……二重管ベローズ、４ｃ１……上端（一端）、４ｃ２……下端（他端）、４ｃ３……ベローズ、４ｃ４……ベローズ、４ｃ５……磁性流体、４ｅ……ボールジョイント、４ｆ……分銅、４ｇ……シリコンオイル容器、４ｇ１……シリコンオイル、４ｈ……支持バネ、４ｉ……電磁石、４ｊ……加速度測定ユニット、４ｊ１……加速度センサ、４ｊ２……駆動制御部、５……コンテナ、Ｓ……船体
【図１】
2015040603.tif 000003
【図２】
2015040603.tif 000004