(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に搭載される送受信装置であって、音波または電波を送受信する送受信器と、船舶が動揺したときに前記送受信器に生じる動揺を修正する動揺修正装置と、少なくとも船舶または送受信器のいずれかの姿勢と加速度の一方を検出する検出手段とを備え、
前記動揺修正装置は、
前記検出手段が検出した姿勢または加速度信号に基づいて送受信器の姿勢を変化させ船舶に前記送受信器を支持するため並列に配置された前記複数のアクチュエータと、
前記送受信器に設けられ前記送受信器の送受信の方位角を変える回転手段と、
前記複数のアクチュエータと前記回転手段との運動を制御する制御手段と、
を有し、前記制御手段は船舶の動揺により発生する送受信器の動揺を補償するように前記複数のアクチュエータと回転手段とを制御することを特徴とする船舶用送受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記複数のアクチュエータは、３個の油圧サーボアクチェータであることを特徴とする船舶用送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶に搭載される送受信装置およびこの送受信装置が備える動揺修正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の船舶に搭載される送受信器では、送受信器が船体に固定されていたので、船体の動揺に応じて送受信器も動揺する。その結果、送受信器を用いて測定をする場合には、測定誤差が増加したり、送信や受信不良が生じる恐れがあった。そこで船体の動揺により生じた送受信器の測定誤差を低減するために、例えばソーナー装置では、ジャイロ等の検出手段が測定した船体のロールやピッチデータを用いて送受波器の測定誤差を算出し、この測定誤差を用いて送受信器から得られた信号や画像を補正していた。
【０００３】
また、例えば特開２００１−１５１１９０号公報に記載のように、送受信器を平行四辺形リンクの１辺に取付け、この平行四辺形リンクの他の１辺を船体に沿って取付ける。そして、平行四辺形の角度を変えることにより、超音波送受波器を海底面に対して正確に対峙させることにより、正確な海面データが得られるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の前者のものでは、送受信器が動揺しても目標物からの反射音を確実に受信できるようにするために、送受信器が大型化し、コストが上昇するおそれがある。また、信号や画像を補正するのには膨大な計算が必要となり、船舶に搭載する計算機が大型化したり、小型の計算機の場合には応答に多大な時間を要する。
【０００５】
上記従来技術の後者の特開２００１−１５１１９０号公報に記載のものは、超音波送受波器の角度設定を任意に行えるが、船体が動揺したときに超音波送受波器の動揺を修正することについては配慮されていないので、船体の動揺の影響を受けやすい。
【０００６】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は船舶に搭載される送受信器の測定精度を向上させることまたは送受信器の送受信不良を防止することにある。本発明の他の目的は、船舶用送受信装置の応答性と信号精度を向上させることにある。本発明はこれら目的の少なくともいずれかを達成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、船舶に搭載される送受信装置であって、音波または電波を送受信する送受信器と、船舶が動揺したときに前記送受信器に生じる動揺を修正する動揺修正装置と、少なくとも船舶または送受信器のいずれかの姿勢と加速度の一方を検出する検出手段とを備え、前記動揺修正装置は、前記検出手段が検出した姿勢または加速度信号に基づいて送受信器の姿勢を変化させ船舶に前記送受信器を支持するため並列に配置された前記複数のアクチュエータと、前記送受信器に設けられ前記送受信器の送受信の方位角を変える回転手段と、前記複数のアクチュエータと前記回転手段との運動を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は船舶の動揺により発生する送受信器の動揺を補償するように前記複数のアクチュエータと回転手段とを制御するものである。
【０００８】
そしてこの特徴において、複数のアクチュエータはリンク機構に接続されていることが望ましく、送受信器の送受信の方位角を変える回転手段を送受信器に設けてもよい。また、動揺修正装置の有する複数のアクチュエータの運動と回転手段の運動とを制御する制御手段を設け、この制御手段は船舶の動揺により発生する送受信器の動揺を補償するように複数のアクチュエータと回転手段とを制御することが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る船舶用送受信装置のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図６に、船舶用受信装置９０を搭載した船舶の例を示す。ここで、送受信器８２は水中の物体を確認するソーナーであり、船舶の船体８０の底部に動揺修正装置８１を介して取付けられている。ソーナー８２から水中に発信された音波は、目標物８４に当たって反射する。ソーナー８２はこの反射音を受信し、目標物８４の位置を測定する。このソーナー８２により目標物を測定する際、波や風等により船体８０が動揺すると、ソーナー８２も船体８０とともに動揺し、測定誤差が発生する。そこで、船体８０の動揺に起因する送受信器８２の動揺を補償するために、動揺修正装置８１が設けられている。
【００１１】
動揺修正装置８１を備えた送受信装置９０の詳細を、図１および図２を用いて説明する。図１は、船体１１の底部に動揺修正装置８１を介して送受信器１３を固定した様子を示す斜視図である。図２は、図１に示した送受信装置の制御系統を示す図である。送受信器１３は、音波または電波を放射および受信するアンテナ部１３ａと、このアンテナ部１３ａを保持するベース１２とを備えている。
【００１２】
ベース１２の上面では３個の油圧サーボアクチュエータ８〜１０の一端部が、ユニバーサルジョイント１７〜１９を介してベース１２に接続されている。油圧サーボアクチュエータ８〜１０の各々の他端部は、船体１１側にピンジョイント１４〜１６で接続されている。ここで、油圧サーボアクチュエータ８〜１０を固定するジョイントは、使用されるアクチュエータの個数や必要とする自由度から選定される。
【００１３】
油圧サーボアクチュエータ８〜１０は、ジャイロあるいは加速度計２４が検出した船体１１あるいは送受信器１３の動揺と、油圧シリンダ５〜７の位置を検出する変位計２０〜２２の出力とに基づいて、コントローラ２３により駆動される。具体的には、船体１１とベース１２間の距離を変化させて、船体１１の動揺に対する送受信装置１３の動揺をキャンセルする。これにより、測定精度を向上でき、画像補正に必要な計算量を大幅に減らすことが可能になる。
【００１４】
なお、油圧サーボアクチュエータ８〜１０の駆動源には、油圧シリンダ５の変位をフィードバックしてモータ２で直接ポンプ３の吐出量を制御する油圧サーボアクチュエータ８を用いている。そのため、油圧サーボアクチュエータ８の油圧回路に、油量の過不足を調整するチェック弁２５、２６とタンク４を設けている。
【００１５】
本実施例では油圧サーボアクチュエータを３個を並列に設けて送受信装置１３の動揺を低減しているが、さらに多くのアクチュエータを並列に配置してもよい。その例としては、６個のアクチュエータを用いるスチュワートプラットフォームがある。このように多くのアクチュエータを用いることにより、本実施例ではロールとピッチの動揺制御しかできなかったものを、ヨー制御も可能となる。
【００１６】
つまり、本実施例では油圧サーボアクチュエータ８〜１０が、船体１１側にピンジョイント１４〜１６を介して接続される。しかし、アクチュエータが４個以上になるとロール、ピッチおよびヨーの３軸の回転動作が可能になり、より正確に船体の動揺に対する送受信器の動揺をキャンセルできる。ただし、アクチュエータの数が増えるとコスト増となるので、要求精度とコストを勘案して動揺修正機構の構成を定めればよい。なお、船体の前後方向の軸回転をロール、このロール軸に直交する左右方向の軸回転をピッチ、ロール軸に直交する上下方向の軸回転をヨーと定義する。
【００１７】
次に、本発明に係る動揺修正装置の他の実施例を、図３を用いて説明する。  本実施例が図１に示した実施例と異なる点は、３個の油圧サーボアクチュエータの中の１個を、リンクとしたことにある。つまり、送受信器３２が固定されているベース３１は、船体３０に２個の油圧サーボアクチュエータ２７、２８とリンク機構２９によって並列に支持されている。油圧サーボアクチュエータ２７、２８およびリンク機構２９は、船体３０側にピンジョイント３３〜３５を介して、ベース３１側にはユニバーサルジョイント３６〜３８を介して接続されている。本実施例によれば、送受信器３２の位置は微少量だけずれるものの、このずれを演算により補正することが可能であるから、２個のサーボアクチュエータ２７、２８を用いるだけで送受信装置９０の動揺を制御でき、低コスト化および軽量化が可能になる。
【００１８】
次に、本発明に係る動揺修正装置のさらに他の実施例を、図４を用いて説明する。
本実施例が、図１に示した実施例と異なる点は、ベース４５に、送受信器５５を回転駆動する旋回機構４７を設けたことにある。送受信器４６が取付けられているベース４５には、３個の油圧サーボアクチュエータ４１〜４３の一端部がユニバーサルジョイント５１〜５３を介して接続されている。油圧サーボアクチュエータ４１〜４３の他端部は、船体４４にピンジョイント４８〜５０を介して接続されている。油圧サーボアクチュエータ４１〜４３制御することにより、船体４４の動揺に対して送受信器４６の動揺をキャンセルできる。
【００１９】
また本実施例では、ベース４５上に送受信器４６の送受信面５５の方位角５４を変える旋回機構４７を設けているので、送受信器４６を用いて船体４４の側面や後方にある物体の探索が可能となる。前述した通り、４個以上のアクチュエータを用いると送受信器４６のヨー制御も可能になる。しかし、アクチュエータ同士が干渉する恐れが生じるので、船体４４に対して全方位を探索する場合には旋回機構４７を設けるのがよい。この旋回機構４７を設けることにより、波や風等によるヨーの修正も可能になる。この結果、何らかの要因により船体４４が動揺しても、送受信器４６を動揺させることがなく、送受信器を用いた測定精度を向上できる。なお、旋回機構を設けた場合には、動揺修正装置４０に必ずしもヨー制御させる必要はない。
【００２０】
次に、本発明に係る動揺修正装置のさらに他の実施例を、図５を用いて説明する。
本実施例が図１の実施例と異なる点は、３個の油圧サーボアクチュエータで船体とベースを接続する代わりに、３個のリンクを設け、このリンクの船体側取付け位置を油圧サーボアクチュエータを用いて可変にしたことにある。具体的には、油圧サーボアクチュエータ６１〜６３を、船体６４に固定する。油圧サーボアクチュエータ６１〜６３が備える油圧シリンダの各ロッドは、リニアガイド６７〜６９上をスライドするスライダに接続されている。スライダにはリンク７３〜７５を固定するピンジョイント７６〜７８が取付けられている。リンク７３〜７５は並列に配置されている。リンク７３〜７５の一端部はピンジョイント７６〜７８に接続されており、他端部はユニバーサルジョイント７０〜７２を介してベース６５に接続されている。ベース６５には、送受信器６６が固定されている。
【００２１】
このように構成した本実施例では、油圧シリンダの変位を制御すると、船体６４と各リンク７３〜７５の成す角度が変化する。これにより、船体６４の動揺に対する送受信器６６の動揺をキャンセルできる。油圧サーボアクチュエータ６１〜６３は船体６４に固定されているので、可動部の質量が軽減され応答を早めることができる。この実施例において、図４に示した実施例のように、送受信器６６の送受信面７９の方位角を変えられる旋回機構を付与すれば、全方位の物体探索が可能になる。なお、本実施例においても、図３に示した実施例のように、複数の油圧サーボアクチュエータの中の１本をリンク機構に置き換えてもよい。
【００２２】
上記各実施例においては、駆動源に油圧サーボアクチュエータを用いているが、油圧サーボアクチュエータの代わりに、油圧源を有し制御弁を用いて油圧シリンダを制御する一般的な油圧システムでもよい。その場合、低コスト化には有利となる。また、大きな駆動力を必要としないときには、モータとボールネジを用いた駆動系やモータと歯車を用いた駆動系でもよい。
【００２３】
本発明に係る動揺修正装置のさらに他の実施例を、図７を用いて説明する。  本実施例は、上記各実施例と異なり船体８７の上面に電波等を送受信するアンテナ８５を取付けるベース８５ａが置かれている。船体８７の甲板上にアンテナ８５を設置する場合に、上記何れかの実施例で説明した動揺修正装置８６でアンテナ８５のベース８５ａを支持する。本実施例によれば、波や風等によって船体８７が動揺しても、送信および受信不良によるトラブルを防止することができる。また、動揺修正装置としてだけではなく、アンテナ８５を任意の方向、例えば衛星の方向等に向ける姿勢制御装置の役割も兼ねることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、船舶に搭載した送受信器に船舶の動揺を補償する動揺修正装置を設けたので、目標物の位置測定や電波の送受信を正確に実行できる。また、膨大な画像処理を必要とせず、計算機の小型化や応答時間の短縮が可能に成る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動揺修正装置の一実施例の斜視図である。
【図２】図１に示した動揺修正装置を制御する制御系の模式図である。
【図３】本発明に係る動揺修正装置の他の実施例の斜視図である。
【図４】本発明に係る動揺修正装置のさらに他の実施例の斜視図である。
【図５】本発明に係る動揺修正装置のさらに他の実施例の斜視図である。
【図６】ソーナー説明する図である。
【図７】本発明に係るアンテナ機構の一実施例の模式図である。
【符号の説明】
１…動揺修正装置、８〜１０…油圧サーボアクチュエータ、１１…船体、１２…ベース、１３…送受信器、１４〜１６…ピンジョイント、１７、１８、１９…ユニバーサルジョイント、２３…コントローラ（制御装置）、２４…ジャイロあるいは加速度計、２７、２８…油圧サーボアクチュエータ、２９…リンク機構、３０…船体、３１…ベース、３２…送受信器、３３〜３５…ピンジョイント、３６〜３８…ユニバーサルジョイント、４１〜４３…油圧サーボアクチュエータ、４４…船体、４５…ベース、４６…送受信器、４７…旋回機構、４８〜５０…ピンジョイント、５１〜５３…ユニバーサルジョイント、５５…送受信面、６１〜６３…油圧サーボアクチュエータ、６４…船体、６５…ベース、６６…送受信器、６７〜６９…リニアガイド、７０〜７２…ユニバーサルジョイント、７３〜７５…リンク機構、７６〜７８…ピンジョイント、７９…送受信面、８０…船体、８１…動揺修正装置、８２…送受信器、８６…動揺修正装置、８７…船体、９０…送受信装置。
【図１】
0003900944.tif 000002
【図２】
0003900944.tif 000003
【図３】
0003900944.tif 000004
【図４】
0003900944.tif 000005
【図５】
0003900944.tif 000006
【図６】
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【図７】
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