JP2002087375A

JP2002087375A - 海洋観測ブイ

Info

Publication number: JP2002087375A
Application number: JP2000284206A
Authority: JP
Inventors: Risuke Nayama; 理介名山; Masahiko Toyoda; 真彦豊田; Hitoshi Kobayashi; 仁小林
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】不測のブイの破損等のおそれが少なく観測デ
ータを安定的に収集可能な海洋観測ブイを提供する。【解決手段】海洋の状態を観測する海洋観測ブイ１０
であって、ブイ本体部１０ａと、前記ブイ本体部の深度
を海水面上の第１深度と前記第１深度以外の第２深度に
制御可能な深度制御部２５とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋観測ブイに関
し、特に、不測のブイの破損等のおそれが少なく観測デ
ータを安定的に収集可能な海洋観測ブイに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、海洋の水温や流速等の情報を観測
し、利用するために海洋観測ブイが設置されている。こ
の海洋観測ブイは、例えば、赤道域の暖水が世界中の気
候に及ぼす影響等を調査する目的に用いられる。海洋観
測ブイの一例として、海洋科学技術センターのトライト
ンブイがある。

【０００３】図４に示されるように、従来の海洋観測ブ
イ５０は、海底Ｂにアンカリングされた有索式である。
すなわち、海洋観測ブイ５０のブイ本体５１は、海底Ｂ
に固設された重り５２とワイヤー５３で堅牢に繋がれ、
浮体として海水面上に浮いていた。

【０００４】このことから、ブイ設置海域を航行する船
舶または当該海域で漁ろうに従事する船舶の漁具類等が
ブイ本体５１またはワイヤー５３に絡まる等の事故によ
り、ブイ本体５１が破損されたり、ワイヤー５３が切断
されたりすることがあった。また、ブイ本体５１または
その一部が盗難されることがあった。ワイヤー５３が切
断されると、ブイ本体５１は潮流によって流されてしま
う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなトラブル
が発生するおそれを最小限に抑制することのできる海洋
観測ブイが望まれる。

【０００６】本発明の目的は、不測のブイの破損等のお
それが少なく観測データを安定的に収集可能な海洋観測
ブイを提供することである。本発明の他の目的は、消費
エネルギー量が少なく不測のブイの破損等のおそれが少
なく観測データを安定的に収集可能な海洋観測ブイを提
供することである。本発明の更に他の目的は、故障時に
も観測データを安定的に収集可能な海洋観測ブイを提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧（）つき、番号、記号等
が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応の
技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも一つ
の形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にしてい
るが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技術
的事項に限定されることを示されるためのものではな
い。

【０００８】本発明の海洋観測ブイは、海洋の状態を観
測する海洋観測ブイであって、ブイ本体部（１０ａ）
と、前記ブイ本体部（１０ａ）の深度を海水面上の第１
深度と前記第１深度以外の第２深度に制御可能な深度制
御部（２５）とを備えたものである。

【０００９】本発明の海洋観測ブイ（１０）は、前記ブ
イ本体部（１０ａ）にワイヤー（５３）が接続されてい
ない無索式である。

【００１０】本発明の海洋観測ブイ（１０）において、
前記ブイ本体部（１０ａ）には、設定深度および設定時
間が予め定められており、前記深度制御部（２５）は、
前記設定時間に前記ブイ本体部（１０ａ）の深度を前記
設定深度に制御する。

【００１１】本発明の海洋観測ブイ（１０）は、更に、
前記ブイ本体部（１０ａ）の深度を検出する深度検出部
（２４）と、海水の流速を検出する流速検出部（２３）
とを備え、前記深度制御部（２５）は、前記深度検出部
（２４）および前記流速検出部（２３）のそれぞれの検
出結果に基づいて、前記流速が最も小さい前記第２深度
に前記ブイ本体部（１０ａ）の深度を制御する。

【００１２】本発明の海洋観測ブイ（１０）は、更に、
前記ブイ本体部（１０ａ）の位置を検出する位置検出部
（２７）と前記ブイ本体部（１０ａ）を推進させる推進
部（２６）とを備え、前記ブイ本体部（１０ａ）には、
位置・エリアデータが設定され、前記推進部（２６）
は、前記位置・エリアデータに前記位置検出部（２７）
の検出結果が近づくように前記ブイ本体部（１０ａ）を
推進させる。

【００１３】本発明の海洋観測ブイ（１０）は、海洋の
状態を観測する海洋観測ブイであって、ブイ本体部（１
０ａ）と、前記ブイ本体部（１０ａ）に設けられ前記海
洋の状態を観測する観測部（２２）と、前記ブイ本体部
（１０ａ）に設けられ前記観測部（２２）により観測さ
れた観測データを格納するメモリ（２８）と、前記ブイ
本体部（１０ａ）に設けられ前記ブイ本体部（１０ａ）
の深度を制御する深度制御部（２５）とを備え、前記深
度制御部（２５）は、前記メモリ（２８）に格納された
前記観測データが前記ブイ本体部（１０ａ）の外部に出
力されるときを除いて、前記ブイ本体部（１０ａ）の少
なくとも一部でさえ海水面に浮上させないように制御す
る。

【００１４】本発明の海洋観測ブイ（１０）は、海洋の
状態を観測する海洋観測ブイであって、ブイ本体部（１
０ａ）と、前記ブイ本体部（１０ａ）に設けられ前記海
洋の状態を観測する観測部（２２）と、前記ブイ本体部
（１０ａ）に設けられ前記観測部（２２）により観測さ
れた観測データを格納するメモリ（２８）と、前記ブイ
本体部（１０ａ）に設けられ前記ブイ本体部（１０ａ）
の深度を制御する深度制御部（２５）とを備え、前記深
度制御部（２５）は、前記海洋観測ブイが観測を行う海
洋に設置されてから前記海洋観測ブイが観測を終了して
海洋から回収されるまでの、前記観測部（２２）が前記
海洋の状態を観測する観測時間および前記観測時間以外
の待機時間において、前記メモリ（２８）に格納された
前記観測データが前記ブイ本体部（１０ａ）の外部に出
力されるときを除いて、前記ブイ本体部（１０ａ）の少
なくとも一部でさえ海水面に浮上させないように制御す
る。

【００１５】本発明の海洋観測ブイ（３０）は、前記ブ
イ本体部（３０ａ）は、重り（３３）に接続されたワイ
ヤー（３２）によって繋がっており、前記重り（３３）
は海底に設置され、前記ワイヤー（３２）は、前記ブイ
本体部（３０ａ）からの引き出しおよび前記ブイ本体部
（１０ａ）への回収の調整が可能である。

【００１６】本発明は、以下の特徴を有し、破損のおそ
れが少ない無索式のブイを海洋観測に用いるシステムで
ある。深度を変える機能を持ち、最も海流の小さい深度
で待機する。海上ではＧＰＳ、海中では慣性航法システ
ムにより予め定められた範囲に位置を保つ機能と、その
位置保持に必要な推進機能を持つ。予め定められた観測
深度、観測時間に自律的に深度変更して流速、温度等の
観測データを採取し、データを記憶装置に蓄積する。一
定時間毎に海上に浮上し、衛星を通じて観測データを送
信する。

【００１７】観測海域に上記特徴を持つ観測ブイを投入
し、衛星経由で観測データを収集することにより、現状
のような不測のブイ損傷による観測データの欠落を防止
でき、高品質なデータ収集が可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態が説明され
る。

【００１９】図１および図２を参照して、第１実施形態
の海洋観測ブイについて説明する。

【００２０】図１に示されるように、第１実施形態の海
洋観測ブイ１０は、従来と異なり、海底にアンカリング
されない無索式である。有索式と異なり、ブイは海水面
上に常に浮いているわけではなくワイヤーで固定されな
いことから、ブイが破損したりワイヤが切断されて潮流
に流されるというトラブルが回避される。

【００２１】図２に示されるように、海洋観測ブイ１０
は、電気伝導度検出部２１と、水温検出部２２と、流向
流速検出部２３と、深度検出部２４と、深度変更部２５
と、推進部２６と、位置検出部２７と、内蔵メモリ２８
と、海上条件観測部２９と、衛星通信部２９ａと、これ
ら全体を制御する制御部１５とを備えている。

【００２２】電気伝導度検出部２１は、海水の電気伝導
度（塩分）を検出する。水温検出部２２は、海水の水温
を検出する。流向流速検出部２３は、音響式であり、潮
流の流向と流速を検出する。深度検出部２４は、圧力を
検出することにより海洋の深度を検出する。

【００２３】深度変更部２５は、バラスト量を調節する
ことにより海洋観測ブイ１０の海中での深度を変更し、
または海水面上に海洋観測ブイ１０を浮上させる。推進
部２６は、自航のためのモータ付きプロペラ（スクリュ
ー）であり、海洋観測ブイ１０を推進させる。

【００２４】内蔵メモリ２８は、設定データ（観測時間
（周期）、観測データ送信時間（周期）、観測深度、観
測位置など）が予め格納されているとともに、海洋観測
ブイ１０により観測された結果を示す観測データが格納
される。

【００２５】海上条件観測部２９は、風向、風速、大気
温度、湿度、降水量、気圧、日射量等の海上条件を観測
する。海上条件観測部２９により海上条件が観測される
ときは、海洋観測ブイ１０が海水面まで浮上する。また
は、海上条件観測部２９は、海洋観測ブイ１０の本体部
１０ａにワイヤで接続された浮体で構成され、観測時の
み、海中に居る本体部１０ａの外部に出されてワイヤを
介して海水面上で観測し、それ以外のときは本体部１０
ａに収容されるようにすることができる。

【００２６】衛星通信部２９ａは、観測データを衛星を
介して地上に送信する。衛星通信部２９ａは、衛星を介
して地上からの送信データを受信する機能を有していな
い。

【００２７】深度変更部２５による海洋観測ブイ１０の
深度調整は以下の通りである。

【００２８】海洋観測ブイ１０は、海水に浮くように設
計される。海洋観測ブイ１０が潜水するときは、深度変
更部２５は、海洋観測ブイ１０の底部に鉄製の重り（バ
ラスト）を詰めて海洋観測ブイ１０を海水よりも重くす
る。これにより、海洋観測ブイ１０は自重により沈む。
深度変更部２５は、海底の近くで重りの一部を落とし
て、段々沈む速さを遅くする。そして、深度変更部２５
は、海底辺りでは、そこの海水と同じ重さとするため、
海洋観測ブイ１０は沈みも浮きもしない。海洋観測ブイ
１０は、ここで初めて推進部２６を使って動き始める。

【００２９】海洋観測ブイ１０は、深海で海水を出し入
れ可能な特別なタンクを有している。深度変更部２５
は、そのタンクに海水を適宜出し入れすることにより、
海洋観測ブイ１０をその場所の海水よりも重くして海底
につけたり、再び浮上させる。海洋観測ブイ１０が海面
に浮き上がるときには、深度変更部２５は、残りの重り
を全部捨てる。

【００３０】海洋観測ブイ１０では、海洋音響トモグラ
フィーシステムが用いられる。海洋音響トモグラフィー
システムとは、医用のＸ線ＣＴと同じ原理でＸ線の代わ
りに音波を使って、海中で様々な角度から音波を出した
り受けたりして、海中の水温や流れのＣＴ像を写し出す
ものである。

【００３１】位置検出部２７では、海上ではＧＰＳ（Ｇ
ｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）
を利用して、海中では慣性航法システムを利用して、海
洋観測ブイ１０の位置を検出する。

【００３２】海中では電波が届かないことから、慣性航
法システムが用いられる。慣性航法システムとは、ジャ
イロを有し、そのジャイロに作用した重力に基づいて位
置検出を行うものである。慣性航法システムの一例が特
開平９−６１１６６号公報に開示されている。

【００３３】最初に作業員により海洋観測ブイ１０が海
中に投入されるときの投入位置が慣性航法システムの初
期値となる。海中では、前述のように慣性航法システム
により位置検出が行われるが、慣性航法システムでは、
移動距離が大きくなるに連れて誤差が大きくなるため、
海水面上に海洋観測ブイ１０が浮上したときにＧＰＳを
用いてその誤差の分を補正する。

【００３４】位置検出部２７の検出結果に基づいて、海
洋観測ブイ１０の位置が内蔵メモリ２８に予め格納され
ている位置、エリアから外れているときには、その位
置、エリアに海洋観測ブイ１０が入るように推進部２６
は海洋観測ブイ１０を推進させる。

【００３５】次に、海洋観測ブイ１０の動作を説明す
る。まず、海洋観測ブイ１０が観測を行わない待機時に
ついて説明する。

【００３６】待機時とは、内蔵メモリ２８に格納された
観測時間以外の時間である。海洋観測ブイ１０は、深度
検出部２４で深度を検出しつつ、深度変更部２５により
その深度を変更する。海洋観測ブイ１０は、その深度が
変更される過程で、複数の深度での流速を流向流速検出
部２３により検出する。

【００３７】海洋観測ブイ１０は、流向流速検出部２３
により検出された複数の深度での流速のうち、最も流速
の小さい深度（流速最小深度）を検出する。海洋観測ブ
イ１０の深度は、深度変更部２５により、流速最小深度
に変更される。

【００３８】上記のように、待機時には、海洋観測ブイ
１０は流速最小深度にて待機する。海洋観測ブイ１０が
海流の大きな深度で待機していると、その位置保持に要
する消費エネルギー（主として推進部２６の動力）が大
きいからである。

【００３９】上記において、流速最小深度の検出に際し
ては、待機時における初期の独立した工程として複数深
度の流速検出を行い、その検出結果に基づいて決定する
とした。これに代えて、待機時に含まれる独立した工程
としては上記複数深度の流速検出を行うことなく、その
待機時の直前の段階の観測時に行われた複数深度の流速
検出結果をそのまま用いて決定することができる。

【００４０】また、海洋観測ブイ１０は、流速最小深度
に代えて、流速最小位置に待機することができる。すな
わち、海洋観測ブイ１０は、位置検出部２７および推進
部２６を用いて、複数の位置の流速検出を行い、それら
の位置の中で最小の流速の位置にて待機することができ
る。

【００４１】次に、観測時について説明する。観測時に
は、深度変更部２５を動作させ、海洋観測ブイ１０を待
機時の流速最小深度から、内蔵メモリ２８に格納された
観測対象の観測深度まで移動させる。さらに、推進部２
６を動作させて、内蔵メモリ２８に格納された観測対象
の観測位置まで海洋観測ブイ１０を移動させることがで
きる。ここで、推進部２６により海洋観測ブイ１０を移
動させる際には、位置検出部２７により海洋観測ブイ１
０の位置を検出しつつ行う。

【００４２】上記のように、海洋観測ブイ１０は、上記
設定データに基づいて、自律的に深度（位置）変更し
て、観測データを採取し内蔵メモリ２８に格納する。

【００４３】海洋観測ブイ１０は、内蔵メモリ２８に格
納された観測データ送信時間になると、深度変更部２５
を動作させて海水面上に浮上し、内蔵メモリ２８に格納
された観測データを、衛星通信部２９ａにより衛星を通
じて陸上の基地局に送信する。

【００４４】その後、海洋観測ブイ１０は、深度変更部
２５を動作させて再度、海中に潜るか、もしくは推進部
２６を動作させて船（支援母船）または陸上の近くまで
移動し、作業員に回収される。

【００４５】海洋観測ブイ１０に太陽電池を搭載してお
き、浮上時にその太陽電池で充電することができる。例
えば、海上条件観測部２９に太陽電池を搭載させること
ができる。

【００４６】深度変更部２５または推進部２６が故障し
て、海洋観測ブイ１０が潮流に流されるがままになった
ときは、海洋観測ブイ１０が自動的に海水面上に浮上す
るような安全機構が設けられている。この安全機構によ
れば、海洋観測ブイ１０が必ず浮上するため、位置検出
部２７のＧＰＳにより位置検出が可能であり、海洋観測
ブイ１０を回収して内蔵メモリ２８に蓄積された観測デ
ータを確保することができる。さらに、海洋観測ブイ１
０が故障したときに海洋観測ブイ１０が自動的に海水面
上に浮上するとともに、自動的に衛星通信部２９ａが衛
星を介して地上に故障した旨を送信するようにすること
ができる。

【００４７】次に、図３を参照して、第２実施形態につ
いて説明する。

【００４８】本実施形態の海洋観測ブイ３０は、その本
体部３０ａが、ワイヤー３２によってコンクリート塊３
３に接続されている。コンクリート塊３３は、所定の海
底位置に沈められる。ワイヤー３２は、本体部３０ａに
対して、引き出されたり回収され、その長さが調整可能
とされている。ワイヤー３２の長さは最大長のときに、
本体部３０ａが海水面上に浮くことが可能な長さとされ
ている。

【００４９】本体部３０ａには、第１実施形態の海洋観
測ブイ１０と同様に、電気伝導度検出部、水温検出部、
流向流速検出部、深度検出部、深度変更部、推進部、位
置検出部、内蔵メモリ、海上条件観測部、衛星通信部お
よびこれら全体を制御する制御部を備えている。

【００５０】本体部３０ａは、コンクリート塊３３の位
置から、制御部によって調整されたワイヤー３２の長さ
の範囲で、その深度を変更すると共に推進して、その位
置を変える。制御部によって調整されたワイヤー３２の
長さ分しか本体部３０ａは、潮流によって流されないた
め、本体部３０ａの位置を概ね固定する効果がある。本
体部３０ａが自ら位置を保持しようとするときに消費エ
ネルギーが少なくて済む。

【００５１】さらに、従来のものと異なり、海水面直下
近傍にはワイヤー３２が配置されないようにすることが
できるため、ワイヤー３２が船等に引っ掛けられる等し
て切断されるおそれがない。

【００５２】上記安全機構では、故障したときにワイヤ
ー３２が最大長の長さになって、それ自体が海水に対し
て浮く浮力を有する本体部３０ａが自ずと海水面に浮上
するようになっている。

【００５３】上記第１、第２実施形態では、海洋観測ブ
イ１０、３０が海上条件観測部を有する構成としたが、
これに代えて海上条件観測部を有さない構成とすること
ができる。

【００５４】この構成によれば、海洋観測ブイ１０、３
０が海水面上で回収されるまでの間（観測時および待機
時を含む）は、観測データを（衛星を介して）送信する
ために海洋観測ブイ１０、３０が海水面上に浮上する他
は、海水面に浮上しているもの（浮体、ワイヤーを含む
構成物）が一切無く、海水面近傍でのトラブルの可能性
を更に低くすることができる。

【００５５】ここで、海洋観測ブイ１０、３０が回収さ
れる作業および観測データを送信する作業の両方は、ブ
イ本体１０ａ、３０ａ内の観測データをブイ本体１０
ａ、３０ａの外部に出力する作業に相当する。

【００５６】

【発明の効果】本発明の海洋観測ブイによれば、海水面
近傍での海上交通物や漁業関係者との干渉が無い上に盗
難のおそれを最小限に抑えることのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態の海洋観測ブイ
を示す側面図である。

【図２】図２は、本発明の第１実施形態の海洋観測ブイ
の構成を示す機能ブロック図である。

【図３】図３は、本発明の第２実施形態の海洋観測ブイ
を示す側面図である。

【図４】図４は、従来の有索式の海洋観測ブイを示す側
面図である。

【符号の説明】

１０海洋観測ブイ１０ａ本体部１５制御部２１電気伝導度検出部２２水温検出部２３流向流速検出部２４深度検出部２５深度変更部２６推進部２７位置検出部２８内蔵メモリ２９海上条件観測部２９ａ衛星通信部３０海洋観測ブイ３０ａ本体部３２ワイヤー３３コンクリート塊

フロントページの続き (72)発明者小林仁兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内Ｆターム(参考） 2F076 BB13 BD07 BD17 BD19 BE04 BE05 BE09 BE18 5J062 AA08 BB09 CC07 FF04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】海洋の状態を観測する海洋観測ブイであ
って、ブイ本体部と、前記ブイ本体部の深度を海水面上の第１深度と前記第１
深度以外の第２深度に制御可能な深度制御部とを備えた
海洋観測ブイ。
【請求項２】請求項１記載の海洋観測ブイにおいて、前記ブイ本体部には、ワイヤーが接続されていない無索
式である海洋観測ブイ。
【請求項３】請求項１または２に記載の海洋観測ブイ
において、前記ブイ本体部には、設定深度および設定時間が予め定
められており、前記深度制御部は、前記設定時間に前記ブイ本体部の深
度を前記設定深度に制御する海洋観測ブイ。
【請求項４】請求項１から３のいずれか１項に記載の
海洋観測ブイにおいて、更に、前記ブイ本体部の深度を検出する深度検出部と、海水の流速を検出する流速検出部とを備え、前記深度制御部は、前記深度検出部および前記流速検出
部のそれぞれの検出結果に基づいて、前記流速が最も小
さい前記第２深度に前記ブイ本体部の深度を制御する海
洋観測ブイ。
【請求項５】請求項１から４のいずれか１項に記載の
海洋観測ブイにおいて、更に、前記ブイ本体部の位置を検出する位置検出部と、前記ブイ本体部を推進させる推進部とを備え、前記ブイ本体部には、位置・エリアデータが設定され、前記推進部は、前記位置・エリアデータに前記位置検出
部の検出結果が近づくように前記ブイ本体部を推進させ
る海洋観測ブイ。
【請求項６】海洋の状態を観測する海洋観測ブイであ
って、ブイ本体部と、前記ブイ本体部に設けられ前記海洋の状態を観測する観
測部と、前記ブイ本体部に設けられ前記観測部により観測された
観測データを格納するメモリと、前記ブイ本体部に設けられ前記ブイ本体部の深度を制御
する深度制御部とを備え、前記深度制御部は、前記メモリに格納された前記観測デ
ータが前記ブイ本体部の外部に出力されるときを除い
て、前記ブイ本体部の少なくとも一部でさえ海水面に浮
上させないように制御する海洋観測ブイ。
【請求項７】海洋の状態を観測する海洋観測ブイであ
って、ブイ本体部と、前記ブイ本体部に設けられ前記海洋の状態を観測する観
測部と、前記ブイ本体部に設けられ前記観測部により観測された
観測データを格納するメモリと、前記ブイ本体部に設けられ前記ブイ本体部の深度を制御
する深度制御部とを備え、前記深度制御部は、前記海洋観測ブイが観測を行う海洋
に設置されてから前記海洋観測ブイが観測を終了して海
洋から回収されるまでの、前記観測部が前記海洋の状態
を観測する観測時間および前記観測時間以外の待機時間
において、前記メモリに格納された前記観測データが前
記ブイ本体部の外部に出力されるときを除いて、前記ブ
イ本体部の少なくとも一部でさえ海水面に浮上させない
ように制御する海洋観測ブイ。
【請求項８】請求項１、３〜７のいずれか１項に記載
の海洋観測ブイにおいて、前記ブイ本体部は、重りに接続されたワイヤーによって
繋がっており、前記重りは海底に設置され、前記ワイヤ
ーは、前記ブイ本体部からの引き出しおよび前記ブイ本
体部への回収の調整が可能である海洋観測ブイ。