JP2002314439A - 救難信号発信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遭難船舶の位置を無線信号により伝達するシ
ステムとして、イパーブシステムがある。しかし、イパ
ーブの端末発信器は深海から放出可能な構造にはなって
いないので、潜水艇や、海底作業の遭難信号ブイとして
は使用することは出来ないという問題があった。 【解決手段】 折り畳み可能な気球体１の表面にパッチ
アンテナ３を複数個配置する。海底で気体充填装置９か
ら気球体１に気体を充填して放出すると海面に浮かぶ。
ＧＰＳ受信機５により位置を測定したのち、送信機６か
ら遭難信号とともに位置情報を発信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水底に停止した
遭難艇から救難信号を送出するための救難信号発信装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海上を航行する船舶が、沈没または火災
その他遭難の恐れがある場合に、救助を求めるための電
波通信手段として、いわゆる「イパーブ」システム（Ｅ
ＰＩＲＢ＝Emergency Position Indicating Beacon）
が、１９８０年代から実用化され普及している。イパー
ブは端末発信器を海中に投入することによって自動的に
起動して、あるいは、遭難者が救命ボート内に持ち込ん
でスイッチを入れると起動して、予め定められた識別信
号を発信し、これを地球周回軌道上にある人工衛星（コ
スパス・サーキット衛星 ）によつて受信することによ
り、遭難船とその位置を特定するものである。図１０に
「イパーブ」発信器の外観を示す。

【０００３】図１０において、８０はイパーブの本体で
内部に電池と送信装置とを収納し、海面に直立して浮上
するように設計されている。８１はアンテナで周囲３６
０度に対して無指向性のダイポールアンテナが使用され
ている。

【０００４】一方、近年の技術進歩により、母船との間
をつなぐ曳航索を持たずに自由に行動可能な潜水艇によ
つて、深海などの水面下での作業活動を実施する例が増
えた。そして、原子力潜水艦などの例に見られるように
その潜水時間や移動距離は年々飛躍的に大きくなってき
ている。このような背景技術の変化に伴い、まれではあ
るが、潜水後、行動の自由を失って浮上できなくなる事
故が発生するようになつた。このような潜水艇では、通
信手段として、海面下数１０メートル程度の限定された
深さまでの長波（電波）による通信手段や、超音波を搬
送波とする公知の海中通信手段などが利用されている
が、浮上がままならない状況に立ち至った潜水艇内で、
これらの通信手段が有効に使用可能であるという補償は
なく、一旦通信が途絶するとその位置の確認は、海上の
遭難船の場合と比較してもきわめて困難であるため、前
述の端末器（救難信号発信装置）に相当するもので水底
の遭難艇から送出可能なものものが求められている。

【０００５】勿論、前述の「イパーブ」を潜水艇に備え
ることは可能であるが、本来、水面に浮いている船舶か
ら海面に投下して使用することを想定して規格化された
ものなので、深海の圧力に耐えるようには設計されてお
らず、本体ケースやアンテナを構成している金属パイプ
も水圧によってひしゃげてしまい、とうてい深い海中で
艇内から放出する用途に使用することはできない。ま
た、仮に海底に停止した遭難艇から放出できたとして
も、海底から海面までの浮上中に（数１０分〜数時間）
流されて、必ずしも位置の特定に役立たないという問題
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の救難信号発信装
置は以上のように、その構造が潜水艇や海中作業現場で
の使用に適していないと言う問題があった。また、使用
しているアンテナは無指向性アンテナであるため、特定
の方向にある通信衛星に対しては電力効率が低く、所定
の信号強度を得るためには大きい送信電力を必要とする
ため電池の消耗が早く、動作可能時間が短くなるという
問題があった。

【０００７】この発明は、上記の問題を解消し、海底作
業や潜水艇の事故時に深海からの放出が可能で、強い信
号を発信できる割りには消費電力が少なく動作可能時間
が長い救難信号発信装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の救難信号発信
装置は、母船に積載され、表面に複数のパッチ状アンテ
ナを有する電気絶縁性シートで構成され折り畳まれた気
球体、この気球体に取り付けられた水密筐体、前記水密
筐体内に収納され、ＧＰＳ信号を受信して位置情報を出
力するＧＰＳ受信機、予め与えられた認識情報を記憶す
るメモリー、前記パッチ状アンテナのいずれかに接続さ
れ前記位置情報と前記認識情報とを出力する無線送信
機、気体を蓄えたボンベを有し、水中で前記ボンベ内の
気体を前記折り畳まれた気球体に充填して展開させる充
填装置とを備え、前記母船から水中に放出された前記気
球体がその浮力により水面に浮上したとき、前記記パッ
チ状アンテナから前記位置情報と前記認識情報とを送信
するものである。

【０００９】また、前記パッチ状アンテナの指向方位を
測定し信号に変換するコンパス、あらかじめ与えられた
通信衛星の運行位置情報を記憶し、この記憶と前記コン
パスの信号により、複数の前記パッチ状アンテナの中か
ら前記通信衛星の方向に指向した前記パッチ状アンテナ
を選定する演算装置、前記演算装置の選定にもとづき、
前記無線送信機に接続される前記パッチ状アンテナを選
択するアンテナ切換器とを備えたものである。

【００１０】また、前記水密筐体内に取り付けられた加
速度センサ、この加速度センサが検出した加速度を演算
して、前記気体充填装置が前記気体の充填を開始した位
置から、前記気球体が水面上に浮上した位置までの距離
と方向とを含む位置情報を求める位置情報演算装置を備
え、前記無線送信器は前記気球体が水面に浮上した時点
のＧＰＳ測位情報と、前記位置情報演算装置が演算した
前記位置情報とを送信するものである。

【００１１】また、前記気球体の表面に太陽電池セルを
備えたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．実施の形態１によ
る救難信号発信装置１００の構成を図１に示す。図１に
おいて、１は絶縁性、柔軟性、気密性、を備えた素材
（例えば樹脂フィルム）で構成したバルーン（以下気球
体という）、２は気球体１の頂部表面に取り付けたＧＰ
Ｓ受信用パッチアンテナで導電性塗料または金属泊など
で構成され柔軟性を持った板状アンテナで、ダイポール
アンテナよりは鋭い指向性、例えば全天３６０度をほぼ
４等分する程度の指向性を有している。３ａ、３ｂ、３
ｃ、は気球体１の側面に配列した複数のパッチアンテナ
である。

【００１３】４ａ〜４ｃは各パッチアンテナ３ａ〜３ｃ
の給電線、５はＧＰＳ受信アンテナ２に接続したＧＰＳ
受信機、６は救難信号の送信機、７はパッチアンテナ３
ａ〜３ｃの切換スイッチ、８は切換スイッチ７を制御す
るビーム切換器である。９は気球体１に気体を充填する
気体充填装置であり、図示しないが高圧気体を圧縮収納
したボンベを有している。気体は不燃性ガスが好まし
く、使用する海底の水圧で液化しないものがよいので例
えば窒素ガスがよい。

【００１４】図２は図１の救難信号発信装置１００の気
球体１を折り畳んだ状態（放出前の状態）を示す図で、
１０はＧＰＳ受信機５と、送信機６と、切換スイッチ７
と、ビーム切換器８と、気体充填装置９とを収納した水
密筐体で、深海の水圧にも耐える高い水密性と強度を備
え、気球体１の下部につり下げられている。なお、図示
しないが、以上の装置を作動させるための電池も備えて
いる。気球体１は内部の気体が抜かれて、かさばらない
状態に折り畳まれている。

【００１５】図３により、図１の救難信号発信装置１０
０の使用状態を説明する。海中で作業中の潜水艇９０に
は図２に示した状態で救難信号発信装置１００が収納さ
れている。潜水艇９０に事故が発生した場合、気体充填
装置９に指令して気球体１に気体を充填すると、気球体
１の浮力が増大して、図示しない固定装置（例えば細い
ロープなどによる締結装置）が切断され救難信号発信装
置１００が水面へ浮上する。９１は救難信号発信装置１
００が流されるのを防止して、遭難艇９０の真上に止ま
らせるための係留索であり、水（又は海水）の比重に近
い比重を持った糸状のものがよい。海上に浮上した救難
信号発新装置１００では、ＧＰＳアンテナ２とＧＰＳ受
信機５で処理して得た位置情報を、送信機６に出力す
る。送信機６はその位置情報に、別途あらかじめ与えら
れている自船名と救難を要請する意味の識別信号を加え
た信号を切換スイッチ７に送出する。

【００１６】切換スイッチ７は順次、アンテナ３ａ〜３
ｃの内の一つを選択して給電線４ａ〜４ｃを通じてアン
テナ３ａ〜３ｃの内の一つから送信する。例えば４ａの
給電線を選択すると信号はパッチアンテナ３ａに送られ
る。この場合、目標とする通信衛星の方向は不明なの
で、アンテナ３ａ、３ｂ、３ｃと順次切り替えて、一定
期間（例えば１０秒間）づつ救難信号を送出する。図４
に示す如く、パッチアンテナ３は全方位方向をカバーす
るのに必要な個数（各アンテナのパターン３ａ’，３
ｂ’，３ｃ’が切れ目なく繋がるように配置するのに必
要な個数）を気球体１の周囲に配置しているので、いず
れの場合かに、通信衛星に救難信号が到達する。

【００１７】図５は、救難信号発新装置１００の構造、
特に気球体１の構造をより詳しく説明するための断面図
である。１１は気球体１に水密筐体１０を固定する固定
索である。９２は開放路（パイプ）で一端が気球体１の
下部に接続され、他端は下方に延ばされている。気体の
体積は深海中では高圧によって圧縮されて小さいが、救
難信号発信装置１００が上昇するに連れ膨張し、内外圧
力差が大きくなるとやがて開放路９２から外部へ放出さ
れ、気球体１を破壊から守る。また、海上では波浪に翻
弄されて開放パイプ９２から気体が抜けてしまわないよ
う、必要に応じて重りを取り付けるなどして開放路９２
の開口の位置は十分な深さに設定されている。

【００１８】実施の形態２．図６に実施の形態２による
救難信号発信装置１０１の構成を示す。図に於いて、９
３は説明のために図示した南北方位説明補助線、９４は
アンテナ３ａの指向方位線（方位角α）である。１５は
ジャイロコンパスで、気球体１の方位、即ち特定のアン
テナ、例えばアンテナ３ａの指向する絶対方位情報を送
出することができる。９５はアンテナ３ａのパターンが
カバーする通信可能角度であり方位角αの両側に所定の
広がりを持っている。９６は通信衛星８９の方位角（方
位角β）を示し、予め与えられ記憶している運行情報と
救難信号発信装置１０１の現在位置とから算出すること
ができる。従ってＧＰＳ５による位置の測定情報と、ジ
ャイロコンパス１５による方位情報と、予め与えられ記
憶している通信衛星の運行情報とから、目標とする通信
衛星の現時点での方向を特定することができる。

【００１９】これにもとづきビーム切替え器８は、救難
信号を送信するのに使用するアンテナをビーム切替えス
イッチ７に選択させ、選択されたパッチアンテナから通
信衛星に向けて救難信号を連続的に送出することができ
る。無論、風浪により気球体１の向きが変われば、それ
に応じて選択されるアンテナは変更される。これにより
無指向性アンテナによる送信に比べて、より小電力で同
じ強度の電波を衛星に送ることができる。あるいは従来
と同じ強度なら電池の消耗を減らし、送信可能時間を長
くすることができる。電池の消耗を補うため気球体１の
表面の、あいている部分に太陽電池セルを取り付けて、
充電するようにしてもよい。

【００２０】実施の形態３．潜水艇の作業深度が１００
０ｍを越えると、図３に示した係留索９１が水流から受
ける抵抗は大変大きいものとなり、実際上、気球体の浮
力で保持できる程度の係留索で、救難信号発信装置１０
０を係留しておくことは極めて困難となる。また、いつ
使用するか判らない非常時のために長大な係留索を準備
しておくことは無駄と思われる。図８はこのような特に
深い深度の場合に用いる救難信号発信装置１０２の構成
を示している。図に於いて２１は３次元加速度及び３軸
回転加速度センサであり、気球体１に気体の充填が開始
されるとともに動作し始める。２２は気球体１に気体の
充填が開始されるとともに加速度センサ２１の信号を演
算して、その後、救難信号発信装置１０２が海面に浮上
するまでの距離と方向を３次元的に演算する演算装置で
ある。この位置情報データはジャイロコンパス１５のデ
ータをもとに方位を含めた移動データＬ（ｘ，ｙ，ｚ）
として演算される。

【００２１】この３次元的距離と方位のデータは、ＧＰ
Ｓ測位情報とともに救難信号に添付されて送信される。
これにより救難信号発信装置１０２が浮上した位置の位
置データＰ（ｘ，ｙ，ｚ）から、救難信号発信装置１０
２が放出された位置が求められるので、救難信号発信装
置１０２はその後流れてしまっても構わないことにな
り、係留索９１を必要としない。

【００２２】

【発明の効果】この発明の救難信号発信装置は、折り畳
んで収納された気球体と、この気球体に気体を充填する
気体充填装置と、水密筐体内に収納され気球体に取り付
けられたパッチアンテナから救難信号と位置情報とを送
信する送信機とを備えているので、水底に停止した遭難
艇から海面に送出されて救難信号を発信することができ
る。

【００２３】また、気球体の指向方位を測定するコンパ
スと、あらかじめ与えられた通信衛星の運行情報を記憶
し、該通信衛星の方向を算出して使用するアンテナを指
定する演算装置を備えているので、少電力でより強力な
電波を通信衛星に送信することが出来る。

【００２４】また、海底で放出後、水面に達するまでの
あいだの移動距離と移動方向とを加速度センサにより算
出し、浮上した時点の位置情報とあわせて送信するの
で、係留索でつなぎ止めていなくても、放出位置を知ら
せることが出来る。

【００２５】また、気球体の表面に太陽電池セルを備え
ているので、送信可能時間を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による救難信号発信
装置の構成図である。

【図２】 図１の救難信号発信装置の気球体を折り畳ん
だ状態を示す図である。

【図３】 図１の救難信号発信装置の使用状況を説明す
る図である。

【図４】 図１のパッチアンテナの指向性を説明する図
である。

【図５】 図１の救難信号発信装置の構造を説明する断
面図である。

【図６】 実施の形態２による救難信号発信装置の構成
図である。

【図７】 図６の動作を説明する図である。

【図８】 実施の形態３による救難信号発信装置の構成
図である。

【図９】 図８の動作を説明する図である。

【図１０】 従来の救難信号発信装置（ＥＰＩＲＢ）の
外観図である。

【符号の説明】 １ 気球体、２ ＧＰＳアンテナ、３ａ〜３ｃ パッチ
アンテナ、４ 給電線、 ５ ＧＰＳ受信機、 ６
送信機、７ アンテナ切替えスイッチ、８ ビーム切
替え器、 ９ 気体充填装置、 １０ 水密筐体、１１
索、 １５ ジャイロコンパス、 ３１ ＧＰＳ衛
星、８９ 通信衛星、 １００、１０１、１０２ 救
難信号発信装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｑ 1/34 Ｈ０１Ｑ 1/34 ５Ｋ０６０ 3/24 3/24 21/20 21/20 Ｈ０４Ｂ 1/034 Ｈ０４Ｂ 1/034 Ｌ // Ｇ０１Ｓ 7/52 Ｇ０１Ｓ 7/52 Ｆターム(参考） 5C083 AA01 BB28 DD04 DD12 FF03 FF04 5J021 AA05 AA08 AB06 CA06 DB04 FA17 FA20 FA26 FA32 GA02 HA03 HA05 HA06 5J046 AA01 AA02 AA06 AA15 AB13 DA01 5J047 AA01 AA02 AA06 AA15 AB13 FD01 5J083 AF19 CA04 5K060 AA12 CC04 DD02 HH31 HH39 JJ21 JJ23

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母船に積載され、表面に複数のパッチ状
   アンテナを有する電気絶縁性シートで構成され折り畳ま
   れた気球体、 この気球体に取り付けられた水密筐体、 前記水密筐体内に収納され、ＧＰＳ信号を受信して位置
   情報を出力するＧＰＳ受信機、予め与えられた認識情報
   を記憶するメモリー、前記パッチ状アンテナのいずれか
   に接続され前記位置情報と前記認識情報とを出力する無
   線送信機、 気体を蓄えたボンベを有し、水中で前記ボンベ内の気体
   を前記折り畳まれた気球体に充填して展開させる充填装
   置、 前記気球体の内外圧力差に応じて前記気球体内の気体を
   外部に放出する開放路とを備え、 前記母船から水中に放出された前記気球体が、その浮力
   により水面に浮上したとき、前記パッチ状アンテナから
   前記位置情報と前記認識情報とを送信することを特徴と
   する救難信号発信装置。
2. 【請求項２】 前記パッチ状アンテナの指向方位を測定
   し信号に変換するコンパス、 あらかじめ与えられた通信衛星の運行位置情報を記憶
   し、この記憶と前記コンパスの信号により、複数の前記
   パッチ状アンテナの中から前記通信衛星の方向に指向し
   たものを選定する演算装置、 前記演算装置の選定にもとづき、前記無線送信機に接続
   される前記パッチ状アンテナを選択するアンテナ切換器
   とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の救難信号
   発信装置。
3. 【請求項３】 前記水密筐体内に取り付けられた加速度
   センサ、 この加速度センサが検出した加速度を演算して、前記気
   体充填装置が前記気体の充填を開始した位置から、前記
   気球体が水面上に浮上した位置までの距離と方向とを含
   む位置情報を求める位置情報演算装置を備え、 前記無線送信器は前記気球体が水面に浮上した時点のＧ
   ＰＳ測位情報と、前記位置情報演算装置が演算した前記
   位置情報とを送信することを特徴とする請求項１または
   ２記載の救難信号発信装置。
4. 【請求項４】 前記気球体の表面に太陽電池セルを備え
   たことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
   救難信号発信装置。