JP2015045555A

JP2015045555A - 水中センサ及び水中センサの敷設方法

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Publication number: JP2015045555A
Application number: JP2013176484A
Authority: JP
Inventors: 和英石野田; Kazuhide Ishinoda
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2033-08-28
Also published as: JP6163972B2

Abstract

【課題】より簡単に敷設させることができる水中センサ等を得る。
【解決手段】水底に設置され、物理量を検出する水中センサにおいて、線状に形成され、物理量を検出する検出手段を１又は複数有するセンサ部２０と、設置時において先行して着底し、センサ部２０の一端を固定するアンカー部１０と、設置時においてセンサ部２０の他端の水中における沈降速度を調整する浮力調整部３０と、センサ部２０の他端に水平方向の力を加えて所定の方向に導く推進部４０とを備えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は水中センサ等に関するものである。

例えば、海底等において収集した音を解析するような場合において、広範囲の音を収集しなければならない場合がある。このような音響センサ等の水中センサは線状で長尺なものとなる。

このような音響センサ等の水中センサを、例えば水底（ここでは海底とする）に敷設する手順について説明する。ここで、水中センサは、一端側にアンカー（固定手段）を有している。アンカーを沈め、水中センサの一端側を海底の所定位置で固定する。そして、水中センサの他の一端側を敷設する方向に向けて敷設船で運び、所定の位置で沈降させる。ここで、水中センサの他の一端は、例えば水中センサの受信に係る音等を電気信号に変換して送るための通信用のケーブルと接続している。水中センサが、所望の性能を得るようにするためには、水中センサを直線になるように敷設する必要がある。そこで、敷設の際、クレーン等によりケーブルに張力を付加しながら水中センサを降ろしていき、アンカーに近い部分から順に水底に着く（着底する）ように沈降させる（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−３２３３９１号公報（図１）

上述したように、長尺の水中センサを海底に敷設するには、クレーン等を有する敷設船が必要となるため、敷設設備が大がかりであった。また、敷設準備を含め、多くの敷設時間を費やす必要があった。

そこで、より簡単に敷設させることができる水中センサ等の実現が望まれていた。

本発明に係る水中センサは、水底に設置され、物理量の検出を行う水中センサにおいて、線状に形成され、物理量を検出する検出手段を１又は複数有するセンサ部と、設置時において先行して着底し、センサ部の一端を固定する固定手段と、設置時においてセンサ部の他端の水中における沈降速度を調整する沈降調整手段と、センサ部の他端に水平方向の力を加えて所定の方向に導く推進手段とを備えるものである。

本発明の水中センサによれば、推進部手段が水平方向の力をセンサ部の他端に加えて所定の方向に導きつつ、沈降調整手段が、沈降速度を調整して水中を沈降させるようにしたので、例えば、敷設船等のような大規模な設備を利用しなくても、長尺の水中センサを、任意の位置に敷設することができる。

本発明の実施の形態に係る水中センサの構成を表す図である。本発明の実施の形態に係る浮力調整部３０の構造等を示す図である。本発明の実施の形態に係る推進部４０による推進力付加について説明する図である。本発明の実施の形態に係る水中センサの敷設方法について説明するための図である。

図１は本発明の実施の形態に係る水中センサの構成を表す図である。本実施の形態における水中センサは線形状をしているものとする。本実施の形態の水中センサは、アンカー部１０、センサ部２０、浮力調整部３０及び推進部４０で構成する。

アンカー部１０は、水中センサ（センサ部２０）の一端側に取り付けられる。水中センサを敷設するときには、最初に先行してアンカー部１０を海底に沈め、水中センサの一端を、海底の所定の位置に固定する手段（装置）となる。ここで、本実施の形態においては、アンカー部１０は、浮力調整部３０の初期状態の浮力に対し、水中センサの一端側を海底に固定できるような水中重量を有している。

センサ部２０は、例えば、所定の物理量を検出し、電気信号に変換する検出手段（センサ）を複数有している。本実施の形態では、海中の音波を受ける（受波する）音響センサを複数有しているものとする。ただし、センサを音響センサに限定するものではない。ここで、本実施の形態では、各音響センサを列状又はアレイ状に配列させることにより、センサ部２０は水中センサの長さのほとんどを占め、長尺なものとなっている。このため、水中センサも長尺（約数百ｍ）の線形状となっている。ここで、センサ部２０は、撓むことができる。

浮力調整部３０は、水中センサ（センサ部２０）の他の一端側（他端側）に取り付けられている。沈降調整部である浮力調整部３０は、例えば複数段階で浮力を小さくすることができる。水中センサの他端側を海中に沈降させていくとともに、徐々に浮力を小さくしていくように調整する。これにより、水中センサ（センサ部２０）の重量による沈降と浮力との均衡をはかり、センサ部２０の沈降速度を調整する沈降調整手段（装置）となる。沈降速度を調整することにより、水中センサ（センサ部２０）の着底に係る時間（特に水中センサの他端側）を調整し、センサ部２０が直線でない状態で着底することを防ぐ（まっすぐな状態で着底させる）ことができる。

図２は本発明の実施の形態に係る浮力調整部３０の構造等を示す図である。ここでは、浮力調整部３０の構造について図２に基づいて説明する。図２に示すように、浮力調整部３０は、複数の空気室３１を有している。図２（ａ）では、３つの空気室３１Ａ〜３１Ｃを有しているものとする。また、各空気室３１に対応する圧力スイッチ３２（３２Ａ〜３２Ｃ）を設けている。圧力スイッチ３２は、浮力調整部３０に加わる圧力が所定圧力に達すると作動する。圧力スイッチ３２が作動すると、空気室３１が開放され、空気室３１から空気が放出されるとともに、海水が流入する（図２（ｂ））。これにより、浮力調整部３０全体の空気の量が少なくなるため、浮力が小さくなる。

ここで、本実施の形態においては、各圧力スイッチ３２が作動する圧力を異ならせておく。例えば、浮力調整部３０に加わる圧力は、深度に比例して大きくなる。したがって、浮力調整部３０は、浮力が小さくなって沈降した分、海中における深度も増す。このため、次の圧力スイッチ３２を作動させることができる。このようにして、例えば２つの空気室３１を同時に開放してしまうことがなく、順に開放させることができる。そして、少なくとも水中センサの他端側が着底したときには、すべての圧力スイッチ３２が作動して、浮力調整部３０に空気が残っていない（浮力が０となる）ことが望ましい（図２（ｃ））。また、ここでは、すべての空気室３１における空気の体積を同じであるものとして説明するが、異なるようにしてもよい。

図３は本発明の実施の形態に係る推進部４０による推進力付加について説明する図である。推進部４０は、水中センサの他端側（浮力調整部３０）に取り付けられる。推進部４０は、水中センサを、海底において、所定の（水平）方向に向けて直線状（まっすぐ）に敷設するため、水平方向に加わる力（ここでは推進力という）により、水中センサ（センサ部２０）に、例えば張力を加えて展張しつつ、水中センサの他端側を所定の方向（敷設したい向き）に導く手段（装置）である。

ここで、推進部４０は電源部４１と駆動部４２とを有している。電源部４１は、例えば二次電池等で構成し、駆動部４２の駆動に必要な電力を蓄えている。また、駆動部４２は、例えばスクリュー等で構成する。駆動部４２は、例えば、水中センサの他端側が着底するまでの間に、着底していない部分のセンサ部２０を直線状に展張等させることができる推進力を有している。そして、電源部４１には、上記の推進力を賄うことができる電力を蓄えている。ここで、本実施の形態では、電源部４１を有し、駆動部４２を電力で駆動させるものとしているが、電力による駆動に限定するものではない。

本実施の形態では、推進部４０が、水中センサの他端側（アンカー部１０を有していない側）において推進力を加えて所定の方向に導きつつ、浮力調整部３０が、浮力を小さくしながら、沈降速度を調整し、海中を沈降させ、着底させるものである。

図４は本発明の実施の形態に係る水中センサの敷設方法について説明するための図である。次に本実施の形態における水中センサの敷設方法について説明する。アンカー部１０を、海底の所定の位置に着底させ、海底において、水中センサの一端側における位置を固定する。一方、浮力調整部３０を有する水中センサの他端側は、センサ部２０及び浮力調整部３０と、浮力調整部３０による初期状態の浮力の大きさとのバランスにより、海上に浮かんでいる又は海中にある（図４（ａ）では海上に浮かんでいる）。

そして、推進部４０を所定の方向に向けて推進させる。これにより、センサ部２０は、推進部４０が向かう方向に展張するとともに、自重により沈降していく（図４（ｂ））。ここで、音響センサの重さにより沈まない場合には、例えばセンサ部２０の複数箇所に重り等を取り付ける。さらに、センサ部２０の沈降とともに浮力調整部３０も沈降するため、浮力調整部３０の深度が深くなっていく。所定の深度に達すると、圧力スイッチ３２が作動して、空気室３１を開放して空気を放出する。このため、浮力調整部３０による浮力が小さくなる（図４（ｃ））。例えば、深度に応じて、空気室３１の開放を複数回行うことにより、複数段階に浮力を小さくしていく。

水中センサの他端が着底したときには、例えば、浮力調整部３０の浮力が０となっている。また、推進部４０についても、電源部４１から電力が供給されなくなると、駆動部４２の駆動が停止する（図４（ｄ））。以上により、水中センサの敷設が完了する。

以上のように、本実施の形態の水中センサによれば、推進部４０が推進力を加えて水中センサの他端側を所定の方向に導きつつ、浮力調整部３０が、浮力を小さくしながら、沈降速度を調整して海中を沈降させ、長尺の水中センサを所定の方向に、直線状に着底させるようにしたので、例えば敷設船等のような大規模な設備を利用しなくても、長尺の水中センサを、任意の位置に敷設することができる。また、簡易な構造で、敷設を行うことができるので、準備を含めた敷設時間を短縮することができる。さらに、敷設を行う際、ケーブル等を使用する必要がないため、無線通信によるデータ収集に移行しやすくなる。

１０アンカー部
２０センサ部
３０浮力調整部
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ空気室
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ圧力スイッチ
４０推進部
４１電源部
４２駆動部

Claims

水底に設置され、物理量の検出を行う水中センサにおいて、
線状に形成され、物理量を検出する検出手段を１又は複数有するセンサ部と、
設置時において先行して着底し、前記センサ部の一端を固定する固定手段と、
前記設置時において前記センサ部の他端の水中における沈降速度を調整する沈降調整手段と、
前記センサ部の他端に水平方向の力を加えて所定の方向に導く推進手段と
を備えることを特徴とする水中センサ。
前記沈降調整手段は、深度に基づいて浮力が少なくなるように調整して、前記センサ部の他端における沈降速度を調整することを特徴とする請求項１記載の水中センサ。
前記沈降調整手段は、複数の空気室と、各々設定された圧力に基づいて各空気室を開放する圧力スイッチとを有することを特徴とする請求項２記載の水中センサ。
前記検出手段は音響センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水中センサ。
線状に形成され、物理量を検出する検出手段を１又は複数有するセンサ部を有する水中センサの敷設方法であって、
前記センサ部の一端を前記水底の所定の位置に固定する工程と、
前記センサ部の他端を所定の水平方向に向けて移動させつつ、前記センサ部の他端の沈降速度を調整して着底させ、敷設する工程と
を有することを特徴とする水中センサの敷設方法。