JP2015104934A - 水中音計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく簡便に水中放射雑音を計測できる水中音計測装置を提供する。【解決手段】水中音計測装置１０Ａは、水中音を検出するハイドロホン１３及び検出データの記録部１１Ａを有するデータ収集部２０Ａと、データ収集部２０Ａを水中に浮遊させるフロート部３０Ａと、データ収集部２０Ａと水上浮体であるブイ４０Ａとの間を接続する締結部のワイヤーロープ５０Ａと、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば船舶や水中機器より水中に放射されるノイズの計測に用いられる水中浮遊型の水中音計測装置に関する。

近年、船舶や水中機器から水中に放射されるノイズの低減が求められており、従って、その効果を検証するためにも精度よく簡便に水中放射音の計測を可能にする水中音計測装置が必要となる。
従来の水中音計測装置１０は、例えば図６に示すように、小型船等の計測船１に搭載されたデータ収集部１１と、ハイドロホンケーブル１２を介して目標となる水深に吊り下げられて水中音を検出するハイドロホン１３とを具備している。なお、図示の構成例では、水深の異なる２箇所で水中音を検出するため、ハイドロホン１３Ａ，１３Ｂが設置されているが、いずれか一方のみでもよい。

また、水中音計測装置１０は、ハイドロホン１３を所望の水深に吊り下げるため、そして、ハイドロホン１３の引上（回収）時にハイドロホンケーブル１２が切断することを防止するため、下端部に錘１４を取り付けた引上操作用のワイヤーロープ１５が用いられている。
なお、ハイドロホンケーブル１２とワイヤーロープ１５との間は、適当なピッチで配設した１または複数の固縛具１６により連結されている。

他の従来技術としては、例えば下記の特許文献１に開示された自動自沈ブイや、下記の特許文献２に開示された漂流ブイシステムがある。
特許文献１の自動自沈ブイは、海中ステーションで観測した最新の観測データを記憶した後、海中ステーションから切り離されて海面に浮上するものである。そして、海面に浮上した自動自沈ブイの内部に記憶されている観測データは、海面から通信衛星を介して地上局へ送信される。

また、特許文献２の漂流ブイシステムは、フロート部から吊り下げたケーブルの途中に接続されたハイドロホンのフローノイズを抑制するものであり、相対潮流速度がゼロになる位置の近傍にハイドロホンを配置することが記載されている。この場合、海面に浮上するフロート部が、音響信号を電波に変換して送信する送信装置、電源、アンテナ等を内蔵している。

特開平１１−１４２４９８号公報 特開平６−２０６５８９号公報

ところで、図６に示した従来の水中温計測装置１０は、海上のデータ収集部１１と水中のハイドロホン１３との間がハイドロホンケーブル１２で接続され、さらに、ハイドロホン１３を引き上げる際にハイドロホンケーブル１２が断線することを防止するワイヤーロープ１５も併用されている。
このため、ハイドロホンケーブル１２はワイヤーロープ１５に沿わせて用いられ、適所が固縛具１６で連結されることから、間を流れる潮流等の影響を受けてハイドロホンケーブル１２から混入するノイズが発生する。

このようなノイズの発生は、水中放射音を精度よく計測するための障害となる。このため、上述したノイズの混入を防止し、精度よく簡便に水中放射雑音を計測できる水中音計測装置が望まれている。また、ハイドロホンケーブル１２とワイヤーロープ１５とが固縛具１６により固縛されているため、ハイドロホン１３の回収時に巻上機を使用できず、従って、人力により引き上げる必要があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、精度よく簡便に水中放射雑音を計測できる水中音計測装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る水中音計測装置は、水中音を検出するハイドロホン、検出データの記録部及び電源を有するデータ収集部と、前記データ収集部を水中に浮遊させるフロート部と、前記データ収集部と水上浮体との間を接続する締結部と、を備えていることを特徴とするものである。

上述した水中音計測装置によれば、水中音を検出するハイドロホン、検出データの記録部及び電源を有するデータ収集部がフロート部の作用によって水中に浮遊しているので、ハイドロホンケーブルをなくすことができ、この結果、潮流の影響によりハイドロホンケーブルからノイズが混入することもなくなるため、計測した水中音に含まれるノイズを低減できる。
なお、データ収集部は、ハイドロホン、記録部及び電源に加えて、水深計や水温計を備えていることが望ましい。

上記の発明において、前記フロート部は、ガス供給源に接続されたエアーバック状とされることが好ましく、これにより、ガス供給量に応じてフロート部の浮力を調整し、データ収集部が浮遊する水深、すなわち、水中音を計測する水深を適宜変化させることが可能になる。

この場合、ガス供給源を計測船やブイ等の水上浮体に設置してホースで供給するようにしてもよいし、あるいは、水中に浮遊するデータ収集部またはフロート部にガスボンベを搭載して供給するようにしてもよい。
なお、ガス供給源からエアーバック状のフロート部内にガスを供給する加圧流路に加えて、フロート部内のガスを外部へ排出する減圧流路及び流路切換弁を設けることにより、フロート部の容積（ガス圧）を調整して浮力を変化させることができ、この結果、水中音を計測する水深の調整（増減）を容易に実施できる。

上述した本発明によれば、水中のハイドロホンケーブルが不要な水中音計測装置となるので、ハイドロホンケーブルから混入するノイズがなくなって精度よく水中音計測を実施でき、しかも、データ収集時にはデータ収集部を水中に投入し、終了後に巻上機を使用した回収が可能なため、容易かつ簡便に水中音計測を実施できる。
また、フロート部の容積を可変とすることにより、水中音を計測できる水深を変化させることができるため、一度の投入で異なる水深での計測が可能になる。

本発明に係る水中音計測装置の一実施形態（第１の実施形態）を示す図である。 図１に示すデータ収集部の形状例を示す平面図であり、（ａ）は角柱形状の中空部材を採用した構成例、（ｂ）は円柱形状の中空部材を採用した構成例である。 図１に示すデータ収集部の形状例を示す側面図であり、（ａ）は角柱または円柱形状の中空部材を採用した構成例、（ｂ）は角錐形状または円錐形状を組み合わせた中空部材を採用した構成例である。 本発明に係る水中音計測装置の一実施形態（第２の実施形態）を示す図である。 図４に示した第２の実施形態に係る水中音計測装置の変形例を示す図である。 従来の水中音計測装置を示す図である。

以下、本発明に係る水中音計測装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１に示す実施形態の水中音計測装置１０Ａは、水中音を検出するハイドロホン１３、各種の検出データを記録して保存する記録部１１Ａ及び電源となるバッテリＢを有するデータ収集部２０Ａと、このデータ収集部２０Ａを水中に浮遊させるフロート部３０Ａと、データ収集部２０Ａと水上浮体であるブイ４０Ａとの間を接続するワイヤーロープ（締結部）５０Ａと、を備えている。

データ収集部２０Ａは水密構造の中空部材であり、上部にハイドロホン１３が取り付けられている。このデータ収集部２０Ａは、例えば図２（ａ）及び図３（ａ）に示すような角柱の中空部材である。データ収集部２０Ａには、周囲を取り囲むようにして側壁部にフロート部３０が取り付けられ、さらに、下面にはフロート部３０Ａとともに浮力を調整する錘３１が取り付けられている。
なお、図中の符号３２は、データ収集部２０Ａとフロート部３０Ａとの間を連結するフロート支持部材である。

データ収集部２０Ａの中空部材内部には、ハイドロホン１３の水中音検出に必要な各種の電気・制御回路や、この電気・制御回路及び記録部１１Ａを動作させる電源として、バッテリＢが内蔵されている。このため、ハイドロホン１３による水中音検出及び検出した水中音データを記録部１１Ａに保存する動作は、データ収集部２０Ａの内部で全てが完結する。
また、データ収集部２０Ａには、回収後のデータ解析を容易にするため、現在の水深を測定する水深計（不図示）や、現在の水温を計測する水温計を設けておき、検出した水中音データとともに記録部１１Ａに保存することが望ましい。

ところで、上述したデータ収集部２０Ａは、角柱の中空部材に限定されることはなく、例えば図２（ｂ）に示すような円柱の中空部材のデータ収集部２１Ａとしてもよいし、あるいは、図３（ｂ）に示すように、円錐あるいは角錐の底面部どうしを繋げた形状の中空部材のデータ収集部２２Ａとしてもよい。なお、フロート部３０Ａやフロート支持部材３２の形状についても、データ収集部２０Ａ，２１Ａ，２２Ａの形状に応じて矩形断面や円形断面が採用されている。

本実施形態のフロート部３０Ａは、容積に応じて大きな浮力が得られるように、例えば発泡スチロールを成形した部材を使用する。このため、データ収集部２０Ａの容積及び重量を考慮して、フロート部３０Ａの容積及び錘３１の重量を適宜調整すれば、データ収集部２０Ａを所望の水深付近に浮遊させておくことができる。すなわち、データ収集部２０Ａに取り付けられるフロート部３０Ａと錘３１は、目標となる水深に合わせて予め浮力と重さを調整すればよい。なお、フロート部３０Ａの重量や錘３１の容積については、ほとんど無視できるレベルの値である。
この場合、実際の水深が目標と一致するか否かをリアルタイムで確認することはできないが、データ収集部２０Ａを回収した後において、水深計の計測データから確認することができる。

ブイ４０Ａは、ワイヤーロープ５０Ａで接続されたデータ収集部２０Ａの発見及び回収を容易にするため、目印として水上に浮遊させるものである。この場合、ワイヤーロープ５０Ａの長さは、目標とする水深に合わせて決めればよい。そして、データ収集部２０Ａの回収時には、回収船に搭載したロープ巻上機を使用できるため、人力による従来の回収と比較して、作業性が大幅に向上する。なお、水深２００ｍ程度の領域で計測することも想定されるため、このようなロープ巻上機が使用可能になることは、作業性向上の面で極めて有効となる。

また、データ収集部２０Ａの発見及び回収をより一層容易にするため、ブイ４０Ａには図示しないＧＰＳ受信機及び発信器を内蔵することが望ましい。すなわち、ブイ４０Ａから発信される位置情報を受信することで、ブイ４０Ａ及びわーやーロープ５０Ａで接続されたデータ収集部２０Ａの位置を迅速かつ正確に知ることができる。

上述した実施形態の水中音計測装置１０Ａは、水中音を検出するハイドロホン１３、検出データの記録部１１Ａ及び電源Ｂを有するデータ収集部２０Ａがフロート部３０Ａの作用によって水中に浮遊しているので、従来必要だったハイドロホンケーブル１２（図６参照）をなくすことができる。この結果、本実施形態の水中音計測装置１０Ａは、潮流の影響によりハイドロホンケーブル１２から混入していたノイズを低減できるようになり、従って、水中音計測を精度よく簡便に実施できる。
また、ハイドロホンケーブル１２がないため、データ収集時にはデータ収集部２０Ａを水中に投入するだけとなり、従って、計測準備も容易になり、ロープ巻上機の使用が可能になることも加わって、簡便に水中音計測をすることができる。

＜第２の実施形態＞
図４に示す実施形態の水中音計測装置１０Ｂは、水中音を検出するハイドロホン１３、各種の検出データを記録して保存する記録部１１Ａ及び電源となるバッテリＢを有するデータ収集部２０Ｂと、このデータ収集部２０Ｂを水中に浮遊させるフロート部３０Ｂと、データ収集部２０Ｂと水上浮体である計測船４１Ａとの間を接続するワイヤーロープ（締結部）５０Ｂと、を備えている。なお、以下に説明する以外の部分については、実質的に上述した実施形態と同様の構成となっている。

この実施形態では、フロート部３０Ｂの構造が異なっており、圧縮空気等のガス供給源に接続されたエアーバック状のものが採用されている。具体的に説明すると、計測船４１Ａにガス供給源となる圧縮機またはボンベを搭載し、ガス流路となるホース６０を用いて水中のフロート部３０Ｂに圧縮空気を供給可能となっている。なお、フロート部３０Ｂの形状についても特に限定されることはなく、図２及び図３に示した何れの形状を採用してもよい。

この結果、エアーバック状のフロート部３０Ｂは、供給された圧縮空気量に応じて容積が変化するので、データ収集部２０Ｂに作用する浮力の調整が可能となる。
また、流路切換弁を備えた排気流路を適所に設けることにより、エアーバック状としたフロート部３０Ｂは、圧縮空気供給量を増加する加圧により浮力を増す操作や、圧縮空気を排気して圧縮空気供給量を減少させる減圧により浮力を低下させる操作を適宜選択することができる。すなわち、圧縮空気の供給量を増減することにより、フロート部３０Ｂの容積を変化させてデータ収集部２０Ｂを浮遊させる水深の調整が可能になる。

また、データ収集部２０Ｂは、ワイヤーロープ５０Ｂで計測船４１Ａと繋がっているので、データ収集部２０Ｂを回収する際には、計測船４１Ａに搭載したロープ巻上機を使用できる。このため、人力による従来の回収と比較して、作業性が大幅に向上する。なお、ホース６０についても、計測船４１Ａに搭載した巻上機の使用が可能である。

また、ワイヤーロープ５０Ｂは、ロープ巻上機のリールに巻かれた状態で収納されており、従って、引き出したワイヤーロープ５０Ｂの長さを測定・表示できる機能を設けておけば、ワイヤーロープ５０Ｂの引出量からデータ収集部２０Ｂの水深を推測して圧縮空気の供給量を調整することが可能である。すなわち、計測船４１Ａには、大凡の水深を表示できる機器が設けられている。
なお、ワイヤーロープ５０Ｂ及びホース６０の長さについては、データ収集する最大水深に合わせて準備すればよい。

このように構成された水中音計測装置１０Ｂは、上述した実施形態と同様に、ハイドロホン１３を備えたデータ収集部２０Ｂを水中に浮遊させて計測するので、従来必要だったハイドロホンケーブル１２をなくすことができる。この結果、本実施形態の水中音計測装置１０Ｂは、潮流の影響によりハイドロホンケーブル１２から混入していたノイズを低減できるようになり、従って、水中音計測を精度よく簡便に実施できる。

また、計測する水深については、すなわちデータ収集部２０Ｂを浮遊させる水深については、フロート部３０Ｂに供給する圧縮空気量及び錘３１の重量設定に応じて適宜変化させることができるため、データ収集部２０Ｂを水中に投入する一度の計測作業で複数の水深におけるデータ収集が可能になる。

さらに、ハイドロホン１３の水深がリアルタイムに分かるため、データ収集する水深の設定精度が向上する。
また、ハイドロホンケーブル１２がないため、データ収集時にはデータ収集部２０Ｂを水中に投入するだけとなり、従って、計測準備が容易になること、そして、ロープ巻上機による回収が可能になることから、簡便な計測が可能になる。

図５に示す変形例の水中音計測装置１０Ｃは、水上での発見・回収を容易にするブイ４０Ｂを備えている。このブイ４０Ｂは、データ収集部２０Ｂとワイヤーロープ５０Ｂ及びホース６０で接続される。すなわち、図４に示した実施形態において計測船４１Ａに搭載されていたガス供給源及びロープ巻上機が、この変形例では、ブイ４０Ｂに内蔵されている。なお、この場合のロープ巻上機も、引き出したワイヤーロープ５０Ｂの長さを測定・表示できる機能を備えている。

ブイ４０Ｂに内蔵されるガス供給源は、電動機や開閉弁をリモート操作してガス供給量を調整できるものである。この場合、ガス供給量の調整は、計測船４１Ｂとブイ４０Ｂとの間を信号線７０で接続し、ワイヤーロープ５０Ｂを引き出した長さのデータ等を計測船４１Ｂの制御部等に受けることで、計測船４１Ｂ側からリモート操作する。なお、信号線７０に代えて、無線による信号の授受を行うようにしてもよい。
また、ブイ４１Ｂには、ＧＰＳ受信機及び発信機を内蔵している。このため、計測位置情報を記録するとともに、ブイ４１Ｂの位置情報から容易に回収することができる。

このような構成の水中音計測装置１０Ｃとしても、上述した水中音計測装置１０Ｃと同様に、ハイドロホンケーブル１２から混入していたノイズを低減して、水中音計測を精度よく簡便に実施できる。また、データ収集部２０Ｂを浮遊させる水深についても設定制度が向上し、しかも、フロート部３０Ｂに供給する圧縮空気量及び錘３１の重量設定に応じて水深を適宜変化させることができるため、データ収集部２０Ｂを水中に投入する一度の計測作業で複数の水深におけるデータ収集が可能になる。
また、ハイドロホンケーブル１２がないため、データ収集時にはデータ収集部２０Ｂを水中に投入するだけとなり、従って、計測準備が容易になること、そして、ロープ巻上機による回収が可能になることから、簡便な計測が可能になる。

さらに、ＧＰＳ受信機及び発信機を備えているので、位置情報に基づいてブイ４１Ｂを容易に発見できるだけでなく、この位置情報を上述したハイドロホン１３の水中音検出データとともに記録部１１Ａに記録しておけば、回収後のデータ解析を容易にするとともにより充実させることもできる。

ところで、上述した実施形態及び変形例では、水上の計測船４１Ａまたはブイ４０Ｂにガス供給源を設置し、圧縮空気等のガスをホース６０によりフロート部３０Ｂへ供給しているが、他の変形例として、データ収集部２０Ｂ内にボンベを設置してフロート部３０Ｂとガス流路で接続するとともに、水上から無線による遠隔操作を行ってガス供給量を調整してもよい。

このように、上述した本発明の実施形態及び変形例によれば、水中のハイドロホンケーブル１２が不要な水中音計測装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとなるので、ハイドロホンケーブル１２から混入するノイズがなくなる分だけ精度よく水中音計測を実施できる。
さらに、データ収集時には、データ収集部２０Ａ，２０Ｂを水中に投入し、終了後に巻上機を使用した回収が可能になるため、容易かつ簡便に水中音計測を実施できる。

特に、容積を可変にしたフロート部３０Ｂを採用することにより、水中音を計測する水深を変化させて、一度の投入において複数の水深での計測が可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１，４１Ａ，４１Ｂ 計測船
１０，１０Ａ〜１０Ｃ 水中音計測装置
１１ データ収集部
１１Ａ 記録部
１２ ハイドロホンケーブル
１３ ハイドロホン
１４，３１ 錘
２０Ａ，２０Ｂ データ収集部
３０Ａ，３０Ｂ フロート部
４０Ａ，４０Ｂ ブイ
５０Ａ，５０Ｂ ワイヤーロープ
６０ ホース
７０ 信号線
Ｂ バッテリ（電源）

Claims (4)

1. 水中音を検出するハイドロホン及び検出データの記録部を有するデータ収集部と、
   前記データ収集部を水中に浮遊させるフロート部と、
   前記データ収集部と水上浮体との間を接続する締結部と、
   を備えていることを特徴とする水中音計測装置。
2. 前記フロート部がガス供給源に接続されたエアーバック状とされることを特徴とする請求項１に記載の水中音計測装置。
3. 前記ガス供給源が前記水上浮体に設けられ、前記ガス供給源と前記フロート部との間がガス流路により接続されていることを特徴とする請求項２に記載の水中音計測装置。
4. 前記ガス供給源が前記データ収集部の内部に設けられ、前記ガス供給源と前記フロート部との間がガス流路により接続されていることを特徴とする請求項２に記載の水中音計測装置。
   

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