JP2016500608A

JP2016500608A - サイドスキャンソナー搭載用接続装置及びその動作方法

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Publication number: JP2016500608A
Application number: JP2015538251A
Authority: JP
Inventors: 焔林; 明陳; 雁雲于; 運竜王; 楷李
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2033-10-14
Also published as: US20150225047A1; CN102951278B; JP6205424B2; CN102951278A; US9783273B2; WO2014063440A1

Abstract

サイドスキャンソナー搭載用接続装置及びその動作方法であって、当該装置は、懸架ロッド機構及び掛吊ブラケット機構を含み、懸架ロッド機構は、吊り上げ点部材、ユニバーサルジョイント（６）及び垂直プルロッド（８）等からなり、掛吊ブラケット機構はＺ状横梁（１１）、抗ねじれ・抗湾曲部材、サイドスキャンソナーの垂直締結部材、軸方向位置決め部材等からなる。サイドスキャンソナー（１０）は掛吊ブラケット機構に締結され、掛吊ブラケット機構と懸架ロッド機構は、６本の組み立て用ねじ孔及びボルトで締結される。当該装置は船舶及び海洋工学の技術分野に属し、設計に優れ、簡易な構造で着脱に便利なほか、強度及び硬度が高く、軽量且つメンテナンスが容易であり、操作上の信頼性に優れ、海上の風、波、水流による負荷や干渉を効果的に克服可能である。また、当該装置は埠頭の岸側に懸架してもよいし、船舶の舷側又は船尾の遮蔽板に懸架してもよく、船舶の運航に伴って牽引される。そして、サイドスキャンソナーによる測定角度を自己適応的に調整可能であるため、サイドスキャンソナーを常に最適の位置姿勢に維持でき、サイドスキャンソナーの探査精度及び測定効果が高められる。【選択図】図１

Description

本発明は、造船、航海及び海洋探査に使用可能であり、船舶及び海洋工学の技術分野に属するサイドスキャンソナー搭載用接続装置及びその動作方法に関する。

サイドスキャンソナーは水中で動作する際、通常は何らかのホルダに装着される必要があり、ホルダの運動に帯同されて探査動作を実行する。サイドスキャンソナーは、水中で風、波、水流といった環境要因に干渉されてその動作姿勢が変化することで、探測精度や測定効果が影響を受けてしまう。そこで、水中におけるサイドスキャンソナーの最適な探査角度を如何に確保し、サイドスキャンソナーの動作姿勢を如何に固定又は調整するかが重要な技術的課題となっている。

現在のところ、サイドスキャンソナーを効果的に搭載可能な機構や装置はなく、未だにソフトロープ、ワイヤロープ又はチェーンでサイドスキャンソナーを接続している。そして、サイドスキャンソナーは水中で自在に浮遊し、ロープでその運動が牽引される。このような接続方式では、サイドスキャンソナーの動作姿勢に対する拘束力が弱く、海洋環境で干渉を受けると、サイドスキャンソナーの位置姿勢がその都度変化するため、サイドスキャンソナーは水中で最適な探査角度を維持できず、探測精度や測定効果が正確さを欠いてしまうとの問題がある。よって、従来のサイドスキャンソナーの接続方式では実際のプロジェクトにおける測定要求を満たせないことから、サイドスキャンソナーが海洋環境における干渉を効果的に克服でき、常に最適な測定動作角度と位置姿勢を維持することで探測精度を高められるよう、新規の効果的な搭載装置でサイドスキャンソナーを接続することが求められている。

そこで、本発明はこうした特殊な海洋測定プロジェクトにおける要求に対し、サイドスキャンソナーを搭載する装置及び方法を開発した。本装置では、サイドスキャンソナーが容易且つ迅速に着脱可能とされる。本装置は機構設計に優れ、ユニバーサル調節機能を備えるため、サイドスキャンソナーの姿勢位置を効果的に制御可能である。また、本搭載装置は、サイドスキャンソナーの重量及び海上の風、波、水流等の環境負荷を十分に考慮し、特殊な断面構造形式と複数の補強技術を用いることで、搭載装置における十分な強度、硬度及び抗ねじれ性能を確保した。本搭載装置は、岸側、船体の舷側又は船尾部に懸架可能であり、船舶の運航に伴ってサイドスキャンソナーを最適の動作姿勢で探査・測定するよう牽引可能である。

本発明は、サイドスキャンソナー搭載用接続装置及びその方法を提供する。当該装置及び方法によれば、サイドスキャンソナーを容易に着脱可能であるとともに、海上の風、波、水流による負荷を効果的に克服して、船舶の運動によるサイドスキャンソナーへの影響が自動的に補償される。また、当該装置は埠頭の岸側に静的に懸架してもよいし、船舶の舷側又は船尾の遮蔽板部分に懸架してもよく、船舶の運航に伴って牽引される。そして、サイドスキャンソナーの測定角度を自己適応的に調整可能であるため、サイドスキャンソナーを常に最適の位置姿勢に維持可能であり、サイドスキャンソナーの探査精度及び測定効果が高められる。

本発明は、以下の技術方案を用いる。即ち、主にハンガー及びサイドスキャンソナーを含むサイドスキャンソナー搭載用接続装置において、前記ハンガーは、懸架ロッド機構と掛吊ブラケット機構を接続してなり、前記サイドスキャンソナーは掛吊ブラケット機構の下部に接続され、前記懸架ロッド機構は、ヒンジ接続により、順に吊り上げ点ユニット、ユニバーサルジョイント及びプルロッドを一体的に接続し、プルロッドの下端にはフランジが設けられており、前記掛吊ブラケット機構はＺ状横梁を採用し、Ｚ状横梁の両端にはサイドスキャンソナーを支持するＵ状フックがそれぞれ設けられ、２つのＵ状フックの内側にはサイドスキャンソナーを掛着するための垂直方向において傾斜するプルフックがそれぞれ設けられており、前記フランジはＺ状横梁の中央位置に固定接続されている。

前記吊り上げ点ユニットは、１枚の三角形パッドアイ及び２枚の梨状側板を用いて、工字型構造で矩形底板に溶接され、矩形底板の下部には２枚のアイプレートが溶接される。

前記ユニバーサルジョイントの両端には、互いに９０度をなすフォーク状構造が設けられている。

前記Ｚ状横梁は、２枚の幅広サイドパネルと２枚の幅狭サイドパネルからなり、２枚の幅広サイドパネルは７０度に折り曲げられ、２枚の幅狭サイドパネルはそれぞれ幅広サイドパネルに対して９０度に折り曲げられている。

前記Ｕ状フック内の底部には、サイドスキャンソナーの底部を支持する錐台状の突起が設けられている。

本発明では、以下の有益な効果が得られる。即ち、このようなサイドスキャンソナー搭載用接続装置は、懸架ロッド機構及び掛吊ブラケット機構を含み、懸架ロッド機構は、吊り上げ点部材、ユニバーサルジョイント、垂直プルロッド及びフランジ等からなり、掛吊ブラケット機構はＺ状横梁、抗ねじれ・抗湾曲部材、サイドスキャンソナーの垂直締結部材、軸方向位置決め部材等からなる。サイドスキャンソナーは掛吊ブラケット機構に締結され、掛吊ブラケット機構と懸架ロッド機構は、６本の組み立て用ねじ孔及びボルトで締結される。装置は全体として設計に優れ、簡易な構造で着脱に便利なほか、強度及び硬度が高く、軽量且つメンテナンスが容易であり、操作上の信頼性に優れ、海上の風、波、水流による負荷や干渉を効果的に克服可能である。当該装置は埠頭の岸側に懸架してもよいし、船舶の舷側又は船尾の遮蔽板に懸架してもよく、船舶の運航に伴って牽引される。そして、サイドスキャンソナーによる測定角度を自己適応的に調整可能であるため、サイドスキャンソナーを常に最適の位置姿勢に維持でき、サイドスキャンソナーの探査精度及び測定効果が高められる。

図１は、サイドスキャンソナー搭載用接続装置の構造の正面図である。図２はサイドスキャンソナー搭載用接続装置の構造の平面図である。図３はサイドスキャンソナー搭載用接続装置の構造の側面図である。図４は、図１のＡ１−Ａ１から見た図である。図５は、図１のＢ１−Ｂ１から見た図である。図６は、図１のＣ１−Ｃ１から見た図である。図７は、図２のＡ２−Ａ２から見た図である。図８は、図２のＢ２−Ｂ２から見た図である。図９は、図２のＣ２−Ｃ２から見た図である。図１０は、図２のＤ２−Ｄ２から見た図である。図１１は、図２のＫ２−Ｋ２から見た図である。図１２は、図９のＥ２−Ｅ２から見た図である。図１３は、図９のＦから見た図である。図１４は、図１０のＭから見た図である。

以下、図面を参照して本発明の構造について更に述べる。

図１，図２，図３は、サイドスキャンソナー搭載用接続装置の構造を示す図である。図中、サイドスキャンソナー搭載用接続装置は、懸架ロッド機構及び掛吊ブラケット機構からなり、懸架ロッド機構底部のフランジ９は、掛吊ブラケット機構における中心線箇所において対応する掛吊ブラケットねじ孔１２とボルトで締結されている。

懸架ロッド機構は、次の部材から構成される。即ち、懸架ロッド機構の上端は吊り上げ点ユニットであり、三角形パッドアイ１、中央に重量軽減孔が設けられた２枚の梨状側板２、及び矩形底板３を含み、これらが一体に溶接されることで吊り上げ点ユニットが形成される。矩形底板３の下面には、矩形のアイプレート４が垂直に２枚溶接されており、これらに中空管状のユニバーサルジョイント６が第１ボルト５ａ、第１ナット５ｂ及び第１ワッシャー５ｃを用いる方式で接続されている（図４）。中空管状のユニバーサルジョイント６の下方には、同様に第２ボルト７ａ、第２ナット７ｂ及び第２スクリューワッシャー７ｃを用いる方式で、中空管状のプルロッド８が接続されている（図５）。フランジ９にはフランジねじ孔９ａが６つ設けられ（図６）、フランジ９は中空管状のプルロッド８の下端に溶接されている。フランジ９上の６つのフランジねじ孔９ａは、後述の掛吊ブラケット機構における６つの掛吊ブラケットねじ孔１２に対応している。中空管状のプルロッド８の長さは、サイドスキャンソナー１０の入水深度と吊り上げ点の位置により決定される。また、中空管状のユニバーサルジョイント６は、２つの方向角への回転を可能とし、自己適応的な空間角度調整作用を奏する。なお、全ての部材の鋭角箇所は、いずれも丸み面取りされている。

掛吊ブラケット機構は、次の部材から構成される。即ち、Ｚ状の主横梁１１が、２枚の幅広サイドパネルと２枚の幅狭サイドパネルからなり、２枚の幅広サイドパネルが７０度に折り曲げられ、２枚の幅狭サイドパネルがそれぞれ幅広サイドパネルに対して９０度に折り曲げられている。７０度とは、サイドスキャンソナー１０の動作面を最適角度とする折り曲げ角である（図７）。Ｚ状横梁１１における水平面パネルの中心線箇所には６つの掛吊ブラケットねじ孔１２が設けられており、これらが懸架ロッド下端のフランジ９における６つのフランジねじ孔９ａに突き合わされて、ボルトにより締結される。吊り上げ点アイプレート１３は、Ｚ状横梁１１における中心線箇所の斜辺面に溶接される。吊り上げ点アイプレート１３には円形孔が開設されており、掛吊ブラケット機構と懸架ロッド機構の接続装着時における補助吊り上げ点として用いられるとともに、掛吊ブラケット機構の固結にも用いられる（図１０）。掛吊ブラケットねじ孔１２両端のＺ状横梁１１下方には、垂直な大肘板１４が２枚溶接されている（図１０）。Ｚ状横梁１１の下方には、中心線に対称な位置に一定幅の抗ねじれプレート１５が溶接されている（図１１）。１６０度の屈曲辺アイプレート１８箇所におけるＺ状横梁１１の下方には、垂直な小肘板１６が２枚溶接されている（図９）。大肘板１４、抗ねじれプレート１５及び小肘板１６により、抗ねじれ、抗湾曲又は部分補強部材が構成される。屈曲辺アイプレート１８はＺ状横梁１１に溶接され、ボルト孔が開設されている。また、垂直方向において傾斜するプルフック１７と第３ネジ１９が溶接され、第３ネジ１９が屈曲辺アイプレート１８のボルト孔を貫通し、第３ナット２０によりプルフック１７の垂直位置が調節される。凹状ガイドプレート２１はプルフック１７のアームに掛合され、Ｚ状横梁１１の斜辺に対し垂直に溶接される。凹状ガイドプレート２１は、プルフック１７に対し上下に移動してガイド作用を奏する。サイドスキャンソナー１０は、掛吊ブラケット機構に取り付けられる第１のステップとして、まずは傾斜するプルフック１７に掛けられる。Ｚ状横梁１１の両端にはＵ状フック２２がそれぞれ設けられる。Ｕ状フック２２内の底部には錐台状の突起が設けられており、サイドスキャンソナー１０の底部を支持する作用を奏する（図８）。水平アイプレート２３はＺ状横梁１１両端の水平面パネルに溶接され、水平アイプレート２３の両端にはボルト孔が開設されている。Ｕ状フック２２の上端には第４ネジ２４がそれぞれ溶接され、第４ネジ２４は水平アイプレート２３のボルト孔を貫通している。Ｕ状フック２２の垂直位置は、第４ナット２５を回転調整することで調節される。即ち、サイドスキャンソナー１０の垂直方向の高さ位置が調節される（図８）。垂直保持プレート２６は端面プレートともいい、Ｚ状横梁１１の両端に溶接され、Ｕ状フック２２と共にサイドスキャンソナー１０を緊締する作用を奏する。プルフック１７、Ｕ状フック２２及び垂直保持プレート２６等により垂直締結部材が構成される。２つのストッパー２７はサイドスキャンソナー１０のリフティングリングを係止し、水平方向（軸方向）においてサイドスキャンソナー１０を位置決めする作用を奏する（図１２、図１３）。Ｚ状横梁１１の中心線箇所において、下方直角の幅狭屈曲辺箇所には長方形開口２８が開設されており、サイドスキャンソナー１０の中央リフティングリングが挿通される（図１４）。

前記のサイドスキャンソナー搭載用接続装置及びその動作方法は、以下のステップを用いる。
（ａ）サイドスキャンソナー１０の動作水深を決定する。
（ｂ）埠頭の岸側又は船体側面に懸架点位置を選択し、懸架ロッド機構上端の吊り上げ点の高さ位置を決定する。
（ｃ）懸架ロッド機構を組み立て、ユニバーサルジョイント６の回転角感度を調整し、クレーン装置を用いて懸架ロッド機構を直立状態に吊り上げる。
（ｄ）掛吊ブラケット機構を組み立てるが、Ｕ状フック２２はまだ装着しない。
（ｅ）クレーン装置を用いて吊り上げ点アイプレート１３をフックし、掛吊ブラケット機構をサイドスキャンソナー１０の断面高さよりやや高く吊り上げればよい。
（ｆ）サイドスキャンソナー１０のリフティングリングをプルフック１７に配置し、第３ナット２０でプルフック１７の垂直位置を適切に調節することで、プルフック１７によりサイドスキャンソナー１０を効果的に掛着可能とすればよい。
（ｇ）Ｚ状横梁１１の両端にＵ状フック２２を取り付け、第４ネジ２４により、サイドスキャンソナー１０の断面上縁が垂直保持プレート２６に係着されるまでサイドスキャンソナー１０を持ち上げる。
（ｈ）そして、第３ナット２０によりプルフック１７の垂直位置を引き続き調節して、プルフック１７によりサイドスキャンソナー１０のリフティングリングをしっかりと掛着可能とする。
（ｉ）懸架ロッド下端のフランジ９における６つのフランジねじ孔９ａと掛吊ブラケット機構の６つの掛吊ブラケットねじ孔１２を突き合わせ、ボルトで締結する。
（ｊ）クレーン装置を用い、サイドスキャンソナー１０が搭載された装置を吊り上げ、測定する水中へゆっくりと垂直に進入させる。
（ｋ）解体過程は上述の組み立て過程の逆であるため、詳述しない。

１パッドアイ
２側板
３底板
４アイプレート
５ａ第１ボルト
５ｂ第１ナット
５ｃ第１ワッシャー
６ユニバーサルジョイント
７ａ第２ボルト
７ｂ第ナット
７ｃ第２ワッシャー
８プルロッド
９フランジ
９ａフランジねじ孔
１０サイドスキャンソナー
１１Ｚ状横梁
１２掛吊ブラケットねじ孔
１３吊り上げ点アイプレート
１４大肘板
１５抗ねじれプレート
１６小肘板
１７プルフック
１８屈曲辺アイプレート
１９第３ネジ
２０第３ナット
２１凹状ガイドプレート
２２Ｕ状フック
２３水平アイプレート
２４第４ネジ
２５第４ナット
２６垂直保持プレート
２７ストッパー
２８長方形開口

Claims

主にハンガー及びサイドスキャンソナー（１０）を含むサイドスキャンソナー搭載用接続装置において、
前記ハンガーは、懸架ロッド機構と掛吊ブラケット機構を接続してなり、前記サイドスキャンソナー（１０）は掛吊ブラケット機構の下部に接続され、
前記懸架ロッド機構は、ヒンジ接続により、順に吊り上げ点ユニット、ユニバーサルジョイント（６）及びプルロッド（８）を一体的に接続し、プルロッド（８）の下端にはフランジ（９）が設けられており、
前記掛吊ブラケット機構はＺ状横梁（１１）を採用し、Ｚ状横梁（１１）の両端にはサイドスキャンソナー（１０）を支持するＵ状フック（２２）がそれぞれ設けられ、２つのＵ状フック（２２）の内側にはサイドスキャンソナー（１０）を掛着するための垂直方向において傾斜するプルフック（１７）がそれぞれ設けられており、
前記フランジ（９）はＺ状横梁（１１）の中央位置に固定接続されている、ことを特徴とするサイドスキャンソナー搭載用接続装置。
前記吊り上げ点ユニットは、１枚の三角形パッドアイ（１）及び２枚の梨状側板（２）を用いて、工字型構造で矩形底板（３）に溶接され、矩形底板（３）の下部には２枚のアイプレート（４）が溶接される、ことを特徴とする請求項１記載のサイドスキャンソナー搭載用接続装置。
前記ユニバーサルジョイント（６）の両端には、互いに９０度をなすフォーク状構造が設けられている、ことを特徴とする請求項１記載のサイドスキャンソナー搭載用接続装置。
前記Ｚ状横梁（１１）は、２枚の幅広サイドパネルと２枚の幅狭サイドパネルからなり、２枚の幅広サイドパネルは７０度に折り曲げられ、２枚の幅狭サイドパネルはそれぞれ幅広サイドパネルに対して９０度に折り曲げられている、ことを特徴とする請求項１記載のサイドスキャンソナー搭載用接続装置。
前記Ｕ状フック（２２）内の底部には、サイドスキャンソナー（１０）の底部を支持する錐台状の突起が設けられている、ことを特徴とする請求項１記載のサイドスキャンソナー搭載用接続装置。
請求項１記載のサイドスキャンソナー搭載用接続装置の動作方法において、当該動作方法が用いるステップとして、
（ａ）サイドスキャンソナー（１０）の動作水深を決定し、
（ｂ）埠頭の岸側又は船体側面に懸架点位置を選択し、懸架ロッド機構上端の吊り上げ点の高さ位置を決定し、
（ｃ）懸架ロッド機構を組み立て、ユニバーサルジョイント（６）の回転角感度を調整し、クレーン装置を用いて懸架ロッド機構を直立状態に吊り上げ、
（ｄ）掛吊ブラケット機構を組み立て、
（ｅ）クレーン装置を用いて吊り上げ点アイプレート（１３）をフックし、掛吊ブラケット機構をサイドスキャンソナー（１０）の断面高さよりやや高く吊り上げ、
（ｆ）サイドスキャンソナー（１０）のリフティングリングをプルフック（１７）に配置し、第３ナット（２０）でプルフック（１７）の垂直位置を調節することで、プルフック（１７）によりサイドスキャンソナー（１０）を効果的に掛着可能とし、
（ｇ）Ｚ状横梁（１１）の両端にＵ状フック（２２）を取り付け、第４ネジ（２４）により、サイドスキャンソナー（１０）の断面上縁が垂直保持プレート（２６）に係着されるまでサイドスキャンソナー（１０）を持ち上げ、
（ｈ）第３ナット（２０）によりプルフック（１７）の垂直位置を引き続き調節して、プルフック（１７）によりサイドスキャンソナー（１０）のリフティングリングをしっかりと掛着し、
（ｉ）懸架ロッド下端のフランジ（９）における６つのフランジねじ孔（９ａ）と掛吊ブラケット機構の６つの掛吊ブラケットねじ孔（１２）を突き合わせ、ボルトで締結し、
（ｊ）クレーン装置を用い、サイドスキャンソナー（１０）が搭載された装置を吊り上げ、測定する水中へゆっくりと垂直に進入させ、
（ｋ）解体過程は上述の組み立て過程と逆である、ことを特徴とする方法。