JP2017165136A - 船舶および船舶における音響データ取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】付帯設備がコンパクトであって、単純な操作で音響機器を水中に配置できる船舶および船舶の音響データ取得方法を提供する。
【解決手段】先端に音響機器３を有するアーム４を船舶１の船体に配置された回転軸５周りに回動して、音響機器３の格納のときにはアーム４の回動により音響機器３を甲板上２ｅ又は船体内の格納位置２ｆに移動させ、音響機器３による水中での音響データの取得のときにはアーム４の回動によりアーム４を船体の外側に移動させることで音響機器３を水没させて、この水没した音響機器３により音響データを取得する。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶および船舶における音響データ取得方法に関し、より詳細には、付帯設備がコンパクトであって、単純な操作で音響機器を水中に配置できる船舶および船舶における音響データ取得方法に関する。

従来、船舶においてソーナーや測深器、流向流速計、音響測位装置、音響通信装置等の音響機器を使用する場合には、音響機器を船底に常時固定した状態にする方法や使用時に音響機器を水中に降下させる方法が採用されている。

この音響機器を船底に常時固定した状態にする方法は、音響機器を水中に設置するための付帯設備が不要であるが、音響機器が常時水中に位置した状態になるため、音響機器が故障するリスクが高く、航行中にメンテナンスすることは難しい。さらに、音響機器が船底から突出した状態になるので、母船に搭載され、母船から投入及び母船に揚収して運用されるような船舶には不向きである。また、音響機器が船底近くに位置するため、音響機器が船体外板を通して伝わる船内雑音や、航行中に船底付近に生じる気泡を含んだ水流（気泡流）の影響を受けやすく、精度の高い音響データを取得することは難しい。

この問題を解決するために、音響機器をデッキクレーンやブーム等の付帯設備を用いて水中に降下させる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。この音響設備をデッキクレーンやブーム等の付帯設備を用いて水中に降下させる方法は、音響機器を使用しないときには、音響機器を船上に配置できるので、音響機器が故障するリスクを低くできる。また、航行中にメンテナンスすることも可能である。しかしながら、従来のデッキクレーン等の付帯設備は、サイズが大きく重心位置も高いため、小型の船舶には不向きである。また、従来の付帯設備では音響機器を水中に配置する作業に多くの工数を有する。

実公平１−４３６５８号公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、付帯設備がコンパクトであって、単純な操作で音響機器を水中に配置できる船舶および船舶の音響データ取得方法を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明の船舶は、先端に音響機器を有するアームと、このアームを当該船舶の船体に配置された回転軸周りに回動する回動機構とを備えて、該回動機構が、前記音響機器の格納のときには前記音響機器を甲板上又は前記船体内の格納位置に移動させ、前記音響機器の水中への展開のときには前記アームが前記船体の外側に移動して前記音響機器を水中に位置させるように、前記アームを回動する構成であることを特徴とする。

このように、本発明の船舶によれば、アームと回動機構という非常にコンパクトな付帯設備で音響機器を水中に移動させることができる。それ故、特に小型の船舶に有用である。さらに、音響機器を格納するときには、音響機器と付帯設備とを甲板上又は船体内の格納位置に移動させることができ、格納時には音響機器が船体の外に出ていないので音響機器が母船からの投入や母船への揚収の際に邪魔にならないので、母船に搭載されて母船から投入及び母船への揚収で運用されるような船舶にも採用することができる。

上記の船舶において、前記音響機器を水中に展開したときに、前記音響機器が前記船体の船底よりも下の位置になる構成であると、音響機器が船体外板を通して船外の水中に伝わる雑音や、船底に流れ込む気泡を含んだ水流（気泡流）の影響をより受け難くなるので、より精度の高い音響データを取得することが可能になる。

上記の船舶において、前記音響機器を水中に展開したときに、前記音響機器が前記船体の舷側よりも外側の位置になる構成であると、音響機器が船体外板を通して船外の水中に伝わる雑音や、船底や舷側近傍の気泡を含んだ水流（気泡流）の影響をより受け難くなるので、より精度の高い音響データを取得することが可能になる。

上記の船舶において、前記アームを回転軸に固定された短尺部とこの短尺部に対して屈曲した長尺部とを有して構成し、前記音響機器を前記長尺部の先端部分に配設又は先端に配置すると、非常に単純な形状および構成で、アームを回動するだけで、長尺部の先端の音響機器を甲板上又は前記船体内の格納位置と、水中の測定位置との間を移動させることができる。

上記の船舶において、前記音響機器を水中に展開したときに前記アームの水没する部分の一部又は全部における水平断面形状を流線形形状（翼型形状も含む）で形成していると、船舶を移動させながら音響機器を使用するときにアームの水没部に作用する水の抗力（流体抵抗）を低減することができる。このことにより、船舶の推進性能や操縦性能を高く維持することができる。

上記の船舶において、前記アームと前記回動機構との組み合わせを複数備えて、前記音響機器を水中に展開したときに、前記アームが前記船体の両舷のそれぞれの舷側の外側に移動する構成にすることもできる。この構成にすると、両舷にアームを移動することで、船舶を移動させながら音響機器を使用するときの船舶の左右のバランスをより安定させることができる。さらに、両舷のアームによって船舶の横揺れ（ローリング）を低減できる。また、両舷のアームがスケグのように機能することにより、船舶の保針性（針路安定性）を向上させることができる。また、両舷のアームに音響機器を配設した場合には、両舷の２点で音響機器を操作しての三角測量が可能となり、より測定精度を高めることができる。

上記の目的を達成するための船舶の音響データ取得方法は、先端に音響機器を有するアームを当該船舶の船体に配置された回転軸周りに回動して、前記音響機器の格納のときには前記アームの回動により前記音響機器を甲板上又は前記船体内の格納位置に移動させ、前記音響機器による水中での音響データの取得のときには前記アームの回動により前記アームを前記船体の外側に移動させることで前記音響機器を水没させて、この水没した前記音響機器により音響データを取得することを特徴とする。

この方法によれば、アームと回動機構という非常にコンパクトな付帯設備で音響機器を水中に移動させることができる。

本発明の船舶および船舶の音響データ取得方法によれば、アームと回動機構という非常にコンパクトな付帯設備で音響機器を水中に移動させることができる。それ故、特に小型の船舶に有用である。さらに、音響機器を格納するときには、音響機器と付帯設備とを甲板上又は船体内の格納位置に移動させることができ、格納時には音響機器が船体の外に出ていないので音響機器が母船からの投入や母船への揚収の際に邪魔にならなくなる。

本発明に係る第１の実施の形態の船舶で、音響機器を格納している状態を模式的に示す斜視図である。 図１の船舶における音響機器を展開している状態を模式的に示す斜視図である。 図１の船舶における音響機器を格納している状態を示す断面図である。 図１の船舶における音響機器を展開している状態を示す断面図である。 図１の船舶における音響機器を格納している状態を示す平面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の船舶における音響機器を展開している状態を模式的に示す断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態の船舶における音響機器を格納している状態を模式的に示す断面図である。 本発明に係る第４の実施の形態の船舶における音響機器を格納している状態を模式的に示す断面図である。 本発明に係る第５の実施の形態の船舶における音響機器を格納している状態を模式的に示す断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態の船舶を図面を参照しながら説明する。図１〜図５に示すように、本発明に係る実施の形態の船舶１は、先端に音響機器３を有するアーム４と、このアーム４を船舶１の船体に配置された回転軸５ａ周りに回動する回動機構５とを備えている。音響機器３は、水中に配置して使用されるソーナーや測深器、流向流速計、音響測位装置、音響通信装置等である。

この実施の形態の回動機構５は、甲板２ｅ上の舷側２ｃに設けられている。この回動機構５は、水平方向に配置された回転軸５ａを上方に有する支柱で構成されている。この回転軸５ａに回動可能に接続されているアーム４は、短尺部４ａとこの短尺部４ａに対して屈曲した長尺部４ｂとを有して構成されている。長尺部４ｂと短尺部４ａとは直角をなしており、アーム４はＬ字形状に形成されている。音響機器３は長尺部４ｂの先端部分の内部に配設されている。短尺部４ａが回転軸５ａ周りに回動するように構成され、アーム４は回動機構５によって、回転軸５ａに垂直な面内を、上下方向に回動できる構成になっている。

図１および図３に示すように、音響機器３を甲板２ｅ上に格納しているときには、短尺部４ａは甲板２ｅに対して垂直に配置され、回転軸５ａの下方に短尺部４ａと長尺部４ｂとの接合部が位置した状態になる。長尺部４ｂは、甲板２ｅと略平行に船幅方向に延在するように配置された状態になる。つまり、音響機器３と回転機構５およびアーム４から構成される付帯設備は、船舶１の船体の外側に突出することなく、船体の内側に納まった状態になる。

図２および図４に示すように、音響機器３を水中へ展開させるときには、アーム４を回転軸５ａ周りに回動させることで、アーム４が船体の舷側２ｃの内側から上を回って舷側２ｃの外側に移動して音響機器３が水中に位置した状態になる。この実施の形態では、回動機構５によって長尺部４ｂを上方に向って回動させるようにアーム４を回転軸５ａ周りに２７０度回動させることで、短尺部４ａが甲板２ｅと略平行に配置され、短尺部４ａと長尺部４ｂとの接合部が船体の舷側２ｃの外側に突出した状態になる。これに伴い、長尺部４ｂは船体の舷側２ｃの外側に位置し、長尺部４ｂが甲板２ｅに対して垂直に水中へ向かって延在配置され、長尺部４ｂの先端部分に配設されている音響機器３が水中に位置した状態になる。この音響機器３が配置される水深Ｄ１は、音響機器３の種類や要求される測定精度等に応じて適宜決定できるが、具体的には例えば、１ｍ〜５ｍ程度である。

つまり、音響機器３を格納した状態では、アーム４は船体内側に納まるサイズであり、かつ、音響機器３を水中に展開した状態では、音響機器３を水深１ｍ〜５ｍ程度の使用深度に配置できるように形成する。具体的には、例えば、回動機構５を甲板２ｅ上の舷側２ｃに立設し、アーム４を舷側２ｃの外側に展開する場合には、音響機器３を格納した状態におけるアーム４の船幅方向の最大長さＲが船舶１の船幅Ｂよりも短く、かつ、音響機器３を水中に展開したときに音響機器３を使用深度に配置できるように構成する。

この実施の形態では、音響機器３を水中に展開したときに、音響機器３が船体の船底２ｄよりも下の位置になるようにアーム４を構成している。この配置により、音響機器３が船体外板を通して船外の水中に伝わる雑音や、船底２ｄに流れ込む気泡を含んだ水流（気泡流）の影響をより受け難くなるので、より精度の高い音響データを取得することが可能になる。この音響機器３と船体の船底２ｄとの上下距離Ｄ２は、０．５ｍ〜１．５ｍ程度になるように構成することが好ましい。上下距離Ｄ２を上記の範囲内にすると、音響機器３と船底２ｄとの距離を十分に確保しつつ、アーム４をコンパクトに構成できる。

さらに、音響機器３を水中へ展開したときに、音響機器３が船体の舷側２ｃよりも外側に位置するようにアーム４を構成している。この配置にすると、音響機器３が船体外板を通して船外の水中に伝わる雑音や、船底２ｄや舷側２ｃ近傍の気泡を含んだ水流（気泡流）の影響をより受け難くなるので、より精度の高い音響データを取得することが可能になる。

また、この実施の形態では、音響機器３を水中に展開したときに、アーム４（長尺部４ｂ）の水没部４ｃの一部または全部の水平断面形状を流線形形状（翼型形状も含む）に形成することが好ましい。これにより、船舶１を移動させながら音響機器３を使用するときに、アーム４の水没部４ｃにおける渦流の発生を抑制でき、また、アーム４の水没部４ｃに作用する水の抗力（流体抵抗）を低減することができる。これにより、航行中に音響機器３を使用するときに、渦流による雑音の影響が少なくなり、また、船舶１の推進性能や操縦性能を高く維持するのに有利になる。音響機器３を長尺部４ｂの先端（外部）に配置する場合には、例えば、流線形形状の防水カバーを音響機器３の外側に外嵌することもできる。

図５に示すように、音響機器３および付帯設備（回動機構５およびアーム４）の配位置（音響機器の中心線）Ｘ１は、船舶１の他の設備の配置等によって適宜決定することができるが、好ましくは、船長方向に関して、船体中央Ｘ０よりも船尾２ｂ側に配置するとよい。配設位置Ｘ１を船体中央Ｘ０よりも船尾２ｂ側にすると、船舶１を移動させながら音響機器３を使用するときの船舶１の保針性（針路安定性）を向上させるのに有利になる。

また、好ましくは、配設位置Ｘ１は、船長方向に関して、船舶１の船尾垂線Ｘ２（舵軸２ｇ）よりも船舶１の全長Ｌの１０％程度船首２ａ側に配置するとよい。この配置にすると、音響機器３を使用するときに、音響機器３が船舶１の推進器による振動や水中に伝わる雑音等の影響を受け難くなる。それ故、精度の高い音響データを取得するのに有利になる。

次に、この船舶１によって音響データを取得する方法を以下に説明する。まず、音響機器３およびアーム４を甲板２ｅ上に格納した状態で、音響機器３を使用する水域まで移動する。具体的には、短尺部４ａは甲板２ｅに対して垂直に配置し、長尺部４ｂは甲板２ｅと略平行に船幅方向に延在するように配置した状態にする。音響機器３および付帯設備（回転機構５およびアーム４）は、航行中には船体の内側に納まった状態になっている。

音響機器３を使用する水域に到着し、音響機器３による水中での音響データの取得を行なうときには、アーム４の回動によりアーム４を船体の外側に移動させることで音響機器３を水没させる。具体的には、回動機構５によって長尺部４ｂを上方に向って回動させるようにアーム４を回転軸５ａ周りに２７０度回動させて、長尺部４ｂを船体の舷側２ｃの外側に移動させ、長尺部４ｂを甲板２ｅに対して垂直に水中へ向かって延在配置することにより、長尺部４ｂの先端部分に配設されている音響機器３を使用深度に配置する。そして、この水没した音響機器３により音響データを取得する。移動しながら音響データを取得する場合には、アーム４を展開させて音響機器３を水没させた状態を維持し、船舶１を移動させながら音響機器３により音響データを取得する。

音響データの取得作業が終了したら、アーム４の回動により音響機器３を甲板３ｅ上に移動させ、音響機器３および付帯設備を格納した状態にする。具体的には、回動機構５によって展開したときとは逆の方向にアーム４を２７０度回動させることにより、短尺部４ａは甲板２ｅに対して垂直に配置し、長尺部４ｂは甲板２ｅと略平行に船幅方向に延在するように配置した状態にする。

このように、船舶１によれば、アーム４と回動機構５という非常にコンパクトな付帯設備で音響機器３を、単純な操作で水中に移動させることができる。それ故、特に小型の船舶、具体的には例えば、総トン数が１トン〜２０トン程度の船舶に有用である。さらに、音響機器３を格納するときには、音響機器３と付帯設備とを甲板２ｅ上に移動させることができ、格納するときには音響機器３が船体の外に出ていないので、船舶１の母船からの投入や母船への揚収の際に、この船舶１の音響機器３が邪魔にならない。そのため、この方式は、母船に搭載されて母船から投入及び母船への揚収で運用されるような船舶にも採用することができる。

また、音響機器３を使用せずに格納するときには、音響機器３と付帯設備とを甲板２ｅ上に移動できるので、音響機器３が船体の外の構成物と衝突したりして、音響機器３や付帯設備が故障するリスクを低減できる。また、音響機器３と付帯設備とを非水没状態で格納でき、音響機器３やアーム４が故障や損傷した場合においても、音響機器３とアーム４と回動機構５を甲板２ｅ上に迅速に配置できるので、保守性（メンテナンス性）に優れている。

また、音響機器３を使用するときには、アーム４を回転軸５ａ周りに回動させるという非常に単純な操作で音響機器３を水中に配置できるので、デッキクレーンやブーム等の従来の付帯設備に比して、作業員の誤作業の回避や軽労化を図ることができる。また、作業が単純であるので容易に自動化でき、無人船に採用することも可能となる。

また、デッキクレーンやブーム等の従来の付帯設備を用いて水中に降下させる場合に比べて、この船舶１の付帯設備は船体に近い低い位置に配置されるので、船舶１の重心を低く維持できる。それ故、復原力の大きい安定性のある船舶１にすることができる。

さらに、船舶１では、アーム４を回転軸５ａに固定された短尺部４ａとこの短尺部４ａに対して屈曲した長尺部４ｂとを有して構成し、音響機器３を長尺部４ｂの先端部分に配設しているので、非常に単純な形状および構成で、アーム４を回動するだけの単純な操作で、長尺部４ｂの先端の音響機器３を甲板２ｅ上と、水中の測定位置との間を移動させることができる。特に、この実施の形態のように、アーム４を長尺部４ｂと短尺部４ａとが直角をなしたＬ字形状に形成すると、占有スペースの小さいコンパクトな構成で、深い水深に音響機器３を配置することが可能になる。

図６に本発明に係る第２の実施の形態の船舶１Ａを示す。船舶１Ａは、アーム４と回動機構５との組み合わせを複数備えている。そして、音響機器３を水中に展開したときに、アーム４が船体の両舷のそれぞれの舷側２ｃの外側に移動するように構成されている。この実施の形態では、両舷のアーム４の先端にそれぞれ音響機器３が配設されている。左右の舷側２ｃに設けられた音響機器３と付帯設備は、船長方向に並列するように配置されている。それぞれの音響機器３と付帯設備の構成、および、この船舶１Ａによって音響データを取得する方法は先に示した第１の実施の形態の船舶１と同じである。

この実施の形態のように、アーム４と回動機構５との組み合わせを複数備えて、音響機器３を水中に展開したときに、アーム４が船体の両舷のそれぞれの舷側の外側に移動する構成にすると、両舷にアーム４を移動することで、船舶１を移動させながら音響機器３を使用するときの船舶１Ａの左右のバランスをより安定させることができる。さらに、両舷のアーム４によって、多少ではあるが復原性が向上するため、船舶１Ａの横揺れ（ローリング）を低減できるので、小型の船舶に特に有用である。また、両舷のアーム４がスケグのように機能することにより、船舶１Ａの保針性（針路安定性）を向上させることもできる。

また、片舷のアーム４のみに音響機器３を配設し、もう一方の片舷のアーム４には音響機器３を設けない構成にすることもできるが、この実施の形態のように、両舷のアーム４に音響機器３を配設する構成にすると、両舷の２点で音響機器３を操作しての三角測量が可能となり、より測定精度を高めることができる。

図７に本発明に係る第３の実施の形態の船舶１Ｂを示す。この実施の形態では、音響機器３をアーム４（長尺部４ｂ）の先端の外部に接続している。この音響機器３には流線形形状（翼型形状も含む）の防水カバー６が外嵌されている。長尺部４ｂの内部には、さらに複数の音響機器３が内蔵されている。この実施の形態のアーム４（長尺部４ｂ）は、伸縮可能な伸縮部４ｄを有しており、長尺部４ｂの長さを変更できる構成になっている。また、音響機器３および付帯設備は、格納時には船舶１Ａの船体内の格納位置２ｆに配置される構成になっている。その他の構成、および、この船舶１Ｂによって音響データを取得する方法は先に示した第１の実施の形態の船舶１と同じである。

この実施の形態のように、アーム４（長尺部４ｂ）に伸縮部４ｄを有し、長尺部４ｂの長さを変更できる構成にすると、音響機器３を格納するときには、伸縮部４ｄを収縮した状態にすることでアーム４を船体内側に納まるコンパクトなサイズにすることができる。音響機器３を水中に展開するときには、伸縮部４ｄを伸長した状態にすることで、音響機器３を水深が深い位置に配置することが可能になる。そのため、船舶１Ｂの船幅Ｂが狭い場合や音響機器３を深い水深に配置する必要がある場合には特に有用である。また、音響機器３を配置する水深を変更することも可能になるので、例えば、この実施の形態のように、１つのアーム４に複数の音響機器３を配設した場合には、それぞれの音響機器３を使用するときの使用深度に合わせて適宜長尺部４ｂの長さを変更すれば、一つのアーム４で複数の音響機器３をそれぞれの適した使用深度で使用することが可能になる。

なお、上述した実施の形態では、Ｌ字形状のアーム４を例示しているが、例えば、図８に示す船舶１Ｃや図９に示す船舶１ＤのようにＬ字形状以外の形状を有するアーム４を有して構成することもできる。また、船首２ａや船尾２ｂに回動機構５を配置し、アーム４を船首２ａあるいは船尾２ｂから外側へ展開する構成にすることもできる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 船舶
２ａ 船首
２ｂ 船尾
２ｃ 舷側
２ｄ 船底
２ｅ 甲板上
２ｆ 格納位置
２ｇ 舵軸
３ 音響機器
４ アーム
４ａ 短尺部
４ｂ 長尺部
４ｃ 水没部
４ｄ 伸縮部
５ 回転機構
５ａ 回転軸
６ 防水カバー

Claims (7)

1. 先端に音響機器を有するアームと、このアームを当該船舶の船体に配置された回転軸周りに回動する回動機構とを備えて、該回動機構が、前記音響機器の格納のときには前記音響機器を甲板上又は前記船体内の格納位置に移動させ、前記音響機器の水中への展開のときには前記アームが前記船体の外側に移動して前記音響機器を水中に位置させるように、前記アームを回動する構成であることを特徴とする船舶。
2. 前記音響機器を水中に展開したときに、前記音響機器が前記船体の船底よりも下の位置になる構成である請求項１に記載の船舶。
3. 前記音響機器を水中に展開したときに、前記音響機器が前記船体の舷側よりも外側の位置になる構成である請求項１又は２に記載の船舶。
4. 前記アームを回転軸に固定された短尺部とこの短尺部に対して屈曲した長尺部とを有して構成し、前記音響機器を前記長尺部の先端部分に配設又は先端に配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
5. 前記音響機器を水中に展開したときに、前記アームの水没する部分の一部又は全部における水平断面形状を流線形形状で形成している請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶。
6. 前記アームと前記回動機構との組み合わせを複数備えて、前記音響機器を水中に展開したときに、前記アームが前記船体の両舷のそれぞれの舷側の外側に移動するように構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の船舶。
7. 先端に音響機器を有するアームを当該船舶の船体に配置された回転軸周りに回動して、前記音響機器の格納のときには前記アームの回動により前記音響機器を甲板上又は前記船体内の格納位置に移動させ、前記音響機器による水中での音響データの取得のときには前記アームの回動により前記アームを前記船体の外側に移動させることで前記音響機器を水没させて、この水没した前記音響機器により音響データを取得することを特徴とする船舶の音響データ取得方法。

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