JP2019035672A - Buoy-type tidal flow measurement device and tidal flow measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に海上工事等の施工現場における潮流速を計測するブイ式潮流計測装置及び潮流計測方法に関する。 The present invention mainly relates to a buoy-type tidal current measuring device and a tidal current measuring method for measuring a tidal velocity at a construction site such as offshore construction.
港湾内等の海上の施工現場においては、安全性及び品質確保の観点から作業時における作業海域の潮流の流速及び流向を把握することが必要となる場合が多く生じる。 In the construction site on the sea such as in a harbor, it is often necessary to grasp the flow velocity and flow direction of the tidal current in the working sea area from the viewpoint of safety and quality assurance.
例えば、水底部へ石材等の資材を投下する場合には、潮流によって投下位置が変動するので、所望の位置に資材を設置するには、実際の潮流を考慮して資材を投下させる必要がある。 For example, when dropping materials such as stones to the bottom of the water, the drop position varies depending on the tide, so it is necessary to drop the material in consideration of the actual tide to install the material at the desired position. .
また、グラブバケットによる浚渫作業においては、水中に降下させたグラブバケットが潮流によって流され、グラブバケットの着底位置が予定掘削位置から外れてしまうおそれがあることから、潮流を考慮してグラブバケットの位置を管理する必要がある。 In addition, in dredging work with a grab bucket, the grab bucket lowered into the water is washed away by the tidal current, and the bottom position of the grab bucket may deviate from the planned excavation position. It is necessary to manage the position of.
そこで、従来では、直読式電磁流速計や多層流向流速計(ADCP)等の流速計を使用し、流速を実際に計測することによって、潮位変動に起因する流速を把握する方法が用いられている。 Therefore, conventionally, a method of grasping the flow velocity caused by the tide level fluctuation by actually measuring the flow velocity using a flowmeter such as a direct-reading electromagnetic flow velocity meter or a multilayer flow direction flow velocity meter (ADCP) is used. .
直読式電磁流速計は、海底にセンサを設置し、センサ周辺の電磁場の変化を捉えることによって流速を計測するようになっている(例えば、特許文献1を参照)。 The direct-reading electromagnetic current meter is configured to measure a flow velocity by installing a sensor on the seabed and capturing a change in the electromagnetic field around the sensor (see, for example, Patent Document 1).
多層流向流速計は、作業船等に設置した装置から水中に向けて超音波を放射し、水中の微小物からの反射から流速を計測するようになっている(例えば、特許文献2を参照)。 The multi-layer flow direction anemometer emits ultrasonic waves toward the water from a device installed on a work boat or the like, and measures the flow velocity from reflection from minute objects in the water (for example, see Patent Document 2). .
しかしながら、上述の如き直読式電磁流速計は、海中に設置したセンサ周辺の電磁場の変化を捉えるものであり、リアルタイムにデータを取得する場合、無線によるデータ伝達が困難なため、海中のセンサと海上の中継用ブイ又は作業船上の装置とがケーブルで接続されている必要があるという問題があった。 However, the direct-reading electromagnetic velocimeter as described above captures changes in the electromagnetic field around the sensor installed in the sea, and when acquiring data in real time, it is difficult to transmit data wirelessly. There is a problem that it is necessary to connect the relay buoy or the device on the work ship with a cable.
一方、上述の如き多層流向流速計は、作業船の揺動によって超音波の放射角度及び超音波を送受信する装置の位置が変動するため、その変動を考慮して計測値を補正する必要が生じ、その算出が複雑であるという問題があった。 On the other hand, in the multilayer flow direction anemometer as described above, since the ultrasonic radiation angle and the position of the device that transmits and receives the ultrasonic wave fluctuate due to the swinging of the work ship, it is necessary to correct the measurement value in consideration of the fluctuation. There was a problem that the calculation was complicated.
また、この種の多層流向流速計は、設置した船上等においてコンピュータ機器とケーブルを介して接続することによってリアルタイムに計測データを確認することが可能であるが、観測地から離れた位置で計測データを確認するためには、そのための伝送システムを必要とする。 In addition, this type of multi-layer flow direction anemometer can check the measurement data in real time by connecting it to the computer equipment via a cable on the installed ship etc., but the measurement data at a position away from the observation site. In order to confirm this, a transmission system for that purpose is required.
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、簡便な構造で遠隔地においても計測可能なブイ式潮流計測装置及び潮流計測方法の提供を目的としてなされたものである。 Therefore, in view of such a conventional problem, the present invention has been made for the purpose of providing a buoy-type tidal current measuring device and a tidal current measuring method that can be measured even in a remote place with a simple structure.
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、水面に浮かべたブイと、該ブイを所定の基準姿勢に維持するための姿勢維持手段と、水中に配置された受流体と、前記ブイと前記受流体とを繋ぐ潮流伝達部材と、前記ブイの基準姿勢に対する傾斜角度を計測する角度計測手段と、前記ブイの基準姿勢に対する傾斜角度に基づいて潮流の流速を算出する演算手段とを備え、前記受流体が受けた潮流に連動して前記ブイが前記基準姿勢から潮流方向に傾斜するようにしたブイ式潮流計測装置にある。
The feature of the invention according to
請求項2に記載の発明の特徴は、請求項1の構成に加え、前記ブイの傾斜方向を検知する方位検知手段を備えていることにある。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, there is provided an azimuth detecting means for detecting the inclination direction of the buoy.
請求項3に記載の発明の特徴は、請求項1又は2の構成に加え、前記姿勢維持手段は、前記ブイに内蔵された前記角度計測手段を含む計測ユニットによって構成されていることにある。 According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the posture maintaining means is constituted by a measurement unit including the angle measurement means built in the buoy.
請求項4に記載の発明の特徴は、請求項1〜3の何れか一の構成に加え、係留索を介して係留されている枠体を備え、該枠体内に前記ブイが回転自在に保持されていることにある。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to third aspects, a frame body moored via a mooring line is provided, and the buoy is rotatably held in the frame body. There is in being.
請求項5に記載の発明の特徴は、受流体と潮流伝達部材によって繋がれたブイを使用し、前記受流体を水中に配置した状態で前記ブイを水上に浮かべ、前記受流体が受けた潮流に連動して前記ブイを基準姿勢から潮流方向に傾斜させ、その前記ブイの傾斜角度を計測し、該ブイの傾斜角度に基づいて前記潮流の流速を算出する流速計測方法にある。
A feature of the invention described in
本発明に係るブイ式潮流計測装置は、請求項1に記載の構成を具備することによって、簡易な構造で所望の水域の流速を計測することができる。
The buoy-type tidal current measurement device according to the present invention can measure the flow velocity of a desired water area with a simple structure by including the configuration according to
また、本発明において、請求項2に記載の構成を具備することによって、流速とともに潮流の方向を検知することができる。
Further, in the present invention, by providing the configuration according to
さらに、本発明において、請求項3に記載の構成を具備することによって、別途錘等を容易する必要がなく、部品点数を減らし、ブイの小型化及び軽量化を図ることができる。 Furthermore, in the present invention, by providing the configuration according to the third aspect, it is not necessary to facilitate a separate weight or the like, the number of parts can be reduced, and the buoy can be reduced in size and weight.
さらにまた、本発明において、請求項4に記載の構成を具備することによって、ブイを所望の水域に留めることができ、その水域の潮流を計測することができる。
Furthermore, in the present invention, the buoy can be kept in a desired water area and the tidal current in the water area can be measured by providing the configuration according to
本発明に係る潮流計測方法は、請求項5に記載の構成を具備することによって、簡便な方法で潮流速を計測することができる。
The tidal current measurement method according to the present invention can measure the tidal flow velocity by a simple method by including the configuration according to
次に、本発明に係るブイ式潮流計測装置の実施態様を図1〜図5に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号1は水面、符号2は水底、符号3はブイ式潮流計測装置である。
Next, an embodiment of a buoy-type tidal current measuring apparatus according to the present invention will be described based on the examples shown in FIGS. In the figure,
このブイ式潮流計測装置3は、水面1に浮かべたブイ4と、ブイ4を所定の基準姿勢に維持するための姿勢維持手段と、水中に配置された受流体5と、ブイ4と受流体5とを繋ぐ潮流伝達部材6と、ブイ4の基準姿勢に対する傾斜角度を計測する角度センサ7等の角度計測手段と、ブイ4の基準姿勢に対する傾斜角度に基づいて潮流の流速を算出する演算手段とを備えている。尚、所定の基準姿勢とは、流速ゼロの状態の静水面に浮遊させたブイ4が安定する姿勢をいう。
This buoy-type tidal
また、このブイ式潮流計測装置3は、係留索8を介して水底2等に係留されている枠体9を備え、枠体9内にブイ4が回転自在に保持され、ブイ4が所望の水域に滞留し、その水域の流速及び流向を計測できるようになっている。
The buoy-type tidal
ブイ4は、図3に示すように、遮水性を有し、かつ、電波を通す材料によって中空球状に形成され、その内部下半部に角度計測手段を含む計測ユニット10が内蔵されている。
As shown in FIG. 3, the
また、このブイ4には、外周面より回転支持軸11,11が突設され、この回転支持軸11,11が枠体9に回転自在に保持され、枠体9に対し回転支持軸11,11回りに回転できるようになっている。
Further, the
枠体9は、円環状、U字状又はコ字状等の枠状に形成され、係留索8を介して水底2等に設置したアンカー12に繋がれて係留された状態で水面1に浮かべられている。
The
また、ブイ4は、その下端にロープ等からなる潮流伝達部材6の一端が回動自在に連結される伝達部材連結部13を備え、潮流伝達部材6を介して受流体5が繋がれている。
Further, the
受流体5は、潮流の圧力を受ける受流部14を備え、受流部14に受けた潮流の圧力によって潮流方向に移動するようになっている。
The receiving
本実施例では、受流体5が中心軸方向の両端が開口したテーパ筒状に形成され、テーパ筒状の内周面が受流部14となっている。
In this embodiment, the
そして、この受流体5は、開口面積の大きい側の端部に潮流伝達部材6の一端が連結され、受流部14に潮流を受けることにより、潮流方向に移動し、且つ、潮流伝達部材6を介してその圧力をブイ4に伝達するようになっている。
The
姿勢維持手段は、ブイ4の下半部に内蔵された計測ユニット10によって構成され、計測ユニット10の重量によってブイ4全体の重心が安定する。よって、本実施例では、ブイ4は、流速ゼロの状態の静水面に浮遊させた場合、伝達部材連結部13を真下に向けた姿勢、即ち、所定の基準姿勢で安定し、その状態が維持されるようになっている。
The posture maintaining means is constituted by the
尚、姿勢維持手段は、ブイ4の底部に配置された錘(図示せず)を備え、錘によって重心を安定させるようにしてもよい。
The posture maintaining means may be provided with a weight (not shown) arranged at the bottom of the
計測ユニット10は、ブイ4内に所定の角度、即ち、基準姿勢において水平となるように設置された載置台15と、載置台15に固定された角度センサ7と、電力を供給するバッテリー16とを備え、角度計測手段である角度センサ7がブイ4の回動に伴って傾斜した載置台15の傾斜角度αを計測するようになっている。尚、角度センサ7は、傾斜方向を検知する方位検知手段としても機能するようになっている。
The
また、計測ユニット10は、通信機17を備え、監視船や陸上に設置されたコンピュータ機器18等からなる演算手段と無線通信できるようになっており、角度センサ7で計測したブイ4の傾斜角度α及び傾斜方向を無線でコンピュータ機器18等の演算手段に送信し、演算手段が傾斜角度αに基づいて当該水域の流速をほぼリアルタイムで算出するようになっている。
Further, the
尚、計測ユニット10は、ブイ4が水面1に露出し、監視船や陸上に設置されたコンピュータ機器18との間で無線通信が可能であることから、ブイ4に内蔵される角度センサ7と、コンピュータ機器18等からなる演算手段とに分けて構成でき、ブイ4内に内蔵する部分を最小限にすることでブイ4を軽量化及び小型化できる。
The
演算手段は、コンピュータ機器18やタブレット端末等によって構成され、図4に示すように、ブイ4の傾斜角度αと流速とが一定の関係(例えば、比例関係)を有することを利用し、ブイ4の傾斜角度αに基づいて潮流の流速を算出するようになっている。尚、ブイ4の傾斜角度αと流速との関係は、この実施例に示す比例関係に限定されず、計測水域に作用する諸条件や計測の目的に応じて実験や電算機によるシミュレーション分析によって求めることができる。
The computing means is constituted by a
このように構成されたブイ式潮流計測装置3を使用した潮流計測方法は、係留された枠体9に回転自在に保持された状態のブイ4を対象水域の水面1に浮かべるとともに、受流体5を水中に投入する。
In the tidal current measuring method using the buoy-type tidal
水中の受流体5は、図5(a)に示すように、潮流を受けないと仮定すると、水中で滞留するので、ブイ4は姿勢維持手段によって基準姿勢が維持された状態となる。
As shown in FIG. 5A, assuming that the receiving
一方、受流体5は、受流部14に潮流を受けると、図5(b)(c)に示すように、潮流方向に移動し、その圧力が潮流伝達部材6を介してブイ4に伝達され、それに連動してブイ4を基準姿勢から潮流方向に傾斜させる。
On the other hand, when the receiving
その際、傾斜角度αと潮流速とは、一定の関係(本実施例では、比例関係)にあり、潮流が遅い場合には、図5(b)に示すように、傾斜角が小さく、潮流が速い場合には、図5(c)に示すように、傾斜角が大きくなる。 At that time, the inclination angle α and the tidal flow velocity are in a fixed relationship (proportional relationship in the present embodiment), and when the tidal current is slow, as shown in FIG. When is fast, the inclination angle becomes large as shown in FIG.
一方、計測ユニット10は、角度センサ7によってブイ4の傾斜角度α及びその方向を随時計測し、無線によってその計測データをコンピュータ機器18からなる演算手段に随時送信する。
On the other hand, the
演算手段は、図4に示すブイ4の傾斜角度αと流速とが一定の関係(本実施例では、比例関係)を有することを利用し、随時送信されるブイ4の傾斜角度データに基づいて潮流の流速を算出することにより、当該水域の流速をリアルタイムに計測する。
The calculation means uses the fact that the inclination angle α of the
尚、上述の実施例では、ブイ4を枠体9に回転自在に保持させ、係留させた例について説明したが、ブイ4を係留させずに水面1に自由に浮遊させた状態で使用してもよい。その場合、GPS等のブイ4の位置を計測する位置計測手段を備えることが好ましい。
In the above-described embodiment, an example in which the
また、上述の実施例では、ブイ4内に電源としてバッテリー16を内蔵した例について説明したが、電源供給手段としてブイ4の上面に太陽光パネルを設置してもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
1 水面
2 水底
3 ブイ式潮流計測装置
4 ブイ
5 受流体
6 潮流伝達部材
7 角度センサ
8 係留索
9 枠体
10 計測ユニット
11 回転支持軸
12 アンカー
13 伝達部材連結部
14 受流部
15 載置台
16 バッテリー
17 通信機
18 コンピュータ機器(演算手段)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記受流体が受けた潮流に連動して前記ブイが前記基準姿勢から潮流方向に傾斜するようにしたことを特徴とするブイ式潮流計測装置。 A buoy floated on the water surface, posture maintaining means for maintaining the buoy in a predetermined reference posture, a receiving fluid disposed in water, a tidal current transmission member connecting the buoy and the receiving fluid, An angle measuring means for measuring an inclination angle with respect to a reference attitude; and an arithmetic means for calculating a flow velocity of the tidal current based on the inclination angle with respect to the reference attitude of the buoy;
A buoy-type tidal current measuring device, wherein the buoy is inclined in the tidal direction from the reference posture in conjunction with a tidal current received by the receiving fluid.
前記受流体を水中に配置した状態で前記ブイを水上に浮かべ、前記受流体が受けた潮流に連動して前記ブイを基準姿勢から潮流方向に傾斜させ、その前記ブイの傾斜角度を計測し、該ブイの傾斜角度に基づいて前記潮流の流速を算出することを特徴とする流速計測方法。 Using a buoy connected by a receiving fluid and a tidal current transmission member,
The buoy is floated on the water in a state where the receiving fluid is placed in water, the buoy is tilted in a tidal direction from a reference posture in conjunction with the tidal current received by the receiving fluid, and the tilt angle of the buoy is measured. A flow velocity measuring method, wherein the flow velocity of the tidal current is calculated based on an inclination angle of the buoy.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020173196A (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-22 | 株式会社ブルーオーシャン研究所 | Water quality monitoring device |
JP2022119441A (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-17 | Necネットワーク・センサ株式会社 | Sonar system, position deviations detection method, and program |
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JP2022119441A (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-17 | Necネットワーク・センサ株式会社 | Sonar system, position deviations detection method, and program |
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