JP2783247B2 - ソノブイ及びこのソノブイを用いた水中探査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機等の基地局
からの信号を、水面に浮遊する浮上部を中継して、水中
に沈降する探査部に送信し、この探査部から水中探査用
の音響信号を送信することによって目標物体の探査を行
なうソノブイ及びこのソノブイを用いた水中探査方法に
関し、特に、時間の経過によって変化する水中の音波伝
搬特性に応じて探査部の深度を自由に変更することがで
き、常に、安定した探知特性を得ることができるソノブ
イ及びこのソノブイを用いた水中探査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のソノブイは、航空機等の基地局か
らの信号を、水面に浮遊する浮上部を中継して水中に沈
降する探査部に送信し、この探査部から水中探査用の音
響信号を送信することによって、潜水艦又は魚群等の目
標物体の探査を行ない、その探査結果を、前記浮上部を
中継して前記基地局に送信する構成となっていた。ま
た、前記浮上部と前記探査部とをケーブルによって連結
し、このケーブルを介して、前記浮上部と前記探査部の
信号の送受を行なっていた。

【０００３】ここで、水中における音波伝搬特性は、水
温，塩分濃度等によって左右されるので、安定した目標
物体の探査を行なうには、前記探査部を水中の音波伝搬
特性の最も良好となる深度に位置させる必要があった。
ところが、ソノブイは一般に使い捨てされるため、前記
浮上部と前記探査部とを連結する前記ケーブルを巻き取
ったり、送り出したりするような複雑かつ高価な構成の
深度可変手段を採用してまで、前記探査部の深度を変更
可能にすることは好ましくなかった。

【０００４】そこで、本出願人は、特開昭６０−１５２
９６５号及び特開平２−１１２７７９号に示すように、
簡単な構成でありながら、前記探査部を水中の音波伝搬
特性が最も良好となる深度に位置させることができるソ
ノブイを提案した。

【０００５】特開昭６０−１５２９６５号のソノブイ
は、水中における音波伝搬と密接な関係がある水中の温
度傾斜に着目したものであり、ソノブイの投下着水後、
温度センサを沈降させて各深度における温度を測定し、
この測定温度にもとづいて最適深度を設定し、その後、
設定深度のもとづいてケーブルを送り出し、送受波器
（探査部）を設定深度に位置させる構成としてあった。

【０００６】このような構成のソノブイによれば、水中
の温度傾斜にもとづいて最適深度を明らかにしてから前
記送受波器を沈降させることができるので、前記送受波
器の深度変更ができなくても、前記送受波器を音波伝搬
特性の良好な深度に位置させることができた。

【０００７】また、特開平２−１１２７７９号のソノブ
イは、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、水面
に浮遊する水上部（浮上部）１０１と、この水上部１０
１にケーブル１１１を介して接続され、水中の探査を行
なう第一のプローブ（探査部）１０２と、この第一のプ
ローブ１０２にケーブル１１２を介して接続され、水中
における音波の伝搬特性を計測する第二のプローブ（水
中特性センサ）１０３とを備えた構成となっていた。

【０００８】上記構成からなるソノブイは、投下着水
後、まず、第二のプローブ１０３を沈降させて水温，塩
分濃度及び深度等の測定を行なう（図５（ｂ））。この
測定データは、ケーブル１１２，ケーブル１１１及び水
上部１０１のアンテナ１１３を介して、航空機等の基地
局に送信される。この測定データにもどづいて、音波の
伝搬特性の最も良好な深度を選定し、前記基地局から深
度選定信号を水上部１０１に送信する。

【０００９】この深度選定信号が、ケーブル１１２の送
り出し量を決定するとともにトリガ信号の役割を果た
し、第一のプローブ１０２が選定深度に位置される（図
５（ｂ））。その後、第一のプローブ１０２によって水
中探査が行なわれる。

【００１０】このようなソノブイによれば、より簡単な
構成によって、第一のプローブ（探査部）１０２を、水
中の音波伝搬特性が最も良好となる深度に位置させるこ
とができた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のソノブ
イは、いずれも極めて簡単な構成によって探査部（送受
波器又は第一のプローブ）を、最も音波伝搬特性が良好
となる深度に位置させることができるが、長時間にわた
って水中探査を行なう場合、時間の経過によって水中の
音波伝搬特性が変化し、このような音波伝搬特性の変化
に応じて前記探査部の深度を自由に変更することはでき
なかった。

【００１２】なお、特開平３−１９００６号では、バル
ーンと、このバルーンにガスを供給するガス発生器と、
前記バルーンからガスを排出する排出バルブと、水圧を
検知する圧力センサと、装置外部からの調整が可能な深
度設定器とを備え、前記圧力センサと前記深度設定器か
らの信号にもとづいて、前記ガス発生器と前記排出バル
ブを制御することにより前記バルーンの膨らみ具合を調
整し、音源装置等の水中における深度調整を行なう水中
浮遊制御機構が提案されていた。

【００１３】しかし、この水中浮遊制御機構は、水圧に
もとづて音源装置等の設定深度を維持させるものであ
り、したがって、この技術を応用しても、水中の音波伝
搬特性にもとづいて前記探査部の深度を変更することは
できず、時間の経過による水中の音波伝搬特性の変化に
対処することはできなかった。

【００１４】本発明は上記事情にかんがみてなされたも
のであり、時間の経過によって変化する水中の音波伝搬
特性に応じて探査部の深度を自由に変更することがで
き、常に、探査部を水中の音波伝搬特性が最も良好とな
る深度に位置させることができ、安定した探知特性を得
ることができるソノブイ及びこのソノブイを用いた水中
探査方法の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のソノブイは、基地局からの信号を、
水面に浮遊する浮上部を中継して、水中に沈降する探査
部に送信し、この探査部から水中探査用の音響信号を送
信することによって目標物体の探査を行ない、その探査
結果を前記浮上部を中継して前記基地局に送信するソノ
ブイにおいて、前記浮上部と前記探査部のそれぞれに設
けられ、通信用の音響信号により前記浮上部と前記探査
部との水中における信号伝送を可能とする伝送用送受波
器と、前記探査部に設けられ、水中における音波の伝搬
特性を測定する水中特性センサと、前記探査部に設けら
れ、前記浮上部を中継して前記探査部に送信された前記
基地局からの信号にもとづいて、前記探査部の深度を変
更させる深度可変装置とを備えた構成としてある。

【００１６】また、請求項２記載のソノブイは、前記深
度可変装置が、圧縮気体を収納したインフレータと、こ
のインフレータからの気体の給気によって膨張するフロ
ートと、前記インフレータの気体を前記フロート内に給
気する給気バルブと、前記フロート内の気体を外部に排
気する排気バルブと、前記浮上部を介して前記探査部に
送信された前記基地局からの信号にもとづいて、前記給
気バルブ及び前記排気バルブの開閉を制御する制御部と
からなる構成としてある。

【００１７】さらに、請求項３記載の本方法は、請求項
１又は請求項２記載のソノブイを用いた水中探査方法で
あって、前記探査部を水中に沈降させ、前記水中特性セ
ンサによって水中の音波伝搬特性を測定し、この測定結
果にもとづいて前記探査部の深度を選定し、この選定深
度に応じた深度選定信号を、前記基地局から前記浮上部
を中継して前記探査部に送信し、この深度選定信号よっ
て前記深度可変装置を作動させることにより、前記探査
部を前記選定深度に位置させ、前記探査部に目標物体の
探査を行なわせるようにしてある。

【００１８】このような本発明のソノブイ及びこのソノ
ブイを用いた水中探査方法によれば、前記浮上部と前記
探査部との間における信号伝送を通信用の音響信号によ
り行なうこととしたので、前記探査部がケーブルに拘束
されず、ケーブルを考慮した複雑な深度可変機構を採用
する必要がなくなる。

【００１９】したがって、フロートを利用した簡単な構
成の前記深度可変装置を、前記水中特性センサの測定結
果にもとづいて制御することにより、時間の経過によっ
て変化する水中の音波伝搬特性に応じて、前記探査部の
深度を自由に変更することができ、常に、前記探査部を
水中の音波伝搬特性が最も良好となる深度に位置させる
ことができ、安定した探知特性を得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のソノブイ及びこの
ソノブイを用いた水中探査方法の一実施形態について、
図面を参照しつつ説明する。

【００２１】まず、本発明のソノブイの実施形態につい
て説明する。図１は本発明の実施形態に係るソノブイの
投下着水前の状態を示す斜視図であり、また、図２は上
記ソノブイの投下着水後の状態を示す斜視図である。さ
らに、図３は上記ソノブイのブロック図であり、図４は
上記ソノブイの深度可変装置を示す部分断面図である。

【００２２】図１，図２及び図３において、本実施形態
のソノブイは、投下着水後、水面に浮遊して信号伝送の
中継点の役割を果たす浮上部１０と、水中に沈降して目
標物体の探査を行なう探査部２０と、これら浮上部１０
及び探査部２０を収納する分割可能なカバー３０，３０
と、底蓋４０とからなっている。

【００２３】浮上部１０には、該浮上部１０を水面に浮
遊させるための気密室１１と、この気密室１１の上部に
立設したアンテナ１２と、気密室１１の下部に設けた電
波送受信器１３と、さらに電波送受信器１３の下部に取
り付けた伝送用送受波器１４とで構成してある。

【００２４】電波送受信器１３は、アンテナ１２が受信
した図示しない航空機等の基地局からの電波信号（深度
選定信号）を、電気信号に変換して伝送用送受波器１４
に出力する。また、伝送用送受波器１４からの電気信号
（測定データ又は探査データ）を電波信号に変換してア
ンテナ１２から前記基地局へ送信する。

【００２５】伝送用送受波器１４は、電波送受信器１３
からの電気信号（深度選定信号）を通信用音響信号に変
換して探査部２０へ送信する。また、伝送用送受波器１
４は、探査部２０からの通信用の音響信号（測定データ
又は探査データ）を受信し、電気信号に変換して電波送
受信器１３に出力する。

【００２６】探査部２０は、浮上部１０との通信用音響
信号の送受信を行なうための伝送用送受波器２１と、各
部から入力された電気信号の処理を行なう電子回路部２
２と、水中における温度，塩分濃度，深度等を検知して
音波伝搬特性の測定を行なう水中特性センサ２３と、水
中探査用の音響信号を送信して目標物体の探査を行なう
ソーナー用送受波器２４と、探査部２０の深度を変更さ
せる深度可変装置２５とからなっている。

【００２７】伝送用送受波器２１は、浮上部１０からの
通信用音響信号（深度選定信号）を受信し、電気信号に
変換して電子回路２２に出力する。また、電子回路２２
からの電気信号（測定データ又は探査データ）を入力
し、通信用音響信号に変換して浮上部１０へ送信する。

【００２８】電子回路２２は、図３に示すように、信号
切換回路２２ａ，周波数変換器２２ｂ，発振器２２ｃ，
電力増幅回路２２ｄとからなっている。信号切換回路２
２ａは、伝送用送受波器２１からの電気信号（深度選定
信号）を、深度可変装置２５及び周波数変換器２２ｂに
出力する。周波数変換器２２ｂは、伝送用送受波器２１
からの電気信号を周波数変換し、トリガ信号を生成す
る。このトリガ信号により発振器２２ｃ→電力増幅回路
２２ｄ→ソーナー用送受波器２４が作動し、水中の探査
が開始される。ソーナー用送受波器２４は、水中探査用
音響信号を送信し、この水中探査用音響信号の反射波に
もとづいて潜水艦，魚群等の目標物体を探査する。

【００２９】深度可変装置２５は、図３及び図４に示す
ように、電子回路部２２の信号切換回路２２ａからの電
気信号（深度選定信号）にもとづいて制御信号を出力す
る制御部２５ａと、この制御部２５ａのケース上壁面に
密閉した状態で取り付けた膨縮自在のフロート２５ｂ
と、このフロート２５ｂ内に収納された圧縮気体を内蔵
するインフレータ２５ｃと、このインフレータ２５ｃ内
の気体をフロート２５ｂ内に供給する給気バルブ２５ｄ
と、フロート２５ｂ内の気体を外部に排気する排気バル
ブ２５ｅと、制御部２５ａからの制御信号にもとづいて
給気バルブ２５ｄを開閉させる第一モータ２５ｆと、制
御部２５ａからの制御信号にもとづいて排気バルブ２５
ｅを開閉させる第二モータ２５ｇとで構成してある。

【００３０】次に、上記構成からなるソノブイを用いた
本発明の水中探査方法の実施形態について、図１，図
２，図３及び図４を参照しつつ説明する。

【００３１】投下着水前の本ソノブイは、図１に示すよ
うに、分割可能なカバー３０，３０と底蓋４０内に、浮
上部１０と探査部２０とを縦積みにして収納した状態と
してあり、この状態で前記航空機等（基地局）から水面
に投下される。

【００３２】投下着水後、図２に示すように、着水の衝
撃でカバー３０，３０と底蓋４０が外れ、浮上部１０が
水面に浮遊するとともに、探査部２０が水中に沈降す
る。探査部２０が水中に沈降すると、水中特性センサ２
３が作動して、水中における温度，塩分濃度，深度等を
検知して音波伝搬特性の測定を行なう。この測定データ
は、深度可変装置２５の制御部２５ａと電子回路部２２
の信号切換回路２２ａを介して伝送用送受波器２１に入
力される。

【００３３】水中特性センサ２３の測定データ（電気信
号）を入力した伝送用送受波器２１は、この測定データ
を通信用音響信号に変換し、浮上部１０の伝送用送受波
器１４に送信する。伝送用送受波器１４は、この測定デ
ータを電気信号に変換し、電波送受信機１３に出力す
る。すると、電波送受信機１３がこの測定データを電波
信号に変換し、アンテナ１２から前記基地局へ送信す
る。

【００３４】この測定データにもとづいて、前記基地局
において、水中の音波伝搬特性が最も良好となる深度が
選定される。そして、前記基地局から浮上部１０に深度
選定信号が送信される。

【００３５】この深度選定信号は、アンテナ１２を介し
て浮上部１０の電波送受信部１３に受信され、電気信号
に変換されてから伝送用送受波器１４に入力される。そ
して、伝送用送受波器１４が、深度選定信号を通信用音
響信号に変換し、探査部２０の伝送用送受波器２１に送
信する。

【００３６】伝送用送受波器２１は、入力した深度選定
信号を電気信号に変換し、電子回路部２２の信号切換回
路２２ａに出力する。すると、信号切換回路２２ａが深
度選定信号を、同じく電子回路部２２の周波数変換器２
２ｂと、深度可変装置２５の制御部２５ａとの両方に出
力する。

【００３７】深度可変装置２５の制御部２５ａは、入力
された深度選定信号にもとづいて、第一又は第二モータ
２５ｆ，２５ｇに制御信号を出力し、給気バルブ２５ｄ
又は排気バルブ２５ｅの開閉制御を行なう。これによ
り、フロート２５ｂ内の気体の量が調整され、探査部２
０が選定深度、すなわち、水中の音波伝搬特性の最も良
好な深度に位置する。

【００３８】一方、電子回路部２２の周波数変換器２２
ｂは、入力された深度選定信号を周波数変換し、トリガ
信号を出力する。このトリガ信号により発振器２２ｃ→
電力増幅回路２２ｄ→ソーナー用送受波器２４が作動
し、水中における目標物体の探査が行なわれる。

【００３９】ソーナー用送受波器２４の探査データは、
電子回路部２２の周波数変換器２２ｂと信号切換回路２
２ａを介して伝送用送受波器２１に入力され、通信用音
響信号に変換されてから、浮上部１０の伝送用送受波器
１４に送信される。そして、この探査データは、伝送用
送受波器１４によって電気信号に変換された後、電波送
受信器１３によって電波信号に変換され、アンテナ１２
を介して前記基地局に送信される。

【００４０】その後、時間の経過によって水中の音波伝
搬特性が変化した場合は、前記基地局から再び深度選定
信号を浮上部１０に送信することにより、探査部２０の
深度を自由に変更することができる。

【００４１】なお、水中における探査部２０の位置は、
探査部２０の深度，探査部２０の浮上部１０までの距
離、及び、浮上部１０を基準とした探査部２０の方位に
もとづいて確定することができる。ここで、探査部２０
の深度は、水中特性センサ２３の測定データにもとづい
て検出することができる。

【００４２】また、探査部２０の浮上部１０までの距離
は、浮上部１０からの深度選定信号を探査部２０の伝送
用送受波器２１が受信した直後、浮上部１０へ確認信号
が送り返されることから、浮上部１０の伝送用送受波器
１４が深度確定信号を送信してから探査部２０の確認信
号を受信するまでの時間にもとづいて検出することがで
きる。

【００４３】さらに、浮上部１０を基準とした探査部２
０の方位は、浮上部１０の伝送用送受波器１４が探査部
２０からの深度選定信号を受信するときの信号の入射角
にもとづいて検出することができる。

【００４４】このような本実施形態のソノブイ及びこの
ソノブイを用いた水中探査方法によれば、浮上部１０と
探査部２０との間における信号伝送を通信用音響信号に
より行なうこととしたので、探査部２０がケーブルに拘
束されず、ケーブルを考慮した複雑な深度可変機構を採
用する必要がなくなる。

【００４５】したがって、フロート２５ｂを利用した簡
単な構成の深度可変装置２５を、水中特性センサ２３の
測定結果にもとづいて制御することにより、時間の経過
によって変化する水中の音波伝搬特性に応じて、探査部
２０の深度を自由に変更することができ、常に、探査部
２０を水中の音波伝搬特性が最も良好となる深度に位置
させることができ、安定した探知特性を得ることができ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明のソノブイ及びこ
のソノブイを用いた水中探査方法によれば、時間の経過
によって変化する水中の音波伝搬特性に応じて探査部の
深度を自由に変更することができ、常に、探査部を水中
の音波伝搬特性が最も良好となる深度に位置させること
ができ、安定した探知特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るソノブイの投下着水前
の状態を示す斜視図である。

【図２】上記ソノブイの投下着水後の状態を示す斜視図
である。

【図３】上記ソノブイのブロック図である。

【図４】上記ソノブイの深度可変装置を示す部分断面図
である。

【図５】同図（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来のソノブイ
及びこのソノブイを用いた水中探査方法を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１０ 浮上部 １１ 気密室 １２ アンテナ １３ 電波送受信器 １４ 伝送用送受波器 ２０ 探査部 ２１ 伝送用送受波器 ２２ 電子回路部 ２３ 水中特性センサ ２４ ソーナー用送受波器 ２５ 深度可変装置 ２５ａ 制御部 ２５ｂ フロート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 11/00 Ｇ０１Ｓ 7/52 Ｖ Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｅ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局からの信号を、水面に浮遊する浮
   上部を中継して、水中に沈降する探査部に送信し、この
   探査部から水中探査用の音響信号を送信することによっ
   て目標物体の探査を行ない、その探査結果を前記浮上部
   を中継して前記基地局に送信するソノブイにおいて、 前記浮上部と前記探査部のそれぞれに設けられ、通信用
   の音響信号により前記浮上部と前記探査部との水中にお
   ける信号伝送を可能とする伝送用送受波器と、 前記探査部に設けられ、水中における音波の伝搬特性を
   測定する水中特性センサと、 前記探査部に設けられ、前記浮上部を中継して前記探査
   部に送信された前記基地局からの信号にもとづいて、前
   記探査部の深度を変更させる深度可変装置とを備えたこ
   とを特徴とするソノブイ。
2. 【請求項２】 前記深度可変装置が、圧縮気体を収納し
   たインフレータと、このインフレータからの気体の給気
   によって膨張するフロートと、前記インフレータの気体
   を前記フロート内に給気する給気バルブと、前記フロー
   ト内の気体を外部に排気する排気バルブと、前記浮上部
   を介して前記探査部に送信された前記基地局からの信号
   にもとづいて、前記給気バルブ及び前記排気バルブの開
   閉を制御する制御部とからなる請求項１記載のソノブ
   イ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のソノブイを
   用いた水中探査方法であって、 前記探査部を水中に沈降させ、前記水中特性センサによ
   って水中の音波伝搬特性を測定し、この測定結果にもと
   づいて前記探査部の深度を選定し、この選定深度に応じ
   た深度選定信号を、前記基地局から前記浮上部を中継し
   て前記探査部に送信し、この深度選定信号よって前記深
   度可変装置を作動させることにより、前記探査部を前記
   選定深度に位置させ、前記探査部に目標物体の探査を行
   なわせることを特徴とする水中探査方法。