JP2970625B2 - 安定翼付き水中センサ - 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、船舶，航空機等か
らケーブルで垂下され、水中のかなりの深度まで沈下
し、その後、水上に引揚げられ回収される水中センサに
関し、特に、引揚げ時の水中センサの姿勢を安定的に維
持する下部安定翼をセンサ本体内に出没自在に展開，収
納させることにより、沈下・引揚げ時の双方において水
中センサの姿勢を安定的に保持することができ、水中セ
ンサを高速かつ短時間で沈下，引揚げできる安定翼付き
水中センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶，航空機等からケーブルで垂下さ
れ、水中のかなりの深度まで沈められ、水中探査等の作
業を行ない、その後、水上に引揚げられ回収される水中
センサにおいては、作業の効率化，広範囲な探査の実施
等を図るため、水中センサの作業と直接関係のない、水
中センサの沈下・引揚げ時間を極力短縮することが要請
される。

【０００３】ここで、水中センサの沈下・引揚げ時間の
短縮を図るためには、水中センサ自体を水の抵抗を最も
少なくする流体力学的構造により形成したり、引揚げ時
の吊下ケーブルの牽引力を大きくするとともに、沈下・
引揚げ時の水中センサの水中における姿勢を垂直方向に
一定に保つことが重要な要因となる。

【０００４】すなわち、一般に水中センサは可撓性を有
するケーブルのみによって垂下されているので、水中内
を高速で沈下・引揚げされると、水中センサ周囲の水流
により生ずる流体力によって水中センサの姿勢が不安定
となる。

【０００５】このため、たとえ水中センサ自体を水の抵
抗の最も少ない流体力学的構造により形成しても、水中
センサが左右に傾けばそれだけ流体抵抗が増大してしま
い、結果として、沈下・引揚げに多大な時間が必要とな
り、吊下ケーブルにも過大な負担がかかるとともに、ケ
ーブル巻上機等の設備も大型化することとなる。

【０００６】このような弊害を回避すべく、水中センサ
の沈下・引揚げ時の姿勢を安定的に保つ手段として、水
中センサに安定翼を設ける技術が従来より種々提案され
ている。例えば、特公昭５１−１０１１１号公報に記載
の水中変換機では、水中変換機（水中センサ）の上端側
（ケーブル側）に中空円筒形部材を配設するとともに、
下端側に複数個のひれを設け、これらを安定翼として沈
下・引揚げ時の変換機の水中での姿勢を垂直に保つよう
にしている。

【０００７】また、特公昭５３−１１３８８号公報に
は、水中センサのケーブル側端部に可動式の円錐台形状
のシュラウドを設け、これを安定翼として水中センサの
姿勢を一定に保つための構造体が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
５１−１０１１１号公報記載の水中変換機では、水中変
換機の引揚げ時の姿勢を保つ下端側の複数個のひれが固
定式となっていたため、変換機の沈下時には、この固定
式のひれが変換機の沈下の姿勢を不安定にし、却って水
中変換機の流体抵抗を増大させ、全体的には沈下・引揚
げの時間の短縮を図ることが困難となるという問題が生
じた。

【０００９】また、特公昭５３−１１３８８号公報に記
載の構造体にあっては、安定翼が水中センサの沈下時の
姿勢を維持することに主眼がおかれ、引揚げ時には水中
センサの姿勢を安定的に保つことができなかった。この
ため、上記特公昭５１−１０１１１号公報の技術と同
様、全体として沈下・引揚げ時間の短縮を図ることがで
きないという問題があった。

【００１０】本発明は、このような従来の各技術が有す
る問題を解決するために提案されたものであり、引揚げ
時の水中センサの姿勢を安定的に維持する下部安定翼を
センサ本体内に出没自在に展開，収納させることによ
り、沈下・引揚げ時の双方において水中センサの姿勢を
安定的に垂直に保持することができ、水中センサを高速
かつ短時間で沈下，引揚げできる安定翼付き水中センサ
の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１記載の安定翼付き水中センサは、船舶
又は航空機等から、吊下ケーブルの一端に取り付けられ
て水中の所定深度まで高速で沈下され、かつ、水中から
高速で引揚げられる水中センサにおいて、前記水中セン
サの本体内に収納され、当該本体下部から出没自在に展
開する下部安定翼と、この下部安定翼を、センサ沈下時
にはセンサ本体内に収納するとともに、センサ引揚げ時
にはセンサ本体内から展開させる安定翼駆動手段とを具
え、この安定翼駆動手段が、センサ引揚げ時のセンサ本
体の横揺れを検出する検出部と、この検出部の検出結果
に応じて前記下部安定翼をセンサ本体から展開させる制
御部を有する構成としてある。

【００１２】このような構成からなる本発明の安定翼付
き水中センサによれば、水中センサの沈下時には、下部
安定翼がセンサ本体内に格納されるので、水中センサは
下部安定翼によって姿勢が乱されることなく沈下するこ
とができる。また、水中センサの引揚げ時には、下部安
定翼が展開されるので、この下部安定翼によって水中セ
ンサの姿勢が保たれ、水中センサは垂直に引揚げられ
る。

【００１３】 そして、 検出部によってセンサ引揚げ時の
センサ本体の横揺れを検出することにより、引揚げ時の
センサ本体の姿勢の乱れに応じて下部安定翼を展開，収
納させることができ、確実な水中センサの引揚げ作業が
行える。

【００１４】また、この場合において、安定翼付き水中
センサは、前記下部安定翼が、前記水中センサの本体を
中心とした放射状に展開する複数のフィンにより構成す
ることが好ましい。このように、下部安定翼をセンサ本
体を中心として放射状に展開する複数のフィンにより構
成すると、センサ引揚げ時のセンサ本体の姿勢の乱れを
有効に防止することができる。

【００１５】 また、請求項２記載の安定翼付き水中セン
サは、前記安定翼駆動手段が、前記下部安定翼を回転自
在に軸着するピンと、このピンを中心に前記下部安定翼
を回転する、当該下部安定翼に取り付けられたプレート
と、このプレートを進退自在に駆動するシリンダと、を
具えた構成としてあり、請求項３記載の安定翼付き水中
センサは、前記シリンダが油圧シリンダからなる構成と
してある。

【００１６】 このような構成からなる本発明の安定翼付
き水中センサによれば、油圧シリンダの駆動力によって
プレートがセンサ本体内を進退して下部安定翼を回転さ
せることによって、下部安定翼をセンサ本体に対して任
意に展開，収納することができる。

【００１７】なお、前記センサ本体の上部に上部安定翼
を配設した構成とすると、上部安定翼によって、水中セ
ンサの沈下時の姿勢が保たれて水中に沈下するので、沈
下・引揚げ時の双方において安定的に水中センサの沈下
・引揚げ作業を行える。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の安定翼付き水中セ
ンサの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態の安定翼付き水中センサの
一部断面正面図であり、図２は、図１に示す本実施形態
の安定翼付き水中センサの下部安定翼部分を示す拡大断
面図であり、（ａ）は下部安定翼の収納時、（ｂ）は同
じく展開時を示している。

【００１９】 これらの図に示すように、１は水中センサ
で、上端部には吊下ケーブル４が接続されている。そし
て、水中センサ１は、この吊下ケーブル４によって、図
示しない船舶，航空機等から垂下されるとともに、同様
に図示しないケーブル巻上機によって吊下ケーブル４が
開放，巻上されることで水中を沈下・引揚げされる。

【００２０】 また、この水中センサ１は、図１に示すよ
うに、水中での水中センサ１自体の流体抵抗を軽減する
べく、外形が水の抵抗を最も少なくした流体力学的構造
となっている。すなわち、水中センサ１は、全体を垂直
方向に長い円柱形状とするとともに、上端及び下端を各
々流線形状に形成してある。

【００２１】 そして、この水中センサ１の本体の下部
（沈下方向側）と上部（引揚げ方向側）には、それぞれ
下部安定翼２及び上部安定翼３が設けてある。

【００２２】 下部安定翼２は、水中センサ１の本体内に
収納され、この水中センサ１の本体下部の開口孔１ａか
ら出没自在に展開するようになっている。具体的には、
下部安定翼２は、水中センサ１の本体を中心とした放射
状に展開する複数のフィンにより構成してある。

【００２３】 ここで、この下部安定翼２を構成するフィ
ンの数は、少なくとも水中センサ１を中心とした十字方
向に展開する４枚とすることが望ましく、本実施形態で
は、８枚のフィンがセンサ本体を中心とした放射状に展
開するようにしてある。

【００２４】 そして、本実施形態では、この下部安定翼
２を、センサ沈下時にはセンサ本体内に収納するととも
に、センサ引揚げ時にはセンサ本体内から展開させる安
定翼駆動手段を具えている。

【００２５】 具体的には、本実施形態の安定翼駆動手段
は、複数の下部安定翼２をそれぞれ回転自在にセンサ本
体側に軸着する支点ピン６と、この支点ピン６を中心に
下部安定翼２をそれぞれ回転するプレート５と、このプ
レート５を進退自在に駆動する油圧シリンダ８とを具え
ている。

【００２６】 下部安定翼２を回転自在に軸着する支点ピ
ン６は、複数の下部安定翼２に対応して複数設けられて
おり、それぞれ、下部安定翼２が突出するセンサ本体内
の開口孔１ａの近傍に軸止してある。プレート５は、複
数の下部安定翼２を一体的に回転，展開させる一のプレ
ート部材であり、センサ本体内の下部ほぼ中心に配設し
てある。

【００２７】 そして、このプレート５には、複数の各下
部安定翼２の一端が回転自在でかつセンサ本体の高さ方
向に移動自在に取り付けられるよう、図２に示すよう
に、移動ピン７及びこの移動ピン７が移動自在に係合す
る移動孔７ａが形成してあり、この移動ピン７に各下部
安定翼２の一端が軸着されている。

【００２８】 なお、図２では、図面を理解しやすくする
ため、このプレート５には、センサ本体左右に展開する
二枚の下部安定翼２のみが取り付けられているが、実際
には、複数枚（本実施形態では８枚）の下部安定翼２
が、プレート５に放射状に取り付けられるようになって
いる。

【００２９】 そして、このプレート５の上方には油圧シ
リンダ８が備えられ、プレート５のほぼ中心にこの油圧
シリンダ８が接続されている。この油圧シリンダ８が進
退駆動することにより、プレート５がセンサ本体上下方
向に移動し、下部安定翼２がそれぞれ支点ピン６を支点
として回転することができる。

【００３０】 さらに、本実施形態では、このような安定
翼駆動手段に、センサ引揚げ時のセンサ本体の横揺れを
検出する検出部として加速度計１０が具えられるととも
に、この加速度計１０の検出結果に応じて油圧シリンダ
８を駆動制御して下部安定翼２をセンサ本体から展開さ
せる制御部９が具えてある。

【００３１】 このように、センサ引揚げ時のセンサ本体
の横揺れを検出する加速度計１０を具え、これによって
油圧シリンダ８を制御部９によって駆動制御することに
より、センサ引揚げ時のセンサ本体の姿勢の乱れに応じ
て下部安定翼２を的確に展開，収納させることができ
る。

【００３２】 ここで、加速度計１０としては、例えばジ
ャイロや圧電センサ、サーボ加速度計等種々のものがあ
るが、センサ引揚げ時のセンサ本体の横揺れを検出する
検出手段であればどのようなものでもよい。また、制御
部９は油圧シリンダ８の油圧制御を行うソレノイドバル
ブ，切換弁等となっている。なお、油圧シリンダ８は、
プレート５を進退移動させる構造のものであれば、特に
油圧式のものに限られず、例えばエアシリンダ等、他の
駆動構造であってもよい。

【００３３】 ここで、本実施形態では特に図示を省略し
てあるが、上述した加速度計１０及び制御部９について
は、センサ本体の開口部１ａから侵入する水から気密さ
れた水密構造としてある。この水密構造としては、少な
くとも制御部９と加速度計１０が気密されるものであれ
ばよい。

【００３４】 一方、上部安定翼３は、水中センサ１の上
部の流線形状の傾斜面に沿って、円筒状に設けてある。
すなわち、上部安定翼３は、図１に示すように、水中セ
ンサ１の上部外周を覆う、当該上部側面とほぼ同形状に
傾斜した円筒状の翼部３ａと、この翼部３ａを裏面から
支持して水中センサ１に固定するリブ３ｂとからなって
いる。

【００３５】 翼部３ａは水中センサ１の上端側の側面の
流線型状の傾斜とほぼ同様の形状となっているので、表
面が引揚げ方向（ケーブル４側）に傾斜しており、引揚
げ時には、水流が翼部３ａの表面及び裏面に沿って流れ
るようになっている。

【００３６】 なお、翼部３ａは、本実施形態において
は、水中センサ１の側面外周を覆う環状に形成してある
が、これを二分割，三分割，四分割等して構成すること
もでき、また、水中センサ１の側面の一部のみに翼部３
ａを設けたり、さらに、この翼部３ａをセンサ本体内に
格納可能な可動式の上部安定翼３を採用することも可能
であり、上部安定翼として機能する限り、特に形状，構
造等に限定はない。

【００３７】 次に、このような構成からなる本実施形態
の水中センサの沈下・引揚げ機構の動作について説明す
る。まず、沈下時には、水中センサ１が上方から下方に
沈下されることにより、相対的に水中センサ１の下方か
ら上方へ向かう水の流れが発生する。この水の流れが、
上部安定翼３の表面及び裏面に導かれ抵抗力が生ずる。

【００３８】 このとき、水中センサ１が安定的に沈下し
ているので、加速度計１０では水中センサ１の横揺れを
検出せず、下部安定翼２は水中センサ１の内部に格納さ
れている（図２（ａ）に示す状態）。これにより、下部
安定翼２がセンサ沈下時の姿勢を乱すこともない。

【００３９】 このように、水中センサ１の進行方向に対
して後方に上部安定翼３が位置するとともに、水中セン
サ１の進行方向に対して前方の下部安定翼２はセンサ内
に収納されるので、水中センサ１の進行方向に対して後
方に抵抗力が生じる。

【００４０】 この抵抗力が水中センサ１が傾いた場合に
も、これを真っ直に復元しようとする方向に回転モーメ
ントを発生させ、水中センサ１を垂直方向に維持するこ
とができ、水中センサ１を安定して沈下することができ
る。

【００４１】 次に、引揚げ時には、水中センサ１が下方
から上方に引揚げされることにより、沈下時とは逆に、
水中センサ１の上方から下方へ向かう水の流れが発生す
る。そして、この水中センサ１の横揺れによって、下部
安定翼２が展開する。

【００４２】 すなわち、水中センサ１の引き揚げ時に
は、センサ本体は水圧により大きく横揺れが生じ、この
横揺れが加速度計１０で検出され、制御部９が油圧シリ
ンダ８を上方に駆動させる。

【００４３】 油圧シリンダ８が上方に駆動すると、この
油圧シリンダ８に連動してプレート５がセンサ本体内を
上方に移動し、これによって下部安定翼２は、移動ピン
７及び移動孔７ａを介して、支点ピン６を支点として回
転し、センサ本体側面の開口孔１ａから突出し（図２
（ｂ）に示す状態）、センサ本体を中心とした放射状に
展開する。

【００４４】 このようにして、水中センサ１の進行方向
に対して後方に位置する下部安定翼２が展開すること
で、沈下時とは逆に水中センサ１の進行方向に対して後
方に抵抗力が生じる。この抵抗力により、水中センサ１
を真っ直にしようとする方向に回転モーメントが発生
し、水中センサを垂直方向に維持する。これによって、
水中センサ１は安定的に引揚げられることになる。

【００４５】 このように、本実施形態の安定翼付き水中
センサによれば、水中センサ１の沈下時には、下部安定
翼２がセンサ本体内に収納されるので、上部安定翼３に
よってセンサの姿勢が保たれ水中を垂直に沈下する。一
方、水中センサの引揚げ時には、センサの横揺れに応じ
て、フィン状の下部安定翼２が放射状に展開されるの
で、この下部安定翼２によってセンサの姿勢が保たれ水
中を垂直に引揚げられる。

【００４６】 これによって、水中センサ１は高速で短時
間に水中を沈下・引揚げすることができるとともに、沈
下・引揚げ時のセンサの流体抵抗も大幅に低減すること
ができるので、吊下ケーブル４にかかる負担を軽減で
き、ケーブル巻上機の小型化を図ることもできる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の安定翼付き
水中センサによれば、引揚げ時の水中センサの姿勢を安
定的に維持する下部安定翼をセンサ本体内に出没自在に
展開，収納させることにより、沈下・引揚げ時の双方に
おいて水中センサの姿勢を安定的に垂直に保持すること
ができ、水中センサを高速かつ短時間で沈下，引揚げす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の安定翼付き水中センサの
一部断面正面図である。

【図２】図１に示す本発明の一実施形態の安定翼付き水
中センサの下部安定翼部分を示す拡大断面図であり、
（ａ）は下部安定翼の収納時、（ｂ）は同じく展開時を
示している。

【符号の説明】

１ 水中センサ ２ 下部安定翼 ３ 上部安定翼 ４ 吊下ケーブル ５ プレート ６ ピン ７ ピン ８ 油圧シリンダ ９ 制御部 １０ 加速度計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B63C 11/48 B63C 11/00 B63B 22/06 - 22/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 船舶又は航空機等から、吊下ケーブルの
   一端に取り付けられて水中の所定深度まで高速で沈下さ
   れ、かつ、水中から高速で引揚げられる水中センサにお
   いて、 前記水中センサの本体内に収納され、当該本体下部から
   出没自在に展開する下部安定翼と、 この下部安定翼を、センサ沈下時にはセンサ本体内に収
   納するとともに、センサ引揚げ時にはセンサ本体内から
   展開させる安定翼駆動手段とを具え、 この安定翼駆動手段が、センサ引揚げ時のセンサ本体の
   横揺れを検出する検出部と、この検出部の検出結果に応
   じて前記下部安定翼をセンサ本体から展開させる制御部
   を有する ことを特徴とした安定翼付き水中センサ。
2. 【請求項２】 前記安定翼駆動手段が、前記下部安定翼
   を回転自在に軸着するピンと、このピンを中心に前記下
   部安定翼を回転する、当該下部安定翼に取り付けられた
   プレートと、このプレートを進退自在に駆動するシリン
   ダと、を具えた請求項１記載の安定翼付き水中センサ。
3. 【請求項３】 前記シリンダが油圧シリンダからなる請
   求項２記載の安定翼付き水中センサ。