JP3653347B2

JP3653347B2 - 水中情報計測装置

Info

Publication number: JP3653347B2
Application number: JP19136296A
Authority: JP
Inventors: 倶佳竹内; 重教鈴木
Original assignee: Tsurumi Seiki Co Ltd
Current assignee: Tsurumi Seiki Co Ltd
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2016-07-02
Also published as: JPH1019612A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水面から深海まで連続して水温などの水中情報を計測する水中情報計測装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、船舶や海上ステーションから極細のリード線が巻かれたスプールを有するプローブを海中に投下して深度ごとの水中情報を計測する装置である（アメリカ特許第３２２１５５６号）。この装置では、プローブ側のスプールからリード線がスムーズに解かれることによってプローブは運動を妨げられずに重量と形状によって決まる一定式によって降下する。従って、深度センサーを持たなくても海中に投下した時点からの経過時間によって深度を算出できる。
【０００３】
又、船上にも同様なスプールを持っているため、船の移動分だけリード線が解かれ、リード線に無理な力が加わらないので船舶の航行中に水中情報が計測できる利点を有している。なお、この装置ではリード線が延びきった後にリード線が切断されて計測は終了する。
【０００４】
但し、この装置は、海上に船舶をはじめ何らかのステーションが存在することが条件であり、利用範囲が限られるという問題がある。
【０００５】
ステーションが海上ではなく水中又は海底にある場合でも、水中から有線（リード線付き）又は無線（リード線なし）でプローブを水面まで運び、そこからプローブを降下させて情報を計測する装置が開発された。
【０００６】
図７Ａは、水中ステーションから放出されたプローブを収容したコンテナが水面に達した後に該コンテナからプローブを降下させる計測装置である（特公昭４９−３８４７５号）。又、図７Ｂは、プローブ自身に浮上沈降動作を行わせることにより図７Ａに示すコンテナを不用とした計測装置である（特開昭５０−８３０７５号）。これらの装置は、水面から数千メートルの深海に設置されている水中ステーションからプローブを浮上させかつ降下させる長さのリード線を必要とするが、リード線は高価なので製品を廉価で供給できないという難点がある。
【０００７】
一方、リード線を使用しない装置として、図７Ｃに示すように、プローブ自身に浮上沈降動作を行わせ、プローブの自沈中にセンサーが収集した水中情報を超音波により伝送する計測装置（特開昭５０−８３０７４号）、並びに図７Ｄに示すように、コンテナにプローブを収容して水中ステーションから放出し、コンテナが水面に達したときにプローブを沈降動作させて水中情報を計測し該情報を超音波によって伝送する計測装置（特開昭５０−９０３８０号）が知られている。
【０００８】
これらの装置は超音波によって情報を伝送しているが、伝送がＦＭ方式の場合は、ゆらぎ現象（温度分布あるいは海流などにより生じる星の「きらめき」のような現象）により誤差が生じ易く、又、デジタル方式の場合は、水中における伝送速度の問題があり、さらには、深海まで届かせるために大きなエネルギーを要し計測精度および製造コストの点で難点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水中ステーションを使用し水中ステーションとプローブとをリード線で結線した形式の計測装置でありながら、リード線の使用量が従来技術の２分の１長でよい計測装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記課題を解決するための手段は、ピンホールバルブ２０を有する底蓋１１と開閉自在であって空気排出用のバルブねじ４２を有する上蓋１２を備えたランチャー本体６と、空気室５０とボビン５３を有し該ボビン５３にリード線５４を巻き付けたプローブ１３とを具備し、該プローブ１３を上記ランチャー本体６内に収容し、該ランチャー本体６内を負圧状態にして水中に設置し、観測基地からの指令信号によって当該ランチャー本体６のピンホールバルブ２を開にして筒体内部に海水を侵入させることによってプローブ１３を上蓋１２を押し開けて浮上させ該プローブ１３の浮上途中において水中情報を計測するようにしたものであって、複数個のランチャー本体６が他の計測機材２と共にハウジング５に装着されて水中ステーション１を構成していることを特徴とするものである。
【００１１】
又、上記手段において、ピンホールバルブ２０は、バルブ座２２にあけた小孔２９に弁体３０を接合し、該弁体３０に回動自在なレバー３６をスプリングを介して当接すると共にレバー３６をフック金具３７によりフック止めし、観測基地からの指令信号によって上記フック止めを解除することを特徴としており、さらに、上蓋１２は、ヒンジ４０によって開閉自在に設けられており、先端部と胴部に開口する断面Ｌ字型の空気孔４３を形成したバルブねじ４２をねじ結合したものであることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、１は水中ステーションを示しており、一例として、本実施例では計測機材が地震計２であって重錘３にワイヤー４により連結されて水中に設置されている。ここで地震計２はハウジング５の中心部に固定されており、周囲にプローブを収容した本発明に係るランチャー本体６が複数本固定されている。７は水中ステーション１に設けた浮力材であり、水中ステーション１の姿勢を正しく保つためのものである。なお、水中ステーション１には地震計２及びランチャー本体６内のプローブと接続された記録装置が設けられており、各機材が収集するデータを記録するようになっている。
【００１３】
水中ステーション１は所望する海底近くに設置される。そして、地震計２によるデータを収集すると共に、ランチャー本体６に開蓋信号を送信して蓋を開放し、内部に収容されているプローブを浮上させ浮上途中の各深度における水温をはじめとする各種のデータを計測して記録装置に記録する。全てのプローブが浮上動作してランチャー本体が空になったら、水中ステーション１に対してワイヤー４を切断する信号を送信し重錘３からハウジング５を切り離してステーション自身を浮上させこれを回収する。
【００１４】
次にランチャー本体の構造について説明する。図２、図３において、ランチャー本体６は円筒形状の筒体１０と底蓋１１及び上蓋１２とからなり、これらはＯリングを介して水密的に組み立てられており、内部にプローブ１３が収容されている。なお、筒体１０、底蓋１１、上蓋１２はいずれも耐圧性のあるプラスチック材により形成されている。
【００１５】
上記底蓋１１にはピンホールバルブ２０が設けられている。ピンホールバルブ２０は、栓体２１がバルブ座２２及び該バルブ座２２よりも小径なねじ部２３を有しており、栓体２１は、底蓋１１にあけた段付き穴２４にＯリング２５を嵌めてねじ穴２６にねじ結合される。又、ねじ部２３には軸方向にバルブ室２７が設けられており、この他、バルブ座２２を貫通する連通孔２８を形成している。なお、連通孔２８のうち栓体２１の表面部は所謂ピンホールとなる小孔２９に形成されている。
【００１６】
３０は弁座３１を有する弁体であって、連通孔２８内に挿入してバルブ室２７に収容する。弁体３０の先端部３２は円錐状に形成されていて上記の小孔２９を塞いでいる。又、弁体３０が連通孔２８を常時閉塞するように、弁座３１にコイルスプリング３３を当接している。なお、コイルスプリング３３を圧縮するレバー３６は弁体３０のねじ部２３に形成したすり割り３４内に収容されかつピン３５により回動自在に設けられている。一方、当該レバー３６は、コイルスプリング３３を圧縮した状態でフック金具３７によってフック止めされており、この状態で弁体３０はコイルスプリング３３の弾力によって先端部３２が小孔２９を塞いでおり、これによりピンホールバルブ２０は閉になっている。
【００１７】
実施例では、上記した小孔２９の穴径を０．８ｍｍとすることにより、仮に２０００ｍの深さで外圧が加わっても約１ｋｇの力でバルブを押圧すれば海水の侵入を止められる。
【００１８】
又、バルブを開にするためには、上記したフック金具３７を機械的に外す機構を設けるか、あるいは図４Ａに示すように、レバー３６Ａとバルブ座２２Ａとの間を焼切りワイヤー３７Ａで連結しておき、バルブを開にするときに焼切りワイヤー３７Ａに電流を流してワイヤーを焼き切って切断するか、又は図４Ｂに示すように、レバー３６Ｂをバルブ座２２Ｂに外れないように係合しておき、レバー３６Ｂの先端部に小火薬３７Ｂを詰めておき、この小火薬を爆発させることでバルブを開にすることができる。この他、小型の電磁石を使用することも可能である。
【００１９】
図２、図５において、上蓋１２は筒体１０の開口縁に設けられたヒンジ４０によって開閉自在であって、表面にカンチレバー４１が設けられている。又、上蓋１２の中央部にバルブねじ４２が設けられ、該バルブねじ４２にはねじ先端部と胴部とに開口する断面Ｌ字型の空気孔４３が形成されている。
【００２０】
この上蓋１２は筒体１０の内部を負圧状態にすることで蓋を閉塞するものであって、筒体１０の内部を負圧にするには、バルブねじ４２を戻して空気孔４３の胴部開口部を露出し、吸引治具４４を使用して筒体１０内の空気を排出して負圧にし、その後バルブねじ４２を締め付けて筒体１０内の負圧状態を維持する。実施例では筒体１０が円筒体であり、その内径を１０２ｍｍとすれば、筒体内が完全な真空状態にならずに仮に真空度が２分の１程度であっても、大気中において約４０ｋｇの外圧が加わった状態となり、大気中で安定した閉塞状態を保つことができる。
【００２１】
本発明では、ランチャー本体６を水中に設置するものであるから、深度が増すに従って上蓋１２に加わる外圧は増加し、よりいっそう安定した閉塞状態が保持される。
【００２２】
後述するプローブ１３はこれ自身で浮上作用を奏するので、ピンホールバルブ２０が開になって筒体１０内に水が浸入し筒体全てに水が充満するとプローブ１３は浮上動作を行い上蓋１２を押し開いて浮上する。プローブ１３の浮上力は上蓋１２を開放するに充分な力を有しているが、上蓋１２の開放動作を補助するため、上記したカンチレバー４１に耐海水性のある資材で形成したゴム紐４５を接続し、ゴム紐４５の先端部をハウジング５などに固定しておく。
【００２３】
これにより、上蓋１２は、内部から押し開ける力とゴム紐４５が引っ張る力とによって開けられることになり開放動作が容易となる。
【００２４】
図２において、プローブ１３は筒体１０内に安定よく収容されており、上部に空気室５０を設け、下部に安定翼５２を有するボビン室５１を設けたものであって、ボビン室５１内に軸方向に平行させたボビン５３を設けている。ボビン５３にはリード線５４が巻かれている。リード線５４は、一方の端部が空気室５０の頂部に設置した温度センサー５５と接続され、もう一方の端部が底蓋１１に設けたコネクター５６に接続されている。実施例で、空気室５０はアルミ製であり、又、ボビン室５１はプラスチック製である。空気室５０には非アルミ金属、例えばステンレス鋼あるいはチタンなどによる金属ボルト５９がＯリング５８を介して貫通しているが、これらは計測終了後に沈降バルブとして働く。
【００２５】
なお、底蓋１１には外部コネクター５７が設けられており、コネクター５６と電気的に接続されていると共に、水中ステーション１に設けた記録装置とも接続されている。
【００２６】
次に、本装置を使用して水中情報を計測する手順を説明する。筒体１０にはプローブ１３を収容して底蓋１１及び上蓋１２を閉塞する。底蓋１１はピンホールバルブ２０を閉にセットして閉塞し、上蓋１２は閉塞した後バルブねじ４２を利用して筒体内を負圧にする。
【００２７】
こうして構成されたランチャー本体６を上蓋１２を上方に向けてハウジング５に装着し、同時にハウジング５には観測機材（地震計２）を装着し、ハウジング５に重錘３を接続して所望する海底に投下する。水中情報を計測するには、観測基地からピンホールバルブ２０のフック金具３７によるフック止め係合を解放する信号を送信する。フック金具３７の係合が外れると、弁体３０はコイルスプリング３３の押圧力が解除され、このため弁体の先端部３２と小孔２９との間に隙間が生じ小孔２９から筒体１０に海水が侵入する。
【００２８】
筒体１０の内部は負圧になっているが、栓体２１に形成した連通孔２８から侵入する海水は筒体内部と圧力のバランスが均等になるまで、すなわち筒体を海水が充満するまで侵入する。すると、プローブ１３は空気室５０による浮上作用によって上蓋１２を押し開けて浮上する。この時、上蓋１２はカンチレバー４１に設けたゴム紐４４によって開放動作が補助される。
【００２９】
プローブ１３は、浮上途中において予め設定された深度ごとの水中情報、例えば水温を計測して記録装置に記録しつつ海面に到達する。プローブ１３が海上に達した時点で計測は終了する。計測終了後、浮上したプローブ１３の空気室５０は、非アルミ金属による金属ボルト５９の存在によって該ボルト周りのアルミの分極による腐食が進行し、やがて防水を保てなくなり海水の侵入を許す。これによってプローブ１３は自動的に沈降し、浮上したプローブ１３等が海上交通その他の妨げとなることが回避される。
【００３０】
なお、プローブ１３が水面に達するまでの所要時間は、プローブの形状と空気室５０の大きさによって決められるので、計測データの収集範囲など諸条件を考慮して設計する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、リード線を有するプローブを水中ステーションに設置し、観測基地からの指令によってプローブを浮上させ浮上途中において各種の水中情報を計測するものであるから、リード線は水中ステーションから水面までの長さを備えていればよく、このためリード線の使用量を従来技術の２分の１長に減らすことができることの効果がある。
【００３２】
又、本発明では、計測終了後にプローブが沈降するため、海上交通その他の妨げとなることが回避できるとの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置を水中ステーションに組み込んだ状態を示す斜視図。
【図２】本発明装置のうちランチャー本体の全体を示す断面図。
【図３】底蓋に設けたピンホールバルブを示し、Ａは平面図、Ｂは組み込まれた状態の断面図、Ｃは部品図。
【図４】ピンホールバルブの他の実施例を示すもので、Ａ，Ｂ共に断面図。
【図５】上蓋に設けたバルブねじを示し、Ａは組み込まれた状態の側面図、Ｂは断面図。
【図６】従来技術による計測状況を示す説明図。
【図７】他の従来技術による計測状況を示す説明図。
【符号の説明】
１水中ステーション
２計測機材（地震計）
３重錘
４ワイヤー
５ハウジング
６ランチャー本体
７浮力材
１０筒体
１１底蓋
１２上蓋
１３プローブ
２０ピンホールバルブ
２１栓体
２２バルブ座
２３ねじ部
２４段付き穴
２５Ｏリング
２６ねじ穴
２７バルブ室
２８連通孔
２９小孔
３０弁体
３１弁座
３２先端部
３３コイルスプリング
３４すり割り
３５ピン
３６レバー
３７フック金具
３７Ａ焼切りワイヤー
３７Ｂ小火薬
４０ヒンジ
４１カンチレバー
４２バルブねじ
４３空気孔
４４吸引治具
４５ゴム紐
５０空気室
５１ボビン室
５２安定翼
５３ボビン
５４リード線
５５温度センサー
５６コネクター
５７外部コネクター
５８Ｏリング
５９金属ボルト

Claims

ピンホールバルブ（２０）を有する底蓋（１１）と開閉自在であって空気排出用のバルブねじ（４２）を有する上蓋（１２）を備えたランチャー本体（６）と、空気室（５０）とボビン（５３）を有し該ボビン（５３）にリード線（５４）を巻き付けたプローブ（１３）とを具備し、該プローブ（１３）を上記ランチャー本体（６）内に収容し、該ランチャー本体（６）内を負圧状態にして水中に設置し、観測基地からの指令信号によって当該ランチャー本体（６）のピンホールバルブ（２０）を開にして筒体内部に海水を侵入させることによってプローブ（１３）を上蓋（１２）を押し開けて浮上させ該プローブ（１３）の浮上途中において水中情報を計測するようにした水中情報計測装置。
複数個のランチャー本体（６）が他の計測機材（２）と共にハウジング（５）に装着されて水中ステーション（１）を構成していることを特徴とする請求項１に記載の水中情報計測装置。
ピンホールバルブ（２０）は、バルブ座（２２）にあけた小孔（２９）に弁体（３０）を接合し、該弁体（３０）に回動自在なレバー（３６）をスプリングを介して当接すると共にレバー（３６）をフック金具（３７）によりフック止めし、観測基地からの指令信号によって上記フック止めを解除することを特徴とする請求項１に記載の水中情報計測装置。
ピンホールバルブ（２０）のフック止めが、焼切りワイヤー（３７Ａ）であることを特徴とする請求項３に記載の水中情報計測装置。
ピンホールバルブ（２０）のフック止めが、小火薬（３７Ｂ）であることを特徴とする請求項３に記載の水中情報計測装置。
上蓋（１２）は、ヒンジ（４０）によって開閉自在に設けられており、先端部と胴部に開口する断面Ｌ字型の空気孔（４３）を形成したバルブねじ（４２）をねじ結合したものであることを特徴とする請求項１に記載の水中情報計測装置。
上蓋（１２）は、カンチレバー（４１）が設けられており、該カンチレバー（４１）に上蓋を開放する耐海水性のゴム紐が結合されていることを特徴とする請求項６に記載の水中情報計測装置。
プローブ（１３）の空気室（５０）に沈降バルブを設け、プローブ（１３）の浮上による計測が終了した後に上記沈降バルブが開になってプローブ（１３）が再び沈降することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の水中情報計測装置。
プローブ（１３）の空気室（５０）の全部又は一部がアルミニウムで構成され、該空気室（５０）のアルミニウムの部分にステンレス鋼又はチタン等の非アルミ金属による金属ボルト（５９）を貫通させることによって沈降バルブを構成したことを特徴とする請求項８に記載の水中情報計測装置。