JP4223369B2 - 超音波送受波器回動装置 - Google Patents

Description

本発明は、魚群の探知等に使用されるソナーのセンサ部である送受波器を、使用時に船底部から下方に突出させるソナー用の超音波送受波器回動装置に関する。

魚群探知等に使用されるソナーは、使用時には、ソナーの送受波器が船底から下方に突出し、平時には、保護等を目的とし、送受波器は船底部に設けられた収納タンク内に収納されるようになっている。かかる収納タンクは、船内に設けられているため、船内スペースを有効に利用することができないという問題点があった。このため、これまでに、船内の空間を有効に利用するために、船外に収納タンクを設置し、格納時にはソナーを船底に平行となるように収納し、使用時には船底と垂直となるように突出させるセンサ突出装置が提案されている（特許文献１）。

特開平１１−３２６５００号公報（図１）

特許文献１に記載されたようなセンサ突出装置においては、センサである超音波の送受波器を船底部と垂直に突出させる場合に、ピストンロッドを用いた伸縮式の油圧シリンダによって送受波器を支持しているセンサ支持アームを昇降動作させている。このため、送受波器を突出させるとき、油圧シリンダのピストンロッドが海水中に露出するようになり、ロッド部分が腐食したり異物が付着したりしてしまうおそれがある。これにより、送受波器を突出させることができなくなり、ソナーを使用することができなくなる。

そこで、本発明の目的は、センサ支持アームを駆動させる駆動部を保護することが可能な超音波送受波器回動装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、超音波の送受波器と、船底部から下方へほぼ垂直に延出し、下部に送受波器が取り付けられると共に、上部を中心として全体が回動するように、船底部に取り付けられた回動式のセンサ支持スイングアームと、センサ支持スイングアームを船底部にほぼ垂直な使用位置から船底部に沿った収納位置へ移動させるべく、センサ支持スイングアームを回動させ、且つそのセンサ支持スイングアームを逆方向へ回動させて収納位置から使用位置へ移動させるための流体方式の駆動機構とを具備しており、駆動機構が油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに油を供給する油圧ホースとを具備しており、油圧アクチュエータは、船底板の下方に配設されたものであって、往復直線運動が可能なピストンラックと、センサ支持スイングアームの上部に支持され、ピストンラックに噛合するピニオンとを具備しており、駆動機構が防水ボックス内に配置されているとともに、センサ支持スイングアームおよび防水ボックスが船底部の船外側に取り付けられている。

この構成によると、ピストンラックとピニオンとによりセンサ支持スイングアームを回動させるため、従来の伸縮方式の油圧式シリンダ機構によりセンサ支持スイングアームを回動させる場合との対比において、駆動機構の海水中に露出する部分を少なくすることができる。これにより、駆動機構が腐食する等のおそれが少なくなり、送受波器を使用位置に突出させることができないというおそれがなくなる。

また、駆動機構が防水ボックスにより海水から保護されているため、腐食や海洋物の付着などにより駆動機構が不能になるおそれをさらに低減することができる。

また、センサ支持スイングアームが船底板より下方に配設されるため、センサ支持スイングアームで船内の空間が占有されることがなくなり、船内を有効に使用することができる。また、本発明において、防水ボックスは、スペーサを介して船底部に取り付けられていてよい。また、本発明においては、センサ支持スイングアームの回転を規制するリミットスイッチを更に具備していてよい。

本発明は、油圧ホースが配管内に配置されていることが好ましい。これによると、外部からの衝撃から保護することができ、且つ、海水に露出していないため、油圧ホースの破損や腐食するおそれが少なくなる。

また、本発明において、駆動機構は、センサ支持スイングアームが使用位置から４５度傾いた位置を基準位置０度として、センサ支持スイングアームを±４５度回転させることにより、収納位置と使用位置との間でセンサ支持スイングアームを移動させてよい。

また、本発明において、収納位置が使用位置よりも船尾側に位置していてよい。また、本発明においては、ピニオンの回転角を検知するポテンショメータを更に具備していてよい。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の好適な実施の形態によるソナーの超音波送受波器回動装置のキール（船首から船尾にかけた船底の中央部）面側からの図である。図２は、超音波送受波器回動装置の船首側からの図である。

図１に示すように、超音波送受波器回動装置１は、送受波器１０、センサ支持スイングアーム１１、防水ボックス１２、及び配管１４を有している。防水ボックス１２は、スペーサ１５を介して船底版２に取り付けられている。スペーサ１５により、船底板２の形状によらず防水ボックス１２の取り付けが可能となっている。防水ボックス１２内には、油圧アクチュエータ２０が配設されている（図３参照）。

また、防水ボックス１２には、配管１４が配設されており、防水ボックス１２内と船内とが配管１４を介して連通している。配管１４内には、油圧アクチュエータ２０やリミットスイッチ１７等に接続されている油圧ホース１６や図示しない信号線等が配置されている。配管１４と船底板２との継手部分は、ゴム製のフレキシブル部材１７が介設されており、振動を吸収し継手部分での損傷を低減させている。また、フレキシブル部材を介設することで、超音波送受波器回動装置１の取付位置に多少の誤差が生じても、配管１４を防水ボックス１２と船底板２とに配設することができるようになっている。

センサ支持スイングアーム１１の上端部には、回転軸１３が配設されている。回転軸１３は、後述する防水ボックス１２内のピニオン６に連結されている。ピニオン６が回転することにより、センサ支持スイングアーム１１は回転軸１３を中心に、船底板２から下方にほぼ垂直な位置（以下、「使用位置」と称す）と、使用位置から船尾方向に９０度傾いた位置（以下、「収納位置」と称す）との間を回動することが可能となっている。

また、センサ支持スイングアーム１１の下端部には、超音波の送受波器１０が配設されている。送受波器１０は、略円筒形状を有しており、円周の表面には複数の超音波振動子（図示せず）がマトリクス状に配列されている。この振動子の駆動によって、送受波器１０が使用位置にあるとき、送受波器１０の全周に向けて超音波の送信波を送波するようになっている。送信波が魚群などの障害物に反射し、その反射波を受信し、演算器（図示せず）により所定の演算を行うことにより、送受波器１０の周囲を探知できるようになっている。そして、探知結果が船内のディスプレイに表示される。尚、センサ支持スイングアーム１１及び回転軸１３は、送受波器１０に接続される信号線が配管１４を経て船内と連結することができるように、内部が空洞となっている。

防水ボックス１２及び収納位置にあるセンサ支持スイングアーム１１は、整流カバー２２内に収められるようになっている。これにより、航行時の海水抵抗を小さくすることができ、また、海中の浮遊物が付着して駆動しなくなる可能性を低減している。また、整流カバー２２の下面は開放しており、センサ支持スイングアーム１１が収納位置から使用位置に回動できるようになっている。さらに、送受波器１０が収納位置にあるときに、整流カバー２２の下面が開放されていることにより、超音波振動子から超音波の送信波を送波すると船底板２の垂直下方向を探知できるようになっている。

次に、センサ支持スイングアーム１１を、回転軸１３を中心に回転させる油圧アクチュエータ２０について説明する。図３は、防水ボックス内の油圧アクチュエータ２０の断面図である。油圧アクチュエータ２０は、油圧式シリンダ３とピニオン６とを含んでいる。油圧式シリンダ３の両端部には、ピストン５ａ及びピストン５ｂを備えてり、油圧式シリンダ３の両端側面と、ピストン５ａ及びピストン５ｂの間には、油圧ホース１６により図示しない油タンクから油が流入出されるようになっている。油の流入出に伴い、ピストン５ａ及びピストン５ｂが摺動するようになっている。また、ピストン５ａ及びピストン５ｂの間に、ピニオン６と噛合するラック４が介設されている。ピストン５ａ及びピストン５ｂの直線運動に伴い、ラック４も直線運動が可能となっている。

例えば、油圧ホース１６により、ピストン５ａ内に油が供給されると、ピストン５ａがラック４側に摺動し、それに伴いラック４がピストン５ｂ側に摺動する。このとき、ラック４がピストン５ｂを押して、ピストン５ｂ内の油は、ピストン５ｂ側に接続されている油圧ホース１６から排出される。逆に、ピストン５ｂ内に油が供給されると、ラック４はピストン５ａ側に摺動して、ピストン５ａ内の油がピストン５ａ側に接続されている油圧ホース１６から排出される。この動作により、ラック４の往復直線運動が可能となっている。ラック４の往復直線運動に伴い、ラック４に噛合しているピニオン６が回転する。これにより、ピニオン６に連結されている回転軸１３を介して、センサ支持スイングアーム１１が回転するようになっている。回転軸１３を介してセンサ支持スイングアーム１１が回転するので、油圧アクチュエータ２０が海水中に露出しないようにすることができる。

また、油圧ホース１６には安全弁が設けられている。送受波器１０が使用位置にあるときに、船首方向から障害物が送受波器１０に衝突し、所定以上の負荷が付与された場合、油圧ホース１６内には異常に高い油圧が発生して、破損するおそれがある。油圧ホース１６に安全弁を設けることで、油圧の圧力が設定値以上に上昇すると、その圧力で安全弁の弁が開き、油を油タンクに戻すことで、設定値以上の油圧にならないようにでき、油圧アクチュエータ２０を保護するようになっている。また、油を排出することで、センサ支持スイングアーム１１が収納位置方向に逃げることができ、衝撃を和らげることができるようになっている。

尚、センサ支持スイングアーム１１を取り付ける際は、センサ支持スイングアーム１１が使用位置から４５度船尾に傾いた位置にあるときを基準位置０度としセンサ支持スイングアーム１１を取り付けている。そして、センサ支持スイングアーム１１を±４５度回転させることにより、収納位置と使用位置との間を移動するようになっている。これにより、収納位置又は使用位置を基準位置０度とし、９０度回転させたときの対比において、ラック４の長さを短く形成することができる。

ピニオン６の近傍には、リミットスイッチ１７ａ・１７ｂ（回転検出器）が設けられている。リミットスイッチ１７ａ・１７ｂは、センサ支持スイングアーム１１が４５度、−４５度以上回転しないようにするためのスイッチであり、ピニオン６の鉛直方向の中心線から±４５度の位置にそれぞれ配設されている。また、送受波器１０が基準位置０度にあるとき、図示しない接触部材が、ピニオン６の外周におけるリミットスイッチ１７ａ・１７ｂの中心位置に設置されている。

例えば、送受波器１０が使用位置まで移動すると、上記接触部材がリミットスイッチ１７ｂと接触し、リミットスイッチ１７ｂを作動させるようになっている。リミットスイッチ１７ｂは、作動してから一定時間後に、油圧式シリンダ３の動作を停止させる。これにより、ラック４は、高い油圧でピストン５ａ側に押付けられた状態となり、多少の振動や負荷などで、送受波器１０が収納位置方向に移動しないようになっている。送受波器１０が収納位置に移動する場合も同様である。また、リミットスイッチ１７ａ・１７ｂの作動を検出することで、センサ支持スイングアームの位置が収納位置か使用位置かを検出することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る超音波送受波器回動装置の動作について説明する。

航行時は、センサ支持スイングアーム１１が船底版２に平行な収納位置にあり、整流カバー２２内に収納されている。ソナーを使用するときは、油圧式シリンダ３のピストン５ｂ内に油を供給し、ラック４をピストン５ａ側に摺動させる。これにより、噛合するピニオン６が回転し送受波器１０が収納位置から使用位置に回動する。

送受波器１０が使用位置にあるときに、送受波器１０の超音波振動子を駆動させ、送受波器１０の全周囲に超音波を発射し、その反射波を送受波器１０で受信することにより、魚群の探知が行われる。また、船の真下方向の魚群を探知したい場合には、送受波器１０が収納位置にあるときに、超音波振動子を駆動させることにより、真下方向の魚群を探知することができる。

送受波器１０を使用位置から収納位置に回動させる場合は、上述と逆の動作を行う。つまり、油圧式シリンダ３のピストン５ａ内に油を供給し、ピストン５ｂ内の油を排出しつつ、ラック４をピストン５ｂ側に摺動させる。これにより、ピニオン６が回転し、送受波器１０が収納位置に回動する。

以上、説明したように、本実施の形態において、油圧アクチュエータ２０を防水ボックス１２内に配置し、ピニオン６に連結する回転軸１３を介してセンサ支持スイングアーム１１を回動させているため、伸縮方式の油圧式シリンダ機構によりセンサ支持スイングアーム１１を回動させる場合との対比において、ピストンラックとピニオンとが海水中に露出する部分を少なくすることができる。これにより、センサ支持スイングアーム１１が駆動しなくなるおそれを低減することができる。また、油圧アクチュエータ２０が防水ボックス１２により海水から保護されているため、腐食や海洋物の付着などにより油圧アクチュエータ２０が不能になるおそれをさらに低減することができる。

また、センサ支持スイングアーム１１が船底板より下方に配設されるため、センサ支持スイングアーム１１で船内の空間を占有することがなくなり、船内を有効に使用することができる。さらに、油圧ホース１６が配管１４内に配置されているため、外部からの衝撃が少なく、且つ、海水に露出していないため、油圧ホース１６の破損や腐食するおそれが少なくなる。

船首側からの過負荷に対して、センサ支持スイングアーム１１が収納位置側に逃げるように、収納位置が使用位置よりも船尾側に位置し、且つ、安全弁を有している為、損傷を最小限におさえることができる。また、リミットスイッチ１７を有しているため、センサ支持スイングアーム１１を必要以上に回転することを無くし、リミットスイッチ１７の動作を検出することにより、センサ支持スイングアーム１１の位置を検出することができる。

また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。

例えば、整流カバー２２は下方を開放して、送受波器１０収納時に船底部の垂直下方向を探知できるようにしているが、整流カバー２２内の下方を開放するようにしなくても良い。送受波器１０は、円周側面の表面に超音波振動子がもうけられ、送受波器１０の全周の魚群を探知するようにしているが、センサ支持スイングアームの先端に送受波器を設置し、使用時に垂直下方向の魚群を探知するようにしてもよい。また、センサ支持スイングアーム１１は、±４５度の回転により、使用位置と収納位置との間を回動するようにしているが、この角度に限定されることはない。さらに、回転角度を±４５度の範囲とする場合では、ピニオンに回転角を検知するためのセンサであるポテンショメータを設けることで、任意の位置で回転を停止させることが可能となる。

本発明の好適な実施の形態による超音波送受波器回動装置のキール面側からの図である。 超音波送受波器回動装置の船首側からの図である。 図１に描かれている防水ボックス内に配置されている油圧式アクチュエータの側面図である。

符号の説明

１ 超音波送受波器回動装置
２ 船底板
３ 油圧式シリンダ
４ ラック
５ａ・５ｂ ピストン
６ ピニオン
１０ 送受波器
１２ 防水ボックス
１６ 油圧ホース
２０ 油圧アクチュエータ

Claims (7)

1. 超音波の送受波器と、
   船底部から下方へほぼ垂直に延出し、下部に前記送受波器が取り付けられると共に、上部を中心として全体が回動するように、船底部に取り付けられた回動式のセンサ支持スイングアームと、
   前記センサ支持スイングアームを船底部にほぼ垂直な使用位置から船底部に沿った収納位置へ移動させるべく、センサ支持スイングアームを回動させ、且つその前記センサ支持スイングアームを逆方向へ回動させて収納位置から使用位置へ移動させるための流体方式の駆動機構とを具備しており、
   前記駆動機構が、
   油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータに油を供給する油圧ホースとを具備しており、
   前記油圧アクチュエータが、
   前記油圧ホースから供給された油によって往復直線運動が可能なピストンラックと、
   前記センサ支持スイングアームの上部に支持され、前記ピストンラックに噛合するピニオンとを具備しており、
   前記駆動機構が防水ボックス内に配置されているとともに、前記センサ支持スイングアームおよび前記防水ボックスが前記船底部の船外側に取り付けられていることを特徴とする超音波送受波器回動装置。
2. 前記防水ボックスは、スペーサを介して前記船底部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波送受波器回動装置。
3. 前記センサ支持スイングアームの回転を規制するリミットスイッチを更に具備していることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波送受波器回動装置。
4. 前記油圧ホースが配管内に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波送受波器回動装置。
5. 前記駆動機構は、前記センサ支持スイングアームが前記使用位置から４５度傾いた位置を基準位置０度として、前記センサ支持スイングアームを±４５度回転させることにより、前記収納位置と前記使用位置との間で前記センサ支持スイングアームを移動させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波送受波器回動装置。
6. 前記収納位置が前記使用位置よりも船尾側に位置していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波送受波器回動装置。
7. 前記ピニオンの回転角を検知するポテンショメータを更に具備していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波送受波器回動装置。

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