JP4610435B2 - 波高値測定用ブイの構造 - Google Patents

Description

この発明は海面に浮かべて漂流させるブイに係わり、特に、その波高値測定用ブイの構造に関する。

従来から海面に漂流状態に浮かべ海上の気圧、水温等の各種データを測定し、また、自位置をＧＰＳ受信機で求めそれらのデータを送信するブイが使用されている。そのようなブイの例を図５に示す。

このデータ測定用ブイ４０は胴部が球形胴部１となっており、その頂部に測定したデータ送信用のアンテナ３が設けられ、さらに、風の影響や潮流の影響を受けにくくないように胴部の半径ｒに対して１．１ｒ程度の半径の小径のフランジ７が胴部の喫水線から延びている。

また、フランジが設けられていないものもあった。そして、このようなデータ測定用ブイ４０は海上の気圧・水温、位置等を測定するもので、波の高さを測定するものは少なかった。

特開平６１−２１２７２９号公報に提案されたブイもリング状物体（フランジ）の半径は小さいものであった。

上記した図５に示すデータ測定用ブイ４０は、波高値を測定する場合、波面が沈みこむときは、波面が谷になる途中でブイが下動し下方向の慣性力を生じる。そのため波面が最下面となったときに慣性力により波面よりさらに沈みこむ。このときは波面の上下よりもデータ測定用ブイ４０が大きく上下する。

また、周期の長い波ではデータ測定用ブイ４０の揺れは小さいが、周期の短い波ではデータ測定用ブイ４０が振り子のように横揺れする。図５（ａ）にデータ測定用ブイ４０が水平の波面６に従って横揺れしていない状態を示し、図５（ｂ）にデータ測定用ブイ４０が波面６に対して横揺れした状態を示している。このように横揺れしたときも波面の加速度よりもデータ測定用ブイ４０の加速度の方が大きくなる。

球形胴部１の内部に収容された加速度計で測定された加速度の値を２回時間で積分すると波の高さが得られるが、図５で示す従来のデータ測定用ブイは上記したように慣性の力や揺れの影響を受けて実際の波高値が得にくいため、波高値測定用として用いられることは少なかった。

慣性の力や揺れの影響を少なくするために図６に示すように球形胴部１の喫水線から延びる円形のフランジ１１の半径を球形胴部１の半径の１．４倍程度として波高測定用ブイ５０を構成することも考えられる。

この波高測定用ブイ５０は波の上下に対する慣性の力や揺れにフランジ１１がダンパーとして作用し、その影響を減じて正確な波高値のデータを得ることが期待される。しかしながら風や突発的な波により波高測定用ブイ５０が転覆した場合に、正常な姿勢に復帰しにくいという問題が生じる。

図６（ａ）はこのような波高測定用ブイ５０が正常の姿勢で波面６上に浮いている状態を示し、図６（ｂ）は波高測定用ブイ５０が転覆した状態で波面６上に浮いている状態を示している。正常な姿勢での重心Ｗの波面６から下方への距離がＡであると、転覆した状態での重心Ｗの波面６から上方への距離はＡとなる。

図７に示すように、浮心Ｆのフランジ１１までの距離をｆとすると、重量Ｗの浮揚軸に直角方向の成分は浮揚軸の垂直に対する傾きをθとしてＷｓｉｎθとなる。浮心Ｆの回りの転覆状態からの復帰方向の回転モーメントはＭ＝Ｗｓｉｎθ（Ａ＋ｆ）つまり、重心の深さＡが大きい程転覆状態から復帰しやすくなる。

しかしながら復帰方向の回転に対して、フランジ１１の海水に対する動きによる抵抗すなわちダンパとして作用する力の浮心Ｆの回りのモーメントＲが大きいため、一旦転覆すると、容易に復帰せず、アンテナ３が海水中にあるため、データを送信できないという問題が発生する。

復帰方向の回転モーメントを大きくしようとして、図８に示すように、図６に示す波高値測定用ブイの下方に重り１２を設け、フランジ１１からの重心Ｗの距離Ｂを大きくした波高値測定用ブイを構成すると、フランジ１１は距離Ｓだけ水没して、水没部分が大きくなる。この水没部分を少なくするようにブイの大きさを大きくして浮力を上げるようにすると、ブイの大きさが増え製造コストが高くなるという問題が発生する。
特開平６１−２１２７２９号公報、明細書第２頁、左下欄、第２図

この発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、小形で製造コストが安く、しかも波高値を正確に測定でき、転覆した場合に正常姿勢に復帰しやすい波高値測定用ブイを提供することにある。

この発明の波高値測定用ブイは、胴部の喫水線から垂直軸に直交する面上に延びるフランジの垂直軸から先端迄の距離が胴部の最大外接円半径の１．３倍以上であり、前記フランジに複数の貫通穴を設けたものである。

また、前記波高値測定用ブイにおいて、前記胴部が球形であり、前記フランジが前記胴部の喫水線から延びる胴部と同軸のドーナツ形円板状に形成されたものである。

また、前記各波高値測定用ブイにおいて、前記貫通穴を円形としたものである。

また、前記各波高値測定用ブイにおいて、前記貫通穴が円周方向等間隔に１２個以上設けられたものである。

さらに、前記各波高値測定用ブイにおいて、前記喫水線から延びるフランジに加えて水中部分にも胴部の周囲から垂直軸に直交する面上に延びるフランジが設けられており、このフランジにも貫通穴が設けられているものである。

この発明の波高値測定用ブイによれば、小形で製造コストが安く、しかも波高値を正確に測定でき、転覆した場合に正常姿勢に復帰しやすい。

以下この発明を実施するための最良の形態を実施例に即して説明する。

図１（ａ）はこの発明の実施例１である波高値測定用ブイ２０を示す平面図、図１（ｂ）は同波高値測定用ブイ２０を示す正面図である。図１に示す１は球形胴部であり、その喫水線から延びるようにドーナツ形円板状のフランジ２が設けられている。このフランジ２の半径は図１に示すように球形胴部１の半径ｒの略１．４倍となっている。

フランジ２には球形胴部１の半径ｒの０．２倍の直径の貫通穴２ａが円周方向等間隔に１２個開けられ、球形胴部１には波高値等の測定データを送信するアンテナ３が設けられている。球形胴部１の下方には重り６が設けられている。

重り６の重量ｇは貫通穴２ａにより除かれた部分の重量をＧとし、貫通穴２ａにより減じた浮力Ｆとしすると、ｇ＝Ｇ−Ｆとなっている。このような重り６を付けることにより、貫通穴２ａを設けないときと同じ喫水線としながら重心の喫水線からの距離Ｂを大きくすることができる。

図２に示すように波高値測定用ブイ２０が転覆したときの復帰方向の回転モーメントＭ１について説明する。図７で説明したように、浮心Ｆのフランジ２までの距離をｆとすると、重量Ｗの浮揚軸に直角方向の成分は浮揚軸の垂直に対する傾きをθとしてＷｓｉｎθとなる。浮心Ｆの回りの転覆状態からの復帰方向の回転モーメントはＭ１＝Ｗｓｉｎθ（Ｂ＋ｆ）である。つまり、重心の深さＢが図７で説明したものより大きくなっているため復帰方向のモーメントは大きくなる。

さらに、貫通穴２ａがあるため、フランジ２の復帰方向の回転を止めようとするモーメントＲ１は図７で説明したモーメントＲより小さくなる。従って、転覆状態から正常姿勢に復帰しやすくなる。

上記貫通穴２ａ、２ａ…は波高値測定用ブイ２０を海上に浮かべるときに役に立つ。すなわち、図３に示すように少なくとも２個のフック４、４を貫通穴２ａ、２ａ…に通しフック４、４に連結したロープを下ろして波高値測定用ブイ２０を海上に浮かべれば波高値測定用ブイ２０を転覆することなく海上に浮かべることができる。なお、甲板の高い船から波高値測定用ブイ２０を海上に投入すると転覆状態となることがある。

上記波高値測定用ブイ２０は大きいフランジ２が付いているために、フランジ２に対する海水の抵抗により慣性による沈み込み量が小さくなり、沈み込んだときの波面の底の位置とフランジ２の位置が略一致する。

また、フランジ２の動きに対して海水がダンパとして作用するため、フランジ２が波面と略一致して横揺れが小さくなる。フランジ２のダンパとしての作用は貫通穴２ａにより多少は減ずるもののなお十分な効果を有し、略正確な加速度の測定値が得られる。このように実施例１の波高値測定用ブイ２０は小形で製造コストが安く、しかも正確な波高値のデータが得られ、転覆したときも正常姿勢に復帰しやすい。

図４（ａ）はこの発明の実施例２である波高値測定用ブイ３０を示す平面図、図４（ｂ）は同波高値測定用ブイ３０を示す正面図、図４（ｃ）は同波高値測定用ブイ３０を示す底面図である。この例では図４（ｂ）に示すように円筒形胴部４の喫水線（波面６上）から円周方向等間隔に４個の喫水線フランジ８、８…が延びている。喫水線フランジ８の夫々に長方形の貫通穴８ａが設けられている。

喫水線フランジ８の垂直軸から先端迄の距離は円筒形胴部の半径の略１．７倍となっている。この例では海中の部分に延びる小形の海中フランジ９、９…が設けられている。海中フランジ９の夫々には正方形の貫通穴９ａ、９ａが２個ずつ設けられている。このように海中に設けられた海中フランジ９、９…も揺れや上下動に対するダンパー作用があり、さらに、重心を低くすることにより、揺れを小さくする効果も奏する。

実施例は以上のように構成されているが発明はこれに限られず、例えば、フランジの形状は四角、三角、楕円等の形状であってもよく、全周が繋がっていても切り欠かれていてもよい。また、ブイの胴部の形状は球形、円筒形以外の円錐形状、回転楕円形状、直方体等の形状であってもこの発明の効果が得られる。

図１（ａ）はこの発明の実施例１である波高値測定用ブイを示す平面図、図１（ｂ）は同波高値測定用ブイを示す正面図である。 同波高値測定用ブイの作用を説明するための正面図である。 同波高値測定用ブイの他の作用を説明するための正面図である。 図４（ａ）はこの発明の実施例２である波高値測定用ブイを示す平面図、図４（ｂ）は同波高値測定用ブイを示す正面図、図４（ｃ）は同波高値測定用ブイを示す底面図である。 図５（ａ）は従来のデータ測定用ブイの例を示す正面図、図５（ｂ）同データ測定用ブイの他の状態を示す正面図である。 図６（ａ）はこの発明の参考例の波高値測定用ブイを示す正面図、図６（ｂ）は同波高値測定用ブイの他の状態を示す正面図である。 同波高値測定用ブイの作用を説明するための正面図である。 改善された参考例の波高値測定用ブイを示す正面図である。

符号の説明

１ 球形胴部
２ フランジ、２ａ 貫通穴
３ アンテナ
４ フック
５ 重り
６ 波面
７ 円筒形胴部
８ 喫水線フランジ、８ａ 貫通穴
９ 海中フランジ、９ａ 貫通穴
１０ フランジ
１１ フランジ
１２ 重り
２０ 波高値測定用ブイ
３０ 波高値測定用ブイ
４０ データ測定用ブイ
５０ 波高値測定用ブイ
６０ 波高値測定用ブイ

Claims (5)

1. 胴部の喫水線から垂直軸に直交する面上に延びるフランジの垂直軸から先端迄の距離が胴部の最大外接円半径の１．３倍以上であり、前記フランジに複数の貫通穴を設けたことを特徴とする波高値測定用ブイの構造。
2. 前記胴部が球形であり、前記フランジが前記胴部の喫水線から延びる胴部と同軸のドーナツ形円板状に形成された請求項１の波高値測定用ブイの構造。
3. 前記貫通穴が円形である請求項１または２の波高値測定用ブイの構造。
4. 前記貫通穴が円周方向等間隔に１２個以上設けられた請求項１から３のいずれかに記載された波高値測定用ブイの構造。
5. 前記喫水線から延びるフランジに加えて水中部分にも胴部の周囲から垂直軸に直交する面上に延びるフランジが設けられており、このフランジにも貫通穴が設けられている請求項１から４のいずれかに記載された波高値測定用ブイの構造。

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