JP5597421B2 - 磁気制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造物が発生する磁気を制御する磁気制御装置及び方法に関する。

船艇は、地磁気の影響によって船体に磁気を帯び、また磁界を発生する。さらに、搭載する電気機器を流れる電流によっても磁界を発生する。船体が発生する磁気には、（１）誘導磁気、（２）永久磁気、（３）渦電流磁界、（４）漂遊磁界がある。

（１）誘導磁気は、磁性材からなる船体が地磁気に反応して発生する磁気であり、磁力線に対して船体の方向が変わると、発生する磁気が変わる。

（２）永久磁気は、船体の建造中や修理中に衝撃や熱、応力によって船体を構成する磁性材が磁化し、発生するものである。永久磁気は、建造地及び船体の地磁気に対する向きにより大きさが決定される。

（３）渦電流磁界は、銅やアルミニウムなどの非磁性材が地磁気の中を動くことで、非磁性材に渦電流が流れて発生する磁界であり、発電機と同じ原理である。

これら（１）〜（３）は、地磁気によって発生する。

これに対して、（４）漂遊磁界は、船艇に搭載した電気機器の電線に流れる直流電流によって電線の周りに発生する磁界であり、流れる電流の大きさによって磁界が変わる。

船艇は、動きにより船体の磁気や磁界が外部の磁場に乱れを生じさせるので、船体の磁気的な探知が可能になるため、消磁処理システムにより建造時に船体磁気を消磁し、また、建造後においては一定周期で船体磁気を消磁している。

従来、船艇の消磁処理システムには、船艇の船体磁気から消磁要素の設定値を求め、この設定値を用いて船体外部に生じる磁気変化を減少させるように消磁するものがある。

例えば、船艇の船体磁気から船体に配置した消磁要素である消磁コイルに流す消磁電流の設定値を求め、この求められた設定値の消磁電流を消磁コイルに流すことにより、誘導磁気を消磁する船艇の消磁処理システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような船艇の消磁処理システムは、磁性体からなる船体の外部磁界を打ち消すために船体内に複数個の消磁コイルと複数個の磁気検知器を設置し、各磁気検知器が測定した船内磁気に基づいて算出した船外磁気モーメントと、予め測定、算出した各消磁コイル効果による船外磁気モーメントとから、外部磁界を最小にする消磁電流を決定して、各消磁コイルに通電することにより、常時最適な消磁状態に維持するものである。

ところで、従来の船艇の消磁処理システムにおいては、船艇の形状・構造から船体磁気を計算し、この船体磁気から消磁要素の設定値を求め、この消磁要素の設定値を用いて船体外部に生じる磁気変化を減少させるように消磁している。しかし、従来の船舶の消磁処理システムにおいては、上部に船橋などの構造物を備え、且つ、内部にエンジンなどの様々な機器を搭載した船体について、船体の各部分毎に複雑な形状・構造を考慮して船体磁気を計算しているため、船体磁気の計算が煩雑になる問題があり、消磁処理に時間を要することから、消磁性能の低下を招くという問題がある。また、消磁状態を保つためには、コイルに通電しなければならず、消磁コイル通電により、電流発生のコストが発生する。すなわち、コイル電流発生のために発電する必要があり、特に潜水艦においては、バッテリの消磁につながるという問題がある。さらに、消磁コイルの配置に制限があり、消磁ムラが発生する。すなわち、選定内の隔壁及び構造物等により、消磁コイルの配置できる空間及び位置に制約があり、設計段階で消磁コイルは理想的な配置で設定できない。したがって、必然的に消磁においてデッドポイントが発生し、船体が発生する磁界を完全には消磁できないという問題がある。

特開平８−７８２３４号公報

上記問題点を鑑み、本発明は、構造物が発生する磁気によって形成される磁気波形を、模擬的に設定した異なる構造物の磁気波形と同一になるよう制御する磁気制御装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の様態は、磁気制御装置が、（イ）構造物が発生する磁気を検出する磁気検出部と、（ロ）複数の異なる構造物の種類に応じた磁気波形を模擬目標のサンプルとして予め記憶する記憶装置と、（ハ）構造物が発生する磁気によって形成される磁気波形と、構造物が模擬目標とする磁気波形との磁気の差分を演算する差分演算部と、（ニ）差分演算部が演算した差分の磁気が発生するように電力の供給を制御する制御部と、（ホ）制御部の制御により電力を供給する電力供給部と、（へ）電力供給部が供給した電力により磁気を発生する磁気発生部とを備えること要旨とする。

また、本発明の別の様態は、磁気制御方法が、（イ）磁気検出部が、構造物が発生する磁気を検出するステップと、（ロ）記憶装置が、複数の異なる構造物の種類に応じた磁気波形を模擬目標のサンプルとして予め記憶するステップと、（ハ）差分演算部が、構造物が発生する磁気によって形成される磁気波形と、構造物が模擬目標とする磁気波形との磁気の差分を演算するステップと、（ニ）制御部が、差分演算部が演算した差分の磁気が発生するように電力の供給を制御するステップと、（ホ）電力供給部が、制御部の制御により電力を供給するステップと、（ヘ）磁気発生部が、電力供給部が供給した電力により磁気を発生するステップとを含むことを要旨とする。

本発明によれば、構造物が発生する磁気によって形成される磁気波形を、模擬的に設定した異なる構造物の磁気波形と同一になるよう制御する磁気制御装置及び方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る磁気制御装置のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る船艇が発生する磁気波形の概要図である。 本発明の実施の形態に係る異なる複数の船艇におけるサンプルとしての磁気波形の概要図である。 本発明の実施の形態に係る船艇の磁気波形とサンプルの磁気波形との差分に関する概要図である。 本発明の実施の形態に係る磁気制御装置が磁気の模擬制御実施後における船艇の磁気波形の概要図である。 本発明の実施の形態に係る磁気制御方法のフローチャート図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの構成の異なる部分が含まれていることは勿論である。

また、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（実施の形態）
＜磁気制御装置の構成＞
本発明の実施の形態に係る磁気制御装置は、図１に示すように、構造物が発生する磁気を検出する磁気検出部１０と、複数の異なる構造物の種類に応じた磁気波形を模擬目標のサンプルとして予め記憶する記憶装置２０と、構造物が発生する磁気によって形成される磁気波形と、構造物が模擬目標とする磁気波形との磁気の差分を演算する差分演算部３０と、差分演算部が演算した差分の磁気が発生するように電力の供給を制御する制御部４０と、制御部の制御により電力を供給する電力供給部５０と、電力供給部が供給した電力により磁気を発生する磁気発生部６０とを備える。

磁気検出部１０は、構造物が発生する磁気を計測する磁気センサである。磁気検出部１０は、構造物が発生する磁気を、Ｘ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分にそれぞれ分解して計測し、計測結果を後述する記憶装置２０に記憶する。構造物が船艇の場合、Ｘ方向成分は船首尾線方向成分、Ｙ方向成分は船体横方向成分及びＺ方向成分は船体垂直方向成分にそれぞれ対応する。なお、船首尾線方向、船体横方向及び船体垂直方向は互いに直交する。ここで、本発明の実施の形態に係る「構造物」とは、複数の部材あるいは要素から構成されているものを指す。「構造物」は移動体及び非移動体共に含み、車、船、飛行機及び建築物等が適用される。

記憶装置２０は、磁気検出部１０が検出した構造物の磁気によって形成される磁気波形を記憶する。また、記憶装置２０は、複数の様々な種類の構造物における磁気波形をサンプルとして標本化し記憶する。例えば、構造物が船艇の場合、サンプルとしての磁気波形は、客船、貨物船及び漁船等の異なる複数の種類に対応したものを記憶することができる。また、同種類の客船においても、大きさ及び装備等の違いによって船体が発生する磁気は異なるため、それぞれに対応した磁気波形をサンプルとして記憶することもできる。記憶装置２０には、不揮発性半導体メモリ及びハードディスク等が適用可能である。

差分演算部３０は、構造物本体が発生させる磁気が形成する磁気波形と、記憶装置２０がサンプルとして記憶した複数の磁気波形の中から選定された特定の磁気波形とを比較し、構造物の形態に沿って磁気の差分を算出する。ここで、比較される磁気波形は、Ｘ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分においてそれぞれ実施され、算出される磁気の差分もＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分においてそれぞれ算出される。なお、サンプルの磁気波形は、構造物が模擬しようとする磁気波形に対して最も適切なものが選定される。

制御部４０は、差分演算部３０が算出した磁気の差分に基づいて、構造体が模擬目標の磁気波形を形成する磁気を発生するよう電力の供給を制御する。すなわち、磁気の差分に応じた電力を供給するよう制御することで、目的の磁気波形に限りなく近い磁気波形を発生させるのである。

電力供給部５０は、制御部４０の制御の制御に基づいて、電力を供給する。例えば、フレミング法則を利用した磁界を発生させるために、直流電流を供給することができる。

磁気発生部６０は、電力供給部５０から供給された電力に基づいて、磁気を発生させる。例えば、物理法則を利用して直流電流から磁気を発生させる直流通電ケーブルが適用可能である。磁気発生部６０は、構造物の外形沿って配置することも可能であり、構造物内における磁気の発生源となる特長的な場所、例えば、発電機及びエンジン等の付近に配置することも可能である。

つぎに、磁気波形における模擬制御の詳細を説明する。なお以下において、構造物は船艇として説明する。船艇は、船体に隔壁、発電機、エンジン、艦橋、クレーン等の磁気源を有する。これらの磁気源が重畳して船体磁界を形成している。

図２に示すように、磁気検出部１０は、船艇の船体に沿って磁気を検出する。図２（ａ）に示す船艇の船体の船首尾線方向に沿って、船体の垂直方向へ、図２（ｂ）に示す波形を形成する磁気が発生していることがわかる。図２に示す磁気波形は船体垂直方向成分のみであるが、磁気検出部１０は、船体の磁気における船首尾線方向成分及び船体横方向成分も同時に計測する。

図３に示すように、記憶装置２０は、様々な種類の船艇における磁気波形をサンプルとして記憶する。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、船艇の種類によって磁気波形は特徴を備える。したがって、磁気波形を検出することで船艇の種類を容易に推測及び認識することが可能となる。そのため、船体から発生する磁気をサンプルの磁気波形のように模擬制御することで、レーダ等が検知した磁気の波形からは、本来の船艇に対する正確な認識は不可能となる。

図４に示すように、差分演算部３０は、船艇の船体から発生する磁気波形とサンプル磁気波形とを比較して、磁気の差分を算出する。実線が船艇の磁気波形であり、破線が標本として記憶装置２０が記憶したサンプルの磁気波形である。実線と破線との距離が、船艇と模擬目標のサンプルとの磁気力の差分である。差分の磁気を発生させ、船艇の船体に適用することで、図４に示す実線の磁気波形から破線の磁気波形に変化させることができる。

すなわち、本発明の実施の形態に係る磁気制御装置１００は、船体が発生する磁気により形成される実線の波形を破線の波形に模擬制御するため、実線の波形を矢印の大きさ分の磁気力を、矢印の方向へ加える。そこで、制御部４０は、差分の磁気を発生するための電力を供給するよう電力供給部５０を制御する。

図５に示すように、磁気発生部６０は、模擬制御後に船体から発生する磁気が形成する磁気波形が、模擬目標となる磁気波形に限りになく近い磁気波形となるよう磁気を発生する。図５に示す磁気制御後における模擬磁気波形と、図４に示す破線のサンプル磁気波形とは、限りなく同一の波形を示していることがわかる。

＜磁気制御方法＞
つぎに、本発明の実施の形態に係る磁気制御装置が、船艇の船体が発生する磁気によって形成される磁気波形を他の異なる構造物の磁気波形に模擬する方法について図６のフローチャートを参照しながら説明する。

（イ）ステップＳ１０１において、磁気検出部１０は、船艇の船体が発生させる磁気を計測し、船体に沿った磁気の大きさを磁気波形として形成して、記憶装置２０に記憶する。ステップＳ１０２において、差分演算部３０は、船艇が模擬する磁気波形を記憶装置２０が記憶する磁気波形の複数のサンプルの中から、目的に応じて選定し、ステップＳ１０３において、船艇の磁気波形とサンプルの磁気波形との差分を算出する。

（ロ）ステップＳ１０４において、制御部４０は、ステップＳ１０３において差分演算部３０が算出した磁気波形の差分に基づいて、電力の供給を制御する。ステップＳ１０５において、電力供給部５０は、制御部４０の制御に応じた電力を供給する。ステップＳ１０６において、磁気発生部６０は、電力供給部５０が供給した電流に応じて、磁気を発生させる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る磁気制御装置は、記憶装置２０が複数のサンプル磁気波形を記憶することで、目的に応じた磁気波形へ迅速容易に模擬することが可能である。記憶装置２０が記憶するサンプル磁気波形のデータが増加するに従って、より多くの状況に応じた磁気波形の模擬制御を柔軟及び詳細に実施することが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０…磁気検出部
２０…記憶装置
３０…差分演算部
４０…制御部
５０…電力供給部
６０…磁気発生部
１００…磁気制御装置

Claims (2)

1. 構造物が発生する磁気を検出する磁気検出部と、
   複数の異なる構造物の種類に応じた磁気波形を模擬目標のサンプルとして予め記憶する記憶装置と、
   前記構造物が発生する磁気によって形成される磁気波形と、前記構造物が模擬目標とする前記磁気波形との磁気の差分を演算する差分演算部と、
   前記差分演算部が演算した前記差分の磁気が発生するように電力の供給を制御する制御部と、
   前記制御部の制御により電力を供給する電力供給部と、
   前記電力供給部が供給した電力により磁気を発生する磁気発生部
   とを備えることを特徴とする磁気制御装置。
2. 磁気検出部が、構造物が発生する磁気を検出するステップと、
   記憶装置が、複数の異なる構造物の種類に応じた磁気波形を模擬目標のサンプルとして予め記憶するステップと、
   差分演算部が、前記構造物が発生する磁気によって形成される磁気波形と、前記構造物が模擬目標とする前記磁気波形との磁気の差分を演算するステップと、
   制御部が、前記差分演算部が演算した前記差分の磁気が発生するように電力の供給を制御するステップと、
   電力供給部が、前記制御部の制御により電力を供給するステップと、
   磁気発生部が、前記電力供給部が供給した電力により磁気を発生するステップ
   とを含むことを特徴とする磁気制御方法。

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