JP7167575B2

JP7167575B2 - 水中センサの回転抑制装置、水中センサ、及び水中センサの回転抑制方法

Info

Publication number: JP7167575B2
Application number: JP2018172383A
Authority: JP
Inventors: 要金本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2038-09-14
Also published as: JP2020044868A

Description

本発明は、水中センサの回転抑制装置、水中センサ、及び水中センサの回転抑制方法に関する。

船舶または航空機からケーブルにより垂直に吊下され、水中の所定の深度まで沈降された後、引き上げられて回収される水中センサには、回収状態のとき船舶または航空機の振動によって、水中センサの鉛直線周りの回転トルクが発生するが、水中センサが水中センサの鉛直線周りに回転すると、ケーブルにねじれによる断線が発生するため、水中センサの鉛直線周りの回転を防止することが要求される。
関連する技術として、特許文献１に記載された水中センサの姿勢安定機構がある。この姿勢安定機構は、水中センサに展開可能な翼を設け、翼を展開することにより姿勢の安定を図る一方、翼を畳んだ状態とすることにより、沈降時の抵抗を軽減するものである。

特開２０００－１５３７９８号公報特開２０１７－０３６８２２号公報特開２０１３－２２１４９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された水中センサでは、水中センサの回転によってケーブルが過剰に捻れる問題について格別な配慮が払われていない。
この水中センサの回転のケーブルに対する影響を遮断する機構として、特許文献２に記載された歯車機構による回転規制、あるいは、特許文献３に記載された円筒の回転規制の機構があるが、これらを水中センサの回転によるケーブルの捻れ抑制にそのまま適用することができるものではない。

またこれに対して、回収状態の水中センサの側面にゴム等の摩擦力を有するものを接触させ水中センサの鉛直線周りの回転を防止する方法、あるいは、回収状態の水中センサを固定具で完全に固定するという方法が考えられる。
しかしながら、回収状態の水中センサの側面にゴム等の摩擦力を有するものを接触させ水中センサの鉛直線周りの回転を防止しようとすると、船舶または航空機の振動によって、水中センサに作用する摩擦力が変化し、水中センサの鉛直線周りの回転を防止する効果が消失する場合がある。
また、回収状態の水中センサを固定具で完全に固定しようとすると、船舶または航空機の振動が水中センサに直接影響して、測定誤差の原因となり、また、この振動が水中センサの鉛直線周りに過大な回転トルクを発生して、水中センサまたは固定具の破損の原因となることがある。

本発明は、水中センサの回転に伴うケーブルの過剰な捻れを抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明の第１の態様は以下の構成を有する。
移動体から吊り下げられて水没状態とされる水中センサと、前記移動体に設けられて水中センサを収容するケースとの間に設けられる回転抑制装置であって、ケースに支持されて、前記水中センサの回転軌跡と交差する第１の位置と、前記水中センサの回転軌跡と交差しない第２の位置との間に移動可能に支持された規制部材と、この規制部材を前記第２の位置から前記第１の位置へ向けて付勢する付勢部とを有する。

上記課題を解決するために、この発明の第２の態様は以下の構成を有する。
水中センサを上方から吊り下げる工程と、前記水中センサの回転軌跡と交差する第１の位置と、前記水中センサの回転軌跡を交差しない第２の位置との間で移動可能に支持された規制部材を前記第１の軌跡へ向けて付勢する工程と、前記水中センサに作用するトルクによって前記規制部材を前記付勢に抗して前記第１の位置から第２の位置へ移動させることにより回転の規制を解除する工程とを有する。

本発明によれば、水中センサに加わる回転力に応じてその回転を抑制、あるいは開放することができる。

本発明の回転抑制装置の最少構成例を示す斜視図。本発明の第１実施形態にかかる回転抑制装置の通常状態における側面図。図２の回転抑制装置を備えた水中センサの構成例の斜視図。図２の回転抑制装置の回転規制状態の途中における側面図。図２の回転抑制装置の回転規制状態の終期における側面図。

図１は、第１の態様にかかる回転抑制装置の最少構成例を示すものである。
符号１で示すものは、船舶、航空機等の移動体に備えられていて、前記移動体に回収された水中センサを収容するケースである。このケース１の内側には、水中センサ２が鉛直軸Ｃに沿って吊り下げられた状態で収容されている。前記水中センサ２は、例えば、パッシブ方式の場合は、音波を検出する受信器（図示略）により構成され、また、アクティブ方式の場合は、水中に音波を放射する発振器（図示略）とこの発振器から放射されて探査対象で反射した音波を検出する受信器（図示略）とから構成される。
前記ケース１と水中センサ２との間には、規制部材３が設けられ、この規制部材３は、前記ケース１の回転軌跡と交差する第１の位置（図１に示す位置）と、この第１の位置から外れて前記水中センサ２の回転軌跡と交差しない第２の位置との間で移動可能に支持されている。なお規制部材３が水中センサ２の回転軌跡と交差する位置は、図示例のフィンに限られるものではなく、水中センサ２の一部をなす他の部分であっても良い。

以上のように構成された回転抑制装置では、前記ケース１に対して回転可能な状態で収容された水中センサ２の回転が、付勢部材（図示略）の付勢によって、図１に示す第１の位置にある前記規制部材３によって規制されている。また、前記規制部材３が前記第１の位置から外れた第２の位置にあることによって水中センサ２の回転を許容することができる。

図１により、第２の態様にかかる水中センサの回転抑制方法について説明する。
この方法では、水中センサ２を上方から吊り下げる工程と、前記水中センサ２の回転軌跡と交差する第１の位置と、前記水中センサ２の回転軌跡と交差しない第２の位置との間で移動可能に支持された規制部材３を前記第１の位置へ向けて付勢する工程と、前記水中センサに作用するトルクによって前記規制部材３を前記付勢に抗して前記第１の位置から第２の位置へ移動させることにより回転の規制を解除する工程とが実行される。

以上のように構成された回転抑制方法では、通常状態では、水中センサ２の回転軌跡と交差する位置に存在する規制部材３によって、ケース１に対する水中センサ２の回転が規制されるとともに、所定以上のトルクを受けて規制部材３が退避することによって、規制が解除されて水中センサ２の回転が可能となる。

図２～図５を参照して、第１実施形態にかかる回転抑制装置を備えた水中センサの構成例を説明する。
図３に符号２００で示すものは、例えばパッシブ方式、またはアクティブ方式の音波センサである水中センサ本体であって、この水中センサ本体２００の上部には、複数枚のフィン２０１が、移動体から吊り下げられたケーブル２０２（鉛直軸Ｃ）を中心として放射状に取り付けられている。また前記複数のフィン２０１の径方向の先端は、円筒状の外筒２０３に固定されて相互に連結されている。

前記水中センサ本体２００は、船舶や航空機等の移動体の機体内に固定されたケース１内に、鉛直軸Ｃに沿って吊り下げられた状態で収容されている。
前記ケース１の前記外筒２０３より上方の位置には、前記ケース１または前記移動体の機体に固定された支持部材１０７が設けられ、この支持部材１０７に前記回転抑制装置１００が設けられている。

前記回転抑制装置１００の詳細について図２を参照して説明する。
前記支持部材１０７には、支持軸１０５が設けられ、この支持軸１０５には、規制部材としてのレバー１０１と１０２との基端部が回転自在に支持されている。
前記支持軸１０５とレバー１０１との間には、付勢部材としてのコイル状のねじりバネ１０３が設けられており、このねじりバネ１０３は、支持部材１０７とレバー１０１との間で圧縮されることによって、支持軸１０５を中心とするレバー１０１の図２に矢印Ａで示す反時計回りへの回転に際してコイルの巻き方向へ弾性変形することにより、レバー１０１を図２の位置へ復元させる図２の矢印Ｂで示す時計回りのトルクを発生する。またレバー１０２は、付勢部材としてのねじりバネ１０４によって、図２の時計回りの回転に際してコイルの巻き方向へ弾性変形することにより、レバー１０２を図２の位置へ復元させる反時計回りのトルクを発生する。すなわち、前記ねじりバネ１０３、１０４は、規制部材としてのレバー１０１、１０２にトルクを与える付勢部材としての機能を果たす。

なお前記ねじりバネ１０３の端部（コイル部分より端部側の直線部分）を前記レバー１０１と支持部材１０７とに連結することにより、前記支持軸１０５を中心とするレバー１０１の両方向への回転に対して復元方向への回転トルクが発生して、レバー１０１が図２に示す元の位置に戻る。同様に、前記ねじりバネ１０４の端部を前記レバー１０２と支持部材１０７とに連結することにより、前記支持軸１０５を中心とするレバー１０２の両方向への回転に対して復元方向への回転トルクが発生して、レバー１０２が元の位置に戻る。

これに対して、前記ねじりバネ１０３の端部を前記レバー１０１、支持部材１０７の少なくとも何れかから分離可能（レバー１０１の時計回りの回転に際して支持部材１０７から離れることにより力が作用せず変形しない）構成とすれば、前記レバー１０１の反時計回りに回転した場合にねじりバネ１０３から時計回りの復元トルクが作用して図２の位置に戻り、前記レバー１０１の時計回りに回転した場合にレバー１０１に作用する重力によって反時計回りに回転して図２の位置に戻ることができる。また、前記ねじりバネ１０４の端部を前記レバー１０１、支持部材１０７の少なくとも何れかから分離可能（レバー１０１の時計回りの回転に際して支持部材１０７から離れることにより力が作用せず変形しない）構成とすれば、前記レバー１０１の反時計回りに回転した場合にねじりバネ１０３から時計回りの復元トルクが作用して図２の位置に戻り、前記レバー１０１の時計回りに回転した場合にレバー１０１に作用する重力によって反時計回りに回転して図２の位置に戻ることができる。

またレバー１０１、１０２は、互いに反対方向へ湾曲した形状に形成されていて、図４に示すようにフィン２０１と接触した場合には、フィン２０１に凸側で滑らかに接触することにより、フィン２０１との接触に際してフィン２０１およびこれと一体の水中センサ本体２００への衝撃を緩和するよう配慮されている。
またレバー１０１、１０２の長さ、回転範囲、およびねじりバネ１０３，１０４のばね定数は、回転しようとするフィン２０１から受ける力により、閾値未満の力を受けた場合には、図４に示すようにフィン２０１の回転軌跡（図４、５の左右方向）と交差する位置にとどまり、閾値を超える力を受けた場合には、図５に示すようにフィン２０１の回転軌跡から上方に退避した位置へ移動することができるように設定されている。

以上のように構成された回転抑制装置の動作とともに作用を説明する。
水中センサ本体２００は、外力やケーブルの捻れに起因して生じるトルクにより、フィン２０１と一体に、図３の鉛直軸Ｃを中心として、時計回りまたは反時計回りに回転する。

図２は、レバー１０１、１０２が外力を受けない初期位置を示す。
この初期位置において、フィン２０１が回転して図２の右方向へ移動すると、レバー１０１に接触する。ここで、フィン２０１に作用する力が閾値を超えると、図４に示すように、フィン２０１がレバー１０１のねじりバネ１０３を縮めるように弾性変形させながら、図４に矢印Ａで示す反時計方向へ回転させる。

さらにフィン２０１からレバー１０１に作用する力が大きくなると、図５に示すように、フィン２０１がさらに反時計方向へ回転してレバー１０２にも接触する位置に到達し、レバー１０１，１０２をともに図５に矢印Ａで示す反時計方向へ回転させながら、図５のさらに右方向へ移動する。すなわち、フィン２０１は、閾値を超える力によってレバー１０１、１０２を上方へ押し上げながら、水中センサ本体２００とともに回転する。

フィン２０１が、図５の位置よりさらに右へ移動すると、レバー１０１はねじりバネ１０３の弾性復元力により、図５に矢印Ｂで示す時計方向へ回転して、図２の位置に戻る。まレバー１０２は、重力により、あるいはねじりバネ１０４の弾性復元力により図５の時計方向へ回転して、図２の位置に戻る。

以下、図４、５に図示したフィン２０１に続くフィン２０１が次々にレバー１０１、１０２に接触し、フィン２０１に閾値以上の力が加わる限り、レバー１０１、１０２を押し上げながら回転を継続する。

このようなレバー１０１、１０２の作用により、水中センサ本体２００の回転を規制し、あるいは、所定以上の力が作用した場合には回転の規制を解除することができ、必要以上の回転によるケーブル２０２の捻れを防止するとともに、閾値を超える大きな力が作用した場合に水中センサ本体２００とフィン２０１との回転を許容してケース１あるいはケース１の支持構造やこれを支持する船舶、航空機等への影響を軽減することができる。

実施形態では、互いに反対方向へ湾曲した一対のレバー１０１、１０２を用いたが、支持軸を中心として両方向へ復元することができるようねじりバネによって付勢された一のレバーを用いても良い。
また実施形態では、ねじりバネ１０３、１０４を用いることによってレバー１０１、１０２自体は実質的に弾性変形しない構成としたが、板バネ状のレバーを用いてレバー自体を弾性変形させるようにしても良い。
またレバーの形状。数は実施形態に限定されるものではなく、フィンの数、形状に応じて適宜変更しても良いのはもちろんである。

また水中センサは、音波等の振動を検出するセンサに限られるものではなく、光、磁気その他の電磁波を検出するセンサであっても良い。
また実施形態では、規制部材を付勢部材によって所定方向へ付勢する構成としたが、規制部材自体を弾性変形可能な構成として、例えばケースの内側から突出させ、水中センサの一部に当接してその回転を規制し、あるいは、弾性変形して規制を解除する構成を採用しても良い。この構成により、別途付勢部材を設ける場合より部品点数を削減することができる。
また実施形態では、規制部材が水中センサのフィンに接触して回転を規制する構成としたが、水中センサのフィン以外の部位、例えば、規制部材と接触させるべく、水中センサ本体の一部の外側に突出させた部材に規制部材を接触させる構成を採用しても良い。このような構成を採用することにより、規制部材との接触によるフィンや水中センサの損傷を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、移動体から吊り下げられる水中センサの支持に利用することができる。

１ケース
２水中センサ
３規制部材
１００回転抑制装置
１０１、１０２レバー（規制部材）
１０３、１０４ねじりバネ
１０５支持軸
１０７支持部材
２００水中センサ本体
２０１フィン
２０２ケーブル
２０３外筒

Claims

移動体から吊り下げられて支持される水中センサと、前記移動体に設けられて前記水中センサを収容するケースとの間に設けられる回転抑制装置であって、
ケースに支持されて、前記水中センサの回転軌跡と交差する第１の位置と、前記水中センサの回転軌跡と交差しない第２の位置との間に移動可能に支持された規制部材と、
この規制部材を前記第２の位置から前記第１の位置へ向けて付勢する付勢部材と、
を有する回転抑制装置。
前記水中センサは、鉛直軸を中心に水中センサ本体と一体に回転する複数のフィンを備え、
前記規制部材は、前記フィンの回転軌跡と交差しない第２の位置への移動によって前記水中センサの回転の規制を解除する請求項１に記載の回転抑制装置。
前記規制部材は、前記フィンより上方位置に水平に配置された軸を中心として回転自在に支持されたレバーであって、
前記付勢部材は、前記軸を中心とするレバーの一の方向への回転によって弾性変形する、
請求項２に記載の回転抑制装置。
前記レバーは、湾曲した形状をなし、互いに湾曲方向を反対にして一対設けられた請求項３に記載の回転抑制装置。
移動体から吊り下げて支持される水中センサと、
前記移動体に設けられてこの水中センサを収容するケースと、
を備え、これら水中センサとケースとの間に請求項１～４のいずれか１項に記載の回転抑制装置を備えた水中センサ。
水中センサを上方から吊り下げる工程と、
前記水中センサの回転軌跡と交差する第１の位置と、前記水中センサの回転軌跡と交差しない第２の位置との間で移動可能に支持された規制部材を前記第１の位置へ向けて付勢する工程と、
前記水中センサに作用するトルクによって前記規制部材を前記付勢に抗して前記第１の位置から第２の位置へ移動させることにより回転の規制を解除する工程と、
を有する水中センサの回転抑制方法。
前記水中センサに鉛直軸を中心とする回転力を作用させる工程と、
前記回転力によって、前記規制部材であるレバーを前記第１の位置から第２の位置へ移動させる工程と、
を有する請求項６に記載の水中センサの回転抑制方法。