JPH0543423Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は船舶に取付けられ、水中に超音波を
放射して水中の状態を探知するために用いられ、
その送受波器の送受波ビーム指向方向の俯角が船
舶の揺動に基づき変動するのを補正するための送
受波器指向方向変動補正装置に関する。

「従来技術」 水中に超音波パルスを放射し、その反射波を受
波して水中を探知する場合に、第１図に示すよう
に水平面内での角度θの範囲内、例えば30°の範
囲内に超音波パルスを放射し、その後、Δφの角、
例えば5°ずつ指向方向を点線で示すようにφ₀，
φ₁，φ₂…φ₆と順次方向をその角度θの範囲内で
変えて、距離D₁からの反射波を順次受波し、次
に距離D₂からの反射波を同様に指向方向をφ₀乃
至φ₆と順次回動して受波し、更に距離D₃からの
反射波を同様に指向方向を回動して受波し、以下
同様のことを行つて角度θの範囲内を、いわゆる
スパイラル走査することによつてこの範囲内を探
知することが行われている。このθの角度範囲の
走査を終るとθだけ送受波器の指向方向を水平面
内で回動し、例えば30°〜60°の範囲のスパイラル
走査を同様に行う。以下順次30°ずつスパイラル
走査をして水中内の例えば魚群の探知などを行つ
ている。この走査には一般に複数のトランスデユ
ーサのアレイが設けられ、そのアレイに同位相で
超音波パルスを励振して送波し、受波時にはその
トランスデユーサアレイの受波出力の位相を制御
して細いビームを回動走査している。

このように角度θずつのスパイラル走査を水平
面内で行うが、その送受波のビームの指向方向は
第２図に示すように垂直面内においては角度Ψだ
け傾斜し、つまり俯角を持つて超音波送受波が行
われている。送受波器は船舶に取付けられてお
り、その船舶が波などの影響によつて揺動する
と、前記俯角Ψが変動し、第２図において実線の
送受波ビーム方向に対して点線のように俯角が大
きくなつたり小さくなつたりする。従つて同じ場
所を第１図について述べたように旋回走査しても
その俯角が変動すると同一面内を探知することが
できず、その都度同一個所の反射物体が現われた
り現われなかつたりするおそれがある。従来にお
いてはこのような船舶の揺動に基づく送受波ビー
ムの指向方向の動きに対し補正することは、文献
（特開昭54−66869号公報）に開示されており、こ
れによると船体の傾斜度を検知してサーボ機構に
よつて送受波器の輻射面方向を安定化させるもの
である。しかし、船体は波浪規模によつて常にロ
ーリグ、ピツチングを伴つており、送受波器の送
受波ビーム指向方向も船体の揺動に伴つて変動し
ている。従つて、例えば船体の傾斜角を検知する
１個の傾斜計をピツチングの検出方向に取付けた
場合は、送受波器の送受波ビーム指向方向が船体
の前方または後方の方向にある場合に限り、その
傾斜計のピツチング検出出力でサーボ機構により
送受波器の送受波ビーム指向方向の俯角の変動を
補正をすることができる。しかし送受波器の輻射
面方向が船首に対して90度の方向にある場合に
は、ピツチング用傾斜計ではローリングによる船
体の傾斜角を検出することはできない。そのため
別にローリングによる船体の傾斜角を検出する傾
斜計を船体に取付けねばならない。送受波器の送
受波ビーム指向方向が船首方向に対して水平面内
で任意角度に設定される場合には、これらピツチ
ング用傾斜計およびローリング用傾斜計のそれぞ
れの船体の傾斜角検知出力を演算器に入力し、送
受波器の送受波ビーム指向方向における揺動成分
出力を求め、これによりサーボ機構を駆動して送
受波器の送受波ビーム指向方向の俯角を補正する
ことになる。このように船体に傾斜計を取り付け
る場合は、ピツチング用傾斜計とローリング用傾
斜計とのそれぞれの傾斜角検出出力の送受波器の
送受波ビーム指向方向における揺動成分出力を演
算により求める複雑な演算器とを必要とし、全体
の構成が複雑になり大形になる欠点があつた。

「解決課題」 この考案の目的は従来の探知装置の欠点を改善
するためになされるものであり、簡単な構成で船
の揺動に基づく送受波ビームの指向方向の俯角の
変動を補正して、設定した方向に正しく向けるこ
とができる送受波器指向方向変動補正装置を提供
することにある。

「問題点を解決するための手段」 この考案によれば送受波器に傾斜計が取付けら
れ、その傾斜計により送受波器の送受波ビーム指
向方向の俯角が検出される。この傾斜計より検出
された俯角と、送受波器の送受波ビーム指向方向
の俯角を設定するための設定手段の設定された俯
角出力とが比較駆動回路に供給され、これらの差
を検出してその差により送受波器の送受波ビーム
指向方向の俯角を制御するモータを駆動して前記
差がなくなるようにされる。

「実施例」 例えば第３図に示すように送受波器１１はＵ字
状保持枠１２の両端部間において軸１３を中心に
回動自在に保持される。図に示してないが送受波
器１１はその軸１３と平行に複数のトランスデユ
ーサが配列されて構成されている。この保持枠１
２の中間部に軸筒１４が挿通して取付けられ、軸
筒１４内に回動軸１５が挿通されている。回動軸
１５は軸筒１４内を上下することができ、その下
端はリンク１６に回動自在に連結されている。リ
ンク１６もＵ字状に構成され、その両端は送受波
器１１の軸１３が貫通している側面にその幅方向
及び上下方向にずらされて回動自在に取付けられ
ている。

回動軸１５の上端部の周面にはねじ１７が切ら
れており、ねじ１７上に歯車１８が螺合挿通して
いる。歯車１８に歯車１９が噛合つており、歯車
１９は俯角制御モータ２１の回転軸に連結されて
いる。この歯車１８は図に示してないが上位方向
においては固定されており、従つてモータ２１に
よつて歯車１９を介して歯車１８が回動されると
回動軸１５はねじ１７のためにその回動方向に応
じて上下することになる。この上下によつてリン
ク１６を介して軸１３に対し送受波器１１が回動
し、つまり送受波ビームの指向方向の俯角が制御
される。また水平面内回動手段によつて送受波ビ
ーム指向方向は水平面内で回動できるようにされ
ている。例えば軸筒１４上に歯車２２が固定さ
れ、歯車２２は歯車２３と噛合つており、歯車２
３は旋回用モータ２４の回転軸に連結されてモー
タ２４により歯車２３，２２が回転されて送受波
器１１の送受波ビーム指向方向は水平面内で回動
される。

この考案においては送受波器１１に傾斜計２５
が取付けられ、傾斜計２５により送受波器１１の
送受波ビーム指向方向に対する俯角が検出され
る。このため傾斜計２５は、例えば送受波器１１
の背面に支持片２６が取付けられ、その支持片２
６に水平方向の軸２７が回動自在に取付けられ、
軸２７の一端に半円形の錘２８がその円の中心に
挿通されて取付けられ、軸２７の他端に図に示し
てないが例えば永久磁石が取付けられ、送受波器
１１の送受波ビーム指向方向の俯角が変化すると
錘２８が回動し、前記永久磁石も回動し、その永
久磁石の回動範囲内に設けた複数の磁束検出用ホ
ール素子が設けられており、永久磁石の回動角度
がこれらホール素子の出力により検出される。こ
のように傾斜計２５は送受波器１１に水平軸心ま
わりの送受波器１１の傾斜を検出するように取付
けられ、送受波器１１の送受波ビーム指向方向の
俯角に対応した電気信号を出力する。

一方第４図に示すように俯角設定器３１が設け
られ、俯角設定器３１は例えばボタン３１ｕ及び
３１ｄを備え、ボタン３１ｕを押すと俯角は一定
角度小さくなり、ボタン３１ｄを押すと俯角が一
定角度大となる。ボタン３１ｕ，３１ｄの操作に
より信号発生器３２から設定俯角がデジタル信号
として出力され、その設定した俯角は図に示して
ないが表示器として表示されると共にDA変換器
３４によりアナログ信号に変換されて比較駆動回
路３３に設定俯角信号として入力される。比較駆
動回路３３には傾斜計２５で検出した送受波ビー
ム指向方向に対応する検出俯角信号も入力され
る。比較駆動回路３３よりこれら検出俯角信号と
設定俯角信号との差が検出されて、その差出力に
よりモータ２１が駆動されて、これら検出俯角信
号と設定俯角信号との差がなくなるように制御さ
れる。

このように構成されているため設定俯角に送受
波器１１の送受波ビーム指向方向の俯角が制御さ
れることは容易に理解されよう。また船舶の揺動
により送受波器１１の送受波ビーム指向方向の俯
角が変動するとこれに応じて傾斜計２５の出力も
変動し、従つて設定俯角に対し変化が生じ、これ
を補正するようにモータ２１が駆動される。船舶
はピツチングやローリングを受けて揺動する。即
ち送受波ビーム指向方向が船首方向や船尾方向の
場合においてはピツチングにより、指向方向の俯
角が変化し、指向方向が船首方向に対して横方向
に90°の場合においては船舶のローリングによつ
てその指向方向の俯角が変化する。これらピツチ
ングやローリングにより指向方向の俯角が変化す
ると、つまり送受波器の傾斜に伴つて傾斜計２５
の錘が重力方向に回動するため、傾斜計２５から
変化した指向方向の俯角に対応した検出信号が得
られる。この検出信号と設定俯角信号との差がな
くなるように指向方向の俯角が制御され、つまり
船舶の揺動に基づく指向方向の俯角の変動が補正
される。

この考案は先に述べたように水平面内において
或る幅を持つ送受波ビームによる探知に対し適用
できるのみならず、単一方向の狭いビームを水平
面内において回動探知する場合にも適用できる。

「考案の効果」 以上述べたようにこの考案による指向方向変動
補正装置によれば、船舶の揺動に基づいて、送受
波器の送受波ビーム指向方向の俯角が変動する
が、その変動に拘らず指向方向の俯角は設定俯角
に保持される。従つて同一位置にある物体が探知
できたり消えたりするようなことはなく、同じ角
度位置を探知することができる。しかもその構成
は比較的簡単である。なお船舶上に１つの傾斜計
を設けても水平面内での指向方向が任意の角度で
ある送受波器の指向方向の俯角を検出することは
できないが、送受波器に傾斜計を付けることによ
つて水平面内の指向方向が任意の角度でも簡単に
指向方向の俯角を検出することができる。また従
来においては俯角モータによつてポテンシヨメー
タを回動してその角度位置を検出してこれを表示
し、その表示を見て俯角設定を行つているが、そ
のためのポテンシヨメータを設ける必要がなく、
構成が頗る簡単である。更に指向方向の俯角の変
動を、その俯角設定系と別の系で補正していた。
しかしこの考案では送受波器に設けた傾斜計の出
力と俯角設定器の出力との差がなくなるように俯
角制御モータを制御しているため、この１つの制
御系で指向方向の俯角の設定制御と、指向方向の
俯角の設定俯角に対する変動を補正する補正制御
とを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は比較的幅の狭いビームによるスパイラ
ル走査を説明するための図、第２図は送受波ビー
ムの俯角変動を示す図、第３図はこの考案による
指向方向変動補正装置の機械的構成部分を示す斜
視図、第４図はその電気的構成部分を示すブロツ
ク図である。 １１……送受波器、２１……俯角モータ、２４
……旋回モータ、２５……傾斜計、３１……俯角
設定器、３３……比較駆動回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 水中に超音波を発射して水中の状態を探知す
   るために、垂直軸心のまわりに回動することに
   より送受波ビーム指向方向を水平旋回すること
   ができ、かつモータにより水平軸心のまわりに
   回動することにより送受波ビーム指向方向の俯
   角を変化させることができるように送受波器が
   船舶に取付けられ、前記船舶の揺動に基づく、
   前記送受波ビーム指向方向の俯角が変動するの
   を補正する送受波器指向方向変動補正装置にお
   いて、 前記送受波器に前記送受波器の前記水平軸心
   のまわりの傾斜角をこれと対応した電気信号と
   して検出するように取付けられた傾斜計と、 設定された俯角と対応した電気信号を出力す
   る設定手段と、 前記設定手段の出力電気信号と、前記傾斜計
   の出力電気信号とが供給され、これらの差を検
   出しその差がなくなるように前記モータを駆動
   する比較駆動回路とを具備する送受波器指向方
   向変動補正装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項記載の送受波
   器指向方向変動補正装置において、前記傾斜計
   の軸が前記俯角の変化の方向にほゞ平行に、か
   つ回動自在に支持され、前記傾斜計の軸に半円
   形の錘が円の中心部で挿通固定され、前記俯角
   変化に対応して前記軸が回動する装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第２項記載の送受波
   器指向方向変動補正装置において、前記傾斜計
   の軸に永久磁石が固定され、前記永久磁石の回
   動範囲内に複数の磁束検出用ホール素子が設け
   られ、前記永久磁石の回動角度が前記ホール素
   子の検出信号により検出される装置。