JPS5913712B2 - 船舶の位置変位の測定方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大深度（数千ｍ）の海域における船体の位置の
変化を高精度に検出測定する方法およびその装置に関す
るものである。

深海底鉱物の採取等において、採取船の航行を厳密に制
御したり船体の海上における位置を測定したりすること
、ある（・は大深度石油掘削船を定点に保持することは
非常に重要であるが、そのためには船体の定点からの位
置変位を高精度に検出することが前提となる。

石油掘削船等におし・ては、従来は第１図に示すように
、海底Ａに超音波発振機１を沈め、海面Ｂ上の石油掘削
船２に搭載されたソナー３により超音波Ｃを受信して、
船体２の位置の変化を検出し、スラスタ−４により船体
２の位置を制御して（・る。

しかしながら、このような方法によれば、海域が大深度
の場合は、海水の密度や温度の変化が大きく、超音波の
伝播が不安定になり、船体の位置検出の精度は低下せざ
るを得なかった。

また第２図に示すように、ロラン局６等の無線設備を搭
載したブイ７を海面Ｂ上に投入し、このブイ７をワイヤ
８等を介してアンカー９に接続し、このアンカー９を海
底Ａに沈下させる方法もあるが、この方法にお（・ては
ブイ７が風に流されるなどのため船体の位置を高（゛精
度で検出することは困困難である。

ある（゛は慣性航法により船舶の位置の変位を知る方法
も考えられるが、一般に船の加速度は小さく゛ため、技
術的に応用することが難しく・。

本発明は大深度の海域におし・ても、比較的浅し・海域
にお（・て得られる精度と同程度の高精度で船舶の定点
からの位置変位を検出することを目的きする。

そこで本発明は、シンカーを海底に沈めてこｔの鉛直上
方の海面上に仮想定点を定め、このシンカーにより海面
下に水中ブイを沈めてこれに超音波発振機を設け、同時
に水中ブイのシンカーに差する偏位を測定してこれを補
正値とし、また永住ブイの水深を測定しかつ船舶に設け
たソナーにより超音波を受信して超音波発振機と船舶と
の距離を知り、これらから船舶の仮想定点に対する住僧
を検出測定するようにしこれを繰り返えすことにより船
舶の位置変位を測定する方法および装置を得るものであ
る。

実施例につき、図面にしたがって以下に説明する。

第３図にお（・て、海底Ａにシンカー１１を沈める。

このシンカー１１の鉛直上方の海面Ｂ上の位置を船舶（
図示しな（・）の位置変位の検出測定の基準点である仮
想定点りとする。

シンカー１１の上方にワイヤ１２を延伸させる。

ワイヤ１２の上端は海面下の水深の浅℃・位置まで延伸
し、その位置に角度および方位測定機１４が下端に取り
付けられた水中ブイ１５を、このワイヤ１２に連結して
設ける。

水中ブイ１５はその浮力が自重に勝るように構成し、こ
の水中ブイ１５の浮力によってワイヤ１２０重量および
ワイヤ１２への潮Ｍによる影響に抗してワイヤ１２が実
質的に直線になるように十分な引張り力を与える。

一方シンカー１１にはこの引張り力に耐えかつ海底を移
動しなし・だげの重量を持たせる。

これにより水中ブイ１５にはシンカー１１の鉛直上に位
置しようとする力が働（ことになる。

角度および方位測定機１４は、水中ブイ１５がシンカー
１１の鉛直線上から潮海流の影響によりずれて偏位した
ときに、水平面とワイヤ１２の延伸方向の角度を水準器
等との比較により、また水平面におけるワイヤ１２の延
伸方向の方位をコンパス等によりそれぞれ検出するもの
である。

また水中ブイ１５には水深測定機１６および超音波発振
機１７が取り付けられ、水深測定機１６により水圧等を
利用して超音波発振機１７の海面Ｂからの水深を検出し
得る。

超音波発振機１７したがって水中ブイ１５は、超音波発
振機１７からの超音波が海水の密度や温度の変化の影響
を受けずに船体の位置変位検出に高精度が得られ、同市
に風波の影響を避は得る程度の適当な水深に位置させる
。

海面Ｂ上に海上ブイ１８を浮かせテレメータホよび指令
受信設備１９を設け、このテレメータホよび指令受信設
備１９を前述した水中ブイ１５Ｍ角度および方位測定機
１４および水深測定機１６にケーブル２０により接続す
る。

一方仮想定点りからの位置を検出１１ｆｆｌすべき船舶
（図示しない）に指令信号発信用および情報受信用の無
線設備木よびソナーを設備する。

これにより、船舶からの指令信号を海上ブイ１８の指令
受信設備１９が便信して、水中ブイ１５したがって超音
波発振機１７のシンカー１１の鉛直線に対する角度およ
び方位、すなわち超音波発振機１７の相対位置ある（゛
は偏位、および超音波発振機１７の水深を検■し、この
検出信号をテレメータ１９により送信して船舶の情報受
信設備で受信し、また指令信号により発振された超音波
発振機１７からの超音波をソナー拠より受信する。

受信したデータをもとに水中ブイ１５の仮想定点りから
の偏位が船舶に搭載された計算機により求められるので
、これを補正値とし、ソナーにより得られたデータをも
とに計算機により求められる水中ブイ１５と船舶との位
置関係に、この補正値を加える。

このようにして船舶の仮想定点りからの変位が正確に求
められるのである。

船舶の定点からの位置変位をさらに正確に求めようとす
る場合は、船舶の位置変位を測定しようとする海域にお
（・て上述したシンカー１１、ワイヤ１２、水中ブイ１
５、ケーブル２０、海上ブイ１８およびその他の全ての
部品からなる第３図の船舶の位置変位の測定装置を、船
舶の周辺に複数組配置する。

装置を２組設置する場合は、各超音波発振機１７からの
音波の伝播時間を測定すれば各超音波発振機１７からの
船舶の距離がわかり、各超音波発振機１７のそれぞれの
シンカー１１の鉛直線からの相対位置を測定してこれを
補正値とし、各超音波発振機１７の水深を考慮すれば、
船舶の仮想定点Ｄ（２点）からの位置が、検出測定でき
る。

装置を３組設けた場合はそれぞれ２組の超音波発振機１
７からの超音波の伝播時間差を測定すれば各超音波発振
機１７からの船舶の距離がわかり、同様に各超音波発振
機１７のそれぞれのシンカー１１の鉛直線からの相対位
置を測定してこれを補正値とし、各超音波発振機１７の
水深を考慮すれば、船舶の仮想定点Ｄ（３点）からの位
置が検出測定できる。

上記の超音波発振を繰り返して行℃・、その時点での船
舶の仮想定点からの位置を測定して比較することにより
、船舶の位置変位の検出測定を時に刻々に高精度に行う
ことができる。

潮海流の影響が太き（・海域にお（・ては、ワイヤ１２
に浮体１３を付すことにより水中ブイ１５０所要浮力量
を従って水中ブイ１５０体積・投影面積を少くして潮海
流の水中ブイ１５への影響を小さくすることができ、ま
たこの際ワイヤ１２の彎曲を補正することも可能である
。

また潮海流の影響が一定の場合のように時々開側のソナ
ーによる超音波受信の際にワイヤの角度、方位および超
音波発振機１７の水深に変化がなければ、超音波発振機
の位置に変化がな（・とみなされるのでシンカー１１の
鉛直上の仮想定点りへの補正は必要なく、超音波発振機
１７の位置を定点として船舶の位置変位を検出測定する
ことが可能になる。

なお装置全体を回収するには海上ブイ１８、ケーブル２
０を介して水中ブイ１５を、さらにワイヤ１２を介して
シンカー１１をも引き上げればよ（・ことは当然である
が、シンカー１１とワイヤ１２の結合部に自爆装置２１
を設けておき、これを爆破させることによりシンカー１
１は海底Ａに残したまま、水中ブイ１５及びワイヤ１２
を回収することもできる。

本発明によれば、海底に移動しなし・ように沈められた
少な（とも１個のシンカーの鉛直線上の海・面上に仮想
定点をそれぞれ定め、海面下の適切な位置に超音波発振
機を浮かせかつこの発振機の鉛直線に対する相対位置と
水深を測定させ、各超音波発振機からの船舶の距離を測
定することにより船舶の仮想定点からの位置を検出測定
するようになしたから、大深度（数千ｍ）の海域にお℃
・ても深度の浅℃・海域と同程度の高精度をもって船舶
の位置変位を検出迎淀することができる。

本発明を深海底鉱物採取船に適用する場合は航行および
位置の特定とし・う能力が大巾に向上し、大深海石油掘
削船に適用する場合は船体の定点保持が容易に行（・得
る。

また超音波発振機が潮海流の影響を受けて移動しても、
これを測定して補正値とすることができ、常に仮想定点
に対する船舶の位置を検出することができる。

さらに超音波発振機とソナーによる完成された技術を用
（゛るので信頼性が高ｔ゛。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波発振機およびソナーを用（・た従来の方
法および装置を示す全体側面図、第２図はブイにロラン
局を搭載した方法および装置を示す全体側面図、第３図
は本発明の方法および装置を示す全体側面図である。 Ａ・・・海底、Ｂ・・・海面、Ｄ・・・仮想定点、１１
・・・シンカー、１２・・・ワイヤ、１４・・・角度お
よび方位測定機、１５・・・水中ブイ、１６・・・水深
測定機、１７・・・超音波発振機、１８・・・海上ブイ
、１９・・・チルメータおよび指令受信装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 位置不変の定点を基準として、この定点からある範
   囲内で移動できる移動点の前記定点との関係を求め、船
   舶の定点からの変位をこの船舶と前記移動点との位置関
   係から求める船舶の位置変位の測定方法であって、水深
   既知の大深度の海底にシンカーを沈めてその鉛直線上の
   海面上の位置を仮想定点としてまず定め、次に浅深度の
   海中に前記シンカーにワイヤで連結して浮遊させた水中
   ブイに、シンカーに対する俯角、シンカーに対する方位
   、水中ブイの水深を測定させてそのデータを船舶上の計
   算機に電送させ、この計算機に前記データをもとに水中
   ブイの仮想定点からの偏位を計算させ、さらにソナーに
   より船舶の水中ブイからの位置を求めて、前記計算機に
   前記水中ブイの仮想定点からの偏位データと船舶の水中
   ブイからの位置関係データとにより船舶の仮想定点から
   の位置を計算により求めさせるようにしたことを特徴と
   する船舶の位置変位の測定方法。 ２ 移動しな（・だけの重量を有し、水深既知の大深度
   の海底に沈められたシンカーと、このシンカーにワイヤ
   ーで連結されて海面下浅深度位置に係留され、角度およ
   び方位測定機と水深測定機および超音波発振機を備えた
   浮上刃を有する水中ブイと、この水中ブイにケーブルに
   て電気的に連絡され、信号の送受信を行なう海上ブイと
   、位置を知った（・船舶に設けられたソナーおよび前記
   海上ブイとの交信を行なう送受信装置と、前記シンカー
   の鉛直線上の海面上の仮想定点からの船舶の位置を算出
   する船舶上に設けられた計算機とから構成される船舶の
   位置変位の測定装置。