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図面 (4)

課題

水深の深いところで使用でき、潜水夫が設置する必要のない超音波式波高計を提供する。

解決手段

超音波振動素子2を振り角の大きいジンバル機構に取り付けた波高計と、該波高計にワイヤー16で接続されたアンカー17と、該アンカー17に接続され無線で操作される切離し装置19を備えたブイ20と、該ブイとアンカーとの間に収納されたロープ22と、チェーン24と25とからなる。まず、錨25を海底に降ろし、順次波高計本体A及び浮上装置Bを降ろす。ジンバル機構は振り角が35゜あるので、波高計本体Aが海底に多少傾いて設置されても振動子垂直方向に超音波発信でき、波高測定が可能となる。

概要

背景

海洋での海象状況を知ることは、港湾における工事や荷扱いなどの安全に直接影響を与える重要な事項である。また、海象情報は、気象情報と合わせて活用すると、その効果も非常に大きくなる。このような状況の下、最近の波高観測は、観測域が広がり、次第に水深の深い海域移行しつつある。

一方、波高を測定する波高計としては、主に、水圧式超音波式が使用されている。このうち、水圧式は、水底における水圧ベローズなどを介して半導体圧力センサで受け、水圧の変動を電気信号に変換し、この電気信号をコンピュータなどで処理して波高データを得るものである。この水圧式波高計は、長周期の波の観測には適しているが、短周期の波の観測には不向きである。そのため、つぎの超音波式波高計の方が多用されている。

超音波式波高計は、水底から水面に向けて超音波発信し、水面から反射されて戻って来る時間を測定して水面までの距離を求め、これから波高データを得るものである。この方式では超音波の発振インタバルを0.1〜1.0秒の間で自由に設定でき、3〜7秒周期程度の短周期の波の観測も可能となる。ただし、超音波方式は常に水底から水面に垂直に音波を発射しなければ、戻ってくる反射波キャッチできない。そこで、従来の超音波波高計ではジンバル機構を使用し、振動子が常に水平を保つようにして、垂直に音波を発振するようにしている。この従来のジンバル機構を図3により説明する。

図3において、1はチタン製の椀型をしたケースで、図示を省略するが、図の下方に、電源制御装置及び記録装置などの収納された大型の制御ケースが取り付けられ、この制御ケースがやはり図示しない架台に固定される。このケース1の中に円板状の振動子2がジンバル機構を介して設置されている。ジンバル機構は、振動子2を支持する環状の内枠3と、この内枠3がy軸を中心に軽く回動できるように支持する2本の軸4,4と、この2本の軸4,4が固定される環状の外枠5と、この外枠5をy軸と直交するx軸を中心に回動自在に支持する2本の軸6,6とからなる。2本の軸6,6は、ケース1に直接、又はケース1に一体的に設けられたフレームに、固定されている。

振動子2の下方には、り7があり、振動子2が常に上方に向くようにしている。また、振動子2は、その上面を除く外周をゴム層8で被覆されており、超音波が内枠3や錘7に伝達されないようにしている。

内枠3には、90゜間隔で四方からビス9が取り付けられており、これらをねじ込むことによって、架台を水平に設置したとき、振動子2も水平になるように微調整できるようになっている。

ケース1内には音波の伝達速度海水と同じになるように、ひまし油充填され、上方は海水に強いネオプレンゴム或いは、生ゴム等の膜10で封鎖される。

この後、ケース1は、架台に組み付けられ、船舶によって設置海域まで運ばれ、潜水夫により海底に沈められ、架台がほぼ水平になるように海底に設置される。架台の水平が若干狂っていても、ジンバル機構によって、振動子2は水平状態を保つことができる。

定期点検などで、波高計を引き揚げる必要がある場合には、人工衛星を利用した位置計測装置により設置海域に行き、潜水夫が潜水して引き揚げていた。

概要

水深の深いところで使用でき、潜水夫が設置する必要のない超音波式波高計を提供する。

超音波振動素子2を振り角の大きいジンバル機構に取り付けた波高計と、該波高計にワイヤー16で接続されたアンカー17と、該アンカー17に接続され無線で操作される切離し装置19を備えたブイ20と、該ブイとアンカーとの間に収納されたロープ22と、チェーン24と25とからなる。まず、錨25を海底に降ろし、順次波高計本体A及び浮上装置Bを降ろす。ジンバル機構は振り角が35゜あるので、波高計本体Aが海底に多少傾いて設置されても振動子は垂直方向に超音波を発信でき、波高測定が可能となる。

目的

本発明は、このような事実に鑑みてなされたもので、水深の深いところで使用でき、潜水夫が設置する必要のない超音波式波高計を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

超音波振動素子振り角の大きいジンバル機構に取り付けた波高計本体と、該波高計本体にワイヤーで接続された浮上装置とからなり、該浮上装置が、アンカーと、該アンカーに接続され無線で操作される切離装置を備えたブイと、該ブイとアンカーとの間に収納されたロープ手段とからなることを特徴とする超音波式波高計。

請求項2

上記ジンバル機構が35゜〜25゜の振り角を有することを特徴とする請求項1記載の超音波型波高計。

請求項3

上記波高計本体が、さらに水圧式波高計を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の超音波式波高計。

請求項4

上記波高計が傾斜計を備え、該傾斜計が波高計の傾斜度を無線により発信できることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の超音波式波高計。

技術分野

0001

本発明は、超音波式波高計に関し、特に、設置する際に潜水夫が不要で、水深の深い海域でも設置や回収の容易な波高計に関する。

背景技術

0002

海洋での海象状況を知ることは、港湾における工事や荷扱いなどの安全に直接影響を与える重要な事項である。また、海象情報は、気象情報と合わせて活用すると、その効果も非常に大きくなる。このような状況の下、最近の波高観測は、観測域が広がり、次第に水深の深い海域に移行しつつある。

0003

一方、波高を測定する波高計としては、主に、水圧式と超音波式が使用されている。このうち、水圧式は、水底における水圧ベローズなどを介して半導体圧力センサで受け、水圧の変動を電気信号に変換し、この電気信号をコンピュータなどで処理して波高データを得るものである。この水圧式波高計は、長周期の波の観測には適しているが、短周期の波の観測には不向きである。そのため、つぎの超音波式波高計の方が多用されている。

0004

超音波式波高計は、水底から水面に向けて超音波発信し、水面から反射されて戻って来る時間を測定して水面までの距離を求め、これから波高データを得るものである。この方式では超音波の発振インタバルを0.1〜1.0秒の間で自由に設定でき、3〜7秒周期程度の短周期の波の観測も可能となる。ただし、超音波方式は常に水底から水面に垂直に音波を発射しなければ、戻ってくる反射波キャッチできない。そこで、従来の超音波波高計ではジンバル機構を使用し、振動子が常に水平を保つようにして、垂直に音波を発振するようにしている。この従来のジンバル機構を図3により説明する。

0005

図3において、1はチタン製の椀型をしたケースで、図示を省略するが、図の下方に、電源制御装置及び記録装置などの収納された大型の制御ケースが取り付けられ、この制御ケースがやはり図示しない架台に固定される。このケース1の中に円板状の振動子2がジンバル機構を介して設置されている。ジンバル機構は、振動子2を支持する環状の内枠3と、この内枠3がy軸を中心に軽く回動できるように支持する2本の軸4,4と、この2本の軸4,4が固定される環状の外枠5と、この外枠5をy軸と直交するx軸を中心に回動自在に支持する2本の軸6,6とからなる。2本の軸6,6は、ケース1に直接、又はケース1に一体的に設けられたフレームに、固定されている。

0006

振動子2の下方には、り7があり、振動子2が常に上方に向くようにしている。また、振動子2は、その上面を除く外周をゴム層8で被覆されており、超音波が内枠3や錘7に伝達されないようにしている。

0007

内枠3には、90゜間隔で四方からビス9が取り付けられており、これらをねじ込むことによって、架台を水平に設置したとき、振動子2も水平になるように微調整できるようになっている。

0008

ケース1内には音波の伝達速度海水と同じになるように、ひまし油充填され、上方は海水に強いネオプレンゴム或いは、生ゴム等の膜10で封鎖される。

0009

この後、ケース1は、架台に組み付けられ、船舶によって設置海域まで運ばれ、潜水夫により海底に沈められ、架台がほぼ水平になるように海底に設置される。架台の水平が若干狂っていても、ジンバル機構によって、振動子2は水平状態を保つことができる。

0010

定期点検などで、波高計を引き揚げる必要がある場合には、人工衛星を利用した位置計測装置により設置海域に行き、潜水夫が潜水して引き揚げていた。

発明が解決しようとする課題

0011

上記の波高計は、潜水夫により海底に設置されることから、その取り扱いを容易にするために、小型に形成されている。したがって、ケース1の深さD´が浅く、振り角は10゜程度となっていた。もっとも、海底に設置する場合、人手によって設置するので、かなり水平に近くセットできることから、振り角は10゜あれば、十分であった。

0012

しかし、前述したように、最近になって、波高計を設置する海域が、水深が30〜50mといった深い海域に移行してきた。この深さになると、潜水夫の作業時間が大幅に制限され、設置作業が非常に困難になる。一方、超音波式波高計には、水圧式にはない短周期の波の測定が正確にできるという特性がある。

0013

本発明は、このような事実に鑑みてなされたもので、水深の深いところで使用でき、潜水夫が設置する必要のない超音波式波高計を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0014

上記の目的を達成するために本発明は、超音波振動素子を振り角の大きいジンバル機構に取り付けた波高計本体と、該波高計本体にワイヤーで接続された浮上装置とからなり、該浮上装置が、アンカーと、該アンカーに接続され無線で操作される切離装置を備えたブイと、該ブイとアンカーとの間に収納されたロープ手段とからなることを特徴としている。

0015

上記ジンバル機構が35゜〜25゜の振り角を有する構成とすることが望ましい。

0016

また、上記波高計本体がさらに水圧式波高計を備えた構成としてもよい。さらに、上記波高計が傾斜計を備え、該傾斜計が波高計の傾斜度を無線により発信できることがのぞましい。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下に本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。図1は、本発明の波高計の要部構成を示す断面図で、図2は本発明の波高計を海底に設置した状態を示す斜視図である。図1は、図2に示す波高計本体Aの要部を示す。波高計内部の構成は従来例で説明したのと同じであるが、本発明では、ケース1の内部の高さDを大きくしたことを特徴としている。このような構成上の特徴から、本発明の波高計は大型で重量も重くなるが、そのジンバル機構は、その振り角θが大きくなり、最大で約35゜の傾斜が可能になった。すなわち、この波高計は制御ケース11に取り付けられ、制御ケースのフランジ部分12で架台13に取り付けられるが、架台13が35゜傾斜しても、振動子2は水平状態を保つことができることとなる。

0018

また、ケース1の内部に、水圧式波高計14を取り付けている。これは、ケース1とその外側の海水とは、ゴム膜10で隔てられているので、ケース1内のひまし油には、海水とおなじ水圧が加わっていることを利用したものである。なお、水圧式波高計は、概略垂直に設置されればよく、ジンバル機構を用いる必要はない。

0019

制御ケース11の内部には、制御装置、データ記録装置及び電源などが収納されている。この実施例の制御ケースでは、波高データを一旦制御ケース内の記録装置に記録し、定期的に引き揚げてその記録を取り出して分析するのであるが、制御ケース内に送受信器を設け、海上に浮かせたブイに取り付けたアンテナによって地上局との間でリアルタイムにデータの送受ができるようにすることもできる。

0020

また、この制御ケース11の外側には、傾斜計15が取り付けられ、架台13の傾斜角度を電気信号に変換して発信し、上等に設けられた受信器に伝達する。傾斜計15は、架台13の傾斜角度を測定できれば、設置場所は図示の位置に限定されない。

0021

架台13の左側には、ワイヤー16を介して浮上装置Bが設けられる。浮上装置Bは、アンカーとなるコンクリートブロック17、これに立設された支柱18、その頂部に取り付けられた切離し装置19、及び切離し装置19の先端のブイ20とからなる。さらに、支柱18には篭21があり、この中にロープ手段としてのロープ22が収容されている。ロープ22は、その一方の端部は切離し装置19のブイ20側に接続され、他方の端部は支柱18に接続される。架台13の右側には、チェーン24を介して25が接続されている。以上の構成において、ワイヤー16、ロープ22及びチェーン24は、いずれも水深の1.2倍程度の長さで、一方に接続された機器などが海上に浮上したとき、他方側の機器が海底に止まることができる長さとしている。また、ロープ手段には、チェーンやワイヤーなどが含まれる。同じく、ワイヤーにはロープやチェーンが含まれ、チェーンにはロープやワイヤーが含まれる。

0022

切離し装置19は、船上等の離れた位置から無線により指示が与えられると、ブイ20を支柱18から離反させるものである。離反されたブイ20は浮力により海上に浮上し、浮き上がったブイ20を見つけることによって波高計の回収ができることとなる。

0023

次に、本発明の波高計の使用の仕方を説明する。図2に示すように組み立てられた波高計は、船舶に積み込まれて運ばれる。設置海域に到着したら、超音波探知機などで海底の状態を調査し、海底の平坦な所を選んで、まず錨25を降ろす。錨25が海底に達しても、チェーン24には若干余裕があり、端部は船上に残っている。次にワイヤー16を少し張りながら波高計本体Aを降ろす。

0024

波高計本体Aが海底に達したとき、ワイヤー16の端部もまだ船上に残った状態である。この状態で、傾斜計15から送ってくる架台13の傾斜角度を船上で受信し、傾斜角度が25度以内であれば、引き続き浮上装置B、すなわち、ブイ20からコンクリートブロック17までを降ろす。

0025

もし、架台13の傾斜角度が25度を越えていたら、浮上装置Bを投下せずに、ワイヤー16を引っ張って架台13の姿勢を変えさせる。そして、25度以下になったのを確認して浮上装置Bを降ろす。最終的に全てが投下され、海底に達すると、図2に示すように配置され、波高測定が開始される。

0026

波高測定は、超音波式波高計を中心に行われる。とくに、3〜7秒周期程度の短周期の波は、超音波式検出部で得られる。7秒から12秒周期の比較的長い波は、超音波式と水圧式の双方からデータが得られる。荒天時には波頭砕けるいわゆる砕波現象が起こるが、砕波については、超音波式では正確な波高測定ができない。そこで、このような場合には水圧式波高計を使用することとなる。

0027

波高測定は、サンプリングのインタバルを上述した0.1〜1.0秒間隔とし、所定の時間の測定と休止プログラムに従って行い、得られたデータを磁気テープまたはフロッピーディスクの形態で記憶手段に記録しておく。そして、たとえば、1月に1回の割合いで波高計を回収し、記録されたデータを取り出す。

0028

波高計の回収は次のようにしておこなう。まず、GPS(人工衛星を利用した位置割り出し装置)を使用して波高計を設置した海域に出掛ける。位置がきまったら、遠隔操作によって切離し装置19を作動させる。すると、ブイ20は支柱18から離れ、ロープ22を解きながら海上に浮上する。このブイを見つけて船上に引き上げ、ロープ22を引っ張れば架台13とともに波高計が浮上してくる。さらに、架台13に付いているチェーン24を手繰り上げれば、錨25も回収することができる。この後、データを回収し、装置の点検電池補給等を行い、再び前述したようにして海中に投下する。

発明の効果

0029

以上に説明したように、本発明によれば、ジンバル機構の振り角を大きくしたので、装置を単に投下すればよくなり、設置が容易になり、潜水夫による設置作業を不要にした。また、浮上装置を設けたので、装置の回収も簡単になり、潜水夫が不要になった。

0030

波高計本体に傾斜計を取り付けると、投下した波高計の設置角度を確認しながら設置できるので、正確な設置が確実になった。

図面の簡単な説明

0031

図1本発明の超音波式波高計の要部構成を示す断面図である。
図2本発明の超音波式波高計の設置状態を説明する斜視図である。
図3従来のシンバル機構を示す図で、(a)は上面図、(b)は断面図である。

--

0032

A波高計本体
B浮上装置
2超音波振動素子
14水圧式波高計
15傾斜計
16ワイヤー
17アンカー
19切離し装置
20ブイ
22ロープ手段

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