(57)【要約】【課題】一部の消磁装置が故障した場合に、磁気センサを用いずに健全な消磁装置の消磁電流を調整して、磁気シグネチャを最適に近い形で維持できる艦載消磁装置を提供する。【解決手段】記憶部１１は、船体の永久磁気分の残留磁気を中和する理想磁場と、複数の消磁装置２０それぞれの消磁コイル効果とを予め記憶する。磁場演算部１３は、複数の消磁装置２０の一部が故障した場合に、残りの消磁装置２０の消磁コイルに流れる電流と消磁コイル効果とに基づいて、該残りの消磁装置２０により発生している現状磁場を演算する。補完消磁電流値演算部１４は、複数の消磁装置２０の一部が故障した場合に、理想磁場と現状磁場との差と、消磁コイル効果とに基づいて、理想磁場に近づけるために必要な残りの消磁装置２０の補完消磁電流値を演算する。指令部１５は、補完消磁電流値に応じた制御信号を残りの消磁装置２０へ送信する。【選択図】図１
2020093702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体に設置され、消磁コイルと、制御信号に応じた電流を該消磁コイルに流す電源装置とを含む複数の消磁装置と、
前記船体の永久磁気分の残留磁気を中和する理想磁場と、前記複数の消磁装置それぞれの消磁コイル効果と、を予め記憶する記憶部と、
前記複数の消磁装置それぞれの故障を検出する故障検出部と、
前記複数の消磁装置の一部が故障した場合に、残りの消磁装置の消磁コイルに流れる電流と前記消磁コイル効果とに基づいて、該残りの消磁装置により発生している現状磁場を演算する磁場演算部と、
前記複数の消磁装置の一部が故障した場合に、前記理想磁場と前記現状磁場との差と、前記消磁コイル効果とに基づいて、前記理想磁場に近づけるために必要な前記残りの消磁装置の補完消磁電流値を演算する補完消磁電流値演算部と、
前記補完消磁電流値に応じた制御信号を前記残りの消磁装置へ送信する指令部と、
を備えることを特徴とする艦載消磁装置。
【請求項２】
前記補完消磁電流値演算部は、前記残りの消磁装置のうち、前記故障した消磁装置の近くに設置された消磁装置の前記補完消磁電流値を優先して調整すること、
を特徴とする請求項１記載の艦載消磁装置。
【請求項３】
前記補完消磁電流値演算部は、船体の地球上の位置、方向、動揺と、前記理想磁場と前記現状磁場との差と、前記消磁コイル効果とに基づいて、地磁気による誘導磁気を中和する磁場を発生させるための前記残りの消磁装置の消磁電流値を演算し、該消磁電流値を前記補完消磁電流値に合算すること、
前記指令部は、合算した前記補完消磁電流値に応じた制御信号を前記残りの消磁装置へ送信すること、
を特徴とする請求項１又は２記載の艦載消磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、艦載消磁装置に関する。特に磁気センサレスの艦載消磁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶は多種多様な鋼材で構成されており、大部分が磁性体で占められている。船体磁気は、静磁界と動磁界に分けられる。静磁界は、誘導磁気と永久磁気に区別される。誘導磁気は、地磁気によって誘導されるもので船体の形状と方向、透磁率、重量、地磁気によって変化する。永久磁気は、船体が磁石となってずっと持ち続ける磁気である。
【０００３】
例えば、特開２０１１−９３３８３号公報に開示されるように、不要な磁気を船体から除去する艦載消磁装置が知られている。艦載消磁装置は、船体に装備された複数の消磁ケーブル（以下、消磁コイルと記す。）に直流電流（以下、消磁電流と記す。）を通電して船体の残留磁気を消去して最適磁場を形成する。
【０００４】
図６に従来の艦載消磁装置の例を示す。艦載消磁装置は、指令装置５１、複数の電源装置５２、複数の消磁コイル５３を備える。指令装置５１は、艦船の周囲の磁場を最適にするための消磁コイル５３毎の消磁電流値を演算する。電源装置５２は、指令装置５１から受信した消磁電流値に基づいて消磁電流を消磁コイル５３へ供給する。消磁コイル５３は、電源装置５２から供給された消磁電流を通電して磁気を発生させて船体磁気を低減する。
【０００５】
指令装置５１は、各消磁コイル５３に関するデータ５４と、船体情報５５（船首方向と動揺のデータなど）とに基づいて、船体の永久磁気および船体が存在する地球上の位置によって発生する誘導磁気について、船首尾線方向成分（Ｘ成分）、船体横方向成分（Ｙ成分）、船体垂直方向成分（Ｚ成分）に分割して、船体磁気を低減するための最適消磁電流値を算出する。電源装置５２は、指令装置５１が算出した最適消磁電流値に応じた消磁電流を消磁コイル５３に供給することで船体の磁気を低減する。
【０００６】
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−９３３８３号公報
【特許文献２】特表平６−５０８５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の艦載消磁装置において、艦船の周囲の磁場を最適にするための消磁コイル５３毎の最適消磁電流値は、磁気測定所にて計測した船体の永久磁気分の残留磁気と、消磁コイル５３毎に消磁電流を通電した際に発生する磁場である消磁コイル効果と、に基づいて決定している。そして、艦船の運用中は最適消磁電流を通電することで最適磁場を形成している。
【０００９】
しかし、艦船の運用中に電源装置５２が故障した場合には、当該電源装置５２に接続する消磁コイル５３への消磁電流が喪失することになる。そして、残りの健全な電源装置５２に接続する消磁コイル５３には、磁気測定所で定めた最適消磁電流が通電されることになる。その結果、最適磁場とは異なる磁場を艦船の周囲に展開することになり、船体全体の磁気シグネチャが乱れてしまう。
【００１０】
また、上述した特許文献では、磁気センサで船体の磁場を測定可能であるが、故障した電源装置５２を区別できず、その消磁電流を適切に変更することはできない。また、磁気センサを備えれば、コスト増加や、部品点数増加による故障率上昇につながるため、必ずしも好ましくない。
【００１１】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、一部の消磁装置が故障した場合に、磁気センサを用いずに健全な消磁装置の消磁電流を調整して、磁気シグネチャを最適に近い形で維持できる艦載消磁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的の達成のため、本発明に係る艦載消磁装置は以下のように構成される。
【００１３】
本発明に係る艦載消磁装置は、複数の消磁装置と、記憶部と、故障検出部と、磁場演算部と、補完消磁電流値演算部とを備える。
【００１４】
複数の消磁装置は、船体に設置される。複数の消磁装置は、消磁コイルと、制御信号に応じた電流を該消磁コイルに流す電源装置とを含む。
【００１５】
記憶部は、船体の永久磁気分の残留磁気を中和する理想磁場と、複数の消磁装置それぞれの消磁コイル効果と、を予め記憶する。
【００１６】
故障検出部は、複数の消磁装置それぞれの故障を検出する。
【００１７】
磁場演算部は、複数の消磁装置の一部が故障した場合に、残りの消磁装置の消磁コイルに流れる電流と消磁コイル効果とに基づいて、該残りの消磁装置により発生している現状磁場を演算する。
【００１８】
補完消磁電流値演算部は、複数の消磁装置の一部が故障した場合に、理想磁場と現状磁場との差と、記憶部に記憶された消磁コイル効果とに基づいて、理想磁場に近づけるために必要な残りの消磁装置の補完消磁電流値を演算する。
【００１９】
指令部は、補完消磁電流値に応じた制御信号を残りの消磁装置へ送信する。
【００２０】
１つの好ましい態様では、補完消磁電流値演算部は、残りの消磁装置のうち、故障した消磁装置の近くに設置された消磁装置の補完消磁電流値を優先して調整する。
【００２１】
他の好ましい態様では、補完消磁電流値演算部は、船体の地球上の位置、方向、動揺と、理想磁場と現状磁場との差と、消磁コイル効果とに基づいて、地磁気による誘導磁気を中和する磁場を発生させるための残りの消磁装置の消磁電流値を演算し、該消磁電流値を補完消磁電流値に合算する。また、指令部は、合算した補完消磁電流値に応じた制御信号を残りの消磁装置へ送信する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、理想磁場を記憶しておき、一部の消磁装置が故障した場合に、現状磁場を理想磁場に近づけるために必要な残りの健全な消磁装置の補完消磁電流値を演算する。補完消磁電流値に従って健全な電源装置の消磁電流を調節することで、故障により喪失した消磁電流を自動補完できる。そのため、本発明に係る艦載消磁装置は、一部の消磁装置が故障した場合に、磁気センサを用いずに健全な消磁装置の消磁電流を調整して、磁気シグネチャを最適に近い形で維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る艦載消磁装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る艦載消磁装置の記憶部に記憶されるデータの一例である。
【図３】船首尾線方向の永久磁気分の残留磁気、理想磁場、最適磁場の一例について説明するための図である。
【図４】消磁装置の１つが故障した一例について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】従来の艦載消磁装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。但し、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２５】
実施の形態１．
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る艦載消磁装置の構成を示すブロック図である。
艦載消磁装置は、指令装置１０と複数の消磁装置２０を備える。
【００２６】
複数の消磁装置２０のそれぞれは、船体に設置され、消磁コイル２１と、制御信号に応じた電流を該消磁コイル２１に流す電源装置２２とを含む。図１には一例として、３つの消磁装置２０が描かれているが、これに限定されるものではなく、好ましくは数個から数十個の消磁装置２０を備える。
【００２７】
複数の消磁コイル２１は、船首から船尾までの船体の各所に設置されている。
【００２８】
複数の電源装置２２は、互いに独立しており、指令装置１０から個別に送信される制御信号に応じた消磁電流を消磁コイル２１に流す。
【００２９】
指令装置１０は、船体情報１および状態情報２を受信する。船体情報１は、船体の地球上の位置、方向、動揺などである。状態情報２は、消磁装置２０の稼働状態に関する情報であり、後述するヘルスチェック信号や電流計測値などである。
【００３０】
指令装置１０は、記憶部１１、故障検出部１２、磁場演算部１３、補完消磁電流値演算部１４、指令部１５を備える。
【００３１】
記憶部１１は、船体の永久磁気分の残留磁気を中和する理想磁場と、該理想磁場を発生させるための複数の消磁装置２０それぞれの最適消磁電流値と、複数の消磁装置２０それぞれの消磁コイル効果と、を予め記憶する。これらは磁気測定所にて測定される。
【００３２】
ここで、消磁コイル効果は、消磁コイル２１が発生する単位電流あたりの磁場であり、例えば、単位電流あたりの船体の磁気に対する消磁効果を示している。単位にはテスラまたはガウスが用いられる。各消磁コイル２１の消磁コイル効果は、船体の形状や構造、材質、消磁コイル２１の配置によって異なる。
【００３３】
図２は、記憶部１１に記憶されるデータの一例を示す。各消磁コイル２１について、永久磁気分の最適消磁電流値（単位はアンペア［Ａ］）と、誘導磁気分の最適消磁電流値（単位はアンペア）と、消磁コイル効果（単位はテスラ［Ｔ］またはガウス［Ｇ］）とが関連付けられている。消磁コイル効果の一例として、各消磁コイル２１に個別に定格電流を流した場合の発生磁場が定められている。
【００３４】
図３は、船首尾線方向の永久磁気分の残留磁気、理想磁場、最適磁場の一例について説明するための図である。ここでは、説明容易のため、船首尾線方向成分（Ｘ成分）について説明するが、船体横方向成分（Ｙ成分）、船体垂直方向成分（Ｚ成分）についても同様に考慮される。図３の例では、船首から船尾に亘り、７つの消磁コイル２０ａ〜２０ｇが配置されている。
【００３５】
図３において横軸は船首から船尾に向かう方向であり、７つの消磁コイル２０ａ〜２０ｇの位置が示されている。
図３の（Ａ）は、磁気測定所で測定された、船首尾線方向の永久磁気分の残留磁気３０を例示する図である。図３の（Ｂ）は、船首尾線方向の永久磁気分の残留磁気３０を中和させる理想磁場３１の磁気波形を示す図である。図３の（Ｃ）は、船首尾線方向の最適磁場３２の一例を示す図である。各消磁装置２０が健全である場合に、最適消磁電流値に応じた消磁電流が消磁コイル２１に通電することで、残留磁気３０を理想磁場３１で打ち消して図３の（Ｃ）に示す最適磁場３２が得られる。記憶部１１には、理想磁場３１（の磁気波形）と、理想磁場３１を発生させるための消磁装置２０ａ〜２０ｇそれぞれの最適消磁電流値および消磁コイル効果が記憶されている。
【００３６】
故障検出部１２は、状態情報２に基づいて、複数の消磁装置２０それぞれの故障を検出する。例えば、電源装置２２は、定期的にヘルスチェック信号を指令装置１０へ送信する。故障検出部１２は、ヘルスチェック信号を所定時間継続して受信しない（タイムアウト）場合に、電源装置２２が故障していると判定する。また、例えば、電源装置２２は、消磁コイル２１に流れる電流を計測しており電流計測値を指令装置１０へ送信する。故障検出部１２は、制御信号に対応する電流計測値が異常（例えばゼロ）である場合には、消磁コイル２１が故障していると判定する。すなわち、故障検出部１２は、電源装置２２および消磁コイル２１の少なくとも一方が故障し、消磁コイル２１に対する消磁電流の給電が停止した場合に、消磁装置２０の故障を検出する。
【００３７】
磁場演算部１３は、複数の消磁装置２０のすべてが最適消磁電流値に基づいて正常に稼働している状態において発生する、船体の永久磁気分の残留磁気を中和する理想磁場を演算する（図３の（Ｂ）の理想磁場３１の磁気波形）。なお、上述した通り、船首尾線方向成分（Ｘ成分）、船体横方向成分（Ｙ成分）、船体垂直方向成分（Ｚ成分）それぞれについて演算する。上述した記憶部１１に記憶される理想磁場は、運用開始時に磁場演算部１３により演算された理想磁場であってもよいし、磁気測定所で与えられたものでもよい。
【００３８】
また、磁場演算部１３は、複数の消磁装置２０の一部が故障した場合に、残りの消磁装置２０の消磁コイル２１に流れる電流と消磁コイル効果とに基づいて、該残りの消磁装置２０により発生している現状磁場を演算する。現状磁場は、有限要素法などの既知の数値解析手法を用いて演算できる。
【００３９】
図４は、消磁装置２０ｄが故障した一例について説明するための図である。残りの消磁装置とは、２０ｄ以外の消磁装置（２０ａ〜２０ｃ，２０ｅ〜２０ｇ）である。４０は、故障検出時における現状磁場であり、故障により消磁装置２０ｄおける消磁電流が喪失し、残りの健全な消磁装置（２０ａ〜２０ｃ，２０ｅ〜２０ｇ）に最適消磁電流が通電している状態における磁気波形である。
【００４０】
補完消磁電流値演算部１４は、複数の消磁装置２０の一部が故障した場合に、理想磁場と現状磁場との差と、記憶部１１に記憶された消磁コイル効果とに基づいて、理想磁場に近づけるために必要な残りの消磁装置（２０ａ〜２０ｃ，２０ｅ〜２０ｇ）の補完消磁電流値を演算する。補完消磁電流値とは、図４の４１に示す磁気波形を生じさせるために、残りの消磁装置（２０ａ〜２０ｃ，２０ｅ〜２０ｇ）に必要とされる消磁電流値である。これらの消磁電流値は、船首尾線方向成分（Ｘ成分）、船体横方向成分（Ｙ成分）、船体垂直方向成分（Ｚ成分）それぞれについて、磁気波形４１と理想磁場３１との誤差が許容範囲内に収まるように調整される。
【００４１】
好ましくは、補完消磁電流値演算部１４は、残りの消磁装置（２０ａ〜２０ｃ，２０ｅ〜２０ｇ）のうち故障した消磁装置２０ｄの近くに設置された消磁装置（２０ｃと２０ｅ）の補完消磁電流値を優先して調整することで、効果を高める。
【００４２】
また、誘導磁気に対する消磁電流値についても演算する。補完消磁電流値演算部１４は、船体の地球上の位置、方向、動揺と、理想磁場と現状磁場との差と、消磁コイル効果とに基づいて、地磁気による誘導磁気を中和する磁場を発生させるための残りの消磁装置（２０ａ〜２０ｃ，２０ｅ〜２０ｇ）の消磁電流値を演算し、該消磁電流値を補完消磁電流値に合算する。これを最終的な補完消磁電流値として指令部１５へ送信する。
【００４３】
指令部１５は、故障検出部１２から故障信号を受信していない場合、記憶部１１に記憶された各消磁装置２０の永久磁気分および誘導磁気分の最適消磁電流値と、船体情報１（船体の地球上の位置、方向、動揺等）と、消磁コイル効果とに基づいて演算された消磁電流値に応じた制御信号を各消磁装置２０へ送信する。
【００４４】
また、指令部１５は、故障検出部１２から故障信号を受信した場合、補完消磁電流値演算部１４により演算された補完消磁電流値に応じた制御信号を、残りの健全な消磁装置（２０ａ〜２０ｃ，２０ｅ〜２０ｇ）へ送信する。
【００４５】
（フローチャート）
図５は、実施の形態１に係る艦載消磁装置が実行する処理ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、艦載消磁装置の稼働中に繰り返し実行される。
【００４６】
まずステップＳ１００において、故障検出部１２は、複数の消磁装置２０それぞれの故障を検出する。一部のいずれかの消磁装置２０の故障が検出された場合には、ステップＳ１０１の処理へ進む。
【００４７】
ステップＳ１０１において、磁場演算部１３は、残りの健全な消磁装置２０により発生している現状磁場を演算する。現状磁場は、残りの健全な消磁装置２０の消磁コイル２１に流れる電流と、記憶部１１に予め記憶された各消磁装置２０の消磁コイル効果とに基づいて演算される。
【００４８】
ステップＳ１０２において、補完消磁電流値演算部１４は、現状磁場を理想磁場に近づけるために必要な残りの健全な消磁装置２０の補完消磁電流値を、船体情報１（船体の地球上の位置、方向、動揺等）と消磁コイル効果とに基づいて演算する。
【００４９】
ステップＳ１０３において、指令部１５は、補完消磁電流値に応じた制御信号を残りの健全な消磁装置２０へ送信する。消磁装置２０は、制御信号に応じた電流を消磁コイル２１に流すことで、理想磁場３１に近い磁気波形４１を発生させ、最適磁場３２に近づけることができる。
【００５０】
一方、上述したステップＳ１００において、故障が検出されなかった場合には、ステップＳ１０４の処理へ進む。
【００５１】
ステップＳ１０４において、指令装置１０は、最適消磁電流値と、船体情報１（船体の地球上の位置、方向、動揺等）と、消磁コイル効果とに基づいて消磁電流値を演算する。
【００５２】
ステップＳ１０５において、指令部１５は、消磁電流値に応じた制御信号を各消磁装置２０へ送信する。消磁装置２０は、制御信号に応じた電流を消磁コイル２１に流すことで、理想磁場３１に相当する磁気波形を発生させ、最適磁場３２に近づけることができる。
【００５３】
（効果）
以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、理想磁場（すべての消磁装置が健全状態における発生磁場を理想磁場と仮定して目標とする）を記憶しておき、一部の消磁装置が故障した場合に、現状磁場を理想磁場に近づけるために必要な残りの健全な消磁装置の補完消磁電流値を演算する。補完消磁電流値に従って健全な電源装置の消磁電流を調節することで、故障により喪失した消磁電流を自動補完できる。すなわち、一部の消磁装置の消磁電流が喪失した場合に、残留磁気３０、最適磁場３２、磁気センサを用いずに残りの健全な消磁装置の消磁電流を調整して、磁気シグネチャを最適に近い形で維持できる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  船体情報
２  状態情報
１０  指令装置
１１  記憶部
１２  故障検出部
１３  磁場演算部
１４  補完消磁電流値演算部
１５  指令部
２０、２０ａ〜２０ｄ  消磁装置
２１  消磁コイル
２２  電源装置
３０  残留磁気
３１  理想磁場
３２  最適磁場
４０  現状磁場
４１  補完消磁電流値に基づく磁気波形
５１  指令装置
５２  電源装置
５３  消磁コイル
５４  データ
５５  船体情報
【図１】
2020093702.tif 000003
【図２】
2020093702.tif 000004
【図３】
2020093702.tif 000005
【図４】
2020093702.tif 000006
【図５】
2020093702.tif 000007
【図６】
2020093702.tif 000008