(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮力体の付された水中測定機器と錘との間に繋げられて該錘から該浮力体までが直立状態で水底に係留され、該錘との繋がりを切り離すことで該浮力体の浮力によって該水中測定機器を浮上させて回収するために用いられる水中切離装置であって、
送受波器と、該直立状態からの傾斜を感知して傾斜感知信号を出力する傾斜感知センサと、該送受波器および該傾斜感知センサに接続されて該送受波器によって該傾斜確認信号が受波されたことを判別して該傾斜感知信号に基づく応答信号を該送受波器に送波させる制御部と、を備え、
該制御部は、該傾斜感知信号に基づいて正常な傾斜範囲内であると判別したときに該送受波器に搬送波周波数が一定の該応答信号を送波させ、該傾斜感知信号が異常な傾斜範囲内であると判別したときに少なくとも一部の搬送波周波数を該正常なときと異ならせた該応答信号を該送受波器に送波させることを特徴とする水中切離装置。
【請求項２】
浮力体の付された水中測定機器と錘との間に繋げられて該錘から該浮力体までが直立状態で水底に係留され、該錘との繋がりを切り離すことで該浮力体の浮力によって該水中測定機器を浮上させて回収するために用いられる水中切離装置であって、
送受波器と、該直立状態からの傾斜を感知して傾斜感知信号を出力する傾斜感知センサと、該送受波器および該傾斜感知センサに接続されて該送受波器によって該傾斜確認信号が受波されたことを判別して該傾斜感知信号に基づく応答信号を該送受波器に送波させる制御部と、を備え、
該制御部は、該傾斜感知信号に基づいて正常な傾斜範囲内であると判別したときに所定の断続パターンで該送受波器に該応答信号を送波させ、該傾斜感知信号が異常な傾斜範囲内であると判別したときに該正常なときの断続パターンとは異なるパターンで該送受波器に該応答信号を送波させることを特徴とする水中切離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底に沈め、水中に係留させて観測を行う水中測定機器を、錘を切り離して浮力体の浮力により水面に浮上させて回収するために用いられる水中切離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海洋の海流の流向や流速を測定したり、海洋や湖沼の水中の水質を調査したりするため、水中測定機器が用いられる。
【０００３】
このような海洋や水中での観測に用いられる水中測定機器は、浮力体が繋がれており、水中切離装置を介して錘に係留されて水底に沈められ、観測データを測定した後、水中切離装置を駆動させることにより錘を切り離し、浮力体により水上へ浮上させて、回収される。回収後、測定機器から観測データが収集される。このような係留系の水中測定機器が特許文献１に開示されている。
【０００４】
この様に錘、水中切離装置、水中測定機器、および浮力体をロープにより繋げて海水中に係留する系を一般的に係留系と呼んでいる。係留系を設置する海域の深さは、調査対象により水深１００ｍ程度の浅海から、水深６０００ｍ以上の深海まで様々であるが、特に浅海域の水深５００ｍ以浅に設置された場合、漁業の底引き網漁やその他掃海作業等により、係留系にダメージを被り、係留系が回収出来ないということがしばしば発生している。
【０００５】
水中切離装置は、船上に装備された船上制御装置から、超音波信号により切離制御を行うのが一般的であり、その付加機能に水中切離装置の所在を確認するためのコール機能を搭載しているものが多い。コール機能とは、船上制御装置からの呼び出し信号によって水中切離装置に応答信号を出力させて、この応答信号の受波により、その付近に水中切離装置が存在することを船上で確認することができる機能である。船上で応答信号が受波できなければその付近には水中切離装置は存在しないことが判る。従って、上述の係留系が底引き網等に引っ掛かり、その存在が無くなっている場合は、水中切離装置のコール機能により係留系が設置点に無いことを船上より確認することが出来る。
【０００６】
しかしながら、浮力体は係留系の上部に位置する関係で一番ダメージを被りやすく、浮力体のみダメージを被っている場合、水中切離装置が錘を切り離しても浮力が不足していて係留系が浮上しないという現象を船上（海上）から確認する手段が無いという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３５９０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、水中観測で係留系の回収に使用される水中切離装置において、係留系の浮力体が損傷して浮力不足で係留系が浮上回収出来ないという現象を、低コストでありながら簡便にかつ確実に船上から確認することのできる水中切離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】
【０００９】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された水中切離装置は、浮力体の付された水中測定機器と錘との間に繋げられて該錘から該浮力体までが直立状態で水底に係留され、該錘との繋がりを切り離すことで該浮力体の浮力によって該水中測定機器を浮上させて回収するために用いられる水中切離装置であって、
送受波器と、該直立状態からの傾斜を感知して傾斜感知信号を出力する傾斜感知センサと、該送受波器および該傾斜感知センサに接続されて該送受波器によって該傾斜確認信号が受波されたことを判別して該傾斜感知信号に基づく応答信号を該送受波器に送波させる制御部と、を備え、
該制御部は、該傾斜感知信号に基づいて正常な傾斜範囲内であると判別したときに該送受波器に搬送波周波数が一定の該応答信号を送波させ、該傾斜感知信号が異常な傾斜範囲内であると判別したときに少なくとも一部の搬送波周波数を該正常なときと異ならせた該応答信号を該送受波器に送波させることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載された水中切離装置は、浮力体の付された水中測定機器と錘との間に繋げられて該錘から該浮力体までが直立状態で水底に係留され、該錘との繋がりを切り離すことで該浮力体の浮力によって該水中測定機器を浮上させて回収するために用いられる水中切離装置であって、
送受波器と、該直立状態からの傾斜を感知して傾斜感知信号を出力する傾斜感知センサと、該送受波器および該傾斜感知センサに接続されて該送受波器によって該傾斜確認信号が受波されたことを判別して該傾斜感知信号に基づく応答信号を該送受波器に送波させる制御部と、を備え、
該制御部は、該傾斜感知信号に基づいて正常な傾斜範囲内であると判別したときに所定の断続パターンで該送受波器に該応答信号を送波させ、該傾斜感知信号が異常な傾斜範囲内であると判別したときに該正常なときの断続パターンとは異なるパターンで該送受波器に該応答信号を送波させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の水中切離装置によれば、制御部が、送受波器によって傾斜確認信号を受波したことを判別して、傾斜感知センサから出力される傾斜感知信号に基づく応答信号を送受波器に送波させることにより、この応答信号を船上制御装置で受波することで水中切離装置の傾斜を確認することができるため、船上にいながら係留系の傾き、すなわち浮力体の浮力不足を簡便かつ確実に確認することができる。送受波器は一般的に切離機能やコール機能の通信のために水中切離装置に備えられているので、傾斜感知センサを追加するだけでよく、低コストで実現することができる。
【００１３】
本発明の水中切離装置によれば、制御部が、傾斜感知信号に基づいて正常な傾斜範囲内であると判別したときに送受波器に搬送波周波数が一定の応答信号を送波させ、傾斜感知信号が異常な傾斜範囲内であると判別したときに少なくとも一部の搬送波周波数を異ならせて応答信号を送波させることにより、応答信号を船上制御装置で受波し、可聴信号に変換してオペレータが聴くことで、音色の違いから水中切離装置の傾きが正常であるか異常であるかを簡便に確認することができる。また、可聴音をオペレータが聞かなくても、応答信号を受信して復調することで、水中切離装置の傾きを確認することができる。
【００１４】
本発明の水中切離装置によれば、制御部が、傾斜感知信号に基づいて正常な傾斜範囲内であると判別したときに所定の断続パターンで応答信号を送波させ、傾斜感知信号が異常な傾斜範囲内であると判別したときにこの正常なときの断続パターンとは異なるパターンで応答信号を送波させることにより、応答信号を船上制御装置で受波し、可聴信号に変換してオペレータが聴くことで、音色の違いから水中切離装置の傾きが正常であるか異常であるかを簡便に確認することができる。また、可聴音をオペレータが聞かなくても、応答信号を受信して復調することで、水中切離装置の傾きを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用する水中切離装置の使用状態を説明する概要図である。
【図２】本発明を適用する水中切離装置の構成を示す系統図である。
【図３】本発明を適用する水中切離装置と通信してその動作を制御する船上制御装置の構成を示す系統図である。
【図４】本発明を適用する水中切離装置の送波する応答信号を時間軸に沿って示すタイムチャートである。
【図５】本発明を適用する水中切離装置の送波する別の例の応答信号を時間軸に沿って示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの例に限定されるものではない。
【００１７】
図１に使用状態を示す水中切離装置１は、浮力体２の付された水中測定機器３と錘４との間に繋げられて水底５０に係留され、錘４との繋がりを切り離すことで浮力体２の浮力によって水中測定機器３を浮上させて回収するために用いられるものである。
【００１８】
水底５０に係留される錘４から浮力体２までの構成を一般的に係留系と呼んでいる。同図に示すように、錘４から浮力体２までが直立状態で係留されている係留系１０ａは正常な姿勢である。浮力体２が何らかの影響で損傷してしまうと、浮力体２の浮力不足により、係留系１０ｂのように錘４から浮力体２までが傾いてしまう。この傾斜は、浮力体２の損傷等の程度によって異なるが、同図では一例として横倒しになった例を図示している。
【００１９】
浮力体２は、いわゆるガラスブイや樹脂フロートなどと呼ばれる、内空を有するガラス製や樹脂製の球体であり、ロープ、チェーン、若しくは金属棒を介して水中測定機器３の上部側に付されるか、または、水中測定機器３の上部に直接固定されて付されている。この浮力体２の浮力によって、正常であれば係留系１０ａのように水中測定機器３が所定の姿勢（直立した姿勢）から傾かずに係留される。
【００２０】
水中測定機器３は、水底５０に係留されて観測データの測定を行うものである。水中測定機器３の中には、係留系１０ａのように所定の直立姿勢でないと正確に観測データの測定を行えないものもあり、このような水中測定機器３の場合には、係留系１０ｂのように傾斜すると正確な測定が難しくなってしまう。
【００２１】
水中切離装置１は、同図に示すように、その上部側（同図の係留系１０ａに示す上部側）がロープ等を介して、水中測定機器３の底部に繋がれている。また、水中切離装置１は、その下部側（同図の係留系１０ａに示す下部側）に設けられている切離器１４が、ロープ等を介して錘４に繋がれている。
【００２２】
この水中切離装置１は、図２に示すように、超音波送受波器１１、制御部１２、傾斜感知センサ１３、切離器１４、および不図示の電源を備えている。
【００２３】
超音波送受波器１１（以下、送受波器１１ともいう）は、超音波トランスデューサ１９を有している。超音波トランスデューサ１９は、水と接するように装置壁面に設けられている。この送受波器１１は、制御部１２から出力される電気信号を増幅して超音波信号に変換して水中に送波するものである。また、送受波器１１は、水中を伝搬する超音波信号を受波してそのまま電気信号に変換して既定の強度まで増幅して制御部１２に出力するものである。
【００２４】
制御部１２は、復調回路１５、変調回路１６、ＣＰＵ１７、およびインタフェース回路１８を備えている。復調回路１５は、送受波器１１から出力される電気信号を復調・復号してＣＰＵ１７に出力する。
【００２５】
ＣＰＵ１７は、水中切離装置１の動作を統括的に制御するものであり、復調回路１５によって復号された信号の内容を判別して、所定の動作制御を行う。ＣＰＵ１７は、復調回路１５の他に変調回路１６に接続されると共に、インタフェース回路１８を介して傾斜感知センサ１３および切離器１４に接続されている。インタフェース回路１８は、傾斜感知センサ１３の出力信号をＣＰＵ１７の読み取り可能な信号に変換する。また、インタフェース回路１８は、ＣＰＵ１７に制御されて切離器１４を駆動する。
【００２６】
変調回路１６は、ＣＰＵ１７から出力される送信データを変調された電気信号に変換して送受波器１１に出力する。
【００２７】
傾斜感知センサ１３は、傾斜を感知して傾斜感知信号を出力するものであり、一例として、所定の傾斜の範囲内であれば接点が閉（接続状態）であり、その所定の傾斜を超えて傾いた状態であれば接点が開（開放状態）に切り換わる機械式の傾斜スイッチである。この例では傾斜感知センサ１３は、傾斜感知信号としてその接点信号を出力する。この傾斜感知センサ１３は、水中切離装置１が図１の係留系１０ａのように直立した状態で傾斜角がゼロ、つまり傾き無しとなるように装置内に取り付けられている。また、傾斜感知センサ１３は、水中測定機器３を回収可能な正常な浮力を浮力体２が有する場合における水中切離装置１の正常な傾斜範囲内では接点が閉のままに保持され、その範囲を超えて傾いたときに、接点が開に切り替わるように設定されている。言い換えると、傾斜感知センサ１３は、浮力体２が水中測定機器３を回収不能な浮力不足を生じた場合に水中切離装置１が所定の傾斜よりも傾いて、その所定の傾斜を超えて水中切離装置１が傾斜したとき（異常な傾斜範囲内のとき）には接点が開になる。
【００２８】
この水中切離装置１と通信する船上制御装置３０は、図１に示すように、船９に装備されており、超音波トランスデューサ３８がケーブルで繋がれて水中に吊り下げられている。
【００２９】
この船上制御装置３０は、図３に示すように、超音波トランスデューサ３８を有する超音波送受波器３１（以下、送受波器３１ともいう）、この送受波器３１が超音波信号を受波して電気信号に変換出力した信号をさらに可聴周波数帯の電気信号に変換する可聴音変換回路４１、および、この可聴音変換回路４１に接続されるスピーカ４２を備えている。
【００３０】
また、船上制御装置３０は、復調回路３２、変調回路３３、ＣＰＵ３４、インタフェース回路３５、操作部３６、および表示部３７を備えている。ＣＰＵ３４は、船上制御装置３０を統括的に制御するものであり、インタフェース回路３５を介して入力される操作部３６の操作内容に応じて、変調回路３３を介して送受波器３１に所定の超音波信号を送波させる。操作部３６には、例えば、切離ボタンおよび傾斜確認ボタン（共に不図示）などが配置されている。また、ＣＰＵ３４は、復調回路３２を介して入力される送受波器３１が受波した超音波信号の内容に応じて、インタフェース回路３５を介して表示部３７に傾斜の有無などを表示させる。
【００３１】
この水中切離装置１は以下のように使用される。
【００３２】
観測データを測定すべき海域で、水中切離装置器１の繋がる係留系は、船９から海中に投下され、自由落下によって水底５０まで沈められて設置される。
【００３３】
この投下から測定期間（例えば３カ月間〜１年間程度）経過した後の水中測定機器３の回収の際に、船上のオペレータが船上制御装置３０の操作部３６の傾斜確認ボタンを操作する。これにより、船上制御装置３０のＣＰＵ３４は、送受波器３１から超音波の傾斜確認信号を送波させる。
【００３４】
船上制御装置３０から送波された傾斜確認信号は、海水中を伝搬して、水中切離装置１の送受波器１１によって受波されて、復調回路１５を介してＣＰＵ１７に入力される。これにより、ＣＰＵ１７は、受波した信号が傾斜確認信号であると判別し、傾斜感知センサ１３の傾斜感知信号を直ちに読み込む。
【００３５】
図１に示す係留系１０ａの場合には、水中切離装置１が直立状態であるので、傾斜感知センサ１３は、接点信号が閉である、つまり正常な傾斜範囲内である傾斜感知信号を出力する。これにより、ＣＰＵ１７は、傾斜感知信号に基づいて正常な傾斜範囲内であると判別し、傾斜感知信号に基づく応答信号を送受波器１１に送波させる。
【００３６】
具体的には、ＣＰＵ１７は、図４に示す応答信号Ａを送受信機１１に送波させる。この応答信号Ａは、一例として同図に示すように、断続波Ｅおよび断続波Ｆの組からなる断続的な超音波を、周期的に１４．４秒間繰り返したものである。この断続波Ｅと断続波Ｆの搬送波周波数（超音波周波数）は、一定である。なお、この応答信号Ａは、水中切離装置１の所在を確認する前述のコール機能の応答信号と同様の波形を用いている。
【００３７】
図１に示す係留系１０ｂの場合には、水中切離装置１が直立状態から傾斜しているので、傾斜感知センサ１３は、接点信号が開である、つまり異常な傾斜範囲内である傾斜感知信号を出力する。これにより、ＣＰＵ１７は、傾斜感知信号に基づいて異常な傾斜範囲内であると判別し、傾斜感知信号に基づく応答信号を送受波器１１に送波させる。
【００３８】
具体的には、ＣＰＵ１７は、図４に示す応答信号Ｂを送受信機１１に送波させる。この応答信号Ｂは、同図に示すように、少なくとも一部の搬送波周波数を、正常なときの応答信号Ａと異なる周波数にしたものである。この例では、断続波Ｅの搬送波周波数を、正常なときよりも低い周波数としている。なお、断続波Ｅの周波数を断続波Ｆの周波数よりも高くしてもよい。
【００３９】
この応答信号Ａまたは応答信号Ｂが、海中を伝搬して、船上制御装置３０によって受波される。
【００４０】
船上制御装置３０は、受波した超音波の応答信号を可聴音に変換してスピーカ４２を鳴動させる。オペレータは、スピーカ４２から流れる音の音色を聴きわけることで、応答信号Ａであるか応答信号Ｂであるかを判別することができるので、水中切離装置１の傾斜が正常であるか否かを簡便かつ確実に確認することができる。また、音が聞こえる範囲内であれば、オペレータは、別の作業をしつつ傾斜の有無の確認をすることができる。
【００４１】
また、船上制御装置３０のＣＰＵ３４は、復調回路３２の復号した信号により応答信号Ａ，Ｂのいずれを受波したかを判別して、表示部３７に傾斜が正常であるか否かを文字等で表示させる。これにより、オペレータは、表示部３７を見ることでも傾斜を確認することができる。
【００４２】
さらに、水中切離装置１が船上制御装置３０との通信可能範囲内に存在しているときにのみ、船上制御装置３０は応答信号を受信できるので、水中切離装置１が通信可能範囲内に在るという水中切離装置１の所在を確認することができる。言い換えると、水中切離装置１の所在確認と傾斜確認とを同時に行うことができる。つまり前述したコール機能と同時に傾斜の有無を確認することができる。
【００４３】
以上で、水中切離装置１の傾斜の確認作業が終了する。傾斜の確認作業は、水中切離装置１を回収する際にだけでなく、例えば、水中に投下した際に係留系が正常な姿勢で設置されたか否かを確認するために行ってもよく、また、投下から一定の期間（例えば１カ月毎）ごとに正常な姿勢で係留されているか否かを確認するために行ってもよい。
【００４４】
水中切離装置１の回収の際には、水中切離装置１が正常な姿勢であることを確認し、つまり、浮力体２が正常な浮力を有していることを確認した後に、オペレータが、船上制御装置３０の操作部３６の切離ボタンを操作する。これにより、船上制御装置３０から海中に切離指令信号が送波される。水中切離装置１はこれを受波して、ＣＰＵ１７が切離器１４を駆動させる。これにより、水中切離装置１と錘４との繋がりが切り離されて、水中測定機器３が浮上して回収される。なお、水中切離装置１が異常な姿勢である場合には、潜水作業艇などにより回収を行う。
【００４５】
なお、上記の説明では、傾斜感知センサ１３として、傾斜により接点が開閉する機械式の傾斜スイッチを用いた例について説明したが、これに換えて、傾斜角度に応じたリニアな電圧値を傾斜感知信号として出力する傾斜感知センサを用いることもできる。この場合には、インタフェース回路１８が電圧値をアナログ／ディジタル変換してＣＰＵ１７に出力して、ＣＰＵ１７が傾斜角度に応じて断続波Ｅの搬送波周波数を可変させてもよい。例えば、傾斜角度が大きくなるほど、断続波Ｅの搬送波周波数を断続波Ｆの周波数から離すようにしてもよい。このようにすると、水上制御装置３０のスピーカ４２から流れる音色が傾斜角度によって変わるので、オペレータは、音によって傾斜の度合いをも確認することができる。
【００４６】
また、このようなリニアな電圧値を出力する傾斜感知センサを用いる場合、ＣＰＵ１７は、正常な傾斜範囲内であるか否かを、傾斜角度が所定の閾値を超えるか否かで判別することもできる。
【００４７】
また、図４に示した水中切離装置１の送波する応答信号Ａ，Ｂは、応答信号の一例である。応答信号Ｂの搬送波周波数を全て応答信号Ａと異ならせてもよい。
【００４８】
また、船上制御装置３０から傾斜確認信号が送波された際に、水中切離装置１の制御部１は、図４に示すような、正常な傾斜範囲内では搬送波周波数が一定である応答信号Ａを送波し、異常な傾斜範囲内ではその搬送波周波数の少なくとも一部の搬送波周波数を正常なときと異ならせた応答信号Ｂを送波する例について説明したが、図５に示すように、制御部１は、正常な傾斜範囲内では所定の断続パターンで応答信号Ａ´を送波させ、異常な傾斜範囲内であると判別したときに正常なときの断続パターンとは異なるパターンで送受波器に応答信号Ｂ´を送波させることもできる。具体的には、応答信号Ａ´は、応答信号Ａと同様に断続波Ｇ，Ｈの組を周期的に繰り返したものであり、応答信号Ｂ´は、断続波Ｇ，Ｈ，Ｉを周期的に繰り返したものである。このように応答信号のパターンを異ならせることで、船上制御装置３０のスピーカ４２から流れる音色が異なって聞こえるため、音を聞くだけで傾きを確認することができる。また、船上制御装置３０のＣＰＵ３４は、復調回路３２の復号した信号により応答信号Ａ´，Ｂ´のいずれを受波したかを判別することもできる。
【００４９】
また、超音波を送受する送受波器１１について説明したが、短距離であれば光または電磁波を送受する送受波器１１を用いてもよい。
【００５０】
また、本発明の水中切離装置１を用いることで、係留系の傾斜が判るので、水中測定機器３が傾斜無く正常に係留されているか、傾斜して異常に係留されているかを確認することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１は水中切離装置、２は浮力体、３は水中測定機器、４は錘、９は船、１０ａ，１０ｂは係留系、１１，３１は超音波送受波器、１２は制御部、１３は傾斜感知センサ、１４は切離器、１５，３２は復調回路、１６，３３は変調回路、１７，３４はＣＰＵ、１８，３５はインタフェース回路、１９，３８は超音波トランスデューサ、３０は船上制御装置、３６は操作部、３７は表示部、４１は可聴音変換回路、４２はスピーカ、５０は水底、Ａ，Ａ´は傾斜が正常な場合の応答信号、Ｂ，Ｂ´は傾斜が異常な場合の応答信号、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉは断続波である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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