(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水温を計測する温度センサと、深度を計測する深度センサと、音響を計測するセンサ部と、沈下しながら深度を切り替えて固定する深度切替固定手段と、沈下しながら前記水温と前記深度とから音速を求め、音波が遠距離伝搬できる最適深度を選定し、前記最適深度にて深度を固定させる制御手段と、を備え、前記最適深度が、前記水温と前記深度とから求めた音速を水面の音速と比較することにより選定されることを特徴とする水中深度自動設定型音響計測ブイ。
【請求項２】
水面に浮遊する浮上部と、沈下して水中に位置する水中部と、前記浮上部と前記水中部とを接続する吊下ケーブルとを含んで構成され、前記浮上部が、計測停止などの管制信号を受信する受信手段と、外部に情報を送信する送信手段とを備え、前記水中部が、水温を計測する温度センサと、深度を計測して深度切替を制御し音響を計測するプローブ部と、前記プローブ部に取り付けられる深度切替機構と、前記吊下ケーブルを前記深度切替機構に固定する複数個のタップからなるタップ群と、前記吊下ケーブルと前記タップ群とを巻き込んだケーブルパックとを備え、前記水中部が、沈下しながら各深度における水温を用いて各深度における音速を算出し、水面の音速と比較することによって音波が遠距離伝搬できる最適深度を選定し、前記最適深度にて深度を固定させることを特徴とする水中深度自動設定型音響計測ブイ。
【請求項３】
前記プローブ部が、音響計測を行うセンサ部と、深度を計測する深度センサと、前記複数個のタップを切断する信号を前記深度切替機構に送出する深度切替回路と、深度切替を実施するか否かを前記深度切替回路の動作有無により制御する制御回路と、前記温度センサ等の電源投入時における初期データを水面データとして記録する記録器と、を備えることを更に特徴とする請求項２記載の水中深度自動設定型音響計測ブイ。
【請求項４】
前記深度切替機構が、前記複数個のタップそれぞれに対し１個づつ備えられ、前記タップの数量と同数であることを更に特徴とする請求項２記載の水中深度自動設定型音響計測ブイ。
【請求項５】
前記制御回路が、前記記録器に記録されている水温データと深度データとから導き出される音速と各深度における音速とを比較し、一定の範囲外であれば、前記深度切替回路より前記深度切替機構に切断信号を出力させ、前記タップを切断させることにより前記水中部を沈下させることを更に特徴とする請求項３記載の水中深度自動設定型音響計測ブイ。
【請求項６】
前記吊下ケーブルと前記深度切替機構との間に、前記吊下ケーブルの下方に沿って所定の間隔で前記複数個のタップが設けられ、上方の前記タップが切断される毎に次の前記タップの位置まで前記吊下ケーブルが沈下することを更に特徴とする請求項２記載の水中深度自動設定型音響計測ブイ。
【請求項７】
前記深度切替回路と前記制御回路との間に、前記深度切替回路から出力される切断信号の出力回数をカウントするカウンタを備え、前記カウンタが、前記出力回数をカウントすることによって、設定深度を確認することを更に特徴とする請求項３記載の水中深度自動設定型音響計測ブイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中深度自動設定型音響計測ブイに関し、特に温度センサおよび深度センサを用いて音波伝搬の良い最適深度（音波がより遠距離伝搬を行うことができる深度）に自動設定できる水中深度自動設定型音響計測ブイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の音響計測ブイは、たとえば特開昭６０−１５２９６５号公報に示される様に、音響計測ブイに取り付けられた温度センサを一旦所定の位置（深度）まで吊下げ、温度情報を無線にて送信し、その温度情報によって後述する音響計測ブイの送受波器の深度を決定し、無線による管制によって送受波器の位置をその決定された深度に切り換えることによって、より遠方の目標を探知することを目的としている。
【０００３】
図４は、従来の水中深度多段型音響計測ブイ（特開昭６０−１５２９６５号公報）の一例を示すブロック図である。
【０００４】
この従来の水中深度多段型音響計測ブイは、計測を行うために音響の送信および受信を行う送受波器１０１と、送受波器１０１を吊下げる送受波器吊下ケーブル１０２と、送受波器吊下ケーブル１０２の所定の位置（深度）を何段階かで送受波器１０１と固定することにより送受波器１０１の深度を決める固定タップ１０３と、送受波器吊下ケーブル１０２と固定タップ１０３とを巻き込んだドラム１０４と、固定タップ１０３を接続している送受波器深度切替機構１０５と、固定タップ１０３を切断するための信号を発信するための送受波器深度切替回路１０６と、送受波器深度切替回路１０６を作動させるための電源１０７と、送受波器１０１の信号を送受波器吊下ケーブル１０２を介して無線にて送受信するアンテナ１０８と、送受波器１０１による音響の送信・受信を切り替える送受信切替回路１０９と、水温を計測する温度センサ１１０と、温度センサ１１０用の吊下ケーブルである温度センサ吊下ケーブル１１１と、温度センサ吊下ケーブル１１１を介して送受信切替回路１０９に温度センサ１１０の信号を送信する温度情報送信回路１１２とで構成されている。
【０００５】
次に図４を参照して動作について説明する。水中深度多段型音響計測ブイは海面に投入（この時、電源も投入される）されると、温度センサ１１０を温度センサ吊下ケーブル１１１により吊下げ、海中下に予め決められた一定の深度まで沈下する。
【０００６】
沈下時、温度センサ１１０より出力される温度情報は、温度センサ吊下ケーブル１１１を介して温度情報送信回路１１２で処理され、送受信切替回路１０９を介してアンテナ１０８より送信される。
【０００７】
その信号を外部にて受信し、水中深度多段型音響計測ブイの最適深度を計算し、その最適深度に設定するための管制信号を送信する。管制信号は、水中深度多段型音響計測ブイのアンテナ１０８で受信され、送受信切替回路１０９を介して送受波器深度切替回路１０６に入力される。送受波器深度切替回路１０６は、送受波器深度切替機構１０５に対し対応する固定タップ１０３を切断するための切替信号を送信する。
【０００８】
切替信号を送信するまでは、送受波器１０１は、予め決められている複数の深度のうち、送受波器吊下ケーブル１０２の最も短い長さの点にある固定タップ１０３と送受波器深度切替機構１０５が接続しているため、送受波器１０１は、予め決められた深度の中で最も浅い深度で固定されている。
【０００９】
切替信号が送信されると、選択された固定タップ１０３は切断され、送受波器吊下ケーブル１０２の繰り出しが始まり、切断されなかった固定タップ１０３の送受波器吊下ケーブル１０２の位置まで繰り出して選択された深度に達する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
第１の問題点は、音響計測する前に各深度に対する温度センサによる水温の計測を実施する必要があるということである。音波伝搬の良い音線を確認するため、音響計測する前に温度センサを吊下げ、水温の計測を行った上で最適な深度を計算し、その最適深度まで音響計測を行う送受波器を吊下げ、音響計測を行うというシーケンスとなる。その結果、音響計測を行うまでに時間を要するということになる。音波伝搬の良い最適な音線は、音速および音波の送信角度に依存し、音速は、主に水温に影響される。水温は、時間、季節および海域などの影響を受けるため、音響計測する前に、計測する場所・時間の水温を必ず計測する必要がある。
【００１１】
第２の問題点は、水温を計測するための機能が水中深度多段型音響計測ブイに必要であるということである。前述した様に、水温を計測するために温度センサのみならず温度センサを吊下げさせるための温度センサ吊下ケーブルおよび温度センサからの情報を送信する温度情報送信回路などが必要になり、水中深度多段型音響計測ブイが複雑かつ大きくなるということである。水中深度多段型音響計測ブイは、消耗品であるため安価であることが要求される。また、航空機などから投下して使用する場合があるため小型化され、かつ衝撃、振動、温度などの環境性能に優れたものでなければならない。
【００１２】
本発明の目的は、小型・安価・環境性能に優れ回路規模が小さく、また海面に投入後直ちに音響計測可能な水中深度自動設定型音響計測ブイを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、水温を計測する温度センサと、深度を計測する深度センサと、音響を計測するセンサ部と、沈下しながら深度を切り替えて固定する深度切替固定手段と、沈下しながら前記水温と前記深度とから音速を求め、音波が遠距離伝搬できる最適深度を選定し、前記最適深度にて深度を固定させる制御手段と、を備え、前記最適深度が、前記水温と前記深度とから求めた音速を水面の音速と比較することにより選定されることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項２に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、水面に浮遊する浮上部と、沈下して水中に位置する水中部と、前記浮上部と前記水中部とを接続する吊下ケーブルとを含んで構成され、前記浮上部が、計測停止などの管制信号を受信する受信手段と、外部に情報を送信する送信手段とを備え、前記水中部が、水温を計測する温度センサと、深度を計測して深度切替を制御し音響を計測するプローブ部と、前記プローブ部に取り付けられる深度切替機構と、前記吊下ケーブルを前記深度切替機構に固定する複数個のタップからなるタップ群と、前記吊下ケーブルと前記タップ群とを巻き込んだケーブルパックとを備え、前記水中部が、沈下しながら各深度における水温を用いて各深度における音速を算出し、水面の音速と比較することによって音波が遠距離伝搬できる最適深度を選定し、前記最適深度にて深度を固定させることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項３に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項２記載の前記プローブ部が、音響計測を行うセンサ部と、深度を計測する深度センサと、前記複数個のタップを切断する信号を前記深度切替機構に送出する深度切替回路と、深度切替を実施するか否かを前記深度切替回路の動作有無により制御する制御回路と、前記温度センサ等の電源投入時における初期データを水面データとして記録する記録器と、を備えることを更に特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項４に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項２記載の前記深度切替機構が、前記複数個のタップそれぞれに対し１個づつ備えられ、前記タップの数量と同数であることを更に特徴とする。
【００１８】
さらに、請求項５に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項３記載の前記制御回路が、前記記録器に記録されている水温データと深度データとから導き出される音速と各深度における音速とを比較し、一定の範囲外であれば、前記深度切替回路より前記深度切替機構に切断信号を出力させ、前記タップを切断させることにより前記水中部を沈下させることを更に特徴とする。
【００１９】
さらに、請求項６に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項２記載の前記吊下ケーブルと前記深度切替機構との間に、前記吊下ケーブルの下方に沿って所定の間隔で前記複数個のタップが設けられ、上方の前記タップが切断される毎に次の前記タップの位置まで前記吊下ケーブルが沈下することを更に特徴とする。
【００２０】
さらに、請求項７に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項３記載の前記深度切替回路と前記制御回路との間に、前記深度切替回路から出力される切断信号の出力回数をカウントするカウンタを備え、前記カウンタが、前記出力回数をカウントすることによって、設定深度を確認することを更に特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
音響計測ブイを用いて、より遠方の目標を探知するためには音波が遠距離伝搬できる最適深度に送受波器を設置する必要があり、そのためには音波伝搬と密接な関係がある海中の温度を知る必要がある。
【００２２】
従来の技術では、音響を計測する前に事前に水温計測を行う必要があるという課題および、音響計測ブイは、消耗品であるため安価であることが要求されると共に、航空機などから投下して使用する場合があるため小型化が必要であるということから、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイは、海面の音速と一致する音速が得られる深度が最も音波伝搬に適した最適深度であるとの理論を用い、海面の温度から求まる音速とほぼ一致する深度に自動的に設定される深度設定回路および深度設定機構を備えている。
【００２３】
本発明では、温度センサ吊下ケーブル１１１および温度情報送信回路１１２などを用いず、音響計測する送受波器に取り付けられた温度センサ等の初期データ（海面の水温データ等）を記録し、吊下げながら水温を計測し、海面の音速と一致する音速となる深度にて吊下げを停止することにより、音響計測する前の水温計測−最適深度計算−深度設定というシーケンスを取り去り、直ちに音響計測を行うことができる。また、温度センサ吊下ケーブルおよび温度情報送信回路などを削減でき、小型化を行うことが可能である。
【００２４】
《第１の実施の形態》（構成の説明）次に、本発明の第１の実施の形態の構成について図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第１の実施の形態を示すブロック図である。図１（ｂ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第１の実施の形態を示す概略配置図である。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）を参照すると、水中深度自動設定型音響計測ブイは、海面に浮遊し無線にて情報を送受信する浮上部１と、水中に位置し音響計測する水中部２と、浮上部１と水中部２とを結びタップ７ａ〜７ｅが切断されることにより繰り出される吊下ケーブル３と、で構成されている。
【００２６】
浮上部１は、音響計測を行うセンサ部１０のセンサ信号と深度センサ１１のセンサ信号等を吊下ケーブル３を介して無線にて送信する送信器１５／送信アンテナ１６と、計測停止などの管制信号を無線にて受信する受信器１７／受信アンテナ１８とで構成される。
【００２７】
水中部２は、水温を計測する温度センサ４と、プローブ部５と、プローブ部５に取り付けられている深度切替機構６と、吊下ケーブル３の長さ内で異なる位置に備え付けられ、吊下ケーブル３の途中の長さの位置と深度切替機構６とを固定し、水中部２の深度を吊下ケーブル３の途中の長さの位置に設定するタップ７ａ〜７ｅと、タップ７ａ〜７ｅで構成されるタップ群８と、吊下ケーブル３とタップ群８を巻き込んだケーブルパック９と、で構成される。
【００２８】
従って、吊下ケーブル３が一定の間隔（所定の間隔）で深度切替機構６に固定されることになり、タップ７ａ〜７ｅを切断しない限りそのタップ深度（タップ７ａ〜７ｅのいずれかが規定する深度）でプローブ部５が海中に固定される。タップ群８は、図１では５本のタップ７ａ〜７ｅで構成されているが、５本に限定されるものではない。また、吊下ケーブル３に沿ってタップ７ａ〜７ｅが所定の間隔で装着されるが、この所定の間隔は等間隔であってもよいし、等間隔でなくてもよい。この所定の間隔は予め分かっているので、等間隔であってもなくても音響計測に支障を来すものではない。
【００２９】
プローブ部５は、音響計測を行うセンサ部１０と、深度を計測する深度センサ１１と、タップ群８のタップ７ａ〜７ｅを切断する切断信号を深度切替機構６に送信する深度切替回路１２と、深度切替を実施するか否かを深度切替回路１２の動作有無により制御する制御回路１３と、温度センサ４等の電源投入時の初期データを海面データ（つまり、海面の水温データと海面の深度データ）として記録する記録器１４と、を備えている。
【００３０】
深度切替機構６は、タップ７ａ〜７ｅのそれぞれに対して１個ずつ備えられている。よって、タップ７ａ〜７ｅの数量と同数の深度切替機構６があり、図１では、深度切替機構６の数量は５個となる。
【００３１】
制御回路１３（制御手段）は、深度切替回路１２より、タップ７ａ〜７ｅのそれぞれに接続された深度切替器機構６にＤＣ電圧の有無を表す信号（以下においてＤＣ電圧有り：Ｈ信号と称す、ＤＣ電圧無し：Ｌ信号と称す）を送信させ、Ｈ信号（切断信号）を送られたタップ７ａ〜７ｅは切断され、Ｌ信号を送られたタップ７ａ〜７ｅは切断しないことにより深度切替の制御を実施する。
【００３２】
（動作の説明）次に図１（ａ）、（ｂ）を参照して、第１の実施の形態の動作について説明する。水中深度自動設定型音響計測ブイは、海面に投入されると電源が入り（電源投入）温度センサ４および深度センサ１１が動作を開始し、温度センサ４および深度センサ１１が正常である出力電圧に達した時、その出力信号が海面の水温データおよび深度データとして記録器１４に記録される。また、水中深度自動設定型音響計測ブイが海面に投入されると同時に水中部２の自重にて沈下を始め、吊下ケーブル３がケーブルパック９から繰り出され、水中部２を海面下に吊下げる。
【００３３】
水中部２は海中に沈下しながら、温度センサ４は水温データを、深度センサ１１は深度データを逐次制御回路１３に出力し、制御回路１３はこの吊下深度における音速を導き出す。制御回路１３は、記録器１４に記録されている海面の水温データと海面の深度データから導き出される音速（海面の音速）と比較し、一定の範囲外であれば、深度切替回路１２より深度切替機構６にＨ信号を出力させ、タップ７ａ〜７ｅを切断させることにより水中部２をさらに沈下させる。
【００３４】
一方、水中部２が吊下げられている吊下深度において、温度センサ４が計測した水温データと深度センサ１１が計測した深度データとから導き出される音速が、記録器１４に記録されている海面の水温データと海面の深度データから導き出される音速と比較して、一定の範囲内であったとき、制御回路１３は、深度切替回路１２より深度切替機構６にＬ信号を出力させ、タップ７ａ〜７ｅの切断を行わず、タップ７ａ〜７ｅのいずれかにて水中部２は吊下ケーブル３の繰り出しを止め、吊下げが止まる。つまり、水中部２の沈下が停止する。
【００３５】
吊下げが止まった吊下深度においてセンサ部１０によって音響計測を行い、深度センサ１１の深度データと共に情報（音響計測結果、深度データ、水温データ等）を吊下ケーブル３を介して送信器１５および送信アンテナ１６より無線にて図示しない外部へ送信する。
【００３６】
この一連の動作により、水中部２は、音波伝搬の最適な深度に自動的に吊下げられ音響計測を行うことができる。
【００３７】
《第２の実施の形態》次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図２（ａ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第２の実施の形態を示すブロック図である。図２（ｂ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第２の実施の形態を示す概略配置図である。
【００３８】
図２（ａ）、（ｂ）を参照すると、図１（ａ）、（ｂ）と比較して深度切替回路１２と制御回路１３との間にカウンタ１９が設けられ、深度センサ１１が削除されている。その他の構成は、図１（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施の形態と同一なので、その説明を省略する。
【００３９】
深度切替回路１２から出力されるパルスのＨ信号を、カウンタ１９にてカウントするそのカウンタ数をＡＳＣＩＩ等にて深度センサ１１の情報の代わりに吊下ケーブル３経由にて送信器１５に送ることにより、深度センサ１１を用いずに設定深度を確認することができるという特徴がある。従って、本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、深度センサ１１を用いずに設定深度を確認することができるという効果を有する。
【００４０】
深度センサ１１を用いないで、設定深度を確認する動作について、図を参照してさらに説明する。図３は、本発明の吊下ケーブル３の繰り出しを説明するための図である。タップ７ａ、７ｂがすでに切断され、タップ７ｃが吊下ケーブル３を保持し、タップ７ｃが設定する深度に、水中部２が位置している状態である。ここで、浮上部１とタップ７ａ、タップ７ａとタップ７ｂ、タップ７ｂとタップ７ｃ、タップ７ｃと図示しないタップ７ｄ、図示しないタップ７ｄと図示しないタップ７ｅ、図示しないタップ７ｅとプローブ部５等々の間隔（所定の間隔）である刻み長さがそれぞれ２００ｍに事前に設定されているものとする。従って、吊下ケーブル３の全長は１，２００ｍになる。
【００４１】
水中深度自動設定型音響計測ブイは、海面に投入されると、水中部２の自重によって沈下し、吊下ケーブル３がケーブルパック９から繰り出され、海面下２００ｍの深度に設定される。Ｈ信号が、２回出力されたことを確認できた場合、タップ７ａ、７ｂが切断されるので、さらに吊下ケーブル３がケーブルパック９から繰り出されて４００ｍ沈下する。ここで、図３に示す状態になり、水中部２の自重で沈下する２００ｍを含み、吊下ケーブル３は全長６００ｍが繰り出されたことになる。従って、水中部２の深度が、６００ｍに設定されたことになる。
【００４２】
尚、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施の形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し得るものである。例えば、本実施の形態では深度の設定刻み長さ（所定の間隔）が図３では、２００ｍであるが、この値に限定されることなく必要に応じて変更することが可能である。また、海面、海中を対象として説明したが、水面、水中に対しても適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
第１の効果は、温度センサを吊下げた後、音響計測を行うセンサ部を吊下げさせるのではなくて温度センサと音響計測を行うセンサ部を一緒に吊下げ、温度センサにて水温計測しながら音響計測を行うセンサ部の深度を設定し、音響計測を可能にした事により、水中深度自動設定型音響計測ブイを海中に投入した後に音響計測するまでの時間を短縮し、従来よりも信頼性が高まる効果がある。
【００４４】
第２の効果は、温度センサ吊下ケーブルおよび温度情報送信回路を削減できることである。その理由は、音波伝搬の最適な深度は海面の音速と等しい音速が得られる位置（つまり、深度）であることに着目し、温度センサと深度センサから導き出される音速により海面の音速と一致（ある範囲内で一致する状態を含む）する深度まで深度切替を実施することにより、自動的に最適深度まで音響計測を行うセンサ部を吊下げることを可能にしたためである。
【００４５】
第３の効果は、深度センサを用いずに、従って深度データを送信することなく、設定深度を確認することができるということである。その理由は、深度切替回路と制御回路との間にカウンタが設けられており、深度切替回路から出力されるパルスのＨ信号（切断信号）を、カウンタにてカウントするそのカウンタ数をＡＳＣＩＩ等にて深度センサの情報（深度データ）の代わりに吊下ケーブル経由にて送信器に送ることにより、深度センサを用いずに設定深度を確認することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第１の実施の形態を示すブロック図である。図１（ｂ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第１の実施の形態を示す概略配置図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第２の実施の形態を示すブロック図である。図２（ｂ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第２の実施の形態を示す概略配置図である。
【図３】本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの吊下ケーブルの繰り出しを説明するための図である。
【図４】従来の水中深度多段型音響計測ブイの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    浮上部
２    水中部
３    吊下ケーブル
４    温度センサ
５    プローブ部
６    深度切替機構
７    タップ
８    タップ群
９    ケーブルパック
１０    センサ部
１１    深度センサ
１２    深度切替回路
１３    制御回路
１４    記録器
１５    送信器
１６    送信アンテナ
１７    受信器
１８    受信アンテナ
１９    カウンタ
１０１    送受波器
１０２    送受波器吊下ケーブル
１０３    固定タップ
１０４    ドラム
１０５    送受波器深度切替機構
１０６    送受波器深度切替回路
１０７    電源
１０８    アンテナ
１０９    送受信切替回路
１１０    温度センサ
１１１    温度センサ吊下ケーブル
１１２    温度情報送信回路
【図１】
0003598992.tif 000002
【図２】
0003598992.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003598992.tif 000005