(57)【要約】【課題】消磁手段を任意の位置に設置でき、消磁のデッドポイントが生じない、かつ電力消費を、軽減できる艦艇消磁方法を提供する。【解決手段】艦艇１の発生磁界をマルチダイポール方式で近似し、このマルチダイポールのダイポールモーメントＭ１，……、Ｍ６の各位置に、それぞれのダイポールモーメントＭ１、……，Ｍ６と同じ大きさで逆方向の着磁を施した高温超伝導体を配置し、この高温超伝導体の磁界で、各ダイポールモーメントの磁界を、打ち消すことにより、艦艇の磁界を消磁する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
艦艇の発生磁界をマルチダイポール方式で近似し、前記マルチダイポールの各ダイポールモーメントの大きさに着磁を制御した高温超伝導体を用いて艦艇の磁界を消磁することを特徴とする艦艇消磁方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は艦艇から発せられる磁界を消磁する艦艇消磁方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、艦艇などの船舶から発する磁界を打消すために船体内を複数個の消磁コイルを設け、これらの消磁コイルに流れる電流を制御して消磁コイルへの通電により発生する磁界で船体から発生する磁界を打ち消す艦艇消磁方法が知られている。例えば、船舶の磁性体からなる船体のＸ，Ｙ，Ｚ方向の外部磁界を打ち消すために、船体内に複数個の消磁コイルを設けるとともにその船体内に複数個の磁器検知器からなる磁気監視部を設置し、各磁気検知器から測定された船内磁界に基づいて算出した船外磁気モーメントと、予め測定、算出した各消磁コイル効果による船外磁気モーメントとから、外部磁界を最小にする消磁電流を決定して、各消磁コイルに通電して、消磁する方法が開示されている。（例えば特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８―７８２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記にした従来の消磁コイルによる消磁方法では、消磁コイルの配置が自由でなく、消磁ムラが発生する。つまり艦艇内の隔壁、構造物により、コイルの設置できる空間及び位置に制約があり、設計段階で消磁コイルは理想的な位置に設定できない。したがって、必然的に消磁においてデッドポイントが発生し、完全に消磁できないという問題がある。
【０００４】
また消磁コイル通電により、電流発生のコストが発生する。すなわち消磁状態を保つためには、コイルに通電しなければならない。コイル電流発生のために発電する必要があり、特に潜水艦においては、バッテリの消磁につながるという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、消磁手段を任意の位置に設定でき、消磁のデッドポイントが生じない、かつ電力消費を軽減できる艦艇消磁方法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】
【０００６】
この発明の艦艇消磁方法は、艦艇の発生磁界をマルチダイポール方式で近似し、前記マルチダイポールの各ダイポールモーメントの大きさに着磁を制御した高温超伝導体を用いて艦艇の磁界を消磁することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によればダイポールモーメントの大きさに着磁を制御した高温超伝導体を用いて消磁しており、高温超伝導体は消磁コイルよりも大きさを小さくできるので、自由な設定位置、設定角度が得られ、消磁のデッドポイントがない。したがって消磁ムラなど生じず完全に着磁できる。
【０００８】
また、高温超伝導体は、一度着磁した磁化は、常温に戻すまでには半永久に持続する。したがって消磁のために通電を継続する必要がなく、電力消費を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、実施の形態により、この発明を、さらに詳細に説明する。以下で説明する実施形態は、艦艇の発生磁界をマルチダイポールの各ダイポールモーメントの大きさに着磁を制御した高温超伝導体を用いて消磁するものである。
【００１０】
一般に艦艇は、図１の（a）に示すように、船体（船殻）１に、隔壁２、発電機３，エンジン４、艦橋５，クレーン６などの磁気源を有する。これらの磁気源によりの磁界が重畳して船体磁界を形成している。船体より例えば、図１の（ｂ）に示す磁界Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚを発生する。この磁界Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚは艦艇のキール下の磁気波形を示し、Ｈｘは船首尾方向の磁界、Ｈｙは船首尾方向に直交する水平方向の磁界、Ｈｚは船首尾方向に直交する垂直方向の磁界である。
【００１１】
ここでは船体１から発する磁界をマルチダイポール方式による磁界に近似している。図２に示すように船体１から発する磁界は艦艇内の所定の各ポイントにダイポールモーメントＭ１、Ｍ２、〜、Ｍｎを仮定し、これらのダイポールモーメントＭ１、Ｍ２、〜、Ｍｎは、外部磁界から最小自乗法等により算出する。マルチダイポール方式による計算式は後述する。
【００１２】
この方式においてはダイポールモーメントの仮定位置は必ずしも磁性体位置に設定される訳ではない。艦艇内で均等な距離、あるいは艦艇内で後述する高温超伝導体カプセルを設置できる位置に仮定することができる。このような位置で各ダイポールモーメントを逆計算すれば、高温超伝導体カプセル設置について消磁コイルのように隔壁、構造物の障壁を考慮しなくてよく、また消磁コイルの設計自体が不要になり、艦艇の設計、製作においてコストダウンにつなげることができる。
【００１３】
各ダイポールモーメントＭ１、〜、Ｍｎの近傍に高温超伝導体バルクを用いた磁石を配置しこの高温超伝導体バルクの磁化を制御しダイボールモーメントと逆方向で同値の磁界とすることにより消磁を行うことができる。高温超伝導体バルク体は磁化により、非常に高い発生磁界が得られることが知られている。ここでは、たとえば、Ｇｄ‐Ｂａ‐Ｃｕ‐Ｏ系（Ｇｄ系）材料、Ｙ‐Ｂａ‐Ｃｕ‐Ｏ系（Ｙ系）材料等のものを使用すると良い。
【００１４】
ここで使用する高温超伝導体バルクを用いた磁石を図３に示す。ＬＮ２（液体窒素）容器１１に高温超伝導体１２をいれたカプセル１３を超伝導磁石１４で磁界を加え得るようにして外容器１５に入れる。カプセル１３に対し超伝導磁石１４で高磁場を印加しながらＬＮ２を流入し冷却してゆく。次に高温超伝導体１２が超伝導状態になり磁束をトラップして磁化した後に、徐々に印加磁界を低減してゆく。このようにして、高磁場を発生する磁石を作成する。この方法で着磁した超伝導体は、強力な磁極を発生する半永久磁石となり、消磁コイルと同等の磁界を発生できる。磁化のコントロールは、超伝導磁石１４への電流の調整で可能であり、液体窒素（ＬＮ２）等の冷媒を取り去り、常温に戻すことで着磁を解消できる。
【００１５】
次に高温超伝導体を用いて艦艇を消磁する場合を説明する。図４に示すように船体に例えば６個のダイポールモーメントＭ１、〜、Ｍ６によるマルチダイポール方式での磁化を計算する。そして、それと同等の大きさを持つ高温超伝導体を作成すれば、ダイポールモーメントＭ１、〜、Ｍ６を仮定した各位置において、磁界の向きを逆向きにすれば、モデル上では、その磁化は零となり、完全に磁界を打ち消すことができる。
【００１６】
上記、図４の６個のダイポールモーメントのうち、例えば、ダイポールモーメントＭ１について、
Ｍ１ｘ＝１０００〔×１００ｎＴ．ｍ３〕
Ｍ１ｙ＝  ５００〔×１００ｎＴ．ｍ３〕
Ｍ１ｚ＝１０００〔×１００ｎＴ．ｍ３〕
と計算された場合、Ｍ１及び、その各成分Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ、Ｍ１ｚは、図５に示すものとなる。したがって、ダイポールモーメントＭ１と同じ位置に高温超伝導体を設置し、高温超伝導体の角度及び磁化を調整して、−Ｍ１の磁界を発生させてやることにより、ダイポールモーメントＭ１を消磁できる。ダイポールモーメントＭ１、〜、Ｍ６に対応して、図６に示す高温超伝導体カプセル１３を置く。この高温超伝導体カプセル１３は、直径３００ｍｍ、高さ５００ｍｍ程度の大きさのものを使用する。個々には、勿論大きさの異なるものを適宜使用してもよいことは、言うまでもない。図６の高温超伝導体カプセル１３は２軸シンバル方向の吊下げ具２６によって船体に吊下げ取り付ける。吊下げ具２６による角度調整で、その磁化（着磁量）を上記Ｍ１と同値とし、Ｍ１と反対方向きに設置すれば、Ｍ１は相殺され、ダイポールモーメントＭ１による発生磁界をキャンセルできる。以下Ｍ２、〜、Ｍ６についてもＭ１の場合と同等にすることにより、この艦艇の磁界をキャンセルできる。
【００１７】
上記したマルチダイポール方式について説明する。
【００１８】
原点にある１個のダイポールモーメントＭによる観測点（x、y、z）の磁界は次式で与えられる。
【００１９】
Ｈｘ＝１００×〔（３ｘ２‐ｒ２）・Ｍｘ＋３ｘｙ・Ｍｙ＋３ｘｚ・Ｍｚ〕／ｒ５〔ｎＴ〕
Ｈｙ＝１００×〔３ｘｙ・Ｍｘ＋（３ｙ２‐ｒ２）・Ｍｙ＋３ｙｚ・Ｍｚ〕／ｒ５〔ｎＴ〕
Ｈｚ＝１００×〔３ｘｚ・Ｍｘ＋３ｙｚ・Ｍｙ＋（３ｚ２‐ｒ２）・Ｍｚ〕／ｒ５〔ｎＴ〕
Ｍｘ：ダイポールモーメントのＸ成分
Ｍｙ：ダイポールモーメントのＹ成分
Ｍｚ：ダイポールモーメントのＺ成分
ｒ：ダイポールモーメントと観測点Ｐとの距離  ｒ＝（ｘ２＋ｙ２＋ｚ２）０．５
ダイポールモーメントＭ及び、その各成文Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚと観測点Ｐとの関係を図７に示す。
【００２０】
マルチダイポール方式とは、ダイポールモーメントが艦艇内に複数個分布していると仮定し、それぞれのダイポールモーメントからの磁界の積算で磁界を近似するという考え方である。例えば、図８のようにダイポールの個数がｎ＝６個の場合、その磁界は次の式で与えられる。
Ｈｘ（全体）＝１００×〔（３ｘ１２‐ｒ１２）・Ｍｘ１＋３ｘ１ｙ１・Ｍｙ１＋３ｘ１ｚ１・Ｍｚ１〕／ｒ１５
＋１００×〔（３ｘ２２‐ｒ２２）・Ｍｘ２＋３ｘ２ｙ２・Ｍｙ２＋３ｘ２ｚ２・Ｍｚ２〕／ｒ２５
＋・・・・・・・
＋１００×〔（３ｘ６２‐ｒ６２）・Ｍｘ６＋３ｘ６ｙ６・Ｍｙ６＋３ｘ６ｚ６・Ｍｚ６〕／ｒ６５〔ｎＴ〕
Ｈｙ（全体）＝１００×〔３ｘ１ｙ１・Ｍｘ１＋（３ｙ１２‐ｒ１２）・Ｍｙ１＋３ｙ１ｚ１・Ｍｚ１〕／ｒ１５
＋１００×〔３ｘ２ｙ２・Ｍｘ２＋（３ｙ２２‐ｒ２２）・Ｍｙ２＋３ｙ２ｚ２・Ｍｚ２〕／ｒ２５
＋・・・・・・・
＋１００×〔３ｘ６ｙ６・Ｍｘ６＋（３ｙ６２‐ｒ６２）・Ｍｙ６＋３ｙ６ｚ６・Ｍｚ６〕／ｒ６５〔ｎＴ〕
Ｈｚ（全体）＝１００×〔３ｘ１ｚ１・Ｍｘ１＋３ｙ１ｚ１・Ｍｙ１＋（３ｚ１２‐ｒ１２）・Ｍｚ１〕／ｒ１５
＋１００×〔３ｘ２ｚ２・Ｍｘ２＋３ｙ２ｚ２・Ｍｙ２＋（３ｚ２２‐ｒ２２）・Ｍｚ２〕／ｒ２５
＋・・・・・・・
＋１００×〔３ｘ６ｚ６・Ｍｘ６＋３ｙ６ｚ６・Ｍｙ６＋（３ｚ６２‐ｒ６２）・Ｍｚ６〕／ｒ６５〔ｎＴ〕
各ダイポールモーメントの３軸成分を実測磁界から最小自乗法等で逆算して求め、求められた各ダイポールモーメントから、任意の水深の磁界を逆計算する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】艦艇の磁界発生を説明する図である。
【図２】艦艇の磁界をマルチダイポールモーメントで示す図である。
【図３】本発明の実施形態で使用する高温超伝導体バルクを用いた磁石を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態を説明する艦艇のマルチダイポールの配置例を示す図である。
【図５】同マルチダイポールの一つのダイポールモーメント及びその成分値を示す図である。
【図６】上記実施形態で使用される高温超伝導体カプセルの取り付け例を示す概略図である。
【図７】マルチダイポール方式を説明する。１つのダイポールモーメント及び、その成分と磁界測定点Ｐの関係を示す図である。
【図８】マルチダイポール方式を説明するための艦艇のマルチダイポールの配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１  ＬＮ２容器
１２  高温超伝導体
１３  カプセル
１４  超伝導磁石
１５  外容器」
１６  冷凍器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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