(57)【要約】【課題】プラットホームの動揺に影響されず姿勢を維持できる水中音響機器取付方法及びその装置を提供する。【解決手段】プラットホーム５の水中部分にジンバル機構２を取付け、ジンバル機構２に球殻状のカプセル３を取付け、カプセル３内に液体を充填し、カプセル３内に水中音響機器４を取付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体、浮体等のプラットホームの水中部分に水中音響機器を取付ける方法において、
上記プラットホームの水中部分にジンバル機構を取付け、
上記ジンバル機構に球殻状のカプセルを取付け、
上記カプセル内に液体を充填し、
上記カプセル内に上記水中音響機器を取付けることを特徴とする水中音響機器取付方法。
【請求項２】
上記水中音響機器は、音響指向性を鉛直下方に向けて取付けることを特徴とする請求項１記載の水中音響機器取付方法。
【請求項３】
船体、浮体等のプラットホームの水中部分に水中音響機器を取付ける装置であって、
ジンバル機構と、
上記ジンバル機構に取付けられ、内部に上記水中音響機器を取付け可能な球殻状のカプセルとを備えたことを特徴とする水中音響機器取付装置。
【請求項４】
上記カプセルは、水中音響を透過する材質からなることを特徴とする請求項３記載の水中音響機器取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラットホームの動揺に影響されず姿勢を維持できる水中音響機器取付方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中測位装置、水中音響通信装置等の水中音響を利用する装置は、水中音響センサ、水中音源等の水中音響機器を水中で使用する。水中音響機器を船体、浮体等のプラットホームに搭載する場合、従来、プラットホームの内部又は外殻に対し、水中音響機器を直接、剛に取付けている。
【０００３】
特許文献１には、直交３軸の回転自由度を有するジョイントとこのジョイントを回転移動させるアクチュエータとを用いて送受波器を位置制御して船体の動揺による送受波器の動揺をキャンセルする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４４５２８号公報
【特許文献２】特開平３−７３８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水中測位装置は、水中に存在する目標物に対する相対的な方位、距離を計測するが、目標物の絶対方位、絶対座標を知るためには、水中測位装置の絶対方位、絶対座標が既知である必要がある。波浪、水流、風などによりプラットホームが動揺すると、水中測位装置が動揺して絶対方位、絶対座標が不安定になる。従来は、水中測位装置において、水中音響機器の動揺による方位ずれ、座標ずれは、計算により補正している。しかし、補正計算では、応答遅れや、測位精度低下の問題がある。
【０００６】
また、水中測位装置や水中音響通信装置において、鉛直下方の目標物に対して測位や通信をする場合、水中音響機器の音響指向性を鉛直下方に向けて水中音響機器をプラットホームに取付ける。しかし、プラットホームが動揺すると、水中測位装置が動揺して音響指向性の向きが鉛直下方から逸れてしまう。このため、プラットホームの動揺によらず、水中音響機器の音響指向性を鉛直下方に維持する方法が望まれている。
【０００７】
また、特許文献１の取付方法は、構成が複雑大規模で、かつ、位置制御に動力を必要とする。しかし、水中測位装置や水中音響通信装置の分野では、無人で小型のプラットホームに水中音響機器を搭載する用途があり、複雑大規模なものや動力を必要とするものは好ましくない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、プラットホームの動揺に影響されず姿勢を維持できる水中音響機器取付方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の方法は、船体、浮体等のプラットホームの水中部分に水中音響機器を取付ける方法において、上記プラットホームの水中部分にジンバル機構を取付け、上記ジンバル機構に球殻状のカプセルを取付け、上記カプセル内に水もしくは水と音響的に等価な液体を充填し、上記カプセル内に上記水中音響機器を取付けるものである。
【００１０】
上記水中音響機器は、音響指向性を鉛直下方に向けて取付けてもよい。
【００１１】
また、本発明の装置は、船体、浮体等のプラットホームの水中部分に水中音響機器を取付ける装置であって、ジンバル機構と、上記ジンバル機構に取付けられ、内部に上記水中音響機器を取付け可能な球殻状のカプセルとを備えたものである。
【００１２】
上記カプセルは、水中音響を透過する材質からなっている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１４】
（１）プラットホームの動揺に影響されず姿勢を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示す水中音響機器取付装置の構成図である。
【図２】本発明の水中音響機器取付装置を適用する水中航行体制御システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係る水中音響機器取付装置１は、ジンバル機構２と球殻状のカプセル３とを備え、ジンバル機構２にカプセル３が取付けられ、カプセル３内に水中音響機器４が取付けられる。
【００１８】
取付方法を詳しく述べると、プラットホーム５の水中部分にジンバル機構２を取付け、ジンバル機構２にカプセル３を取付け、カプセル３内に水を充填し、カプセル３内に水中音響機器４を取付ける。水中音響機器４は、カプセル３内に設けられた固定手段により、カプセル３と一体になるように固定される。固定手段としては、フランジのような固定部材に水中音響機器４をボルトで取付けてもよいし、水中音響機器４を固定部材やカプセル３に接着してもよい。また、このとき水中音響機器４の音響指向性が常に一定の方向を向くように、水中音響機器４をカプセル３に固定することができる。
【００１９】
プラットホーム５は、船舶や浮体などを指す。プラットホーム５の外殻（底部）には、必須ではないが、整流覆い６が設けられる。整流覆い６は、ジンバル機構２が水流の影響を受けないよう、ジンバル機構２の周囲を覆うものである。整流覆い６は、アクリル、耐圧ガラスや薄い鉄板など、水中音響の透過を妨げない材質からなり、音響窓を構成する。整流覆い６の内部には、水が充填されている。整流覆い６の具体例としては、ソナードームが知られている。
【００２０】
ジンバル機構２は、それ自体はよく知られているものであるが、従来は、空気中で使用されるのに対し、本発明では水中で使用されるため、カプセル３と組み合わせてある。
【００２１】
カプセル３は、球殻状に形成され、内部には水中音響機器４が取付けられると共に、水が充填される。カプセル３は、アクリル、耐圧ガラスや薄い鉄板など、水中音響の透過を妨げない材質からなり、音響窓を構成する。カプセル３内に充填する液体は、水でなくとも、ひまし油など、水と音響的に等価な液体（音響インピーダンス（物質の密度と物質中の音速の積）の値が水の値と等しく、音響の媒質としての特性が水と同等である物質）であればよい。また、ひまし油などの凝固点の低い液体を使用することで、寒冷地で使用した場合の凍結を防ぐことができる。
【００２２】
次に、図１の水中音響機器取付装置１の作用を説明する。
【００２３】
本発明者は、水中音響機器４の姿勢維持のために、空気中で使用されるジンバル機構２を水中でも使用できないかと考えた。すなわち、プラットホーム５の動揺時にも水中音響機器４の姿勢を維持できるよう、整流覆い６内又はプラットホーム５の外殻に、ジンバル機構２を取付け、ジンバル機構２に水中音響機器４を取付けることを考えた。
【００２４】
しかし、水中にあっては、水の粘性や重量が空気よりもはるかに大きいため、水中音響機器４の動き（プラットホーム５やそのすぐ周囲の水との相対的な動き）が流体抵抗により緩慢になり、プラットホーム５の動揺に対して姿勢を維持しようとする動きが追従しきれず、水中音響機器４の姿勢が維持できなくなる。
【００２５】
水中音響機器４は、図示例では、比較的単純な段差付きの円筒形としたが、仕様やデザイン等により、多様な複雑形状を取り得る。このため、水中音響機器４が動く方向により、水から受ける流体抵抗も一定しない。よって、プラットホーム５がさまざまのピッチ成分、ロール成分、ヨー成分で動揺すると、水中音響機器４の姿勢が複雑にずれる。
【００２６】
そこで、本発明者は、水中音響機器４を球殻状のカプセル３に水もしくは水と音響的に等価な液体と共に封入し、このカプセル３をジンバル機構２に取付けるようにした。球殻状のカプセル３は、表面が滑らかであり、水中音響機器４とは異なり凹凸が無いため、外部の水から受ける流体抵抗は、小さく、かつ、方向によらず均一である。特に、ジンバル機構２に取付けられたカプセル３の動きは、自身の表面に沿った回転の動きであるから、水から受ける流体抵抗はほとんどない。
【００２７】
図１の水中音響機器取付装置１において、プラットホーム５が動揺すると、整流覆い６内に封じ込まれている水もプラットホーム５に随伴して動揺する。ジンバル機構２に取付けられたカプセル３は、整流覆い６内の水と相対的に動いて姿勢を維持しようとする。このとき、カプセル３は、整流覆い６内の水から受ける流体抵抗がほとんどないので、円滑に動くことができる。
【００２８】
カプセル３の内部では、カプセル３に取付けられている水中音響機器４はもとより、水もカプセル３の動揺の影響を受けにくい。
【００２９】
このようにして、カプセル３が整流覆い６内の水に対して円滑に動いて姿勢を維持するので、プラットホーム５が動揺しても水中音響機器４の姿勢を安定に維持することができる。
【００３０】
次に、本発明の水中音響機器取付装置１の適用例を説明する。
【００３１】
図２に示されるように、自律航行可能な水中航行体２１に各種のセンサを搭載して水中の資源調査を行うシステムにおいて、水中航行体２１に対して水上での測位情報を伝えたり、水中航行体２１の調査データを水上の母船２２や地上の施設（図示せず）に送信したりするために、水中航行体２１の鉛直上方の水面に自律航行可能な水上航行体２３を航行させる。
【００３２】
水中航行体２１と水上航行体２３とは、水中音響通信装置を用いて通信を行う。このために、水上航行体２３には、音響指向性を鉛直下方に向けて図１の水中音響機器４を取付ける。
【００３３】
水中航行体２１は水中を航行するため、波浪、水流、風による動揺はほとんどない。しかし、水上航行体２３は水面に浮いているため、波浪、水流、風により動揺する。水上航行体２３は、無人艇であり、一般の船舶に比して船体が小さい。このため、水上航行体２３は、一般の船舶より動揺が大きく、水中音響機器４が安定して音響指向性を鉛直下方に向けた姿勢を維持することが難しい。したがって、水中音響機器４が常に安定して音響指向性を鉛直下方に向けた姿勢を維持するために、図１に示した本発明の水中音響機器取付装置１を応用する。このとき、水中音響機器４は、音響指向性が常に鉛直下方に向くように、水中音響機器４の重心がカプセル３の中心より下に位置するように固定される。
【符号の説明】
【００３４】
１  水中音響機器取付装置
２  ジンバル機構
３  カプセル
４  水中音響機器
５  プラットホーム
６  整流覆い
【図１】
2011038901.tif 000003
【図２】
2011038901.tif 000004