(57)【要約】【課題】漂流ブイを効率的に回収することができる漂流ブイ及び流れ観測装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態にかかる漂流ブイは、水面に浮遊可能に構成された胴部と、前記胴部の周りに設けられた安定板と、を備え、前記安定板は、傾斜可能に設けられたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮遊可能に構成された胴部と、
前記胴部の周りに設けられた安定板と、を備え、
前記安定板は、傾斜可能に設けられたことを特徴とする漂流ブイ。
【請求項２】
前記安定板は前記胴部の周りにおいて一方側が軸支され、他方側が上下に移動しながら回動可能に構成され、海洋において安定板が受ける波力に応じて傾斜することで前記波力から推進力を得ることを特徴とする請求項１に記載の漂流ブイ。
【請求項３】
複数の前記安定板を有し、
複数の前記安定板はそれぞれ前記胴部に接続されたロッドに軸支され、
前記胴部には位置情報取得機能及び位置情報発信機能が搭載されたことを特徴とする請求項２に記載の漂流ブイ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の漂流ブイを複数備えるとともに、
流れ場に配された前記漂流ブイの位置情報に基づいて前記流れ場の流れを観測するデータ観測部を備えたことを特徴とする流れ観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漂流ブイ及び流れ観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、環境状況や環境変化を調べるために、潮流などの流れを調査することが行われている。流れの調査には大きく分けてオイラー的手法とラグランジュ的手法がある。ラグランジュ的手法は固定された地点で流れの変化を時間的に観測する方法であり、複数の地点で観測を行うことにより、流れ場全体の変化を知る方法である。オイラー的手法は流れの中においた粒子の動きに着目し、動きの変化を時間的に観測し、粒子の動きを観測することで、流れ場全体の変化を知る方法である。この方法では漂流ブイと呼ばれるトレーサを用いて流れの観測を行っている（例えば、特許文献１参照）。例えばオイラー的手法による潮流観測の一例として、複数の漂流ブイを海洋に投入し、それぞれの漂流ブイが潮流や波に流されて海洋を漂流しながら、自身の位置情報を発信する。これらの複数の漂流ブイの時間毎の位置情報とこれに基づく移動経路などから、流れ場の流れを観測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１７０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した方法では、漂流ブイを紛失することを前提とした観測方法が提案されているが、測定の度に新しい漂流ブイを使用するため回数に応じた多くの漂流ブイが必要となる。このため、コストが高くなり、環境面でも望ましくない。漂流ブイの位置情報に基づいて回収船で回収する手段も提案されているが、漂流ブイは潮流等の影響で移動するため回収が困難であり、回収作業が非効率となる。
【０００５】
そこで本発明は、漂流ブイを効率的に回収することができる漂流ブイ及び流れ観測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態にかかる漂流ブイは、水面に浮遊可能に構成された胴部と、前記胴部の周りに設けられた安定板と、を備え、前記安定板は、傾斜可能に設けられたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一形態にかかる流れ観測装置は、前記漂流ブイを複数備えるとともに、流れ場に配された前記漂流ブイの位置情報に基づいて前記流れ場の流れを観測するデータ観測部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、漂流ブイを効率的に回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる海洋流れ観測装置のシステム構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態にかかる海洋流れ観測装置の漂流ブイの構造を示す平面図。
【図３】同漂流ブイの側面図。
【図４】同漂流ブイの正面図。
【図５】同漂流ブイのブレーキの構成を示す説明図。
【図６】同漂流ブイの漂流時における安定板の動作を示す説明図。
【図７】同漂流ブイの漂流時における安定板の動作を示す説明図。
【図８】同漂流ブイの漂流時における動作を示す説明図。
【図９】同漂流ブイの回収方法を示す説明図。
【図１０】同漂流ブイの進行方向と舵の方向を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態かかる海洋流れ観測装置１および漂流ブイ１０について、図１乃至図１０を参照して説明する。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。例えばＸ軸は漂流ブイ１０の走行方向（前方）に、Ｙ軸は漂流ブイの幅方向に、Ｚ軸は上下方向に、それぞれ沿っている。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【００１１】
図１に示されるように、海洋流れ観測装置１は、海洋に投下される複数の漂流ブイ１０と、漂流ブイ１０からの位置情報を取得するデータ観測部２０と、漂流ブイ１０を回収する回収船３０を備えて構成されている。
【００１２】
図２乃至図４及び図１０に示すように、漂流ブイ１０は、海洋に浮遊可能に構成され、胴部１１と、胴部１１の周りに設けられた複数の安定板１２と、安定板１２を支持する複数の支持ロッド１３（ロッド）と、複数の支持ロッド１３を連結するストッパ１４と、ブレーキ１５と、舵１６と、を備えている。なお、図中Ｗは波の表面（水面）を示している。
【００１３】
胴部１１は、箱状に構成されている。胴部１１の高さ方向の長さＨ１、進行方向の長さＬ１、及び進行方向と直交する幅方向の長さＷ１は、１０ｃｍ〜１００ｃｍに構成されている。幅方向の長さＷ１は好ましくは１０ｃｍ〜３０ｃｍである。漂流ブイ１０は、胴部１１内に、位置検出部１０ａ、ブイ通信部１０ｂ、ブイ制御部１０ｃ、及び電源部１０ｄ、を備える。
【００１４】
安定板１２は胴部１１の幅方向両側においてそれぞれ前後に２つずつ、計４枚設けられている。
【００１５】
複数の安定板１２は例えば合成樹脂材で剛性を有するプレート状に構成されている。安定板１２は側面視においていわゆる流線形状を成し、内部に中空構造を有している。
安定板１２の一方側の端部が支持ロッド１３によってそれぞれ胴部１１に軸支されている。安定板１２の他方側の端部は自由端になっている。
【００１６】
安定板１２は上下方向中央よりも上位、例えば上端部から高さ寸法の１／３程度の位置に、支持ロッド１３にて固定されている。安定板１２は、水面の抵抗を受けることによって漂流ブイ１０を水面において姿勢を安定的して浮遊させる機能を有する。
【００１７】
安定板１２はいずれも支持ロッド１３を中心として、回動可能になっている。すなわち、他方側が上下に移動しながら胴部１１に対して傾斜するようになっている。複数の安定板１２はいずれも一方側が軸支され、他方側が可動に設置されている。胴部１１の側面所定位置に設けられたストッパ１４により安定板１２の可動範囲が規制されている。
【００１８】
安定板１２を、中央よりも前方の一方側の部分を軸として回動可能としたことにより、波によって水面に合わせた姿勢となり、波の上下方向の力を一方側の推進力に変化させることが可能になる。
【００１９】
支持ロッド１３には、安定板１２の回動を停止するブレーキ１５が設けられている。
【００２０】
支持ロッド１３には、軸の回転角度（回転位置）を検出するロータリエンコーダ等の角度検出部１３ａが設けられ、軸の回転角度（回転位置）が検出可能に構成されている。
【００２１】
ブレーキ１５はディスクブレーキである。図５に示すように、ブレーキ１５は、支持ロッド１３に固定されたブレーキディスク１５ａと、ブレーキディスク１５ａを挟持可能な一対のブレーキパッド１５ｂと、ブレーキパッド１５ｂにそれぞれ接続されたブレーキアーム１５ｃと、ブレーキアーム１５ｃを開閉する開閉機構１５ｄと、を備える。開閉機構１５ｄは、ブレーキアーム１５ｃに接続されたワイヤ１５ｅと、回転によりワイヤ１５ｅを巻き取りあるいは巻出すことでワイヤ１５ｅの長さを調整する巻き取りリール１５ｆと、巻き取りリール１５ｆを収容するリールケース１５ｇと、を備える。
ブレーキ１５は、安定板１２を固定して回動しない状態とする第１の状態と、安定板１２の固定を解除して回動可能な状態とする第２の状態と、で切替え可能であり、ブイ制御部１０ｃにより動作制御可能に構成されている。
【００２２】
舵１６は、胴部１１の後端部に設けられている。舵１６はブレード状に構成され、その向きが変更可能に構成されている。
【００２３】
位置検出部１０ａは、ＧＰＳアンテナ及び磁気センサを備える。位置検出部１０ａは海洋に漂流している漂流ブイ１０の位置情報として位置と方位を検出する。
【００２４】
ブイ通信部１０ｂは、無線通信の発信部及び受信部を備える。ブイ通信部１０ｂは、位置検出部にて検出した情報を発信することでデータ観測部２０に位置情報を報知する。
【００２５】
すなわち、胴部１１には位置情報取得機能及び位置情報発信機能が搭載されている。
【００２６】
ブイ制御部１０ｃは、予め設定された各種の情報やプログラムに基づいて、あるいはデータ観測部２０のホスト制御部２０ａからの指令により、漂流ブイ１０の各部の動作を制御する制御回路を備える。
【００２７】
ブイ制御部１０ｃは、位置検出部１０ａからの情報に基づき、操舵制御やブレーキ制御を行う。具体的には、例えばデータ観測部２０のホスト制御部２０ａから、ブイ通信部１０ｂに目標地点の情報が与えられると、ブイ制御部１０ｃは、この目標地点の情報と、位置検出部１０ａのＧＰＳアンテナや磁気センサで検出された漂流ブイ１０の現在の位置情報から、ブレーキ１５の動作を制御することで安定板１２の動作を制御するとともに、舵１６の方向を制御する。例えば、ブイ制御部１０ｃは、漂流時（潮流観測時）にブレーキ１５を第１状態として安定板１２を固定し、波力推進で位置を変えたい場合に、ブレーキ１５を第２状態として安定板１２の固定を解除する。このとき、ブイ制御部１０ｃは角度検出部１３ａで検出される角度情報に基づき、安定板１２が水平となる位置を検出し、その位置でブレーキ１５を作動させて安定板１２を固定する。
【００２８】
データ観測部２０は、各種情報に基づいて漂流ブイ１０の動作や回収船３０の動作を制御するホスト制御部２０ａと、ブイ通信部１０ｂから発信される情報を受信し、あるいは通信部１０ｂに情報を発信する、ホスト通信部２０ｂと、を備える。例えば管制官が通信部１０ｂからの情報に基づいて、漂流ブイ１０の目標地点を決定し、入力操作を行うことで、ブイ通信部１０ｂに目標地点に関する情報を発信する。
【００２９】
回収船３０は例えば海洋の目的地点に向けて移動可能に構成されている。回収船３０は、ホスト制御部２０ａからの指令を受ける受信部３０ａを備え、データ観測部２０と無線通信可能に構成されている。回収船３０が、データ観測部２０からの指令に基づいて、漂流ブイ１０の地点まで移動することで、漂流ブイ１０を回収することが可能である。
【００３０】
上記のように構成された海洋流れ観測装置１を用いた海洋観測方法では、まず海洋に複数の漂流ブイ１０を投入する。海洋へ投入された複数の漂流ブイ１０は、海面で浮遊しながら、海流や潮流によって流されていく。そして漂流ブイ１０は位置検出部１０ａによって例えば１秒ごとに自己の位置情報を検出し、その位置情報をブイ通信部１０ｂにより発信する。データ観測部２０では複数の漂流ブイ１０からの位置情報に基づいて流れ場の流れを観測することができる。
【００３１】
以下図６乃至図１０を参照して海洋における安定板１２及び漂流ブイ１０の動作について説明する。図６及び図７は、波による力の方向と、安定板１２の動作と、推進力の関係を示している。海面において波による水面の上下動に対して、海面に浮かぶ物体（ここでは漂流ブイ１０）は遅れて上下動する。すなわち、つり合いの状態から浮力が変化するが、慣性力と流体の粘性抵抗の影響から遅れが生じる。流体と物体の動きにずれ（位相差）が生じることを利用して、可動式の安定板１２が傾斜する。
【００３２】
図６は波によって上方に力が働く場合の動作を示している。ここでは波力によって水の動作に遅れて漂流ブイ１０を上方に移動するため、安定板１２に対して下方向の水圧がかかる。ここで、安定板１２の前方は軸支されて固定されているため、安定板１２の後方が下がるように傾斜する。すると後ろ下がりの安定板１２に下方向の水圧がかかることにより、漂流ブイ１０が前方へ移動する推進力が発生する。
【００３３】
一方、図７は波によって下方に力が働く場合の動作を示している。ここでは波力によって、水の動作に遅れて漂流ブイ１０が下方に移動するため、安定板１２に対して上方向の水圧がかかる。ここで、安定板１２の前方は軸支されて固定されているため、安定板１２の後方が上がるように傾斜する。すると後ろ上がりの安定板１２に上方向の水圧がかかることにより、漂流ブイ１０が前方へ移動する推進力が発生する。
【００３４】
すなわち、自由端となっている後方部分が波の力で上下に移動しながら安定板１２が傾斜すると、傾斜した安定板１２は上下方向を含む波の力を前方に向けるように変換させ、漂流ブイ１０を前方向に進める推進力を得ることができる。
【００３５】
このため、安定板１２の一方のみを固定して可動式にすることにより、上下動により生じる抵抗力（抗力）を、一方向に向けることができる。
【００３６】
すなわち、図８、図９に示すように安定板１２がフィンのように動くことで波の力を推進力に変えて漂流ブイ１０を一方向に前進させる。この安定板１２による波力推進の作用によって、漂流ブイ１０は波の力を受けて前進しながら移動する。図９は時間毎の漂流ブイ１０の移動経路を示している。この漂流ブイ１０の移動軌跡や移動速度、潮流などの各種情報から、漂流ブイ１０の進行方向や経路を予測することができる。また海が荒れたときや船が出せない場合にも漂流ブイ１０が好ましくない方向へ行かないように推進力を得ることができる。回収船３０では、漂流ブイ１０の移動経路や潮流などの情報によって決定されたブイ回収地点に移動し、漂流ブイ１０の回収が行われる。
【００３７】
図１０は、舵１６の方向と、進行方向との関係を示す説明図である。図１０に示すように、舵１６が胴部１１の軸方向に沿う第１方向を向いている場合、水流は舵１６の方向と同方向であり、推進力と進行方向は同軸の逆方向に向かう。一方、舵１６を図中上方である一方側に向けると、水流が舵１６の方向に向けられ、下方への旋回力が働き、進行方向は、推進力に対して上方に、傾斜する方向となる。他方、舵１６を図中下方となる他方側に向けると、水流が舵１６の方向に向けられ、上方への旋回力が働き、進行方向は推進力に対して下方に、傾斜する。
【００３８】
本実施の形態に係る漂流ブイ１０及び海洋流れ観測装置１では、漂流ブイ１０が波の力を推進力として自律的に航行することが可能となるとともに漂流ブイ１０の進行方向が予測しやすくなる。このため回収時期及び回収地点が予測でき、例えば回収船３０の目的位置を決定しやすくなり、漂流ブイ１０の回収が容易となる。
【００３９】
また、波力推進により海が荒れたときに回収地点にいけない場合に波が収まるまでの間回収地点付近にとどまったり、陸上からの回収が容易な地点まで移動したりすることが可能になり、回収の手間とコストが小さくなる。
【００４０】
本実施形態にかかる漂流ブイ１０は安定板を傾斜可能にするという単純な構成によって漂流ブイ１０を波力推進方式として自律航行可能にすることができるため、低コスト化及び環境面で有効となる。
【００４１】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。また、各部の具体的構成や、各工程における具体的な制御手順等は、上記実施形態に例示したものに限られるものではなく適宜変功可能である。さらに、上記実施形態の構成要件のうち一部を省略しても本発明を実現可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１…海洋流れ観測装置、１０…漂流ブイ、１１…胴部、１２…安定板、１３…支持ロッド、１４…ストッパ、１５…ブレーキ、１６…舵、２０…データ観測部、３０…回収船。
【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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【図９】
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【図１０】
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