(57)【要約】【課題】船舶に搭載したソーナーを用いて位置測定するときの精度を向上させる。【解決手段】水中用ソーナー１００は、取付機構２１と送受波器２２とを有している。送受波器は船体２０に対して、取付機構を構成するアクチュエータ３〜８とジョイント９〜１７により３つの回転自由度と１つ以上の並進自由度をもって支持される。船体の動揺に対する送受波器の動揺をキャンセルして、高い測定精度が得られる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に音波を送信して目標物からの反射音を受信する送受波器を備える水中用ソーナー装置において、前記送受波器を船体に取付る取付機構を設け、この取付け機構は船体に対して互いに直交する３軸回りの回転移動と、少なくとも１方向への並進移動を可能にする手段を有することを特徴とする水中用ソーナー装置。
【請求項２】
水中に音波を送信して、目標物からの反射音を受信する送受波器を備える水中用ソーナー装置において、前記送受波器は船体に対して３自由度の回転移動と１自由度以上の並進移動が可能なことを特徴とする水中用ソーナー装置。
【請求項３】
前記送受波器に、この送受波器の角度位置または送受波器に作用する加速度を検出する検出手段を設け、この送受波器を前記検出手段の出力に基いて回転移動および並進移動の少なくともいずれかさせて位置決めすることを特徴とする請求項１または２に記載の水中用ソーナー装置。
【請求項４】
前記送受波器の回転移動と並進移動を制御する制御手段を設け、この制御手段は船体の波や風による揺れをキャンセルするように前記送受波器位置を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の水中用ソーナー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶に搭載される水中用ソーナー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶に搭載されるソーナー装置では、送受波器が船体と一緒に動揺して目標物の検出精度の低下や、目標物の位置と距離の測定誤差が増加するおそれがあった。そこでこの不具合を解消するために、ソーナー装置が受信信号を変換した後に画面に表示させる場合に、ジャイロ等で測定した船体のロールとピッチのデータを用いて送受波器の測定誤差を算出し信号補正や画像補正を行っていた。
【０００３】
このソーナー装置を船体に取付ける取付方法の例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載のソーナー装置は、動揺検出器と平行四辺形のリンク機構により船体に固定された超音波送受波器を有している。そして、動揺検出器と超音波送受波器の軸の方向を一致させて、超音波送受波器の向きを設定している。
【特許文献１】
特開２００１−１５１１９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
船体のロールとピッチの情報を用いて信号補正する従来の方法では、送受波器が動揺しても目標物からの反射音を確実に受信できるようにすると、送受波器が大型化しコストが増大するおそれがある。また、信号補正や画像補正に、膨大な計算が必要となり応答性が低下する。また、上記特許文献１に記載のものでは、超音波送受波器を任意の角度に設定できるが、船体の動揺に対する超音波送受波器の動揺を修正できない。そのため、測定精度が低下する。
【０００５】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は船体に搭載される水中用ソーナーの測定精度を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、水中に音波を送信して目標物からの反射音を受信する送受波器を備える水中用ソーナー装置において、前記送受波器を船体に取付る取付機構を設け、この取付け機構は船体に対して互いに直交する３軸回りの回転移動と、少なくとも１方向への並進移動を可能にする手段を有することにある。本発明の他の特徴は、水中用ソーナー装置の送受波器が、船体に対して３自由度の回転移動と１自由度以上の並進移動が可能なことにある。
【０００７】
そしてこれらの特徴において、送受波器に、この送受波器の角度位置または送受波器に作用する加速度を検出する検出手段を設け、この送受波器を検出手段の出力に基いて回転移動および並進移動の少なくともいずれかさせて位置決めするのがよい。また、送受波器の回転移動と並進移動を制御する制御手段を設け、この制御手段は船体の波や風による揺れをキャンセルするように送受波器位置を制御するようにするのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るソナー装置の一実施例を、図１ないし図４を用いて説明する。図４に、水中用ソーナー装置を用いた物体探索の概要を示す。水中用ソーナー装置１００は、水中の目標物４４に向けて音波４３を送信し、その反射波を受信する送受波器２２と、この送受波器２２を船体２０底面に取付ける取付機構２１とを有している。送受波器２２から所定範囲だけに発信された音波４３が、目標物４４に当たって戻るときの時間や方向から目標物４４の有無と位置を検出する。その際、波や風等により船体２０が動揺して測定誤差が生じる。そこで、船体２０と送受波器２２間に取付けた取付機構２１が、船体２０の動揺に対する送受波器２２の動揺をキャンセルする。
【０００９】
この取付機構２１の詳細を、図１により説明する。図１では、水中用ソーナー１００の送受波器２２を直方体状の物体として表している。取付機構２１は、アクチュエータ３〜８とジョイント６〜１７を有している。送受波器２２の上面３箇所に、送受波器２２を船体２０に取付けるため、各個所に２個づつ合計６個の伸縮自在のアクチュエータ３〜８が取付けられている。同じ個所に取り付けた２個のアクチュエータ３、４の組は、Ｖ字をなすように送受波器２の船体２０側取付け端は離して船体２０に取付けられている。アクチュエータ５、６の組、アクチュエータ７、８の組も同様である。各アクチュエータ３〜８の船体２０との接続には、回転可能なジョイント１５〜１７を用いている。一方、アクチュエータ３〜８の船体２０への接続には、これも回転可能なジョイント６〜１１が用いられている。この構成は、スチュワートプラットフォームと呼ばれるもので、３個の回転自由度と３個の並進自由度を有する。
【００１０】
このように、取付け機構２１が３個の回転自由度と３個の併進自由度を有するので、船体２０が波や風によりローリングとピッチングとヨーイングしても、ジョイント９〜１７の３自由度の回転運動により送受波器２２の信号のぶれをキャンセルできる。なお、実際の船体２０の揺れには、上下方向の揺れも重畳されている。
【００１１】
図２に、船体２０が左右に揺れたときの様子を示す。実線は船体２０が水平な状態にあるときを示し、破線は船体２０が傾いた状態を示す。船体２０の傾きを取付機構２１の回転運動によってキャンセルする。このように取付け機構２１が送受波器２４を水平に保つと、送受波器２２の受信信号から船体２０の傾きの影響が取り去られるが、船体２０の上下方向および横方向に、変位Ａ、Ｂが発生する。これらの並進変位Ａ，Ｂにより、送受波器２２の受信信号は影響を受ける。そこでこれらの併進変位Ａ，Ｂをも、取付機構２１を用いてキャンセルする。つまり、アクチュエータ３〜８は並進移動可能なので、回転動作に加えて並進移動させることにより、並進方向の動揺による影響をキャンセルでき、送受波器２２による測定精度を向上できる。また、画像補正に必要な計算量を大幅に減らしたり、水中用ソーナーのメンテナンスを容易に行える。
【００１２】
本発明に係る水中用ソーナーの他の実施例を、図３に示す。本実施例では、上記実施例の水中用ソーナー１００に加えて、保護ドーム３３を船体３０に取り付けている。保護ドーム３３は、取付機構２１および送受波器２２を覆うように設けられている。ところで、従来の水中用ソーナーに保護ドームを適用したときに、回転運動だけで船体２０の動揺をキャンセルしようとすれば、送受波器２２とドーム３３とが干渉する事態が生じるおそれがある。そこでこの干渉を避けようとすれば、送受波器２２の可動範囲が狭くなる。
【００１３】
これに対して本実施例においては、送受波器２２を取付機構２１を用いて並進移動させることができるので、上述した干渉を回避できる。例えば、送受波器２２とドーム３３が干渉する条件の時は、送受波器２２を取付機構２１を用いて上方にへ移動させる。これにより、送受波器２２の可動範囲をドーム３３が無いときと同様まで広くすることができる。本実施例によれば、ドームを設けたので、水中用ソーナーが物体と衝突して故障するのを防止できる。
【００１４】
上記実施例ではアクチュエータとジョイントを用いて送受波器を移動させていたが、並進運動が可能なリニアステージ上に回転運動可能な機構を組合わせるようにしてもよい。この場合、並進方向のストロークを大にすることができるので、例えば、船体と目標物との間に遮へい物があっても、それを避ける位置に送受波器を移動させて目標物の検出や位置測定が可能になる。
【００１５】
なお上記各実施例において、船体または送受波器に角度あるいは加速度を検出するセンサを取付け、このセンサの出力に基づいてアクチュエータを制御すれば、船体の動揺に対する送受波器の動揺をより効果的にキャンセルできる。さらに、並進移動機構を動揺修正だけに用いるのではなく、例えば、船体に対して上下方向の並進移動機構を設けて、送受波器を使用しない時やメンテナンス時に船体の中に送受波器を回収するようにすれば、メンテナスや修理または調整を容易に行える。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本実施例によれば、船舶の動揺に対して送受波器を回転変位及び併進変位させることができるので、水中用ソーナーが目標物を検出することおよび目標物の正確な位置測定が可能になる。また、水中用ソーナーの応答性を向上できる。画像補正に必要な計算量を大幅に減らしたり、メンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中用ソーナーの一実施例の斜視図。
【図２】船体の傾きによる位置ずれを説明する図。
【図３】本発明に係る水中用ソーナーの他の実施例の正面図。
【図４】水中用ソーナーの動作を説明する図。
【符号の説明】
２０…船体、３〜８…アクチュエータ、９〜１７…ジョイント、２１…送受波器の取付機構、２２…送受波器、３３…ドーム、４４…目標物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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