(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の対水速度を計測する船速計であって、
船舶が浮いている流体中の異なる複数の深さにおける流速を求めることによって流体の深さ方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる深さにおける流速を船舶の対水速度として算出することを特徴とする船速計。
【請求項２】
請求項１に記載の船速計であって、
水底へ向けて音波を発射する送波部と、
前記送波部から発射された前記音波の反射波であって、異なる水深に位置している複数の反射物によって反射された複数の反射波を検出する受波部と、
前記音波と前記反射波との周波数差に基づいて船舶の対水速度を算出する演算処理部と、を有し、
前記演算処理部は、前記音波と前記複数の反射波のそれぞれとの周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求めることによって水深方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる水深における流速を船舶の対水速度として算出することを特徴とする船速計。
【請求項３】
請求項２に記載の船速計において、
前記演算処理部は、水深方向における流速の変化率を求める際に、
前記送波部から音波が発射されてから次の音波が発射されるまでの期間を複数のサンプリング期間に分割し、
前記サンプリング期間ごとに、該サンプリング期間内に前記受波部によって検出された複数の反射波の平均周波数を求め、
前記送波部から発射される前記音波と前記サンプリング期間ごとの前記平均周波数との周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求めることを特徴とする船速計。
【請求項４】
請求項１に記載の船速計であって、
前記流体中において該流体の深さ方向に沿って伸縮される測定桿と、
前記測定桿に設けられたセンサであって、励磁されて磁界を形成するコイルと、前記磁界の移動に伴って誘導される起電力を検出する電極とを備えたセンサと、
前記センサによって検出される前記起電力の大きさに基づいて船舶の対水速度を算出する演算処理部と、を有し、
前記演算処理部は、前記センサによって検出された前記起電力の大きさおよび該起電力が検出された際の前記測定桿の長さに基づいて異なる複数の深さにおける流速を求めることによって流体の深さ方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる深さにおける流速を船舶の対水速度として算出することを特徴とする船速計。
【請求項５】
船舶の対水速度を計測する方法であって、
船舶が浮いている流体中の異なる複数の深さにおける流速を求めることによって深さ方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる深さにおける流速を船舶の対水速度として算出することを特徴とする船速計測方法。
【請求項６】
請求項５に記載の船速計測方法であって、
水底へ向けて音波を発射する第一の工程と、
水底へ向けて発射され、異なる水深に位置している複数の反射物によって反射された複数の反射波を検出する第二の工程と、
前記音波と前記反射波との周波数差に基づいて船舶の対水速度を算出する第三の工程と、を含み、
前記第三の工程では、前記音波と前記複数の反射波のそれぞれとの周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求めることによって水深方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる水深における流速を船舶の対水速度として算出することを特徴とする船速計測方法。
【請求項７】
請求項６に記載の船速計測方法であって、
前記第三の工程では、水深方向における流速の変化率を求める際に、
前記音波が発射されてから次の音波が発射される間での期間を複数のサンプリング期間に分割し、
前記サンプリング期間ごとに、該サンプリング期間内に検出された複数の反射波の平均周波数を求め、
前記音波と前記サンプリング期間ごとの前記平均周波数との周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求めることを特徴とする船速計測方法。
【請求項８】
請求項５に記載の船速計測方法であって、
励磁されて磁界を形成するコイルと、前記磁界の移動に伴って誘導される起電力を検出する電極とを備えたセンサが設けられた測定桿を流体中で該流体の深さ方向に沿って伸縮させる第一の工程と、
前記センサによって検出される前記起電力の大きさに基づいて船舶の対水速度を算出する第二の工程と、を含み、
前記第二の工程では、前記センサによって検出された前記起電力の大きさおよび該起電力が検出された際の前記測定桿の長さに基づいて異なる複数の深さにおける流速を求めることによって流体の深さ方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる深さにおける流速を船舶の対水速度として算出することを特徴とする船速計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の対水速度を計測する計器および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の対水速度（対水船速）を計測する船速計の形式には、電磁式、音響式、回転翼式および圧力式などがある。これら船速計のうち、電磁式船速計は電磁誘導の法則を利用して対水船速を計測する。具体的には、電磁式船速計は、船体に設けられたセンサであって、励磁されて磁界を形成するコイルと起電力を検出する一対の電極とを備えたセンサを有する。船体の移動に伴ってコイル周囲の磁界が導体（例えば海水）に対して移動すると、誘導された起電力が電極によって検出される。このとき、磁界が一定であれば、誘導される起電力は磁界（船体）の移動速度に比例する。よって、起電力の大きさに基づいて対水船速を求めることができる。
【０００３】
一方、音響式船速計（“ドップラーログ”と呼ばれることもある。）はドップラー効果を利用して対水船速を計測する。具体的には、音響式船速計は、船体に設けられた送波器と受波器とを有する。送波器および受波器は一体化されている場合もあれば、別体である場合もある。いずれにしても、送波器は水底へ向けて音波を発射し、受波器は水底や水中の浮遊物（プランクトンやゴミなど）によって反射された音波を検出する。以下、送波器から発射された音波を反射する水底や水中の浮遊物などを“反射物”と総称する。
【０００４】
船体（送波器）から発射された音波が反射物によって反射され、船体（受波器）に戻ってくる際、船体と反射物との間に相対速度が存在すると、送波器から発射された音波の周波数と受波器によって検出される音波の周波数との間に、相対速度に応じた周波数差（ｆｄ）が生じる。よって、周波数差（ｆｄ）を求め、これを演算処理することによって対水船速を求めることができる。具体的には、船体（送波器）から発射され、反射物によって反射される音波の周波数（ｆｍ）と、反射物によって反射され、船体（受波器）に戻ってくる音波の周波数（ｆｒ）は、それぞれ次式によって表される。
【０００５】
ｆｍ＝ｆｔ*Ｃ/（Ｃ-Ｖ*ｃｏｓθ）
ｆｒ＝ｆｍ*（Ｃ＋Ｖ*ｃｏｓθ）/Ｃ
＝ｆｔ*（Ｃ＋Ｖ*ｃｏｓθ）/（Ｃ-Ｖ*ｃｏｓθ）
ここで、
ｆｔ：船体から発射される音波の周波数
ｆｍ：反射物において観測される音波の周波数
ｆｒ：船体において再び観測される音波の周波数
Ｃ：海水中の音速
Ｖ：対水船速(＝流速）
θ：音波発射角
したがって、周波数差（ｆｄ）は、対水船速（Ｖ）を用いて次のように表すことができる。
【０００６】
ｆｄ＝ｆｒ-ｆｔ＝ｆｔ*（Ｃ＋Ｖ*ｃｏｓθ）/（Ｃ-Ｖ*ｃｏｓθ）-ｆｔ
＝２*Ｖ*ｆｔ*ｃｏｓθ/（Ｃ-Ｖ*ｃｏｓθ）
＝２*Ｖ*ｆｔ*ｃｏｓθ/Ｃ・・・（Ｃ＞＞Ｖ*ｃｏｓθより）
⇒Ｖ＝Ｃ*（ｆｒ-ｆｔ）/（２*ｆｔ*ｃｏｓθ）＝Ｃ*ｆｄ/（２*ｆｔ*ｃｏｓθ）・・・式（１）
つまり、周波数差（ｆｄ）を求め、これを演算処理することにより、対水船速（Ｖ）を求めることができる（非特許文献１参照）。
【０００７】
ここで、船体が流体中を移動すると、流体に接している船体表面の近傍に境界層が生まれる。境界層内では粘性の影響が著しく現れ、速度勾配が非常に大きくなる。一方、境界層よりも外側の領域（主流）では粘性による影響がほとんどなく、流体は理想流体と同様な流れを示す。従って、正確な対水船速を求めるためには、境界層よりも外側の流体の速度（流速）を求める必要がある。
【０００８】
そこで、従来の電磁式船速計には、船底から延びる測定桿の先端にセンサが設けられたものがあった。また、従来の音響式船速計には、船底下数メートルにおける流速を検出するものがあった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Tetley,L.,＆Calcutt, D.(2001).Chapter 3: Speed measurement. Electronic Navigation Systems (Third Edition) (Vol.42, pp.45-87). Elsevier Ltd.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の電磁式船速計および音響式船速計では、仮想の境界層の厚みに基づく一つの計測点のみが設定されていた。例えば、従来の電磁式船速計では、仮想の境界層の厚みよりも長尺な測定桿の先端にセンサが設けられていた。また、従来の音響式船速計では、境界層の厚みを例えば２．０ｍと仮定し、水深２．０ｍ〜３．０ｍ付近に存在している反射物によって反射された音波に基づいて流速（対水船速）を求めていた。
【００１１】
しかし、実際の境界層の厚みは様々な要因によって変化する。例えば、船体の汚損状況、船体の動揺、船体の進行方向と交差する方向の海流（横流れ）などによって境界層の厚みが変化する。したがって、仮想の境界層の厚みに基づいて設定された計測点が実際には境界層の内側に位置している場合もあり得る。この場合、正確な対水船速が求められないことは自明である。
【００１２】
本発明の目的は、より正確な対水船速を求めることができる計器および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の船速計は、船舶が浮いている流体中の異なる複数の深さにおける流速を求めることによって流体の深さ方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる深さにおける流速を船舶の対水速度として算出する。
【００１４】
本発明の船速計は、水底へ向けて音波を発射する送波部と、前記送波部から発射された前記音波の反射波であって、異なる水深に位置している複数の反射物によって反射された複数の反射波を検出する受波部と、前記音波と前記反射波との周波数差に基づいて船舶の対水速度を算出する演算処理部と、を有し、前記演算処理部は、前記音波と前記複数の反射波のそれぞれとの周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求めることによって水深方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる水深における流速を船舶の対水速度として算出する。
【００１５】
本発明の船速計における前記演算処理部は、水深方向における流速の変化率を求める際に、前記送波部から音波が発射されてから次の音波が発射されるまでの期間を複数のサンプリング期間に分割し、前記サンプリング期間ごとに、該サンプリング期間内に前記受波部によって検出された複数の反射波の平均周波数を求め、前記送波部から発射される前記音波と前記サンプリング期間ごとの前記平均周波数との周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求める。
【００１６】
本発明の船速計は、前記流体中において該流体の深さ方向に沿って伸縮される測定桿と、前記測定桿に設けられたセンサであって、励磁されて磁界を形成するコイルと、前記磁界の移動に伴って誘導される起電力を検出する電極とを備えたセンサと、前記センサによって検出される前記起電力の大きさに基づいて船舶の対水速度を算出する演算処理部と、を有し、前記演算処理部は、前記センサによって検出された前記起電力の大きさおよび該起電力が検出された際の前記測定桿の長さに基づいて異なる複数の深さにおける流速を求めることによって流体の深さ方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる深さにおける流速を船舶の対水速度として算出する。
【００１７】
本発明の船速計測方法は、船舶が浮いている流体中の異なる複数の深さにおける流速を求めることによって深さ方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる深さにおける流速を船舶の対水速度として算出する。
【００１８】
本発明の船速計測方法は、水底へ向けて音波を発射する第一の工程と、水底へ向けて発射され、異なる水深に位置している複数の反射物によって反射された複数の反射波を検出する第二の工程と、前記音波と前記反射波との周波数差に基づいて船舶の対水速度を算出する第三の工程と、を含み、前記第三の工程では、前記音波と前記複数の反射波のそれぞれとの周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求めることによって水深方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる水深における流速を船舶の対水速度として算出する。
【００１９】
本発明の船速計測方法における前記第三の工程では、水深方向における流速の変化率を求める際に、前記音波が発射されてから次の音波が発射される間での期間を複数のサンプリング期間に分割し、前記サンプリング期間ごとに、該サンプリング期間内に検出された複数の反射波の平均周波数を求め、前記音波と前記サンプリング期間ごとの前記平均周波数との周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求める。
【００２０】
本発明の船速計測方法は、励磁されて磁界を形成するコイルと、前記磁界の移動に伴って誘導される起電力を検出する電極とを備えたセンサが設けられた測定桿を流体中で該流体の深さ方向に沿って伸縮させる第一の工程と、前記センサによって検出される前記起電力の大きさに基づいて船舶の対水速度を算出する第二の工程と、を含み、前記第二の工程では、前記センサによって検出された前記起電力の大きさおよび該起電力が検出された際の前記測定桿の長さに基づいて異なる複数の深さにおける流速を求めることによって流体の深さ方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる深さにおける流速を船舶の対水速度として算出する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、より正確な対水船速を求めることができる計器および方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の船速計の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図２】演算処理部における処理内容を示す概念図である。
【図３】演算処理部における処理内容を示す他の概念図である。
【図４】平均周波数と時間の関係を示す図である。
【図５】流速と反射深さの関係を示す図である。
【図６】本発明の船速計の実施形態の他例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る船速計の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る船速計の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る船速計は、送波部１および受波部２を備えたトランスデューサ３と、トランスデューサ３によって送受信される音波の周波数差に基づいて船舶の対水速度（対水船速）を算出する演算処理部４と、演算処理部４によって算出された対水船速を表示する表示部５とを有する。尚、図１では、送波部１と受波部２とを便宜上別々に図示したが、実際には単一のハードウエアによって送波部１と受波部２とが構成されている。具体的には、トランスデューサ３は、音波の送信機能および受信機能を備える単一のハードウエアを備え、該ハードウエアの機能が不図示の制御部によって切替えられる。
【００２４】
トランスデューサ３は、船舶１０の船底１１またはその近傍に設置されている。トランスデューサ３の送波部１は、船舶１０の進行方向前方の海底２０へ向けて発射角（θ）で所定周波数のパルス音波を発射する。一方、トランスデューサ３の受波部２は、送波部１から発射され、反射物３０によって反射されたパルス音波を検出する。尚、図１には一つの反射物３０のみが図示されているが、海中に無数の反射物が存在していることは自明である。以下の説明では、反射物３０によって反射され、受波部２によって検出されるパルス音波を“反射波”と呼んで、送波部１から発射されるパルス音波と区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。
【００２５】
図１に示されているトランスデューサ３の送波部１は、一定の時間間隔でパルス音波を発射する。トランスデューサ３の受波部２は、送波部１からパルス音波が発射されてから次のパルス音波が発射されるまでの間、反射波を連続的に検出する。すなわち、送波部１によるパルス音波の発射（送信）と、受波部２による反射波の検出（受信）とが交互に繰り返される。
【００２６】
ここで、海水中の音速を（Ｃ）とし、船底１１から反射物３０までの距離（反射深さ）を（Ｌ）とすると、送波部１によってパルス音波が発射されてから受波部２によって反射波が検出されるまでに要する時間（ｔ）は、次の数式によって求められる。
【００２７】
ｔ＝２Ｌ（Ｃ*ｓｉｎθ）・・・式（２）
尚、トランスデューサ３が設けられている船舶１０の船底１１は、水面（吃水線）１２よりも下方に位置している。一方、本明細書における反射深さ（Ｌ）とは、船底１１から反射物３０までの鉛直線に沿った距離である。すなわち、反射深さ（Ｌ）は、水面１２から反射物３０までの鉛直線に沿った距離である水深よりも短い（浅い）。
【００２８】
図２（ａ）（ｂ）に示されるように、演算処理部４（図１）は、受波部２によって検出された複数の反射波を時間（ｔ）と反射深さ（Ｌ）の関係に基づいて区別する。具体的には、演算処理部４（図１）は、送波部１からパルス音波が発射されてから次のパルス音波が発射されるまでの期間を長さが一定である複数のサンプリング期間に分割し、それぞれのサンプリング期間ごとに、該サンプリング期間内に検出された複数の反射波の平均周波数（ｆｒ1,ｆｒ2,ｆｒ3・・・ｆｒｎ）を求める。さらに、各平均周波数（ｆｒ1,ｆｒ2,ｆｒ3・・・ｆｒｎ）とパルス音波の周波数（ｆｔ）とをそれぞれ比較し、各反射深さ（Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３・・・Ｌｎ）ごとの周波数差（ｆｄ1,ｆｄ2,ｆｄ3・・・ｆｄｎ）を求める。次いで、それぞれの周波数差（ｆｄ1,ｆｄ2,ｆｄ3・・・ｆｄｎ）に基づいて、各反射深さ（Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３・・・Ｌｎ）における流速（Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３・・・Ｖｎ）を求める。すると、図３に示すように、反射深さ方向（水深方向）における流速の変化率（ｄＶ/ｄＬ）が把握される。換言すれば、境界層内における流速の発達率が把握される。演算処理部４は、上記変化率（ｄＶ/ｄＬ）が微小（ｄＶ/ｄＬ≒０）になる反射深さ（Ｌｎ）を以って境界層の厚みと看做し、反射深さ（Ｌｎ）における流速（Ｖｎ）を対水船速として算出する。具体的には、変化率（ｄＶ/ｄＬ）に関する閾値が予め設定されており、演算処理部４は、変化率（ｄＶ/ｄＬ）が閾値以下になる反射深さ（Ｌｎ）を以って境界層の厚みと看做し、その深さにおける流速（Ｖｎ）を対水船速として算出する。演算処理部４によって算出された対水船速は表示部５（図１）に表示される。尚、表示部５には、対水船速、流速の変化率（ｄＶ/ｄＬ）を示す数値および変化率（ｄＶ/ｄＬ）を示すグラフなどを同時表示させたり、切替え表示させたりすることもできる。
【００２９】
なお、上記閾値は幅を持った値であってもよい。この場合、演算処理部４は、変化率（ｄＶ/ｄＬ）が所定の数値範囲内に収まる反射深さ（Ｌｎ）を以って境界層の厚みと看做し、その深さにおける流速（Ｖｎ）を対水船速として算出する。
【００３０】
以上のように、本発明に係る船速計は、船底下の複数点における流速を求めることによって現実の境界層の厚みを把握し、その境界層よりも外側の流速に基づいて対水船速を求める。よって、様々の要因によって境界層の厚みが変化した場合であっても、常に正確な対水船速が得られる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の一実施例について説明する。本実施例では、上記実施形態において説明した構成を備えた船速計を用いて水深方向に1.0ｍｍ間隔で流速を求め、流速の変化率（ｄＶ/ｄＬ）が０（零）になる反射深さ（L）における流速（Ｖ）を対水船速とするとの前提でシミュレーションを行った。以下、具体的に説明する。
【００３２】
本実施例では、海水中の音速Ｃを１５００（ｍ/ｓ）、図１に示されているトランスデューサ３の送波部１から発射されるパルス音波の周波数（ｆｔ）を４００，０００（Ｈｚ）、パルス音波の発射角（θ）を６０（ｄｅｇ.）とした。
【００３３】
また、各サンプリング期間の長さは０．０００００２（sec）とし、送波部１によってパルス音波が発射されてから受波部２によって反射波が検出されるまでに要した時間ｔ（sec）に基づき、上記式（２）を用いて反射深さＬ（ｍ）を求めた。さらに、流速Ｖ（ｍ/ｓ）は上記式（１）によって求めた。
【００３４】
上記の前提の下で行ったシミュレーションの結果を表１に示す。また、時間ｔ（sec）と各サンプリング期間における平均周波数fr（Ｈｚ）の関係を図４に示す。また、反射深さＬ（ｍ）と流速Ｖ（ｍ/ｓ）の関係を図５に示す。
【００３５】
【表１】
0005275486.tif 000002
【００３６】
表１より、反射深さ（Ｌ）が１．６００（ｍ）のときに、変化率（ｄＶ/ｄＬ）が０（零）になっていることがわかる。この場合、境界層の厚みは１．６００（ｍ）未満であると看做されるので、演算処理部４（図１）は、反射深さ（Ｌ）が１．６００（ｍ）またはそれより深いところの流速である１０．０（ｍ/ｓ）を対水船速として算出する。
【００３７】
本発明は上記の実施形態や実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記の実施形態では、各サンプリング期間内に検出された複数の反射波の平均周波数とパルス音波の周波数との差を反射深さごとの周波数差として演算を行った。しかし、各サンプリング期間内に検出された任意の一つの反射波の周波数とパルス音波の周波数との差を反射深さごとの周波数差として演算を行ってもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態では一方向パルス発射によって流速を求めたが、二方向パルス発射によって流速を求める実施形態もある。具体的には、少なくとも二つのトランスデューサを用意し、第一のトランスデューサの送波部から第一の方向へ向けて（例えば、船舶の進行方向前方の海底へ向けて）パルス音波を発射し、該音波の反射波を第一のトランスデューサの受波部によって検出する。一方、第二のトランスデューサの送波部から第一の方向と反対方向へ向けて（例えば、船舶の進行方向後方の海底へ向けて）パルス音波を発射し、該音波の反射波を第二のトランスデューサの受波部によって検出する。この場合、例えば船尾トリムが発生していると、第一のトランスデューサの送波部から船舶の進行方向前方の海底へ向けて発射されるパルス音波の水平面に対する角度θは、トリムが発生していないときに比べて小さくなる。一方、第二のトランスデューサの送波部から船舶の進行方向後方の海底へ向けて発射されるパルス音波の水平面に対する角度θ’は、トリムが発生していないときに比べて大きくなる。そこで、パルス音波と反射波の周波数差（ｆｄ）および流速（Ｖ）をそれぞれ次の数式によって求めることにより、トリムの影響による計測誤差を小さくすることができる。
【００３９】
ｆｄ＝２*Ｖ*ｆｔ*（ｃｏｓθ＋ｃｏｓθ’）/Ｃ
⇒Ｖ＝Ｃ*ｆｄ/{２*ｆｔ*（ｃｏｓθ＋ｃｏｓθ’）}
また、海水中の音速（Ｃ）は、塩分濃度や水温などによって変動するので、これらを検出して流速（対水船速）を補正することが好ましい。
【００４０】
さらに、船舶の進行方向前後に加え、進行方向左右にもパルス音波を発射し、その反射波を検出することによって、境界層、流速および潮流などの状態を２次元的に把握することも可能である。また、三方向以上に向けてパルス音波を発射し、それらパルス音波の周波数と反射波との周波数差に基づいて流速を算出することによって計測誤差をさらに小さくしたり、境界層、流速および潮流などの状態を３次元的に把握したりすることもできる。
【００４１】
これまでは本発明が適用された音響式船速計について説明したが、本発明は電磁式船速計に適用することもできる。本発明が適用された電磁式船速計の一実施形態を図６に示す。図示されている船速計は、船舶１０の船底１１に設けられ、海中において深さ方向に沿って伸縮される測定桿５０と、測定桿５０の先端に設けられたセンサ５１と、センサ５１の検出結果に基づいて船舶の対水速度（対水船速）を算出する演算処理部５２と、演算処理部５２によって算出された対水船速を表示する表示部５３とを有する。
【００４２】
図示は省略するが、センサ５１は、励磁されて磁界を形成するコイルと、磁界の移動に伴って誘導される起電力を検出する一対の電極とを備えている。演算処理部５２は、センサ５１によって検出される起電力の大きさと、その起電力が検出された際の測定桿５０の長さとに基づいて異なる複数の水深における流速を求め、水深方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる水深における流速を対水船速として算出する。
【００４３】
測定桿５０は、不図示の電動モータから出力される駆動力によって海底２０へ向けて伸ばされる。または、海底２０へ向けて伸ばされた後に船底１１に向けて縮められる。具体的には、電動モータと測定桿５０との間には、電動モータの回転運動を直線運動に変換して測定桿５０に伝達する伝達機構（例えば、ラック＆ピニオン）が介在しており、この伝達機構を介して伝達される駆動力によって測定桿５０が伸縮される。
【００４４】
演算処理部５２には、測定桿５０が伸縮されている間にセンサ５１の電極によって検出された起電力または起電力の大きさを示す信号が入力される。また、演算処理部５２には、測定桿５０の長さを得るための信号や情報も入力される。例えば、上記伝達機構を構成している任意のギヤの回転量や回転数がエンコーダによって検出され、その検出結果を示す信号や情報が演算処理部５２に入力される。或いは、電動モータが起動されたことを報知する信号や情報が演算処理部５２に入力される。この場合、演算処理部５２は、電動モータの起動を報知する信号や情報が入力されてからの経過時間をカウントし、経過時間を予め用意されているデータと照合して測定桿５０の長さを得る。このデータが電動モータの駆動時間と測定桿５０の長さとの対応関係を示すことは勿論である。
【００４５】
測定桿５０が伸縮されている間にセンサ５１が検出した複数の起電力と、それぞれの起電力が検出された際の測定桿５０の長さとの関係を得た演算処理部５２は、これに基づいて異なる複数の水深における流速を求め、水深方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる水深における流速を対水船速として算出する。このとき、センサ５１は測定桿５０の先端に設置されているので、演算処理部５２は、測定桿５０の長さを水深（＝船底１１からセンサ５１までの距離）として扱う。もっとも、センサ５１が測定桿５０の先端以外の場所に設置されている場合には、センサ５１の設置位置から測定桿５０の先端までの長さが差し引かれる。いずれにしても、演算処理部５２は、測定桿５０の長さに基づいて船底１１からセンサ５１までの距離を求め、これを水深として演算を行う。
【００４６】
本明細書では、海上を移動する船舶を例に取って本発明の実施形態の一例について説明した。しかし、本発明の船速計および船速計測方法によれば、あらゆる水上船舶の対水速度を正確に求めることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  送波部
２  受波部
３  トランスデューサ
４,５２  演算処理部
５,５３  表示部
１０  船舶
１１  船底
１２  水面
２０  海底
３０  反射物
５０  測定桿
５１  センサ
【要約】
【課題】正確な対水船速が得られる船速計および船速計測方法を提供する。
【解決手段】船舶１０の対水速度を計測する船速計であって、海底２０へ向けて音波を発射する送波部１と、送波部１から発射された音波の反射波であって、異なる水深に位置している複数の反射物３０によって反射された複数の反射波を検出する受波部２と、音波と反射波との周波数差に基づいて船舶１０の対水速度を算出する演算処理部４とを有し、演算処理部４は、音波と複数の反射波のそれぞれとの周波数差に基づいて異なる複数の水深における流速を求めることによって水深方向における流速の変化率を求め、該変化率が所定の閾値以下となる水深における流速を船舶１０の対水速度として算出する。
【選択図】図１【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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