(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲した横断面形状の弾性薄板からなる複数の長尺材を、所定の長尺材が所定の位置で交叉するように重ね合わせて１以上の多角形を形成し、上記交叉部で長尺材を結合したことを特徴とする海象観測計用架台。
【請求項２】
上記複数の長尺材の上記交叉部に結合部を形成したことを特徴とする請求項１記載の海象観測計用架台。
【請求項３】
上記結合部に、補強部材を取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の海象観測計用架台。
【請求項４】
上記結合部が長尺材に穿設された孔で、上記補強部材が、長尺材の両側位置を規制する突起対を複数対有する第１補強板と、上記突起対が貫通する孔を各突起対に対応して穿設した第２補強板と、からなり、第１と第２の補強板がそれらの中心部分で、上記重なり合った結合部を貫通する締結部材によって結合されることを特徴とする請求項３記載の海象観測計用架台。
【請求項５】
上記多角形が正三角形であり、同一形状の複数の正三角形を接続して大きな正三角形とし、該大きな正三角形の各頂点と重心位置とに海象観測計を設置するようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の海象観測計用架台。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海、湖又は川等において、波高や波の方向を計測する海象観測計に関し、特に、計器を設置するための架台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海、湖又は川等における波の高さを計測する波高計には、超音波式や、水圧式などいくつかのタイプが知られている。超音波式波高計は、水中に設置された計器から水面に向かって超音波を発し、水面で反射され戻ってきた超音波を受信して、往復に要した時間から波高を算出するものである。水圧式は、水中に設置された計器で水圧を測定し、水圧の変化から波高を知るものである。
【０００３】
これらの方法による波高計は、いずれも専用の構造物が不要であり、海岸から離れた海底に設置し、その位置における波高などを測定して無線で陸上の観測所にデータとして送ることが可能である。
【０００４】
超音波式と水圧式を比較すると、水圧式は安定した測定が可能であるが、表面波の測定に不向きである。一方、超音波式は、表面波を直接測定できるが、気泡の影響を受けやすく、安定性に問題がある。そこで、超音波式と水圧式とを併用し、両者のデータを利用すれば、波高に関しては、精度の良い測定が可能である。
【０００５】
一方、波の向きを計測する波向計としては、現在、流速計が使用されている。すなわち、波によって生じる流れを流速計で測定し、流れの方向を波の方向とするものである。流速計としては、電磁式と超音波式とがある。電磁式は、海水中に磁界を形成し、この磁界内を海水が通過すると、通過速度に応じてコイルの電流が変化するのを利用して流速を測定するものである。超音波式は、平面的な流速場の測定では２対の、立体的な流速場では３対の超音波振動子を相互に直交するように配置し、各振動子で画定される面内あるいは空間内を流れる海水の流速と方向とを測定するものである。しかし、一般的に流速計は、受感部が１〜６ｃｍ2程度であり、波高計の受感部が３００〜４００ｃｍ2程度あるのに比べて小さく、蛎殻や海藻などの付着物の影響を受けやすく、設置場所にもよるが、頻繁に海底から引き揚げて付着した海藻などを除去する清掃が必要があり、メンテナンスの負担が大きいという問題がある。
【０００６】
また、最近の傾向としては、波高のデータのみでなく、波向、潮位、長周期波、津波等、様々なデータが採れるものが要請されている。また、１年程度はメンテナンスフリーにし、維持費を抑えたいという要請も強い。
【０００７】
これらの要請に応えるものとして、上記の波高計では、時々刻々で変化する波の高さをコンピュータ等で適切に分析することによって、波高のみならず、長周期波、水位、潮位、津波等の観測も可能になってきた。しかし、波向測定には流速計を欠かすことができず、上記したメンテナンス上の問題の解決ができなかった。
【０００８】
そこで、この問題を解決するために、正三角形の各頂点と重心とに、それぞれ波高計を配置し、各波高計で測定した波高データから、波によって周期的に変化する成分を取り出し、各波高計における位相のずれを算出し、波向を求める理論が提唱された。この理論によれば、波向を測定するのに複数の波高計があればよく、流速計が不要となる。流速計が不要になれば、上記の付着物の影響が少なくなって、１年程度のメンテナンスフリーは可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の理論を実践するには、複数の波高計を設置するだけでは足りず、少なくとも、それぞれの間の位置関係が正確に把握できることが必要である。また、この位置関係が、正三角形の各頂点と重心のように、特定の位置関係にあり、その位置関係を常に保つことが求められる。具体的には、一辺の長さが２０ｍ程度の正三角形を海底に画定し、その各頂点と重心とに波高計を位置ずれすることなく設置する必要がある。地上にこのような正三角形を描き、波高計を設置するのは簡単であるが、海底に行うのは非常に困難である。
【００１０】
海底で一辺が２０ｍ程度の正三角形を作成し、その頂点に波高計を設置する場合、測量はダイバーが検綱等を使用して行う場合が多い。しかし、海底においては２０ｍの見通しがきかない場合が多く、非常に困難を伴う。また、正確に正三角形を形成することが測定誤差を排除するために必要であるが、歪みのある正三角形ができる可能性が大きく、陸上などから確認する方法もない。
【００１１】
そこで、予め地上で金属パイプ等の剛性の高い素材によって一辺が２０ｍ程度の正三角形のフレームを作り、これを海底に沈めて架台とし、各頂点と重心の位置に波高計を固定することが考えられた。この方法により形成されるフレームであれば、誤差の小さい正三角形を形成でき、測定誤差の問題を解決することができる。
【００１２】
しかし、もし、このような大きさの正三角形架台を工場等で形成すると、大きすぎて船に載せるまでの陸上運搬が困難である。また、長さ２０ｍのパイプはかなりの重量があり、組立にクレーン等の設備が必要になり、設置現場近くの海岸で組立ることも困難である。金属パイプでは重いので、それより軽いワイヤーを使用することも考えられるが、ワイヤーでは、正三角形が歪んでしまうので、正確さを確保できない。
本発明は、このような事実から考えられたもので、陸上での運搬が容易で、組立も簡単な海象観測計用架台を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の海象観測計用架台は、湾曲した横断面形状の弾性薄板からなる複数の長尺材を、所定の長尺材が所定の位置で交叉するように重ね合わせて１以上の多角形を形成し、上記交叉部で長尺材を結合したことを特徴としている。
【００１４】
また、上記複数の長尺材の上記交叉部に結合部を形成した構成としたり、上記結合部に、補強部材を取り付けた構成としたり、上記結合部が長尺材に穿設された孔で、上記補強部材が、長尺材の両側位置を規制する突起対を複数対有する第１補強板と、上記突起対が貫通する孔を各突起対に対応して穿設した第２補強板と、からなり、第１と第２の補強板がそれらの中心部分で、上記重なり合った結合部を貫通する締結部材によって結合される構成としたり、上記多角形が正三角形であり、同一形状の複数の正三角形を接続して大きな正三角形とし、該大きな正三角形の各頂点と重心位置とに海象観測計を設置するようにした構成とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の海象観測計用架台１０の平面図である。この図に示すようにこの架台１０は、３段に重なった９個の正三角形から構成され、最小の正三角形は一辺の長さａが５〜７ｍである。これらの正三角形は長さがＬ１＝ａ，Ｌ２＝２ａ，Ｌ３＝３ａの長尺材１を三組用意して、三角形を形成するように所定の部材が所定の位置で交叉するように重ね合わせたものである。
【００１６】
図２は、図１の長尺材１の斜視図である。この長尺材１は、弾性薄板、例えば、帯状のバネ鋼からなり、厚さ０．５〜１．０ｍｍ程度、幅５０〜１００ｍｍ程度で、円弧状に湾曲した横断面形状を有するものである。さらに、亜鉛メッキがされていると、防食を兼ねることができ、望ましい。このような素材であれば、長尺材を上記Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各長さに切断し、各々をロール状に巻けば、ロール１つ当たりの重量も軽く、運搬等の取り扱いも容易になる。また、ロール状に巻いた状態から解けば、バネの反発力で直ちに真っ直ぐな状態に伸び、直線性を保つことができる。
【００１７】
この長尺材１には、貫通した孔からなる結合部２が穿設されている。結合部２は、正三角形の各頂点に対応する部分に穿設されるので、長さがＬ１の長尺材には、両端近傍に１つづつの計２個が、長さがＬ２の長尺材１には、両端と中央に３個が、長さがＬ３の長尺材１には、４個の結合部２が穿設される。そして、隣接する結合部２，２間の距離（ピッチ）は、等しく上記のａである。
【００１８】
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の長さに切断された長尺材１を、図１に示すようにそれぞれが６０゜の角度を保つように配置し、かつ、各交点で結合部２が重なるようにする。そして、重なった各結合部にボルトとナット又はリベット等の結合部材を挿通して結合すれば、架台が完成する。波高計等の海象観測計１１は、大きな正三角形の各頂点と重心とに固定すればよい。
【００１９】
しかし、長尺材１は薄いので、複数の長尺材１を重ね、交点で重なり合った結合部２にボルト等を挿通して結合するだけでは、長尺材１の交点における強度が不足する。また、架台１０全体が交点の部分で撓み易く、変形し易い。
【００２０】
そこで、本発明の実施例では、各交点に補強部材を取り付けることとしている。図３、図４及び図５は、長尺材１の交点に使用される補強部材４を示す図である。これらの図に示す補強部材４は、下側に配置される第１補強板５と上側に配置される第２補強板６とを有する。これらの第１、第２補強板５，６は、鋼板からプレスの打ち抜き加工等を経て形成されたものである。
【００２１】
図３に示す第１補強板５は、円板の中央に結合部２と対応する孔５ａを有し、周辺の同一半径上に等間隔に６個の扇形孔５ｂが穿設されている。各扇形孔５ｂの両端には、扇形孔の一部をほぼ直角に起立させて作った突起５ｃ，５ｃがある。この突起５ｃは、隣接する扇形孔５ｂ，５ｂの近接した突起５ｃ，５ｃで平行な突起対５ｄとなり、この突起対５ｄの間に長尺材１を挟んで収容できるようになっている。この突起対は、第１補強板５には、等間隔に６対形成されている。突起対５ｄは長尺材１をその間に軽く捕捉するもので、長尺材１が両側から押圧されて湾曲形状が平らになっても、突起対５ｄ内に納まるような間隔となっている。
【００２２】
第１補強板５には、仮装線で示すように３本の長尺材１が重ねられ、それぞれの長尺材１は孔５ａを挟んで対向する２対の突起対５ｄ，５ｄで軽く保持された状態となる。
【００２３】
図４は第２補強板６の図である。第２補強板６は、円板の中心に結合部２に対応する孔６ａがあり、周辺部には、６つの四角い孔６ｂが等間隔に形成されている。第２補強板６には、仮装線で示すように３本の長尺材１が配置されるが、各長尺材１は、孔６ｂ上に重なるように配置されることになる。
【００２４】
図５は上下の補強板５，６を重ねて補強部材４が形成された状態を示すが、第２補強板６の孔６ｂは、第１補強板５の扇形孔５ｂ，５ｂの中間に入るように重ねられ、突起対５ｄは孔６ｂの両端部を貫通する。したがって、突起対５ｄは孔６ｂにより外側から押さえられた状態となり、突起対５ｄの間隔が拡がるのを規制することができる。
【００２５】
３枚の長尺材１が図５の仮装線のように重ねられ、各長尺材１の結合部２と上下の補強板の中心の孔５ａ，６ａとを重ね、第１補強板５の下からボルト７を挿通し、第２補強板６の上からワッシャ８を入れ、ナット９で締め付ける。これらボルト７，ワッシャ８及びナット９で結合部材を構成している。以上で三角形の１つの頂点での結合作業が完了し、全ての頂点（交点）について同様の作業をして結合し、大きな三角形を形成する。図示の実施例では３段で９個の三角形であるが、段数や個数は実施例のものに限定されない。
【００２６】
以上の組立作業は、各部品が軽量であり、また、長尺材１はロール状に丸めておけるので扱い易く、クレーン等の大型の装置が不要なので、現場での組立が可能で、海岸等の広い場所でも行うことができる。そして、組立が完了したら、架台１０の適当な箇所にいくつかのブイを取り付ける。ブイは架台が海底に沈まない程度のものとする。以上の準備ができたら、架台を海中に入れ、船で曳航して設置海域に運ぶ。設置海域に達したら、ブイを外して架台を海底に沈め、潜水夫により波高計１１を図１に示すように、三角形の各頂点と重心とに固定する。
なお、結合部材は実施例ではボルトとナットであるが、リベットとしてもよくその他、各種クランプ等を使用することも可能である。また、ボルト７の頭部を第１補強板５に溶接等によって固定しておくと、作業がし易くなる。
【００２７】
重心に取り付ける波高計１１は、正確な測定をするために超音波式と水圧式の併用式を用い、各頂点には消費電力が少なく廉価な水圧式の波高計を取り付ける。ただし、これは一例であり、４つの波高計を同一のタイプのもので統一するなど、多様な組み合わせが可能である。各波高計の測定データは、重心に取り付けられた波高計１１内でまとめてメモリーに収録したり、海底ケーブルあるいは無線によりリアルタイムで地上の観測所に送られ、コンピュータによって解析されて波高、波向、潮位、長周期波、津波等のデータを得ることができる。
【００２８】
また、波向を観測する場合、磁北ないし真北を基準とし、この基準から時計回りの角度で測定する。したがって、本発明の海象観測計用架台において、海底に設置した場合の正三角形の各頂点と磁北等との関係は重要で、その関係を、コンパスやジャイロ等を用いて測定しておき、得られたデータを補正することになる。
【００２９】
上記の実施例において、結合部２は孔であったが、孔以外の形態、たとえば、円錐形状の突起とするなど、多様な形態とすることができる。また、上記実施例では多角形として正三角形を用いたが、三角形や四角形など他の多角形を使用することも可能である。ただし、正三角形にした場合、現在提唱されている理論をそのまま展開でき、波向等のデータの処理を容易にできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の海象観測計用架台は、湾曲した横断面形状の弾性薄板からなる複数の長尺材を、所定の長尺材が所定の位置で交叉するように重ね合わせて１以上の多角形を形成し、上記交叉部で長尺材を結合したので、長尺材はロール状に丸めて運搬することができ、解けば簡単に直線状態に復帰し、曲がることがほとんど無くなる。したがって、多角形の形状を保持し易く、海底に配置した複数の波高計の相互間の距離を、確実に把握できるとともに、その位置関係を一定に保持することができ、精度の高い測定データの分析ができる。
【００３１】
上記複数の長尺材の上記交叉部に結合部を形成すれば、交叉部を簡単に知ることができ、架台の組立が容易になる。
上記結合部に、補強部材を取り付けた構成とすれば、架台の強度を上げることができ、変形による距離の狂いを防止することができる。
【００３２】
上記結合部が長尺材に穿設された孔で、上記補強部材が、長尺材の両側位置を規制する突起対を複数対有する第１補強板と、上記突起対が貫通する孔を各突起対に対応して穿設した第２補強板と、からなり、第１と第２の補強板がそれらの中心部分で、上記重なり合った結合部を貫通する締結部材によって結合された構成とすれば、簡単な構成で、組立が容易な架台を得ることができる。
【００３３】
上記多角形が正三角形であり、同一形状の複数の正三角形を接続して大きな正三角形とし、該大きな正三角形の各頂点と重心位置とに海象観測計を設置するようにした構成とすれば、架台の剛性が大きくなり、丈夫な架台を得ることができる。また、重心位置の海象観測計と各頂点の海象観測計との距離が同じになり、測定値の処理がやり易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の海象観測計用架台の平面図である。
【図２】長尺材の斜視図である。
【図３】第１補強板の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】第２補強板の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】第１、第２補強板を重ねた状態を示す図で、（ａ）は分解した状態の側面図、（ｂ）は組み立てた状態の平面図である。
【符号の説明】
１      長尺材
２      結合部
４      補強部材
５      第１の補強板
５ｄ    突起対
６      第２の補強板
６ｂ    孔
【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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