JP2006220436A - Apparatus for reducing effect of oscillation of multi-beam echo sounding device or ocean floor research vessel with same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶の船底に配設され、海底地形の測量を行うマルチビーム測深装置の動揺影響軽減装置又はこれを備えた海底探査船に関する。 The present invention relates to a fluctuation effect reducing device of a multi-beam sounding device that is arranged on the bottom of a ship and measures a seafloor topography, or to a submarine exploration ship equipped with the same.
従来、海底地形の計測を行うソナードームとしては、図4、5、6に図示のように、ソナー41を内蔵したソナードーム40を、船舶1の船底2に固設したものが提案されている(例えば、特許文献1。)。
上述のものでは、航行海域が悪天候の場合、図7に図示のように、海面W上を航行する船舶1は、波、風等により動揺しソナードームの向きが変化するために、ソナードーム40内のソナーから発信された発信ビームBtが海底Aで反射して反射ビームBrとしてソナードーム40内のソナーで受信するときに、発信ビームBtのゾーンと発信ビームBtの受信可能なゾーンとにずれが発生するために、計測可能なゾーンZが狭くなるという問題がある。
また、上述のものは、船舶の動揺を検出してソナーの受信信号を計算機にて補正する必要があるが、測深対象である海底が深くなるほど、また船舶の動揺が激しいほど精度が悪化するという問題もある。
Conventionally, as a sonar dome for measuring the seabed topography, a
In the case described above, when the navigating sea area is in bad weather, as shown in FIG. 7, the
In addition, the above-mentioned thing needs to detect the fluctuation of the ship and correct the received signal of the sonar with a computer, but the accuracy worsens as the seabed that is the object of depth measurement becomes deeper and the fluctuation of the ship becomes more severe. There is also a problem.
一方、マルチビーム測深ソナーを、船舶の舷側からクレーン等により吊下げて計測するものも提案されている(例えば、特許文献2。)。
この場合、ソナーヘッドは吊下げられているので、ソナーヘッドの向きはあまり変化しないように思われるが、船舶の航行に伴う推進抵抗等により、ソナーヘッドは後方に押しやられるため、ソナーヘッドの姿勢制御、移動した位置の補正等が必要となり、計測データを受信した後の計算機での補正処理が複雑になるという問題がある。
更に、上述のものは、クレーン等の吊下げ装置等の周辺設備も大掛かりとなる。
On the other hand, what measures by suspending a multi-beam sounding sonar with a crane etc. from the side of a ship is also proposed (for example, patent document 2).
In this case, since the sonar head is suspended, it seems that the direction of the sonar head does not change so much, but because the sonar head is pushed backward due to the propulsion resistance etc. accompanying the navigation of the ship, the position of the sonar head There is a problem that the control, the correction of the moved position, and the like are necessary, and the correction processing in the computer after receiving the measurement data becomes complicated.
Further, the above-described device also requires a large amount of peripheral equipment such as a suspension device such as a crane.
その他、船底にファンビーム測深機の送受波器を船底に固定したものとしては特許文献3に記載のものが提案され、また、マルチビーム側方探査ソナーを船尾から降ろして曳航するものとしては特許文献4に記載のものも提案されている。
In addition, the one described in Patent Document 3 is proposed as a transducer for a fan beam sounding device fixed to the bottom of the ship, and a patent for towing the multi-beam side exploration sonar from the stern. The thing of
上述のごとく、従来のものは、いずれもソナーの送受波器を船底に固定するか、或いは、舷側、船尾から下ろして曳航するものである。
そして、船底に固定したものでは、計測可能なゾーンZが狭くなるという問題があり、また、舷側、船尾から下ろして曳航するものでは、クレーン等の吊下げ装置等の周辺設備も大掛かりとなると共に、悪天候時には、クレーン等の吊下げ装置のハンドリングに危険が伴い、場合によっては曳航物が破損するという問題もある。
As described above, the conventional ones either fix the sonar transducer on the bottom of the ship, or tow down from the stern side or the stern.
In addition, there is a problem that the measurable zone Z is narrow in the case of being fixed to the bottom of the ship, and in the case of being towed down from the stern side or the stern, peripheral equipment such as a suspension device such as a crane becomes large. In bad weather, handling of a suspension device such as a crane is dangerous, and there is a problem that a towed object is damaged in some cases.
本発明は、計測可能なゾーンZが狭くならず、正確な計測結果が得られ、且つ、吊下げ装置等の周辺設備等が不要で、悪天候でも計測可能なマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置又はこれを備えた海底探査船を提供することを目的とする。 In the present invention, the measurable zone Z is not narrowed, an accurate measurement result can be obtained, peripheral equipment such as a suspension device is not required, and the influence of shaking of the multi-beam acoustic sounding device that can be measured even in bad weather is reduced. An object is to provide a device or a submarine exploration ship equipped with the device.
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、特許請求の範囲に記載された各発明は、マルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置又はこれを備えた海底探査船として、それぞれ以下の(1)〜(4)に述べる各手段を採用したものである。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and each of the inventions described in the claims can be used as a multi-beam acoustic sounding device or a submarine exploration ship equipped with the same. Each means described in the following (1) to (4) is adopted.
(1)第1の手段のマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置は、船舶の船底に配設されたソナードームに内蔵されたマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置において、船舶の船底から垂下され下端部が前記ソナードームに連結された主支持部材と、前記ソナードームの左右端部及び前後端部と前記船底とを連結する複数の姿勢制御シリンダと、前記船舶に設けられ前記船舶の動揺を検出する動揺検出器と、該動揺検出器からの信号に基づき前記複数の姿勢制御シリンダのストローク長を制御する動揺影響軽減制御装置とを備えたことを特徴とする。 (1) A vibration influence reducing device for a multi-beam acoustic sounding device according to a first means is a vibration effect reducing device for a multi-beam acoustic sounding device built in a sonar dome disposed on the ship bottom. A main support member that is suspended and has a lower end connected to the sonar dome, a plurality of attitude control cylinders that connect left and right ends and front and rear ends of the sonar dome, and the ship bottom, and A fluctuation detector for detecting fluctuation and a fluctuation influence reduction control device for controlling the stroke length of the plurality of attitude control cylinders based on a signal from the fluctuation detector are provided.
(2)第2の手段のマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置は、前記第1の手段において、前記主支持部材は、前記船底に固定されていることを特徴とする。 (2) The fluctuation influence reducing device for the multi-beam acoustic sounding device according to the second means is characterized in that, in the first means, the main support member is fixed to the ship bottom.
(3)第3の手段のマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置は、前記第1の手段において、前記船底に船底リセスが設けられ、前記主支持部材は前記船底リセスに昇降自在に嵌め込まれていることを特徴とする。 (3) In the first means, the apparatus for reducing the influence of fluctuation of the multi-beam acoustic sounding device of the third means is provided with a bottom recess in the bottom of the ship, and the main support member is fitted in the bottom recess so as to be movable up and down. It is characterized by.
(4)第4の手段のマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置を備えた探査船は、
ソナードームと、前記ソナードーム内に前後方向に設けられたマルチビーム発信器及び左右方向に設けられたマルチビーム受信器と、前記ソナードーム内に設けられ前記ソナードーム内の動揺を検出する第2の動揺検出器と、該第2の動揺検出器からの検出信号に基づき前記マルチビーム受信器からの測深信号を補正するマルチビーム音響測深装置本体と、前記第1〜3のいずれかの手段に記載のマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置とを備えたことを特徴とする。
(4) An exploration ship equipped with the fluctuation effect reducing device of the multi-beam acoustic sounding device of the fourth means is
A sonar dome, a multi-beam transmitter provided in the front-rear direction and a multi-beam receiver provided in the left-right direction in the sonar dome, and a second detecting in the sonar dome provided in the sonar dome. A multi-beam acoustic sounding device main body for correcting a depth-measuring signal from the multi-beam receiver based on a detection signal from the second motion detector, and any one of the first to third means And a fluctuation effect reducing device for the multi-beam acoustic sounding device described above.
特許請求の範囲に記載の請求項1〜4に係る発明は、上記の(1)〜(4)に記載の各手段を採用しているので、ソナードームを主支持部材、複数の姿勢制御シリンダにより連結すると共に、動揺影響軽減制御装置により、動揺検出器からの信号に基づき前記複数の姿勢制御シリンダのストローク長は制御されるので、ソナードームの動揺は少なくなり、マルチビーム発信器の発信ゾーンとマルチビーム受信器の受信ゾーンとがずれることがなく、計測可能なゾーンは狭くならない。
その結果、精度の良い計測結果が得られる。
また、ソナードームは、船底に配設されているので、計測時にマルチビーム発信器及びマルチビーム受信器を揚げ降ろしする必要がなく、悪天候でも安全に測深計測を行うことができる。
Since the inventions according to
As a result, a highly accurate measurement result can be obtained.
Further, since the sonar dome is disposed on the bottom of the ship, it is not necessary to lift and lower the multi-beam transmitter and the multi-beam receiver at the time of measurement, and the depth measurement can be safely performed even in bad weather.
以下、本発明の実施の形態に係るマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置につき、図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るマルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置を示す正面図、図2は、図1のA−A矢視断面図、図3は、図1のB−B矢視断面図である。
Hereinafter, the fluctuation influence reducing device of the multi-beam acoustic sounding device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a front view showing a fluctuation influence reducing device of a multi-beam acoustic sounding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. It is -B arrow sectional drawing.
図1、2、3に図示のように、船舶1の船首尾方向の船首から約2/3付近の船体中心の船底2には、ソナードーム10を支持する主支持部材4が、下方に向かって垂下されている。
また、船底2には船底リセス8が設けられ、主支持部材4の上半部は、この船底リセス8内に昇降自在に嵌め込まれている。
更に、主支持部材4の上端部は、主支持装置昇降用シリンダ7により船底リセス8の内面に連結されている。
そして、主支持装置昇降用シリンダ7を伸縮させることにより、ソナードーム10の深度を制御できるようになっている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
Further, a
Further, the upper end portion of the
The depth of the
なお、この主支持装置昇降用シリンダ7は必ずしも必要なものではなく、バネでも、更には無くても良い。
また、上述のものは、主支持部材4を昇降可能に船底に配設しているが、これに限定されるものではなく、主支持部材4を船底2に固定しても良い。
また、主支持部材4の船底2から突出した部分の長さは、船舶の最大ローリング角度(或いは計測時最大ローリング角度)をθとした場合、ソナードーム10の幅×1/2×sinθ以上とする必要がある。
The main support
Moreover, although the above-mentioned thing has arrange | positioned the
The length of the portion of the
図3等に図示のように、主支持部材4の下端には、2方向軸受(垂直軸周りの回動を規制する球面軸受、或いは、直交する2軸軸受)5を介してソナードーム10が連結されている。
また、主支持部材4の外周の下端とソナードーム10の上面とは、蛇腹状のカバー6が取付けられており、このカバー6により
2方向軸受5を海水から保護するようになっている。
As shown in FIG. 3 and the like, a
Also, a bellows-like cover 6 is attached to the lower end of the outer periphery of the
また、図1〜図3等に図示のように、ソナードーム10の左右、後部は、各々船底2と右舷側姿勢制御シリンダ3R、左舷側姿勢制御シリンダ3L、船尾側姿勢制御シリンダ3Aにより連結されている。
なお、ソナードーム10、主支持部材4及びカバー6の外形断面形状は、流線形状となっているが、右舷側姿勢制御シリンダ3R、左舷側姿勢制御シリンダ3L、船尾側姿勢制御シリンダ3Aの外形断面形状も、シリンダそのものを流線形状とするか、或いは流線形状の蛇腹カバーを取付けるようにしても良い。
1 to 3 and the like, the left and right and rear portions of the
The
次に、ソナードーム10に内蔵された機器につき説明する。
図2に図示のように、ソナードーム10内には、前後方向(船舶1の船首尾方向)に延在するマルチビーム発信器11が配設されている。
このマルチビーム発信器11は、左右方向に扇型のビームを発信するビーム発信器を、前後方向に複数個(数個〜数十個)備えている。
更に、ソナードーム10内には、マルチビーム発信器11と直交するように左右方向(船舶1の左右舷方向)に延在するマルチビーム受信器12が配設されている。
このマルチビーム受信器12は、前後方向に扇型のビーム形状で反射波を待ち受けるビーム受信器を、左右方向に複数個(数個〜数十個)備えている。
Next, a device built in the
As shown in FIG. 2, a
The
Further, in the
The
このマルチビーム発信器11及びマルチビーム受信器12からなるマルチビーム測深機は、クロスファンビーム方式と呼ばれており、複数個のマルチビーム発信器11から左右方向に扇型の指向性の鋭い複数本の音響ビームを一度に発信し、海底Aからの反射波を前後方向に扇形のビーム形状で受信することにより、交点それぞれの測定値を得るものである。
これにより、海底Aを、かなりの幅をもって帯状に隙間無く測深することができる。
The multi-beam sounding device including the
Thereby, the seabed A can be deeply measured with a considerable width in a band shape without a gap.
また、ソナードーム10内には、潮流の流速を検出する潮流検出器13、海水中を伝播する音波の音響速度を検出する音響速度検出器14が配設されている。
更に、ソナードーム10の中心線上前方には、ソナードーム10の動揺(ローリング及びピッチングの角度、角速度或いは角加速度、又は/及び上下左右の偏差、移動速度、移動加速度)を検出するドーム動揺検出器(第2の動揺検出器)15が配設されている。
In the
Further, a dome motion detector that detects the motion of the sonar dome 10 (rolling and pitching angle, angular velocity or angular acceleration, and / or vertical / horizontal deviation, moving speed, moving acceleration) is located forward of the center line of the
一方、図1に図示のように、船舶1内には、船舶1の動揺(ローリング及びピッチングの角度、角速度或いは角加速度、又は/及び上下左右の偏差、移動速度、移動加速度)を検出する船舶動揺検出器16が配設されている。
また、右舷側姿勢制御シリンダ3R、左舷側姿勢制御シリンダ3L、船尾側姿勢制御シリンダ3Aのストロークを制御する動揺影響軽減制御装置20、及びマルチビーム発信器11に超音波パルス信号を送信し、マルチビーム受信器12から測深信号を受信するマルチビーム音響測深装置本体21が配設されている。
このマルチビーム音響測深装置本体21は、表示器及び各種の演算・処理を行うコンピュータ等から構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, in the
Also, ultrasonic pulse signals are transmitted to the fluctuation effect reducing
The multi-beam acoustic sounding device main body 21 is composed of a display, a computer for performing various calculations and processes, and the like.
更に、船舶1内には、図示略の船位を測定するGPS測位装置、方位を測定する方位コンパス等も配設されている。
Further, a GPS positioning device that measures a ship position (not shown), an azimuth compass that measures an azimuth, and the like are disposed in the
そして、船舶1のローリング時、船舶1内に配設された船舶動揺検出器16からの動揺検出信号は動揺影響軽減制御装置20に送信される。
動揺影響軽減制御装置20では、この動揺検出信号に基づき、ソナードーム10を水平に保つために必要な右舷側姿勢制御シリンダ3R、左舷側姿勢制御シリンダ3L及び船尾側姿勢制御シリンダ3Aのピストンストローク変化量が演算される。
この結果に基づき、右舷側姿勢制御シリンダ3R、左舷側姿勢制御シリンダ3L及び船尾側姿勢制御シリンダ3Aが制御される。
Then, when the
On the basis of the fluctuation detection signal, the fluctuation influence
Based on this result, the starboard side
一方、ソナードーム10内に配設されたドーム動揺検出器15からの動揺検出信号はマルチビーム音響測深装置本体21に送信される。
更に、マルチビーム音響測深装置本体21には、潮流検出器13及び音響速度検出器14からの各検出信号も送信されている。
そして、マルチビーム音響測深装置本体21では、マルチビーム受信器12からの測深信号は、ドーム動揺検出器15からの動揺検出信号、潮流検出器13及び音響速度検出器14からの各検出信号に基づき補正される。
On the other hand, the motion detection signal from the
Furthermore, the detection signals from the tidal
In the multi-beam acoustic sounding device main body 21, the depth measurement signal from the
この時、船舶1の大きな動揺は、動揺影響軽減制御装置20、右舷側姿勢制御シリンダ3R、左舷側姿勢制御シリンダ3L及び船尾側姿勢制御シリンダ3Aにより抑制され、ドーム動揺検出器15にて検出される動揺は小さなものとなっているため、マルチビーム音響測深装置本体21での補正演算を最小限に抑えることが可能となり、測深精度が向上する。
At this time, large fluctuation of the
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は上記の各実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications may be made to the specific structure within the scope of the present invention. Nor.
例えば、ソナードーム10の垂直断面形状は、図3に図示のように流線形状としているが、上面が平らな(船底2の面に平行な)半流線形状としても良い。
更に、上述の構成のものは、ソナードーム10が、常に船底2から突出し離れた状態のものとなっているが、これに限定されるものではなく、例えば、右舷側姿勢制御シリンダ3R、左舷側姿勢制御シリンダ3L、船尾側姿勢制御シリンダ3Aを収納するリセスを各々船底2に設けて、ソナーの非使用時或いは静穏な海域での計測時には、ソナードーム10を上昇させ船底2に着座させるようにしても良い。
For example, the vertical sectional shape of the
Further, in the above-described configuration, the
或いは、流線形状のソナードーム10収納用のリセスも船底2に設けて、ソナードーム10の上半分を収納するようにしても良い。
Alternatively, a recess for storing the
1 船舶
2 船底
3R 右舷側姿勢制御シリンダ
3L 左舷側姿勢制御シリンダ
3A 船尾側姿勢制御シリンダ
4 主支持部材
5 2方向軸受
6 カバー
7 主支持装置昇降用シリンダ
8 船底リセス
10 ソナードーム
11 マルチビーム発信器
12 マルチビーム受信器
13 潮流検出器
14 音響速度検出器
15 ドーム動揺検出器
16 船舶動揺検出器
20 動揺影響軽減制御装置
21 マルチビーム音響測深装置本体
Bt 発信ビーム
Br 反射ビーム
A 海底
W 海面
40 ソナードーム
41 ソナー
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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