JP3948929B2 - 海洋データ測定用フロート装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高度海洋監視システム(以下、ARGOと称する)に用いられる「中層フロート」と呼ばれる海洋データ測定用フロート装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
地球温暖化などの環境問題に対処するため、全地球環境規模で環境変動メカニズムを解明し温室効果ガスの全体量や循環を把握することが必要とされる。このようにことに対処するために、ARGO計画が推進されている。このARGO計画は「中層フロート」と呼ばれる長さ1mの筒状の観測機器を船舶から投入した後、予め設定された圧力と釣り合う深さ(中層=約2000m)まで自動的に沈み込ませ、10日間ほど漂流させる。そして、内部タイマで電源がオンになると、内部油圧が下げて筒状の観測機器の筐体から油圧により膨らんでいた浮力調整袋より油を観測機器内に戻すことにより、観測機器を上昇させる。
【0003】
観測機器が上昇している間に水温と塩分濃度を計測しながら浮上する。そして、海上まで浮上した観測機器は、海面上にて計測データを衛星を経由して伝送した後に電源がオフになり、再び下降する。この作業を3〜4年繰り返す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように観測機器の浮力調整を浮力調整用袋により行うため、油による海洋汚染が新たに問題として挙げられる可能性がある。
【0005】
さらに、観測機器の外壁に電気伝導度を検出する検出部を外付けしている場合に、観測機器が海面に浮上している間に検出部に藻等の生物が付着してしまうという問題があった。このように、検出部に藻が付着してしまうと、電気伝導度の計測が正確に行うことができないという問題が発生していた。
【0006】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、観測機器の外壁に取り付けられている検出部への藻等の生物の付着を防止することができる海洋データ測定用フロート装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の海洋データ測定用フロート装置は、海洋データ測定用電子機器が搭載されたフロート筐体と、このフロート筐体内に設けられたモータと、このモータの回転に応じてこのモータの回転軸方向に往復運動する浮力調整用部材と、上記フロート筐体の一端に設けられ、上記浮力調整用部材を液蜜に上記筐体外に出没させる浮力調整用部材支持機構と、上記フロート筐体の外壁に取り付けられた検出部と、上記フロート筐体に取り付けられたピストン装置とを具備し、このピストン装置のピストンロッドの頭部により上記検出部の検査面にカバーがされることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態について説明する。まず、図1ないし図3を参照して海洋データ測定用フロート装置について説明する。図1は海洋データ測定用フロート装置の中心軸線に沿った断面図、図2は同海洋データ測定用フロート装置の要部断面図、図3は同海洋データ測定用フロート装置の要部斜視図である。
【0009】
図1において、11は円筒状の耐圧フロート筐体である。この筐体11の上端部12及び下端部13は半球形状をしている。筐体11の下端部13はチタンで形成され、下端部13以外はアルミニウムで形成されている。
【0010】
上端部12には筐体の中心軸方向にアンテナ14が立設されている。 また、この筐体11内のアンテナ14からの送受信及び各種海洋データ測定用電子機器が搭載された電子部品搭載部18が設けられている。
【0011】
筐体11内の略中央部には円盤状の基台20が取り付けられている。この基台20の中心部には、円形の穴21が開けられている。
【0012】
この基台20には、上記穴21を覆うようにギヤーヘッド22が取り付けられている。このギヤーヘッド23は複数のギアが組み込まれているもので、後述する主モータ23の回転軸23aの回転を減速する機能を有する。このギヤーヘッド22の上側には、主モータ23が取り付けられている。この主モータ23の回転軸の一方端は前述したギヤーヘッド22の入力軸に連結されている。
【0013】
さらに、この主モータ23の他端は制動用発電モータ24の回転軸として入力される。
【0014】
そして、制動用発電モータ25は、電源を供給することによりモータとして機能させる「供給」位置と、抵抗を接続して発電機として機能させる「発電」位置と、オープンにする「停止」位置との3つの位置がある。つまり、「供給」位置にした場合には、主モータ23の回転を助ける働きをし、「制動」位置にした場合には主モータ23の回転を抵抗で消費することにより、主モータ23の回転を制動する働きをする。
【0015】
さらに、制動用発電モータ24の上側に突出した回転軸23aの端部には、主モータ23の回転位置を検出するための位置制御用エンコーダ25が取り付けられている。
【0016】
また、制動用発電モータ24と位置制御用エンコーダ25との間に位置する回転軸23aには、ラチェット機構の歯車26が取り付けられている。この歯車26にはラチェット機構の爪体27の爪部27aが噛み合わされている。この爪部27aはばね28の付勢力により、常時歯車26に噛み合わされている。また、爪体27の近傍には、爪部27aの歯車26への噛み合いを解除するラチェット解除用モータ29が設けられている。
【0017】
つまり、爪部27aが歯車26に噛み合っているときには、主モータ23の回転軸23aは回転しない。従って、筐体11が海中に沈められて、後述するプランジャ34の端面から上方に加わる圧力により主モータ23が回転してしまい、プランジャ34の突出量が変化してしまうことを防止することができる。つまり、筐体11の浮力を固定しておくことができる。
【0018】
また、基台20に設けられた穴21内の連結部30において、ギヤーヘッド22の出力軸とボールスクリュー31の一端がカップリングキーにより連結されている。また、32は基台20の下面に取り付けられているボールスクリュー31の軸受けである。
【0019】
このボールスクリュー31にはナット33が噛み合わされている。
【0020】
ところで、34は例えば、チタンより形成されたプランジャである。このプランジャ34の内側に前述したボールスクリュー31が出没可能な収納部35が開けられている大径部34a、この大径部34aの下側に一体成形された小径部34bを有する。
【0021】
そして、大径部34aの開口端部には、前述したナット33が固定されている。
【0022】
ところで、筐体11の下端部13には肉厚部37が設けられている。この肉厚部37には、プランジャ34の小径部34bを筐体11外に出没可能なように円筒状の穴38が開けられている。この穴38の内周面には、軸方向に僅かに隔てて一対のOリング39,40が組み込まれている。さらに、Oリング39と40との間の穴38の内周面には、環状の溝部41が形成されている。この溝部41は油溜めとして機能する。この筐体11からのプランジャ34の突出量を制御することにより、この海洋データ測定用フロート装置10の浮力を調整している。プランジャ34の突出量は図の実線位置から2点破線位置までの最大突出量位置まで移動可能である。
【0023】
また、肉厚部37には、溝部41と油加圧装置42とを連通する油路43が開けられている。この油加圧装置42は例えば100kg/cm2の圧力を発生する。例えば、海洋データ測定用フロート装置10が2000mまで沈むと、200Kg/cm2の圧力を受けるが、その圧力に対してOリング40が変形しないように溝部41の内側から圧力をかけている。このように圧力を加えておくことにより、海水の筐体11内への侵入を防止している。
【0024】
さらに、溝部41を油溜めとして機能させることにより、プランジャ34の小径部34bの摺動し易くさせている。
【0025】
また、肉厚部37には、穴38と平行して筐体11の外の海水を圧力計44に導くための導入孔45が開けられている。
【0026】
ところで、筐体11のほぼ中央部には、周方向に沿って浮力補助袋46が取り付けられている。この浮力補助袋46には、エアーポンプ47からの供給される空気が送られる配管48が接続されている。この配管48の一部は、基台22を通って筐体11外に取り出されて、浮力補助袋46に接続されている。
【0027】
さらに、配管48の途中にはエアー抜き弁49が配設されている。このエアー抜き弁48は常閉であり、浮力補助袋46に充満された空気を排出する場合には開制御される。
【0028】
なお、51は例えば、リチウム電池のような電池である。この電池により、電子部品搭載部18への電源が供給される。なお、図面においては、主モータ23、制動用発電モータ24等への配線については省略してある。
【0029】
ところで、耐圧フロート筐体11の側面には、電気伝導度を検出する円筒状の検出部71が取り付けられている。この検出部71の中空部71aは海水を取り込んで、電気伝導度の検出を行なうだけでなく、海水の温度も検出している。
【0030】
さらに、この検出部71の直下にはピストン装置72が耐圧フロート筐体11の軸方向に沿うように筐体11に取り付けられている。このピストン装置72は上端が開口された円筒形状をなしており、その内周面にはピストン73が摺動自在に設けられている。このピストン73には、ピストンロッド74の一端が取り付けられている。このピストンロッド74の他端は検出部71の中空部71a内に出没可能である。
【0031】
図6に海洋データ測定用フロート装置10の外観図を示しておく。
【0032】
次に、図4を参照して海洋データ測定用フロート装置に搭載される電気系統のシステム構成図について説明する。図4において、図1ないし図3と同じ部分には同じ番号を付し、その詳細な説明については省略する。61は例えば、マイクロプロセッサを有するコントロール回路である。このコントロール回路61には電源部(電池)51、電気伝導度検出部としての水温・塩分検出部15、浮力調整部62、深度検出部44、データ送信機63が接続される。水温・塩分検出部15には塩分センサ漏水防止装置64が接続されている。データ送信機63にはアンテナ14が接続されている。アンテナ14から送信される水温・塩分等のデータは人工衛星64を介して地上に設けられたアンテナ65で受信される。
【0033】
次に、図5を参照して浮力調整部62の詳細なブロック図について説明する。図5において、図1ないし図3と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明については省略する。コントロール回路61は、制御用エンコーダ25から出力される主モータ23の回転位置信号及び深度検出部44で検出される深度信号に基づいて主モータ23を回転制御している。
【0034】
次に、上記のように構成された本発明の第1の実施の形態の動作について説明する。まず、主モータ23を回転させて、プランジャ34の突出量を最大位置までさせておく。そして、測量船71から投下する(10a位置)。
【0035】
そして、プランジャ34の突出量を半分にまで後退される。すると、装置10の浮力はプランジャ34が後退した分だけ減少するため、装置10は海中を落下する。ここで、プランジャ34の突出量が半分まで後退したときの装置10の浮力を、装置10が1000mに達した時にその位置(10b位置)でバランスするように設定しておく。
【0036】
さらに、プランジャ34の突出量をなくすように、主モータ23を回転させる。このように、プランジャ34の突出量をなくすことにより、装置10の浮力を最小なものにする。従って、装置10は10b位置から10c位置まで落下する。この装置10の落下に伴って、水圧によりピストン73が押し下げられるため、ピストンロッド74の端部は図8に示すように検出部71の中空部71aから抜け出す。従って、検出部71による検査が可能となる。この10c位置は2000m位置に設定される。この10c位置で、水温及び塩分が検出される。この検出された水温及び塩分データはコントロール回路61内に設けられたメモリに記憶される。
【0037】
以下、装置10を浮上させる工程について説明する。10c位置にある状態からプランジャ34を最大限に突出させる。すると、装置10の浮力が大きくなるため、装置10は浮上を開始する。装置10が浮上してくると、水圧が少なくなっていくためピストン73が上昇してくる。この結果、検出部71の中空部71aにピストンロッド74の先端部が入り込む。従って、装置10が浮上したときに、検出部71の中空部71aに藻や貝等がつくことを未然に防止することができる。
【0038】
この結果、装置10は1000mの10d位置を通過して10e位置である海面位置まで浮上する。この海面位置まで浮上されると、浮力補助袋45が膨らませられる。装置10を安定して海面に浮かせておくことができる。このように、装置10を安定して海面に浮かばせておくことにより、アンテナ14から安定して水温及び塩分データを送信することができる。
【0039】
以上のようにして、装置10が海面に浮いているときは、検出部71の中空部71aにピストンロッド74の先端部が入り込むので、検出部71の中空部71aに藻や貝等がつくことを未然に防止することができる。さらに、装置10が海水に入っていくと、検出部71の中空部71aからピストンロッド74の先端部が抜け出すので、検出部71による検査を行なうことができる。
【0040】
なお、上記した実施の形態において、筐体11の上端部12より少し下がった側壁に円盤状の安定板を取り付けるようにしても良い。この安定板はこの筐体が海上に浮上しているときに、筐体11の姿勢を安定させるために設けるようにしても良い。
【0041】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、装置の外壁に取り付けられている検出部の藻や貝等の付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる海洋データ測定用フロート装置の断面図。
【図2】同海洋データ測定用フロート装置の要部断面図。
【図3】同海洋データ測定用フロート装置の要部斜視図。
【図4】同海洋データ測定用フロート装置に搭載される電装品のシステム構成を示すブロック図。
【図5】同ブロツク図の浮力調整部の詳細なブロック図。
【図6】同海洋データ測定用フロート装置の全体の斜視図。
【図7】同海洋データ測定用フロート装置の計測過程を説明するための図。
【図8】同ピストン装置の動作を説明するための図。
【符号の説明】
11…耐圧フロート筐体、
14…アンテナ、
15…電気伝導度検出部、
22…ギヤーヘッド、
23…主モータ、
24…制動用モータ、
25…位置制御用エンコーダ、
31…ボールスクリュー、
34…プランジャ、
39,40…Oリング、
51…電池。
Claims (1)
- 海洋データ測定用電子機器が搭載されたフロート筐体と、このフロート筐体内に設けられたモータと、このモータの回転に応じてこのモータの回転軸方向に往復運動する浮力調整用部材と、上記フロート筐体の一端に設けられ、上記浮力調整用部材を液蜜に上記筐体外に出没させる浮力調整用部材支持機構と、上記フロート筐体の外壁に取り付けられた検出部と、上記フロート筐体に取り付けられたピストン装置とを具備し、このピストン装置のピストンロッドの頭部により上記検出部の検査面にカバーがされることを特徴とする海洋データ測定用フロート装置。
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