JP7125137B2 - Underwater exploration device, vessel, and underwater exploration method - Google Patents

Underwater exploration device, vessel, and underwater exploration method Download PDF

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Description

本発明は、水中探査装置、船舶、および水中探査方法に関する。 The present invention relates to an underwater exploration device, a vessel, and an underwater exploration method.

船舶に音響探査装置（以下ソナーと称す）等の探査装置を搭載して水中の生物、物体、地形等を探査する技術がある
従来は、船舶の船首にソナードームを固定し、船舶に大型のソナーアレイを搭載する方式が主流であった。しかし、従来のソナーアレイの装備位置では、次のような課題がある。
第１の課題は、深度約２００ｍよりも深い水温躍層に潜航した水中航走体を検出すことができない。
この課題については、特許文献１により解決方法が示されている。
第２の課題は、船体の後方に水平探査不可能範囲（ブラインドゾーン）が生じる。
特許文献１に記載された水中吊り下げ構造、その構造を備えた船舶および水中吊り下げ方法は、船体の後方に水平探査不可能範囲（ブラインドゾーン）が生じることを防止するものである。 There is a technology to search underwater creatures, objects, topography, etc. by installing a survey device such as an acoustic survey device (hereinafter referred to as sonar) on a ship. The mainstream method was to mount a sonar array. However, the installation position of the conventional sonar array has the following problems.
The first problem is that it is not possible to detect an underwater vehicle that has submerged in the thermocline deeper than about 200 m in depth.
Regarding this problem, Patent Document 1 discloses a method for solving the problem.
The second problem is that a horizontal search impossible range (blind zone) occurs behind the hull.
The underwater suspension structure, the ship equipped with the structure, and the underwater suspension method described in Patent Document 1 prevent the occurrence of a horizontal unexplorable range (blind zone) behind the hull.

また特許文献２には、船底に設けられたバルジ（膨らみ部）にソナーを格納し、船底に支持されたアームの回動によって前記ソナーを前記バルジの下方の水中に配置して探査を行う技術が記載されている。 Further, Patent Document 2 discloses a technique of storing a sonar in a bulge (swelling portion) provided on the bottom of a ship, and by rotating an arm supported on the bottom of the ship, the sonar is placed in the water below the bulge for exploration. is described.

特開２０１１－１６８１２５号公報JP 2011-168125 A 特開平１１－３２６５００号公報JP-A-11-326500

しかしながら、特許文献１、特許文献２に記載の探査装置にあっては、探査機による探査を行わない通常の航行状態において、アームあるいはバルジが流体抵抗を生じることにより、母船となる船舶等の高速航行を妨げるという課題がある。 However, in the exploration devices described in Patent Literatures 1 and 2, the arms or bulges generate fluid resistance in a normal navigation state in which exploration is not performed by the exploration vehicle, causing a high-speed There is a problem of hindering navigation.

この発明は、探査装置を設けることによる、母船の航行の際の航行に伴う抵抗を低減することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the resistance associated with navigation of a mother ship by providing an exploration device.

上記課題を解決するため、本願の第１の態様にかかる水中探査装置は、水上を航行可能な母船から所定の間隔をおいた位置であって、前記母船の喫水より下方の位置に配置可能に設けられた探査機と、前記母船に設けられて前記探査機を前記喫水より上方位置に移動させる昇降装置とを有する。 In order to solve the above problems, the underwater exploration device according to the first aspect of the present application can be arranged at a position spaced a predetermined distance from a mother ship capable of navigating on water and below the draft of the mother ship. and a lifting device provided on the mother ship to move the probe to a position above the draft.

本願の第２の態様にかかる水中探査方法は、母船に搭載された探査機を前記母船の喫水より上方に配置した状態で母船を航行させる工程と、前記探査機を前記母船の喫水より下方に配置した状態で前記母船を所定以下の速度で航行させる工程と、前記母船の喫水より下方に配置された探査機により水中を探査する工程とを有する。 An underwater exploration method according to a second aspect of the present application comprises the steps of: navigating a mother ship with a probe mounted on the mother ship positioned above the draft of the mother ship; and moving the probe below the draft of the mother ship. It has a step of sailing the mother ship in the arranged state at a speed equal to or less than a predetermined speed, and a step of searching underwater with a probe arranged below the draft of the mother ship.

本発明によれば、探査機により母艦の航行に与える抵抗を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resistance given to the navigation of a mother ship by a probe can be reduced.

本発明にかかる最小構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of the minimum structure concerning this invention. 本発明の一実施形態の探査機を下げた状態の側面図である。FIG. 3 is a side view of the probe in a lowered state in accordance with one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態の探査機を上げた状態の側面図である。1 is a raised side view of a probe according to an embodiment of the present invention; FIG. 一実施形態の探査機の探査範囲を示す平面図である。It is a top view which shows the search range of the probe of one Embodiment. 一実施形態に適用される昇降装置の構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the structural example of the raising/lowering apparatus applied to one Embodiment. 一実施形態の昇降装置の部分を拡大した動作説明図である。It is operation explanatory drawing which expanded the part of the raising/lowering apparatus of one Embodiment. 一実施形態の昇降装置の部分を拡大した動作説明図である。It is operation explanatory drawing which expanded the part of the raising/lowering apparatus of one Embodiment. 一実施形態における比較例の正面図である。It is a front view of a comparative example in one embodiment.

本発明に係る水中探査装置の最小構成例を図１により説明する。
この水中探査装置は、水上を航行可能な母船１から所定の間隔をおいた位置であって、前記母船１の喫水２より下方の位置に配置可能に設けられた探査機３と、前記母船１に設けられて前記探査機３を前記喫水より上方位置に移動させる昇降装置４とを有する。前記探査機には、例えば、水中の音波を検出するパッシブあるいはアクティブ動作するソナー、あるいは、磁気を検出する磁気センサが採用される。 A minimum configuration example of an underwater exploration device according to the present invention will be described with reference to FIG.
This underwater exploration apparatus includes a probe 3 which is arranged at a position spaced from a mother ship 1 capable of navigating on water and below a draft 2 of the mother ship 1, and the mother ship 1. and a lifting device 4 for moving the probe 3 to a position above the draft. The probe employs, for example, a passive or active sonar that detects sound waves in water, or a magnetic sensor that detects magnetism.

上記構成の水中探査装置にあっては、図１（ａ）に示すように、昇降装置４によって探査機３を母船１の喫水２より下の水中に配置して探査を行うことができる。また図１（ｂ）に示すように、昇降装置４を母船１の船尾に引き上げることにより、母船１の航行に伴って探査機３により生じる流体抵抗を低減することができる。 As shown in FIG. 1(a), the underwater exploration apparatus having the above-described configuration allows exploration by placing the exploration device 3 in the water below the draft 2 of the mother ship 1 by means of the lifting device 4. FIG. Further, as shown in FIG. 1(b), by lifting the lifting device 4 to the stern of the mother ship 1, the fluid resistance caused by the probe 3 as the mother ship 1 navigates can be reduced.

次いで、図２～図８を参照して一実施形態を説明する。なお、図２～図８において、図１と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
母船となる船舶１は、後部下面に、推進力を発生するスクリュープロペラ１１を有する。この一実施形態では、いわゆる２軸構成が採用され、前記スクリュープロペラは、船舶１の船体の幅方向（図２、３の紙面と直交する方向）に相互に間隔をおいて２基設けられ、船体に搭載された主機１２によって駆動される。また符号１３は舵であって、前記船舶１の船尾に鉛直軸を中心として回動自在に設けられている。この一実施形態の舵１３は、２軸構成とされた前記スクリュープロペラ１１に対応して、船体の幅方向に相互に間隔をおいて２基設けられている。 An embodiment will now be described with reference to FIGS. 2-8. In addition, in FIGS. 2 to 8, the same reference numerals are given to the configurations common to those in FIG. 1, and the description thereof will be simplified.
A ship 1 serving as a mother ship has a screw propeller 11 that generates propulsive force on the lower rear surface. In this embodiment, a so-called biaxial configuration is adopted, and two screw propellers are provided at intervals in the width direction of the hull of the ship 1 (direction perpendicular to the paper surface of FIGS. 2 and 3), It is driven by a main engine 12 mounted on the hull. A rudder 13 is provided at the stern of the ship 1 so as to be rotatable about a vertical axis. Two rudders 13 of this embodiment are provided at intervals in the width direction of the hull, corresponding to the screw propeller 11 having a two-shaft configuration.

前記船舶１の下部の前記スクリュープロペラ１１の近くには、船体の幅方向に向けられた水平な回転軸１４を中心として回動可能にアーム１５が設けられ、このアーム１５の先端には、探査機としてのソナーアレイ１６が収容されたソナードーム１７が設けられている。第１実施例において、前記アーム１５は、２軸構成とされた二基のスクリュープロペラ１１の間に１基配置されている。なお一実施形態におけるソナーアレイとは、所定の感度（指向性）を有する音響探知機を各々所定の探知方向へ向けて複数配置した構成を言うものとする。
すなわち前記ソナーアレイ１６は、図２に破線で示すような垂直探査範囲ＶＲを有し、また、図４に破線で示すような水平探査範囲ＨＲを有する。 Near the screw propeller 11 in the lower part of the ship 1, an arm 15 is provided rotatably around a horizontal rotary shaft 14 directed in the width direction of the hull. A sonar dome 17 containing a sonar array 16 as a plane is provided. In the first embodiment, one arm 15 is arranged between two screw propellers 11 having a biaxial structure. Note that the sonar array in one embodiment refers to a configuration in which a plurality of acoustic detectors each having a predetermined sensitivity (directivity) are arranged in a predetermined detection direction.
That is, the sonar array 16 has a vertical scanning range VR as indicated by broken lines in FIG. 2, and a horizontal scanning range HR as indicated by broken lines in FIG.

前記ソナードーム１７は、船舶１の航行により発生する水中で水流の抵抗を軽減するため、涙滴型に成型した覆いである。前記ソナードーム１７は、水中音波の透過率が高く、水中音波が反射しにくい天然ゴム、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics～グラスファイバー）等の素材で作られる。このソナードーム１７の内部には、探査機としてのソナーアレイ１６が格納されている。なお前記ソナードーム１７は、ソナーアレイ１６の周囲を囲んでその破損を防止するものである。 The sonar dome 17 is a teardrop-shaped covering for reducing the resistance of the water flow generated by the navigation of the ship 1 . The sonar dome 17 is made of a material such as natural rubber, FRP (Fiber Reinforced Plastics-glass fiber), etc., which has a high underwater sound wave transmittance and does not easily reflect underwater sound waves. A sonar array 16 as a probe is stored inside the sonar dome 17 . The sonar dome 17 surrounds the sonar array 16 to prevent its damage.

前記アーム１５は、母船１の船底に配置された前記ソナーアレイ１６を覆うソナードーム１７を船底に吊化する際の支柱であり、回転軸１４を基準に回転する機構を有する。
前記アーム１５は、ソナードーム１７を水面上に揚収する際に、船舶１に干渉しない最小の回転角で揚収するため、ソナードーム１７を回転軸１４の後方に吊下することができる長さ（回転半径）を有する。
前記アーム１５は、ソナーアレイ１６と船体内部の電子装置を接続する電線を内蔵するとともに、その断面は、水流の抵抗を軽減するため涙滴型の形状とし、軽量化のため金属の骨組みをグラスファイバーまたはＦＲＰ等で覆う構造とされている。 The arm 15 is a strut for suspending the sonar dome 17 covering the sonar array 16 arranged on the bottom of the mother ship 1 from the bottom of the mother ship 1, and has a mechanism that rotates about the rotating shaft 14 as a reference.
The arm 15 has a length that allows the sonar dome 17 to be suspended behind the rotating shaft 14 in order to lift the sonar dome 17 from the surface of the water at the minimum rotation angle that does not interfere with the vessel 1 . (radius of rotation).
The arm 15 has a built-in electric wire that connects the sonar array 16 and the electronic device inside the hull. Alternatively, it is structured to be covered with FRP or the like.

回転軸１４は、前記アーム１５の基端部を支持する。この回転軸１４は、前記アーム１５を回転させる場合の回転中心となる基準軸であり、ソナーアレイ１６と船舶１内部の電子装置を電気的に接続するための水密構造のスリップリング（図示略）を有する。すなわち、ソナーアレイ１６と船舶１の内部の電子装置および電源とは、回転軸１４の取り付け箇所に設けられたスリップリングを介して電気的に接続されている。 A rotating shaft 14 supports the base end of the arm 15 . The rotating shaft 14 is a reference axis that serves as the center of rotation when the arm 15 is rotated. have. That is, the sonar array 16, the electronic device inside the ship 1, and the power supply are electrically connected via a slip ring provided at the mounting location of the rotating shaft 14. FIG.

図５～図７を参照して前記アーム１５を昇降させる昇降装置の構成例を説明する。
符号２０は揚収ケーブルを示す。
揚収ケーブル２０は、ソナーアレイ１６を収容したソナードーム１７を水面上に揚収する際に巻き上げる鋼線等の線材である。前記揚収ケーブル２０を繰り出すことにより、ソナーアレイ１６を収容したソナードーム１７を母船１の船底に吊下することができる。
図５において符号２１は、揚収ケーブル巻上機を示す。
揚収ケーブル巻上機２１は、油圧または電動等の動力により駆動される回転機械であって、その回転とともにドラムを回転させることにより、前記ソナードーム１７を船底に吊下する際に揚収ケーブル２０を繰り出し、ソナードーム１７を揚収する際に揚収ケーブル２０を巻き上げる機能を有する、いわゆるウィンチである。 A structural example of a lifting device for lifting the arm 15 will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG.
Reference numeral 20 indicates a lifting cable.
The lifting cable 20 is a wire such as a steel wire that is wound up when the sonar dome 17 housing the sonar array 16 is lifted onto the water surface. The sonar dome 17 containing the sonar array 16 can be suspended from the bottom of the mother ship 1 by extending the lifting cable 20 .
In FIG. 5, reference numeral 21 denotes a lifting cable hoist.
The lifting cable hoisting machine 21 is a rotating machine driven by hydraulic or electric power, and rotates the drum along with the rotation thereof, thereby lifting the cable when suspending the sonar dome 17 from the bottom of the ship. It is a so-called winch that has a function of reeling out the cable 20 and winding up the cable 20 when the sonar dome 17 is lifted.

図５において２２は、船尾滑車を示す。
船尾滑車２２は、ソナードーム１７を船底に吊下するため揚収ケーブル２０を繰り出した際に、船尾の船底部に揚収ケーブル２０が接触して摩擦が起きるのを緩和するための滑車であり、軸を中心に自由回転可能に構成されている。（動力源を必要としない）。
図５において２３は、収納ケーブルを示す。
収納ケーブル２３は、ソナードーム１７を船底に吊下した際に揚収ケーブル２０が水中に展張され、船舶１の航行時に水流の抵抗を受けるのを回避するため、揚収ケーブル２０をアーム１５の後端に密接するよう引き付ける鋼線等の線材である。 In FIG. 5, 22 indicates a stern pulley.
The stern pulley 22 is a pulley for relieving friction caused by the contact of the hoisting cable 20 with the bottom of the stern when the hoisting cable 20 is let out to suspend the sonar dome 17 from the bottom of the hull. , is configured to be freely rotatable about an axis. (does not require a power source).
In FIG. 5, 23 indicates a storage cable.
When the sonar dome 17 is suspended from the bottom of the ship, the storage cable 23 is stretched in the water, and the storage cable 23 is attached to the arm 15 in order to avoid the resistance of the water current when the ship 1 is sailing. A wire, such as a steel wire, that is drawn close to the rear end.

図５において２４は、ケーブル接続リングを示す。
ケーブル接続リング２４は、収納ケーブル２３の先端にリング状の金具を取り付け、リングの内側に揚収ケーブル２０を通すことによって、収納ケーブル２３が揚収ケーブル２０を引き付けることを可能にする。
図５において２５は、収納ケーブル巻上機を示す。
収納ケーブル巻上機２５は、油圧または電動等の動力により駆動される回転機械であって、ソナードーム１７を船底に吊下した際に、収納ケーブル２３をアーム１５の後端に密接した経路とするために、収納ケーブル２３を巻き上げるドラムを有する、いわゆるウィンチである。 In FIG. 5, 24 indicates a cable connection ring.
The cable connection ring 24 allows the storage cable 23 to attract the storage cable 20 by attaching a ring-shaped fitting to the tip of the storage cable 23 and passing the storage cable 20 through the inside of the ring.
In FIG. 5, 25 indicates a storage cable hoist.
The storage cable hoist 25 is a rotary machine that is driven by hydraulic or electric power. It is a so-called winch that has a drum on which the storage cable 23 is wound for the purpose.

図６及び図７において３０は、船舶１の船底の鋼板を示す。図６及び図７において３１は、スリップリングを示す。
スリップリング３１は、回転軸１４に内蔵され、ソナーアレイ１６と船舶１の内部の電子装置を接続する電気回路の一部をなす。すなわち、アーム１５の回転に伴って、固定側、回転側のいずれか一方の側の電極にいずれか他方側の接点を摺動させることにより、アーム１５の回転に伴う回転側と固定側との電気的な接続を維持する。 6 and 7, 30 denotes a steel plate of the bottom of the ship 1. As shown in FIG. 6 and 7, 31 indicates a slip ring.
The slip ring 31 is built into the rotating shaft 14 and forms part of an electrical circuit connecting the sonar array 16 and the electronics inside the vessel 1 . That is, as the arm 15 rotates, by sliding the electrode on either the fixed side or the rotating side to the contact point on the other side, the contact between the rotating side and the fixed side accompanying the rotation of the arm 15 is generated. Maintain electrical connections.

また図６及び図７は、アーム１５を所定位置で固定するラッチ機構を示し、符号３２は、アーム固定ラッチを示す。
このアーム固定ラッチ３２は、前記アーム１５において、ソナードーム１７を船底に吊下時または水面上に揚収時に固定するため、アーム１５の上端に回転軸１４の半径方向外方へ突出して設けられた台形状の突起である。前記アーム固定ラッチ３２は、アーム１５の回転に伴い、回転軸１４と一体に回転する。
また符号３３は、ソナーの吊下時アームを固定する吊下時アーム固定ノッチであって前記アーム固定ラッチ３２を受け入れるべく、突起に対応した台形状をなす切り欠きである。前記ソナードーム１７の吊下時、前記吊下時アーム固定ノッチ３３は、前記ソナードーム１７を船底に吊下して、アーム１５を下向きに回転させた状態で固定するため、アーム固定ラッチ３２の突起部を受け入れて回転軸１４の回転を拘束する機能を有する。アーム１５の吊下時、前記吊下時アーム固定ノッチ３３は、油圧または電動のモーターで上下方向に可動する構造とすることによって、前記アーム１５の回転を拘束しあるいは拘束から開放する。 6 and 7 also show a latch mechanism for fixing the arm 15 in place, and reference numeral 32 indicates an arm fixing latch.
The arm fixing latch 32 is provided at the upper end of the arm 15 so as to protrude outward in the radial direction of the rotating shaft 14 in order to fix the sonar dome 17 on the arm 15 when suspended from the bottom of the ship or lifted from the water surface. It is a trapezoidal protrusion. The arm fixing latch 32 rotates integrally with the rotating shaft 14 as the arm 15 rotates.
Reference numeral 33 denotes a suspension arm fixing notch for fixing the suspension arm of the sonar, which is a trapezoidal notch corresponding to the protrusion for receiving the arm fixing latch 32 . When the sonar dome 17 is suspended, the suspension arm fixing notch 33 suspends the sonar dome 17 from the bottom of the ship and fixes the arm 15 in a downwardly rotating state. It has a function of receiving the protrusion and restraining the rotation of the rotary shaft 14 . When the arm 15 is suspended, the arm fixing notch 33 during suspension restricts the rotation of the arm 15 or releases the restriction by providing a structure that can be vertically moved by a hydraulic or electric motor.

図６及び図７において３４は、揚収時アーム固定ノッチを示す。
この揚収時アーム固定ノッチ３４は、ソナードーム１７を水面上に揚収し、アーム１５を船尾へ後ろ向きに回転させた状態で固定するため、アーム固定ラッチ３２の突起部を覆うノッチである。揚収時アーム固定ノッチ３４は、油圧または電動のモーターで前後に可動する構造とすることによって、前記アーム１５の回転を拘束しあるいは拘束から解放する。
前記スリップリング３１は、例えば、アンテナ回転式のレーダーの回転軸と基台との間、風力発電機のタワーと地上との間などに広く使用されており、大電力の電線、あるいは通信線をスリップリングにより接続する技術は、当業者にとってよく知られているので、その詳細な構成についての説明は省略する。 In FIGS. 6 and 7, 34 indicates an arm fixing notch at the time of lifting.
The lifting arm fixing notch 34 is a notch that covers the protrusion of the arm fixing latch 32 so that the sonar dome 17 is lifted above the water surface and the arm 15 is fixed while being rotated backward toward the stern. The lift-and-storage arm fixing notch 34 is configured to be movable back and forth by a hydraulic or electric motor, thereby restraining the rotation of the arm 15 or releasing the restraint.
The slip ring 31 is widely used, for example, between the rotating shaft of a radar with a rotating antenna and its base, between the tower of a wind power generator and the ground, etc. Since the technique of connecting with a slip ring is well known to those skilled in the art, a detailed description of its configuration is omitted.

次に、図２～図８を参照して、水中全方位探査ソナー装置の作用をその動作とともに説明する。
最初に、ソナーアレイ１６を船舶１の船底に吊下して、全方位探査を行う場合の動作について説明する。
船舶１がソナーアレイ１６を使用する場合、最初に、図７に示す揚収時アーム固定ノッチ３４を前進させて、揚収時アーム固定ノッチ３４によるアーム固定ラッチ３２の固定を解除し、アーム１５を回転可能にする。
図６に示す揚収ケーブル巻上機２１から揚収ケーブル２０を繰り出すと同時に、収納ケーブル巻上機２５から収納ケーブル２３を繰り出し、揚収ケーブル２０が船尾滑車２２の回転とともに、摩擦力を軽減しながら繰り出されることにより、ソナーアレイ１６を覆うソナードーム１７を下端に固定したアーム１５をそれらに作用する重力により下向きに（図５、６等における時計回り）回転させる。 Next, with reference to FIGS. 2 to 8, the operation of the underwater omnidirectional survey sonar device will be described.
First, the operation when the sonar array 16 is suspended from the bottom of the ship 1 and the omnidirectional survey is performed will be described.
When the boat 1 uses the sonar array 16, first, the arm fixing notch 34 for lifting shown in FIG. make it rotatable.
At the same time that the storage cable 20 is paid out from the cable hoisting machine 21 shown in FIG. As the arm 15 is extended while the sonar array 16 is covered with the sonar dome 17 fixed to the lower end thereof, the gravitational force acting thereon causes the arm 15 to rotate downward (clockwise in FIGS. 5, 6, etc.).

このとき、アーム１５を完全に下向きに回転させるため、船舶１は移動を停止あるいは微速で後進する。すなわち、ソナードーム１７及びアーム１５が水流の抵抗（図５の右向きの力）を受けて船底に対して所定の角度（通常は鉛直方向）で吊下されない状態になることを防止する。
前記揚収ケーブル２０及び収納ケーブル２３が所定の長さまで繰り出され、前記アーム１５が所定の角度まで下向きに回転し、ソナーアレイ１６が水平な向きに設置されると、図６に示す吊下時アーム固定ノッチ３３を降下させてアーム固定ラッチ３２をアーム１５が下向きとなる状態で固定する。
前記ソナーアレイ１６、ソナードーム１７及びアーム１５が船底に吊下された状態で固定されたら、前記収納ケーブル巻上機２５により収納ケーブル２３を巻き上げ、揚収ケーブル２０をアーム１５の後端に密接させて、船舶１の航行に伴って揚収ケーブル２０により発生する水流の抵抗を軽減させる。 At this time, since the arm 15 is completely rotated downward, the ship 1 stops moving or moves backward at a very slow speed. That is, it prevents the sonar dome 17 and the arm 15 from being suspended at a predetermined angle (usually in the vertical direction) with respect to the bottom of the ship due to the resistance of the water flow (rightward force in FIG. 5).
When the lifting and retracting cable 20 and the storage cable 23 are drawn out to a predetermined length, the arm 15 rotates downward to a predetermined angle, and the sonar array 16 is horizontally installed, the suspended arm shown in FIG. The fixing notch 33 is lowered to fix the arm fixing latch 32 with the arm 15 facing downward.
After the sonar array 16, the sonar dome 17 and the arm 15 are fixed in a suspended state to the bottom of the ship, the storage cable hoist 25 winds up the storage cable 23 and brings the lifting cable 20 into close contact with the rear end of the arm 15. Therefore, the resistance of the water flow generated by the lifting cable 20 as the ship 1 navigates is reduced.

例えば、図２に示すように、ソナーアレイ１６を船底から深度５０ｍ程度まで吊下することにより、図２に示すようなソナー垂直探査範囲ＶＲに対し、船首の喫水２の砕波音、主機（エンジン）１２の作動音、及びスクリュープロペラ１１の回転による推進器音等の騒音源からの音波がソナーアレイ１６の垂直指向性の探査範囲外となり、図４の船底ソナー水平探査範囲ＨＲに示すように、水平方向への全方位を探査範囲とすることができる。従って、関連する船首に設けられたソナーの水平探査範囲に探査不可能範囲（ブラインドゾーン）や、外乱騒音による誤検出が生じる欠点が低減される。 For example, as shown in FIG. 2, by suspending the sonar array 16 from the bottom of the ship to a depth of about 50 m, the sonar vertical survey range VR as shown in FIG. 12 operating sound and sound waves from noise sources such as thruster sound due to the rotation of the screw propeller 11 are outside the vertical directivity survey range of the sonar array 16, and as shown in the ship bottom sonar horizontal survey range HR in FIG. The search range can be omnidirectional. Therefore, it is possible to reduce the drawbacks of false detections due to disturbance noise and undetectable areas (blind zones) in the horizontal search range of the sonar provided on the related bow.

船底にソナーアレイ１６Ａを内蔵したソナードーム１７Ａを船底に吊下状態で固定した場合は、図８（ｂ）の比較例に示すように、船体の横断面積（進行方向に対する断面の面積）が増えるので、水流の抵抗が増え、船舶１の高速航行時の速力が低下する。また、図８（ａ）の比較例に示すように、ソナードーム１７Ｂが船首の船底に固定された場合は、船舶１の速力が時速３５ｋｍ／ｈを超えると、ソナードーム１７Ｂと水流との摩擦により生じた騒音により、船首ソナー１６Ｂによる水中音波の検出性能が著しく低下するので、船舶１が高速航行する場合は実質的にソナーが使用できない。 When a sonar dome 17A having a built-in sonar array 16A is fixed to the bottom of the ship in a suspended state, the cross-sectional area of the hull (the cross-sectional area with respect to the traveling direction) increases as shown in the comparative example of FIG. 8(b). , the resistance of the water flow increases, and the speed of the ship 1 during high-speed navigation decreases. Further, as shown in the comparative example of FIG. 8A, when the sonar dome 17B is fixed to the bottom of the bow, when the speed of the ship 1 exceeds 35 km/h, the friction between the sonar dome 17B and the water flow increases. The noise generated by this remarkably deteriorates the detection performance of underwater sound waves by the bow sonar 16B, so the sonar cannot be used substantially when the ship 1 is sailing at high speed.

前記比較例の対比において、本発明の一実施形態にあっては、ソナードーム１７を水面上に揚収し、船舶１の断面積を減らして高速航行することが可能となり、探査を行うべき海域へ迅速に到着することができる。 In comparison with the comparative example, in one embodiment of the present invention, the sonar dome 17 is lifted from the surface of the water, the cross-sectional area of the ship 1 is reduced, and it becomes possible to navigate at high speed. can be reached quickly.

なお、本発明によるソナーアレイ１６を内蔵したソナードーム１７を船底に吊下した場合であっても、スクリュープロペラ１１の回転により海水を攪拌して生じた気泡を含むウェーキ（航跡）の範囲では、前記気泡が音波を反射するため、ウェーキの内部にある水中航走体を水中ソナーにより検出することはできない。しかしながら、ウェーキは幅が２０～５０ｍ、水深は約１０ｍ程度であることから、ウェーキの中に全長５０ｍ以上の大型の水中航走体が潜航して隠れることは困難であり、したがって、ウェーキ中の探査ができないことによって、実質的に大型の水中航走体の探査範囲が損なわれることがない。 Even when the sonar dome 17 incorporating the sonar array 16 according to the present invention is suspended from the bottom of the ship, the wake (wake) range containing air bubbles generated by stirring the seawater due to the rotation of the screw propeller 11 may not be as described above. Since the air bubbles reflect sound waves, the underwater vehicle inside the wake cannot be detected by underwater sonar. However, since the wake has a width of 20 to 50 m and a water depth of about 10 m, it is difficult for a large underwater vehicle with a total length of 50 m or more to dive and hide in the wake. The inability to search does not substantially impair the search range of large underwater vehicles.

次に、ソナーアレイ１６を水面上に揚収する動作について説明する。
船舶１がソナーアレイ１６を使用しない場合、または入港時等であって水深が５０ｍよりも浅い海域を航行する場合は、図６に示す吊下時アーム固定ノッチ３３を上昇させてアーム固定ラッチ３２の固定を解除し、アーム１５を回転可能にする。
図７の揚収ケーブル巻上機２１によって揚収ケーブル２０を巻き上げると同時に、収納ケーブル巻上機２５によって収納ケーブル２３を緩め、揚収ケーブル２０が船尾滑車２２によって円滑に案内されながら巻き上げられることにより、ソナーアレイ１６を覆うソナードーム１７を下端に固定したアーム１５を上向きに（図５、６の反時計回りに）回転させる。
前記揚収ケーブル２０及び収納ケーブル２３が所定の長さまで巻き上げられると、アーム１５が所定の角度まで上向きに（図５、６の反時計回りに）回転し、ソナーアレイ１６及びソナードーム１７が船尾の水面より上の位置に揚収されると、図７に示すように、揚収時アーム固定ノッチ３４を後退させてアーム固定ラッチ３２に噛み合わせ、アーム１５を後ろ向きの状態（揚収状態）で固定する。 Next, the operation of lifting the sonar array 16 above the water surface will be described.
When the ship 1 does not use the sonar array 16, or when navigating in a sea area where the water depth is shallower than 50 m, the arm fixing notches 33 shown in FIG. Release the fixation and make the arm 15 rotatable.
At the same time that the cable hoist 21 shown in FIG. By doing so, the arm 15 with the sonar dome 17 covering the sonar array 16 fixed to its lower end is rotated upward (counterclockwise in FIGS. 5 and 6).
When the lifting cable 20 and storage cable 23 are hoisted up to a predetermined length, the arm 15 rotates upward (counterclockwise in FIGS. 5 and 6) to a predetermined angle, and the sonar array 16 and sonar dome 17 move toward the stern. When lifted to a position above the surface of the water, as shown in FIG. 7, the arm fixing notches 34 are retracted to mesh with the arm fixing latches 32 at the time of lifting, and the arm 15 is in a rearward state (lifted state). fixed.

前記ソナーアレイ１６及びソナードーム１７を水面上に揚収する際に、前記ソナードーム１７内に海水が充満した状態では、ソナードーム１７は、例えば１００ｔ以上の重量を有するため、ソナードーム１７が自重で変形する恐れがある。また、ソナードーム１７が自重で変形しないように丈夫な構造にすると、ソナードーム１７の主要素材である天然ゴム、ＦＲＰ等の構造材料の厚さが増加し、水中音波を減衰させる効果が増加するので、前記ソナードーム１７を薄く軽量化する必要がある。そこで、一実施形態にあっては、前記ソナードーム１７を揚収した状態での上端に相当する箇所に空気抜きの穴を設け、また、揚収した状態での下端に相当する箇所に水抜きの穴を設け、ソナードーム１７を揚収した際にソナードーム１７内部の海水を排水することができる構造が採用されている。
このように、ソナードーム１７を揚収した状態で内部の海水を排水することができる構造とするにより、ソナーアレイ１６を含むソナードーム１７を数１０ｔ程度に軽量化することができる。このように、アーム１５により昇降させる機材を軽量化することにより、前記揚収ケーブル巻上機２１の小型化及び揚収ケーブル２０を軽量化することができるという二次的な効果も期待することができる。 When the sonar array 16 and the sonar dome 17 are lifted from the water surface, the sonar dome 17 has a weight of, for example, 100 tons or more when the sonar dome 17 is filled with seawater. There is a risk of deformation. Also, if the sonar dome 17 has a strong structure so that it does not deform under its own weight, the thickness of the structural material such as natural rubber or FRP, which is the main material of the sonar dome 17, increases, increasing the effect of attenuating underwater sound waves. Therefore, it is necessary to make the sonar dome 17 thin and light. Therefore, in one embodiment, an air vent hole is provided at a portion corresponding to the upper end of the lifted sonar dome 17, and a water drain hole is provided at a portion corresponding to the lower end of the lifted sonar dome 17. A structure is employed in which a hole is provided so that seawater inside the sonar dome 17 can be drained when the sonar dome 17 is lifted.
In this way, the sonar dome 17 including the sonar array 16 can be lightened to about several tens of tons by adopting a structure capable of draining the internal seawater while the sonar dome 17 is lifted. In this way, by reducing the weight of the equipment that is lifted and lowered by the arm 15, secondary effects can be expected such that the cable hoist 21 can be made smaller and the cable 20 can be made lighter. can be done.

以上のように、前記ソナーアレイ１６、ソナードーム１７及びアーム１５を水面上に揚収することにより、船体の断面積がソナードーム１７及びアーム１５の分だけ減少するため、船舶１の航行に伴う流体抵抗が減少して、最高速力を向上することができる。 As described above, by lifting the sonar array 16, the sonar dome 17 and the arm 15 above the water surface, the cross-sectional area of the hull is reduced by the amount of the sonar dome 17 and the arm 15. The resistance is reduced and the top speed can be improved.

なお、前記ソナーアレイ１６、ソナードーム１７及びアーム１５を船尾の水面上に揚収すると、これらを船底から吊り下げた場合より、船舶１の重心が後方に移動するので、船舶１が港で停泊する場合及び高速航行する場合の重心の移動について、船舶１の船体設計時に動揺や復元性に対する考慮を要する。例えば、アーム１５の回転～揚収に伴って船体のバラストを移動させる等の配慮をすることが、航行安定性の面で有効である。 When the sonar array 16, sonar dome 17, and arm 15 are lifted above the water surface at the stern, the center of gravity of the vessel 1 moves rearward compared to when they are suspended from the bottom of the vessel, so the vessel 1 can be anchored at port. When designing the hull of the ship 1, it is necessary to consider rocking and resilience when designing the ship 1. For example, it is effective in terms of navigation stability to consider moving the ballast of the hull as the arm 15 rotates and lifts.

一実施形態におけるソナーアレイの探査範囲（探査感度の指向性）は、水平面内で全周にわたり、鉛直面内で水平方向から上方、下方へ所定の角度にわたっているが、探査範囲が一実施形態に限定されるものでないのはもちろんである。
なお、一実施形態のソナーアレイに代えて、音波センサを機械的に回転させて探査する方式のソナーを採用しても良い。また、一実施形態では音波の探査を行うが、磁気センサ等の他のセンサを探査機として採用しても良い。
一実施形態では２軸のスクリュープロペラの間にアームを配置したが、アームの船体幅方向への位置は、スクリュープロペラの間に限定されるものではなく、例えば、１軸のスクリュープロペラの場合は、船舶の両舷側にアームを設けてもよい。 The search range (directivity of search sensitivity) of the sonar array in one embodiment covers the entire circumference in the horizontal plane and extends upward and downward from the horizontal direction at a predetermined angle in the vertical plane, but the search range is limited to one embodiment. Of course, it is not something that is done.
Instead of the sonar array of one embodiment, a sonar that probes by mechanically rotating the sound wave sensor may be employed. Also, although sound waves are probed in one embodiment, other sensors such as magnetic sensors may be employed as probes.
In one embodiment, the arm is arranged between the two screw propellers, but the position of the arm in the hull width direction is not limited to between the screw propellers. , arms may be provided on both sides of the ship.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like are included within the scope of the present invention.

本発明は、線状体監視装置、線状体巻き取り装置、および線状体巻き出し巻き取り方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a linear body monitoring device, a linear body winding device, and a linear body unwinding and winding method.

１ 母船（船舶）
２ 喫水（水面）
３ 探査機
４ 昇降装置
１１ スクリュープロペラ
１２ 主機
１３ 舵
１４ 回転軸
１５ アーム
１６ （船底）ソナーアレイ（探査機）
１７ ソナードーム
２０ 揚収ケーブル
２１ 揚収ケーブル巻上機
２２ 船尾滑車
２３ 収納ケーブル
２４ ケーブル接続リング
２５ 収納ケーブル巻上機
３０ 鋼板
３１ スリップリング
３２ アーム固定ラッチ
３３ 吊下時アーム固定ノッチ
３４ 揚収時アーム固定ノッチ 1 mother ship (ship)
2 Draft (water surface)
3 probe 4 lifting device 11 screw propeller 12 main engine 13 rudder 14 rotating shaft 15 arm 16 (ship bottom) sonar array (probe)
17 sonar dome 20 lifting cable 21 lifting cable hoisting machine 22 stern pulley 23 storage cable 24 cable connection ring 25 storage cable hoisting machine 30 steel plate 31 slip ring 32 arm fixing latch 33 arm fixing notch 34 for lifting arm fixing notch

Claims (6)

水上を航行可能な母船から所定の間隔をおいた位置であって、前記母船の喫水より下方側の位置に配置可能に設けられた探査機と、
前記母船に設けられて前記探査機を前記喫水より上方位置に移動させる昇降装置と、
を有し、
前記昇降装置は、前記母船の幅方向に向く略水平な軸を中心として回動可能に設けられたアームであって、
前記アームは、前記母船の船底の下方側の位置と、前記母船の船尾より後方の位置との間で回動可能であって、
このアームの前記軸から離れた位置に前記探査機が設けられ、
前記探査機は、前記母船の喫水より下方側の位置に配置された場合、前記母船の主機音、スクリュープロペラの回転による推進器音を含む、前記母船が放射する騒音を前記探査機の垂直探査範囲外になるよう、前記母船の前記主機、スクリュープロペラの下方側の位置に配置され、
前記母船の喫水より上方の位置に配置された場合、前記アームの回動により前記船尾より後方の水面上に引き上げられ、
前記母船は複数軸の構成であって、前記アームは、前記軸により駆動される複数軸のスクリュープロペラの間の位置で回転することにより昇降する、
水中探査装置。 A probe provided so as to be arranged at a position spaced apart from a mother ship capable of navigating on water and below the draft of the mother ship;
a lifting device provided on the mother ship for moving the probe to a position above the draft;
has
The lifting device is an arm rotatable about a substantially horizontal axis oriented in the width direction of the mother ship,
The arm is rotatable between a position below the bottom of the mother ship and a position behind the stern of the mother ship,
The probe is provided at a position away from the axis of the arm,
When the probe is placed below the draft of the mother ship, the probe emits noise emitted by the mother ship, including the main engine sound of the mother ship and the propeller sound caused by the rotation of the screw propeller. It is arranged at a position on the lower side of the main engine and screw propeller of the mother ship so as to be out of range,
When placed above the draft of the mother ship, the arms are lifted above the water surface behind the stern by the rotation of the arms,
The mothership is of multi-shaft configuration, and the arms are raised and lowered by rotating in position between multi-shaft screw propellers driven by the shafts.
Underwater exploration equipment. 前記探査機は、自身の周囲の一部の領域が他の領域より探査感度が低く、前記一部の領域を前記母船に向けた状態で前記喫水より下方に配置される、
請求項１に記載の水中探査装置。 The probe has a lower search sensitivity in a part of the surrounding area than other areas, and is arranged below the draft with the part of the area facing the mother ship.
The underwater exploration device according to claim 1. 前記昇降装置は、前記アームを回動範囲の所定位置で固定する固定装置を有する、
請求項１または２のいずれか１項に記載の水中探査装置。 The lifting device has a fixing device that fixes the arm at a predetermined position within the rotation range,
The underwater exploration device according to claim 1 or 2. 請求項１～３のいずれか一項に記載の水中探査装置と、
この水中探査装置を搭載する母船と、
を有する、
船舶。 An underwater exploration device according to any one of claims 1 to 3,
A mother ship equipped with this underwater exploration device,
having
vessel. 母船に搭載された探査機を前記母船の喫水より上方に配置した状態で母船を航行させる工程と、
前記探査機を前記母船の喫水より下方側の位置に配置した状態で前記母船を所定以下の速度で航行させる工程と、
前記母船の喫水より下方側の位置に配置された探査機により水中を探査する工程と、
を有する水中探査方法であって、
前記母船のスクリュープロペラの幅方向に向く略水平な軸を中心として回動可能なアームに設けられた前記探査機を前記母船の複数のスクリュープロペラの間の位置で前記アームを回転させることによって、前記母船の喫水より上方の位置と下方側の位置との間で回転とともに昇降させる工程を有し、
前記探査機が前記母船の喫水より下方側の位置に配置された場合、前記母船の主機音、スクリュープロペラの回転による推進器音を含む、前記母船が放射する騒音を前記探査機の垂直探査範囲外になるよう、前記母船の前記主機、スクリュープロペラの下方側の位置に配置され、
前記探査機が前記母船の喫水より上方の位置に配置された場合、前記アームの回動により前記母船の船尾より後方の水面上に引き上げられる、
水中探査方法。 navigating the mother ship with the probe mounted on the mother ship positioned above the draft of the mother ship;
a step of navigating the mother ship at a speed equal to or less than a predetermined speed with the probe positioned below the draft of the mother ship;
a step of exploring underwater with a probe placed at a position below the draft of the mother ship;
An underwater exploration method comprising
By rotating the probe provided on an arm rotatable around a substantially horizontal axis oriented in the width direction of the screw propeller of the mother ship at a position between the plurality of screw propellers of the mother ship, Having a step of lifting and lowering with rotation between a position above the draft of the mother ship and a position below it,
When the probe is placed below the draft of the mothership, the noise emitted by the mothership, including the sound of the main engine of the mothership and the sound of the propeller due to the rotation of the screw propeller, is detected within the vertical survey range of the probe. placed on the lower side of the main engine and screw propeller of the mother ship so as to be outside,
When the probe is placed at a position above the draft of the mother ship, it is lifted above the water surface behind the stern of the mother ship by the rotation of the arm.
Underwater exploration method. 前記探査機は、自身の周囲の一部の領域が他の領域より探査感度が低く、前記一部の領域を前記母船に向けた状態で前記水中の探査を行う、
請求項５に記載の水中探査方法。 The probe has a lower exploration sensitivity in a part of the surrounding area than other areas, and performs exploration in the water with the part of the area facing the mother ship.
The underwater exploration method according to claim 5.
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