WO2013073570A1 - 海洋情報収集システム - Google Patents

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WO2013073570A1
WO2013073570A1 PCT/JP2012/079502 JP2012079502W WO2013073570A1 WO 2013073570 A1 WO2013073570 A1 WO 2013073570A1 JP 2012079502 W JP2012079502 W JP 2012079502W WO 2013073570 A1 WO2013073570 A1 WO 2013073570A1
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WO
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buoy
observation
float
observation buoy
main body
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/079502
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English (en)
French (fr)
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有恒 川辺
拓也 大森
雅明 市川
芳幸 和田
中川　敏彦
Original Assignee
株式会社Ihi
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Publication date
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Priority to EP12849129.7A priority patent/EP2781448B1/en
Priority to CA2850701A priority patent/CA2850701C/en
Priority to AU2012337863A priority patent/AU2012337863B2/en
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    • B63B22/00—Buoys
    • B63B22/04—Fixations or other anchoring arrangements
    • B63B22/08—Fixations or other anchoring arrangements having means to release or urge to the surface a buoy on submergence thereof, e.g. to mark location of a sunken object
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/20—Adaptations of chains, ropes, hawsers, or the like, or of parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63B22/20—Ballast means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2211/00—Applications
    • B63B2211/02—Oceanography

Definitions

  • the present invention relates to a marine information collection system, and more particularly to a marine information collection system suitable for fixed point observation.
  • Patent Document 1 discloses a system for collecting marine information by a moving body that periodically sinks and rises. Such a system is configured to perform a predetermined observation while the moving body is rising and transmit the observation data to the outside when it reaches the sea surface.
  • the moving body has a variable ballast receiver, and by pouring and draining ballast oil to the variable ballast receiver, the volume of the variable ballast receiver is expanded or contracted, and the volume occupied by the moving body in the sea is changed. The specific gravity of the body is adjusted.
  • the marine information collecting system described in Patent Document 1 can be called a drift observation type because the moving body is not moored on the seabed.
  • Patent Document 2 a long-term observation station that collects ocean information is arranged at a deep sea depth, and the collected observation data is transmitted to a land base by a data transmission buoy that periodically sinks and rises.
  • a system for collecting is disclosed.
  • the data transmission buoy is configured to be able to float and sink by a winch driving device arranged at a relay base or a long-term observation station.
  • the ocean information collection system described in Patent Document 2 can be referred to as a fixed point observation formula because a long-term observation station is moored on the seabed.
  • the present invention was devised in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a marine information collecting system that can easily float and sink a buoy and can stand in the sea.
  • the present invention relates to a marine information collection system, comprising an anchor disposed on the seabed, an intermediate buoy connected to the anchor and floating in the sea, a mooring line having one end connected to the intermediate buoy, An observation buoy connected to the other end, and the observation buoy includes a main body portion arranged in a longitudinal direction in a traveling direction of the ocean current, and an inflatable bag that is arranged in the main body portion.
  • the observation buoy is levitated and the observation bag is lowered to stand by in the sea by contracting the floating bag of the specific gravity adjusting unit.
  • the mooring line is configured to be connected to a position in front of the central part of the entire length of the observation buoy and a position behind the tip part.
  • the observation buoy has a configuration in which the specific gravity adjusting unit is disposed on a front end side of the main body, and the antenna and the observation unit are disposed on a rear end side of the main body.
  • the intermediate buoy is configured to float at the same depth as the underwater standby position of the observation buoy.
  • the lift generating means assists the rising or lowering of the observation buoy.
  • the lift generating means is a float having a wing member that can be opened and closed, or a sleeve having a flange portion that is inserted into the mooring line and widened.
  • the observation buoy can be kept in the sea without winding up the mooring line, and the observation buoy can be easily floated and sunk simply by expanding and contracting the bag. .
  • the observation buoy by connecting the observation buoy to the anchor via an intermediate buoy, it is possible to perform fixed-point observation, to easily collect and replace the observation buoy, and to suppress the increase in drifting dust .
  • ocean information is collected using observation buoys that can float and sink, it is possible to easily collect ocean information at shallow depths that are likely to affect the atmosphere, and ocean information by multipoint observation according to depth. .
  • the lift generating means on the mooring line, the tension of the mooring line that hinders the floating of the observation buoy caused by the ocean current can be reduced, and the observation buoy can be lifted smoothly.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a marine information collection system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed view of the observation buoy shown in FIG.
  • FIG. 2 is a detailed view when the observation buoy shown in FIG. 1 is lowered.
  • FIG. 4 is a detailed view when the lift generating means shown in FIG. 3 is lowered.
  • FIG. 4 is a detailed view when the lift generating means shown in FIG.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the marine information collecting system according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are detailed views of the observation buoy shown in FIG. 1.
  • FIG. 2A shows the ascending state and
  • FIG. 2B shows the descending state.
  • the marine information collecting system includes an anchor 1 disposed on the seabed and an intermediate buoy 2 connected to the anchor 1 and floating in the sea, as shown in FIGS. And an mooring line 3 having one end connected to the intermediate buoy 2 and an observation buoy 4 connected to the other end of the mooring line 3.
  • the observation buoy 4 is indicated by a white arrow in FIG.
  • a main body 41 arranged in the longitudinal direction in the direction of the ocean current, a specific gravity adjusting unit 42 provided with a floatable bag 42a arranged on the main body 41, and an antenna 43 arranged on the main body 41 for transferring data.
  • an observation unit 44 that is arranged in the main body 41 and acquires predetermined marine information.
  • the observation buoy 4 is levitated by inflating the floating bag 42a of the specific gravity adjusting unit 42, and the floating bag 42a of the specific gravity adjusting unit 42 Observation buoy 4 by contracting Is obtained so as to stand on the sea is lowered.
  • the anchor 1 is a part for securing the observation buoy 4 to the seabed.
  • the anchor 1 may be, for example, a mounting weight having a weight that does not move due to an ocean current, or may be fixed to the seabed by a pile or the like.
  • the anchor 1 is arranged on the seabed in an area where ocean information is desired to be acquired.
  • the intermediate buoy 2 is a component that forms the starting point of the observation buoy 4.
  • the intermediate buoy 2 is connected to the anchor 1 by a mooring line 21, and an underwater separation device 22 is disposed at an intermediate part of the mooring line 21.
  • the underwater separation device 22 can easily install and collect the intermediate buoy 2.
  • the intermediate buoy 2 has a buoyancy capable of floating at a position substantially vertically above the anchor 1.
  • the intermediate buoy 2 may be configured to float at the same depth as the underwater standby position of the observation buoy 4.
  • the floating depth of the intermediate buoy 2 is set to about 1000 m.
  • the mooring cable 3 becomes substantially parallel to the ocean current when the observation buoy 4 is on standby, and the observation on standby
  • the generation of the tension of the mooring line 3 with respect to the buoy 4 can be suppressed, and the standby position and posture of the observation buoy 4 can be stabilized.
  • the “same level” means substantially the same depth and includes an error of about ⁇ 100 m.
  • observation buoy 4 By the way, objects such as icebergs and drifting objects may flow while the observation buoy 4 floats or floats. In this case, in order to suppress the failure or breakage of the observation buoy 4, it is better to temporarily sink the observation buoy 4 so as to avoid these objects. At this time, the observation buoy 4 stays temporarily at the avoidance position, but this position may be a position different from the underwater standby position, that is, a depth shallower than the floating depth of the intermediate buoy 2.
  • the mooring line 3 is a part for connecting the intermediate buoy 2 and the observation buoy 4.
  • the length of the mooring line 3 depends on the conditions such as the depth of the underwater standby position of the observation buoy 4, the speed of the ocean current at which the observation buoy 4 is arranged, and the magnitude of the resistance of the mooring line 3 to the ocean current. Is set to be able to ascend and reach the sea surface.
  • the mooring cable 3 is made of a thin reinforced plastic material having a diameter of 5 mm or less, for example, so that the mooring cable 3 can be supported and floated with the smallest possible number (for example, one), and the specific gravity is about the same as the specific gravity of seawater. You may adjust so that it may become.
  • the mooring cable 3 is connected to a position ahead of the central part of the entire length of the observation buoy 4 and behind the tip part. By connecting the mooring cable 3 to such a position, the observation buoy 4 can be easily supported so as to be substantially parallel to the traveling direction of the ocean current. Specifically, the mooring cable 3 is connected to the front end portion of the main body 41, for example.
  • the observation buoy 4 is a part that floats and sinks in an area where marine information is to be obtained and obtains predetermined marine information.
  • the main body 41 is a cylindrical container that forms a sealed space. In the internal space, an oil pump 41a that pours and discharges hydraulic fluid (for example, silicon oil) into a floating bag 42a, and an oil tank 41b that stores the hydraulic fluid.
  • a battery pack 41c that supplies power to the electronic device, a control unit 41d that controls the antenna 43, the observation unit 44, and the like are disposed.
  • the main body 41 has an elongated shape so as to maintain a posture substantially parallel to the ocean current (for example, an angle of attack of 0 to 45 °), and the longitudinal direction is arranged along the traveling direction of the ocean current. .
  • the longitudinal direction of the observation buoy 4 in the traveling direction of the ocean current, the pressure receiving area that receives the ocean current of the observation buoy 4 can be reduced.
  • a stabilizing blade 41e that holds the posture of the observation buoy 4 in the ocean current may be disposed at the rear end of the main body 41.
  • the specific gravity adjusting unit 42 is disposed on the front end side of the main body 41, and the antenna 43 and the observation unit 44 are disposed on the rear end side of the main body 41.
  • the observation buoy 4 is connected to the mooring cable 3 and is swept away by the ocean current, and therefore generally has a property that the downstream side is more likely to float than the upstream side. Therefore, the antenna 43 to be exposed on the sea surface is disposed at the rear end of the main body 41, and the specific gravity adjusting unit 42 that promotes the floating of the observation buoy 4 is disposed at the front end of the main body 41.
  • the oil tank 41b is also arranged near the rear end of the main body 41. Further, in order to facilitate wiring and the like, the observation unit 44 and the control unit 41d are collectively arranged at a position close to the antenna 43.
  • the specific gravity adjusting unit 42 includes an inflatable and inflatable floating bag 42 a, a cover 42 b that covers the outer periphery of the floating bag 42 a, and an oil pump 41 a disposed in the main body 41.
  • the float bag 42a is made of a soft material (for example, resin) having resistance to seawater.
  • the cover 42b is a component that suppresses breakage of the air bag 42a, and a plurality of openings 42c are formed on the outer peripheral surface. Therefore, the inside of the cover 42b is filled with seawater.
  • the oil pump 41a When the oil pump 41a is operated and the hydraulic fluid is drained from the floating bag 42a, the floating bag 42a contracts in the cover 42b as shown in FIG. 2B, and seawater flows into the cover 42b from the opening 42c. As a result, the apparent volume of the observation buoy 4 decreases, the specific gravity of the observation buoy 4 increases, and the buoyancy decreases. Therefore, the observation buoy 4 can be lowered.
  • the operation of the oil pump 41a is processed by, for example, the control unit 41d.
  • the antenna 43 is a component that transmits the marine information data acquired by the observation unit 44 to a main apparatus such as a ground base station or an observation ship.
  • the antenna 43 may communicate directly with the antenna of the main apparatus, or may communicate with the main apparatus via a communication satellite.
  • the observation unit 44 is a part that collects predetermined marine information.
  • the observation unit 44 is, for example, a CTD sensor that acquires basic information such as salinity concentration (electrical conductivity: Conductivity, temperature: Temperature, depth: sensor that measures depth), a water sampling device that samples and collects seawater, It consists of various sensors and devices for measurement and observation, such as pressure sensors, magnetic sensors, radiation measuring instruments, and sonar. These sensors and devices are appropriately selected according to marine information desired to be acquired in an area where fixed point observation is performed.
  • the ocean information acquired by the observation unit 44 is stored in a storage unit (memory) arranged in the control unit 41d.
  • the storage unit (memory) stores an operation schedule of each sensor of the observation unit 44, a floating schedule of the observation buoy 4, and the like, and the control unit 41d performs predetermined measurement and floating operations according to these schedules. Perform the operation.
  • the observation unit 44 may acquire data, for example, when the observation buoy 4 rises, or may acquire data when waiting in the sea. Further, the ocean information data acquired by the observation unit 44 may be periodically transmitted from the antenna 43 when the observation buoy 4 rises to the sea surface, or continuously until the observation buoy 4 is collected. Data may be stored in a storage unit (memory).
  • the arrangement of the observation unit 44 is not limited to the rear end portion of the main body 41, and can be arbitrarily set according to the type and size of the sensor and device to be arranged. Part or lower surface part.
  • the anchor 1 is disposed on the seabed in an area where it is desired to obtain marine information.
  • the observation buoy 4 is located downstream of the anchor 1 in the ocean current (indicated by a white arrow), the observation buoy 4 is located in the area where the ocean information is to be acquired. It is set in consideration of the ocean current speed and fluctuations.
  • the water depth of the anchor 1 is generally several hundred to several thousand meters.
  • the observation buoy 4 floats and sinks starting from the intermediate buoy 2, as shown.
  • the floating state is indicated by a solid line
  • the lowered state is indicated by a one-dot chain line.
  • the specific gravity of the observation buoy 4 is lowered by inflating the floating bag 42a, and the observation buoy 4 is levitated.
  • the observation buoy 4 finally reaches the sea surface, and the antenna 43 is exposed from the sea surface. Whether or not the observation buoy 4 has reached the sea surface can be determined from the depth measured by the CTD sensor of the observation unit 44. After the observation buoy 4 reaches the sea surface, the necessary marine information from the antenna 43 is obtained. Data transmission.
  • the observation buoy 4 is returned to the underwater standby position. Specifically, the specific gravity of the observation buoy 4 is raised by contracting the air bag 42a, and the observation buoy 4 is lowered. The observation buoy 4 finally reaches the underwater standby position.
  • the mooring line 3 is deployed in the sea in a state that is nearly parallel to the traveling direction of the ocean current. Therefore, the pressure receiving area that receives the ocean current of the mooring line 3 can be reduced, the tension generated in the mooring line 3 can be reduced, and the standby state of the observation buoy 4 can be stabilized.
  • the underwater standby depth of the observation buoy 4 is, for example, about several tens to 1000 m.
  • the floating schedule of the observation buoy 4 can be arbitrarily set according to the place where the fixed point observation is performed, the type of marine information to be acquired, etc., and may be every few days or every several hours. However, it may be every tens of minutes. Further, it is not necessary to transmit all data, and ocean information data that is not transmitted may be collected after the observation buoy 4 is collected.
  • the marine information collected by the ground base station or the observation ship is displayed on the screen or analyzed by a predetermined process.
  • the observation buoy 4 can be kept in the sea without winding the mooring cable 3, and the observation buoy 4 can be easily obtained simply by expanding and contracting the floating bag 42a. Can float and sink.
  • the observation buoy 4 since the observation buoy 4 is connected to the anchor 1 via the intermediate buoy 2, it is possible to easily perform fixed-point observation, and the observation buoy 4 can be easily recovered and replaced, and the amount of drifting dust increases. Can be suppressed.
  • the ocean information is collected by the observation buoy 4 that can float and sink, it is possible to easily collect ocean information of shallow ocean depth that easily affects the atmosphere and ocean information by multi-point observation according to the depth. it can.
  • FIG. 3 is an overall configuration diagram showing a marine information collection system according to the second embodiment of the present invention.
  • 4A and 4B are detailed views of the lift generating means shown in FIG. 3, where FIG. 4A shows a lowering state and FIG. 4B shows a rising time.
  • symbol is attached
  • the marine information collecting system has lift generating means 5 arranged on the mooring cable 3, and the lift generating means 5 assists the floating or descending of the observation buoy 4. It is a thing.
  • the mooring line 3 is generally swept downstream by the influence of the ocean current, and generates a tension that prevents the observation buoy 4 from floating when it is going to float. Therefore, when the speed of the ocean current (indicated by the white arrow) is high, it is expected that the observation buoy 4 will take time to reach the sea surface or may not reach the sea surface.
  • the lifting force generating means 5 that assists at least the rising of the mooring line 3 is disposed on the mooring line 3.
  • the lift generating means 5 is constituted by, for example, a float 51 that can float in the sea having a wing member 51a that can be opened and closed.
  • the float 51 when the observation buoy 4 is in the standby state in the sea, the float 51 is in a state in which the wing member 51a is closed and is floating in the sea.
  • the float 51 sinks below the mooring line 3 in the underwater standby state, so that the mooring line 3 is deflected and affected by the ocean current. Since the buoy 4 is to be lowered, the underwater standby state cannot be stabilized.
  • the float 51 is configured to have a buoyancy that can maintain a floating state to the extent that the mooring cable 3 is not largely bent while the wing member 51a is closed.
  • the float 51 is configured to be, for example, a neutral float or slightly lighter than that. With this configuration, the float 51 is always located above the mooring line 3, and therefore, the tethering of the mooring line 3 can be suppressed.
  • the main body of the float 51 is configured, for example, in a substantially cylindrical shape in order to reduce resistance in the underwater standby state. Moreover, in order to maintain the attitude of the float 51 in the sea, the cross-sectional shape may be configured as a streamline, or fins (rectifying plates) may be disposed on the outer peripheral surface.
  • a connection fitting 51b is disposed below the float 51, and a branch cable 51c branched from the mooring cable 3 is connected to the connection fitting 51b.
  • the connection fitting 51b is configured by, for example, a swivel joint so that the branch cable 51c can freely move.
  • a plurality of floats 51 may be arranged on the mooring line 3 according to the ocean current speed and the standby depth.
  • the wing member 51a is opened to increase the pressure-receiving area that receives the ocean current and generate lift.
  • the wing member 51a may have a curved surface shape that increases the pressure receiving area.
  • an opening / closing drive device (not shown) for the wing member 51a is incorporated.
  • the opening / closing drive device may be any mechanism as long as it has an output capable of expanding the wing member 51a against the water pressure at the depth of the underwater standby state, for example, an electric motor that performs a rotational motion It may be a combination of an electric motor and a gear mechanism, an actuator that reciprocates, or a combination of an actuator and a cam mechanism.
  • the power to the opening / closing drive device may be supplied from a battery mounted in the main body of the float 51, or may be supplied from a battery pack 41c mounted on the observation buoy 4.
  • the opening / closing schedule control of the wing member 51a may be processed by a control device mounted in the main body of the float 51, or may be processed by the control unit 41d mounted in the observation buoy 4.
  • a mechanism for transmitting and receiving radio waves such as ultrasonic waves may be arranged to transmit a control signal from the outside.
  • the opening / closing angle and the angle of attack of the wing member 51a may be controlled according to conditions such as the ocean current speed and the depth during the ascent.
  • FIG. 3 the state where the observation buoy 4 is levitated is indicated by a solid line, and the state where it is lowered is indicated by a one-dot chain line.
  • the wing member 51 a In the underwater standby state of the observation buoy 4, the wing member 51 a is closed, and the float 51 is floating in the sea while maintaining substantially the same depth as the observation buoy 4.
  • the working fluid is injected into the floating bag 42a and the wing member 51a of the float 51 is opened to generate lift.
  • These operations may be controlled to start at the same time or may be controlled to operate at different timings depending on conditions such as the underwater standby depth, ascent speed, and ocean current speed of the observation buoy 4.
  • the float 51 which spreads the wing member 51a receives the ocean current by the wing member 51a, generates lift, and lifts the mooring line 3.
  • the float 51 floats so as to lead the buoy 4 of the observation buoy 4, and the mooring line 3 pulls the observation buoy 4 downward.
  • the mooring line 3 can be lifted along with the rise of the observation buoy 4 by the float 51 levitation.
  • tensile_strength which the cable 3 pulls the observation buoy 4 below can be suppressed.
  • the observation buoy 4 contracts the floating bag 42a and descends into the sea.
  • the float 51 closes the wing member 51a to finish the generation of lift so as not to prevent the observation buoy 4 from descending.
  • the float 51 obtained by folding the wing member 51 a descends into the sea as the observation buoy 4 descends.
  • the observation buoy 4 reaches the underwater standby position and floats, and the float 51 floats at a position above the mooring line 3.
  • the lift generation means 5 is arranged on the mooring line 3 to suppress the generation of the tension of the mooring line 3 that prevents the observation buoy 4 from rising due to the ocean current.
  • the buoy 4 for observation can be lifted smoothly.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a marine information collecting system according to the third embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are detailed views of the lift generating means shown in FIG. 5, in which FIG. 6A shows a first example and FIG. 6B shows a second example.
  • symbol is attached
  • the marine information collection system according to the third embodiment shown in FIG. 5 has lift generating means 5 as in the second embodiment described above.
  • the lift generating means 5 shown in FIGS. 5, 6 ⁇ / b> A, and 6 ⁇ / b> B includes a sleeve 52 having a flange portion 52 a that is inserted into the mooring cable 3 and widened. As shown in FIG. 5, a plurality of sleeves 52 are inserted through the mooring cable 3. Each sleeve 52 may be individually fixed to the mooring cable 3 or may be arranged on the mooring cable 3 so as to be movable within a certain range.
  • the sleeve 52 includes, for example, a cylindrical portion 52b that is inserted through the mooring cable 3 and a flange portion 52a that is larger in diameter than the cylindrical portion 52b.
  • the cylindrical portion 52b is disposed on both sides of the flange portion 52a in order to stabilize the posture of the sleeve 52 with respect to the mooring line 3.
  • the flange portion 52a is a portion that forms a pressure receiving surface that receives an ocean current, and the size thereof is set according to the ocean current speed, the number of sleeves 52, and the like.
  • the flange part 52a is diameter-expanded over the perimeter of the cylindrical part 52b is illustrated, you may form so that it may partially expand.
  • stoppers 52c are arranged on the upper and lower portions of the entire sleeve 52 arranged on the mooring line 3. With this configuration, the sleeve 52 can freely move between the stoppers 52c, and can generate lift while maintaining the flexibility of the mooring line 3.
  • the stopper 52c is made of, for example, a metal material or a resin material, and may be configured to sandwich the mooring cable 3, or may be configured to be fixed (adhered or welded) to the mooring cable 3, or may be in a tape shape. The structure which winds a thing may be sufficient.
  • stoppers 52c are arranged on the upper and lower parts of the sleeves 52 arranged on the mooring line 3, respectively.
  • each sleeve 52 can freely move between the stoppers 52c, and generates lift while maintaining the flexibility of the mooring line 3 while keeping the position of the sleeve 52 within a certain range. Can do.
  • the operation of the marine information collection system according to the third embodiment described above will be described.
  • the state where the observation buoy 4 is lifted is indicated by a solid line
  • the state where the observation buoy 4 is lowered is indicated by a one-dot chain line
  • the intermediate state when the buoy is lowered is indicated by a broken line.
  • the sleeve 52 is shown by a solid line.
  • the mooring cable 3 In the standby state of the observation buoy 4, the mooring cable 3 is in a state substantially parallel to the traveling direction of the ocean current, so the flange portion 52 a of the sleeve 52 is in the traveling direction of the ocean current (indicated by the white arrow). It is in a state that is substantially perpendicular to the surface, and is difficult to generate lift. Therefore, the mooring cable 3 and the observation buoy 4 maintain a stable underwater standby state.
  • the mooring cable 3 is inclined with respect to the traveling direction of the ocean current, and the flange portion 52a of the sleeve 52 is also in the traveling direction of the ocean current.
  • the sleeve 52 is inclined with respect to the ocean current and generates lift by receiving the ocean current, and lifts the mooring line 3. Therefore, the sleeve 52 can generate lift in the mooring cable 3 as the observation buoy 4 floats, and can suppress the generation of tension that causes the mooring cable 3 to pull the observation buoy 4 downward.
  • the observation buoy 4 reaches the sea surface, and each sleeve 52 generates lift FL by the force FT in the direction of the current flow. The floating state can be stabilized.
  • the observation buoy 4 contracts the floating bag 42a and descends into the sea.
  • the sleeve 52 generates a lift FL.
  • the sleeve 52 reverses with respect to the traveling direction of the ocean current in order from the upper sleeve 52 as shown in the middle state of the figure. Therefore, the lift of the sleeve 52 gradually decreases.
  • the sleeve 52 is directed downward, the sleeve 52 generates a force in the direction in which the mooring line 3 is lowered. Therefore, the change in the posture of the sleeve 52 can be accelerated, and the lift is gradually reduced.
  • the buoy 4 can be lowered smoothly. Eventually, the mooring cable 3 and the observation buoy 4 reach the underwater standby position and float.
  • the mooring that prevents the observation buoy 4 from rising due to the ocean current by arranging the lift generating means 5 on the mooring line 3 as in the second embodiment. Generation of the tension of the rope 3 can be suppressed, and the observation buoy 4 can be lifted smoothly.
  • the sleeve 52 is used against a slow current of 2 knots or less, such as Oyashio, and so on.
  • the float 51 may be used for steep currents of 2 knots or more.

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Abstract

　海底に配置されるアンカー１と、アンカー１に接続され海中に浮遊する中間ブイ２と、中間ブイ２に一端が接続された係留索３と、係留索３の他端に接続された観測用ブイ４と、を有し、観測用ブイ４は、海流の進行方向に長手方向が配置される本体部４１と、本体部４１に配置され膨縮可能な浮袋４２ａを備えた比重調整部４２と、本体部４１に配置されデータ転送を行うアンテナ４３と、本体部４１に配置され所定の海洋情報を取得する観測部４４と、を有し、比重調整部４２の浮袋４２ａを膨張させることによって観測用ブイ４を浮上させ、比重調整部４２の浮袋４２ａを収縮させることによって観測用ブイ４を降下させて海中に待機させるようにした海洋情報収集システムである。容易にブイを浮沈させることができるとともに海中待機させることができる。

Description

海洋情報収集システム
　本発明は、海洋情報収集システムに関し、特に、定点観測に適した海洋情報収集システムに関する。
　海洋は、地球表面の約７割を占めており、その熱容量は大気の約１０００倍といわれている。したがって、海水の温度が大きく変化した場合には、大気の状態に大きな影響を及ぼし、世界各地の天候や気候に大きな変化をもたらすこととなる（例えば、エルニーニョ現象等）。そこで、海水温度を含む海洋の内部情報を収集して海洋情報の変動を把握することによって、地上への種々の影響を予測したり予防したりすることができる。かかる海洋情報を収集するシステムとして、既にいくつかの提案がなされている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
　特許文献１には、定期的に沈降と浮上を繰り返す移動体によって海洋情報を収集するシステムが開示されている。かかるシステムでは、移動体の浮上中に所定の観測を実施し、海面到達時に観測データを外部に伝送するように構成されている。また、移動体は、可変バラストレシーバを有し、この可変バラストレシーバにバラストオイルを注排水することにより、可変バラストレシーバの体積を膨張又は収縮させ、移動体の海中に占める体積を変化させて移動体の比重を調整している。このように可変バラストレシーバの体積を変化させて移動体の比重を調整することにより、移動体を所望の速度で浮上又は沈降させることができる。特許文献１に記載された海洋情報収集システムは、移動体が海底に係留されていないことから漂流観測式ということができる。
　特許文献２には、海洋情報を収集する長期観測ステーションを深海深度に配置し、収集された観測データを定期的に沈降と浮上を繰り返すデータ伝送用ブイにより陸上基地に伝送することによって海洋情報を収集するシステムが開示されている。かかるシステムでは、データ伝送用ブイは中継基地又は長期観測ステーションに配置されたウインチ駆動装置により浮沈可能に構成されている。特許文献２に記載された海洋情報収集システムは、長期観測ステーションが海底に係留されていることから定点観測式ということができる。
特許第２７３９５３４号公報 特開平６－１３３３７１号公報
　特許文献１に記載されたような漂流観測式の海洋情報収集システムでは、移動体の移動は海流の流れに委ねられることから、必ずしも必要な箇所のデータを取得することができるとは限らない。したがって、必要な箇所の海洋情報を定期的に取得するためには、移動体の個数を増加せざるを得ない。現在、地球上には３０００個以上の漂流観測式の移動体が海洋に漂っている。これらの移動体は、基本的に使い捨てであり、最終的に漂流ゴミとなる。使用済みの移動体を回収することも不可能ではないが、その労力は多大なものとなる。
　特許文献２に記載されたような定点観測式の海洋情報収集システムでは、設置箇所が特定されていることから、ブイの回収や交換を容易に行うことができ、漂流ゴミの低減を図ることができる。しかしながら、定点観測式の海洋情報収集システムにおいて、ブイを常時浮上させた場合には、海洋交通や漁業活動の妨げになる、貝類等の生物が付着してしまう等の問題があり、その対策の一つとして、ブイを浮沈させる方法がある。そして、ブイを浮沈させる駆動手段は、海洋中に浸水させる必要があることから、機構が複雑になってしまう、高価になってしまう、故障が多い等の問題を生じていた。また、長期観測ステーションを深海深度に設置する定点観測では、大気に影響を与えやすい浅海深度の海洋情報や深度に応じた海洋情報を取得し難いという問題もあった。
　本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、容易にブイを浮沈させることができるとともに海中待機させることができる、海洋情報収集システムを提供することを目的とする。
　本発明は、海洋情報収集システムであって、海底に配置されるアンカーと、該アンカーに接続され海中に浮遊する中間ブイと、該中間ブイに一端が接続された係留索と、該係留索の他端に接続された観測用ブイと、を有し、前記観測用ブイは、海流の進行方向に長手方向が配置される本体部と、該本体部に配置され膨縮可能な浮袋を備えた比重調整部と、前記本体部に配置されデータ転送を行うアンテナと、前記本体部に配置され所定の海洋情報を取得する観測部と、を有し、前記比重調整部の前記浮袋を膨張させることによって前記観測用ブイを浮上させ、前記比重調整部の前記浮袋を収縮させることによって前記観測用ブイを降下させ海中に待機させるようにした構成とする。
　好ましくは、前記係留索は、前記観測用ブイの全長の中央部よりも前方かつ先端部よりも後方の位置に接続されている構成とする。
　また、好ましくは、前記観測用ブイは、前記本体部の先端側に前記比重調整部が配置され、前記本体部の後端側に前記アンテナ及び前記観測部が配置されている構成とする。
　さらに、好ましくは、前記中間ブイは、前記観測用ブイの海中待機位置と同レベルの深度に浮遊するように構成されている構成とする。
　さらにまた、好ましくは、前記係留索に配置された揚力発生手段を有し、該揚力発生手段により前記観測用ブイの浮上又は降下を補助するようにした構成とする。
　さらにまた、好ましくは、前記揚力発生手段は、開閉可能な翼部材を有する海中で浮遊可能なフロート又は前記係留索に挿通され拡幅されたフランジ部を有するスリーブである構成とする。
　上述した本発明の海洋情報収集システムによれば、係留索を巻き取ることなく観測用ブイを海中に待機させることができ、浮袋を膨縮させるだけで容易に観測用ブイを浮沈させることができる。また、中間ブイを介して観測用ブイをアンカーに接続したことにより、定点観測することができ、観測用ブイの回収や交換を容易に行うことができ、漂流ゴミの増加を抑制することができる。さらに、浮沈可能な観測用ブイにより海洋情報を収集するようにしたことから、大気に影響を与えやすい浅海深度の海洋情報や深度に応じた多点観測による海洋情報を容易に収集することができる。
　また、係留索に揚力発生手段を配置することにより、海流によって生じる観測用ブイの浮上を妨げる係留索の張力を低減することができ、観測用ブイの浮上を円滑に行うことができる。
本発明の第一実施形態に係る海洋情報収集システムを示す全体構成図である。 図１に示した観測用ブイの浮上時における詳細図である。 図１に示した観測用ブイの降下時における詳細図である。 本発明の第二実施形態に係る海洋情報収集システムを示す全体構成図である。 図３に示した揚力発生手段の降下時における詳細図である。 図３に示した揚力発生手段の浮上時における詳細図である。 本発明の第三実施形態に係る海洋情報収集システムを示す全体構成図である。 図５に示した揚力発生手段の第一例の詳細図である。 図５に示した揚力発生手段の第二例の詳細図である。
　以下、本発明の実施形態について図１～図６Ｂを用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る海洋情報収集システムを示す全体構成図である。図２Ａ，図２Ｂは、図１に示した観測用ブイの詳細図であり、図２Ａは浮上時、図２Ｂは降下時、を示している。
　本発明の第一実施形態に係る海洋情報収集システムは、図１及び図２Ａ，図２Ｂに示したように、海底に配置されるアンカー１と、アンカー１に接続され海中に浮遊する中間ブイ２と、中間ブイ２に一端が接続された係留索３と、係留索３の他端に接続された観測用ブイ４と、を有し、観測用ブイ４は、図１に白抜き矢印で示す海流の進行方向に長手方向が配置される本体部４１と、本体部４１に配置され膨縮可能な浮袋４２ａを備えた比重調整部４２と、本体部４１に配置されデータ転送を行うアンテナ４３と、本体部４１に配置され所定の海洋情報を取得する観測部４４と、を有し、比重調整部４２の浮袋４２ａを膨張させることによって観測用ブイ４を浮上させ、比重調整部４２の浮袋４２ａを収縮させることによって観測用ブイ４を降下させ海中に待機させるようにしたものである。
　前記アンカー１は、観測用ブイ４を海底に繋ぎ留めておくための部品である。アンカー１は、例えば、海流によって移動しない重量を有する載置式の錘であってもよいし、杭等によって海底に固定されるものであってもよい。アンカー１は、海洋情報を取得したいエリア内の海底に配置される。
　前記中間ブイ２は、観測用ブイ４の浮沈の起点を構成する部品である。中間ブイ２は、係留索２１によりアンカー１と接続されており、係留索２１の中間部には水中切離装置２２が配置されている。水中切離装置２２により、中間ブイ２の設置及び回収を容易に行うことができる。中間ブイ２は、アンカー１に対して略鉛直上の位置に浮遊可能な浮力を有する。
　また、中間ブイ２は、観測用ブイ４の海中待機位置と同レベルの深度に浮遊するように構成してもよい。例えば、アンカー１を配置する水深が約２０００ｍであって、観測用ブイ４の海中待機位置の深度が約１０００ｍである場合には、中間ブイ２の浮遊深度は約１０００ｍに設定される。このように中間ブイ２の浮遊深度を観測用ブイ４の海中待機位置と同レベルに設定することにより、観測用ブイ４の待機時に係留索３が海流に対して略平行となり、待機中の観測用ブイ４に対する係留索３の張力の発生を抑制することができ、観測用ブイ４の待機位置及び姿勢を安定させることができる。なお、「同レベル」とは、実質的に同じ深度を意味し、±１００ｍ程度の誤差を含む趣旨である。
　ところで、観測用ブイ４の浮上又は浮遊中に、氷山や漂流物等の物体が流れてくることがある。この場合、観測用ブイ４の故障や破損を抑制するために、観測用ブイ４を一時的に沈降させて、これらの物体を避けるようにした方がよい。このとき、観測用ブイ４は回避位置で一時的に留まることになるが、この位置は海中待機位置と異なる位置、すなわち、中間ブイ２の浮遊深度よりも浅い深度であってもよい。
　前記係留索３は、中間ブイ２と観測用ブイ４とを接続する部品である。係留索３の長さは、観測用ブイ４の海中待機位置の深度、観測用ブイ４が配置される海流の速度、係留索３の海流に対する抵抗の大きさ等の条件により、観測用ブイ４が浮上して海面に到達することができるように設定される。また、係留索３は、できるだけ少ない本数（例えば、一本）で支持可能かつ浮沈可能とするために、例えば、直径５ｍｍ以下の細い強化プラスチック素材により構成し、比重を海水の比重と同程度となるように調整してもよい。また、係留索３は、観測用ブイ４の全長の中央部よりも前方かつ先端部よりも後方の位置に接続される。かかる位置に係留索３を接続することにより、観測用ブイ４を海流の進行方向に対して略平行となるように支持し易くすることができる。具体的には、係留索３は、例えば、本体部４１の先端部に接続される。
　前記観測用ブイ４は、海洋情報を取得したいエリア内で浮沈し所定の海洋情報を取得する部品である。本体部４１は、密閉空間を形成する円筒形状の容器であり、内部空間には、浮袋４２ａに作動液（例えば、シリコンオイル）を注排液するオイルポンプ４１ａ、作動液を貯蔵するオイルタンク４１ｂ、電子機器に電力を供給する電池パック４１ｃ、アンテナ４３や観測部４４等の制御を行う制御部４１ｄ等が配置されている。本体部４１は、海流に対して略平行な姿勢（例えば、迎角が０～４５°の範囲）を維持できるように細長い形状を有し、長手方向が海流の進行方向に沿って配置される。このように観測用ブイ４の長手方向を海流の進行方向に配置することにより、観測用ブイ４の海流を受ける受圧面積を低減することができる。また、本体部４１の後端部には、海流中における観測用ブイ４の姿勢を保持する安定翼４１ｅを配置するようにしてもよい。
　また、観測用ブイ４は、本体部４１の先端側に比重調整部４２が配置され、本体部４１の後端側にアンテナ４３及び観測部４４が配置されている。観測用ブイ４は、係留索３に接続されているとともに、海流により押し流されているため、一般に下流側の方が上流側よりも浮き上がり易い性質を有する。そこで、海面上に露出させたいアンテナ４３を本体部４１の後端部に配置し、観測用ブイ４の浮沈を促す比重調整部４２を本体部４１の先端部に配置している。同様の理由により、オイルタンク４１ｂも本体部４１の後端部寄りに配置されている。また、配線等を容易にするために、アンテナ４３と近接する位置に観測部４４及び制御部４１ｄを集約して配置している。
　比重調整部４２は、膨縮可能な浮袋４２ａと、浮袋４２ａの外周を覆うカバー４２ｂと、本体部４１内に配置されるオイルポンプ４１ａと、により構成される。浮袋４２ａは、海水に対して耐性を有する柔らかい素材（例えば、樹脂等）により構成される。カバー４２ｂは、浮袋４２ａの破損を抑制する部品であり、外周面に複数の開口部４２ｃが形成されている。したがって、カバー４２ｂ内は海水で満たされた状態になっている。
　浮袋４２ａにオイルポンプ４１ａを作動させて作動液を注液すると、図２Ａに示したように、浮袋４２ａはカバー４２ｂ内で膨張し、カバー４２ｂ内の海水が開口部４２ｃから海中に押し出される。その結果、観測用ブイ４の見かけ上の体積が増大し、観測用ブイ４の比重が低下し、浮力が増大する。したがって、観測用ブイ４を浮上させることができる。
　オイルポンプ４１ａを作動させて浮袋４２ａから作動液を排液すると、図２Ｂに示したように、浮袋４２ａはカバー４２ｂ内で収縮し、開口部４２ｃからカバー４２ｂ内に海水が流入する。その結果、観測用ブイ４の見かけ上の体積が減少し、観測用ブイ４の比重が上昇し、浮力が低下する。したがって、観測用ブイ４を降下させることができる。なお、オイルポンプ４１ａの作動は、例えば、制御部４１ｄによって処理される。
　アンテナ４３は、観測部４４により取得した海洋情報データを地上基地局や観測船等の主装置にデータ伝送する部品である。アンテナ４３は、主装置のアンテナと直接的に交信してもよいし、通信衛星を介して主装置と交信するようにしてもよい。
　観測部４４は、所定の海洋情報を収集する部品である。観測部４４は、例えば、塩分濃度等の基礎情報を取得するＣＴＤセンサ（電気伝導度：Conductivity、温度：Temperature、深度：Depthを計測するセンサ）、海水のサンプリング採集を行う採水装置の他、圧力センサ、磁気センサ、放射線測定器、ソナー等、種々の計測・観測用のセンサや装置により構成される。これらのセンサ及び装置は、定点観測を行うエリアで取得したい海洋情報に応じて適宜選択される。観測部４４により取得された海洋情報は、制御部４１ｄに配置された記憶部（メモリ）に保存される。なお、記憶部（メモリ）には、観測部４４の各センサ等の操作スケジュールや観測用ブイ４の浮沈スケジュール等が保存されており、これらのスケジュールに従って制御部４１ｄが計測や浮沈に必要な所定の操作を行う。
　観測部４４は、例えば、観測用ブイ４の浮上時にデータを取得するようにしてもよいし、海中待機時にデータを取得するようにしてもよい。また、観測部４４により取得した海洋情報データは、観測用ブイ４が海面に浮上した時にアンテナ４３から定期的にデータ伝送するようにしてもよいし、観測用ブイ４を回収するまで継続的にデータを記憶部（メモリ）に保存するようにしておいてもよい。なお、観測部４４の配置は、本体部４１の後端部に限定されるものではなく、配置するセンサや装置の種類や大きさによって任意に設定することができ、例えば、本体部４１の側面部や下面部であってもよい。
　次に、上述した第一実施形態に係る海洋情報収集システムの作用について説明する。図１に示したように、アンカー１は海洋情報を取得したいエリア内の海底に配置されている。具体的には、観測用ブイ４はアンカー１よりも海流（白抜き矢印で示す）の下流側に位置することから、アンカー１の配置位置は、海洋情報を取得したいエリアに観測用ブイ４が配置されるように、海流の速度や変動等を考慮して設定される。なお、アンカー１の水深は、一般的に数百～数千ｍである。
　観測用ブイ４は、図示したように、中間ブイ２を起点に浮沈する。ここで、浮上した状態を実線、降下した状態を一点鎖線で表示している。浮袋４２ａを膨張させることによって観測用ブイ４の比重を低下させて観測用ブイ４を浮上させる。観測用ブイ４は、最終的に海面に到達し、アンテナ４３が海面から露出される。観測部４４のＣＴＤセンサにより計測された深度により、観測用ブイ４が海面に到達したか否かを把握することができ、観測用ブイ４が海面に到達した後、アンテナ４３から必要な海洋情報のデータ伝送を行う。
　データ伝送が終了した後、観測用ブイ４は海中待機位置に戻される。具体的には、浮袋４２ａを収縮させることによって観測用ブイ４の比重を上昇させて観測用ブイ４を降下させる。観測用ブイ４は、最終的に海中待機位置に到達する。このとき、中間ブイ２と海中待機位置の深度は同レベルに設定されていることから、係留索３は海流の進行方向に対して平行に近い状態で海中に展開される。したがって、係留索３の海流を受ける受圧面積を低減することができ、係留索３に発生する張力を低減することができ、観測用ブイ４の待機状態を安定させることができる。なお、観測用ブイ４の海中待機深度は、例えば、数十ｍ～１０００ｍ程度である。
　この観測用ブイ４の浮沈スケジュールは、定点観測を行う場所、取得する海洋情報の種類等によって任意に設定することができ、数日ごとであってもよいし、数時間ごとであってもよいし、数十分ごとであってもよい。また、全てのデータをデータ伝送する必要はなく、データ伝送しない海洋情報データは観測用ブイ４を回収した後、データを回収するようにしてもよい。地上基地局や観測船等に収集された海洋情報は、所定の処理により画面表示されたり、分析されたりする。
　上述した実施形態に係る海洋情報収集システムによれば、係留索３を巻き取ることなく観測用ブイ４を海中に待機させることができ、浮袋４２ａを膨縮させるだけで容易に観測用ブイ４を浮沈させることができる。また、中間ブイ２を介して観測用ブイ４をアンカー１に接続したことにより、容易に定点観測することができ、観測用ブイ４の回収や交換を容易に行うことができ、漂流ゴミの増加を抑制することができる。さらに、浮沈可能な観測用ブイ４により海洋情報を収集するようにしたことから、大気に影響を与えやすい浅海深度の海洋情報や深度に応じた多点観測による海洋情報を容易に収集することができる。
　続いて、本発明の第二実施形態に係る海洋情報収集システムについて説明する。ここで、図３は、本発明の第二実施形態に係る海洋情報収集システムを示す全体構成図である。図４Ａ，図４Ｂは、図３に示した揚力発生手段の詳細図であり、図４Ａは降下時、図４Ｂは浮上時、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
　図３に示した第二実施形態に係る海洋情報収集システムは、係留索３に配置された揚力発生手段５を有し、揚力発生手段５により観測用ブイ４の浮上又は降下を補助するようにしたものである。係留索３は、一般に、海流の影響を受けて下流側に押し流され、観測用ブイ４が浮上しようとする場合に、それを妨げるような張力を発生する。したがって、海流（白抜き矢印で示す）の速度が速い場合には、観測用ブイ４が海面まで到達するのに時間を要したり、海面まで到達できなかったりしてしまうことが予想される。そして、係留索３の張力（抵抗）を観測用ブイ４の浮力で調整しようとすれば、浮袋４２ａが大きくなってしまい、作動液の分量が増加して本体部４１の重量が増加し、観測用ブイ４が大型化してしまうこととなる。そこで、本実施形態では、係留索３に少なくとも係留索３の浮上を補助する揚力発生手段５を配置している。
　図４Ａ，図４Ｂに示したように、揚力発生手段５は、例えば、開閉可能な翼部材５１ａを有する海中で浮遊可能なフロート５１により構成される。図４Ａに示したように、観測用ブイ４が海中待機状態の場合には、フロート５１は翼部材５１ａを閉じた状態になっており、海中に浮遊している。フロート５１が浮遊状態を維持できないほど重たい場合には、海中待機状態において、フロート５１が係留索３よりも沈んでしまうことによって、係留索３を撓ませてしまい、海流の影響を受けて観測用ブイ４を降下させようとしてしまうことから、海中待機状態を安定させることができない。そこで、フロート５１は、翼部材５１ａを閉じた状態で、係留索３を大きく撓ませない程度に浮遊した状態を維持できる浮力を有するように構成される。また、浮力が大き過ぎる場合も、係留索３を部分的に持ち上げてしまうことから、例えば、フロート５１の比重を係留索３の比重よりも若干軽くするようにしてもよい。これらの点を考慮すれば、フロート５１は、例えば、中性浮量又はそれよりも若干軽くなるように構成される。かかる構成により、フロート５１は、係留索３よりも常に上方に位置することから、係留索３の絡まりを抑制することができる。
　フロート５１の本体は、海中待機状態で抵抗を少なくするために、例えば、略円柱形状に構成される。また、フロート５１の海中における姿勢を保持するために、断面形状を流線型に構成したり、外周面にフィン（整流板）を配置したりするようにしてもよい。フロート５１の下部には接続金具５１ｂが配置されており、接続金具５１ｂには係留索３から分岐された分岐索５１ｃが接続されている。接続金具５１ｂは、例えば、分岐索５１ｃが自由に動けるようにスイベルジョイントにより構成される。なお、ここでは、フロート５１を一つだけ配置した場合を図示したが、海流速度や待機深度に応じて複数のフロート５１を係留索３に配置するようにしてもよい。
　図４Ｂに示したように、観測用ブイ４の浮上時には、翼部材５１ａを開き、海流を受ける受圧面積を増加させて揚力を発生させる。翼部材５１ａは、受圧面積を増加させるような曲面形状を有していてもよい。フロート５１の本体内には、翼部材５１ａの開閉駆動装置（図示せず）が内蔵されている。開閉駆動装置は、海中待機状態の深度における水圧に対抗して翼部材５１ａを広げることができる出力を有していれば、どのような機構であってもよく、例えば、回転運動を行う電動モータであってもよいし、電動モータと歯車機構の組み合わせであってもよいし、往復運動を行うアクチュエータであってもよいし、アクチュエータとカム機構の組み合わせであってもよい。
　開閉駆動装置への電力は、フロート５１の本体内に搭載されたバッテリーから供給してもよいし、観測用ブイ４に搭載された電池パック４１ｃから供給するようにしてもよい。なお、観測用ブイ４から電力供給する場合には、係留索３及び分岐索５１ｃを電力ケーブルで構成したり、係留索３及び分岐索５１ｃに電力ケーブルを付設したりしておく必要がある。また、翼部材５１ａの開閉スケジュール制御は、フロート５１の本体内に搭載された制御装置により処理してもよいし、観測用ブイ４に搭載された制御部４１ｄにより処理するようにしてもよいし、超音波等の電波を送受信する機構を配置して外部から制御信号を送信するようにしてもよい。また、海流速度や浮上中の深度等の条件に応じて、翼部材５１ａの開閉角度や迎角を制御するようにしてもよい。
　ここで、上述した第二実施形態に係る海洋情報収集システムの作用について説明する。
なお、図３において、観測用ブイ４が浮上した状態を実線、降下した状態を一点鎖線で表示している。
　観測用ブイ４の海中待機状態において、翼部材５１ａは閉じており、フロート５１は観測用ブイ４と略同じ深度を維持した状態で海中に浮遊している。そして、観測用ブイ４を浮上させる場合には、浮袋４２ａに作動液を注入するとともに、フロート５１の翼部材５１ａを開いて揚力を発生させる。これらの動作は、観測用ブイ４の海中待機深度や浮上速度、海流速度等の条件により、同時に開始するように制御してもよいし、タイミングをずらして作動させるように制御してもよい。
　翼部材５１ａを広げたフロート５１は、翼部材５１ａにより海流を受けて揚力を発生し、係留索３を持ち上げる。フロート５１の揚力を観測用ブイ４の浮力よりも大きくすることにより、観測用ブイ４の浮上を先導するようにフロート５１が浮上し、係留索３が観測用ブイ４を下方に引っ張る張力の発生を抑制することができる。なお、フロート５１の揚力は、観測用ブイ４の浮力と同じ程度か少し低い程度であっても、フロート５１の浮上によって係留索３を観測用ブイ４の浮上に合わせて持ち上げることができ、係留索３が観測用ブイ４を下方に引っ張る張力の発生を抑制することができる。フロート５１は、海面から露出した場合には波力により破損したり揚力が安定しなかったりすることから、最終的に、海面付近に到達するように調整される。
　観測用ブイ４のデータ伝送が終了した後、観測用ブイ４は浮袋４２ａを収縮させて海中に降下する。このときフロート５１は、翼部材５１ａを閉じて揚力の発生を終了し、観測用ブイ４の降下を妨げないようにする。翼部材５１ａを畳んだフロート５１は、観測用ブイ４の降下に伴って海中に降下する。最終的に、観測用ブイ４は海中待機位置に到達して浮遊し、フロート５１は係留索３よりも上方の位置で浮遊する。
　上述した第二実施形態に係る海洋情報収集システムによれば、係留索３に揚力発生手段５を配置することにより、海流によって生じる観測用ブイ４の浮上を妨げる係留索３の張力の発生を抑制することができ、観測用ブイ４の浮上を円滑に行うことができる。
　続いて、本発明の第三実施形態に係る海洋情報収集システムについて説明する。ここで、図５は、本発明の第三実施形態に係る海洋情報収集システムを示す全体構成図である。図６Ａ，図６Ｂは、図５に示した揚力発生手段の詳細図であり、図６Ａは第一例、図６Ｂは第二例、を示している。なお、上述した第一実施形態及び第二実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
　図５に示した第三実施形態に係る海洋情報収集システムは、上述した第二実施形態と同様に、揚力発生手段５を有するものである。図５及び図６Ａ，図６Ｂに示した揚力発生手段５は、係留索３に挿通され拡幅されたフランジ部５２ａを有するスリーブ５２により構成されている。図５に示したように、係留索３には複数のスリーブ５２が挿通される。各スリーブ５２は、個別に係留索３に固定されていてもよいし、係留索３に一定の範囲内で移動可能に配置されていてもよい。
　図６Ａ，図６Ｂに示したように、スリーブ５２は、例えば、係留索３に挿通される円筒部５２ｂと、円筒部５２ｂより拡径されたフランジ部５２ａと、を有する。円筒部５２ｂは、係留索３に対するスリーブ５２の姿勢を安定させるために、フランジ部５２ａの両側に配置される。フランジ部５２ａは、海流を受ける受圧面を形成する部分であり、海流速度、スリーブ５２の個数等の条件により大きさが設定される。なお、フランジ部５２ａは、円筒部５２ｂの全周に渡って拡径した場合を図示しているが、部分的に拡幅するように形成してもよい。
　図６Ａに示した第一例は、係留索３に配置したスリーブ５２全体の上部及び下部にストッパ５２ｃを配置したものである。かかる構成により、スリーブ５２は、ストッパ５２ｃ間で自由に移動することができ、係留索３の可撓性を維持しつつ揚力を発生することができる。ストッパ５２ｃは、例えば、金属材や樹脂材により構成され、係留索３を挟持する構成であってもよいし、係留索３に固着（接着や溶着）する構成であってもよいし、テープ状のものを巻き付ける構成であってもよい。
　図６Ｂに示した第二例は、係留索３に配置した各スリーブ５２の上部及び下部にそれぞれストッパ５２ｃを配置したものである。かかる構成により、各スリーブ５２は、ストッパ５２ｃ間で自由に移動することができ、スリーブ５２の位置を一定の範囲内に留めながら、係留索３の可撓性を維持しつつ揚力を発生することができる。
　ここで、上述した第三実施形態に係る海洋情報収集システムの作用について説明する。なお、図５において、観測用ブイ４が浮上した状態を実線、降下した状態を一点鎖線、降下時における中間状態を破線で表示している。また、各状態において、説明の便宜上、スリーブ５２のみ実線で図示している。
　観測用ブイ４の海中待機状態において、係留索３は海流の進行方向に対して略平行な状態になっていることから、スリーブ５２のフランジ部５２ａは海流（白抜き矢印で示す）の進行方向に対して略垂直な状態になっており、揚力を発生し難い状態になっている。したがって、係留索３及び観測用ブイ４は安定した海中待機状態を維持する。
　そして、観測用ブイ４は、浮袋４２ａに作動液を注入して浮上を開始すると係留索３は海流の進行方向に対して傾斜した状態になり、スリーブ５２のフランジ部５２ａも海流の進行方向に対して傾斜した状態となり、スリーブ５２は海流を受けて揚力を発生し、係留索３を持ち上げる。したがって、スリーブ５２により、観測用ブイ４の浮上に伴って係留索３に揚力を発生させることができ、係留索３が観測用ブイ４を下方に引っ張る張力の発生を抑制することができる。最終的に、実線で示したように、観測用ブイ４は海面に到達し、各スリーブ５２は海流の進行方向の力ＦＴにより揚力ＦＬを発生させていることから、観測用ブイ４の海面に浮遊した状態を安定させることができる。
　観測用ブイ４のデータ伝送が終了した後、観測用ブイ４は浮袋４２ａを収縮させて海中に降下する。このとき、スリーブ５２は揚力ＦＬを発生させているが、観測用ブイ４の降下に伴って、図の中間状態に示したように、上方のスリーブ５２から順に、海流の進行方向に対して反転するように姿勢を変えることから、スリーブ５２の揚力は徐々に低下する。そして、スリーブ５２が下方を向いたときには、スリーブ５２は係留索３を降下させる方向に力を発生することから、スリーブ５２の姿勢の変化を加速させることができ、次第に揚力が低下し、観測用ブイ４を円滑に降下させることができる。最終的に、係留索３及び観測用ブイ４は、海中待機位置に到達し浮遊する。
　上述した第三実施形態に係る海洋情報収集システムによれば、第二実施形態と同様に、係留索３に揚力発生手段５を配置することにより、海流によって生じる観測用ブイ４の浮上を妨げる係留索３の張力の発生を抑制することができ、観測用ブイ４の浮上を円滑に行うことができる。
　また、スリーブ５２よりもフロート５１の方が大きな揚力を発生させることができることから、例えば、親潮等のような２ノット以下の緩やかな流れの海流に対してスリーブ５２を使用し、黒潮等のような２ノット以上の急な流れの海流に対してフロート５１を使用するようにしてもよい。
　本発明は上述した実施形態に限定されず、揚力発生手段５としてフロート５１及びスリーブ５２の両方を組み合わせて使用してもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
１　アンカー
２　中間ブイ
３，２１　係留索
４　観測用ブイ
５　揚力発生手段
４１　本体部
４２　比重調整部
４２ａ　浮袋
４３　アンテナ
４４　観測部
５１　フロート
５１ａ　翼部材
５２　スリーブ
５２ａ　フランジ部

Claims (6)

  1. 　海底に配置されるアンカーと、
    　該アンカーに接続され海中に浮遊する中間ブイと、
    　該中間ブイに一端が接続された係留索と、
    　該係留索の他端に接続された観測用ブイと、を有し、
    　前記観測用ブイは、海流の進行方向に長手方向が配置される本体部と、該本体部に配置され膨縮可能な浮袋を備えた比重調整部と、前記本体部に配置されデータ転送を行うアンテナと、前記本体部に配置され所定の海洋情報を取得する観測部と、を有し、
    　前記比重調整部の前記浮袋を膨張させることによって前記観測用ブイを浮上させ、前記比重調整部の前記浮袋を収縮させることによって前記観測用ブイを降下させ海中に待機させるようにした、ことを特徴とする海洋情報収集システム。
  2. 　前記係留索は、前記観測用ブイの全長の中央部よりも前方かつ先端部よりも後方の位置に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の海洋情報収集システム。
  3. 　前記観測用ブイは、前記本体部の先端側に前記比重調整部が配置され、前記本体部の後端側に前記アンテナ及び前記観測部が配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の海洋情報収集システム。
  4. 　前記中間ブイは、前記観測用ブイの海中待機位置と同レベルの深度に浮遊するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の海洋情報収集システム。
  5. 　前記係留索に配置された揚力発生手段を有し、該揚力発生手段により前記観測用ブイの浮上又は降下を補助するようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の海洋情報収集システム。
  6. 　前記揚力発生手段は、開閉可能な翼部材を有する海中で浮遊可能なフロート又は前記係留索に挿通され拡幅されたフランジ部を有するスリーブである、ことを特徴とする請求項５に記載の海洋情報収集システム。
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