JP2018189372A

JP2018189372A - 高分解能三次元音波探査装置

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Publication number: JP2018189372A
Application number: JP2017089120A
Authority: JP
Inventors: 昌明古谷; Masaaki Furuya; かおる丸山; Kaoru Maruyama
Original assignee: Sogo Geophysical Exploration Co Ltd
Current assignee: Sogo Geophysical Exploration Co Ltd
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP6549633B2

Abstract

【課題】反射点幅が広く、効率的な調査作業が行える、三次元音波探査装置の提供。【解決手段】船１０２の船尾から左右舷側に突出したケーブル曳航ビーム１０８で複数本の受振ケーブル１２１を曳航し、ケーブル曳航ビーム１０８よりも後部の船尾から左右舷側に突出した音源曳航ビームの両端部で１台ずつの合計２台の音源１１１を曳航し、２台の音源１１１を交互に一定間隔で発振させて、２台の音源１１１と複数本の受振ケーブル１２１に設けられた受振器１２２との中間点における反射点１３０を得ることによって、１台の音源の場合より反射点１３０の左右舷方向幅が広くなり、より効率的な調査作業を行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、２台の音源を交互に一定間隔で発振させて反射点を得る高分解能三次元音波探査装置に関する。

図９を用いて、特許文献１で開示された三次元音波探査装置９０１について説明する。図９に示した三次元音波探査装置９０１は、音源９０２を船９０３の後部から後方に延びるロープ９０４に設け、船９０３の後部から左右に延びるビーム９０５に４本の受振ケーブル９０６を設け、船９０３にＧＰＳ方位計９０７を設け、音源９０２と各受振ケーブル９０６のテールブイ９０８とにＧＰＳ受信機９０９及び９１０を設け、船９０３が航行して音源９０２及び受振ケーブル９０６を曳航しながら、ＧＰＳ受信機９０９及び９１０のＧＰＳ受信データが船９０３のモニター装置に送信され、船９０３のＧＰＳ方位計９０７で測位された位置から変換された地理座標を基準とし、音源９０２のＧＰＳ受信機９０９で測位された位置とテールブイ９０８のＧＰＳ受信機９１０で測位されたテールブイ位置とを地理座標に変換し、それらの座標計算によって反射点の地理座標を求める。しかしながら、図９に示した三次元音波探査装置は、船９０３の後部の中央から後方へ曳航される１台の音源９０２を発振させて反射点９１２を得るようになっているので、反射点９１２の左右舷方向幅が狭く、効率的な調査作業を行うことができない。尚、図９において、符号９１１は各受振ケーブル９０６に設けられた受振器を示し、符号９１２は反射点を示す。

「浅海用高分解能三次元音波探査システムの開発とそれによる駿河湾北部海域の活断層調査」（２０１６年３月３１日発行日本活断層学会誌活断層研究第４４号第２９〜４０頁）

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、２台の音源を交互に一定間隔で発振させて反射点を得ることで、反射点幅が広く、効率的な調査作業が行える、三次元音波探査装置の提供を目的とする。

本発明は、船の船尾から左右舷側に突出したケーブル曳航ビームで複数本の受振ケーブルを曳航し、前記ケーブル曳航ビームよりも後部の船尾から左右舷側に突出した音源曳航ビームの両端部で１台ずつの合計２台の音源を曳航し、前記２台の音源を交互に一定間隔で発振させて、これら２台の音源と前記複数本の受振ケーブルに設けられた受振器との中間点における反射点を得ることを特徴とする。

本発明は、左右舷２台の音源を交互に一定間隔で発振させて反射点を得るので、１台の音源の場合より反射点の左右舷方向幅が広くなり、より効率的な調査作業を行うことができる。

本発明において、２台の音源にＧＰＳ受信機を設けることなく、船及び受振ケーブルの他端部のテールブイにＧＰＳ受信機を設け、船のＧＰＳ受信機で測定された船上ＧＰＳ位置を基準点とし、音源曳航ビームの両端部における左右舷側の音源の船上ＧＰＳ位置に対する相対位置をそれらの設置位置から求め、各受振ケーブルの船側端の相対位置を各受振ケーブルのケーブル曳航ビームへの固定位置から求め、各受振ケーブルのテールブイにおけるＧＰＳ受信機で測定されたＧＰＳ位置からテールブイの地理座標を求め、各受振ケーブルの船の側に位置する一端部の地理座標を船上ＧＰＳ位置との相対位置から求め、曳航時には前記各受振ケーブルが直線状に延びているものとして前記各受振ケーブルにおける各受振器の地理座標を求めることによって、ＧＰＳ受信機の個数が少なくなる。又、本発明において、ケーブル曳航ビームが左右舷側のケーブル曳航ビームとして別々に構成され、これら左右舷側の各ケーブル曳航ビームが２本のビーム担体を接続具と結合部材とで１本のケーブル曳航ビームとなるように連結し、２本のビーム担体と接続具と結合部材とをカバーで覆うように構成されれば、ケーブル曳航ビームを自動車で容易に運搬できる。又、本発明において、ケーブル曳航ビームが左右舷側のケーブル曳航ビームとして別々に構成され、左右舷側のケーブル曳航ビームの一端部を船尾で左右舷にわたって設けられたケーブル曳航土台に回転可能に連結する自在継手がケーブル曳航土台に設けられたヒッチボールとケーブル曳航ビームの一端部に設けられたヒッチカプラーとから着脱自在に構成されれば、ケーブル曳航ビームのケーブル曳航土台への着脱が容易になる。又、本発明において、音源曳航ビームが左右舷側の音源曳航ビームとして別々に構成され、左右舷側の音源曳航ビームの一端部を船尾で左右舷にわたって設けられた音源曳航土台に回転可能に連結する自在継手が音源曳航土台に設けられたヒッチボールと音源曳航ビームの一端部に設けられたヒッチカプラーとから着脱自在に構成されれば、音源曳航ビームの音源曳航土台への着脱が容易になる。

発明を実施するための形態１に係る高分解能三次元音波探査装置の平面図。発明を実施するための形態１に係る音源曳航ビームとケーブル曳航ビームとを船で曳航する構造の左舷側の斜視図。発明を実施するための形態１に係るケーブル曳航ビームの接続構造の分解図。発明を実施するための形態１に係るケーブル曳航ビームの接続構造の組立図。図４のＡ−Ａ線断面図。発明を実施するための形態２に係るケーブル曳航ビームの接続構造の分解図。発明を実施するための形態２に係るケーブル曳航ビームの接続構造の組立図。図７のＢ−Ｂ線断面図。従来の三次元音波探査装置の平面図。

図１を用いて、発明を実施するための形態１に係る高分解能三次元音波探査装置１０１について説明する。図１に示した高分解能三次元音波探査装置１０１は、調査船としての船１０２のキャビン１０３にコンピュータ等の図示にされていない船上観測装置及びＧＰＳ方位計１０４を備え、船１０２の後部としての船尾側に音源曳航土台１０５とケーブル曳航土台１０６とを備える。音源曳航土台１０５及びケーブル曳航土台１０６は、船１０２の左右舷に渡って着脱可能に設置された別々の鋼材により構成される。尚、ＧＰＳ方位計１０４に替えてＧＰＳ受信機を船１０２に搭載しても良い。

音源曳航土台１０５には、音源装置１１０を曳航する棒状部材からなる左右舷側の音源曳航ビーム１０７が別々に設けられる。左右舷側の音源曳航ビーム１０７は、中抜きされた中空状の金属製のパイプにより構成され、軽量になっている。

ケーブル曳航土台１０６には、受振ケーブル１２１を曳航する棒状部材からなる左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８が別々に設けられる。左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８は、中抜きされた中空状の金属製のパイプにより構成され、軽量になっている。よって、船１０２の後部には、左右舷側の音源曳航ビーム１０７が音源曳航土台１０５を介して別々に設けられ、左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８がケーブル曳航土台１０６を介して別々に設けられる。

高分解能三次元音波探査装置１０１で行われる沿岸海域の地質構造の調査では、左右舷側の音源曳航ビーム１０７が左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８よりも船尾側に設けられ、左右舷側の音源曳航ビーム１０７及び左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８は船１０２から左右方向外側に直線的に延びている。

左右舷側の音源曳航ビーム１０７の船１０２から左右方向外側に直線的に延ばされた寸法は、左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８の船１０２から左右方向外側に直線的に延ばされた寸法よりも短い。

左右舷側の音源曳航ビーム１０７の船１０２から左右方向外側に延びた他端部には、音源装置１１０が１個ずつ設けられる。左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８の船１０２から左右方向外側に延びた他端部には、浮体１１５が１個ずつ個別に設けられる。

左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８には４本の受振ケーブル１２１の一端部が別々に固定される。具体的には、左舷側のケーブル曳航ビーム１０８には、１本の受振ケーブル１２１が船１０２と音源装置１１０との間に配置されるように、別の１本の受振ケーブル１２１が音源装置１１０と浮体１１５との間に配置されるように、２本の受振ケーブル１２１の一端部が固定される。右舷のケーブル曳航ビーム１０８には、１本の受振ケーブル１２１が船１０２と音源装置１１０との間に配置されるように、別の１本の受振ケーブル１２１が音源装置１１０と浮体１１５との間に配置されるように、２本の受振ケーブル１２１の先端部が固定される。

高分解能三次元音波探査装置１０１で行われる沿岸海域の地質構造の調査では、２台の音源装置１１０の音源１１１を交互に一定間隔で発振させて反射点１３０を得るようになっている。図１では、左舷側の音源１１１の発振によって得られる反射点１３０の一例を四角形で図示してあり、右舷側の音源１１１の発振によって得られる反射点１３０の一例を三角形で図示してある。各反射点１３０の個数は、受振ケーブル１２１の長さ、並びに、受振ケーブル１２１の受振器１２２の個数つまり受振チャンネル数によって変わる。

４本の受振ケーブル１２１の他端部にはテールブイ１２３が１個ずつ別々に設けられる。各テールブイ１２３にはＧＰＳ受信機１２４が搭載されている。左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８のそれぞれが曳航する受振ケーブル１２１の本数は、２本ずつに限定されるものではなく、同じ本数ずつであれば、１本でも３本以上でもよい。

又、高分解能三次元音波探査装置１０１で行われる沿岸海域の地質構造の調査では、調査海域に仮想のＢｉｎと呼ばれる格子状の領域を設定する。仮想のＢｉｎは、調査海域の地図上に地理座標を使用して描かれる。左右舷側の音源１１１の発振時に得られる中間点としての反射点１３０がどのＢｉｎ内に入るか決めるためには、中間点としての反射点１３０の地理座標を知る必要がある。そのために、船１０２に搭載されたＧＰＳ方位計としてのＧＰＳ方位計１０４で測定された船上ＧＰＳ位置を基準点とし、そこからの相対位置を使用して計算する。左右舷側の音源１１１の船上ＧＰＳ位置に対する相対位置は、それらの設置位置から求めることができる。

各受振ケーブル１２１における受振器１２２の相対位置は、次の（１）乃至（４）項により求める。（１）各受振ケーブル１２１の船側端の相対位置を各受振ケーブル１２１のケーブル曳航ビーム１０８への固定位置から求める。（２）各受振ケーブル１２１の他端部に設置されたテールブイ１２３に搭載されたＧＰＳ受信機１２４で測定されたＧＰＳ位置からテールブイ１２３の地理座標を求める。（３）各受振ケーブル１２１の船１０２の側に位置する一端部の地理座標を船上ＧＰＳ位置との相対位置から求める。（４）各受振ケーブル１２１の他端部にテールブイ１２３が設けられていて、船１０２による曳航時には各受振ケーブル１２１に後方へ張力がかかり、各受振ケーブル１２１は直線状に後方へ延びているので、各受振ケーブル１２１が船１０２による曳航で直線状に延びているものとして、各受振ケーブル１２１における各受振器１２２の地理座標を求める。つまり、各受振器１２２は、各受信ケーブル１２１の船１０２の側に位置する一端部から後方に何メートルの位置に設置しているか、又は、各受信ケーブル１２１のテールブイ１２３の位置から前方に何メートルの位置に設置しているかを基に、各受振器１２２の地理座標を求める。

尚、図１に示した発明を実施するための形態１に係る高分解能三次元音波探査装置１０１で行った沿岸海域の地質構造の調査を、図９に示した従来の高分解能三次元音波探査装置９０１で行った沿岸海域の地質構造の調査と対比する。

図１に示した高分解能三次元音波探査装置１０１では、各音源曳航ビーム１０７の長さを４ｍ、各ケーブル曳航ビーム１０８の長さを１０ｍ、各ケーブル曳航ビーム１０８に受振ケーブル１２１を２本ずつ固定し、各受振ケーブル１２１を２７．５ｍ、各受振ケーブル１２１が受振器１２２を２．５ｍ間隔で１２個備え、各受振ケーブル１２１の間の間隔１４１を８ｍとし、左舷側の音源１１１が船１０２の進行方向に２．５ｍ間隔で発振し、左舷側の音源１１１の発振後に船１０２が１．２５ｍ前進した時に右舷側の音源１１１が発振し、右舷側の音源１１１の発振間隔も２．５ｍあり、つまり、船１０２の進行方向に１．２５ｍ間隔で、左右舷側の音源１１１を交互に発振し、調査を行ったところ、反射点１３０の左右舷方向幅１４２が１８ｍであった。尚、図１において、符号１４１（８ｍ）は間隔１４１が８ｍであることを表し、符号１４２（１８ｍ）は左右舷方向幅１４２が１８ｍであることを表す。

これに対し、図９に示した三次元音波探査装置９０１では、音源９０２の曳航ロープ９０４の長さを１７．２ｍ、ケーブル曳航ビーム９０５の左右舷から突出した長さを１０ｍ、ケーブル曳航ビーム９０５の左右舷に受振ケーブル９０６を２本ずつ固定し、各受振ケーブル９０６を２７．５ｍ、各受振ケーブル９０６が受振器を２．５ｍ間隔で１２個備え、各受振ケーブル９０６の間の間隔９１３を８ｍとし、音源９０２が船９０３の進行方向に２．５ｍ間隔で発振し、調査を行ったところ、反射点９１２の左右舷方向幅が１２ｍであった。尚、図において、符号９１３（８ｍ）は間隔９１３が８ｍであることを表し、符号９１４（１２ｍ）は左右舷方向幅９１４が１２ｍであることを表す。

よって、図１に示した高分解能三次元音波探査装置１０１による沿岸海域の地質構造の調査と図９に示した三次元音波探査装置９０１による沿岸海域の地質構造の調査とを考察すると、図９に示した三次元音波探査装置９０１では反射点９１２の左右舷方向幅が１２ｍであるのに対し、図１に示した高分解能三次元音波探査装置１０１では反射点１３０の左右舷方向幅９１４が１８ｍと広く、効率的な調査作業を行えることが分かる。

尚、前記種々の数値は対比としての一例として記載したものであって、発明を実施するための形態としては前記数値に限定されるものではない。

又、図９に示した三次元音波探査装置９０１では、音源装置９０２を船９０３の後部中央から後方へロープ９０４で曳航するので、音源装置９０２が船９０３の進行方向に対して左右に動き、このため、音源装置位置と受信ケーブル内に設けられた各受信器９１１間の中点に位置する反射点９１２も音源装置９０２の動きに応じて船９０３の進行方向と直交する方向に動いてしまい、Ｂｉｎ内の反射点９１２の個数のばらつきが大きくなってしまう。

これに対し、図１に示した高分解能三次元音波探査装置１０１では、左右舷の音源装置１１０を音源曳航ビーム１０７で船１０２の船首と船尾とを結ぶ中心線に対して概ね直角になるように曳航するので、船１０２の進行方向に対する音源装置１１０の左右の動きを小さくすることができ、反射点位置の船１０２の進行方向と直交する方向への動きを小さくすることができ、Ｂｉｎ内の反射点１３０の個数のばらつきを小さくできる。

図２を用いて、発明を実施するための形態１に係る音源曳航ビーム１０７とケーブル曳航ビーム１０８とを船１０２で曳航するための構造について、受振ケーブル１２１の図示を省略し、船１０２の左舷側を例とし、先ず、音源曳航ビーム１０７を船１０２で曳航するための構造を説明し、次に、ケーブル曳航ビーム１０８を船１０２で曳航するための構造を説明する。

音源曳航ビーム１０７を船１０２で曳航するための構造にあっては、音源曳航ビーム１０７の一端部が船１０２上の音源曳航土台１０５の左端部に図示のされていない自在継手を中心として回転可能に連結されることから、うねり等による船１０２の上下あるいは左右の動きによって生じる音源曳航土台１０５と音源曳航ビーム１０７との接続部に対する機械的負荷を和らげることができる。前記図示のされていない自在継手は、例えば、自動車の牽引装置のヒッチボールとヒッチカプラーとから構成されるものが適用可能である。

つまり、ヒッチボールが音源曳航土台１０５に固定され、ヒッチカプラーが音源曳航ビーム１０７に固定され、ヒッチカプラーがヒッチボールに被せられて抜け止めが施されることによって、前記図示のされていない自在継手を構成することが可能である。前記ヒッチボールへのヒッチカプラーの抜け止めが人為操作で解除されると、ヒッチカプラーがヒッチボールから人為操作で抜けるので、音源曳航ビーム１０７が音源曳航土台１０５から外せる。即ち、音源曳航ビーム１０７が音源曳航土台１０５に自在継手で着脱可能に取り付けられている。

音源曳航ビーム１０７の他端部には、音源装置１１０が吊り下げロープ２０１で吊り下げられる。音源装置１１０は、２個の浮体２１０が上で、１個の音源１１１が下となるように、浮体２１０と音源１１１がフレーム２１１で固定されている。フレーム２１１には、吊り下げロープ２０１が連結されている。音源装置１１０の音源１１１から延びる音源ケーブル２１２は、船１０２のキャビン１０３の側の図示のされていない船上観測装置に配線される。つまり、音源曳航ビーム１０７の他端部には２個の浮体２１０を備えた音源装置１１０が吊り下げロープ２０１を介して取り付けられることから、音源装置１１０のうねり等による動きを吸収することができ、音源曳航ビーム１０７の他端部への機械的負荷を和らげることができる。

又、吊り下げ土台１０５の左端部には、音源装置１１０を船１０２の甲板と海面との間で昇降する音源クレーン２２０がボルト及びナット等のネジ部材で着脱可能に設置される。音源クレーン２２０は、取付台座２２１、第１アーム２２２、第２アーム２２３、ダンパー２２４、図示のされていないウィンチを備える。

取付台座２２１は、音源曳航土台１０５の左端部の上面に固定される。第１アーム２２２は、取付台座２２１に水平方向に回転可能に連結され、かつ、取付台座２２１より上方に延びている。第１アーム２２２の上端部には、第２アーム２２３の下端部が上下方向に回転可能に連結されている。ダンパー２２４は、第１アーム２２２と第２アーム２２３とに回転可能に連結され、第２アーム２２３の第１アーム２２２に対する仰角を調整可能に保持する。

ウィンチの巻き胴が第１アーム２２２に取り付けられ、巻き胴から引き出されたウィンチにおけるロープの先端部が第２アーム２２３の先端部から下方に吊り下げられて昇降ロープ２０３に連結されている。昇降ロープ２０３は、音源曳航ビーム１０７の他端部と音源曳航ビーム１０７の中間部とに連結されている。そして、巻き胴の側部に設けられたウィンチのハンドルが人の操作を受けることによって、ウィンチにおけるロープと昇降ロープ２０３とを介して、音源曳航ビーム１０７が音源曳航土台１０５の側を回転中心として昇降する。第２アーム２２３の先端部と音源曳航ビーム１０７の中間部とは、伸縮ロープ２０４が連結されている。

尚、音源クレーン２２０は、音源装置１１０を船１０２の甲板と海面との間で昇降するものであれば、図２に示した構造のものに限定されるものではなく、又、手動式に限定されるものでもない。

ケーブル曳航ビーム１０８を船１０２で曳航するための構造にあっては、ケーブル曳航ビーム１０８の一端部が船１０２上のケーブル曳航土台１０６における左端部に図示のされていない自在継手を中心として水平方向に回転可能に連結されることから、うねり等による船１０２の上下あるいは左右の動きによって生じるケーブル曳航土台１０６とケーブル曳航ビーム１０８との接続部に対する機械的負荷を和らげることができる。前記図示のされていない自在継手は、例えば、自動車の牽引装置のヒッチボールとヒッチカプラーとから構成されるものが適用可能である。

つまり、ヒッチボールがケーブル曳航土台１０６に固定され、ヒッチカプラーがケーブル曳航ビーム１０８に固定され、ヒッチカプラーがヒッチボールに被せられて抜け止めが施されることによって、前記図示のされていない自在継手を構成することが可能である。前記ヒッチボールへのヒッチカプラーの抜け止めが人為操作で解除されると、ヒッチカプラーがヒッチボールから人為操作で抜けるので、ケーブル曳航ビーム１０８がケーブル曳航土台１０６から外せる。即ち、ケーブル曳航ビーム１０８がケーブル曳航土台１０６に自在継手で着脱可能に取り付けられている。

ケーブル曳航ビーム１０８の他端部には、浮体１１５が、ケーブル曳航ビーム１０８の一端部と他端部との方向に延びる中心線を回転中心として上下方向及び船１０２の船首と船尾とを結ぶ中心線に平行な方向に回転可能に設けられることから、浮体１１５のうねり等による動きを吸収することができ、ケーブル曳航ビーム１０８の他端部への機械的負荷を和らげることができる。
ケーブル曳航ビーム１０８には、２本の固定ロープ２０５及び２０６が設けられる。固定ロープ２０５は、ケーブル曳航ビーム１０８の他端部と船１０２に設けられた支柱２０７と連結される。別の固定ロープ２０６は、ケーブル曳航ビーム１０８の一端部と他端部との間の中間部と船１０２に設けられた支柱２０８と連結される。

図２に示したように、音源曳航ビーム１０７が音源クレーン２２０によって音源曳航土台１０５の側を回転中心として昇降可能なっており、音源クレーン２２０の第１アーム２２２が取付台座２２１に対して水平方向に回転可能になっているので、音源クレーン２２０の昇降と第１アーム２２２の水平方向への回転との協働によって、音源曳航ビーム１０７の他端部に設けられた音源装置１１０がケーブル曳航ビーム１０８を越えて船１０２の船尾の側と船首の側とに移動可能になっている。

次に、高分解能三次元音波探査装置１０１で行われる沿岸海域の地質構造の調査の作業手順について説明する。作業手順は、（１）港に着岸中の船１０２への調査に必要な装置や器具の設置作業、（２）調査海域に向けて出港し、調査海域到着後、音源装置１１０及び受振ケーブル１２１の曳航のための準備作業、（３）観測作業、（４）観測終了後に、音源装置１１０及び受振ケーブル１２１の撤収作業、（５）調査海域から港に帰港し、船１０２から装置の撤収作業、よりなる。

前記（１）項の設置作業では、高分解能三次元音波探査装置１０１で行わる沿岸海域の地質構造の調査に必要な装置や器具を船１０２に設置する。図示のされていない船上観測装置及びＧＰＳ方位計１０４を船１０２のキャビンに設置し、音源曳航土台１０５及びケーブル曳航土台１０６を船１０２の後部に取り付け、音源曳航土台１０５に左右舷側の音源クレーン２２０及び左右舷側の音源曳航ビーム１０７並びに左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８が設置され、音源装置１１０が船１０２の甲板上に搭載される。

具体的には、左右舷側の音源クレーン２２０の取付台座２２１が音源曳航土台１０５の左右端部に別々に固定され、左右舷側の音源クレーン２２０が音源曳航土台１０５の左右端部に別々に設置される。左の音源曳航ビーム１０７の一端部が音源曳航土台１０５の左端部に自在継手で連結され、右の音源曳航ビーム１０７の一端部が音源曳航土台１０５の右端部に自在継手で連結される。そして、左右舷側の音源曳航ビーム１０７の他端部が船首の側に向けられ、左右舷側の音源曳航ビーム１０７が船１０２の左舷および右舷に固定されるか船内に収納される。

又、左のケーブル曳航ビーム１０８の一端部がケーブル曳航土台１０６の左端部に自在継手で連結され、右のケーブル曳航ビーム１０８の一端部がケーブル曳航土台１０６の右端部に自在継手で連結される。そして、左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８の他端部に設けられた浮体１１５の側が船首の側に向けられ、左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８が船１０２の左舷および右舷に固定されるか船内に収納される。

前記のように、左右舷側の音源曳航ビーム１０７及び左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８は、港と調査海域との往復中、船１０２の左舷および右舷に固定されるか船内に収納されるため、左右舷側の音源曳航ビーム１０７の長さ及び左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８の長さは船１０２の長さに依存し、船１０２の甲板の横幅には依存しない。このことから、受振ケーブル１２１の船１０２から左右方向に展開した幅が広くなる。

そして、左右舷側の音源装置１１０が船１０２の甲板上に搭載され、左右舷側の音源装置１１０と左右舷側の音源曳航ビーム１０７とが吊り下げロープ２０１で連結される。さらに、左右舷側の音源曳航ビーム１０７と音源クレーン２２０とが昇降ロープ２０３で連結される。

前記（２）項の準備作業では、前記（１）の作業を終えた船１０２が港から調査海域へ向かい、調査海域到着後、調査準備として、受振ケーブル１２１の曳航のための作業及び音源装置１１０の曳航のための作業が行われる。

具体的には、受振ケーブル１２１の曳航のための作業では、船１０２の微速前進状態において、左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８に設けられた浮体１１５が人の操作で船外に振り出される。その際、浮体１１５及びケーブル曳航ビーム１０８が船１０２の船首と船尾とを結ぶ中心線に対して概ね直角になるように、２本の固定ロープ２０５及び２０６の長さが人為的に調整された位置で、２本の固定ロープ２０５及び２０６が船１０２の支柱２０７及び２０８に別々に人の操作で固定される。

又、図１に示したように、２本の受振ケーブル１２１の一端部が左舷のケーブル曳航用ビーム１０８の他端部と中間部とに固定され、別の２本の受振ケーブル１２１の一端部が右舷のケーブル曳航用ビーム１０８の他端部と中間部とに固定された状態において、合計で４本の受振ケーブル１２１が受振ケーブル１２１の位置決定用のＧＰＳ受信機１２４の搭載されたテールブイ１２３の側から海に別々に投入される。これらの受振ケーブル１２１の海への投入は、左右舷のケーブル曳航用ビーム１０８のそれぞれにおいて、船１０２より遠い外側の受振ケーブル１２１が投入された後、船１０２に近い内側の受振ケーブル１２１が投入される。

段落００４４及び００４５の結果、段落００１９に記載した各受振ケーブル１２１における受振器１２２の相対位置を求める場合において、船１０２による曳航時でも船１０２から左右舷側の寸法が特定でき、各受振ケーブル１２１の船側端の相対位置が各受振ケーブル１２１のケーブル曳航ビーム１０８への固定位置から求められる。

図２に戻り、音源装置１１０の曳航のための作業では、左右舷側の音源曳航ビーム１０７の他端部に設けられた音源装置１１０が船１０２の甲板上から船外に振り出され、船外へ振り出された左右舷側の音源装置１１０が音源クレーン２２０の昇降及び回転並びに音源曳航ビーム１０７の回転によって船１０２の船首と船尾とを結ぶ中心線と概ね直角方向となるまで船尾側へ移動されて停止する。

そして、左右舷側の音源クレーン２２０のウィンチのロープがウィンチの巻き胴から引き出されて、左右舷側の音源曳航ビーム１０７の他端部を下降させ、音源装置１１０の浮体１１５を海面に着水させる。

その後、左右舷側の音源曳航ビーム１０７が船首と船尾とを結ぶ中心線と概ね直角を保持するように、左右舷側の音源曳航ビーム１０７に固定された昇降ロープ２０３の長さを調整して、昇降ロープ２０３を船１０２の舷側に固定する。これによって、前記海面に着水した左右舷側の音源装置１１０は、伸縮ロープ２０４で左右舷側の音源曳航ビーム１０７に吊り下げられた状態になる。これによって、段落００１８に記載した左右舷側の音源１１１の船上ＧＰＳ位置に対する相対位置を求める場合に、船１０２による曳航時でも、音源１１１の位置が特定でき、この特定された音源１１１の位置から音源１１１の船上ＧＰＳ位置に対する相対位置が求められる。

前記（２）項の準備作業が終了することによって、図１に示したように、左右舷側の音源曳航ビーム１０７が左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８よりも船尾側に設けられ、左右舷側の音源曳航ビーム１０７及び左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８は船１０２から左右舷方向外側に直線的に延ばされ、左右舷側の音源曳航ビーム１０７の他端部に音源装置１１０が１個ずつ設けられ、左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８の他端部には、浮体１１５が１個ずつ個別に設けられ、左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８に２本ずつの受振ケーブル１２１が別々に固定された状態になる。

前記（３）項の観測作業では、図１に示した状態において、左右舷側の音源装置１１０の音源１１１を交互に発振させて音波を海底に向けて送出し、海底あるいは海底下の地層構造境界からの反射音を４本の受振ケーブル１２１内に設置された各受振器１２２によって受信する。この動作を繰り返すことによって、調査海域に設定された仮想のＢｉｎと呼ばれる格子の領域内で複数の反射点１３０が得られる。

前記（３）項の撤収作業では、音源装置１１０と受振ケーブル１２１とが船１０２の甲板上に回収され、調査海域から港へ帰航し、調査に必要な装置及び器具を船１０２から港の岸壁に撤収して貨物自動車に積み込む。

図３を用いて、発明を実施するための形態１に係るケーブル曳航ビーム１０８について説明する。図３に示した左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８それぞれは、中抜きされた中空状の金属製のパイプからなる２本のビーム担体３０１が１本ずつの棒状部材となるように連結されて構成される。よって、左右舷側のケーブル曳航ビーム１０８を合計４本のビーム担体３０１として分解して、貨物自動車で安全かつ適切に運搬できる。２本のビーム担体３０１は、同じ長さ又は異なる長さであってよい。

図３に示した２本のビーム担体３０１をケーブル曳航ビーム１０８となるように連結する構造について説明する。２本のビーム担体３０１の互いに連結される側の端部には、貫通孔３０２が複数個ずつ設けられる。貫通孔３０２は、ビーム担体３０１の周壁に設けられ、ビーム担体３０１外周面の一方から他方に向けてビーム担体３０１の直径に沿って貫通する。

接続具３０３は、２本のビーム担体３０１を１本のケーブル曳航ビーム１０８となるように接続する部材であって、２本のビーム担体３０１に外接嵌合される太さであって、中抜きされた中空状の両端部に開口した金属のパイプにより構成される。接続具３０３には、貫通孔３０４が複数個設けられている。貫通孔３０４の個数は、２本のビーム担体３０１の貫通孔３０２の合計の個数と同数である。

接続具３０３の外周面には、金属製のロープ係留部３０５と合成樹脂製のスペーサ３０６とが設けられる。ロープ係留部３０５は、接続具３０３の一端部の側の貫通孔３０４と他端部の側の貫通孔３０４と間から接続具３０３の直径方向の外側に弧状に突出する。スペーサ３０６は、接続具３０３の一端部の側の複数個の貫通孔３０４の間、接続具３０３の他端部の側の複数個の貫通孔３０４の間から接続具３０３の直径方向の外側に突出する。２本のビーム担体３０１と１個の接続具３０３とを結合する結合部材として、頭付きボルトからなるボルト３１０とナットとを例示した。

内側カバー３１５は、中抜きされた中空状の両端部に開口した強化プラスチック製のパイプの周壁部の一部がパイプの両端部にわたって除去された側部開口３１７を有する割れ筒状になっている一方、パイプの周壁部に逃げ部３１８を側部開口３１７の側から直径方向の内側に窪む形状に備える。逃げ部３１８は内側カバー３１５が被せられる時に接続具３０３のロープ係留部３０５を避けるためのものである。内側カバー３１５は、接続具３０３で接続された２本のビーム担体３０１にわたる長さを有する１個になった構造を例示したが、逃げ部３１８の部分で左右に分離された２個になった構造でも良い。逃げ部３１８は１個に限定されるものではなく、ロープ係留部３０５の接続具３０３の側の根元部を避けるように左右に分かれた２個であっても良い。

又、外側カバー３１６は、中抜きされた中空状の両端部に開口した強化プラスチック製のパイプの周壁部の一部がパイプの両端部にわたって除去された側部開口３１９を有する割れ筒状になっている。外側カバー３１６は、接続具３０３のロープ係留部３０５を避けるように２個になった構造を例示したが、パイプの周壁部に図示のされていない逃げ部を側部開口３１９の側から直径方向の内側に窪む形状に備えかつ接続具３０３で接続された２本のビーム担体３０１にわたる長さを有する１個になった構造でも良い。

内側カバー３１５と外側カバー３１６とは、２本のビーム担体３０１と接続具３０３とが複数本のボルト３１０とナット３１１とで連結された状態において、ボルト３１０の頭部とナット３１１とを覆うように２本のビーム担体３０１と接続具３０３とにわたって被せられることで、２本のビーム担体３０１を接続具３０３で接続した部分の機械的強度を増すための補強部材を構成するうえ、ボルト３１０とナット３１１との脱落を防止するようになっている。内側カバー３１５と外側カバー３１６との一方又は両方が金属でもよい。

次に、２本のビーム担体３０１を連結する場合について説明する。２本のビーム担体３０１のうちの一方のビーム担体３０１の貫通孔３０２の側の端部が接続具３０３の一端部に内接嵌合され、貫通孔３０２及び３０４が互いに合った位置で、ボルト３１０の雄ネジ部が接続具３０３の外周面の一方から貫通孔３０２及び３０４を経由して接続具３０３の外周面の他方に向けて接続具３０３とビーム担体３０１とに挿入され、ボルト３１０の接続具３０３より外側に突出した雄ネジ部にナット３１１が螺合される。これによって、一方のビーム担体３０１と接続具３０３とが互いに固定される。

又、他方のビーム担体３０１の貫通孔３０２の側の端部が接続具３０３の他端部に内接嵌合され、貫通孔３０２及び３０４が互いに合った位置で、ボルト３１０の雄ネジ部が接続具３０３の外周面の一方から貫通孔３０２及び３０４を経由して接続具３０３の外周面の他方に向けて接続具３０３とビーム担体３０１とに挿入され、ボルト３１０の接続具３０３より外側に突出した雄ネジ部にナット３１１が螺合される。これによって、２本のビーム担体３０１が接続具３０３とボルト３１０とナット３１１とで連結されて１本のケーブル曳航ビーム１０８になる。

そして、１個の内側カバー３１５が側部開口３１７からロープ係留部３０５を避けてボルト３１０とナット３１１とを覆うように２本のビーム担体３０１と接続具３０３とにわたって被せられる。次に、２個の外側カバー３１６が側部開口３１９からロープ係留部３０５を避けて内側カバー３１５の側部開口３１７を覆うように１個の内側カバー３１５に被せられる。その後、図４に示したように、締結バンド等の締結具３２０で内側カバー３１５と外側カバー３１６とを脱落しないように外側から内側に締め付ける。締結具３２０の本数は図４に示した４本に限定されるものでなく５本以上であってもよい。

以上によって、図５に示したように、内側カバー３１５と外側カバー３１６とがボルト３１０とナット３１１とを覆い、２本のビーム担体３０１を接続具３０３で接続した部分の機械的強度が増し、ボルト３１０とナット３１１との脱落も防止する。尚、図５において、内側カバー３１５と外側カバー３１６とから断面を表わす斜線を省略してある。又、図５では、締結具３２０が図示されない。図５において、接続具３０３の貫通孔３０４周りに外側から内部に窪む凹部を設け、この凹部にボルト３１０の頭部又はナットを収容させれば、スペーサ３０６が省ける。又、ビーム担体３０１と接続具３０３とを結合する結合具としてボルト３１０とナット３１１を使用したが、ビーム担体３０１の周壁に形成された他方の貫通孔の内周面に雌ネジ部を形成し、この雌ネジ部に結合部材としてボルトの雄ネジ部を螺合させば、ナットが省ける。又、ボルト３１０とナット３１１とに替えて、結合部材を頭付きピンからなるピンで構成してもよい。

２本のビーム担体３０１と接続具３０３とボルト３１０とナット３１１と内側カバー３１５と外側カバー３１６と締結具３２０とからなるケーブル曳航ビーム１０８の組み立ては、船１０２が港で着岸する脇の岸壁上で行うことができ、組み立てに必要なスペースは、ケーブル曳航ビーム１０８の全長程度であり、組み立て完了後すぐに船１０２にケーブル曳航ビーム１０８を搭載でき、ケーブル曳航ビーム１０８の組み立てから船１０２への設置までの作業効率が良い。

図６を用いて、発明を実施するための形態２に係る２本のビーム担体３０１を１本のケーブル曳航ビーム１０８となるように連結する構造について説明する。図６示した構造にあっては、２本のビーム担体３０１の互いに連結される側の端部には、貫通孔３０２及び貫通孔５０１が複数個ずつ設けられる。貫通孔５０１は、貫通孔３０２と同様、ビーム担体３０１の周壁に設けられ、ビーム担体３０１の外周面の一方から他方に向けてビーム担体３０１の直径に沿って貫通する。

接続具５０２は、２本のビーム担体３０１に内接嵌合される太さであって、中抜きされた中空状の両端部に開口した金属製のパイプにより構成される。接続具５０２には、貫通孔５０３が複数個設けられる。貫通孔５０３は、接続具５０２の周壁に設けられ、接続具５０２の直径に沿い、接続具５０２の外周面の一方と他方とに貫通する。

２本のビーム担体３０１と１個の接続具５０２とを互いに結合する結合部材として、金属製の頭付きピンからなるピン５０５を例示した。カバー５０９は、中抜きされた中空状の両端部に開口した強化プラスチック製のパイプにより構成され、２本のビーム担体３０１と接続具５０２とが複数本のピン５０５で連結された状態において、頭付きピンからなるピン５０５を覆うように２本のビーム担体３０１と接続具５０２とにわたって被せられることで、２本のビーム担体３０１を接続具５０２で接続した部分の機械的強度を増すための補強部材を構成するうえ、ピン５０５の脱落を防止するようになっている。カバー５０９は金属製でもよい。

２個のロープ係留具５１０は、中抜きされた中空状の両端部に開口した金属製のパイプにより構成され、金属製のフランジ部５１１、金属製のロープ係留部５１３、貫通孔５１２を備える。フランジ部５１１は、ロープ係留具５１０の一端部に設けられ、ロープ係留具５１０の直径方向外側に突出する。ロープ係留部５１３は、ロープ係留具５１０の周壁に設けられ、ロープ係留具５１０の外周面より直径方向の外側に弧状に突出する。貫通孔５１２は、ロープ係留具５１０の周壁に設けられ、ロープ係留具５１０の外周面の一方から他方に向けてロープ係留具５１０の直径に沿って貫通する。

次に、２本のビーム担体３０１を連結する場合について説明する。２個のロープ係留具５１０のうちの一方のロープ係留具５１０がロープ係留部５１３の側から一方のビーム担体３０１の貫通孔３０２の側の端部に外接嵌合され、一方のロープ係留具５１０が貫通孔５０１の側に移動され、貫通孔５０１及び５１２が互いに合った位置で、図示のされていない頭付きボルトからなるボルトの雄ネジ部がロープ係留具５１０の外周面の一方から貫通孔５０１及び５１２を経由してロープ係留具５１０の外周面の他方に向けてロープ係留具５１０とビーム担体３０１とに挿入された後、図示のされていないナットがボルトのロープ係留具５１０から他方に突出した雄ネジ部に螺合される。これによって、一方のビーム担体３０１と一方のロープ係留具５１０とが互いに固定される。

又、他方のロープ係留具５１０がロープ係留部５１３の側から他方のビーム担体３０１の貫通孔３０２の側の端部に外接嵌合された後、カバー５０９が他方のビーム担体３０１の貫通孔３０２の側の端部に外接嵌合され、ロープ係留具５１０とカバー５０９とが他方のビーム担体３０１に対しビーム担体３０１の延長する方向に移動可能になっている。

次に、一方のビーム担体３０１の貫通孔３０２の側の端部が接続具５０２の一端部に外接嵌合され、貫通孔３０２及び５０３が互いに合った位置で、ピン５０５がビーム担体３０１の外周面の一方から貫通孔３０２及び５０３を経由してビーム担体３０１の外周面の他方に向けてビーム担体３０１と接続具５０２とに挿入される。

又、他方のビーム担体３０１の貫通孔３０２の側の端部が接続具５０２の他端部に外接嵌合され、貫通孔３０２と５０３とが互いに合った位置で、ピン５０５がビーム担体３０１の外周面の一方から貫通孔３０２及び５０３を経由してビーム担体３０１の外周面の他方に向けてビーム担体３０１と接続具５０２とに挿入される。これによって、２本のビーム担体３０１が接続具５０２及びピン５０５で互いに連結されて１本のケーブル曳航ビーム１０８になる。

その後、前記他方のビーム担体３０１に移動可能に装着されたカバー５０９が一方のビーム担体３０１に装着されたロープ係留具５１０の側に移動されてピン５０５を覆うように２本のビーム担体３０１にわたって被せられる。

そして、前記他方のビーム担体３０１に移動可能に装着されたロープ係留具５１０がカバー５０９の側に移動され、貫通孔５０１及び５１２が互いに合った位置で、図示のされていない頭付きボルトからなるボルトの雄ネジ部がロープ係留具５１０の外周面の一方から貫通孔５０１及び５１２を経由してロープ係留具５１０の外周面の他方に向けてロープ係留具５１０とビーム担体３０１とに挿入された後、図示のされていないナットがボルトのロープ係留具５１０から他方に突出した雄ネジ部に螺合される。これによって、他方のロープ係留具５１０が他方のビーム担体３０１に固定され、カバー５０９が２個のロープ係留具５１０で挟まれて、２本のビーム担体３０１を接続具３０３で接続した部分の機械的強度が増し、ピン５０５の脱落も防止する。

以上によって、図７及び図８に示したように、２本のビーム担体３０１が接続具５０２とピン５０５とで連結されて一本のケーブル曳航ビーム１０８を構成し、ピン５０５がカバー５０９で覆われる。又、図７に示したようにカバー５０９の両側にロープ係留具５１０が配置され、ロープ係留具５１０が２本のビーム担体３０１に結合した結合具としてのボルトの頭部７０１が外側に配置される。ロープ係留具５１０をビーム担体３０１に結合する結合具としてボルトとナットを使用したが、ビーム担体３０１の周壁に形成された他方の貫通孔の内周面に雌ネジ部を形成し、この雌ネジ部に結合部材としてボルトの雄ネジ部を螺合させれば、ナットが省ける。

図７に示したように、２本のビーム担体３０１と接続具５０２とピン５０５とカバー５０９とロープ係留具５１０と図示のされていないボルトと図示のされていないナットとからなるケーブル曳航ビーム１０８の組み立ては、船１０２が港で着岸する脇の岸壁上で行うことができ、組み立てに必要なスペースは、ケーブル曳航ビーム１０８の全長程度であり、組み立て完了後すぐに船１０２にケーブル曳航ビーム１０８を搭載でき、ケーブル曳航ビーム１０８の組み立てから船１０２への設置までの作業効率が良い。

図８に示したように、カバー５０９とビーム担体３０１との間には、隙間８０１が配置される。図８において、ピン５０５の頭部がビーム担体３０１の貫通孔３０２周りの周壁に設けられた凹部に収容され、ピン５０５の先端部がビーム担体３０１の周壁より直径方向の外側に出なければ、隙間８０１は省略できる。ピン５０５の先端部の側部に図示のされていない突起部が、ピン５０５の周壁に設けられ、ピン５０５の直径方向に出たり入ったりするように弾性で支持されても良い。又、結合部材としてピン５０５に替えてボルトを使用してもよい。このように結合部材としてボルトを使用する場合、ビーム担体３０１の周壁に形成された他方の貫通孔の内周面に雌ネジ部を形成し、この雌ネジ部に結合部材としてのボルトの雄ネジ部を螺合してもよい。

１０１高分解能三次元音波探査装置
１０２船
１０３キャビン
１０４ＧＰＳ方位計
１０５音源曳航土台
１０６ケーブル曳航土台
１０７音源曳航ビーム
１０８ケーブル曳航ビーム
１１０音源装置
１１１音源
１１５浮体
１２１受振ケーブル
１２２受振器
１２３テールブイ
１２４ＧＰＳ受信機
１３０反射点
２０１吊り下げロープ
２０３昇降ロープ
２０４伸縮ロープ
２０５固定ロープ
２０６固定ロープ
２０７支柱
２０８支柱
２１０浮体
２１１フレーム
２１２音源ケーブル
３０１ビーム担体
３０２ビーム担体３０１の貫通孔
３０３接続具
３０４接続具３０３の貫通孔
３０５ロープ係留部
３０６スペーサ
３１０ボルト
３１１ナット
３１５内側カバー
３１６外側カバー
３１７内側カバー３１５の側部開口
３１８逃げ部
３１９外側カバー３１６の側部開口
３２０締結具
５０１ビーム担体３０１の貫通孔
５０２接続具
５０３接続具５０２の貫通孔
５０５ピン
５０９カバー
５１０ロープ係留具
５１１フランジ部
５１２貫通孔
５１３ロープ係留部
７０１頭部
８０１隙間

Claims

船の船尾から左右舷側に突出したケーブル曳航ビームで複数本の受振ケーブルを曳航し、前記ケーブル曳航ビームよりも後部の船尾から左右舷側に突出した音源曳航ビームの両端部で１台ずつの合計２台の音源を曳航し、前記２台の音源を交互に一定間隔で発振させて、これら２台の音源と前記複数本の受振ケーブルに設けられた受振器との中間点における反射点を得ることを特徴とする高分解能三次元音波探査装置。
前記２台の音源にＧＰＳ受信機を設けることなく、前記船及び前記受振ケーブルの他端部のテールブイにＧＰＳ受信機を設け、前記船のＧＰＳ受信機で測定された船上ＧＰＳ位置を基準点とし、前記音源曳航ビームの両端部における左右舷側の音源の船上ＧＰＳ位置に対する相対位置をそれらの設置位置から求め、前記各受振ケーブルの船側端の相対位置を前記各受振ケーブルのケーブル曳航ビームへの固定位置から求め、前記各受振ケーブルのテールブイにおけるＧＰＳ受信機で測定されたＧＰＳ位置からテールブイの地理座標を求め、前記各受振ケーブルの船の側に位置する一端部の地理座標を船上ＧＰＳ位置との相対位置から求め、曳航時には前記各受振ケーブルが直線状に延びているものとして前記各受振ケーブルにおける前記各受振器の地理座標を求めることを特徴とする請求項１に記載の高分解能三次元音波探査装置。
前記ケーブル曳航ビームが左右舷側のケーブル曳航ビームとして別々に構成され、これら左右舷側の各ケーブル曳航ビームが２本のビーム担体を接続具と結合部材とで１本のケーブル曳航ビームとなるように連結し、前記２本のビーム担体と接続具と結合部材とをカバーで覆うことを特徴とする請求項１記載の高分解能三次元音波探査装置。
前記ケーブル曳航ビームが左右舷側のケーブル曳航ビームとして別々に構成され、前記左右舷側のケーブル曳航ビームの一端部を船尾で左右舷にわたって設けられたケーブル曳航土台に回転可能に連結する自在継手が前記ケーブル曳航土台に設けられたヒッチボールと前記ケーブル曳航ビームの一端部に設けられたヒッチカプラーとから着脱自在に構成されことを特徴とする請求項１に記載の高分解能三次元音波探査装置。
前記音源曳航ビームが左右舷側の音源曳航ビームとして別々に構成され、前記左右舷側の音源曳航ビームの一端部を船尾で左右舷にわたって設けられた音源曳航土台に回転可能に連結する自在継手が前記音源曳航土台に設けられたヒッチボールと前記音源曳航ビームの一端部に設けられたヒッチカプラーとから着脱自在に構成されことを特徴とする請求項１に記載の高分解能三次元音波探査装置。