JPH02290580A - 水中探知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、広範囲方向に超音波信号を送波し又は広範囲
方向から到来する信号を受波する送受波器を船底下に突
出させて水中探知を行う水中探知装置に関するものであ
る． このような水中探知装置としては、船の前方や後方を含
む全周３６０度の水平方向又は斜下方向を探知する水平
魚群探知器等における機械式スキャン方式のＰＰＩソナ
ー又は電子式スキャン方式のスキャニングソナー等があ
る．以下、本発明をＰＰＩソナーはスキャニングソナー
に実施した場合につき説明する． 〔従来の技術〕 まず、ＰＰＩソナーの構成を第８図のブロック図及び第
９図の斜視図により説明する．第８図において、ＰＰＩ
ソナーは、船底下即ち水中に位置する例えば１個の電歪
振動子で構成される送受波器ｌと船内の操作室等に設置
されるソナー本体２から成っている．送受波器１は送波
器３又は受波器４として作動する．ソナー本体２は、送
波器３に対する送信回路５と、受渡器４に対する受信回
路６及び増幅回路７と、送信回路５と表示器８とを同期
させて表示器８に２次元画面として探知結果を表示させ
る制御器７０とから成っている．そして、送受波器１と
ソナー本体２はケーブル４３により接続されている．ま
た、送受波器１は旋回及びティルトさせる駆動機横によ
って機械的に水平全周方向または広範囲の斜下方向を探
知できるようになっている．その駆動機構３３の一例を
第９図に示す．送受波器１は、その両側面の軸９でコの
字型の回転アームｌＯに回転自在に軸支され、前記駆動
機構３３に連結されている．この回転アーム１０は中空
軸１１に固設されたギャ１２と旋回モータｌ８で駆動さ
れるピニオン１３によって回転する．中空軸１１内には
、ラック１４とテイルトモータｌ９で駆動されるピニオ
ン１５によって上下動するアームｌ６が、挿通している
．このアーム１６は上下動を軸９のティルト（傾動）に
変換するりンク１７に接続している．このように、旋回
モータｌ８とティルトモータ１９を制御することによっ
て、送受波器ｌを旋回及びテイルトさせて広範囲水平又
は斜下方向を探知可能としている．そして、中空軸１１
上方のモータ１８、１９等は容器２０内に装着され、中
空軸ｌ１下方の送受波器１等はキャンプ２１内に液封状
態で装着されて、容器２０とキャップ２１の接合によっ
て一体化される．そこで、送受波器ｌが弁当箱程度の大
きさであると、容器２０とキャップ２１全体で直径２０
Ｃ１１Ｘ高さ５０ｃｍ程度の大きさとなる．なお、第１
１図は、第９図に示す送受波器ｌに代わる他の送受波器
１′を示す．送受波器１′は、例えば２２個の振動子ユ
ニシ｝Ｔ＋　，Ｔｚ　，Ｔ３−・−Ｔ！！で構成される
．各振動子ユニットは、互いに直列接続される４個の振
動子素子で構成される．送波時は、全ての振動子ユニッ
トＴ＋，Ｔｚ・・・−・−Ｔ０を同時に励振し広範囲方
向に超音波探知信号を発射する．受渡時は、順次６個の
振動子ユニットで捕捉される受信信号を位相合成するこ
とにより、異なる方向に順次受波ビームを形成する．こ
の送受波器１′を第９図の送受波器１に代えて用い、こ
の送受波器１′を駆動機構３３に類似する機構（第９図
のティルト及び旋回ではなく、回動機能のみでよい）に
より水平方向又は垂直方向に回動させ、もって広範囲方
向を探知する．また、第９図において、例えば１個の電
歪振動子で構成される送受波器を用いて、一の送波ビー
ム及び受波ビームを形成しつつこの送受波器を水平方向
に回転させることにより広範囲方向を探知するものもあ
る． さらに、スキャニングソナーの構成を第８図のブロック
図及び第ｌθ図の斜視図により説明する．第８図の各機
能を表すブロック図はＰＰＩソナーで説明したものと同
様である．しかし、第１０図に示すように、送受波器７
２は、第９図のものとは異なり、円筒上に素子２２を軸
方向及び横方向に配列固定し、各素子２２に供給される
信号又は各素子により捕捉される反射信号の位相を変え
るという電子的操作によって指向性を全周３６０度の水
平方向又は斜下方向に変えられるようになっている．こ
の送受波器７２は、探知信号を一時に全方向に発射し又
は異なる方向に順次送波ビームを形成し、また広範囲内
の異なる方向に順次受渡ビームを形成する．そして、送
受波器７２は蓋２１ａに装着されキャップ２ｌｂ内に収
納されるようになっている．このスキャニングソナーの
送受波部は駆動機構を持たないが、多数の素子２２を必
要とするため全体としての大きさはＰＰＩソナーのもの
と遜色がない大きさとなる． このようなＰＰＩソナー又はスキャニングソナーの送受
波器１．１’，７２で水平方向全周を探知しようとする
と、キャップ２１．２１ｂ内に収納された送受波器１，
ｌ’．７２全体を船底下に突出させて水平面内の指向性
を確保する必要がある．また、通常船底下面には気泡が
通過しており、この気泡層に送受波器１，ｌ’．７２が
位置すると、垣音波が著しく減衰し探知不能となる．そ
こで、送受波器１．１’，７２はこの気泡層下方（通常
キール外の船底下においては２０〜４０ｃｍを越えると
ころ）まで突出させる必要がある．そこで、ＰＰＩソナ
ー又はスキャニングソナーの送受波器１．１’，７２に
おける、従来の船底下への突出構造を第１２図及び第１
３図に基づいて説明する。なお、第１２図及び第１３図
はＰＰ■ソナーの場合を図示するが、スキャニングソナ
ーの場合も同様である．前述したように、ＰＰｒソナー
又はスキャニングソナーの何れにおいても、キャップ２
１．２１ｂ内に収納された送受波器ｌ全体を船底下に常
時突出させると、船の高速走行時の流速抵抗が大きいた
め、通常は流速抵抗を受けない所に収納しておき、探知
時は船を通常速度（１５ノット以下）として突出させる
構造としていた。なお、気泡層の影響を受けないキール
（船底中央の竜骨状の突起）又は気泡層の影響を受ける
キール外の何れに設けるかによってその構造を異にする
．第１２図は送受波器ｌをキールに設けた場合を示す。

まず、キールの船底２４゛に収納タンク２５を設け、長
袖２６下端に保持した駆動機構３３や送受波器１の全体
を長軸２６の上下動によって収納タンク２５から出し入
れ自在としたものである。長袖２６は収納タンク２５上
面に設けられた軸受２７と長軸２６上端の電動シリンダ
２８のアーム２９によって支えられ、電動シリンダ２８
の作動によって上下動するようになっている．つぎに、
第１３図は送受波器１をキール外の船底３０に設けた場
合を示す．第１２図のものと異なる点は、船底の気泡層
を避けるため、流線形の船外タンク３１を設け、常時は
その中に送受波器ｌを収納させるようにした点である（
実公昭６３−６７０４号公報参照）． 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の技術で説明したＰＰＩソナー又はスキャニングソ
ナーの送受波器１．１’，７２は薄肉カプセル状のキャ
ップ２１．２１ｂ内に収納されている。これは、キャッ
プ２１．２ｌｂにおける超音波の透過損失を均一且つ最
小にするための当然の構造とされていたからである。し
かし、船の走行中における水中探知では、キャップ２１
．２ｌｂに流速抵抗が作用し、長軸２６には曲げが作用
する。そして、キャップ２１．２ｌｂ及び長軸２６の強
度の限界から、船の走行速度はせいぜい１５ノット程度
に抑えられていた．すなわち、船の高速走行中の水中探
査ができないという問題点があった。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、船の
高速走行中で全周３６０度の水平方向の水中探査を可能
にした水中探知装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の水中探知装置は、
キールの船底下又はキール外の船外タンク下に突出し、
駆動機構に連結されるか又は／及び電子的手段により広
範囲の水平方向等で超音波信号を送波又は受波する送受
波器を備えた水中探知装置において、前記送受波器が超
音波透過材料から成る流線形のドーム内に収納されてい
るものである． そして、前記ドームが弾性体の中実ドームであることが
好ましい． また、前記ドームがキールの船底下又はキール外の船外
タンク下に固定されていることが好ましい． 〔作用〕 送受波器を収納するドームは流線形であり、流速抵抗を
減少させる．また、ドームは超音波透過性であり、流線
形であって方向毎にドームの厚さが異なる場合にも全て
の方向に低損失で超音波を送受波する．さらに、カプセ
ル状のキャップでは後方が負圧となってキャビテーショ
ンが発生しやすいが、流線形ドームでは後方のキャビテ
ーション発生が防止される． そして、弾性体の中実ドームは魚網やロープ等の衝突の
衝撃を吸収する． また、固定された中実ドームは突出自在な機構を不要と
する． 〔実施例〕 以下、本考案の実施例を図面を参照しつつ説明する．な
お、ＰＰＩソナー及びスキャニングソナーの送受波器１
．１’，７２や本体２等は第８図乃至第１１図で説明し
たものと同様であり、以下これらに対して付加又は変更
した点について説明する． 第１図及び第２図は中実ドームが突出自在なものを示し
、第３図乃至第７図は中実又は中空ドームが固定される
ものを示す．まず、第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、キー
ルの船底下に設けられた突出自在なスキャニングソナー
を示す図であり、第１図（ａ）は正面断面図、第１図（
ｂ）は側面断面図、第１図（ｃ）は底面図である． 第１図（ａ）において、プレート５５に固定された送受
波器７２は船型流線形の中実ドーム５６内に埋設状態で
収納されている．先端にプレート５５を固定する長軸５
７は収納タンク５８に設けられたフランジ５９のスライ
ドベアリング６０内を摺動する．さらに、長軸５７の上
端は電動シリンダ６１のアーム６２に固定され、電動シ
リンダ６ｌの作動により、送受波器７２はキールの船底
２４から突出自在（二点Ｍ線位置から実線位置まで）と
なっている．中実ドーム５６は、第１図（ｂ）（ｃ）に
示されるように、船型の流線形をしており、流速抵抗が
少なく、特に、後部乱流による気泡の巻き込みが少ない
形状となっている．また、第９図や第１０図のキャップ
２１．２ｌｂにおいては高速走行時に後部が負圧となっ
てキャビテーションが発生するが、船型流線形の中実ド
ームにおいては高速走行時でも負圧になる程度が少なく
、キャビテーシッンの発生に至らず、キャビテーション
に起因する超音波減衰を防止できる。

また、長めのスライドベアリング６０と太い長軸５７に
よって、高速走行の流速抵抗による曲げに耐えるように
なっている。そして、この中実ドーム５６は超音波透過
性のウレタンラバーであり、送受波器７２とプレート５
５と空気層を含まない一体的な焼き付け等で成形されて
いる．すなわち、超音波の減衰は少なく、超音波は中実
ドーム５６を透過して３６０度方向の水平方向又は斜下
方向へ送信され、またそれらの方向から帰来する反射信
号を受信する．また、ウレタンラバーは弾性体でもある
ので、魚網やロープが当たった時の衝撃の吸収にもなる
．なお、プレート５５を長軸５７に対して１８０度程度
首振り可能にして船の走行方向に船形先端５６Ａが向く
ようにすることもできる． そして、第２図はキール外の船外タンクから突出自在な
ＰＰレノナーを示す図である，ＰＰＩソナーはスキャニ
ングソナーと異なり駆動機構３３と駆動される送受波器
ｌを有するので、船型流線形の中実ドーム６３の空洞６
３Ａ内に送受波器１が収納されている．また、駆動機構
３３も船型流線形のプレート６４内に収納されている．
さらに、気泡層を回避するため及びキールより下に送受
波器１を位置させ３６０度送受波ができるようにするた
め、キール外の船底３０に船外タンク６５が設けられ、
この中の二点鎖線位置から実線位置へと突出自在となっ
ている．なお、６Ｇは流線形のカバーである．その他の
構造は第１図と同様である． つぎに、中実又は中空ドームが固定されるものを説明す
る．第３図はキールの船底に固定されたＰＰＩソナーを
示す図であり、第３図（ａ）は断面図、第３図（ｂ）は
底面図、第３図（Ｃ）は側面図である．第３図（ａ）に
おいて、キールの船底２４には収納タンク３２が設けら
れているが、第１２図のものと異なり旋回及びティルト
させる駆動機構３３のみを収納しているので、その高さ
は低い．そして、駆動機構３３は収納タンク３２内に、
送受波器１は収納タンク３２下に、中実ドーム３４を介
して固定されている．中実ドーム３４は、第３図（ｂ）
（ｃ）に示されるように、山形の流線形をしており、流
速抵抗が少なく、特に、後部乱流による気泡の巻き込み
が少ない形状となっている．そして、この中実ドーム３
４はキールの船底２４にボルト３５によって突設され、
その周囲はＦＲＰ成形３６によって水密となっている．
また、中実ドーム３４の中央には空洞３７が形成され、
この空洞３７の入口にはフランジ３８がシール３９を介
して取付けられている．このフランジ３８に駆動機構３
３がシール４０を介してボルト４１により取付けられて
いる。そして、空洞３７内には油４２が充満している．
このように、中実ドーム３４が送受波器１のキャップを
兼ねるようにすると、超音波の透過を妨げる空気層が介
在する部分が少なくなると共に構造が箇単となる．そし
て、駆動機構３３はメインテナンス上露出されているこ
とが望ましい．また、駆動機ｔｌ３３から収納タンク３
２外にでるのはケーブル４３のみである．収納タンク３
２のフランジ４４を外し、ボルト４１を外すと、ＰＰＩ
ソナー全体を中実ドーム３４から船内に取り外すことが
でき、メインテナンスも容易にできる．なお、第８図の
送信回路５又は受信回路６の一部は駆動機ｔＪＩ３３が
設置されている場所に設けてもよい．そして、この中実
ドーム３４は超音波透過性の弾性材料であり、超音波の
減衰は少なく、超音波は中実ドーム３４を透過して３６
０度方向の水平方向又は斜下方向へ送信され、またそれ
らの方向から帰来する反射信号を受信する．このような
超音波透過性の弾性材料としては、ウレタンラバーが好
適である．魚網やロープが当たった時の衝撃の吸収にも
なる．第４図は中空ドームを用いてキールの船底に固定
されたＰＰＩソナーの断面図である．第３図のものと異
なる点は、ドームの形状と材質である．ドーム４５は超
音波透過性で硬質のウレタン樹脂、ＡＢＳ樹脂又はＦＲ
Ｐ樹脂を兜状に成形したものである．そして、ＦＲＰ成
形３６等でキール船底下に水密に取付けた状態では、内
部が空洞となっている．船底の合板４６上にフランジ４
７がシール４８を介して取付けられ、キャップ２１付き
の送受波器１がこの空洞に突出するようになっている．
なお、この空洞には油４２が充填されて、超音波の通り
を良くしている．このように、必ずしも、第３図のよう
な中実ドームとする必要はなく、流速抵抗が少な《、魚
網やロープ等が当たった時の衝撃に耐えて、超音波を透
過する流線形のドームであればよい． 第５図はキールの船底に固定されたスキャニングソナー
の断面図である．スキャニングソナーはＰＰＩソナーと
異なり駆動機構がないので、収納タンク４９は送受波器
７２の取付け又は取外しができる，マンホールでよく、
その高さは低いものでよい．中実ドーム６７等その他の
構成は第３図のものと同様である． 第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）はキール外の船外タンクに固
定されたＰＰＩソナーを示す図であり、第６図（ａ）は
断面図、第６図（ｂ）は底面図、第６図（ｃ）は側面図
である．第３図のものと異なる点は、キール外の船底３
０は傾斜していること、気泡層を回避すること及びキー
ルより下に送受波器ｌを位置させるため、船外タンク５
０を設け、この船外タンク５０に中実ドーム５１が突設
されている点である．そして、中実ドーム５１は、船外
からのボルト５２で船外タンク５０に固定されている。

なお、船外タンク５０の周囲にも２点鎖線で示される流
線形のカバー５３を設けることが望ましい． 第７図はキール外の船外タンクに固定されたスキャニン
グソナーの断面図であり、第５図のものと異なる点は船
外タンク５０に中実ドーム５１が突設されている点であ
る．なお、第７図の送受波器７２は、中実ドーム５１に
直接埋設されている．送受波器７２と中実ドーム５１間
に空気層が介在しないように一体的に成形する． つぎに、上述した構造のＰＰＩソナーの作動を第２図及
び第３図に基づいて説明する．第２図において、ＰＰＩ
ソナーの送受波器１が船型流線形の中実ドーム６３内に
収納されているので、流速抵抗が少なくなる．したがっ
て、高速走行に耐え、従来の１５ノット程度から３０ノ
ット前後の高速走行における水中探査が可能となる．そ
して、送受波器１は、超音波透過性弾性材の中実ドーム
６３を介して全周３６０度の水平方向又は垂直方向に送
受波可能である．また、弾性体の中実ドーム６３である
ので、魚網やローブ等が当たった時のＩｉｌを緩和する
．さらに、第３図において、中実ドーム３４は船底２４
下に突出され固定されている．送受波器１はこの状態で
常時探知可能な状態となる．すなわち、送受波器１を上
下させたりする必要がなく、第１２図の高さＨに相当す
る取付高さが低くなる．なお、スキャニングソナーの作
動もＰＰＩソナーと同様である。

〔発明の効果〕

本発明の水中探知装置は、キールの船底下又はキール外
の船外タンク下に突出し、駆動機構に連結されるか又は
／及び電子的手段により広範囲の水平方向等で超音波信
号を送波又は受波する送受波器を備えた水中探知装置に
おいて、前記送受波器が超音波透過材料から成る流線形
のドーム内に収納されているものであり、流線形のドー
ムが流速抵抗を減少させ、また、趨音波透過性のドーム
がその形状又は厚さを問わず低損失であり、さらに後方
におけるキャビテーションの発生を防止するので、３０
ノット前後の高速走行中で全周３６０度の水平方向等、
特に船の前方及び後方を信号を減衰させることなく探索
することができる．そして、前記ドームが弾性体の中実
ドームであると、魚網やロープ等の衝突の衝撃を吸収し
、送受波器を保護することができる． また、前記ドームがキールの船底下又はキール外の船外
タンク下に固定されていると、突出自在な機構が不要と
なり、取付高さを低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はキールの船底から突出自在なスキャニングソナ
ーを示す図、第２図はキール外の船外タンクから突出自
在なＰＰＩソナーを示す図、第３図はキールの船底に固
定されたＰＰＩソナーを示す図、第４図は中空ドームを
用いてキールの船底に固定されたＰＰＩソナーの断面図
、第５図はキールの船底に固定されたスキャニングソナ
ーの断面図、第６図はキール外の船外タンクに固定され
たＰＰＩソナーを示す図、第７図はキール外の船外タン
クに固定されたスキャニングソナーの断面図、第８図は
ＰＰ■ソナー又はスキャニングソナーの機器構成を示す
ブロック図、第９図はＰＰＩソナーの駆動機構及び送受
波器の斜視図、第１０図はスキャニングソナーの送受波
器の斜視図、第１１図はＰＰＩソナーの他の送受波器を
示す図、第１２図はキールの船底から突出自在な従来の
ＰＰＩソナーを示す図、第１３図は、キール外の船外タ
ンクから突出自在な従来のＰＰＩソナーを示す図である
． １．１’，７２−一送受波器、 ２４・・・キールの船底、 ３２−・・収納タンク、 ３４，５１，５６．６３．６７・・・中実ドーム、４５
・・・中空ドーム． 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）キールの船底下又はキール外の船外タンク下に突
   出し、駆動機構に連結されるか又は／及び電子的手段に
   より広範囲の水平方向等で超音波信号を送波又は受波す
   る送受波器を備えた水中探知装置において、前記送受波
   器が超音波透過材料から成る流線形のドーム内に収納さ
   れていることを特徴とする水中探知装置。
2. （２）前記ドームが中実ドームである請求項１記載の水
   中探知装置。
3. （３）前記ドームがキールの船底下又はキール外の船外
   タンク下に固定されている請求項１又は２記載の水中探
   知装置。