JPH11171084A - データ伝送ブイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気密容器の大型化を防止する。 【構成】 電波が透過可能な気密容器１５と、気密容器
１５内部に設けられ、反射材からなる反射板部１６およ
びこの反射板部１６の中央に設けられた衛星通信を行う
衛星通信アンテナ１８と、反射板部１６に形成され、前
記反射材をＧＰＳアンテナ２０の形状に対応して欠損さ
せた欠損部１９とを備え、その表面が前記反射材の反射
面と略面一となる位置関係でもって前記欠損部１９にＧ
ＰＳアンテナ２０を設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海底観測の観測装置が
搭載された海中ステーション等に切り離し可能に取り付
けられたデータ伝送ブイに関する。

【０００２】

【従来の技術】海洋プレートが沈み込む海溝に沿った深
海底の地殻変動を観測するための装置として、地殻変動
の観測のための装置が搭載され、深海底に設置される海
底ステーションと、この海底ステーションに切り離し可
能に取り付けられ、海底ステーションから送出される観
測データをその内部に記憶し、海底ステーションから切
り離されて海面に浮上したときには、内部に記憶したデ
ータを通信衛星に送信するデータ伝送ブイとを用いるシ
ステムが提案されている。

【０００３】この提案におけるデータ伝送ブイは、ガラ
ス容器等の密封容器の内部に上記機能を実行するための
機器を備えた構成となっており、ガラス容器が衝撃等に
よって破壊されることを防止するため、微小な通気孔が
上部と下部とに形成された密閉容器であるハードハット
でもってガラス容器の周囲を覆っている。またデータ伝
送ブイ内部に設けられる機器は、通信衛星との通信を行
うための機器のみではなく、データ解析の関係から送信
時刻を示す正確な時間が必要となる場合には、ＧＰＳア
ンテナおよびその受信装置をも併せてガラス容器内部に
備えることが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
のデータ伝送ブイを用いたときには、以下に記載する問
題を生じていた。

【０００５】衛星通信アンテナイとＧＰＳアンテナとを
気密容器内部に設け、これら２つのアンテナが互いに干
渉しないようにするためちみ、気密容器を大型化する必
要がある。

【０００６】本発明は上記課題を解決するため創案され
たものであって、気密容器の大型化を防止することので
きるデータ伝送ブイを提供することにある。

【０００７】上記問題を対決するため請求項１記載の発
明のデータ伝送ブイは、電波が透過可能な気密容器と、
この気密容器内部に設けられ、反射材からなる反射板部
およびこの反射板部の中央に設けられた衛星通信を行う
衛星通信アンテナと、前記反射板部に形成され、前記反
射材をＧＰＳアンテナの形状に対応して欠損させた欠損
部とを備え、その表面が前記反射材の反射面と略面一と
なる位置関係でもって前記欠損部に前記ＧＰＳアンテナ
を設けた構成とする。

【０００８】

【作用】請求項１記載のデータ伝送ブイでは、ＧＰＳア
ンテナは、反射板部に形成された欠損部に、その表面が
反射材の反射面と略面一になる位置関係でもって設けら
れているので、ＧＰＳアンテナを設けるための個別の空
間が不要となる。またＧＰＳアンテナは反射材として動
作するため、欠損部の形成は反射板部の動作に影響を与
えない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係るデータ伝送ブイの一実施
例について図面を参照しつつ説明する。図５は、本発明
に係るデータ伝送ブイの一実施例が使用される海底長期
観測システムを示す説明図であり、このシステムの概略
を以下に説明する。

【００１０】図において、観測対象となる海底であり、
海洋プレートが沈み込む海溝８２に沿った海底（８３
等）には、略四角錐状に形成されたフレームを構造部材
とし、それぞれに１６個のデータ伝送ブイ１１が切り離
し可能に取り付けられているとともに、地殻変動の観測
用機器が取り付けられた海中ステーション８１が設置さ
れている。

【００１１】また観測用機器によって観測されたデータ
は、海中ステーション８１に取り付け状態にあるデータ
伝送ブイ１１の内部に記憶され、海中ステーション８１
から切り離されて海水面に浮上したデータ伝送ブイ１１
は、通信衛星（インマルサット−Ｃ）８４に対して観測
データを送信する。

【００１２】そのため送信された観測データは、通信衛
星８４によって中継され、地上局８５において受信され
る。そして地上局８５にて受信された観測データは、電
話回線等のデータ回線を介することにより、観測データ
の処理を行う演算装置を主要部とする地上ステーション
８６に導かれ、解析される。

【００１３】図１は、本発明に係るデータ伝送ブイの一
実施例を示す一部破砕分解斜視図である。

【００１４】互いに開口部が向き合う一対の半球状のガ
ラス容器１５２と、このガラス容器１５２の縁を気密に
密閉するシール部材１５１とより構成され、電波を透過
させる気密容器１５の内部には、略中央部に、薄い円板
状の金属を反射材とする反射板部１６が設けられてい
る。

【００１５】そしてこの反射板部１６の中央の上部側に
は、支持部材１８１を介してヘリカル部１７が取り付け
られており、通信衛星８４にデータ送信を行う通信衛星
アンテナ１８は、この反射板部１６とヘリカル部１７と
により構成されている。

【００１６】また反射板部１６の縁近傍には、正方形の
ＧＰＳアンテナ２０の形状に合わせて反射材を正方形に
欠損させた欠損部１９が形成されており、その欠損部１
９には、その表面が反射材の反射面１６１と略同一とな
る位置関係でもって、その指向方向が上方向であるＧＰ
Ｓアンテナ２０が取り付けられている。

【００１７】また気密容器１５の内部であって反射板部
１６の下方には、データ伝送ブイ１１としての動作に必
要となる機器２１が、図示が省略された取付部材によっ
て固定されている。そして下方側のガラス容器１５２の
最下部には、海中ステーション８１に取り付けられてい
るとき、これらの機器２１を海中ステーション８１と電
気的に接続するためのコネクタ２２が設けられている。

【００１８】また気密容器１５が衝撃によって破壊され
ることを防止するため、気密容器１５の周囲を覆うハー
ドハット１２は、高強度のプラスチックからなり、頂部
にリング状の凸脈１２３が形成されるとともに開口部の
周辺に沿ってフランジ部１２１が形成され、開口が互い
に向き合って取り付けられる一対の略半球状の容器であ
る。

【００１９】そしてハードハット１２の上部側の球面部
１２２には、データ伝送ブイ１１が海面に浮上したと
き、その内部に侵入した海水のうち、略中央部部より上
部側の海水を外部に速やかに排出するため、略楕円形状
の排水孔１４が約４５度の角度間隔でもって形成されて
いる。

【００２０】また気密容器１５を構成するガラス容器１
５２の上部側には、所定の間隔でもって設けられた一対
の微小な金属棒であり、ガラスを貫通する耐腐食性の金
属からなる海水検出ピン２３が取り付けられている（取
り付け位置の詳細については後述する）。

【００２１】なお、ハードハット１２の外周部に沿って
取り付けられ、データ伝送ブイ１１に浮力を与えるリン
グ状の浮力材については、図示が省略されている。

【００２２】また排水孔１４の形状は、気密容器１５を
衝撃から保護することができるようにするため、排水に
は充分の開口面積ではあるが、突起物等の内部への侵入
を防ぐことによって気密容器１５が衝撃により破壊され
ることを防止するため、細長い楕円形状となっている。

【００２３】図２は、海中ステーション８１およびデー
タ伝送ブイ１１の一実施例の電気的構成を示すブロック
線図である。先ず各ブロックの互いの接続を説明する。

【００２４】観測装置からの出力は、光ディスク４４が
双方向に接続された制御部４３に与えられており、制御
部４３の出力は、コネクタ２２を介してデータ記憶部３
６に導かれている。そして衛星通信アンテナ１８が接続
されたデータ送信部３８には、ＧＰＳアンテナ２０が接
続されたＧＰＳ受信部３７の出力とデータ記憶部３６の
出力とが導入されている。

【００２５】電池３２からの出力は、スイッチ３４を介
してデータ送信部３８とＧＰＳ受信部３７とからなるブ
ロック４１に接続されている。また海水検出ピン２３が
接続された抵抗値検出部３１の出力は、傾斜信号３９１
としてスイッチ制御部３５に導入されており、スイッチ
制御部３５の出力は、スイッチ３４に導かれている。

【００２６】以上の構成において、観測装置４２、制御
部４３、および光ディスク４４からなるブロック４５
は、海中ステーション８１に搭載されたブロックとなっ
ており、衛星通信アンテナ１８、ＧＰＳアンテナ２０、
コネクタ２２、および海水検出ピン２３と、３１〜３８
により示される各ブロックとは、気密容器１５内に設け
られたブロックとなっている。

【００２７】また送信制御部４０は、スイッチ３４とス
イッチ制御部３５との２つのブロックによる構成となっ
ており、傾斜検出部３９は、海水検出ピン２３と抵抗値
検出部３１とによる構成となっている。

【００２８】以下に、各ブロックの構成の詳細について
説明する。

【００２９】観測装置４２は、海底の地殻変動を観測す
るため、地震計、ハイドロホン、傾斜計、流向流速計、
塩分濃度計、温度計、水深計、熱流量計等によって構成
されたブロックとなっており、制御部４３は、観測装置
４２からのデータをデータ記憶部３６に送出する動作等
の、海中ステーション８１としての機能を制御するブロ
ックとからなっている。そして光ディスク４４は、書き
込みと消去とが可能な大容量の記憶装置となっている。

【００３０】またデータ記憶部３６は、データ伝送ブイ
１１が海中ステーション８１に取り付け状態になるとき
には制御部４３２から送出されるデータを記憶し、デー
タ伝送ブイ１１が海面に浮上したときには、記憶してい
たデータをデータ送信部３８に送出するブロックとなっ
ている。

【００３１】またデータ伝送部３８は、ＧＰＳ受信部３
７から与えられた時刻を示すデータとデータ記憶部３６
から与えられたデータとを通信衛星８４に送信するブロ
ックとなっており、電池３２は、気密容器１５内に設け
られ、電源を必要とするブロックに電源を供給するブロ
ックとなっている。

【００３２】また抵抗値検出部３１は、一対の海水検出
ピン２３が共に海水に没したときには海水検出ピン２３
間の抵抗値が低くなることから、海水検出ピン２３間の
抵抗値を検出し、その平均値が予め設定された値より小
さくなったときには、海水の波浪のために気密容器１５
が揺動しているとして、傾斜信号３９１を送出するブロ
ックとなっている。

【００３３】またスイッチ３４は、電池３２からの電源
を、データ送信部３８とＧＰＳ受信部３７とからなるブ
ロック４１に供給するスイッチとなっていて、このスイ
ッチ３４は、傾斜信号３９１が送出されたときには、ス
イッチ制御部３５によりその接続が開かれるスイッチと
なっている。

【００３４】上記構成からなる本発明の一実施例につい
て、以下に動作を説明する。

【００３５】深海底８３に設置された海中ステーション
８１では、観測装置４２により時々刻々のデータが収集
される。これらのデータは、制御部４３を介して光ディ
スク４４に導かれ、記憶される。そしてデータ収集およ
びデータ記憶の動作が１月に渡って行われる毎に、これ
らのデータを通信衛星８４に送信するための動作が開始
される。

【００３６】浮上対象として指定されたデータ伝送ブイ
１１のデータ記憶部３６には、制御部４３を介すること
により、光ディスク４４に記憶されていたデータの最新
の１月分のデータが与えられることから、データ記憶部
３６は与えられたデータの記憶を行う。そして後、デー
タ伝送ブイ１１は海中ステーション８１から切り離さ
れ、海面に向かって浮上する。

【００３７】そしてデータ伝送ブイ１１が海面に浮上す
ると、ハードハット１２と気密容器１５との間に侵入し
ていた海水は排水孔１４を通って外部に速やかに排出さ
れる。そのためデータ伝送ブイ１１は、気密容器１５と
浮力材とにより与えられる浮力に平衡する沈み具合でも
って安定して海面に浮遊する。

【００３８】このときのデータ伝送ブイ１１に対する海
面の位置は、図３の４１により示すように、海水が衛星
通信アンテナ１８の動作に影響を与えない海面高さであ
る規定水面位置４１となっている。すなわち、前記衛星
通信アンテナ１８は、規定水面位置４１より上方に位置
しているのである。そのため、排水孔１４の下端は、少
なくとも規定水面位置４１より下方にまで達するよう
に、その位置と形状とが決定されている。

【００３９】この状態において通信衛星８４に対するデ
ータ送信が行われるのであるが、浮上した海面の波浪が
激しいため、データ伝送ブイ１１が大きな角度で揺動す
るときには、通信衛星アンテナ１８の指向特性の範囲が
通信衛星８４の方向を外れる可能性があり、データ送信
におけるエラーの発生率が高まる恐れがある。

【００４０】このデータ送信において、高い発生率のデ
ータエラーを生じさせることなくデータの送信を行うこ
ののできる衛星通信アンテナ１８の揺動の角度の限界値
は、図４において、気密容器１５の中心を通る直線と反
射板部１６との角度θとして示されている（そのため海
水検出ピン２３の位置は、通信衛星アンテナ１８の揺動
の最大許容角度に対応してその取り付け位置が設定され
ている）。

【００４１】以上のことから、海水検出ピン２３が共に
海水に没し、海水検出ピン２３間の抵抗値が極めて低く
なったときには、衛星通信アンテナ１８は許容範囲を越
えて揺動しており、データエラーの発生率が極めて高く
なることが示されるのであるが、海面にはうねりがある
ことから、本実施例における抵抗値検出部３１では、海
水検出ピン２３の間の抵抗値の平均値を検出し、その値
が設定された値以下になったときには、許容範囲を越え
た揺動が生じているとして、抵抗値検出部３１から傾斜
信号３９１を送出させている。

【００４２】この傾斜信号３９１が与えられたスイッチ
制御部３５は、スイッチ３４を開いた状態に維持するこ
とによって、電池３２の消耗を回避する。そして海面が
穏やかになったことから、データ伝送ブイ１１の揺動が
少なくなり、抵抗値検出部３１から傾斜信号３９１が送
出されなくなったときには、スイッチ制御部３５はスイ
ッチ３４を閉じ、データ送信部３８とＧＰＳ受信部３７
との動作を開始させる。

【００４３】ＧＰＳアンテナ２０の指向特性は、ヘリカ
ル部１７が斜め上方に位置するため、その無指向特性に
は少しの変形が生じているのであるが、データ伝送ブイ
１１は、海面の波あるいは風等の影響により回転運動等
を行っていることから、この動きによってＧＰＳ信号を
正常に受信することが可能な期間が生じる。そのためＧ
ＰＳ受信部３７は、この期間にＧＰＳ信号の受信を行
い、正確な時刻を示すデータをデータ送信部３８に送出
する。

【００４４】一方、衛星通信アンテナ１８については、
反射板部１６にＧＰＳアンテナ２０が設けられているの
であるが、ＧＰＳアンテナ２０は反射板部１６の一部と
して動作することから、衛星通信アンテナ１８の指向特
性あるいはアンテナとしての利得は、ＧＰＳアンテナ２
０が設けられた影響を受けない。

【００４５】そのためデータ送信部３８は、ＧＰＳ受信
部３７から与えられた時間を示すデータとデータ記憶部
３６に記憶されていたデータとに対応する信号を発生
し、衛星通信アンテナ１８に送出することから、これら
のデータは衛星通信アンテナ１８によって衛星通信８４
に送信されることになる。

【００４６】衛星通信８４に送信されたデータは、衛星
通信８４によって中継され、地上局８５において受信さ
れることから、受信されたデータは地上ステーション８
６に導かれることとなり、地上ステーション８６におい
てそのデータが解析される。

【００４７】なおデータ伝送ブイ１１が海面に浮上した
とき、海面が穏やかであり、動揺が許容範囲であるとき
には、直ちにデータの送信か開始されるのは無論であ
る。

【００４８】なお本発明は上記実施例には限定されず、
傾斜検出部３９については、海水検出ピン２３と抵抗値
検出部３１とによる構成とした場合について説明した
が、その他の任意の構成として、例えば角速度計（又は
傾斜計）を備えると共に各速度計の出力を積分すること
によってデータ伝送ブイ１１の傾斜を検出し、その傾斜
角が許容範囲を越えるときには、傾斜信号３９１を送出
する構成等とすることが可能である。

【００４９】また海面の波浪の状況を、短い期間では大
きな変化が無いことから、傾斜検出部３９と送信制御部
４０との動作を間欠的な動作とすることにより、電池３
２の消耗をより減少させる構成とすることが可能であ
る。

【００５０】また排水孔１４については、ハードハット
１２の上部側にのみ形成した場合について説明したが、
その他の構成として、ハードハット１２の下部側にも構
成等とすることが可能である。

【００５１】また排水孔１４については８つの細長い楕
円形状とした場合について説明したが、その他の任意の
個数の任意の形状とすることが可能である（但し排水孔
の下端部は規定水面位置４１に達する必要がある）。

【００５２】また海中ステーション８１については、海
底に設置した構成とした場合について説明したが、海中
に設ける構成とすることが可能である。

【００５３】またデータ伝送ブイ１１については、海中
ステーション８１から切り離されるブイに適用した場合
について説明したが、その他の装置として、例えば、海
中を航行する航行体から切り離されるブイにも同様に適
用することが可能である。

【００５４】

【発明の効果】請求項１記載の発明のデータ伝送ブイ
は、電波が透過可能な気密容器と、この気密容器内部に
設けられ、反射材からなる反射板部およびこの反射板部
の中央に設けられた衛星通信を行う衛星通信アンテナ
と、前記反射板部に形成され、前記反射材をＧＰＳアン
テナの形状に対応して欠損させた欠損部とを備え、その
表面が前記反射材の反射面と略面一となる位置関係でも
って前記欠損部に前記ＧＰＳアンテナを設けているの
で、ＧＰＳアンテナの取り付け空間を個別に確保するこ
とが不要となり、しかもＧＰＳアンテナを反射板部の一
部として動作させているので、気密容器の大型化を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るデータ伝送ブイの一実施例を示す
一部破砕分解斜視図である。

【図２】海中ステーションおよびデータ伝送ブイの一実
施例の電気的構成を示すブロック線図である。

【図３】規定水面位置を示すための説明図である。

【図４】衛星通信アンテナの傾きと水面との関係を示す
説明図である。

【図５】本発明に係るデータ伝送ブイの一実施例が使用
される海底長期観測システムを示す説明図である。

【符号の説明】

１１ データ伝送ブイ １２ ハードハット １４ 排水孔 １５ 気密容器 １６ 反射板部 １７ ヘリカル部 １８ 衛星通信アンテナ １９ 欠損部 ２０ ＧＰＳアンテナ ３８ データ送信部 ３９ 傾斜検出部 ４０ 送信制御部 １６１ 反射面 ３９１ 傾斜信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸本 久芳 兵庫県西宮市芦原町９番52号 古野電気株 式会社内 (72)発明者 松本 剛 神奈川県横須賀市夏島町２番地15 海洋科 学技術センター内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電波が透過可能な気密容器と、 この気密容器内部に設けられ、反射材からなる反射板部
   およびこの反射板部の中央に設けられた衛星通信を行う
   衛星通信アンテナと、 前記反射板部に形成され、前記反射材をＧＰＳアンテナ
   の形状に対応して欠損させた欠損部とを備え、 その表面が前記反射材の反射面と略面一となる位置関係
   でもって前記欠損部に前記ＧＰＳアンテナを設けたこと
   を特徴とするデータ伝送ブイ。