アコースティックリリース

音響放出は、海底から機器を展開し、その後回収するための海洋学装置であり、回収は音響コマンド信号によって遠隔的に開始される。^[1]

典型的なリリースは、ハイドロフォン（図の濃い灰色のキャップを参照）、バッテリーハウジング（長い灰色の円筒）、および高トルク電気モーターによって開かれてアンカーをリリースする（赤い）フックで構成されます。

• 展開段階: 機器パッケージが海底に落とされます。パッケージの主なコンポーネントは、アセンブリを沈めて海底にしっかりと固定できるようにするアンカー ウェイト、アンカーウェイトを落とすために制御ステーションからリモート コマンドを受信できる音響リリース デバイス、展開されて後で回収される機器またはペイロード、およびアセンブリを海底で直立させ、展開の最後に海面に戻すことができる浮遊装置です。
• 運用フェーズ: 機器パッケージは海底にあります。このフェーズは、アプリケーションに応じて数分から数年まで続きます。機器パッケージは通常、無人で、観測や作業を行っています。
• 回収フェーズ: このフェーズでは、音響コマンドが制御ステーションから発行されます。制御ステーションは通常はボート上にありますが、ダイバーが操作するデバイスやROVに搭載されている場合もあります。受信して検証すると、音響リリースによってアンカーウェイトを落とすメカニズムが作動します。計測機器パッケージの残りは、回収のために浮遊装置によって水面まで運ばれます。

海洋学における音響放出の初期の使用は 1960 年代に報告されており、^[2]深海流は船上機器よりも海底に取り付けた方が正確に測定できることが認識されていました。回収の明らかな手段は海底機器にリンクされた表面マーカーブイを使用することでしたが、船舶交通量が多い地域や氷山が存在する地域では問題がありました。音響放出はその問題を解決する方法となり、調査船が戻って遠隔コマンドで機器の放出を開始し、機器が海面に浮かぶまで、数週間以上海底に流速計を放置しておくことができました。著書「記述的物理海洋学」で、著者の Pickard と Emery は回収段階を鮮明に説明しています。

展開された係留装置の位置に戻ると、科学者は解放装置の音響システムを再度作動させ、係留装置の位置をより正確に特定し、解放の準備が整っていることを確認します。準備が整うと、解放装置またはワイヤー切断機構が作動し、係留装置は自由に水面に浮上します。係留装置が水面に浮上するのを待つ間、緊張した瞬間が何度もあります。水面下で浮いているため見つけにくい場合があるため、通常は無線送信機と位置特定用のライトを装備しています。

今日、音響放出は海洋学や沖合作業で広く使用されています。用途は多様で、個々の機器の回収から引き揚げ作業まで多岐にわたります。最近の技術の進歩により、より小型の装置が導入され、現在では大量に配備されています。たとえば、プレガー環境研究所は、カリフォルニア州のチャンネル諸島で魚の移動を監視するために 96 台の音響受信機を配置しており、音響放出は、データのダウンロードとサービスのために、ダイバーの深さを超えた受信機を定期的に回収するために使用されています。^[3]

音響放出の中心的な要素は放出機構です。放出機構の機能は、ゲートを開いてアンカー ラインと取り付けられたアンカー ウェイトを放出し、浮力を得たアセンブリを水面まで移動させることです。この使用法にはバリエーションもあり、軽い負荷で放出すると浮力球が解放され、機器に付いたままの強力なテザーを引きずって水面まで移動します。球は回収され、重い機器はウインチを使用して船上に引き上げられます。

解放機構の一般的な機能は、特許取得済みの機構であるヒュージブルリンク解放の例を使用して、図2に示されています。^[4] 解放前に、レバー（A）はヒュージブルワイヤ（B）によって閉じた位置に保持されます。解放をトリガーするには、約14kWの電気ショックをヒュージブルワイヤに通し、数ミリ秒でワイヤを溶解または蒸発させます。これでレバーは（機器の浮力によって）自由に開き、アンカーまたはその他の解放ライン（C）を解放します。

リリース メカニズムの設計目標は、適切な負荷定格を提供しながら最大限の信頼性を実現することです。リリース メカニズムは、コンポーネントの動作を阻害する生物付着や腐食によって故障することがあります。設計者は、固着しやすい可動部品の数を最小限に抑えたり、抵抗を克服するために高トルクを適用したりすることで、故障モードに対処しようとします。ただし、リギングや海流、波など、使用や環境の要因によって故障が発生することもあり、その結果、デバイスが絡まることがあります。

音響リリースの用途は多岐にわたるため、それに応じてデバイスは特定の作業の要件に最も合うように設計および選択されます。一般的な設計および選択の特徴は次のとおりです。

音響伝送範囲と信頼性:音響コマンド伝送は、音が水中を容易に伝わるため、放出コマンドを発行するために使用されます。伝送範囲は、デバイスに到達するのに十分なものでなければなりません。個々の放出は、固有の識別コードによって識別され、使用可能なコードの数とセキュリティは、多数の放出を展開する場合や、偶発的または無許可の放出が問題となる可能性があるエリアで基準となる場合があります。浅瀬放出用のコマンド伝送システムは、信号を破損する可能性のあるマルチパス伝播 (残響またはエコー) にも耐性がなければなりません。

バッテリー寿命: 音響放出装置は通常、充電式または交換可能なバッテリーで駆動します。バッテリー寿命は、予想される展開期間に加えて、妥当な安全マージンをカバーするのに十分なものでなければなりません。モデルによっては、バッテリー寿命は数週間から数年の範囲になります。

制御ステーション: 音響放出は、通常、水上船からソナー トランスデューサーを水中に降ろすことで制御できます (図 3)。ただし、一部の放出では、ROV などの水中車両にインタロゲータを搭載するオプションも用意されています (図 4)。放出が浮上できない場合は、水中車両を展開し、測距機能を使用して引っかかった機器に狙いを定め、ROV のマニピュレーターまたはその他の方法で回収することができます。

深度定格:音響放出は、操作現場の水圧に耐える必要があります。深度定格は、300 メートル以下から海洋深度までの範囲になります。

負荷定格: 音響リリースは、特定の最大負荷に対応できるように設計されています。大型の機器の配備には、通常、より高い負荷定格が必要です。リリースには、メカニズムの確実な動作に必要な最小負荷定格が設定されている場合もあります。

故障耐性:音響放出の故障モードは、アプリケーションとサイトの両方に固有です。たとえば、ステンレス鋼部品は、無酸素水で隙間腐食の影響を受けます。浅瀬の場所で使用される放出は、淡水または深海で使用される放出よりも、メカニズムを妨げる可能性のある生物付着の影響を受けやすくなります。浅瀬の場所は、波によって引き起こされる係留に対する機械的な力の影響も受けやすくなります。

測距およびステータス報告機能:一部の音響放出装置には、リモート測距およびステータス報告機能があります。現場に到着すると、特定の放出装置を調べ、その距離を判定できます。バッテリー残量や放出機構のステータスなどの動作パラメータも報告されます。この情報を使用して、放出後の回収を容易にするために水上船を装置の上に配置したり、装置の健全性とステータスを評価したりすることができます。

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