JP2013138381A - レドーム - Google Patents

Abstract

【課題】レーダ観測用の電磁波として、水平偏波または垂直偏波を用いる場合について、レドームを構成するパネルの境界が観測結果に及ぼす影響を抑制する。
【解決手段】レドーム１０は、天頂蓋１２、および、１２枚の側壁パネル１４から構成されている。天頂蓋１２は、椀形状を有し、例えば、球殻を円形に切り取った形状を有する。１２枚の側壁パネル１４は同一の形状を有する。各側壁パネル１４は、天頂蓋１２の縁に接する上辺１６、上辺１６の両端から下方に伸びる２本の対向する斜め辺１８、および、２本の斜め辺１８の下端を水平に結び、レドーム１０の底辺をなす下辺２０を有する。各側壁パネル１４の斜め辺１８は、頂点２４を通らず断面半径が最大となる仮想平面２２上の外周に沿って伸びる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーダ装置のアンテナを覆うレドームに関し、特に、複数のパネルによって構成されるレドームに関する。

気象状況の観測、航空機の観測等を行うレーダ装置が広く用いられている。一般に、レーダ装置のアンテナは、レドームと称されるドームに覆われ、太陽光、風雨、埃等から保護される。レドームには、特許文献１および２に示されているように複数のパネルを接合して構成されたものがある。パネルには、特許文献１の図２８および特許文献２の図３に示されているように三角形のものや、特許文献１の図２７に示されているように、頂点を通る複数の外周によって切り取られる形状（スイカ皮形状）のものがある。

特開平９−１８６５２１号公報 特開２００７−４３２８４号公報

複数のパネルを接合して構成されたレドームの場合、レーダ装置が送受信する電磁波の偏波面とパネルの境界とが平行である場合、送受信される電磁波の特性がパネルの境界によって変化する。これによって、パネルの境界が存在する方向の観測精度が劣化することがある。

すなわち、水平偏波を用いる場合には、水平面に沿った境界がある方向について観測精度が劣化することがあり、垂直偏波を用いる場合には、鉛直面に沿った境界がある方向について観測精度が劣化することがある。

本発明は、レーダ観測用の電磁波として、水平偏波または垂直偏波を用いる場合について、レドームを構成するパネルの境界が観測結果に及ぼす影響を抑制することを目的とする。

本発明は、レーダ装置のアンテナを覆うレドームにおいて、それぞれの一方の面が前記レーダ装置側に向けられ、前記レーダ装置を囲んで前記レドームの側壁をなす複数の側壁パネルを備え、各側壁パネルは、上下方向に伸び対向する２本の斜め辺と、前記２本の斜め辺の上端を結ぶ上辺と、前記２本の斜め辺の下端を結ぶ下辺と、を備え、各斜め辺は、水平面に対して斜め方向に伸び、各側壁パネルの一方の斜め辺は、隣接する他の側壁パネルの一方の斜め辺に接していることを特徴とする。

また、本発明に係るレドームにおいては、望ましくは、各斜め辺は、水平面に対して斜めの仮想平面上にある外周に沿って伸びる。

また、本発明に係るレドームにおいては、望ましくは、前記側壁パネルは、水平面に対して斜めの分割線によって分割された複数の部分パネルを備える。

また、本発明に係るレドームにおいては、望ましくは、各側壁パネルの上辺の位置は、前記レーダ装置の走査範囲に基づいて定められている。

本発明によれば、レーダ観測用の電磁波として、水平偏波または垂直偏波の両者を用いる場合について、レドームを構成するパネルの境界が観測結果に及ぼす影響を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るレドームの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るレドームの正面図である。 本発明の第１実施形態に係るレドームの平面図である。 ２枚の側壁パネルの接合部の断面を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るレドームの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るレドームの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るレドームの正面図である。 本発明の第２実施形態に係るレドームの平面図である。

図１には、本発明の第１実施形態に係るレドーム１０の斜視図が示されている。また、図２および図３には、それぞれ、レドーム１０の正面図および平面図が示されている。レドーム１０は、ドーム形状の誘電体の壁によって形成され、レーダ装置を覆う。ここで、ドーム形状とは、弧状の曲線を母線とした回転体の形状をいう。本実施形態においては、レドーム１０は球面形状であるものとする。ただし、レーダ装置の性能に影響が及ばない程度に球面形状を歪ませた形状としてもよい。

レドーム１０は、天頂を形成する天頂蓋１２、および、側壁を形成する１２枚の側壁パネル１４から構成されている。天頂蓋１２および側壁パネル１４は、電磁波の伝搬特性に及ぼす影響が小さい部材を用いて形成されている。そのような部材としては、誘電率が小さい誘電体があり、例えば、繊維強化プラスチック（FRP：Fiber Reinforced Plastics）がある。天頂蓋１２は、椀形状を有し、例えば、球殻を円形に切り取った形状を有する。１２枚の側壁パネル１４は同一の形状を有する。各側壁パネル１４は、天頂蓋１２の縁に接する上辺１６、上辺１６の両端から下方に伸びる２本の対向する斜め辺１８、および、２本の斜め辺１８の下端を水平に結び、レドーム１０の底辺をなす下辺２０を有する。

図２に示されるように、側壁パネル１４の斜め辺１８（水平方向に膨らんだ位置が最も手前に位置する斜め辺１８）は、頂点２４を通らず断面半径が最大となる仮想斜め平面２２上の外周に沿って伸びる。図２には、この仮想斜め平面２２と水平面２８とのなす角度がθを以て示されている。また、図２には、頂点２４を通り正面および水平面２８に垂直な仮想鉛直平面２６と仮想斜め平面２２とのなす角度がφを以て示されている。ここで、θ＋φ＝９０°の関係がある。この仮想鉛直平面２６上の外周と斜め辺１８とは角度φで交わる。

ここでは、正面の斜め辺１８について説明したが、その他の斜め辺についても同様に形状が規定される。すなわち、各斜め辺１８は、それぞれに対応する仮想斜め平面の外周に沿って伸びる。

各側壁パネル１４は、凹んだ側の面をレーダ装置側に向けて、下辺２０が水平面２８に接し、自らの一方の斜め辺１８と、隣接する側壁パネル１４の一方の斜め辺１８とが接するよう配置される。これによって、１２枚の側壁パネル１４は、レーダ装置を囲んでレドーム１０の側壁を形成する。上方は、天頂蓋１２によって覆われ、各側壁パネル１４の上辺１６に天頂蓋１２の縁が接する。

本実施形態に係るレドーム１０の構成例には、直径を８ｍ、水平面２８と仮想斜め平面２２とがなす角度θを６２°、すなわち、仮想鉛直平面２６と仮想斜め平面２２とのなす角度φを２８°としたものがある。また、頂点には避雷針を設けてもよい。

次に、側壁パネル１４同士の接合部、および、側壁パネル１４と天頂蓋１２との接合部の構成について説明する。図４には、２枚の側壁パネル１４−１および１４−２の接合部の断面が示されている。図４の上方向は、レドーム１０の内側方向に対応し、図４の下方向は、レドーム１０の外側方向に対応する。各側壁パネルの斜め辺１８には、フランジ３０が形成されている。隣接する側壁パネル１４−１および１４−２は、フランジ３０が合わせられ、側壁パネル１４−１の斜め辺１８と側壁パネル１４−２の斜め辺１８とが接合される。２つの側壁パネル１４−１および１４−２のフランジ３０は、ボルトおよびナットによって固定される。

ここでは、側壁パネル１４同士の接合部について説明したが、天頂蓋１２および各側壁パネル１４も、同様の構造によって接合される。すなわち、天頂蓋１２の縁および各側壁パネル１４の上辺１６にはフランジが形成されており、天頂蓋１２のフランジと各側壁パネル１４の上辺１６のフランジをボルトおよびナットによって固定することで、天頂蓋１２と各側壁パネル１４が接合される。

側壁パネル１４同士の接合部、および、側壁パネル１４と天頂蓋１２との接合部は、レドーム１０の外側から樹脂でコーティングしてもよい。

図５には、図３におけるＡＢ線断面図が示されている。この図には、レドーム１０の他、気象レーダ装置３２および水平面をなす台座３８が描かれている。気象レーダ装置３２は、パラボラアンテナ３６およびアンテナ駆動装置３４を備える。アンテナ駆動装置３４は台座３８に固定されている。アンテナ駆動装置３４は、パラボラアンテナ３６を鉛直軸を中心として回転させると共に、パラボラアンテナ３６の俯角および仰角を変化させる。これによって、気象レーダ装置３２は、電磁波ビームを３次元空間において走査し、走査範囲における気象状況を観測する。

直線Ｃ１およびＤ１は、パラボラアンテナ３６による柱状の電磁波ビームの上限および下限をそれぞれ示す。また、図５にはアンテナ駆動装置３４によって最大の仰角で傾けられたパラボラアンテナ４０が破線を以て示されている。直線Ｃ２およびＤ２は、パラボラアンテナ４０が最大の仰角で傾けられた場合における電磁波ビームの上限および下限をそれぞれ示す。本実施形態に係る気象レーダ装置３２は、パラボラアンテナ３６の最大仰角は９０°未満とする。そして、各側壁パネル１４の上辺１６は、仰角が最大である場合における電磁波ビームの上限よりも上方に位置させる。すなわち、各側壁パネル１４の上辺１６の位置は、気象レーダ装置３２の走査範囲外に定められている。

本実施形態によるレドーム１０によれば、各側壁パネル１４の境界は、水平面に対して斜め方向に伸びる。これによって、レドーム１０の側壁が垂直偏波および水平偏波の伝搬特性に及ぼす影響が抑制される。さらに、天頂蓋１２の縁、すなわち、各側壁パネル１４の上辺１６は水平方向に伸びているものの、この上辺１６の位置は気象レーダ装置３２の走査範囲外に定められている。したがって、本実施形態に係るレドーム１０によれば、レドーム１０を構成するパネルの境界が観測結果に及ぼす影響が抑制される。

さらに、本実施形態に係るレドーム１０は、次に説明するような構造上の利点を有する。レドーム１０における１枚の側壁パネル１４は、単独で台座３８の上に固定することは困難である。しかし、複数の側壁パネル１４が接合され、レドーム１０の側壁が形成された状態では、各側壁パネル１４の自重によって、隣接する２枚の側壁パネル１４がより強固に接合される。これによって、レドーム１０の機械的強度が強くなる。また、側壁パネル１４の接合に用いられるボルトおよびナット等の数を低減することができ、ボルトおよびナット等が、レーダ装置の観測結果に及ぼす影響が抑制される。さらに、天頂蓋１２が各側壁パネル１４の上辺１６に接合され、天頂蓋１２の重みが各側壁パネル１４の上辺１６に与えられることで、側壁パネル１４がより強固に接合される。

図６には、本発明の第２実施形態に係るレドーム４２の斜視図が示されている。また、図７および図８には、それぞれ、レドーム４２の正面図および平面図が示されている。このレドーム４２は、天頂蓋１２を６枚の放射形状パネル４４および天頂円板４６に分割し、側壁パネル１４を３枚の部分パネル１４−１〜１４−３に分割したものである。図１〜図５に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

放射形状パネル４４は、頂点から６０°間隔で放射方向に伸びる放射分割線４８によって天頂蓋１２が分割されたものである。ただし、頂点に位置する天頂円板４６は別の部材とされている。なお、天頂円板４６を設けずに頂点に穴が開けられた構造とし、避雷針を固定する部材等によってその穴を塞ぐ構造としてもよい。また、放射分割線４８の方向を側壁パネル１４の上辺１６の中途点に向かう方向とすることで、パネルの境界が集中することが回避される。

部分パネル１４−１は、側壁パネル１４を上側斜め分割線５０によって切断して形成された上側の部分である。上側斜め分割線５０は、水平面に対し斜め方向に伸びる。上側斜め分割線５０は、斜め辺１８と同様、水平面に対し傾きのある仮想的な平面上の外周に沿った線として定めてもよい。部分パネル１４−１は、上辺１６、上辺１６の両端から下方に伸びる斜め辺１８、および、上側斜め分割線５０をなす境界辺を有する。

部分パネル１４−２は、側壁パネル１４を下側斜め分割線５２によって切断して形成された下側の部分である。下側斜め分割線５２は、水平面に対し斜め方向に伸びる。下側斜め分割線５２は、斜め辺１８と同様、水平面に対し傾きのある仮想的な平面上の外周に沿った線として定めてもよい。部分パネル１４−２は、下辺２０、下辺２０の両端から上方に伸びる斜め辺１８、および、下側斜め分割線５２をなす境界辺を有する。部分パネル１４−３は、側壁パネル１４から、部分パネル１４−１および１４−２が取り除かれた部分である。

本実施形態に係るレドーム４２においては、天頂蓋１２および側壁パネル１４が分割されている。これによって、レドーム４２の組み立てが容易となる。また、レーダ装置を設置する現場までの搬送が容易となる。

また、上側斜め分割線５０および下側斜め分割線５２は、水平面に対して斜め方向に伸びる。これによって、レドーム４２の側壁が垂直偏波および水平偏波の伝搬特性に及ぼす影響が抑制される。

なお、第１および第２実施形態に係るレドームにおいては、側壁パネル１４の枚数を１２枚としたが、側壁パネル１４の斜め辺１８の間隔を異なるものとし、側壁パネル１４の枚数を変更してもよい。また、第２実施形態に係るレドームにおいては、放射形状パネル４４を６枚としたが、放射分割線４８の角度間隔を異なるものとし、放射形状パネル４４の枚数を変更してもよい。

さらに、第１および第２実施形態に係るレドームにおいては、１２枚の側壁パネル１４を同一形状のものとしたが、斜め辺１８の間隔を不均一とし、各側壁パネル１４の形状を異なるものとしてもよい。さらに、第２実施形態に係るレドームにおける放射分割線４８の角度間隔を不均一とし、各放射形状パネル４４の形状を異なるものとしてもよい。

１０，４２ レドーム、１２ 天頂蓋、１４ 側壁パネル、１６ 上辺、１８ 斜め辺、２０ 下辺、２２ 仮想斜め平面、２４ 頂点、２６ 仮想鉛直平面、２８ 水平面、３０ フランジ、３２ 気象レーダ装置、３４ アンテナ駆動装置、３６，４０ パラボラアンテナ、３８ 台座、４４ 放射形状パネル、４６ 天頂円板、４８ 放射分割線、５０ 上側斜め分割線、５２ 下側斜め分割線。

Claims (4)

1. レーダ装置のアンテナを覆うレドームにおいて、
   それぞれの一方の面が前記レーダ装置側に向けられ、前記レーダ装置を囲んで前記レドームの側壁をなす複数の側壁パネルを備え、
   各側壁パネルは、
   上下方向に伸び対向する２本の斜め辺と、
   前記２本の斜め辺の上端を結ぶ上辺と、
   前記２本の斜め辺の下端を結ぶ下辺と、を備え、
   各斜め辺は、水平面に対して斜め方向に伸び、
   各側壁パネルの一方の斜め辺は、隣接する他の側壁パネルの一方の斜め辺に接していることを特徴とするレドーム。
2. 請求項１に記載のレドームにおいて、
   各斜め辺は、水平面に対して斜めの仮想平面上にある外周に沿って伸びることを特徴とするレドーム。
3. 請求項１に記載のレドームにおいて、
   前記側壁パネルは、
   水平面に対して斜めの分割線によって分割された複数の部分パネルを備えることを特徴とするレドーム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレドームにおいて、
   各側壁パネルの上辺の位置は、
   前記レーダ装置の走査範囲に基づいて定められていることを特徴とするレドーム。

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