JP2018076992A - 水中物体破壊システムおよび水中物体破壊方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水中物体破壊システムは、探知装置などの外部装置と、レーザ発振器と、照射光学系と、制御装置とを備える。ここで、探知装置は、水中の目標物体40を探知する。レーザ発振器は、水中に集光して気泡70またはプラズマ60を発生させるように構成されたレーザ光51を生成する。照射光学系は、生成されたレーザ光51を所定の集光位置に向けて照射する。制御装置は、探知された目標物体40の至近に気泡70またはプラズマ60が発生するようにレーザ発振器および照射光学系を制御する。水中物体破壊システムは、気泡70またはプラズマ60による衝撃で目標物体40を破壊する。
【選択図】図6C
Description
図4は、第1実施形態による水中物体破壊システム1の一構成例を示すブロック回路図である。図4に示した水中物体破壊システム1の構成要素について説明する。図4の水中物体破壊システム1は、外部システム12と、制御装置13と、パルスレーザ発振器14Aと、照射光学系18Aとを備えている。外部システム12は、例えば、船舶20に設けられた艦船管制システムであって、魚雷40などの水中物体の存在を探知するためのソナーなどを備えていることが望ましい。制御装置13は、信号の送受信を行う入出力インタフェースと、プログラムやデータなどを格納するメモリと、メモリ上のプログラムを実行して信号を生成するCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)とを備える計算機であっても良い。照射光学系18Aは、照射方向および焦点距離を調整するために、レンズや反射鏡などの光学装置と、レンズの位置や反射鏡の角度などを調整する駆動装置とを備えることが望ましい。外部システム12と、制御装置13と、パルスレーザ発振器14Aと、照射光学系18Aとは、その全てが図示しない船舶20などに設けられていても良いし、その一部が船舶20に、残りがデコイや航空機など他の場所に設けられていても良い。
図9は、第2実施形態による水中物体破壊システム1の一構成例を示すブロック回路図である。図9に示した本実施形態による水中物体破壊システム1は、図4に示した第1実施形態による水中物体破壊システム1と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第1実施形態で用いたパルスレーザ光51に変わって、連続波レーザ光52を用いる。
第3実施形態では、第1実施形態で用いたパルスレーザ光51と、第2実施形態で用いた連続波レーザ光52とを併用することで、第1実施形態および第2実施形態の長所を両立する。ここで、パルスレーザ光51および連続波レーザ光52は、切り替え動作によって片方ずつ照射しても良いし、両方を同時に照射しても良い。
パルスレーザ光51および連続波レーザ光52を片方ずつ照射する場合、本実施形態による水中物体破壊システム1の第1構成例として、パルスレーザ光51および連続波レーザ光52は、異なる発振器からそれぞれ発振し、かつ、異なる照射光学系からそれぞれ照射されても良い。図12Aは、第3実施形態による水中物体破壊システム1の第1構成例を示すブロック回路図である。図12Aの水中物体破壊システム1は、制御装置13と、パルスレーザ発振器14Aと、連続波レーザ発振器14Bと、パルスレーザ用の照射光学系18Aと、連続波レーザ用の照射光学系18Bとを備える。
パルスレーザ光51および連続波レーザ光52を片方ずつ照射する場合、本実施形態による水中物体破壊システム1の第2構成例として、パルスレーザ光51および連続波レーザ光52は、異なる発振器からそれぞれ発振し、かつ、補助的な光学系などによって同軸化されたのち、共通の照射光学系から照射されても良い。図12Bは、第3実施形態による水中物体破壊システム1の第2構成例を示すブロック回路図である。図12Bの水中物体破壊システム1は、制御装置13と、パルスレーザ発振器14Aと、連続波レーザ発振器14Bと、補助光学系としての反射鏡15と、切替装置16と、照射光学系18Cとを備える。図12Bの水中物体破壊システム1は、図4に示した第1実施形態の場合と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、連続波レーザ発振器14Bおよび切替装置16が追加されている。ここで、切替装置16は、2つの受光口と、1つの出射口と、反射鏡15とは別の反射鏡と、この反射鏡の位置または角度を調整するための駆動装置とを備えることが望ましい。
パルスレーザ光51および連続波レーザ光52を片方ずつ照射する場合、本実施形態による水中物体破壊システム1の第3構成例として、パルスレーザ光51および連続波レーザ光52は、同一の発振器から発信され、かつ、同一の照射光学系から照射されても良い。図12Cは、第3実施形態による水中物体破壊システムの第3構成例を示すブロック回路図である。図12Cの水中物体破壊システム1は、制御装置13と、パルス/連続波切替可能レーザ発振器14Cと、照射光学系18Cとを備える。
パルスレーザ光51および連続波レーザ光52を同時に照射する場合、本実施形態による水中物体破壊システム1の第4構成例として、パルスレーザ光51および連続波レーザ光52は、異なる発振器からそれぞれ発振し、かつ、異なる照射光学系からそれぞれ照射されても良い。第3実施形態による水中物体破壊システム1の第4構成例を示すブロック回路図は、第3実施形態の第1構成例を示す図12Aと同一であるので、ここでは省略する。ただし、第1構成例の場合とは異なり、本構成例による水中物体破壊システム1は、パルスレーザ光51および連続波レーザ光52を、同時に照射することが可能である。このため、本構成例では、制御装置13が、発振制御信号131Aおよび発振制御信号131Bを、パルスレーザ発振器14Aおよび連続波レーザ発振器14Bに、それぞれ、同時に送信しても良い。
パルスレーザ光51および連続波レーザ光52を同時に照射する場合、本実施形態による水中物体破壊システム1の第5構成例として、パルスレーザ光51および連続波レーザ光52は、異なる発振器からそれぞれ発振し、かつ、同一の照射光学系から照射されても良い。図12Dは、第3実施形態による水中物体破壊システム1の第5構成例を示すブロック回路図である。図12Dの水中物体破壊システム1は、図12Bに示した本実施形態の第2構成例と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、切替装置16が、同軸化装置17に置き換えられている。ここで、同軸化装置17は、2つの受光口と、1つの出射口とを備えていることが望ましい。同軸化装置17は、2つの受光口でそれぞれ受光する2つのレーザ光を同軸化して出射口から出射する。
第4実施形態では、第1〜第3実施形態にフィードバック制御を追加する。すなわち、レーザ光の照射によって気泡70またはプラズマ60が発生したことを示す音や、反対に不発に終わったことを示す無音状態を、ソナーなどの観測装置によって観測し、その結果をフィードバックして照射光学系の調整を行う。
魚雷などの水中物体である目標物体40を破壊する目的が、船舶20をこの目標物体40の脅威から防御することである場合に、船舶20から出射したレーザ光からバブルジェット71や衝撃波61が発生すると、これらは別の目標物体40が誘導目標に設定する音源になる可能性がある。そこで、第5実施形態では、外部システム12および制御装置13を搭載する船舶20からは分離されているデコイなどからレーザ光を照射する。図16は、第5実施形態による水中物体破壊システム1の一構成例を示す図である。図16に示した構成例では、船舶20から曳航式デコイ21および自走式デコイ22が分離されている。
11 ソナー
111 音
112 観測信号
12 外部システム
13 制御装置
131A 発振制御信号
131B 発振制御信号
131C 発振制御信号
132 切替制御信号
133 同軸化制御信号
134A 照射方向制御信号
134B 照射方向制御信号
134C 照射方向制御信号
14A パルスレーザ発振器
14B 連続波レーザ発振器
14C パルス/連続波切替可能レーザ発振器
15 反射鏡
16 切替装置
17 同軸化装置
18A 照射光学系
18B 照射光学系
18C 照射光学系
20 船舶
21 曳航式デコイ
22 自走式デコイ
23 潜水艦
24 航空機
30 潜水艦
31 発射音
40 魚雷
41 予想針路
51 パルスレーザ光
52 連続波レーザ光
60 プラズマ
61 衝撃波
70 気泡
71 バブルジェット
80 航空機
100 船舶
201 気泡
202 衝撃波
203 水流
204 バブルジェット
300 高出力レーザ照射装置
301 高出力レーザ発振器
302 照射光学系
303 高出力レーザ光
400 目標
401 被照射部分
Claims (13)
- 水中の目標物体を探知する探知装置と、
水中に集光して気泡またはプラズマを発生させるように構成されたレーザ光を生成するレーザ発振器と、
生成された前記レーザ光を所定の集光位置に向けて照射する照射光学系と、
探知された前記目標物体の至近に前記気泡または前記プラズマを発生させるように前記レーザ発振器および前記照射光学系を制御する制御装置と
を具備し、
前記気泡または前記プラズマによる衝撃で前記目標物体を破壊する
水中物体破壊システム。 - 請求項1に記載の水中物体破壊システムにおいて、
前記レーザ発振器は、
パルスレーザ光を発振するパルスレーザ発振器
を具備する
水中物体破壊システム。 - 請求項1に記載の水中物体破壊システムにおいて、
前記レーザ発振器は、
連続波レーザ光を発振する連続波レーザ発振器
を具備する
水中物体破壊システム。 - 請求項2に記載の水中物体破壊システムにおいて、
前記レーザ発振器は、
連続波レーザ光を発振する連続波レーザ発振器
をさらに具備する
水中物体破壊システム。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の水中物体破壊システムにおいて、
照射したレーザ光に起因する前記気泡または前記プラズマの発生の有無を探知するソナー
をさらに具備し、
前記制御装置は、前記発生の有無を探知した結果に応じて照射条件を調整するフィードバック制御を行う
水中物体破壊システム。 - 請求項5に記載の水中物体破壊システムにおいて、
前記ソナーは、発生した前記気泡または前記プラズマに起因する前記衝撃の位置情報をさらに探知し、
前記制御装置は、探知した前記位置情報に基づいて前記レーザ光の集光位置を調整するフィードバック制御をさらに行う
水中物体破壊システム。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の水中物体破壊システムにおいて、
前記制御装置を搭載する第1本体と、
前記照射光学系を搭載する第2本体と
をさらに具備し、
前記第1本体および前記第2本体のうち、一方は、他方から分離している
水中物体破壊システム。 - 請求項7に記載の水中物体破壊システムにおいて、
前記第1本体は、船舶であり、
前記第2本体は、前記船舶に曳航されている曳航式デコイである
水中物体破壊システム。 - 請求項8に記載の水中物体破壊システムにおいて、
前記レーザ発振器は、前記船舶に搭載されており、
前記レーザ発振器が発振する前記レーザ光を前記照射光学系まで導光する光ファイバケーブル
をさらに具備する
水中物体破壊システム。 - 水中の目標物体を探知することと、
レーザ光を生成することと、
前記レーザ光を集光して、探知した前記目標物体の至近に気泡またはプラズマを水中に発生させることと、
前記気泡または前記プラズマによる衝撃で前記目標物体を破壊することと
を具備する
水中物体破壊方法。 - 請求項10に記載の水中物体破壊方法において、
前記レーザ光を集光した結果を観測することと、
前記観測の結果、前記気泡または前記プラズマが水中に発生しなかったことを検知した場合に、前記レーザ光の照射条件を調整するフィードバック制御を行うことと
をさらに具備する
水中物体破壊方法。 - 請求項11に記載の水中物体破壊方法において、
前記観測の結果、前記目標物体が破壊されなかったことを検知した場合に、前記レーザ光の集光位置を調整するフィードバック制御を行うこと
をさらに具備する
水中物体破壊方法。 - 請求項10〜12のいずれか一項に記載の水中物体破壊方法において、
前記気泡または前記プラズマを水中に発生させることは、
複数の前記気泡または複数の前記プラズマを水中に発生させること
を具備する
水中物体破壊方法。
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