JP3087077B2 - 延伸可能なソナーアレイ構造体 - Google Patents

延伸可能なソナーアレイ構造体

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JP3087077B2 JP04510286A JP51028692A JP3087077B2 JP 3087077 B2 JP3087077 B2 JP 3087077B2 JP 04510286 A JP04510286 A JP 04510286A JP 51028692 A JP51028692 A JP 51028692A JP 3087077 B2 JP3087077 B2 JP 3087077B2
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    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G10K11/006Transducer mounting in underwater equipment, e.g. sonobuoys
    • G10K11/008Arrays of transducers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は水中に配置され、所定の水深で開放してソナ
ーアレイ構造体を延伸し、作業を行つた後水中からソナ
ーアレイ構造体を引上げるときは小さな容積をもつて閉
鎖し得る延伸可能なソナーアレイ構造体に関する。
本発明の延伸可能なソナーアレイ構造体には、胴部材
と、駆動部材と、駆動部材を作動させるモータ装置と、
水中聴音器を支承する半径方向に延伸可能な複数のアー
ムと、アームを延伸させたりあるいは胴部材に隣接させ
た後再びアームを折り畳む装置とが含まれる。
(背景技術) 空気中でのソナーシステムの機能を増進させるべく開
発された技術の一によれば、より大きなアレイを製造し
て実質的に低い周波数で動作させる構成がとられる。10
00〜1200ヘルツの範囲内の周波数は10キロヘルツ台の周
波数より海中での伝搬がより効果的に行われることは周
知である。このときエコー信号を効果的に受信するに
は、このような低い周波数を併用する場合相当大きな受
信アレイが必要であるが、この大きさではヘリコプタか
ら動作させる際実用的ではない。開発技術の別の構成で
は浸漬ソナーパツケージが採用され、このパツケージを
水中に沈下させた後、延伸させて動作させ、次に引上
げ、即ち収容する際吊下プラツトホームにより処理に好
適な外形になるまで畳み込まれる。一方音響条件上、円
筒状の受信アレイでなる水中聴音器が動作周波数に基づ
いて決定される直径をもつて垂直方向に配置されること
は当業者には理解されよう。このような延伸可能なアレ
イの一が1975年5月27日にローレン・エム・ジヨンキー
およびユージン・マーカスの名前で出願された米国特許
第3,886,491号に開示されている。この場合受信用水中
聴音器が共に垂直ロツドに保持され、折り畳式平行四辺
形構造体をとるべく垂直ロツドが直接外側へ変位可能に
設けられるこ構成をとることが重要であるものと考えら
れている。しかしながらこの構造体は長期に亘り十分な
耐久性若しくは高い信頼性をもつて作動し得るものとは
考えられず、長期間に亘り耐久性および高い信頼性の保
つアレイ構造体を開発する努力がなされてきている。幾
分近似のアレイ構造体が1971年2月23日スコパツツによ
る米国特許第3,566,346号にも開示されている。
(発明の開示) 本発明による延伸可能なソナーアレイ構造体ておいて
は、駆動部材に連結された胴部内にモータが配設され、
水中聴音器のアーム装置の全てがこの駆動部材に対し付
設されることを特徴とする。各アーム装置(通常アーム
の数は16本の如き多数である)には3本の折畳み可能な
アームが包有され、このアームは垂直方向に配置された
水中聴音器を支承する水平方向に延伸可能な部材をなし
ている。上部および下部アームの内側端部には短いレバ
ーアームが具備され、アームは駆動部材に連結されたプ
ツシユロツドにより駆動されて確実に開放・閉鎖駆動さ
れる。これらのアームの下部アームに連結されるリンク
は第3のアームを延伸する平行四辺形連結装置の一部を
構成する。第4のアームは第3のアームの端部に枢着さ
れ、且つ上部アームの端部に対しリンクを介し連結され
ていて、上部アームがその延伸位置まで駆動されたと
き、これに付設されたリンクにより第4のアームが水平
位置(第3のアームは実質的に延伸状態にある)まで移
動される。従つてアレイは開放方向および閉鎖方向の両
方向に確実に駆動され得、駆動機構によつて所望時間所
定の位置に保持される。これはアームが開放されたとき
開放し、浮力に左右されるような上述したジヨンキ等の
問題を解決し得る装置をなす。またここに開示したアレ
イ構造体は上述の最初に延伸動作するアームを有した構
成に比べ動作が実質的に確実で信頼性が高いものと考え
られる。
更に本発明を添付図面に沿い以下に説明する。
(図面の簡単な説明) 図1は本発明による変換アレイの一部仮想線で示され
る斜視図、図2はアレイを構成する幾つかの個別に延伸
可能なアームの一の側面図、図3は図2のアーム装置の
端面図、図4は開放あるいは閉鎖動作中の連続する位置
における図2に示すアーム装置の個々のアームの位置を
幾分簡略に示す図である。
(発明を実施するための最良の形態) さて図1を参照するに、アレイ構造体10にはケーブル
14により吊下げられた円筒状ハウジング胴部12が包有さ
れる。円筒状ハウジング胴部12の外面には、多数の(図
示の実施例では16本)の変換アーム16が具備される。円
筒状ハウジング胴部12内にはバツテリのような電源およ
び増幅器、受信装置が収容され、且つまたアレイ構造体
10が水中の所望の水深に配置されるとき拡大可能な突出
器アレイも内蔵される。この突出器アレイ自体は本発明
の要部を構成するものではない。
図2には受信用水中聴音器を支承する複数の延伸可能
な変換アーム16の一の側面が示されている。円筒状ハウ
ジング胴部12は、流体あるいは電気で駆動され、制御信
号に応動して駆動部材20を上方に移動してアレイを閉鎖
する、あるいは下方に移動して図示のようにアレイを開
放するように設けられる。円筒状ハウジング胴部12の壁
部上に枢支された枢支取付装置21、23、25には、上部長
手アームとしての第1のアーム22、下部長手アームとし
ての第2のアーム24および第3のアーム26が連結され
る。第3のアーム26の外側端部から僅かに偏位した位置
において枢支マウント部材28が連結され、枢支マウント
部材28には開放位置で第3のアーム26と同一方向に延伸
する第4のアーム30が付設される。リンク32は枢支マウ
ント部材28と第2のアーム24の中央部近傍のマウント部
材34との間でマウント部材34に対し枢支される。第2の
リンク36は第1のアーム22および第4のアーム30の端部
に枢支される。
第1のアーム22の内側端部にはその主軸から幾分離間
されて曲げられた短レバーアーム22aが付設される。駆
動部材20および短レバーアーム22aにはプツシユロツド3
8が付設される。第2のアーム24の内側端部にも同様の
短レバーアーム24aが付設されるが、短レバーアーム24a
の端部は円筒状ハウジング胴部12に付設され、プツシユ
ロツド40が駆動部材20と短レバーアーム24aの外側端部
の枢支部との間に連結される。
プツシユロツド38、40とアーム22、24とが上述の如く
連結されることにより、駆動部材20が上動ないしは下動
に関係なくアーム22、24が互いに反対方向に移動される
ことは理解されよう。図示のように変換アーム16が全開
位置にあり、駆動部材20がその下方位置にあつてモータ
装置18により保持される。駆動部材20が上動されるとき
プツシユロツド38、40が共に上動する。これにより第1
のアーム22が枢支連結部21を中心に旋回し、第1のアー
ム22の外側端部が下動され、一方第2のアーム24は枢支
連結部23を中心に旋回し、第2のアーム24の外側端部上
動され、これによりリンク32が上動されて第3のアーム
26が上動される。リンク32および枢支マウント部材28が
上動されるとき第4のアーム30の左端部が上動され、一
方右端部は変換アーム16により下方に移動される。この
動作はすべてのアームおよびリンクが円筒状ハウジング
胴部12の側部に折畳まれるまで続けられる。
一連の複数の水中聴音器は図示のようにアーム22、2
4、26、30に装着され、水中聴音器は垂直線に沿つてグ
ループをなして配置される。
図3には図2のアーム装置の端面が示されている。こ
の図には各種アーム、リンクおよびプツシユロツドが幅
方向に変位し、障害なくアーム装置が折畳まれ得る状態
が現されている。
図4には開放位置あるいは閉鎖位置にあるアーム装置
総体の各部分の位置が簡略に示されている。この図にお
いて実線は図2に示すように完全に延伸された状態の位
置を示しており、同一の番号は同一のアームおよびリン
クを現している。プツシユロツド38、40は図示されてお
らず、また第2の長手アーム24の外側端部も図示されて
おらず、単に直線として示されているが、混乱なく理解
され得よう。アーム装置が折畳みを開始すると、各部材
は一点鎖線で示される位置をとる。部材24、26、32が移
動して平行四辺形構成をとり、第1のアーム22は第2の
リンク36と共に下方に旋回し、枢支マウント部材28が上
動するに応じ第4のアーム30が枢支マウント部材28を中
心に旋回を開始する。更に移動すると各部材は2点鎖線
で示される位置をとる。この位置ではリンク32および第
4のアーム30は幅に並んで略折畳まれることが理解され
よう。更に点線で示される位置に移動されると、アーム
22、24は半分以上折畳まれることになる。この図から最
終折畳位置までの動作が比較的容易に理解されよう。第
3のアーム26が垂直位置へ移動すると、第3のアーム26
の枢支マウント部材28により第4のアーム30およびリン
ク32が第3のアーム26と実質的に並んで位置せしめられ
る。また第2のアーム24もリンク32と隣接した垂直方向
(図示せず)に配置され、第1のアーム22は垂直位置ま
で旋回し、第2のリンク36および第4のアーム30は第1
のアーム22に隣接して平行な垂直位置に移動される。ア
ーム22、24が円筒状ハウジング胴部12の幾分外側に近接
し、第3のアーム26およびリンク32のような他の部材と
干渉しないように、短レバーアーム22a、24aおよび枢支
連結部21、23が位置せしめられる。
本発明の範囲には各種の、多様の設計変更が可能であ
る。図1で16個の変換アーム16示されているが、用途に
応じこれ以外の数のアームを使用可能である。16個のア
ーム装置を設けた場合、良好なビーム構成が得られ、有
効なローブは22〜1/2度単位になる。12個のアーム装置
を使用する場合構造が簡素化され(聴音)解像度当たり
のコストもかなり低下される。また更にアーム装置の数
を減少させると解像度当たりのコストが更に低下でき、
一方解像度を増加させたい場合多数の数のアーム装置を
用いることができる反面、これに伴いコストも上昇し構
造も複雑となる。図示の場合単一の駆動部材20を駆動す
るため単一の駆動モータが使用されているが、本出願人
は別個の複数のモータおよび駆動部材を使用して上部お
よび下部アームを駆動するアレイの設計若しくは構造も
考慮していることは理解されよう。駆動部材が互いに反
対方向に移動する場合レバー構成は変更され得、例えば
プツシユロツド40は枢支連結部23の外側端部ではなく、
第1のアーム22と同様に短レバーアーム24aの内側端部
に連結され得よう。また図示のようにプツシユロツド40
は第2のアーム24と連結され得る。本発明に従い半径方
向に延びるアームを各アーム装置に対し更に追加できる
ことは当業者には容易に理解されよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−6568(JP,A) 特開 平5−19034(JP,A) 特開 平4−320986(JP,A) 実開 昭51−21330(JP,U) 実開 昭52−112854(JP,U) 米国特許3566346(US,A) 米国特許3886491(US,A) 英国特許出願公開2093996(GB,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96 H04B 1/44 G01S 3/80 - 3/86

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の高さ寸法を有する中央の垂直方向に
    延びる長手の胴部(12)と、胴部の高さ寸法と実質的に
    夫々等しい長さを有し水平に円状に広がる上部長手アー
    ム(22)および下部長手アーム(24)と、胴部の高さ寸
    法と実質的に等しい長さを有して水平に広がる中間長手
    アーム(26,30)と、上部、下部および中間アームを駆
    動装置(20)と連結してアームを延伸位置と折畳み位置
    との間で移動させる運動連結装置(32,36,38,40)とを
    備え、上部、下部および中間アーム(22;24;26,30)は
    夫々の内側端部において胴部(12)に枢支され、中間ア
    ーム(26,30)は上部および下部アーム(22;24)の中間
    に配置されると共にそれぞれの長さの中間部位において
    折畳み可能であり、延伸位置では各アームは胴部に対し
    直角方向に拡大され、折畳み位置では上部および下部ア
    ームが全体として胴部に沿つて平行に配置され、中間ア
    ームは上部および下部アームの内側に折畳まれ、胴部お
    よびアームを含むソナーアレイの折畳み状態での高さが
    延伸状態の高さ以下になるように構成された円筒状容積
    式ソナーアレイ(10)。
  2. 【請求項2】上部および下部アーム(22,24)は垂直方
    向に変位され、折畳み位置で並んで互いに折畳まれ、配
    置されるように構成されてなる請求の範囲1のソナーア
    レイ。
  3. 【請求項3】中間アーム(26,30)には夫々胴部に対し
    枢支される内側アーム部分(26)および内側端部で内側
    アーム部分(26)の外側端部と枢支される外側アーム部
    分(30)が包有されてなる請求の範囲1のソナーアレ
    イ。
  4. 【請求項4】中間アームの内側アーム部分(26)および
    外側アーム部分(30)が垂直方向に変位され、折畳み位
    置において上部および下部アームの内側に幅方向に並ん
    で収納されるように構成されてなる請求の範囲3のソナ
    ーアレイ。
  5. 【請求項5】運動連結装置(32,36,38,40)の第1のリ
    ンク部材(32)は一端部が中間アームの内側アーム部分
    に枢支され、他端部が上部および下部アームの一方に枢
    支されて平行四辺形の連結構造体を形成するように構成
    されてなる請求の範囲3のソナーアレイ。
  6. 【請求項6】中間アームの内側アーム部分(26)、第1
    のリンク部材(32)および外側アーム部分(30)が垂直
    方向に変位され、折畳み位置において上部および下部ア
    ーム(22,24)の内側に幅方向に並んで収納されるよう
    構成されてなる請求の範囲5のソナーアレイ。
  7. 【請求項7】運動連結装置(32,36,38,40)の第2のリ
    ンク部材(36)は一端部が中間アームの外側アーム部分
    (30)と内側アーム部分(26)との枢支部分の外側で外
    側アーム部分(30)に枢支され、第2のリンク部材(3
    6)の反対端部が胴部と共に上部および下部アームの一
    方に枢支され、内側アーム部分および外側アーム部分に
    より5本連結体(12,26,30,36,22)が構成されてなる請
    求の範囲5のソナーアレイ。
  8. 【請求項8】第1および第2のリンク部材(32,36)の
    夫々の反対端部が上部および下部アーム(22,24)の分
    離した一方に枢支されてなる請求の範囲7のソナーアレ
    イ。
  9. 【請求項9】運動連結装置(32,36,38,40)の連結体(3
    8,40)は上部および下部アーム(22,24)と共に胴部に
    対し相対移動し、アームの延伸位置と折畳み位置との間
    において枢支され旋回させる駆動部材(20)と連結され
    てなる請求の範囲1のソナーアレイ。
  10. 【請求項10】駆動部材(20)が胴部の垂直方向に移動
    し、連結体(38,40)により駆動部材が胴部とアームと
    の枢支部の内側の上部および下部アーム(22,24)の一
    方に配置された枢支部分において上部および下部アーム
    に連結され、駆動部材が胴部とアームとの枢支部の外側
    の上部および下部アームの他方に配置された枢支部にお
    いて上部および下部アームに連結されてなる請求の範囲
    9のソナーアレイ。
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