JP4562235B2

JP4562235B2 - 半没水体

Info

Publication number: JP4562235B2
Application number: JP2000094076A
Authority: JP
Inventors: 俊仁大野; 勲三戸田; 肇昌桑原; 明田中
Original assignee: Nippi Corp
Current assignee: Nippi Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001278190A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水面下に水没する航走体と、その航走体に接続されてなる構造体を水面上に保持する半没水体において、前記構造体を水面上に保持するためのストラットに係わり、特に、半没水体を横傾斜させるような流体力が発生しにくいストラットを有する半没水体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海上における射撃訓練に使用される標的として、母船に曳航されて走行する水上曳航標的がある。
【０００３】
この種の標的として、従来から、水面に浮かぶ双胴船形の航走体に支柱を立設し、この支柱にルネベルグレンズといわれるレーダー反射体を取付けた構造のものがある。しかしながら、このような水上曳航標的では、航走体が水面に浮かんでいるために、高速で曳航すると波を受けて転覆してしまうことがあるという難点があった。
【０００４】
上記のような実情に鑑みて、図６に示すように、航走体２が水面下を走行するようにし、高速での曳航が可能な半没水型の曳航標的が開発された。この半没水型の曳航標的は、海中に水没する航走体２と海面上に浮上するレーダー反射体１０とをストラット８によって連結してなり、そのストラット８は、水中から上空に向かって延在する翼型断面形状の一本の支柱であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すように、上記ストラット８は海水と大気の境界面（海面１１）をまたがって位置するものであるため、海水中のストラット８には、図５に示すように曳航による正面方向からの海水流Ｈ１と、風や波等の影響による横方向からの海水流Ｈ２により、正面方向及び横方向の合成方向に相対流Ｈ３が流れる。従って、半没水体１が高速で曳航される場合には、横方向からの海水流Ｈ２の影響は相対的に小さくなるため、海水の相対流Ｈ３は、半没水体１のほぼ正面から流れることになる。一方、半没水体１が低速で曳航される場合には、横方向からの海水流Ｈ２の影響が相対的に大きくなるため、海水の相対流Ｈ３は、図５に示すように半没水体１の斜め横方向から流れることになる。そして、この斜め横方向の相対流Ｈ３によりストラット８に流体力Ｐ１が発生し、その流体力Ｐ１の横方向成分の流体力Ｐ１’により半没水体１は曳航方向に対して左右に動揺（ローリング）してしまうことがあった。
【０００６】
また、風や波等の影響による横方向の海水流Ｈ２は、海面１１からの深さによって変化し、一般に海面１１に近い位置ほど横方向の海水流Ｈ２が大きく、海面１１から海底方向に離れるに連れて横方向の海水流Ｈ２は小さくなることがわかっている。この横方向の海水流Ｈ２の大きさの違いにより、ストラット８の海面近辺部に発生する流体力Ｐ１’は大きく、海底部方向に行くに従って流体力Ｐ１’が小さくなる。従って、ストラット８は水深による流体力Ｐ１’の大きさの変化により、正面から見て時計回りまたは反時計回りにローリングする力を受けることがあった。
【０００７】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、母船により低速で曳航される場合または低速で自航する場合にも、半没水体を動揺させるような流体力が発生しにくいストラットを有する半没水体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本出願に係る第１の発明は母船に曳航されてまたは自航式に水面下を走行する航走体と、該航走体の下側に支持部材を介して吊設されたバラストウェイトと、前記航走体の上側に海水と大気の境界面である海面をまたがって立設されたストラットとを有する半没水体において、
前記ストラットは、支軸と該支軸に対して軸方向の移動を止められて回転可能に備えられた浮力により上昇する複数枚のフェアリングを有し、
前記フェアリングは、各々が独立して回転可能であることを特徴とする半没水体である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１〜図９に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は半没水体１の走行方向に対して左側の側面を表した図、図２は半没水体１の正面図を示している。この半没水体１は、図１及び図２に示すように、海水中に潜水する航走体２と、この航走体２の下側に支持部材３を介して吊設されたバラストウェイト４と、航走体２の上側に立設されたストラット８、及びストラット８の延長線上に取付けられたレーダー反射体１０とからなるもので、具体的には次のように構成されている。
【００１３】
航走体２は、略円柱形状をなし、その両端部は緩やかなカーブを描きながら端部に向かってつぼまった魚雷形状をしている。その外殻は、アルミ等の金属または強化合成樹脂（またはこれらの組合せ材料）より形成されており、水密構造とされた外殻内には発泡樹脂等の比較的低密度な物質を充填している。図１に向かって左側が航走体２の先頭方向であり、その先端部にはスイベルジョイント７が取付けられている。スイベルジョイント７は、曳航索１７が結び付けられる連結金具であり、母船１８により曳航している間の曳航索１７のねじれを戻すために回転可能な構造となっている。また、図１に向かって右側が航走体２の後方にあたり、その後端部近傍には４枚の尾翼５，６が固着されている。図２に示すように、尾翼は航走体２の正面に向かって上下に垂直安定翼５、左右に水平安定翼６として設けられており、垂直安定翼５と水平安定翼６は９０°をなして配置されている。
【００１４】
前記支持部材３は、アルミ等の金属または合成樹脂製（またはこれらの組合せ材料）とされ、その上端は航走体２のほぼ中央底部に固定されている。支持部材３は、海水中での流水による抵抗を少なくするために翼型をなしている。
【００１５】
また、半没水体１の状態を保つためのバラストウェイト（重り）４は、流線形をなすものであって、外殻がステンレスよりなり、内部には鉛が詰められている。このバラストウェイト４は前記支持部材３の下端部に航走体２とほぼ平行に取り付けられている。
【００１６】
一方、上記航走体２のほぼ中央上部にはストラット８が立設されている。ストラット８は航走体２に関して、前記支持部材３のほぼ対称の位置に設けられており、ストラット８の上端部延長線上にはマスト９が取付けられている。航走体２は通常の使用状態においては海中に水没しており、バラストウェイト４を下方向に配置した姿勢を保っている。図１及び図２に示すように、バラストウェイト４は水中で重力により下方向に向かって引っ張られているため、航走体２に関して前記支持部材３と対称の位置に設けられたストラット８は、海面１１に対してほぼ垂直状態をなし、海面１１から上方に向かって突き出た姿勢を保っている。そして、ストラット８の上端部延長線上に取付けられたマスト９には、電波を反射するためのレーダー反射体１０が取付けられている。マスト９は、その下端部にフランジ部（図示せず）が設けられており、フランジ部に穿設された穴よりねじ止めすることにより支軸１２（後述）の上端に固定されている。マスト９とレーダー反射体１０は通常一体のものであり、レーダー反射体１０が破損等した場合には、マスト９のフランジ部のねじをはずし、新しいレーダー反射体１０と交換をする。
【００１７】
次に図４及び図８を用いて、ストラット８の構造について詳細に説明する。
【００１８】
図４はストラット８の走行方向に対して左側の側面を示した図である。図に示すようにストラット８は、一本の支軸１２と複数枚のフェアリング１３とからなっている。この支軸１２は、Ｆ．Ｒ．Ｐ．（繊維強化プラスチック）等よりなり、一本の細長い円柱状をなし、その側面は滑らかに形成されている。
【００１９】
また、本実施の形態においては、図８に示すように１枚のフェアリングは、弦長Ｌ１が約３００ｍｍで、翼幅Ｌ２が約４００ｍｍ、翼厚Ｗが約１００ｍｍの翼型をしている。フェアリング１３の内部構造は、Ｆ．Ｒ．Ｐ．（繊維強化プラスチック）等よりなる翼型の外殻１４内に、ウレタン等の発泡樹脂１５を詰めたものであり、フェアリング１３の頭部にはＦ．Ｒ．Ｐ．（繊維強化プラスチック）等よりなる円筒状の軸受１６が埋設されている。ここで、外殻１４はフェアリング１３の上下面に端板（不図示）を一体に有し、軸受１６の両端は前記不図示の端板に一体形成されている。
【００２０】
前記軸受１６はその軸受内径面が滑らかに形成され、図４に示すように、軸受中心軸に沿って前記支軸１２が挿通しており、支軸１２と軸受１６は滑らかに回転できる構造になっている。そして、支軸１２を通して複数枚のフェアリング１３が縦に配列し、各々のフェアリング１３の間にはスペーサ１９が配置されている。スペーサ１９は円板形状をなし、その中心に支軸１２と同径の穴が形成されいる。その穴には支軸１２が挿通されており、スペーサ１９はその円板側面からねじ２０により締結されて支軸１２に固定されている。スペーサ１９は隣接するフェアリング１３が各々滑らかに回転できるように、フェアリング１３同士の間隔を保つためのものである。ストラット８が大気中に出ている場合は、フェアリング１３は重力により下方に降りるが、下側のスペーサ１９の上部に乗って係止するため、その下のフェアリング１３との間隔を保つことができる。また、ストラット８が海水中に沈んでいる場合は、フェアリング１３は浮力により上昇するが、上側のスペーサ１９の下部に係止するため、その上のフェアリング１３との間隔を保つことができる。このように隣接するフェアリング１３同士の間隔を保つことにより、フェアリング１３が他の隣接するフェアリング１３の回転に追従することなく、各々独立して滑らかに回転することができる。
【００２１】
次に上記のように構成された半没水体１を曳航する場合について、図７を用いて説明する。
【００２２】
この半没水体１は、母船１８に搭載されて訓練海域に運ばれ、その上端部にレーダー反射体１０を備えたマスト９をストラット８に取付けると共に、スイベルジョイント７に予め連結した曳航索１７（長さ約４００メートル程度）をつないで海上に下げおろされる。なお、上記曳航索１７は海水に浮く必要があるため、海水よりも比重が小さいポリエチレンやポリプロピレン等の合成繊維製ロープが使用される。また、海上に着水された半没水体１は、航走体２がその浮力によって水面に浮かび、バラストウェイト４の作用により、ストラット８が海面１１に垂直となった状態で安定する。
【００２３】
この半没水体１を母船１８によって曳航すると、始めは海中にある支持部材３が海水による抵抗を受けるため、航走体２の先頭部が水平よりも下を向き、海中に向かって進み出す。やがて、海面上に浮き出ていたストラット８が海水中に潜り始めると、今度はストラット８が海水から受ける抵抗によって、航走体２の先頭部が下方から水平方向に向き始め、ほぼ水平状態で釣り合うことになる。そして、この水平状態における航走体２の位置は、海面１１から１メートル程度の深さにあり、海面１１の位置はストラット８のほぼ中央部に維持される。
【００２４】
このようにして曳航される半没水体１に対する射撃訓練は、他の射撃用の船から行うものであり、的となるレーダー反射体１０に向かって電波を発射する。レーダー反射体１０は電波を反射して、その電波は射撃用の船の方へ返ってくる。
そして、射撃用の船において電波を受信することにより、半没水体１の位置を測定する。
【００２５】
なお、本実施の形態は、レーダーによる照準訓練用の半水没体１を例示しているため、レーダー反射体１０以外において電波が反射することのないように、ストラット８等の外殻１４をＦ．Ｒ．Ｐ．（繊維強化プラスチック）等で形成している。しかし、本発明は、レーダーによる照準訓練用の半没水体１に限られるものではなく、例えば実弾射撃訓練用の半没水体１である場合には、レーダー反射体１０の代わりに布製の的である幕的を付ければ良く、また、ストラット８等の外殻１４を金属等で形成することもできる。
【００２６】
上記のように母船１８により曳航されると、海水の相対的な流れは、図５に示すように曳航による半没水体の正面方向からの海水流Ｈ１と、風や波等の影響による横方向からの海水流Ｈ２の合成方向に流れる。半没水体１が低速で曳航される場合には、横方向からの海水流Ｈ２の影響が相対的に大きくなるため、海水の相対流Ｈ３の方向はストラット８の斜め横方向から流れることになり、ストラット８の右側面と左側面を流れる海水に圧力差が生じる。そして、その圧力差によりストラット８の斜め横方向に向かって揚力として流体力Ｐ１が発生する。
【００２７】
しかし、本発明のストラット８は、フェアリング１３が支軸１２に対して滑らかに回転できるように取付けられた構造であるため、前記斜め横方向の流体力Ｐ１がフェアリング１３の側面に発生すると、その流体力Ｐ１によってフェアリング１３の尾部が移動して方向を変える。そして、図３に示すように、フェアリング１３の尾部の方向が、海水の相対流Ｈ３の方向になるまで移動すると、流体力は殆ど発生しなくなる。すなわち、海水の相対流Ｈ３の方向と釣り合いを保った方向でフェアリング１３の尾部の移動は止まり、海水の相対流Ｈ３を受け流す形になる。従って、従来の半水没体１ように、ストラット８に流体力Ｐ１が発生して、その流体力Ｐ１の横方向成分の流体力Ｐ１’により半没水体１が曳航方向に対して左右に動揺（ローリング）するということはなく、低速度であっても殆ど動揺せずに曳航することができる。
【００２８】
例えば、波浪階級３の波による水粒子の水平方向の最大速度は海面１１付近で１ｋｔ程度である。このような横波を受けながら半没水体１が５ｋｔで曳航される場合、海水の相対流Ｈ３の方向は曳航方向に対して約１０°変動する。このとき、本実施の形態と同様に、弦長Ｌ１が約３００ｍｍ、翼幅Ｌ２が約４００ｍｍ、翼厚Ｗが約１００ｍｍのフェアリング１３で、海水流に沿って回転することができない従来の固定式ストラット８の場合には、揚力係数を１とすると、上記相対流Ｈ３によって３００Ｎ程度の横方向の流体力Ｐ１’が発生することになる。
一方、本発明のように支軸１２に対して滑らかに回転可能なフェアリング１３を有する構造の場合には、抵抗係数を０．２として、抵抗値が約２０Ｎとなり、横方向の流体力Ｐ２’は３Ｎ程度となる。従って、フェアリング１３が回転しない従来の固定式ストラット８に発生する横方向の流体力Ｐ１’に比べて、ストラット８にかかる横方向の流体力Ｐ２’は格段に小さくなるため、半没水体１の動揺を抑えることができる。
【００２９】
また、風や波等の影響による横方向の海水流Ｈ２は、海面１１からの深さによって変化し、一般に海面１１に近い位置ほど横方向の海水流Ｈ２は大きく、海面１１から海底方向に離れるに連れて横方向の海水流Ｈ２は小さくなる。このため、従来の不分割型ストラット８は、ストラット８の海面付近部と水深の深い部分とに発生する流体力Ｐ１’の大きさに差があり、水深による流体力Ｐ１’の大きさの変化によっても半没水体１がローリングする力を受けることがあった。しかし、本発明の分割型のストラット８は、翼幅方向に複数枚に分割されて各々が独立して回転可能なフェアリング１３と、フェアリング１３の回転軸である支軸１２を有する構造であるため、海中における流体力Ｐ１’が大きい海面付近のフェアリング１３は、相対流Ｈ３の方向に沿って斜め横方向に向きを変えることができる。一方、海面１１から離れた位置にあるフェアリング１３への海水の相対流Ｈ３の方向は曳航方向と殆ど一緒であるため、流体力Ｐ１が殆ど発生せず、フェアリング１３はほぼ曳航方向を向くことになる。このように、翼幅方向に複数枚に分割され、支軸１２に対して各々が独立して回転可能なフェアリング１３を備えた分割型のストラット８構造にしたことにより、海中での流体の流れが水深によって異なっている場合でも、各々のフェアリング１３が適宜にその向きを変えて流体力の発生を抑えることができる。その結果、ストラット８の海面付近部と水深の深い部分とが受ける流体力Ｐ１’の大きさに殆ど差がなくなるため、半没水体１は動揺することなく曳航することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、フェアリング１３の正面からの流体抵抗を小さくするために、フェアリング１３の形状を翼型にしているが、支軸１２に対して回転可能なフェアリング１３構造であれば、その形状は特に翼型に限定されるものではない。
【００３１】
次に、図９に基づいて、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００３２】
図９は、自航式の半没水体１を示した図である。自航式の半没水体１とは、航走体２自身に原動機を備えており、母船により曳航されるのではなく、自らの原動機の動力により海水中を走行するものである。曳航式の半没水体１と比較すると、航走体２の前端部にスイベルジョイント７及び曳航索１７が取付けられていない点、後端部にスクリュー２３が取付けられている点、垂直安定翼５及び水平安定翼６が可動である点以外は、図１の曳航式半没水体１と概ね同様である。
【００３３】
この自航式の半没水体１は、航走体２自身に原動機（図示せず）を積んでおり、その原動機の回転によりスクリュー２３を回転させて航走体２が海水中を走行する。また、航走体２の内部には記憶部及び制御部を搭載しており、記憶部に予め記憶してあるプログラムに従って制御部が垂直安定翼５及び水平安定翼６の方向を制御し、半没水体１の走行方向を制御するものである。このように、自航式の半没水体１においても、支軸１２に対して回転可能なフェアリング１３を複数枚有するストラット構造とすることにより、各々のフェアリング１３が海水の相対流Ｈ３の方向に沿って向きを変えて流体力Ｐ１の発生を抑えることができ、低速度であっても殆ど動揺せずに走行することができる。なお、上記自航式の半没水体１においては、航走体２内部に記憶部を設けずに、電波により制御部を遠隔操作することも可能である。この場合には、マスト９が電波を受け取るアンテナを兼ねる構造にすれば良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のストラットを備えた半没水体は、翼幅方向に複数枚に分割され、各々が独立して回転可能なフェアリングと、フェアリングの回転軸である支軸を有する構造であるため、各々のフェアリングが海水の相対流の方向に沿って向きを変えて流体力の発生を抑えることができ、低速度であっても殆ど動揺せずに走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半没水体の走行方向に対して左側の側面を表した図である。
【図２】半没水体の正面図である。
【図３】海水の相対流に対する本発明のストラットの動きを示す図である。
【図４】本発明のストラットの左側の側面を表した図である。
【図５】海水の相対流によりストラットに流体力が発生する原理を示す図である。
【図６】従来の半没水体を左側から見た図である。
【図７】半没水体を母船により曳航している様子を示す図面である。
【図８】フェアリングの内部構造を示した図である。
【図９】自航式の半没水体を示す図面である。
【符号の説明】
１…半没水体
２…航走体
３…支持部材
４…バラストウェイト
５…垂直安定翼
６…水平安定翼
７…スイベルジョイント
８…ストラット
９…マスト
１０…レーダー反射体
１１…海面
１２…支軸
１３…フェアリング
１４…外殻
１５…発泡樹脂
１６…軸受
１７…曳航索
１８…母船
１９…スペーサ
２０…ねじ
２３…スクリュー
Ｈ１，Ｈ２…海水流
Ｈ３…相対流
Ｌ１…弦長
Ｌ２…翼幅
Ｗ…翼厚
Ｐ１，Ｐ１’…流体力
Ｐ２，Ｐ２’…流体力。

Claims

母船に曳航されてまたは自航式に水面下を走行する航走体と、該航走体の下側に支持部材を介して吊設されたバラストウェイトと、前記航走体の上側に海水と大気の境界面である海面をまたがって立設されたストラットとを有する半没水体において、
前記ストラットは、支軸と該支軸に対して軸方向の移動を止められて回転可能に備えられた浮力により上昇する複数枚のフェアリングを有し、
前記フェアリングは、各々が独立して回転可能であることを特徴とする半没水体。