JP4686610B2 - 無人の水中航走体の降下およびトラッキングのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部記載の無人の水中航走体の降下およびトラッキングのための装置に関する。

たとえば機雷破壊のために使用され、たとえばヘリコプタまたは水上船といった、空中支持または水上支持されたプラットフォームから遠隔操作される無人の水中航走体は入水させられる。このために水中航走体を保持体において収容する、保持ケーブルに取り付けられたキャリアを有している降下装置が働く。保持ケーブルはプラットフォームから繰り出される。有利には、降下装置にはトラッキング装置が備え付けられている。このトラッキング装置は、水中に配備されて、降下装置から遠ざかる無人の水中航走体のトラッキング、つまり水中航走体の位置を連続的に測定することを許容する。ＳＳＢＬ方式またはＵＳＢＬ方式に基づき作動するトラッキング装置は、互いに間隔をもって配置された、水中航走体に配置された応答機から送信された音波インパルスの受信のための複数のハイドロフォンを有している。音波パルスおよびこれから生じる電気的なハイドロフォン出力信号の間の移相の時間差のある受信から、水中航走体に対する方位角度は算出され、応答機とトラッキング装置との間の音波パルスの伝播時間から水中航走体の距離が算出される。

機雷を探査し破壊するためのシステム（ＥＰ０５３５０４４Ｂ１）においては、炸薬を備えた無人の水中航走体が水面下で浮動しているプラットフォームから遠隔操作され、水中航走体の位置をプラットフォームに配置された前記形式で作動するトラッキング装置によって連続的に規定される。プラットフォームは水中への水中航走体の配備のために降下装置を有している。

既に提案されているように、この種の水中プラットフォームはトラッキング装置自体をもって無人の水中航走体用の降下装置として構成されている。水中プラットフォームは降下ケーブルに取り付けられていて、たとえばヘリコプタから水中に降ろされる。無人の水中航走体のための保持装置はプラットフォームの裏側に配置されていて、プラットフォームには電動モータ式の自動駆動装置が備え付けられている。プラットフォームの降下後および降下ケーブルからプラットフォームを解放した後に、プラットフォームは鉛直方向および水平に作用する操縦駆動装置によって、ローリング軸線とノッキング軸線とヨーイング軸線とを中心にして安定させられる。これに付随するトラッキング装置の空間安定化により、水中航走体の精確な位置規定は不都合な海上天候条件下でも可能であり、トラッキングの消失、つまり水中航走体とトラッキング装置との間の音響的な結合の切断の危険が著しく減じられる。この種の空間安定式の降下装置が比較的大きな体積の場合には、重量があり製造技術的に極めて手間がかかる。

本発明の課題は、小さなプラットフォームにおける取扱いにも適していて、トラッキング装置の音響的に妨害されない作動を保証する、無人の水中航走体のためのトラッキング装置を備えた軽量でコンパクトな降下装置を提供することである。

本発明によればこの課題は、請求項１の特徴により解決される。

無人の水中航走体の降下およびトラッキングのための本発明による装置は、水中航走体の解放後のキャリアの旋回により、トラッキング装置はキャリアの最深地点に位置し、トラッキング装置の音響的な出力、特に水中航走体に対する音響的な結合は、水中航走体のための保持部といったキャリアに設けられた構成エレメントにより妨げられないか、またはほとんど妨げられないという利点を有している。下側の端部にトラッキング装置が配置されている鉛直方向で水中に沈む細長いキャリアにより、トラッキング装置は十分に安定して水中で保持されていて、その結果、水中航走体の確実な位置測定が保証されている。たとえば３軸安定方式コンパスとしてトラッキング装置に形成された位置センサは、トラッキング装置のハイドロフォンアッセンブリの配向に関する情報を与え、次いでこの情報は電気的なハイドロフォン出力信号の移相の評価に加えられる。本発明の有利な構成および改良形を備えた本発明による降下装置の目的に適った構成は、別の請求項から明らかになる。

本発明の有利な構成によれば、無人の水中航走体の船尾を掴む保持装置の部分に面しているキャリアの端部にトラッキング装置は配置されている。このことが有する利点は、トラッキング装置が、水中航走体の船首を掴む保持装置の前方の部分の変向によりもたらされる、保持装置からの水中航走体の解放時に損壊することはないということである。

本発明の別の有利な構成によれば旋回装置は、有利にはキャリアをその降下位置に手動で移行させることにより緊張可能なばねを有している。前記降下位置では、キャリアは解離可能なロック装置によって保持ケーブルにロックされる。

本発明に係る無人の水中航走体の降下およびトラッキングのための装置は、保持ケーブルの端部に配置されたキャリアを有しており、水中航走体を保持するために前記キャリアに配置された保持装置を有しており、水中に配備された水中航走体を音響的に位置決定するために前記キャリアに配置されたトラッキング装置を有しており、前記保持装置が、該保持装置から水中航走体を解放するために制御可能な保持部材を有している形式のものにおいて、前記トラッキング装置が、細長く形成された前記キャリアの所定の端部に配置されており、前記キャリアが、その中央の長さ領域において前記保持ケーブルに旋回可能に枢着されており、前記保持装置からの水中航走体の解放後に、前記キャリアを、水中航走体が降下される降下位置から前記トラッキング装置が前記保持ケーブルに設けられたキャリア枢着点の好ましくは最大で下側に位置するトラッキング位置へと旋回させるために作動可能な旋回装置が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る装置は、有利には、前記トラッキング装置が、前記キャリアの前記端部に配置されており、該端部が水中航走体の船尾を把持する前記保持装置の後方の保持部材に面している。

本発明に係る装置は、有利には、前記キャリアが、その降下位置では前記保持ケーブルに対してほぼ垂直に配向されており、前記キャリアが、そのトラッキング位置では前記保持ケーブルに対してほぼ平行に配向されている。

本発明に係る装置は、有利には、前記旋回装置が、前記キャリアの前記降下位置への移行により緊張可能なばねと、前記キャリアを少なくとも前記降下位置において前記保持ケーブルにロックする解離可能なロック装置とを有している。

本発明に係る装置は、有利には、前記ロック装置が、前記保持装置の開放時に遅延して解離可能である。

本発明に係る装置は、有利には、前記保持ケーブルの端部が、取付け帯状部材によって形成されており、該取付け帯状部材において前記キャリアのケーブル側の枢着点が回動ピンによって実現されており、前記ばねが、渦巻きばねとして形成されており、該渦巻きばねの一方のばね端部が前記取付け帯状部材に位置固定されており、前記渦巻きばねの他方のばね端部が、前記キャリアに位置固定されている。

本発明に係る装置は、有利には、前記ロック装置が、ばね負荷されたブロッキング部材と、該ブロッキング部材を収容するロック溝とを有しており、前記ブロッキング部材と前記ロック溝とが、前記取付け帯状部材および前記キャリアに択一的に、つまり前記ブロッキング部材が前記キャリアに形成されている場合には、前記ロック溝は前記取付け帯状部材に形成され、且つその逆も可能であるように形成されており、前記ブロッキング部材が、ロックばねのばね力に抗して前記ロック溝から機械的または電磁的に引抜き可能である。

本発明に係る装置は、有利には、前記キャリアが、そのトラッキング位置において前記保持ケーブルに係止されている。

本発明に係る装置は、有利には、前記ブロッキング部材が、前記キャリアに配置されており、前記取付け帯状部材が、９０°だけずらされた２つのロック溝を有しており、該２つのロック溝のうち、前記キャリアの降下位置における１つのロック溝と、前記キャリアのトラッキング装置における１つのロック溝とが、それぞればね負荷されたブロッキング部材を収容する。

以下に、本発明を図示の実施例につき詳しく説明する。

図１の斜視的な側面図において見ることができる、コンパクトな無人の水中航走体１０の降下およびトラッキングのための装置１１は、細長い狭幅なプレート状のキャリア１２を有している。このキャリア１２の裏面には水中航走体１０を掛け留めるための保持装置１３が配置されている。キャリア１２はその表面において互いに離間されて相対している２つの取付けフランジ１４をほぼ中央に支持している。これらの取付けフランジ１４の間に取付け帯状部材１５が進入している。２つの取付けフランジ１４と取付け帯状部材１５とを抜けて回動ピン１６が貫通案内されている。この回動ピン１６によりキャリア１２は取付け帯状部材１５に旋回可能に保持されている。取付け帯状部材１５は保持ケーブル１７の装置側の自由端部を形成し、水中航走体１０を備えたキャリア１２は保持ケーブル１７と一緒にプラットフォームから水へと向かわされる。このために一般的にプラットフォームはケーブルウィンチを有している。このケーブルウィンチによって保持ケーブル１７を繰り出すことができ且つ再度たぐり寄せることができる。保持ケーブル１７の内側には、信号・給電線路が延在している。プラットフォームを、たとえばヘリコプタまたは水上船のように空中支持または水上支持することができる。保持ケーブル１７と取付け帯状部材１５との間には、一般的にさらに１つの緩衝部材１８が配置されている。これによって進出過程の急な停止時の降下装置１１への衝撃は十分に和らげられる。

保持装置１３はキャリア１２に不動に配置された後方の保持部材１３１と、キャリア１２に旋回可能に配置された前方の保持部材１３２とを有している。前方の保持部材１３２の旋回のために少なくとも１つのハイドロリックシリンダまたは圧縮空気シリンダ１９が設けられている。ハイドロリックシリンダまたは圧縮空気シリンダ１９は、少なくとも１つのピストンロッドを介してキャリア１２に旋回運動可能に支承された前方の保持部材１３２に作用する。

図１から判るように、前方の保持部材１３２が下方に旋回し、ひいては保持装置１３が閉鎖されることにより、水中航走体１０の船尾は後方の保持部材１３１に掛け留められていて、水中航走体１０の船首は前方の保持部材１３２に掛け留められている。水中航走体１０を解放するために、少なくとも１つのハイドロリックシリンダまたは圧縮空気シリンダ１９によって前方の保持部材１３２を僅かに上方に旋回させ、これにより前方の保持部材１３２は水中航走体１０の船首は解放され、水中航走体１０はその重量に基づき後方の保持部材１３１から落下する。このことは図２に示されている。

水中航走体１０は当該実施例では小さな横断面の信号ケーブルを介して降下装置１１と結合されている。一般的に、信号ケーブルとしてガラスファイバケーブル２４が使用される。このガラスファイバケーブル２４は水中航走体１０の航走時に２つのガラスファイバスプールから排出される。一方のガラスファイバスプールは水中航走体１０の船尾に設けられていて、他方のガラスファイバスプールはキャリア１２に配置されたスプールポット２１内に収納されている。スプールポット２１はケージ２２内に収容されていて、滑落に対してロックされている。保持装置１３の前方の保持部材１３２の開放旋回と一緒または開放旋回直後に、ケージ２２内のスプールポット２１のロックも解除され、これによってスプールポット２１はケージから落下して水４０の中に沈下し、その結果、スプールポット２１とキャリア１２との間にある結合ケーブル２３は緩みなく緊張されている（図３）。スプールポット２１が水４０の中で最終位置に達し、水中航走体１０の電動駆動装置が作動されるやいなや、ガラスファイバケーブル２４はスプールポット２１から送り出され、且つそれと同時に水中航走体１０の船尾に配置されたガラスファイバスプールから繰り出され、その結果、ガラスファイバケーブル２４には全く負荷がかかっていないか、またはほとんどかかっていない。

ケージ２２も配置されているキャリア１２の後方の自由端部は、離れてゆく水中航走体を追跡するトラッキング装置２５を支持している。図１に概略的に示されているように、トラッキング装置２５はキャリア１２の自由端部を越えて突出しているハイドロフォンアッセンブリ２６と、たとえば３軸安定方式コンパスである位置センサ２７とを有している。公知の形式では、ハイドロフォンアッセンブリ２６は互いに離間された複数のハイドロフォンから成っている。これらのハイドロフォンは、水中航走体１０に配置された応答機２８から送出された音波パルスを受信する。ハイドロフォンアッセンブリの後方に接続された評価ユニット２９は、位置センサ２７によって測定されるハイドロフォンアッセンブリの配向を顧慮して、電気的なハイドロフォン出力信号の間の移相から水中航走体１０に対する方位角度を算出する。音波パルスはガラスファイバケーブル２４を介して応答機２８内で電気的に解析され、評価ユニット２９は水中航走体１０からハイドロフォンアッセンブリ２６への音波パルスの伝播時間を測定し、音波パルスから水中航走体１０と降下装置１２との距離を算出する。方位角度と距離とから、常に水中航走体１０の位置を測定することができる。

キャリア１２と保持ケーブル１７との間、正確にはキャリア１２と保持ケーブル１７に設けられている取付け帯状部材１５との間には、キャリア１２をその降下位置からトラッキング位置に旋回させるための旋回装置３０がある。降下位置では水中航走体１０は保持装置１３から解放可能であり、トラッキング位置ではトラッキング装置２５は最大で保持ケーブル１７が設けられているキャリア１２の枢着点の下側、つまり最大で回動ピン１６の下側に位置している。キャリア１２はその降下位置において保持ケーブル１７に対してほぼ垂直に配向されているので、旋回装置３０はキャリア１２を約９０°だけ回動させる。旋回装置３０は、キャリア１２の降下位置において保持装置１３が閉鎖されている場合には非作動状態であり、保持装置１３の開放と一緒または開放後に作動させられ、これと連動した水中航走体１０の解放と一緒または解放後に作動させられる。

旋回装置３０はキャリア１２の降下位置において緊張されているばね３２と、このばね３２の緊張時にキャリア１２をその降下位置において保持ケーブル１７に、正確には保持ケーブル１７の取付けフランジ１４にロックする解離可能なロック装置３１とを有している（図４）。概略的に図示した実施例では、ばね３２は渦巻きばね３３として形成されている。渦巻きばね３３の内側のばね脚部３３１は取付け帯状部材１５に位置固定されていて、渦巻きばね３３の外側のばね脚部３３２は、図４のキャリア１２の前方の取付けフランジ１４に位置固定されている。ロック装置３１は、図４の後方の取付けフランジ１４に軸線方向で移動可能に配置されたばね負荷されているブロッキング部材３４と、取付け帯状部材１５に形成されたブロッキング部材３４と協働するロック溝３５を有している。

図４に示したキャリア１２の降下位置では、ブロッキング部材３４の前方の端部はロックばね３６によりロック溝３５内に押し込まれている。これによりキャリア１２と保持ケーブル１７とは互いに固く結合されている。この実施例ではロック装置３１は電磁石３７によって分離することができ、この電磁石３７は通電時に電磁石３７のプランジャを形成するブロッキング部材３４をロック溝３５から外す。渦巻きばね３３の作用下では、水中航走体１０から解放されたキャリア１２は図４の矢印３８の方向で旋回する。トラッキング装置２５を支持するキャリア１２の端部は下方に旋回し、図３に図示されているように水４０に沈む。取付け帯状部材１５はロック溝３５に対して円周角で９０°ずらされている第２のロック溝３９を有している。保持ケーブル１７に設けられた取付け帯状部材１５に対するキャリア１２の相対的な旋回運動時に電磁石３７が除勢されている場合には、ばね負荷されたブロッキング部材３４は第２のロック溝３９に進入し、保持ケーブル１７に対してほぼ平行に配向されたキャリア１２を図３に示した位置においてロックする。

水中航走体１０をプラットフォームから水領域に降ろしたい場合、まずキャリア１２を手動で、ほぼ水平に配向されている回動位置に旋回させる。キャリア１２のこの旋回運動時に渦巻きばね３３は緊張していて、旋回経路の最後にロック装置３１は、ブロッキング部材３４がロックばね３６の作用下でロック溝３５に進入することにより効果を発揮する。今や水中航走体１０は保持装置１３内に挿入され、この保持装置１３は前方の保持部材１３２の変向により閉鎖される。スプールポット２１はケージ２２内に挿入され、このケージ２２内で同様にロックされる。

こうして保持装置１３に掛け留められた水中航走体１０を備えた降下装置１１を、保持ケーブル１７の繰出しによりプラットフォームから水面４１に降ろす。キャリア１２に配置された解放制御装置４２は、前方の保持部材１３２を上方に旋回させるハイドロリックシリンダまたは圧縮空気シリンダ１９を作動させ、これによって前方の保持部材１３２は水中航走体１の船首から外れる。解放された水中航走体１０は後方の保持部材１３１から落下し、図２に示されているように表面４１を通って水中に沈む。水中航走体１０の落下と共にスプールポット２１も解放され、このスプールポット２１はケージ２２から落下し、同様に水面４１から水４０中に沈み、次いで結合ケーブル２３が緊張するまで沈下することになる。水中航走体１０とスプールポット２１の落下後に、電磁石３７は解放制御装置４２により通電され、これによりブロッキング部材３４はロック溝３５から抜け出る。緊張された渦巻きばね３３はキャリア１２を矢印３８（図４）の方向で回動し、これによってばね負荷されたブロッキング部材３４は第２のロック溝３９内に進入する。トラッキング装置２５は最大で回動ピン１６の下側に位置し、水面４１を抜けて水４０中に沈む。保持ケーブル１７はこうしてさらに繰り出され、その結果、降下装置全体は水面下に沈められている。トラッキング装置２５は水面４１下で最適な状態を占め、水中航走体１０の航走中に水中航走体１０の応答機２８に対する妨害されない音響的な結合を維持することができる。

降下位置にある、保持装置に収容された無人の水中航走体を備えた降下装置を示した図である。 保持装置から水中航走体を解放した後で、水中に水中航走体が沈む瞬間における図１と同様の図である。 水中に配備した水中航走体と、トラッキング位置にある降下装置とを示した図１と同様の図である。 図１の区分ＩＶの概略的な拡大図である。

Claims (9)

1. 無人の水中航走体（１０）の降下およびトラッキングのための装置であって、保持ケーブル（１７）の端部に配置されたキャリア（１２）を有しており、水中航走体（１０）を保持するために前記キャリア（１２）に配置された保持装置（１３）を有しており、水（４０）中に配備された水中航走体（１０）を音響的に位置決定するために前記キャリア（１２）に配置されたトラッキング装置（２５）を有しており、前記保持装置（１３）が、該保持装置（１３）から水中航走体（１０）を解放するために制御可能な保持部材（１３）を有している形式のものにおいて、
   前記トラッキング装置（２５）が、細長く形成された前記キャリア（１２）の所定の端部に配置されており、前記キャリア（１２）が、その中央の長さ領域において前記保持ケーブル（１７）に旋回可能に枢着されており、前記保持装置（１３）からの水中航走体（１０）の解放後に、水中航走体（１０）を降下する降下位置から前記保持ケーブル（１７）に設けられたキャリア枢着点の好ましくは最大で下側で前記トラッキング装置（２５）が位置するトラッキング位置へと前記キャリア（１２）を旋回させるために作動可能な旋回装置（３０）が設けられていることを特徴とする、無人の水中航走体の降下またはトラッキングのための装置。
2. 前記トラッキング装置（２５）が、前記キャリア（１２）の前記端部に配置されており、該端部が、水中航走体（１０）の船尾を把持する前記保持装置（１３）の後方の保持部材（１３１）に面している、請求項１記載の装置。
3. 前記キャリア（１２）が、その降下位置では前記保持ケーブル（１７）に対してほぼ垂直に配向されており、前記キャリア（１２）が、そのトラッキング位置では前記保持ケーブル（１７）に対してほぼ平行に配向されている、請求項１または２記載の装置。
4. 前記旋回装置（３０）が、前記キャリア（１２）の前記降下位置への移行により緊張可能なばね（３２）と、前記キャリア（１２）を少なくとも前記降下位置において前記保持ケーブル（１７）にロックする解離可能なロック装置（３１）とを有している、請求項１から３までのいずれか一項記載の装置。
5. 前記ロック装置（３１）が、前記保持装置の開放時に遅延して解離可能である、請求項４記載の装置。
6. 前記保持ケーブル（１７）の端部が、取付け帯状部材（１５）によって形成されており、該取付け帯状部材（１５）において前記キャリア（１２）のケーブル側の枢着点が回動ピン（１６）によって実現されており、前記ばね（３２）が、渦巻きばね（３３）として形成されており、該渦巻きばね（３３）の一方のばね端部（３３１）が前記取付け帯状部材（１５）に位置固定されており、前記渦巻きばね（３３）の他方のばね端部（３３２）が前記キャリア（１２）に位置固定されている、請求項４または５記載の装置。
7. 前記ロック装置（３１）が、ばね負荷されたブロッキング部材（３４）と、該ブロッキング部材（３４）を収容するロック溝（３５）とを有しており、前記ブロッキング部材（３４）と前記ロック溝（３５）とが、前記取付け帯状部材（１５）および前記キャリア（１２）に択一的に形成されており、前記ブロッキング部材（３４）が、ロックばね（３６）のばね力に抗して前記ロック溝（３５）から機械的または電磁的に引抜き可能である、請求項６記載の装置。
8. 前記キャリア（１２）が、そのトラッキング位置において前記保持ケーブル（１７）に係止されている、請求項４から７までのいずれか一項記載の装置。
9. 前記ブロッキング部材（３４）が、前記キャリア（１２）に配置されており、前記取付け帯状部材（１５）が、９０°だけずらされた２つのロック溝（３５，３９）を有しており、該２つのロック溝（３５，３９）のうち、前記キャリア（１２）の降下位置における１つのロック溝（３５）と、前記キャリア（１２）のトラッキング装置における１つのロック溝（３９）とが、それぞればね負荷されたブロッキング部材（３４）を収容する、請求項８記載の装置。

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