JP5242809B2

JP5242809B2 - 浮力消散装置および不審な船を阻止する方法

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Publication number: JP5242809B2
Application number: JP2011547969A
Authority: JP
Inventors: デュポン、ジェームズ・エイチ．; パターソン、ウィリアム・エヌ．; ロアー、リチャード、デー．
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: EP2391593B1; EP2391593A2; JP2012516426A; EP2391593A4; US7730838B1; WO2010087952A3; US20100192798A1; WO2010087952A2; US7895948B2

Description

本発明は浮力消散による船舶の阻止に関する。

現在、不審な船から港を保護し、密航者を妨げ、公海における艦船のテロリストの活動を阻止する必要がある。法執行職員が抱えている１つの問題はこれらの不審な船を妨げることである。港に対して脅威の姿勢を取り、不法の薬物または武器を携帯し、または幾つかの他の違法又は不法の活動に関与している船は、不審な船または搭載された痕跡を破壊せずにはおよび任意の致命傷を負わせずには阻止するのが難しい。

したがって、船を破壊せず、致命傷を負わせずに不審な船を妨げる装置及び方法が通常必要とされている。

幾つかの実施形態による浮力消散装置の機能図である。幾つかの実施形態による浮力消散装置の動作図である。幾つかの実施形態による浮力消散装置の制御システムのブロック図である。幾つかの実施形態による船を妨げる手順のフローチャートである。

以下の説明及び図面は特別な実施形態を十分に示し、当業者がそれらを実行することを可能にする。他の実施形態は構造的、論理的、電気的、プロセス及び他の変更を組み込むことができる。例は単に可能な変形の代表的なものである。個々のコンポーネント及び機能はそれらが明白に必要とされなければ随意選択的であり、動作のシーケンスは変更することができる。幾つかの実施形態の部分および特性はこれらの他の実施形態に含まれるかそれらの代用にされることができる。請求項に記載されている実施形態はこれらの請求項の全ての利用可能な等価物を含んでいる。

図１はある実施形態による浮力消散装置の機能図である。浮力消散装置100は多量のガスを発生し、船の浮力を消散するために船の吃水線より下で多量のガスを拡散する。十分に多量のガスの発生と、船の近くまたは船の下で気泡を発生することにより、船の浮力は消散される。したがって浮力消散装置100は不審な船の航路を変更または逸らし、恐らくは不能にするための非致命的方法を与える。

浮力消散装置100は特に、転送シェル102、推進剤104、拡散装置110、バラスト112、信管114、エネルギ蓄積素子116、圧力シリンダ118、点火装置120を含むことができる。拡散装置は拡散ポート108を含むことができる。浮力消散装置100は種々の素子の動作を制御するための制御システム122を含むこともできる。点火装置120は推進剤104の点火に使用される爆発材料を含むことができる円錐形素子106を含むことができる。点火装置120は推進剤104と共に多量のガスを発生するためのガス発生器を具備することができる。

図２はある実施形態による浮力消散装置の動作を示している。浮力消散装置100は船202の吃水線206の下で気泡204を生じる多量のガスを発生する。船202はあるタイプの脅威の姿勢を取っているかある種の違法または不法の活動に関与している不審な船である。気泡204は船202の浮力を消散する。気泡204は置き換えられる水208の量よりも非常に圧縮されているので、船202の浮力は消散または妨害される。これらの実施形態では、排出時のより高い圧力のガスは、ガスの圧力と水圧が気泡204のエンベロープを生成するための平衡に到達するまで水を置換する。

図１及び２を共に参照すると、実施形態にしたがってガス発生器は推進剤104から多量のガスを発生するように構成されることができ、拡散装置110は船202の吃水線206の下で多量のガスを拡散するように構成されることができ、点火装置120はガス発生器に結合され推進剤104を点火するように構成されることができる。圧力シリンダ118は点火後に推進剤104が燃焼し迅速に膨張することを可能にするための領域を浮力消散装置内に与えることができる。

エネルギ蓄積素子116は点火装置120へエネルギを与え、同様に浮力消散装置100の他の素子にもエネルギを与えることができる。エネルギ蓄積素子116は例えば電池又はキャパシタであることができる。

バラスト112は吃水線206の下の予め定められたレベルに浮力消散装置100を維持するように構成されることができる。バラスト112は予め定められた密度の材料を具備することができ、または水バラストであることができる。バラスト112は推進剤104が点火される前に、浮力消散装置100が吃水線206よりも下であることを確証するために使用されることができる。

推進剤104はエアバッグ推進剤であるかガス発生剤であることができる。幾つかの実施形態では、推進剤104は（例えばペレット状の）硝酸銅（ＣｕＮＯ_３またはＣｕ（ＮＯ_３）_２）または（例えば粉末状の）過塩素酸カリウム（ＫＣＬＯ_４）のような酸化剤であることができる。幾つかの実施形態では、推進剤104は鋳造される（即ち鋳型に注がれ凝固される）ことができるが、実施形態の技術的範囲はこのことに限定されない。

幾つかの実施形態では、拡散装置110は多量のガスがガス発生期間中に脱出し、多量のガスを拡散することを可能にするための複数の拡散ポート108を含むことができる。拡散ポート108は急速に膨張するガスが放射状に拡散することを可能にするために拡散装置110周辺で放射状に位置される孔を具備することができる。高い圧力のガスと低い圧力の水との間の圧力の差によって、水208を浮力消散装置100から阻止することができる。ある実施形態では、拡散ポート108は浮力消散装置100に水が入ることを阻止するためのカバーを含むことができる。カバーはガスが発生されるとき破壊または外れることができる。

幾つかの代わりの実施形態では、拡散ポート108は膨張するガスが放射的に拡散することを可能にするために拡散装置110の周囲に放射的に位置される一方方向の拡散ポートを具備する。一方方向の拡散ポートを含むことは水208が浮力消散装置100に入ることを阻止できる。

信管114は推進剤104の爆発を開始するように構成されることができる。信管114は船202のような不審な船が検出されたとき推進剤104の爆発を起こすことができる。幾つかの実施形態では信管114は吃水線206と衝突するときに爆発を開始し、予め定められた時間後に推進剤を爆発させる着発信管であってもよい。代わりに、信管114は船202と衝突するときに爆発を開始するように構成されることもできる。信管114は船202を磁気検出したときに爆発を開始できる磁気信管、予め定められた時間後に爆発を開始できる時限信管、または船202の予め定められた近接距離に基づいて爆発を開始できる近接信管も具備することができる。

転送シェル102は浮力消散装置100のコンポーネントを含むように構成された軽重量の転送シェルであってもよい。転送シェル102はアルミニウム又はチタニウムの合金のような軽重量の材料で構成することができ、或いはプラスティックであってもよい。幾つかの実施形態では、転送シェル102の一部は多量のガスが脱出し気泡204を発生することを可能にするためにガスの発生期間中に破裂或いは爆破するように構成されることができる。幾つかの実施形態では拡散装置110と拡散ポート108は必要とされない。

幾つかの実施形態では、浮力消散装置100は銃砲により発射されるように構成されることができる。これらの実施形態では、浮力消散装置100の転送シェル102と種々のコンポーネントは発砲に耐えるのに十分な強度である。他の実施形態では、浮力消散装置100はミサイルとして発射されることができ、ロケットエンジン（図示せず）と誘導システム（図示せず）を含むことができる。他の実施形態（図示せず）では、浮力消散装置100は空気大砲から発射されることができ、または携帯して発射されることができる。幾つかの他の実施形態では、浮力消散装置100は銃で発射された発射体に取付けられることができる。他の実施形態では浮力消散装置100は空中投下される弾筒を具備することができる。他の実施形態では、浮力消散装置100は機雷として動作することができ、船202のような船舶が上または付近を通過するときに付勢するように構成されている（信管114のような）センサを含むことができる。幾つかの実施形態では、浮力消散装置100は魚雷中に設けられることができ、誘導線により船202のような目的へ誘導されることができる。

幾つかの実施形態では、浮力消散装置100は推進剤の装填サイズが点火される推進剤104の量を変化するように選択可能である可変の推進剤搭載量を与えるように構成されることができる。これらの実施形態では、２以上の点火装置120が使用されることができる。推進剤の装填サイズは船202の寸法またはトン数の評価に基づいて選択することを可能にするためユーザにより選択可能であることができる。これらの実施形態では装填サイズ選択装置が推進剤の装填サイズがユーザにより選択されることを可能にするために設けられることができる。推進剤104の別の部分が添加される推進剤の量を変化するために点火され、およびガス発生器により発生されるガス量を制御するために燃焼されることができる。幾つかの実施形態では、ユーザは船の寸法（例えば非常に大型、大型、中間型、又は小型）を選択することができ、推進剤の装填サイズはそれにしたがって変化されることができる。これらの実施形態では、浮力消散装置100は推進剤の装填サイズが適切に選択することを可能にすることにより船に対して非致命的な妨害を与えることができ、それによって船202は破壊されない。

幾つかの他の実施形態では、推進剤の装填サイズは船202が破壊又は沈没される可能性がある致命的妨害を与えるために選択的に増加されることができる。このようにして浮力消散装置100は例えば破壊的材料が搭載されている可能性がある不審な船を転覆するように構成されることができる。推進剤104の量を変化することにより、浮力消散装置100はその領域で遭遇される可能性がある種々の状況について拡大縮小が可能である。

図３はある実施形態による浮力消散装置の制御システムのブロック図である。浮力消散装置の制御システム300は浮力消散装置100（図１）の制御システム122（図１）に対応することができ、浮力消散装置100（図１）の種々の動作を制御するために使用されることができる。浮力消散装置の制御システム300は浮力消散装置の制御回路302、装填サイズ選択装置304、バラスト制御素子312、信管回路314、点火回路320、推進剤制御素子322を含むことができる。浮力消散装置の制御システム300はエネルギ蓄積素子116（図１）に対応するエネルギ蓄積素子316も含むことができる。

図１乃至３を参照すると、制御回路302は特に推進剤104を点火装置120で点火するための点火回路320へ点火信号を与えるように構成されることができる。信管回路314は爆発信号を制御回路302へ提供するために信管114に応答することができ、この制御回路302は点火装置120に推進剤104を点火させるために点火信号を点火回路320へ与えることができる。装填サイズ選択装置304は例えばユーザによる推進剤の装填サイズの選択を可能にすることができ、推進剤の制御素子322は推進剤の装填サイズの選択に応答することができる。これらの実施形態では、推進剤の制御素子322は、点火され燃焼される推進剤104の量を制御（例えば増加または減少）するために推進剤104の別の部分を選択的に点火するように装填サイズ選択装置304に応答できる。したがって、ガス発生器により発生されるガスの量は制御されることができる。

幾つかの実施形態では、装填サイズ選択装置304はユーザが船の寸法（例えば非常に大型、大型、中間型、又は小型）を選択することを可能にし、推進剤の装填サイズはそれにしたがって推進剤制御素子322に推進剤の装填サイズを変化させることができる。これらの実施形態では、浮力消散装置100は推進剤の装填サイズが適切に選択されることを可能にすることにより船202に対して非致命的な妨害を与えることができ、それによって船202は破壊されない。幾つかの他の実施形態では、推進剤の装填サイズは船202が破壊又は沈没される可能性がある致命的妨害を与えるために増加されることができる。推進剤104の量を変化することによって、浮力消散装置100は種々の動作状況に対して拡大縮小が可能である。

バラスト制御素子312は制御回路302からの信号に応答してバラスト112を制御できる。バラスト制御素子312は吃水線206より下に浮力消散装置100を維持するように構成されることができる。幾つかの実施形態では、バラスト制御素子312は吃水線206下の予め定められた深さに浮力消散装置100を維持するように構成されることができる。

浮力消散装置の制御システム300は幾つかの別々の機能素子を有するように示されているが、機能素子の１以上は組み合わされることができ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む処理素子のようなソフトウェア構成の素子および／または他のハードウェア素子の組合せにより構成されることができる。幾つかの実施形態では、浮力消散装置の制御回路302は１以上の処理素子を含むことができる。

図４はある実施形態による船を妨害する手順のフローチャートである。手順400は浮力消散装置100（図１）のような浮力消散装置により実行されることができるが、これは必須の要件ではない。

動作402で、推進剤の装填サイズは例えば不審な船のトン数の評価に基づいて選択されることができる。推進剤の装填サイズの選択は装填サイズ選択装置304（図３）を使用してユーザにより行われることができる。

動作404で、浮力消散装置を含む転送シェルが不審な船の方向へ発射される。前述の他の実施形態では、不審な船の付近に浮力消散装置を位置付ける他の技術が使用されることができる。

動作406で、爆発は信管114（図１）のような信管により点火されることができる。幾つかの実施形態では、爆発は転送シェルが水に衝突したときに開始されるが、しかしこれは必須の必要要件ではない。

動作408で、推進剤104（図１）のような推進剤はガスの迅速な発生を開始するために点火されることができる。幾つかの実施形態では、浮力消散装置の制御システム300（図１）は浮力消散装置100（図１）が不審な船の近く（それに近接近）或いはその下にあるときにガスの迅速な発生を開始するように構成されることができる。推進剤の装填サイズが選択可能である実施形態では、推進剤の選択された部分は別の点火装置により点火されることができる。

動作410で、ガスは不審な船の浮力を消散するため船の吃水線よりも下で気泡を発生するために拡散される。不審な船の浮力の消散は法執行職員がさらに容易に不審な船を阻止することを可能にする非致命的妨害効果を与えることができる。

要約書は27 C.F.R条文1.72(b)に準じて与えられており、要約書は読手が技術的説明の特徴および主旨を解明することを可能にすることを要求している。これは請求項の技術的範囲又は意味を限定或いは解釈するために使用されるものではないことを理解する。特許請求の範囲はここでは詳細な説明に組み込まれ、各請求項は別の実施形態として独立して自立している。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]推進剤から多量のガスを発生するためのガス発生器と、
船の浮力を消散するために前記船の吃水線の下に多量のガスを拡散するための拡散装置とを具備している浮力消散装置。
[２]前記ガス発生器は、前記推進剤を点火するように構成されている点火装置を含んでおり、
前記浮力消散装置はさらに点火後に前記推進剤が燃焼し膨張することを可能にするための領域を前記浮力消散装置内に与えるための圧力シリンダを含んでいる前記[１]記載の浮力消散装置。
[３]さらに前記吃水線の下に前記浮力消散装置を維持するためのバラストを具備している前記[１]記載の浮力消散装置。
[４]前記浮力消散装置は可変の推進剤負荷を与えるように構成されており、
推進剤の装填サイズは前記ガスの量を変化するように点火される前記推進剤の量を変化するように選択可能である前記[１]記載の浮力消散装置。
[５]前記推進剤の装填サイズは前記推進剤の装填の選択が前記船の寸法評価に基づくことを可能にするようにユーザにより選択可能である前記[４]記載の浮力消散装置。
[６]さらに、発生される前記ガスの量を変化するために点火される前記推進剤の量を制御するための複数の点火装置を具備しており、
各点火装置は前記推進剤の別々の部分を点火するように構成されている前記[４]記載の浮力消散装置。
[７]さらに、前記推進剤を具備し、前記推進剤はエアバッグ発生剤を具備している前記[１]記載の浮力消散装置。
[８]前記拡散装置はガス発生期間中に前記多量のガスが脱出し前記多量のガスを拡散することを可能にするための複数の拡散ポートを含んでいる前記[１]記載の浮力消散装置。
[９]前記拡散ポートは前記浮力消散装置に関して前記多量のガスを放射状に拡散するため前記拡散装置周囲に放射状に位置する孔を具備している前記[８]記載の浮力消散装置。
[１０]さらに、前記推進剤の爆発を開始させるように構成されている信管を具備している前記[１]記載の浮力消散装置。
[１１]さらに、前記信管に応答する信管回路と、
前記信管回路からの指示に応答して前記推進剤を点火するために点火装置へ点火信号を与えるように構成されている制御回路と、
ユーザによる推進剤の装填サイズの選択を可能にするための装填サイズ選択装置と、
点火される推進剤の量を制御するために推進剤の装填サイズの選択に応答する推進剤制御素子とを具備し、
前記推進剤の装填サイズの選択は発生される前記ガスの量を変化させる前記[１０]記載の浮力消散装置。
さらに、前記浮力消散装置を含むための前記転送シェルを具備している前記[１]記載の浮力消散装置。
[１３]前記転送シェルは前記多量のガスが前記転送シェルを脱出することを可能にするためガス発生期間中に破裂するように構成されている前記[１２]記載の浮力消散装置。
[１４]前記転送シェルは前記船の方向に銃砲で発射されるように構成されている前記[１２]記載の浮力消散装置。
[１５]多量のガスを発生するために推進剤を点火する点火装置を含むガス発生器と、
船の浮力を消散するために前記船の吃水線下に前記多量のガスを拡散するための複数の拡散ポートを具備している拡散装置と、
前記推進剤が点火後に燃焼して膨張することを可能にするための領域を前記浮力消散装置内に与えるための圧力シリンダと、
前記吃水線下に前記浮力消散装置を維持するためのバラストと、
前記推進剤の爆発を開始させるように構成されている信管とを具備している不審な船の阻止装置。
[１６]さらに、前記ガス発生器、前記拡散装置、前記圧力シリンダ、前記バラスト、前記信管を含むための転送シェルを具備し、
前記転送シェルは前記船の方向に銃砲で発射されるように構成され、
前記信管は予め定められた時間期間後、または前記船の検出時に、前記推進剤の爆発のために前記転送シェルと前記吃水線との衝突時に爆発を起こすように構成されている前記[１５]記載の装置。
[１７]さらに、推進剤の充填サイズが前記船の寸法評価に基づいてユーザにより選択可能にするための推進剤の充填サイズ選択制御回路を具備している前記[１６]記載の装置。
[１８]前記拡散ポートは前記多量のガスが放射状に拡散することを可能にするために前記拡散装置の周囲に放射状に位置されている孔を具備しており、
前記推進剤はエアバッグ発生剤を具備している前記[１７]記載の装置。
[１９]推進剤を点火することによりガスの迅速な発生を開始し、
前記船の浮力を消散するため気泡を発生するように前記船の吃水線下で前記ガスを拡散するステップを含んでいる浮力消散装置により船を阻止する方法。
[２０]前記浮力消散装置を含む転送シェルを前記船の方向へ発射し、前記浮力消散装置は前記吃水線下で前記船の方向へ進むように構成されており、
前記転送シェルと前記吃水線との衝突時に爆発を開始し、
前記吃水線との衝突後、または前記船の検出時に予め定められた時間期間後に前記推進剤を点火するステップをさらに含んでいる前記[１９]記載の方法。
[２１]さらに、前記船の寸法評価に基づいた推進剤の装填サイズのユーザによる選択を行い、前記推進剤の充填サイズの選択は発生される前記ガスの量を変化させる前記[２０]の方法。

Claims

推進剤と、
前記推進剤からある量のガスを発生するガス発生器と、
船の浮力を消散するために、前記ガス発生器によって発生された前記ガスを前記船の吃水線の下で放射状に拡散する、複数の拡散ポートを有する拡散装置と、
前記ガス発生器によって発生されるガスの量を変化させるために、点火される前記推進剤の量を変えるように、推進剤の装填サイズを制御する推進剤装填サイズ制御回路と、
を具備している、浮力消散装置。
前記推進剤装填サイズ制御回路は、前記船の寸法評価に基づいて、ユーザにより、前記推進剤の装填サイズが選択されることを可能にする、請求項１記載の浮力消散装置。
発生される前記ガスの量を変化させるように、点火される前記推進剤の量を制御するために、複数の点火装置をさらに具備しており、
ここで、各点火装置は前記推進剤の別々の部分に点火する、請求項１記載の浮力消散装置。
前記推進剤はエアバッグ発生剤を具備している請求項１記載の浮力消散装置。
前記ガス発生器によって発生された前記ガスが、ガス発生期間中に抜け出て、前記吃水線の下で拡散することを、前記複数の拡散ポートが可能にする、請求項１記載の浮力消散装置。
前記複数の拡散ポートは、前記浮力消散装置に対して放射状に前記ガスを拡散するために、前記拡散装置の周囲に放射状に配置された複数の孔を具備している請求項５記載の浮力消散装置。
前記推進剤の爆発を起こさせる信管をさらに具備している請求項１記載の浮力消散装置。
推進剤と、
前記推進剤の爆発を起こさせる信管と、
前記推進剤からある量のガスを発生するガス発生器と、
船の浮力を消散するために、前記ガス発生器によって発生された前記ガスを、前記船の吃水線の下で拡散する拡散装置と、
前記信管に応答する信管回路と、
前記信管回路からの指示に応答して前記推進剤に点火する点火装置へ点火信号を与える制御回路と、
ユーザによる推進剤の装填サイズの選択を可能にする装填サイズ選択装置と、
前記推進剤の装填サイズの選択に応答して、点火される推進剤の量を制御する推進剤制御素子と、
を具備し、
ここで、前記推進剤の装填サイズの選択は、発生される前記ガスの量を変化させる、浮力消散装置。
前記浮力消散装置を収容する転送シェルをさらに具備している請求項８記載の浮力消散装置。
前記転送シェルは、銃砲で発射される、請求項９記載の浮力消散装置。
ある量のガスを発生するために推進剤に点火する点火装置を含むガス発生器と、
船の浮力を消散するために前記船の吃水線の下で前記ある量のガスを拡散する、複数の拡散ポートを具備している拡散装置と、
前記推進剤が点火後に燃焼して膨張することを可能にする領域を前記浮力消散装置内に与える圧力シリンダと、
前記吃水線の下に前記浮力消散装置を維持するバラストと、
前記推進剤の爆発を起こさせる信管と、
前記ガス発生器と、前記拡散装置と、前記圧力シリンダと、前記バラストと、前記信管とを収容する転送シェルと、
前記船の寸法評価に基づいてユーザにより推進剤の装填サイズを選択可能にする推進剤装填サイズ選択制御回路と、
を具備し、
ここで、前記転送シェルは、前記船の方に銃砲で発射され、
前記信管は、予め定められた期間後にまたは前記船の検出時に前記推進剤を爆発させるために、前記転送シェルと前記吃水線との衝突時に爆発を起こさせる、不審な船の阻止装置。
前記複数の拡散ポートは、前記ガスが放射状に拡散することを可能にするために前記拡散装置の周囲に放射状に配置されている複数の孔を具備しており、
ここで、前記推進剤はエアバッグ発生剤を具備している、請求項１１記載の装置。
浮力消散装置により船を阻止する方法であって、
前記方法は、
前記船の寸法評価に基づいて、推進剤の装填サイズを選択するステップと、
推進剤に点火することによりガスの迅速な発生を開始するステップと、
前記船の浮力を消散するために、気泡を発生させるように、前記船の吃水線の下で前記ガスを放射状に拡散するステップと、
を含んでおり、
ここで、前記推進剤の装填サイズを選択するステップは、発生される前記ガスの量を変化させる、方法。
前記浮力消散装置を収容している転送シェルを前記船の前記吃水線の上から発射し、前記浮力消散装置が前記吃水線の下で前記船の方へ進むステップと、
前記転送シェルと前記吃水線との衝突時に爆発を起こさせるステップと、
前記吃水線との衝突後から予め定められた期間後に、または前記船の検出時に、前記推進剤に点火するステップと、
をさらに含んでいる請求項１３記載の方法。
浮力消散装置により船を阻止する方法であって、
前記方法は、
転送シェルを前記船の前記吃水線の上から発射し、前記浮力消散装置が前記吃水線の下で前記船の方へ進むステップと、
前記転送シェルと前記吃水線との衝突時に爆発を起こさせるステップと、
前記吃水線との衝突後から予め定められた期間後に、または前記船の検出時に、推進剤に点火して、ガスの迅速な生成を開始するステップと、
前記船の浮力を消散するために、気泡を発生させるように、前記船の吃水線の下で前記ガスを拡散するステップと、
前記船の寸法評価に基づいて、推進剤の装填サイズのユーザによる選択を行うステップと、
を含んでおり、
ここで、前記推進剤の装填サイズの選択は、発生される前記ガスの量を変化させる、方法。