JP7491955B2 - ケーブルに吊り下げられた物体をロックするための装置 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルから吊り下げられた物体をロックするための装置に関する。本発明は、物体をケーブルに沿った異なる位置に配置することを可能にする。本発明は、ソナー検出の分野において、より具体的には、しばしば「吊り下げ式ソナー」と呼ばれる空中ソナーに対して特に有用であることが証明されている。この特定の分野は、ヘリコプター又はドローンから所望の深さでソナーアンテナを沈めることにある。

対潜水艦戦の状況下では、所与の領域で水中の潜水艦を検出できるようにするために、ソナー、特にアクティブソナーが一般的に使用される。これに関連して、空中プラットフォーム（ヘリコプター又はドローン）からのソナーの配備は、このようなプラットフォームが潜水艦に対して非常に機動性が高いため、特に効果的であることが証明されている。

より正確には、ヘリコプターは、ケーブルによってそれらのプラットフォーム（言い換えれば、ヘリコプター）にリンクされているソナー送信機及び受信機を配備するために使用される。これらは「吊り下げ式ソナー」と呼ばれる。以下では、水中ケーブルリンクサブアセンブリをアンテナと呼ぶ。これは、実際のソナー送信機と受信機、及び送信機と受信機に関連する潜在的な電子機器を備える。これはまた、環境センサを備えることもできる。

より一般的には、本発明は、これが空中であろうと又は水中であろうと、キャリアから吊り下げられるべき任意の物体に関する。

吊り下げ式ソナーの主題に戻ると、知られているように、ヘリコプターの内側に配置されたウインチを使用して、アンテナをプラットフォームから水中に落とし、アンテナの水中への浸漬を制御し、アンテナを回収する。ケーブルはアンテナに固定されており、浸漬の深さはヘリコプターからケーブルを引き込んだり、又は引き出したりすることによって調整される。

ウインチを使用してアンテナを上下させると、ケーブルが水中で大きな抗力を発生させる。この抗力は、引き出されたケーブルの長さのために、アンテナが到達する深さとともに増加する。したがって、アンテナが上下する速度は、ケーブルの移動によって発生する抗力によって制限される。深さが深いほど、アンテナを下げなければならない速度が遅くなり、これは、アンテナがその重量からそれ自体の抗力とケーブルの抗力を差し引いただけで下向きに引っ張られるためである。アンテナを上げるとき、ウインチはケーブルに、アンテナの重量に全体の抗力を加えたものに等しい力を加える必要がある。かなりの抗力を処理できるウインチが使用される場合がある。ケーブルは、ウインチによって加えられる張力に耐える寸法にする必要がある。この力が大きいほど、ケーブルの断面積を大きくしなければならず、これにより抗力がさらに増加する傾向がある。

水中を通るケーブルの移動における抗力を制限するために、本出願会社は、アンテナ内にウインチを配置する可能性を調査した。そこで次に、アンテナをケーブルにロックする問題が生じる。アンテナの内側に配置されたウインチは、ウインチアクチュエータをブロックできるブレーキによってこの機能を簡単に実行できる。このブレーキは、アンテナが移動していない限り、アクティブであってもよく、又は言い換えれば作動している。或いは、ブレーキはパッシブブレーキであってもよい。言い換えれば、ウインチが動いているときにブレーキが作動する。ブレーキがアクティブブレーキであろうと又はパッシブブレーキであろうと、どちらの場合も、ブレーキを操作する際のエネルギー消費は、アクティブブレーキの場合はアンテナが動かないフェーズの間、又はパッシブブレーキの場合はウインチの動作のフェーズの間、かなりの時間にわたって拡大する。

本発明は、アンテナの重量を利用することによってブレーキのエネルギー消費を削減しようとするものである。本発明は、例えばアンテナを、又はより一般的にはケーブルに沿って配置される物体をスライドさせるために、アンテナにウインチがない場合でも実施することができる。

この目的のために、本発明の主題は、ケーブルから吊り下げられた物体をロックするためのロック装置であり、この装置は、ケーブル及びクランプを備え、ケーブルは、クランプを通過し、実質的に垂直な軸に沿って延び、クランプは、物体に接続された固定部分、少なくとも２つの可動ジョー、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを備え、２つのジョーは、ケーブルの軸に垂直な方向に互いに対して並進移動することができ、２つのジョーはケーブルと接触して、閉鎖位置でクランプして開放位置でケーブルから離れることによってケーブルを固定し、固定部分には、ジョーと同じ数の傾斜面があり、傾斜面は上部に向かってケーブルの軸に近づくようにケーブルの軸に対して傾斜しており、ジョーのそれぞれは傾斜面の１つに沿ってスライドするように構成されており、スライドすることによってジョーが開放位置から閉鎖位置へ通過できるようになり、クランプは、ジョーをケーブルから遠ざけるように構成された弾性要素をさらに備え、第１のアクチュエータは、ジョーを上方に移動させ、それらをそれぞれの傾斜面に沿ってスライドさせ、クランプを閉じることを可能にするように構成され、第２のアクチュエータは、固定部分に対してケーブルを下向きに引っ張り、クランプが開くのを可能にするように構成されている。

弾性要素は、各ジョーの間に有利に配置され、ジョーを互いに分離するのに役立つ。

ジョーは、ケーブルの軸の周りに半径方向に均一に有利に分布され、ジョーの移動は、ケーブルの軸に対して対称である。

固定部分はジョーと同じ数の溝を有利に備え、各ジョーは溝の１つにスライドし、関係しているジョーに関連する傾斜面は溝の底を形成し、溝は、ケーブルの軸の周りの半径方向の平面に関係するジョーのための横方向のガイダンスを提供するように構成されている。

ケーブルの軸の周りの半径方向の平面において、各ジョーは、有利には、実質的に直角台形の形状の断面を有し、その第１の側面は、２つの直角に隣接し、ケーブルの軸に平行であり、関係しているジョーの第１の面に属し、第１の面はケーブルを押すようになるように構成され、第１の側面の反対側の第２の側面は関係しているジョーの第２の面に属し、第２の面は傾斜面に接触するようになっている。

傾斜面は、ケーブルの軸に対して角度αだけ有利に傾斜し、摩擦係数ｆ２は、ジョーとケーブルとの間で定義され、摩擦係数ｆ２は、物体の重量の効果によってクランプをセルフロックさせるように角度αのタンジェント以上である。

摩擦係数ｆ１は、各ジョーと対応する傾斜面との間で有利に定義され、摩擦係数ｆ１は実質的にゼロである。

或いは、摩擦係数ｆ２は、物体の重量の効果によってクランプをセルフロックさせるように、角度αとアークタンジェントｆ１の合計のタンジェント以上である。

第２のアクチュエータは、有利には、物体の内側に配置され、ケーブルを引き込み、そして引き出すように構成されたウインチである。

各ジョーは、ケーブルを押すようになる第１の面を有利に備え、第１の面は、ケーブルの形状を補完する形状を有する。

固定部分は、物体に対して軸に沿った並進移動の自由度を有し得る。

固定部分は、第２の弾性要素によって物体に接続することができる。

第２の弾性要素は、軸に沿った並進移動において、且つ他の自由度においても、物体に対して固定部分の柔軟性を可能にするように有利に構成される。

第２の弾性要素は、物体の運動エネルギーの大部分を弾性要素の変形における位置エネルギーに変換するように有利に構成される。

第２の弾性要素は、有利には、物体の運動エネルギーから得られる位置エネルギーを放散させることができる吸振特性を有する。

本発明は、例として提供される一実施形態の詳細な説明を読むことでよりよく理解され、さらなる利点が明らかになるものであり、この説明は、添付の図面によって示されている。

それぞれが１つの吊り下げ式ソナーを備えた、様々なキャリアを示す。 それぞれが１つの吊り下げ式ソナーを備えた、様々なキャリアを示す。 図１ａ及び１ｂの吊り下げ式ソナーのアンテナの第１の変形実施形態を示す。 図１ａ及び１ｂの吊り下げ式ソナーのアンテナの第２の変形実施形態を示す。 図１ａ及び１ｂの吊り下げ式ソナーのアンテナの第２の変形実施形態を示す。 本発明によるロック装置に含まれるクランプの動作原理を説明している。 本発明によるロック装置に含まれるクランプの動作原理を説明している。 本発明によるロック装置に含まれるクランプの動作原理を説明している。 本発明によるロック装置に含まれるクランプの動作原理を説明している。 セルフロッククランプを達成することに成功するために選択されるパラメータを示す。 セルフロッククランプを達成することに成功するために選択されるパラメータを示す。 アンテナを支持するケーブルの軸に垂直な平面内の部分断面のクランプを示す。 クランプの変形例を示す。 クランプの変形例を示す。 クランプの変形例を示す。

明確にするために、同一である要素は、様々な図において同じ参照番号で示されている。

本発明の詳細な説明は、吊り下げ式ソナー、より具体的には、キャリアに固定されたケーブルからぶら下げられたソナーアンテナに関連して与えられる。本発明はソナーに限定されず、ケーブルからぶら下がっておりケーブルに沿ってスライドすることができる任意の物体に使用することができる。

図１ａは、水面上にホバリングしているドローン１０を示し、その水面には参照番号１１が与えられている。ドローン１０は、ケーブル１４によってドローン１０に取り付けられたアンテナ１２を備えるアクティブ吊り下げ式ソナーを備えている。このタイプのソナーは特に、潜水艦の物体を検出して分類することを可能にする。図１ｂは、ケーブル１４によってヘリコプター１６に取り付けられたアンテナ１２を備えるアクティブ吊り下げ式ソナーもまた備えているヘリコプター１６を示している。水上にそれ自体を配置することができる任意のタイプのキャリアは、アクティブ吊り下げ式ソナーを備えてもよい。キャリアは、アンテナを水中で所望の深さまで下げ、音響検出フェーズを実行し、アンテナを上げて、ミッションを終了するか、又は他のミッションを実行することができる。

図２は、アクティブ吊り下げ式ソナーのアンテナ２０の第１の変形実施形態を示している。アンテナ２０は、音響送信機２２、音響受信機２４、及びモータ駆動ウインチ２６を備えている。ウインチ２６は、ケーブル１４の引き込み及び引き出しに使用される。ケーブル１４の自由端２７は、アンテナ２０をドローン１０又はヘリコプター１６などのキャリアに取り付けることを可能にする。アンテナ２０は、アンテナ２０がケーブル１４からぶら下がっているときに垂直であり、重力のみを受ける、軸２８に沿って延びる。アンテナ２０は、軸２８を中心に実質的に回転する形状を有する。音響送信機２２及び音響受信機２４は、軸２８の周りに半径方向に配置される。

音響送信機２２及び音響受信機２４は、アンテナ２０のケーシング２９に固定され得る。音響送信機２２及び音響受信機２４は、アンテナ２０の別個の領域に配置することができ、これらの領域は、図２に示すように互いに重ね合わされる。或いは、例えば、国際公開第２０１５／０９２０６６号パンフレットで公開され、本出願人の名前で出願された特許出願に記載されているように、これらの領域が散在していてもよい。

ウインチ２６は、アクチュエータ３０によってモータ駆動される。より正確には、アクチュエータ３０は、ケーブル１４が巻かれたリール３２を回転させることを可能にする。アクチュエータ３０は、電気若しくは油圧モータ、又はより一般的には、空気を入れ換えることなく限られたスペースで動作することができる任意の形態のエネルギーを使用するモータであり得る。それは、アンテナ２０内のスペースを解放するためにリール３２の内側に有利に配置される。ケーブル１４は、その引き出し部分に関して、垂直軸２８に沿って延びる。アンテナ２０は、重力の効果によってぶら下がる。図２において、リール３２は、水平軸３４の周りを回転する。或いは、ケーブル１４は、垂直軸を有するリールの周りに巻かれ得る。リール機構により、ケーブル１４をリール３２に収容することができる。リール機構により、ケーブルガイドは、リールの軸に沿って前後に並進移動されて、ケーブル１４をリール３２上に連続する層で収容する。垂直軸リールの場合、リールは静止したままであってもよく、このときリール機構は、その並進移動を行うことに加えて、リールの周りを回転する。このような機構は、特にフィッシングリールに存在する。或いは、リールはその軸の周りを回転することができ、リール機構のガイドは、アンテナ２０のケーシング２９に対して並進的にのみ移動する。

リール３２及びアクチュエータ３０から形成されたウインチ２６は、アンテナ２０の内部、例えば、音響受信機２４の間に配置された内部ボリューム３６に配置される。

アンテナ２０はまた、特に送信機２２によって送信される音響信号を生成し、受信機２４によって受信される音響信号を処理し、アクチュエータ３０を駆動することを可能にする、電子モジュール３８を備える。

アンテナ２０のすべてのコンポーネントの動作に必要な電力は、キャリアから与えられ、ケーブル１４を介して供給され得る。しかし、この解決策は、必要なすべての電力を運ぶことができるようにするために、ケーブル１４の断面積を増加させる必要がある。特に、音響送信機には、数キロワットのオーダーとなり得る高い瞬時電力を供給する必要がある。ケーブル１４は数百メートルを超える長さである可能性があるため、ケーブル１４に沿ったオーム損失の影響を制限するのに十分なだけ大きい断面積を有するケーブルを提供する必要がある。これはリール３２の寸法を増加させる傾向があり、ケーブル１４のほぼすべての長さを収容できなければならない。さらに、音響伝送フェーズの間、ケーブルを介したデータの伝送は、ケーブル１４を介した電力の伝送によるデータの破損を防ぐために中断されなければならない。

ケーブル１４を介した高電力伝送の期間を制限するために、アンテナ２０は、アンテナ２０の下部、又は少なくともウインチ２６を含むボリューム３６の下部に有利に配置されるバッテリ４０を備えていることが有利であり、それによりアンテナが、特にケーブル１４にぶら下がっているときの下降中に、より良い垂直方向を維持できるようにする。バッテリ４０は、ケーブル１４を介した電力の伝送を円滑にすることを目的とすることができ、これにより、ケーブル１４の導電体の断面積を減少させることが可能になる。この目的のために、バッテリ４０は、従来、高電力でミッションの期間のわずかな部分だけ送信する音響送信機２２に、電力を供給することができる。ケーブル１４を介した電力伝送を完全に省くことも有利である。次に、バッテリ４０は、アンテナのすべての電気負荷、特にウインチ２６、電子モジュール３８、並びに音響送信機２２及び受信機２４などに電力を供給する。バッテリ４０を再充電するために、アンテナは、特定のコネクタ又は、ケーブル１４から独立している再充電手段、例えば、非接触で、例えば誘導性である再充電領域４２を備える。バッテリ４０は、特定のコネクタを接続することによって、又は領域４２を専用インダクタの近くに配置することによって、キャリア１０又は１６に搭載されて再充電され得る。

アンテナ２０はまた、アンテナ２０から海底までの距離を判定することを可能にするサウンダー４４、及び測定されるアンテナ２０が到達する深さの関数として水の温度の変化を与える温度センサ４６などの環境センサを備え得る。具体的には、水中での音波の伝播は、水の温度の変化に依存する。これらのセンサはまた、バッテリ４０によって電力を供給され得る。

図３ａ及び３ｂは、本発明によるアクティブ吊り下げ式ソナーのアンテナ５０の第２の変形実施形態を示している。この変形例では、ソナー受信中、おそらくアームに配置されている音響受信機２４は、アンテナ５０のケーシング２９から離れて展開される。対照的に、ウインチ２６の動作中、音響受信機２４は、アンテナ５０が水中で下降及び上昇している間のアンテナ５０の抗力を制限するためにケーシング２９に対して収容される。このタイプの展開可能なアンテナは、本出願者によってすでに開発されている。このタイプのアンテナでは、音響受信機はアンテナに配置された電気機械機構によって展開される。この機構は、音響受信機を支えるアームを動かす電気モータを備えている。モータは、アームを展開及び引き込みするために作動する。この機構は重くてかさばるものである。

音響受信機２４を支えるアームを動かすためのそのような電気機械的機構をアンテナ内に維持することが可能である。或いは、第２の変形例は、この機構を省くことができる。

アンテナ５０は、音響受信機２４が配置される展開可能なアーム５２を備える。アーム５２は、軸２８の周りの完全な音響検出を確実にするために、軸２８の周りに有利に規則的に分散されている。図３ａは、アーム５２がケーシング２９に対して折り畳まれているアンテナ５０を部分的に示している。図３ｂはまた、アンテナ５０を部分的に示しており、ここで、アーム５２は、ケーシング２９から離れて展開されている。アーム５２は、ケーシング２９に対して、及び本体５４に対してヒンジで留められ、環状部形状のカバーを形成し、これは、軸２８に沿ったケーシング２９に対して並進して動くことができる。本体５４は、例えば、軸２８の周りの回転するものであり、ケーブル１４は、環の穴を介して本体５４を通過する。

この２ヒンジアプローチは、本体５４の移動中にアーム５２がケーシング２９から離れるか、又はケーシング２９に近づくことを可能にする。より正確には、図３ａに示される本体５４の位置において、アーム５２は、ケーシング２９に対して折り畳まれ、図３ｂに示される本体５４の位置では、アーム５２は、ケーシング２９から離れて展開される。

アーム５２は、ピボットリンクによってケーシング２９及び本体５４に直接ヒンジで留めることができる。展開されると、アーム５２は水平に位置するか、又は軸２８に対して傾斜している。このタイプの機構の動力学は非常に単純である。これらの動力学は、キャリアが水面に浮かぶソナーブイで特に採用されている。しかしながら、キャリアがドローン又はヘリコプターの場合、このアームの向きによって音響検出が低下する可能性がある。具体的には、この向きでは、音響受信機２４は、キャリアによって生成されるノイズの影響を受ける。したがって、アーム５２が展開されるときに垂直方向となるように準備することが好ましい場合がある。言い換えれば、本体５４の並進移動の間、アームを軸２８に平行に保つことが望ましい場合がある。これを行うために、アーム５２は、４本のバーの変形可能な平行四辺形リンケージによってヒンジで留めることができる。より正確には、平行なセグメントを有する２つのバー５６及び５８は、一方ではリンク６０及び６２によってそれぞれアーム５２にヒンジで留められ、他方ではリンク６４及び６６によってそれぞれケーシング２９にヒンジで留められる。バーの１つ、示されている例ではバー５８は、バーがアーム５２にヒンジで留められているポイントから離れて位置するポイントで、且つ、バーがケーシング２９にヒンジで留められているポイントから離れて位置するポイントで、リンク６８によって本体５４にヒンジで留められている。したがって、本体５４が並進的に移動すると、バー５８は、そのヒンジを中心にケーシング２９に旋回し、アーム５２を駆動する。バー５６は、アーム５２によって駆動され、また、ケーシング２９に対して旋回する。この移動の間、ケーシング２９に対するアーム５２の向きは変化しない。示されている例では、アーム５２は軸２９に平行のままである。示されているように、複数のアーム５２（示されている例では２つ）を同じ２つのバー５６及び５８にヒンジで留めることが可能である。より正確には、２つのアーム５２のそれぞれが、バー５８及びバー５６にヒンジで留められている。上記のように、アンテナ５０は、軸２８の周りに分散された複数のアーム５２を備えてもよい。これらの様々なアーム５２を支えるために、アンテナ５０は、軸２８の周りにも半径方向に分布している複数の一連の２つのバー５６及び５８を備えている。

ケーシング２９に対する本体５４の並進移動は、この移動を直接確実にする電気機械式アクチュエータによって達成することができる。アクチュエータは、例えば、本体がケーシング２９に固定され、アクチュエータの本体に対して並進的に移動するそのロッドが本体５４に固定された、線形油圧シリンダから形成される。逆の構成もまた可能である。

有利には、ケーシング２９及び本体５４に加えられる重力による力を使用することによって、ケーシング２９と本体５４との間のアクチュエータを省くことが可能である。具体的には、ケーシング２９は、アーム５２を展開するのに利点があり得る重いコンポーネントを含み得る。これを行うために、本体５４は、ケーブル１４をクランプし、本体５４に対してケーブルを固定するように構成されたクランプ７０を備えている。

クランプ７０が開放位置にあるとき、ケーブル１４は、本体５４に対して自由であり、ヒンジ６８を介したアーム５２の重量に関連するその重量は、本体５４を下向きに、すなわちケーシング２９に向かって駆動する。この位置では、アーム５２も下向きに、すなわちケーシング２９に対して折り畳まれた位置まで駆動される。このクランプ開放位置は、図３ａに示されている。

クランプ７０が閉鎖位置にあるとき、ケーブル１４は、本体５４に対して固定されている。この位置では、ウインチ２６を作動させてケーブルを引き出し、したがってケーシング２９及びそれに固定された機器を、重力の効果によって本体５４に対して下降させるようにすることが可能である。ケーシング２９に対する本体５４のこの相対的な動きにより、アーム５２は、図３ｂに示される位置に展開される。これは、アーム５２、及び適切な場合にはバー５６及び５８が、ケーシング２９及びそれに固定されているすべてのコンポーネントよりも軽い場合に可能である。この条件は、重いコンポーネント、特にバッテリ４０及びケーシング２９内のウインチ２６が存在するため、一般に容易に満たされる。クランプ７０が閉じられた後にケーブル１４を引き出すことを目的としたウインチ２６の作動は、ケーシング２９に対する本体５４の相対的な動きと協調する方法で実行される。より正確には、引き出されるケーブルの長さは、ケーシング２９に対する本体５４の並進移動の長さに実質的に等しい。ケーブルをより長く引き出すと、リール３２とクランプ７０との間にたるんだケーブルが存在するリスクが生じる。ケーブルをより短く引き出すと、アーム５２を完全に展開することができない。ウインチ２６を作動させることにより、アーム５２の展開を制御することが可能である。

アーム５２の展開と同様に、クランプ７０は、その閉鎖位置を維持するために重力を利用し、それにより、クランプを操作する際のエネルギーの消費を低減することを可能にする。もちろん、クランプ７０は、図２に記載されているアンテナ２０とともに、すなわち展開可能なアームなしで使用することができる。

図４ａ～４ｄは、本発明によるロック装置に含まれるクランプ７０の動作原理を説明している。図４ａ、４ｃ、及び４ｄは、軸２８を含む平面の断面でのクランプ７０を示している。図４ｂは、軸２８に垂直な平面の断面でのクランプ７０を示している。より正確には、図４ａ及び４ｂは、閉じる前の開放位置にあるクランプ７０を示している。図４ｃは、閉じた後の閉鎖位置にあるクランプ７０を示している。図４ｄは、開いた後の開放位置にあるクランプ７０を示している。

ケーブル１４は、その軸２８に沿ってクランプ７０を通過し、アンテナの重量のために実質的に垂直に保たれる。実際には、軸２８は、特にソナー検出任務が実行されている気象条件の結果として、垂直方向を中心にわずかに振動する可能性がある。重要な要因は、アンテナの重量が軸２８に沿って成分を生成することである。

クランプ７０は、軸２８に垂直な方向に互いに対して並進移動することができるいくつかのジョー７２を備える。ジョー７２の移動は、本体５４に対してのものである。言い換えると、本体５４は、クランプ７０の固定部分を形成し、この部分がアンテナにしっかりと固定されている。ジョー７２は、クランプ７０の可動部分を形成する。ジョー７２は、クランプ７０が閉鎖位置にあるときにクランプによってケーブル１４を固定するためにケーブル１４に接触し、クランプ７０が開放位置にあるときにケーブル１４から離れる。クランプ開放位置では、ケーブル１４は、ジョー７２と接触することなくクランプ７０を自由に通過し、ジョー７２の間で自由にスライドすることができる。ジョー７２は、軸２８の周りに半径方向に均一に有利に分散され、それらの移動は、軸２８に対して対称である。したがって、ジョー７２をケーブル１４にクランプすることにより、ケーブル１４は、その軸２８をクランプ７０の２つの位置に維持することができる。クランプ７０は、軸２８の反対側にある少なくとも２つのジョー７２を備える。断面図４ｂに示される例では、４つのジョー７２を見ることができる。もちろん、他の数のジョー７２も可能である。

本体５４は、ジョー７２と同じ数の傾斜面７４を有する。表面は、軸２８に対して傾斜しており、上部で軸２８に向かって収束する。図示の例では、傾斜面７４は２つの部分７４ａ及び７４ｂで製造されている。各傾斜面７４は、３つ以上の部分で製造され得る。したがって、対応するジョー７２は、傾斜面７４が有する部分と同じ数の接触部分を有する。図４ａ～４ｄに示されるように、ジョー７２とそのそれぞれの傾斜面７４との間の１つ又は複数の接触は、実質的に点接触であり得る。これらの実質的な点接触は、ジョー７２とそのそれぞれの傾斜面との間の摩擦を低減する。或いは、ジョー７２の１つ又は複数の接触は、そのそれぞれの傾斜面７４に沿った線形接触であり得る。したがって、ジョー７２は、嵌合する傾斜面を備える。線形接触により、接触圧力を下げることができる。各ジョー７２は、傾斜面７４の１つに沿ってスライドする。スライドにより、ジョー７２は、クランプ７０の開放位置から閉鎖位置に移行することができる。実際には、ジョー７２のそれぞれの傾斜面に沿った並進移動は、軸２８に沿った垂直方向の並進移動と軸２８に垂直な水平方向の並進移動に分解され得る。一方向の水平方向の並進移動は、ジョー７２をケーブル１４に対してクランプすることを可能にし、反対方向は、ジョー７２が解放されることを可能にする。

クランプ７０は、ジョー７２を軸２８に沿って本体７２に対して上向きの方向に動かすように構成された第１のアクチュエータ７５を備える。上向きの方向は、矢印７６によって表される。ジョー７２はそれらのそれぞれの傾斜面７４に対してもたれかかるので、アクチュエータ７５によって引き起こされるジョー７２の移動により、ジョー７２は、ケーブル１４に対してそれらをクランプするために、ケーブル１４に向かって水平方向の並進移動をもたらす。ケーブル１４のクランプは、ジョー７２に対して、したがってアンテナ２０又は５０に対してケーブル１４の固定化をもたらす。図４ａは、アクチュエータ７５の動作の開始時にまだ開放位置にあるクランプ７０を示している。図４ｂは、アクチュエータ７５の動作の終了での閉鎖位置にあるクランプ７０を示している。

アンテナ５０に関する限り、クランプ７０が開放位置にあるとき、本体５４は、ヒンジ６８のために、それ自体の重量のみ、及び場合によってはアーム５２の重量の一部のみを支持する。この重量は図４ａの矢印７７で表されている。対照的に、クランプ７０が閉鎖位置にあるとき、図４ｂの矢印７８によって表されているアンテナの重量は、アンテナ５０のすべてのコンポーネントが吊り下げられている本体５４によって完全に反発される。

傾斜面７４の効果によって、重量７８は、ケーブル１４に対するジョー７２のクランプを強化する傾向がある水平成分を生成する。クランプ７０は、後で見られるように、セルフロックすることができる。セルフロック構成がなくても、アンテナ５０の重量７８は、ジョー７２のクランプに寄与する。それにより、クランプ７０をクランプするために必要なエネルギーは、すでに減少している。

アクチュエータ７５は、線形油圧シリンダ、本体５４に作られたねじと協働するナット、水平軸モータによって駆動され、ジョー７２の下面を押すカム、又はジョー７２を垂直に動かすことのできる任意の他の手段であり得る。

ジョーがそれぞれの傾斜面と接触したままであるようにジョー７２のそれぞれをガイドする、ガイド手段を提供することが可能である。例えば、傾斜面７４のそれぞれについて、溝７９、例えば、傾斜面７４に沿って走り、ジョー７２とそのそれぞれの傾斜面７４との間の接触を維持するＴ字形又はアリ溝を提供することが可能である。或いは、クランプ７０の設計を単純化するために、クランプ７０は、ジョー７２をケーブル１４から遠ざけるように構成された弾性要素８０を有利に備える。弾性要素８０は、ジョー７２がそれぞれの傾斜面７４に対して常にもたれかかり続けることを可能にする。弾性要素８０は、例えば、各ジョー７２の間に、より具体的には２つの連続するジョー７２の間に配置される。ジョー７２を互いに分離するのに貢献することにより、弾性要素８０は、ジョー７２をケーブル１４から離す。

アクチュエータ７５は、複動式アクチュエータであり得る。言い換えれば、アクチュエータ７５は、ジョー７２を上下に動かすことができ、上向きではクランプ７０を閉じ、下向きではクランプ７０を開く。弾性要素８０が存在するため、アクチュエータ７５は単動式アクチュエータであってもよい。より具体的には、アクチュエータ７５は、ジョー７２を上向きにのみ押すことができ、ジョー７２の下方への戻りは、傾斜面７４の効果によってジョー７２を下向きに強制する弾性要素の推力によって提供される。

弾性要素８０又は複動式アクチュエータ７５が存在する場合、関係しているジョー７２がそのそれぞれの傾斜面７４に対してもたれかかるように構成された特別な形状の溝７９を省くことが可能である。しかしながら、それぞれが垂直面にあるジョー７２の横方向のガイダンスを単に提供する溝７９を提供することが有利である。したがって、関係しているジョー７２に関連する傾斜面７４は、溝７９の底部を形成する。

クランプ７０は、軸２８に沿って本体５４に対してケーブル１４を下向きに引っ張るように構成された第２のアクチュエータを備える。第２のアクチュエータの動作は、図４ｄの矢印８１によって示されている。第２のアクチュエータは、クランプ７０を開くことを可能にする。ケーブル１４を引っ張ることができる任意のタイプのアクチュエータを使用することができる。ウインチがアンテナに存在する場合、第２のアクチュエータは有利にはウインチ２６である。図４ｃに示されるクランプ７０の閉鎖位置から開始して、ケーブル１４を下向きに引っ張ることにより、依然としてケーブル１４にクランプされているジョー７２は、下向きに強制され、それぞれの傾斜面７４に沿ってスライドし、したがってケーブル１４からそれ自体をクランプ解除するのに役立つ。弾性要素８０の効果によって、クランプ７０が図４ｄに示される開放位置に達するまでクランプ解除が続く。弾性要素８０の存在は、クランプ７０が開放位置にあるときのジョー７２とケーブル１４との間の摩擦のリスクを最小にするために、クランプ７０を可能な限り広く開くことを可能にする。さらに、弾性要素８０の存在は、クランプ７０を開くためのその動作における第２のアクチュエータの動作を単純化する。具体的には、ケーブル１４の引っ張りの開始直後から、ケーブル１４へのジョー７２のクランプはなくなり、次に、ジョー７２は、弾性要素８０によって、そのそれぞれの傾斜面７４に沿って駆動され、クランプ７０は、その開放位置に到達する。実際には、音響検出フェーズの間、クランプ７０は閉鎖位置にある。このフェーズの終わりに、アンテナをキャリア上に戻したい場合、必要なのは、ウインチ２６を作動させてクランプ７０を開き、アンテナを持ち上げて戻すことだけである。クランプ７０を開き、アンテナを元に戻すために、１つの単一のアクチュエータが必要である。

図５及び６は、セルフロッククランプ７０を得るために選択されるパラメータを示している。このようなクランプは、クランプ７０のクランプを達成するためにのみアクチュエータ７５を操作することを可能にする。クランプが達成されると、アクチュエータ７５の動作を中断することが可能である。アンテナの重量７８は、クランプ７０を閉じたままにするのに十分である。

本体５４内の２つのジョー７２が図５に示されている。傾斜面７４の傾斜は、角度αによって表されている。クランプ７０は閉鎖位置にある。以下、クランプ７０は２つのジョー７２のみを備えると仮定する。以下の論拠は、より多くのジョー７２に適用される。また、２つのジョー７２の傾斜面７４は、すべて同じ傾斜αを有すると仮定する。アンテナの重量７８はＰで示されている。各傾斜面７４において、重量Ｐは、それぞれが１つのジョー７２に加えられる２つの力Ｔに分解することができる。傾斜αのために：
Ｔ＝Ｐ／ｓｉｎα
となる。

各ジョー７２とケーブル１４との間の界面において、力Ｔは、クランプ力Ｓ：
Ｓ＝Ｔｃｏｓα
に分解することができ、これにより：
Ｓ＝Ｐ／ｔａｎα
となる。

ケーブル１４のクランプは、ジョー７２とケーブル１４との間にｆ２で示される摩擦係数がある場合にのみ、前記ケーブルの固定化をもたらすことができる。ジョー７２のクランプの結果としてケーブルに加えられる垂直力をＶで示す場合：
Ｖ＝ｆ２．Ｓ
であり、これにより：
Ｖ＝ｆ２．Ｐ／ｔａｎα
となる。

重量Ｐがジョー７２のクランプの結果としてケーブル１４を固定するのに十分なものであるために、又は言い換えれば、クランプ（７０）がセルフロックするために、
ｆ２．Ｐ／ｔａｎα≧Ｐ
であることが必要であり、これにより：
Ｐ（ｆ２／ｔａｎα－１）≧０
であり、したがって：
ｆ２≧ｔａｎα
である。

ジョー７２とケーブル１４との間の摩擦係数ｆ２が傾斜面の傾斜αのタンジェント以上である必要があると予測する条件は、ジョー７２とそれらのそれぞれの傾斜面７４との間の接触に摩擦がないことを前提としている。

図６は、ジョー７２とそれらのそれぞれの傾斜面７４との間の接触におけるｆ１で示される摩擦が非ゼロであるクランプを使用する可能性を示している。図６の左側の部分は、ゼロ摩擦ｆ１を考慮しており、これは、実際には、ここでは参照番号５４．１を付けた本体とジョー７２．１との間に転がり軸受を取り付けることによってのみ達成できる。接触面には、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの非常に低い摩擦係数の材料を使用することも可能である。図６の右側の部分は、本体５４．２とジョー７２．２との間の非ゼロ摩擦ｆ１を考慮している。第２の例では、クランプ７０がセルフロックすることを可能にする上記の条件は、以下のように書くことができる：
ｆ２≧ｔａｎ（α＋Ａｒｃ ｔａｎ ｆ１）。

ジョー７２のそれぞれが受ける力を適切に均等化するために、これらは、有利には、それぞれが、ケーブル１４の軸２８の周りの半径方向平面内に直角台形の形状の断面を有する。半径方向の平面は、図４ａ、４ｃ、４ｄ、５、及び６の平面である。直角台形は図５及び６ではっきりと見える。直角台形は、２つの直角に隣接し、ケーブル１４の軸２８に平行な側面９０を有する。側面９０は、ケーブル１４を押すようになるジョー７２の第１の面９１に属する。台形の側面９２は、側面９０の反対側にあり、傾斜面７４と接触するようになるジョー７２の第２の面に属する。

図７は、軸２８に垂直な平面の部分断面において、２つのジョー７２の間にクランプされたケーブル１４を示している。図７は、ジョー７２の面９１の形状の一例を示しており、これは、ケーブル１４と接触するようになる面である。面９１は、ケーブル１４の形状を補完する形状を有する。図示の例では、ケーブル１９は、円形の断面を有する。したがって、各ジョー７２の面９１は、円筒の一部として形作られている。ケーブル１４は、円形断面とは異なる断面を有することができる。次に、ジョーの面９１は、ケーブルの断面を反映する。ジョー７２及びケーブル１４の相補的な形状は、ジョー７２によってケーブル１４に加えられる圧力を低減することを可能にする。圧力を制限することにより、ケーブル１４は、ジョー７２のクランプによってわずかに変形するだけである。或いは、例えば、面９１にＶ字形を与えて円形断面ケーブル１４がＶ字の枝の間で接触するようにすることによって、より高い圧縮の領域を考えることが可能である。

図４ａ～４ｄでは、本体５４は、クランプ７０の固定部分を形成する。或いは、クランプの固定部分は、本体５４に対して浮くことができる。クランプが開放位置にあるとき、固定部分は、本体５４に対して軸２８に沿った少なくとも並進移動の自由度を維持し得る。この自由度は、アンテナ５０が下降又は上昇しているときにクランプの閉鎖を容易にする。この自由度により、クランプの閉鎖中の可動部分とケーブル１４との間の摩擦を制限することができる。

より具体的には、図８ａ、８ｂ及び８ｃにおいて、クランプには参照番号１００が付けられ、傾斜面７４が作成されるその固定部分には参照番号１０２が付けられている。固定部分１０２は、本体５４に接続されているが、本体５４と固定部分１０２との間の軸２８に沿った並進移動を可能にする。ばね１０４は、固定部分１０２を本体５４に接続する。ばね１０４は、圧縮して、固定部分１０２を本体５４に近づけることができる。図８ａでは、クランプ１００は開放位置にある。固定部分１０２は、本体５４の下に、本体５４からいくらか離れた位置にある。ケーブル１４は、ジョー７２の間を自由に走ることができる。図８ｂは、クランプ１００の閉鎖の開始を示す。より具体的には、アクチュエータ７５（ここでは図示せず）がジョー７２を動かして、それらをケーブル１４に押し付けるようにする。クランプの開始時に、ばね１０４は、図８ａのようにまだ弛緩したままである。その後、図８ｃに示されるように、重力が本体５４に作用し、ばね１０４が圧縮され、完全に圧縮されたばね１０４を介して、固定部分１０２を本体５４に対して隣接させる。或いは、固定部分１０２と本体５４との間に直接特定のエンドストップを提供することが可能である。言い換えると、図８ｃの位置において、クランプ１００が軸２８に沿って本体５４に対して並進的に移動する自由度はなくなる。

ばね１０４はさらに、他の自由度で本体５４に対して固定部分１０２の柔軟性を可能にする。これは、ケーブル１４がクランプ１００を通過するときのケーブル１４のセンタリングを改善し得る。言い換えれば、軸２８に沿った並進移動をもたらす自由度とは別に、他の自由度が利点を提供し得る。ばね１０４の存在の代替として、固定部分１０２が本体５４に対して並進移動するのを可能にする軸２８に沿った他の任意の案内面を使用することができる。この並進移動により、クランプ１００の閉鎖中のジョー７２の間のケーブル１４の滑りを制限することができる。より正確には、アンテナが下がっている間にクランプをクランプすることは望ましいことであり得る。クランプのクランプ中に固定部分が本体５４に固定されるクランプ７０では、アンテナは速度を失い、クランプはブレーキとして作用し、ケーブル１４にこすりつけられる。アンテナのすべての運動エネルギーがこの摩擦において放散され、ケーブル１４及びジョー７２の摩耗につながる。対照的に、クランプ１００では、クランプ１００の質量に起因する運動エネルギーのみが、ケーブル１４に対する摩擦によって放散される。クランプ１００は、アンテナ全体の質量よりも非常に小さい質量を有し、アンテナの質量の多くとも半分未満であるため、アンテナの運動エネルギーの大部分は、ばね１０４の圧縮において位置エネルギーに変換され、次に、これは、ジョー７２とケーブル１４との間の摩擦によって放散されるエネルギーを制限し、したがって、これらのジョーとこのケーブルの摩耗を制限する。アンテナが持ち上げられて戻されている間にクランプを閉じることが望ましい場合は、ばね１０４の逆取り付けが可能である。アンテナが下降している間、及びアンテナがキャリアに向かって上昇して戻っている間の両方で、アンテナの運動エネルギーを放散するように、固定要素１０２を２つのばねの間に配置することも可能である。

ばね１０４は、エラストマーなどの他のタイプの弾性要素で置き換えることができる。弾性要素は、クランプの運動エネルギーから得られる位置エネルギーを放散させることができる吸振特性を有し得る。例えば、ばね１０４の代わりに、又はばね１０４に加えてダンパーを使用することが可能である。特定のエラストマー材料はまた、それらの弾性特性に加えて吸振特性を提供する。

ケーブルの摩擦を制限するためのばね１０４の圧縮は、アンテナを下げるときと上げるときの両方で機能する。図８ａ、８ｂ及び８ｃに示される例では、ばね１０４は、クランプがクランプされるときに圧縮されるようになる。或いは、クランプがクランプされるときに張力がかかるばねを考えることも可能である。次に、固定要素１０２の底部は、それ自体が本体５４に固定されて今度は固定要素１０２の下に位置する、ばねに固定される。固定要素１０２を２つのばねの間に配置することも可能であり、それらのそれぞれが、一方は固定要素１０２に、他方は本体５４に固定される。

図８ａ～８ｃを使用して説明された構成は、クランプ７０を用いた実装について説明されている。弾性要素１０４を備えたそのような構成は、他のタイプのクランプに使用され得る。

Claims (15)

1. ケーブル（１４）から吊り下げられた物体（２０；５０）をロックするためのロック装置であって、ケーブル（１４）及びクランプ（７０）を備え、前記ケーブル（１４）は、前記クランプ（７０）を通過し、実質的に垂直な軸（２８）に沿って延び、前記クランプ（７０）は、前記物体（２０；５０）に接続された固定部分（５４；１０２）、少なくとも２つの可動ジョー（７２）、第１のアクチュエータ（７５）及び第２のアクチュエータ（２６）を備え、前記２つのジョー（７２）は前記ケーブル（１４）の前記軸（２８）に垂直な方向に互いに対して並進移動することができ、前記２つのジョー（７２）は前記ケーブル（１４）と接触して、閉鎖位置でクランプして開放位置で前記ケーブル（１４）から離れることによって前記ケーブル（１４）を固定し、前記固定部分（５４；１０２）には、ジョー（７２）と同じ数の傾斜面（７４）があり、前記傾斜面（７４）は、上部に向かって前記ケーブル（１４）の前記軸（２８）に近づくように前記ケーブル（１４）の前記軸（２８）に対して傾斜しており、前記ジョー（７２）のそれぞれは前記傾斜面（７４）の１つに沿ってスライドするように構成されており、前記スライドすることによって前記ジョー（７２）が前記開放位置から前記閉鎖位置へ通過できるようになり、前記クランプ（７０）は、前記ジョー（７２）を前記ケーブル（１４）から遠ざけるように構成された弾性要素（８０）をさらに備え、前記第１のアクチュエータ（７５）は、前記ジョー（７２）を上方に移動させ、それらをそれぞれの傾斜面（７４）に沿ってスライドさせ、前記クランプ（７０）を閉じることを可能にするように構成され、前記第２のアクチュエータ（２６）は、前記固定部分（５４；１０２）に対して前記ケーブル（１４）を下向きに引っ張り、前記クランプ（７０）が開くのを可能にするように構成されている、ロック装置。
2. 前記弾性要素（８０）が前記ジョー（７２）のそれぞれの間に配置され、前記ジョー（７２）を互いに分離するのに役立つ、請求項１に記載のロック装置。
3. 前記ジョー（７２）が前記ケーブル（１４）の前記軸（２８）の周りに半径方向に均一に分布され、前記ジョー（７２）の前記移動が前記ケーブル（１４）の前記軸（２８）に対して対称である、請求項１又は２に記載のロック装置。
4. 前記固定部分（５４；１０２）はジョー（７２）と同じ数の溝（７９）を備え、各ジョー（７２）は溝（７９）の１つにスライドし、関係しているジョー（７２）に関連する傾斜面（７４）は溝（７９）の底を形成し、溝（７９）は、ケーブル（１４）の軸（２８）の周りの半径方向の平面に関係するジョー（７２）のための横方向のガイダンスを提供するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のロック装置。
5. 前記ケーブル（１４）の前記軸（２８）の周りの半径方向平面において、各ジョー（７２）が実質的に直角台形の形状の断面を有し、その第１の側面（９０）は、２つの直角に隣接し、前記ケーブル（１４）の前記軸（２８）に平行であり、関係している前記ジョー（７２）の第１の面（９１）に属し、前記第１の面（９１）は前記ケーブル（１４）を押すようになるように構成され、前記第１の側面（９０）の反対側の第２の側面（９２）は、関係している前記ジョー（７２）の第２の面に属し、前記第２の面は、傾斜面（７４）に接触するようになっている、請求項１～４のいずれか一項に記載のロック装置。
6. 前記傾斜面（７４）が前記ケーブル（１４）の前記軸（２８）に対して角度αだけ傾斜し、摩擦係数ｆ２が前記ジョー（７２）と前記ケーブル（１４）との間で定義され、前記摩擦係数ｆ２は前記物体（２０；５０）の重量の効果によって前記クランプ（７０）をセルフロックさせるように前記角度αのタンジェント以上である、請求項１～５のいずれか一項に記載のロック装置。
7. 摩擦係数ｆ１が各ジョー（７２）と前記対応する傾斜面（７４）との間で定義され、前記摩擦係数ｆ１は実質的にゼロである、請求項６に記載のロック装置。
8. 摩擦係数ｆ１が各ジョー（７２）と前記対応する傾斜面（７４）との間で定義され、前記摩擦係数ｆ２は前記物体（２０；５０）の重量の効果によって前記クランプ（７０）をセルフロックさせるように前記角度αとアークタンジェントｆ１の合計のタンジェント以上である、請求項６に記載のロック装置。
9. 前記第２のアクチュエータが、前記物体（２０；５０）の内側に配置され、前記ケーブル（１４）を引き込んで引き出すように構成されたウインチ（２６）である、請求項１～８のいずれか一項に記載のロック装置。
10. 各ジョー（７２）は前記ケーブル（１４）を押すようになる第１の面（９１）を備え、前記第１の面（９１）は前記ケーブル（１４）の形状と相補的な形状を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載のロック装置。
11. 前記固定部分（１０２）が、前記物体（２０；５０）に対して前記軸（２８）に沿った並進移動の自由度を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のロック装置。
12. 前記固定部分（１０２）が第２の弾性要素（１０４）によって前記物体（２０；５０）に接続されている、請求項１１に記載のロック装置。
13. 前記第２の弾性要素（１０４）が、前記軸（２８）に沿った並進移動において、且つ他の自由度においても、前記物体（５０）に対して前記固定部分（１０２）の柔軟性を可能にするように構成されている、請求項１２に記載のロック装置。
14. 前記第２の弾性要素（１０４）が、前記物体（５０）の運動エネルギーの大部分を、前記第２の弾性要素（１０４）の変形における位置エネルギーに変換するように構成されている、請求項１２又は１３のいずれか一項に記載のロック装置。
15. 前記第２の弾性要素（１０４）が、前記物体（５０）の運動エネルギーから得られる位置エネルギーを放散することができる吸振特性を有する、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のロック装置。

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