JPS628359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は曳航ケーブルで水中を曳航される潜水
体に関する。この潜水体にはソナーを収容せし
め、これをヘリコプタで曳航するのである。

ソナーのための曳航用の水没可能な変換器は、
通常主としてソナー装置自体の機能により定めら
れる形状のものとし、その流体力学的な考慮は二
の次であつた。今迄用いられて来た他の形状とし
ては、一方の端部近くに重心を有し、大径部分に
は受信用ハイドロフオンを担持するシユラウド
と、他方の端部には安定尾として動作するスイベ
ル装置とを有する流線形のミサイル型があげられ
る。

近年になつてヘリコプタまたは船から曳航でき
る360゜走査のソナーが要求されるようなつて来
た。従来の流体力学では、露出の可回転変換器を
支持する制御表面を有する略流線形の形とするこ
とがよいとされていた。しかしこれは満足なもの
とは考えられなかつた。何故ならば、変換器およ
び曳航される潜水体の長くのびた部分は船の甲板
上、またはヘリコプタ等からの乱暴な取扱いに対
して傷付き易かつたからである。他のやり方とし
ては、ソナーを、どちらかと云えば流線形をした
ハウジング内に組み込み、フインまたは制御表面
をつけることであつた。このやり方とするとたし
かに作動はするが、乱暴な取扱いによる損傷に対
しては同じような危険度があり、またハウジング
内に通常収容できる容積が制限されるので、矢張
り不満足なものである。もしハウジングを大きく
作ると、制御表面は外方へ延び、全体の寸法のた
めに変換器が取扱い難くなつてしまう。従つて、
内部に収容した走査型ソナーまたはその他の水中
装置が内部で動き得るような自由をもつに充分な
容積を有し、丈夫で、内蔵する装置に対し良好な
保護を与え、ソナーまたは他の器具の動作に不都
合な影響を及ぼす不安定性なしに可成りの速度で
曳航できる曳航用の潜水体に対する要望がある。

本発明はこの要望を満足せしめることを目的と
する。すなわち本発明は、懸吊ケーブルで引かれ
て水中を曳航される潜水体において、注水を容易
にせしめる頂部および底部ポートを有する中空の
球形ハウジングと、この球形ハウジングの頂部に
取付けられ懸吊ケーブルを結び付けられた取付装
置と、水中重心を幾何学的中心の充分下方に位置
せしめるように前記球形ハウジングの底部近くに
配設したバラスト装置と、前記球形ハウジングの
大円周囲におおよそ頂部から底部まで延設されお
およそ曳航方向に直角に延びて前記潜水体のまわ
りの流れをその周囲にわたつて一様に中断せしめ
てヨーイングおよびピツチングに減衰効果を与え
る幅の狭い突起とを包含して成る曳航用潜水体に
ある。

以下図面により本発明の実施例について説明す
る。

第１図には、内部に走査型ソナーをそなえた、
曳航される潜水体が示されている。典型的には、
たとえば各種のプラスチツク材料またはゴムのよ
うな音響的に透明な材料で作つたふたつの分離可
能な半球体で形成した球形ハウジング１０は、直
径ほヾ42インチ（107センチ）である。この寸法
は内部に収容する装置の寸法および必要な隙間に
より決定されたものである。ほヾ10インチ（25セ
ンチ）の直径のハツチがこのハウジングの頂部と
底部に設けてあり、これにより空気および水の出
入を許容せしめている。何故ならばこのハウジン
グは自由に水に浸されるような設計のものだから
である。上部ハツチ１２には空気または水を自由
に出入させるための多数のポート１３と、典型的
にはボールソケツト型のケーブルアタツチメント
１４のようなサポートとを設けてある。このケー
ブルアタツチメントは曳航ケーブル１６の力伝達
部材部分の端部のボールをしつかりと保持するも
のである。電力線および信号線１５はケーブル１
６からケーブルアタツチメント１４の０―リング
密封部を通つて、ソナーシステムのハウジング１
８へと達している。曳航時のケーブルのドラグを
減ずるために、ケーブルには複数個の流線形部材
１７が取付けられている。これらの流線形部材１
７は丁度風向計のようにケーブル上で旋回する
（第１Ａ図参照）。約２ノツトないし８ノツトの曳
航速度の時42インチ（107センチ）の球形の可潜
水体が安定であることが要求される。直径を変え
る場合にはフルードの相似法則に従つて速度を直
径の平方根に比例して変えて、動力学的相似性を
維持させるのである。

受信用ハイドロフオンアレイ２２とソナープロ
ジエクタ２４とを支持するジンバル構造の一部を
形成するブラケツト２０はハウジング１８に取付
けてある。このハウジング１８には電動機を設け
てあり、この電動機でシヤフト２８を回転させて
ブラケツト３２を回転させ、受信用ハイドロフオ
ンアレイ２２およびソナープロジエクタ２４を
360度の角度範囲で走査するようにする。電動機
はまた回転カウンタバランス装置３０を回転させ
る。この回転カウンタバランス装置はハウジング
内で逆向きのモーメントを生じさせて走査時にお
けるハウジング１０の回転の効果を減殺するよう
にする。

ブラケツト３２はその上端に駆動歯車３４を有
する。この駆動歯車３４に歯車セクタ３６がかみ
合う。この歯車セクタ３６は受信用ハイドロフオ
ンアレイ２２とソナープロジエクタ２４とに取付
けられており、ソナービームを所望のように上下
に差し向ける。駆動歯車３４は、たとえばブラケ
ツト３２に取付けられている別の電動機のような
任意適当な装置により駆動される。

ハウジング１０の底部の近くにはハツチ４６が
設けてある。このハツチ４６はハウジング内への
水の出入を助ける大きい開口４８を有する。この
ハツチの近くには、複数個のバラスト部材５０が
配置してある。これらのバラスト部材は潜水体の
水中の重心を実質的にその幾何学的中心の下方で
幾分前方に置くような寸法、配置のものとしてあ
る。約675ポンド（300キログラム）の正味重量を
持つ42インチ（107センチ）の球形のハウジング
に対しては、水中の重心を球の幾何学的中心の約
7.5インチ（19センチ）下に配置すれば充分であ
ることが判つた。これよりも大きい値でも良い。
この寸法は、水中の重心が幾何学的中心より充分
に下にある限りは臨界的なものではない。それよ
りも臨界的なものは、水中の重心を幾何学的中心
の前方に配置する距離であることが判つた。上述
の重量と寸法では、水中の重心を垂直中心線の前
方0.17インチ（4.3ミリ）に置いたときに、最も
安定して潜水体を曳航できることが判つた。この
水中の重心を垂直中心線の前方２インチ（５セン
チ）に動かすと、潜水体の安定が悪くなる。これ
らの寸法は用いようとする潜水体の寸法と重量と
に依存して変化するものであるが、いずれにして
も水中の重心は潜水体の幾何学的中心の充分下
で、垂直中心線のわずか前方にあるのが好適なの
である。

上述のような球形の潜水体を曳航するには、約
２ 1/2ノツト以上の曳航速度、約50フイート（15
メートル）以上のケーブル長さでは不安定にな
る。組込んであるソナーシステムを正しく作動さ
せるためには、あらゆる条件下においてピツチン
グとローリングとが10゜を越えてはならないと定
められている。ヘリコプタによる潜水体の展開に
対しては、ヘリコプタの後方に曳航される最大許
容距離はヘリコプタの高度100フイート（30メー
トル）とすれば125フイート（38メートル）であ
り、潜水体の深さは150フイート（46メートル）
と定められている。これより距離が大きければ、
潜水体の傾きが過度に大きくなる。ケーブル自体
がトレーニング距離を増すような過度のドラグを
生ぜしめることが判つたので、流線形部材１７を
用いてケーブルのドラグを実質的に減少させるよ
うにするのである。この球形の潜水体の安定度を
改善する問題に対しては２つの解決手段が見出さ
れている。その１つは、曳航点を通過する子午線
で潜水体の周囲に突起を形成するか、または曳航
点の後方で約10゜傾けられかつ好適には曳航方向
に直角に配置する大円の周りに突起を形成するこ
とである。もうひとつの解決手段は、球形のハウ
ジングの内部にバツフルを用いて減衰を与えるよ
うにすることである。このようなバツフルを設け
ることは幾分有効であつたが、曳航速度が大きく
なると（８ノツト以上になると）安定でなくな
る。またバツフルの存在はソナー装置の配置と作
動とを妨げる。用いられた突起としては、上述の
位置の１つにおいて潜水体の周りに取付けられた
小径のワイヤケーブル５２の形のものであつた。
直径42インチ（107センチ）の球形の潜水体に対
しては、ケーブル５２の最適寸法は実験的に直径
1/8インチ（３ミリ）と決められたが、これは鋭
敏に変化する因子ではなく、この寸法からの若干
変つても、許容できる動作をする。

一般に球体を曳航すると、不安定となり振動す
る。これは球体上の流れが、最大直径を丁度越え
た点まで表面にはり付いており、続いてこの表面
から離れるがその際渦流と渦巻とを生ずるためで
あることが知られている。しかしながら、この渦
流、渦巻の発生は球体の周りに一様に分布される
わけではなく、一方の側において渦巻が生じてそ
の側に減圧領域を生じると、他方の側においては
球体に付着する流れが続いて、球体の周りにさら
に付着するようになつて低圧に応答する。この現
象のために、球体は低圧領域の方向に動かされ、
これにより低圧領域における流れがゆつくりとな
り、付着流れが回復してこの側における球体に対
する圧力を増すようになる。次の瞬間には、反対
側における流れの速度が増加して、その付着流れ
のパターンが同様に妨げられその側において圧力
が減つて乱流が生じ、球体を異なつた方向に動か
すようになる。このようにして、球体は曳航時に
は振動せしめられるようになる。ところがワイヤ
突起があると球体の周り全体にわたつて付着流れ
のパターンを一様に中断させることは明かで、こ
のため上述のような球体の振動を起させるアンバ
ランス要因なしに流れの球体からのはく離を均一
に分布させワイヤの後方に一様な乱流を生じさせ
る。この乱流の程度も幾分制限され、球体の曳航
係数を減少せしめる。ワイヤはまた上述のような
振動を制限する減衰を与える。

以上本発明を、走査型ソナーに用いる曳航用潜
水体に関して記載したが、本発明はこの特定の実
施例に限定されるものではなく、他の型式のソナ
ー、他の装置などを内蔵する曳航用潜水体にも同
様に用い得ることは明らかである。上述の潜水体
の比重および水中重心に関する寸法は、潜水体の
直径および重量が異なると同じでないことは明ら
かであろう。しかしながら、水中重心が球体の幾
何学的中心より充分下でかつわずか前方にあるこ
とという一般的な原則は大抵の場合に適用され
る。突起はワイヤでなくてもよいが、ワイヤロー
プによるのが最も便利である。このような曳航用
潜水体を可成りの数作る場合には、突起はハウジ
ングにモールド成形してしまうとよい。ワイヤロ
ープのより線の模様は平滑な突起よりよい結果を
与えるように見えるので、モールド成形する際に
もより線模様を入れた方がよいと信じられる。ワ
イヤの直径（1/8インチ）は球体の直径に約0.3％
プラスするだけであり、これは球体の直径を異に
してもおおよそ良く近似しよう。しかし他の応用
例ではこの比は若干変わるので最適条件を実験的
に決めるのがよい。上述の実施例の記載はヘリコ
プタからの曳航についてであるが、船またはボー
トによる曳航においても同一のハウジング構造で
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例である潜水体を
その曳航時の正常姿勢において示す側部断面図、
第１Ａ図は曳航ケーブルと流線形部材との詳細を
示す第１図の一部分の拡大斜視図、および第２図
は第１図の２―２線に沿う断面図である。 １０……ハウジング、１２……ハツチ、１３…
…ポート、１４……ケーブルアタツチメント、１
５……電力線および信号線、１６……ケーブル、
１７……流線形部材、１８……ハウジング、２２
……受信用ハイドロフオンアレイ、２４……ソナ
ープロジエクタ、３０……回転カウンタバランス
装置、３２……ブラケツト、３４……駆動歯車、
４６……ハツチ、４８……開口、５０……バラス
ト部材、５２……ワイヤケーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 懸吊ケーブルで引かれて水中を曳航される潜
   水体において、注水を容易にせしめる頂部および
   底部ポートを有する中空の球形ハウジングと、こ
   の球形ハウジングの頂部に取付けられ懸吊ケーブ
   ルを結び付けられた取付装置と、水中重心を幾何
   学的中心の充分下方に位置せしめるように前記球
   形ハウジングの底部近くに配設したバラスト装置
   と、前記球形ハウジングの大円周囲におおよそ頂
   部から底部まで延設されおおよそ曳航方向に直角
   に延びて前記潜水体のまわりの流れをその周囲に
   わたつて一様に中断せしめてヨーイングおよびピ
   ツチングに減衰効果を与える幅の狭い突起とを包
   含して成る曳航用潜水体。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の曳航用潜水体に
   おいて、前記バラスト装置を、水中重心が幾何学
   的中心より曳航方向にわずか前方にあるように配
   置したことを特徴とする曳航用潜水体。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の曳航用潜水体に
   おいて、前記突起が、前記取付装置を通り前記球
   形ハウジングの円周をめぐつて延在していること
   を特徴とする曳航用潜水体。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の曳航用潜水体に
   おいて、前記突起が前記取付装置を通り前記球形
   ハウジングの円周をめぐつて延在するワイヤから
   成ることを特徴とする曳航用潜水体。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の曳航用潜水体に
   おいて、前記突起が、前記取付装置の後方おおよ
   そ10度の点を通つて前記球形ハウジングの円周を
   めぐつて延在することを特徴とする曳航用潜水
   体。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の曳航用潜水体に
   おいて、前記突起が、前記取付装置の後方おおよ
   そ10度の点を通つて前記球形ハウジングの円周を
   めぐつて延在するワイヤから成ることを特徴とす
   る曳航用潜水体。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の曳航用潜水体に
   おいて、前記懸吊ケーブルに流線形部材を包含せ
   しめてドラグを減少せしめたことを特徴とする曳
   航用潜水体。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の曳航用潜水体に
   おいて、前記球形ハウジングに頂部および底部ハ
   ツチを包含せしめ、前記ポートをこれらのハツチ
   に配設し、かつ前記取付装置を前記頂部ハツチに
   取付けたことを特徴とする曳航用潜水体。