KR20150061606A - 잠수함용 안테나 - Google Patents

Abstract

잠수함용 안테나는 잠수함(100)의 구조물에 고정 가능한 바닥 단부(2a)와 그 상단부(2b) 사이에서 연장부의 주 방향(B)을 따라 연장하는 베이스 부재(2), 베이스 부재(2)와 병치되며 또한 그 바닥 단부(3a)와 그 상단부(3b) 사이에서 연장부의 주 방향(B)을 따라 연장하는 적어도 하나의 가동형 스템(3), 스템(3)과 베이스 부재(2) 사이의 전기 연결 수단(6), 및 하강된 위치와 부상된 위치 사이에서 연장부의 주 방향(B)을 따라 스템(3)이 이에 의해 베이스 부재(2)에 대해 이동되는 이동 수단(5)을 포함한다. 연결 수단(6)은 스템(3)에 그리고 베이스 부재(2)에 각각 연결되는 2개의 단부들(7a, 7b) 사이에서 연장하는 와이어-형상의 요소(7)를 포함하며, 거기에서 스템(3)에 연결되는 적어도 단부(7a)는 수중 커넥터(9)를 갖추고 있다.

Description

잠수함용 안테나{ANTENNA FOR A SUBMARINE}

본 발명은 잠수함용 안테나에 관한 것이다.

본 발명은 일반적으로 해군의[또는 선박의(nautical)] 섹터에 관한 것이며, 특히 군용 잠수함의 생산에 관한 것이다.

잠수함은 수면 항해(surface navigation)를 할 수 있으며 또한 필요할 때는 수중에서 항해를 계속하기 위해 다소 연장된 기간 동안 잠수할 수 있는 선박이다.

본 발명에 있어서, "잠수함(submarine)"이라는 용어는 수면 아래에서 또는 부분적으로 수면 위에서 주로 독립적인 작전을 위해 설계된 해군 함정을 포함하여, 임의의 잠수 가능한 선박을 의미하는데 사용된다.

달리 말하면, 이들 해군 함정은 전형적인 "잠수 가능한(submersible)" 선박으로부터 개발되었으며, 따라서 본 발명의 범위 내에 속한다.

수중 작전에 있어서, 잠수함은 외부와 통신할 수 있도록 하나 또는 그 이상의 안테나(특히, 고주파 안테나)를 수면 위로 자주 부상시킬 필요가 있다.

불리하게도, 고주파 안테나는 그 크기가 단일의 부품으로는 제조될 수 없도록 구성되기 때문에, 수중 항해 중에 고주파 안테나가 수용되는 잠수함 돛(sail)보다 보통 더 길어서, 고주파 안테나의 이동 및 수용과 연결된 문제가 발생한다.

이 문제를 극복하기 위해, 종래 기술은 가요성 스트랩(strap)에 의해 안테나의 베이스 부재에 연결되는 스타일러스(stylus)(통신을 위한)를 갖춘 안테나의 사용을 교시하고 있다.

특히, 베이스 부재는 직렬로 연결된 2개의 안테나 부분으로 제조된다. 바닥 부분은 절연 요소를 갖추고 있으며 또한 안테나의 튜너(tuner)에 연결된다.

종래 기술의 형태에 있어서, 스타일러스는 베이스 부재와 병치(倂置)(juxtapose)되며, 또한 가요성 스트랩은 베이스 부재의 상부를 스타일러스의 바닥 단부에 연결하기 위해 위로 굴곡된다[일종의 파라볼라 안테나(parabolic antenna)를 형성하기 위해]. 이러한 가요성으로 인해, 스트랩은 스타일러스의 수직 이동 중에도, 즉 스타일러스가 인출되고 있는 중이라도 안테나의 2개의 부분(스타일러스 및 베이스 부재)이 연결되게 한다.

이렇게 얻어진 안테나(고주파)는 상이한 모듈형 부품, 즉 스타일러스, 스트랩, 및 베이스 부재의 조합으로 인해 최적의 길이(약 7미터)를 갖는다.

위의 모두는 억제부(confinement) 및 잠수함 돛의 내측에 위치된 상승 실린더[예를 들어, 돛대(mast)]에 수용되며 또한 제1 후퇴 위치와 제2 연장 위치 사이에서 이동 가능하고, 스타일러스는 베이스 부재에 대해 수직으로 미끄러져서 스트랩을 벤딩시키는 것을 인식해야 한다.

불리하게도, 이러한 해결책에는, 다시 서로 완벽히 절연되어야만 하는 수많은 부품을 사용할 필요성이 있기 때문에 전체적으로 방사성(radiating) 요소의 빈약한 절연과 관련된 여러 가지 단점이 있다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 전술한 단점을 극복한 잠수함용 안테나를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 신뢰성이 높고 제조가 용이하며 저렴한 잠수함용 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 성능이 높은 잠수함용 안테나를 제공하는 것이다.

이들 목적은 첨부된 청구범위들 중 하나 또는 그 이상에 설명된 구성을 포함하는, 본 발명에 따른 잠수함용 안테나에 의해 완전히 달성된다.

본 발명의 구성은 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 비-제한적이고 예시적인 실시예의 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하며 또한 중요한 장점을 제공한다. 사실상, 코일형 케이블(와이어-형상의 요소)의 사용은 와이어-형상의 요소와 스템 사이의 전기적 연결 지점만 수중 커넥터이기 때문에, 방사성 요소의 빈약한 절연이라는 단점을 극복한다.

더욱이, 안테나의 중간에 생성된 인덕턴스는 전기장과 자기장 모두의 측면에서 전송 시스템의 성능을 개선시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 안테나를 구비한 잠수함의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 2개의 상이한 작동 위치에서 본 발명에 따른 잠수함용 안테나의 개략적인 도면이다.

첨부한 도면을 참조하여, 도면부호 1은 본 발명에 따른 잠수함용 안테나를 나타낸다.

안테나(1)는 잠수함이 항해 중 외부와의 통신을 할 수 있도록 잠수함(100)에 설치된다.

전술한 바와 같이, 잠수함(100)은 수면 항해를 할 수 있으며 또한 필요할 때는 수중에서 항해를 계속하기 위해 다소 연장된 기간 동안 잠수할 수 있는 선박이다.

본 발명에 있어서, "잠수함(submarine)"이라는 용어는 수면의 아래에서 또는 부분적으로 수면 위에서 주로 독립적인 작전을 위해 설계된 해군 함정을 포함하여, 임의의 잠수 가능한 선박을 의미하는데 사용된다.

달리 말하면, 이들 해군 함정은 전형적인 "잠수 가능한(submersible)" 선박으로부터 개발되었으며, 따라서 본 발명의 범위 내에 속한다.

잠수함(100)은 각각의 연장 방향("A")을 따라 길이방향으로 연장하며 또한 수면("P") 아래에서 수중에서 작동하도록 설계된 선체(101)를 포함한다.

선체(101)는 가늘고 긴(elongate) 형상이며, 또한 바람직하게도 항해 중 투수(water penetration)를 개선시키기 위해 유선형의 전방 부분(101a)을 갖는다.

따라서 선체(101)는 수중에서 그리고 (부분적으로) 수면 위에서 모두 각각의 이동 방향을 따라 항해하도록 기동된다.

전형적으로, 선체(101)는 2개의 선체(상세히 도시되지 않음)로 분할되는데, 하나의 선체가 다른 선체의 내측에 위치되며, 선체(101)가 수중에서(탱크가 채워짐) 또는 수면에서(탱크가 비워짐) 항해하도록, (적절한 밸브를 통해) 채워지거나 비워지도록 설계된 밸러스트 탱크(ballast tank)가 두 선체들 사이에 형성된다. 또한, 선체(101)는 선체(101)로부터 솟아오른 돛(101)[또는 전망탑(connecting tower)]을 갖는 상부(또는 후방) 부분(101b)을 포함한다.

따라서 돛(102)은 선체(101)의 상부(또는 후방) 부분으로부터 그것의 주 방향("A")에 수직하게 위로 연장하는 돌출부(또는 돌기)를 형성한다.

그 내부에서, 돛(102)은 본 발명의 대상을 구성하는 안테나(1), 바람직하기로는 고주파 안테나를 포함하여, 외부와의 인터페이스로서 작용하는 한 세트의 장치를 상승시키기 위한 적어도 하나의 장치를 수용하는 챔버(104)를 형성한다.

상승 장치(103)는 적어도 잠수함(100)이 잠망경 심도(periscope depth)로 항해 중일 때, 안테나(1)를 상승/하강시키는 전망탑에 설치되는 것을 인식해야 한다.

"잠망경 심도로 항해(navigation at periscope depth)"라는 표현은 통상적으로 선체가 잠수되고[즉, 완전히 수면("P") 아래로] 또한 안테나[스노클(snorkel) 또는 잠망경과 같은 다른 인터페이스 장치들 중 하나]가 물 밖에 있는, 미리 결정된 이동 방향으로의 잠수함의 이동을 의미하는데 사용된다.

특히, 상승 장치(103)는 안테나(1)를 수용하기 위해 격실("V")을 형성하는 가늘고 긴 수용체(103a)를 포함한다.

가늘고 긴 수용체(103a)는 이 수용체가 챔버의 내측에 수용되는 휴식 위치로부터 이 수용체가 챔버(104)의 외측으로 적어도 부분적으로 연장되는 작동 위치로 이 수용체를 상승시키도록 구성된 상승 수단(103b)(유압식인지 전기식인지에 구분없음)에도 연결된다.

바람직한 실시예에 있어서, 가늘고 긴 수용체(103a)는 수직으로 연장하는 실질적으로 원통형 형태(원형 또는 타원형 횡단면을 가짐)를 갖는다.

언급한 바와 같이 안테나(1), 바람직하게는 고주파 안테나는 잠수함(100)의 구조물에[특히, 가늘고 긴 수용체(103a)에] 고정 가능한 그 바닥 단부(2a)와 그 상단부(2b) 사이에서 연장부의 주 방향("B")을 따라 연장하는 적어도 하나의 베이스 부재(2)를 포함한다.

베이스 부재(2)는 바람직하게는 길이방향 형상을 가지며, 즉 주 방향("B")을 따라 연장하는 그 치수들 중 하나가 그 다른 두 치수보다 더 크다.

달리 말하면, 베이스 부재(2)는 실질적으로 막대 형상이며, 또한 그 두 단부들(2a, 2b) 사이에서 견고하게 연장한다.

바람직하게도, 베이스 부재(2)의 바닥 단부(2a)는 튜너(4)에 견고하게 고정된다. 따라서 튜너(4)는 상승 장치(103)[특히, 가늘고 긴 수용체(103a)]를 지지하는 장착 구조물과 베이스 부재(2) 사이에 개재된다.

"튜너(tuner)(4)"라는 용어는 전파의 전송 및/또는 수신을 하도록 안테나(1)를 구성하며, 따라서 잠수함(100)과 외부 세계 사이의 통신을 허용하는 전자 장치를 나타내는데 사용된다.

또한, 안테나(1)는 베이스 부재(2)["고정형 스템(fixed stem)"으로도 지칭됨]와 병치되며 또한 그 바닥 단부(3a)와 그 상단부(3b) 사이에서 연장부의 주 방향(B)을 따라 연장하는 가동형 스템(3)을 포함한다.

따라서 사용 시, 가동형 스템(3)은 그 두 단부들(3a, 3b) 사이에서 실질적으로 수직으로 연장한다. 달리 말하면, 스템(3) 또한 실질적으로 막대 형상이다.

스템(3)의 이동을 허용하기 위해, 안테나는 이동 수단(5)을 갖추고 있으며, 이에 의해 스템은 하강된 위치와 부상된 위치 사이에서 연장부의 주 방향(B)을 따라 베이스 부재(2)에 대해 이동된다.

하강된 위치에서, 스템(3)의 바닥 단부(3a)는 베이스 부재의 바닥 단부(2a)와 실질적으로 대면하고, 스템(3)의 상단부(3b)는 베이스 부재(2)의 상단부(2b)와 실질적으로 대면한다.

따라서 이동 수단(5)은 베이스 부재(2)에 대해 스템을 상승시키기 위해 스템(3)상에서 작동하여(또한 이와 결합되어), 안테나(1)의 길이를 증가시킨다(약 7미터의 유효 길이까지).

이동 수단(5)은 선형인 또는 회전형인 실시예에 따른 구분 없이 유압식(또는 공압식) 또는 전기식일 수 있다.

스템(3)과 베이스 부재(2) 사이에서의 전송을 허용하기 위해, 안테나(1)는 둘 사이의 전기적(및 물리적) 연결을 위한 연결 수단(6)을 포함한다.

본 발명에 따라, 연결 수단(6)은 스템(3)에 그리고 베이스 부재(2)에 각각 연결되는 두 단부들(7a, 7b) 사이에서 연장하는 와이어-형상의 요소(2)를 포함한다.

"와이어-형상의 요소(wire-shaped element)"라는 표현은 여기에서는 스템(3) 및 베이스 부재(2)가 서로 연결되게 하되, 둘 사이의 상대 운동을 방해하지 않는, 가요성을 갖는 길고 얇은 부재를 나타내는데 사용된다.

바람직한 실시예에 있어서, 와이어-형상의 요소(7)는 자체-지지형이 아닌, 즉 이용에 있어서 일반적인 작동 조건에 견디기에 적합한 강성도(rigidity)를 갖는 케이블(8)이다.

특히, 와이어-형상의 요소(7)[또는 케이블(8)]는 폴리우레탄 외피로 절연된 리츠(litz) 와이어로부터 제조된다.

바람직하게도, 적어도 스템(3)에 연결된 단부(7a)는 수중 커넥터(9)를 갖추고 있다.

달리 말하면, 와이어-형상의 요소(7)는 수중 커넥터(9), 즉 수중에서도 2개의 부품을 전기적으로 연결하기 위해 특별히 설계된 커넥터에 의해 스템(3)에 연결된다.

따라서 수중 커넥터(9)는 스템(3)과 그리고 와이어-형상의 요소의 단부(7a)에 각각 연결되는 제1 및 제2 연결 부분, 및 연결된 부분이 물과 상호작용하는 것을 방지하는 밀봉 수단(도시되지 않음)을 갖는다.

바람직하게도, 또한 와이어-형상의 요소(7)는 스템(3)과 그리고 베이스 부재(2)의 반대편 단부에 각각 연결되는 제1 단부(7a) 및 제2 단부(7b)를 갖는다.

달리 말하면, 와이어-형상의 요소의 제1 단부(7a)가 스템(3)의 바닥 단부(3a)에 연결되면, 제2 단부(7b)가 베이스 부재(2)의 상단부(2b)에 연결되며, 또한 그 반대도 동일하다(vice versa).

바람직한 실시예에 있어서, 와이어-형상의 요소(7)의 제1 단부(7a)는 수중 커넥터(9)에 의해 스템(3)의 바닥 단부(3a)에 연결되고, 와이어-형상의 요소의 제2 단부(7b)는 베이스 부재(2)의 상단부(2b)에 연결된다.

제1 변형 실시예에 있어서, 제2 단부(7b)는 용접에 의해 베이스 부재(2)에 연결된다.

대안적으로, 도시되지 않은 제2 변형 실시예에 있어서, 제2 단부(7b)는 바람직하게도 제1 단부(7a)를 스템(3)에 연결하는 것과 유사하게, 수중 커넥터에 의해 베이스 부재(2)에 연결된다.

바람직한 실시예에 있어서, 또한 와이어-형상의 요소(7)는 스템(3)의 둘레로 또는 베이스 부재(2)의 둘레로 적어도 부분적으로 권취된다.

더 정확하게는, 와이어-형상의 요소(7)는 스템(3)의 둘레로 또는 베이스 부재(2)의 둘레로 적어도 부분적으로(바람직하게는 주로) 나선형으로 연장하여, 베이스 부재(2)를 복수의 코일(10)로 감싼다.

따라서 와이어-형상의 요소(7)는, 베이스 부재(2)의 둘레의[또는 스템(3)의 둘레의] 코일(10)이 멀리 이격되는 연장된 구성과 베이스 부재(2)의 둘레의[또는 스템(3)의 둘레의] 코일(10)이 서로 가까워지는 압축된 구성 사이에서, 베이스 부재(2)에 대한 스템(3)의 위치의 조절에 따라서, 압축에 의한 변형이 가능하다.

유리하게도, 안테나의 두 부분들 중 하나의 둘레로 권취된 와이어-형상의 요소(7)는 안테나(1)의 중간에 인덕턴스를 생성하여, 전기장과 자기장 모두의 관점에서 전송 시스템의 성능을 개선시킨다.

더 정확하게는, 결과적인 등가 안테나가 안테나의 물리적 길이보다 더 길도록, 와이어-형상의 요소(7)[케이블(8)]가 안테나(1)의 공진 주파수를 대체한다.

"등가 안테나(equivalent antenna)"라는 용어는 안테나의 물리적 길이가 주파수를 공진시키는 안테나를 의미하는데 사용되는 것을 인식해야 한다.

더욱이, 베이스 부재(2)의 둘레로[또는 스템(3)의 둘레로] 권취된 와이어-형상의 요소의 코일(10)의 개수를 변화시킴으로써, 안테나(1)의 공진 주파수를 보정하는 것이 가능하다.

더 정확하게는, 코일(10)의 개수를 증가시키면 공진 주파수를 상승시킨다.

다른 한편으로, 코일(10)의 개수를 감소시키면 공진 주파수를 낮춘다.

도시된 실시예에 있어서, 와이어-형상의 요소(7)는 스템(3)의 바닥 단부(3a)에 연결되고[수중 커넥터(9)에 의해], 베이스 부재(2)의 둘레로 나선형으로 권취된다.

대안적인 실시예(도시되지 않음)에 있어서, 안테나(1)는, 각각의 수중 커넥터(9)에 의해 이들을 서로(직렬로) 연결하는 복수의 병치된 스템(3) 및 복수의 와이어-형상의 요소(7)를 포함한다.

1: 안테나 2: 베이스 부재
3: 스템 6: 연결 수단
8: 케이블 10: 코일
100: 잠수함 101: 선체
102: 돛 103: 상승 장치

Claims (11)

1. - 잠수함(100)의 구조물에 고정 가능한 바닥 단부(2a)와 그 상단부(2b) 사이에서 연장부의 주 방향(B)을 따라 연장하는 베이스 부재(2);
   - 베이스 부재(2)와 병치되며 그 바닥 단부(3a)와 그 상단부(3b) 사이에서 연장부의 주 방향(B)을 따라 연장하는 적어도 하나의 가동형 스템(3);
   - 스템(3)과 베이스 부재(2) 사이의 전기적 연결 수단(6);
   - 하강된 위치와 부상된 위치 사이에서 연장부의 주 방향(B)을 따라 스템(3)이 베이스 부재(2)에 대해 이동되는 이동 수단(5)을 포함하는 잠수함용 안테나로서:
   전기적 연결 수단(6)은 스템(3)에 그리고 베이스 부재(2)에 각각 연결되는 2개의 단부들(7a, 7b) 사이에서 연장하는 와이어-형상의 요소(7)를 포함하고, 스템(3)에 연결되는 상기 적어도 단부(7a)는 수중 커넥터(9)를 갖춘 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
2. 청구항 1에 있어서,
   와이어-형상의 요소(7)는 스템(3)의 그리고 베이스 부재(2)의 반대편 단부에 각각 연결되는 제1 단부(7a) 및 제2 단부(7b)을 갖는 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
3. 청구항 2에 있어서,
   와이어-형상의 요소(7)의 제1 단부(7a)는 수중 커넥터(9)에 의해 스템(3)의 바닥 단부(3a)에 연결되며, 와이어-형상의 요소(7)의 제2 단부(7b)는 베이스 부재(2)의 상단부(2b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   와이어-형상의 요소(7)는 스템(3)의 둘레로 또는 베이스 부재(2)의 둘레로 적어도 부분적으로 나선형으로 연장하여, 배이스 부재(2)를 복수의 코일(10)로 감싸는 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
5. 청구항 4에 있어서,
   와이어-형상의 요소(7)는, 스템(3)의 둘레의 또는 베이스 부재(2)의 둘레의 코일(10)이 멀리 이격되는 연장된 구성과, 스템(3)의 둘레의 또는 베이스 부재(2)의 둘레의 코일(10)이 서로 가까워지는 압축된 구성 사이에서, 베이스 부재(2)에 대한 스템(3)의 위치의 조절에 따라서, 압축에 의한 변형이 가능한 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
6. 선행하는 청구항들 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
   베이스 부재(2)에 연결되는 와이어-형상의 요소(7)의 단부(7b)는 베이스 부재(2)의 바닥 또는 상단부(2a, 2b)에 용접되는 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
   베이스 부재(2)에 연결되는 와이어-형상의 요소(7)의 단부(7b)는 수중 커넥터(9)를 갖춘 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
8. 선행하는 청구항들 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
   베이스 부재(2)의 바닥 단부(2a)는 튜닝 장치(4)에 연결되는 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
9. 선행하는 청구항들 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
   와이어-형상의 요소(7)는 폴리우레탄 외피로 절연된 리츠 와이어에 의해 한정되고 코일로 감겨지는 것을 특징으로 하는 잠수함용 안테나.
10. - 하우징 격실(V)을 한정하는 가늘고 긴 수용체(103a); 및
    - 잠수함(100)의 구조물에 대해 상기 가늘고 긴 수용체(103)를 상승시키기 위한 수단을 포함하는, 잠수함의 인터페이스 장치를 위한 상승 장치로서,
    상기 가늘고 긴 수용체(103a)의 내측에 적어도 부분적으로 수용되는, 선행하는 청구항들 중 어느 하나의 청구항에 따른 안테나(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수함의 인터페이스 장치를 위한 상승 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    스템 이동 수단(5)은 가늘고 긴 수용체(103a)와 결합되며 상기 가늘고 긴 수용체(103a)에 대해 스템(3)을 연장 및/또는 후퇴시킴으로써 스템(3)을 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 잠수함의 인터페이스 장치를 위한 상승 장치.

Images