KR20220019804A - 저 항력 디핑 소나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저 항력 디핑 소나에 관한 것으로, 음향 송신기들 (22) 및 수신기들 (24) 을 구비한 안테나 (20; 50; 80) 를 포함한다. 상기 디핑 소나는, 릴 (32) 을 포함하는 전동 윈치 (26), 상기 릴 (32) 을 회전시키도록 구성된 액추에이터 (30) 및 상기 릴 (32) 에 감긴 케이블 (14) 을 더 포함하고, 상기 윈치 (26) 는 상기 안테나 (20) 내에 배치되고, 상기 케이블 (14) 은 상기 안테나 (20) 가 상기 케이블 (14) 의 하나의 자유 단부에서 캐리어 (10, 16) 에 후크되게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

저 항력 디핑 소나

본 발명은 일반적인 소나 탐지 분야, 특히 대잠수함전 (anti-submarine warfare) 에 구현되는 소나 탐지에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 헬리콥터나 드론으로부터 전개된 공중 디핑 소나 분야에 관한 것이다.

대잠수함전의 맥락에서, 주어진 영역에서 잠수된 잠수함을 탐지할 수 있도록, 소나, 특히 활성 소나가 일반적으로 채용된다. 이러한 맥락에서, 공중 플랫폼 (헬리콥터 또는 드론) 으로부터 소나의 전개는, 그러한 플랫폼들이 잠수함에 대하여 매우 이동성이 있기 때문에, 특히 효과적인 것으로 입증되었다.

더욱 정확하게는, 헬리콥터는 케이블에 의해 그들의 플랫폼 (즉, 헬리콥터) 에 연결된 소나 송신기 및 수신기를 전개하는 데 사용된다. 이것을 이후 "디핑 소나" 라고 지칭한다. 이 텍스트의 나머지 부분에서, 잠수된 케이블 연결 서브 어셈블리를 안테나라고 지칭한다. 그것은 실제 소나 송신기 및 수신기, 및 그 송신기 및 수신기와 연관된 잠재적인 전자 장비를 포함한다. 그것은 또한 환경 센서들을 포함할 수도 있다.

알려진 바와 같이, 헬리콥터 내부에 위치된 윈치는 안테나를 플랫폼으로부터 수중으로 떨어뜨리고, 수중에서 안테나의 깊이를 조절하고, 안테나를 회수하기 위해 사용된다.

윈치를 사용하여 안테나를 하강 및 상승시킬 때, 케이블은 수중에서 상당한 항력 (drag) 을 발생시킨다. 이 항력은 감겨지지 않은 케이블의 길이 때문에, 안테나가 도달한 깊이에 따라 증가한다. 따라서, 안테나가 하강 및 상승되는 속도는 케이블의 이동에 의해 생성된 항력에 의해 제한된다. 깊이가 클수록 안테나가 하강되어야 하는 속도가 느려지는데, 이는 안테나가 오직 자체 중량에서 자체 항력 및 케이블의 항력을 뺀 값만큼 하향 인출되기 때문이다. 안테나가 상승될 때, 윈치는 안테나의 중량에 전체 항력을 더한 것과 동일한 힘을 케이블 상에 가해야만 한다. 실질적인 항력을 처리할 수 있는 윈치가 사용될 수도 있다. 케이블은 윈치에 의해 가해진 인장력을 견디도록 치수화되어야 한다. 이 힘이 클수록, 케이블의 단면적이 커져야 하며, 이는 추가로 항력을 증가시키는 경향이 있다.

본 발명은 케이블의 드래그와는 독립적으로 디핑 소나를 이용하여 탐지 동작을 실행하는 것을 목적으로 한다. 탐지 동작이 의미하는 것은 안테나를 하강시키는 동작, 실제 음향 탐지 페이즈를 수행하는 동작, 및 안테나를 상승시키는 동작이다.

이를 위해, 본 발명의 주제는 음향 송신기 및 수신기가 장착된 안테나를 포함하는 디핑 소나이다. 디핑 소나는 릴을 포함하는 전동 윈치, 상기 릴을 회전시키도록 구성된 액추에이터 및 상기 릴에 감긴 케이블을 더 포함한다. 윈치는 안테나 내에 배치되고, 케이블은 안테나가 케이블의 자유 단부에서 캐리어에 후크되게 한다.

안테나는 음향 수신기들이 배치되는 전개가능한 아암들 - 전개가능한 아암들은 안테나의 케이싱에 대해 힌지됨 -, 및 케이블의 주축을 따라 케이싱에 대해 병진적으로 이동할 수 있는 바디를 포함할 수도 있다. 그 후에, 아암들은 바디에 대해 힌지된다. 바디의 제 1 위치에서, 케이싱에 대한 병진에서, 아암들은 케이싱에 대해 폴딩되고, 바디의 제 2 위치에서, 케이싱에 대한 병진에서, 아암들은 전개된다.

안테나는 각각이 음향 송신기들을 갖는 복수의 링들, 및 케이블의 주축을 따라 케이싱에 대해 병진적으로 이동할 수 있는 바디를 포함할 수도 있다. 링들과 바디는 확장가능한 링크들에 의해 서로 유리하게 결합된다. 바디의 제 1 위치에서, 케이싱에 대한 병진에서, 링들과 바디는 서로 접촉하고, 바디의 제 2 위치에서, 케이싱에 대한 병진에서, 링들과 바디는 서로 떨어져 있다.

바디는 유리하게는 케이블을 클램핑하도록 구성된 클램프를 구비하여, 클램프의 개방 위치에서, 바디가 그의 제 1 위치를 점유하게 하고, 클램프의 폐쇄 위치에서, 바디가 그의 제 2 위치를 점유하게 한다.

안테나는 유리하게는 배터리, 및 케이블을 통하지 않고 배터리를 재충전하기 위한 수단을 포함하고, 배터리는 음향 송신기들 및 액추에이터에 전력이 공급되게 한다.

안테나는 유리하게는 음향 송신기들 또는 액추에이터에 전력이 공급되게 하는 적어도 하나의 에너지 컨버터를 포함한다.

에너지 컨버터는 유리하게는 배터리가 액추에이터에 전력을 공급하게 하거나 액추에이터가 배터리를 재충전하게 하는, 2 방향이다.

본 발명은 예에 의해 주어진 실시형태의 상세한 설명을 읽는 것으로부터 명백해질 것이고, 이러한 설명은 첨부 도면에 의해 예시된다:
도 1a 및 도 1b 는 각각 하나의 디핑 소나를 구비한 다양한 캐리어들을 도시한다.
도 2 는 도 1a 및 도 1b 의 디핑 소나의 안테나의 제 1 변형 실시형태를 도시한다.
도 3a 및 도 3b 는 도 1a 및 도 1b 의 디핑 소나의 안테나의 제 2 변형 실시형태를 도시한다.
도 4a 및 도 4b 는 도 1a 및 도 1b 의 디핑 소나의 안테나의 제 3 변형 실시형태를 도시한다.
도 5 는 디핑 소나의 안테나의 전기 구조의 예를 블록도의 형태로 나타낸다.
명료성을 위하여, 동일한 엘리먼트들에는 여러 도면들에서 동일한 참조 부호들이 지정되었다.

도 1a 는 드론 (10) 이 물 위에서 호버링하는 것을 도시하며, 그 표면에는 참조 번호 11 이 주어졌다. 드론 (10) 은 케이블 (14) 에 의해 드론 (10) 에 후크된 안테나 (12) 를 포함하는 능동 디핑 소나를 구비한다. 이러한 종류의 소나는 특히 잠수함 물체가 탐지되고 분류되게 한다. 도 1b 는 또한 케이블 (14) 에 의해 헬리콥터 (16) 에 후크된 안테나 (12) 를 포함하는 능동 디핑 소나를 구비한 헬리콥터 (16) 를 도시한다. 일반적으로, 본 발명의 문맥 내에서, 물 위에 자신을 위치시킬 수 있는 임의의 유형의 캐리어는 능동 디핑 소나를 구비할 수도 있다. 캐리어는 수중에서 원하는 깊이로 안테나를 하강시키고, 음향 검출 페이즈를 수행하고, 그리고 그 임무를 완료하거나 다른 탐지 동작들을 수행하기 위해 안테나를 상승시킬 수 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 능동 디핑 소나의 안테나 (20) 의 제 1 변형 실시형태를 도시한다. 안테나 (20) 는 음향 송신기 (22), 음향 수신기 (24) 및 전동 윈치 (26) 를 구비한다. 윈치 (26) 는 케이블 (14) 을 감고 풀기 위해 사용된다. 케이블 (14) 의 자유 단부 (27) 는 안테나 (20) 가 드론 (10) 또는 헬리콥터 (16) 와 같은 캐리어에 후크되게 한다. 안테나 (20) 는, 안테나 (20) 가 케이블 (14) 에 의해 매달려 있을 때 수직이고 오직 중력의 영향을 받는 축 (28) 을 따라 연장된다. 안테나 (20) 는 축 (28) 을 중심으로 실질적으로 회전하는 형상을 갖는다. 음향 송신기 (22) 및 음향 수신기 (24) 는 축 (28) 주위에 방사상으로 배치된다.

음향 송신기 (22) 및 음향 수신기 (24) 는 안테나 (20) 의 케이싱 (29) 에 체결될 수도 있다. 음향 송신기 (22) 및 음향 수신기 (24) 는 안테나 (20) 의 별개의 영역들에 배치될 수도 있고, 영역들은 도 2 에 도시된 바와 같이 서로 중첩된다. 대안적으로, 상기 영역들은 예를 들어, WO2015/092066 호로 공개되고 출원인의 이름으로 출원된 특허 출원에 기술되어 바와 같이 산재될 수도 있다.

윈치 (26) 는 액추에이터 (30) 에 의해 구동된다. 보다 정확하게는, 액추에이터 (30) 는 케이블 (14) 이 감겨진 릴 (32) 이 회전되게 한다. 액추에이터 (30) 는 전기 또는 유압 모터, 또는 더 일반적으로는 공기 재생 없이 한정된 공간에서 동작할 수 있는 임의의 형태의 에너지를 채용하는 모터일 수도 있다. 이는 안테나 (20) 내의 공간을 자유롭게 하기 위해 릴 (32) 내부에 위치되는 것이 유리하다. 케이블 (14) 은, 감겨있지 않은 부분과 관련하여, 수직 축 (28) 을 따라 연장된다. 안테나 (20) 는 중력의 영향 하에서 매달린다. 도 2 에서, 릴 (32) 은 수평축 (34) 을 중심으로 회전한다. 대안적으로, 케이블 (14) 은 수직축을 갖는 릴에 감길 수도 있다. 트래버스-와인딩 메커니즘은 케이블 (14) 이 릴 (32) 상에 정확하게 격납되게 한다. 트래버스-와인딩 메커니즘은 릴 (32) 상의 연속적인 층들에 케이블 (14) 을 정확하게 격납하기 위해, 케이블 가이드가 릴의 축을 따라 전후 병진 이동을 수행하게 한다. 수직축 릴의 경우, 릴은 정지 상태로 유지될 수도 있고, 이어서 트래버스-와인딩 메커니즘은 그 병진 이동에 더하여 릴 주위로 회전한다. 이러한 메커니즘은 특히 낚시 릴에 존재한다. 대안적으로, 릴은 그 축을 중심으로 회전할 수도 있고, 트래버스-와인딩 메커니즘의 가이드는 오직 안테나 (20) 의 케이싱 (29) 에 대해 병진적으로 이동할 수도 있다.

릴 (32) 로부터 그리고 액추에이터 (30) 로부터 형성된 윈치 (26) 는 안테나 (20) 내부에, 예를 들어 음향 수신기들 (24) 사이에 위치된 내부 체적 (36) 내에 배치된다.

안테나 (20) 는 또한 특히 송신기 (22) 에 의해 송신된 음향 신호가 생성되게 하고, 수신기 (24) 에 의해 수신된 음향 신호가 프로세싱되게 하며, 액추에이터 (30) 가 구동되게 하는 전자 모듈 (38) 을 포함한다.

안테나 (20) 의 모든 구성요소의 동작에 필요한 전력은 캐리어로부터 유래되어 케이블 (14) 을 통해 전달될 수도 있다. 그러나, 이 솔루션은 필요한 모든 전력이 전달되어야 하는 경우, 케이블 (14) 의 단면적이 증가될 것을 요구한다. 특히, 음향 송신기들은 수 킬로와트 정도일 수도 있는 높은 순시 전력을 공급받을 필요가 있다. 케이블 (14) 은 길이가 수백 미터 이상일 수도 있기 때문에, 그 단면적이 케이블 (14) 을 따른 옴 손실의 효과를 제한하기에 충분히 큰 케이블을 제공하는 것이 필요하다. 이는 케이블 (14) 의 길이의 거의 전부를 수용할 수 있어야 하는 릴 (32) 의 치수를 증가시키는 경향이 있다. 또한, 음향 송신 페이즈 동안, 케이블을 통한 데이터의 송신은 케이블 (14) 을 통한 전력의 송신에 의한 데이터의 임의의 손상을 방지하기 위해 중단되어야 한다.

케이블 (14) 을 통한 고전력 전달의 주기를 제한하기 위해, 안테나 (20) 가 배터리 (40) 를 구비하는 것이 유리하며, 이는 안테나가 특히 케이블 (14) 에 의해 매달려 있을 때 하강하는 동안 더 양호한 수직 배향을 유지하게 하기 위해 안테나 (20) 의 하부에 또는 적어도 윈치 (26) 를 포함하는 체적 (36) 아래에, 유리하게 배치된다. 배터리 (40) 는 케이블 (14) 을 통한 전력의 전달을 평활하게 하도록 의도될 수도 있으며, 이는 케이블 (14) 의 전기 전도체의 단면적을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 이를 위해, 배터리 (40) 는, 통상적으로, 미션의 지속기간의 작은 부분 동안 고전력으로 송신하는 음향 송신기들 (22) 에 전력을 공급할 수도 있다. 또한, 케이블 (14) 을 통해 전력 전달을 완전히 분배하는 것이 유리하다. 배터리 (40) 는 그 후 특히 윈치 (26), 전자 모듈 (38), 및 음향 송신기 (22) 및 수신기 (24) 와 같은 안테나의 모든 전기 부하에 전력을 공급한다. 배터리 (40) 를 재충전하기 위해, 안테나는 비접촉식이고 예를 들어 유도성인 재충전 영역 (42) 또는 예를 들어 특정 커넥터와 같은 케이블 (14) 과 독립적인 재충전 수단을 포함한다. 배터리 (40) 는 특정 커넥터를 연결함으로써 또는 전용 인덕터 근처에 영역 (42) 을 배치함으로써 캐리어 (10 또는 16) 상에서 재충전될 수 있다.

안테나 (20) 는 또한 안테나 (20) 로부터 해저까지의 거리가 결정되게 하는 사운더 (44), 및 안테나 (20) 에 의해 도달되는 깊이의 함수로서 물의 온도의 변화를 측정하게 하는 온도 센서 (46) 와 같은 환경 센서를 포함할 수도 있다. 특히, 수중의 음파의 전파는 물의 온도의 변화에 의존한다. 이들 센서들은 또한 배터리 (40) 에 의해 전력을 공급받을 수도 있다.

도 3a 및 도 3b 는 본 발명에 따른 능동 디핑 소나의 안테나 (50) 의 제 2 변형 실시형태를 도시한다. 이러한 변형에서, 소나 수신 동안, 가능하게는 아암 상에 배치되는 음향 수신기 (24) 는 안테나 (50) 의 케이싱 (29) 으로부터 멀리 전개된다. 반대로, 윈치 (26) 의 동작 동안, 음향 수신기들 (24) 은 안테나 (50) 가 수중에서 하강되고 상승되는 동안 안테나 (50) 의 항력을 제한하기 위해 케이싱 (29) 에 대해 정확하게 격납된다. 이러한 타입의 전개가능한 안테나는 이미 출원인에 의해 개발되었다. 이러한 타입의 안테나에서, 음향 수신기들은 안테나에 배치된 전기기계적 메커니즘에 의해 전개된다. 이 메커니즘은 음향 수신기들을 지지하는 아암들을 이동시키는 전기 모터를 포함한다. 모터는 아암을 전개하고 수축하도록 작동된다. 이 메커니즘은 무겁고 부피가 크다.

본 발명의 일반적인 맥락에서, 음향 수신기들 (24) 을 지지하는 아암들을 이동시키기 위한 전기기계적 메커니즘과 같은 안테나를 유지하는 것이 가능하다. 대안적으로, 제 2 변형은 이 메커니즘이 분배될 수 있게 한다.

안테나 (50) 는 음향 수신기들 (24) 이 배치되는 전개가능한 아암들 (52) 을 포함한다. 아암들 (52) 은 축 (28) 주위에서 완전한 음향 검출을 보장하기 위해, 축 (28) 주위에서 유리하게 규칙적으로 분포된다. 도 3a 는 안테나 (50) 를 부분적으로 도시하며, 아암들 (52) 은 케이싱 (29) 에 대해 폴딩된다. 도 3b 는 안테나 (50) 를 부분적으로 도시하며, 아암들 (52) 은 케이싱 (29) 으로부터 전개된다. 아암 (52) 은 축 (28) 을 따라 케이싱 (29) 에 대해 병진적으로 이동할 수 있는 환형 커버를 형성하는 바디 (54) 및 케이싱 (29) 에 대해 힌지된다. 바디 (54) 는 예를 들어 축 (28) 을 중심으로 회전하는 것이며, 케이블 (14) 은 환형부 내의 구멍을 통해 바디 (54) 를 통과한다.

이들 2 개의 힌지들은 비다 (54) 의 이동 중에 아암 (52) 이 케이싱 (29) 으로부터 멀어지거나 가까워지도록 이동하게 한다. 보다 정확하게는, 도 3a 에 도시된 바디 (54) 의 위치에서, 아암 (52) 은 케이싱 (29) 에 대해 폴딩되고, 도 3b 에 도시된 바디 (54) 의 위치에서, 아암 (52) 은 케이싱 (29) 으로부터 멀리 전개된다.

아암 (52) 은 피봇 링크에 의해 케이싱 (29) 및 바디 (54) 에 직접 힌지될 수도 있다. 일단 전개되면, 아암 (52) 은 수평하게 놓이거나 축 (28) 에 대해 경사진다. 이러한 유형의 메커니즘의 이동은 매우 간단하다. 이는 특히 캐리어가 수면 위에 떠있는, 소나 부표에 채용된다. 그러나, 이러한 아암들의 배향은 캐리어가 드론 또는 헬리콥터일 때 음향 탐지를 저하시킬 수도 있다. 구체적으로, 이러한 배향에서, 음향 수신기들 (24) 은 캐리어에 의해 생성된 노이즈에 의해 영향을 받는다. 따라서, 아암 (52) 이 전개될 때 수직 배향을 갖도록 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 즉, 바디 (54) 의 병진 동안 아암을 축 (28) 에 평행하게 유지하는 것이 바람직할 수도 있다. 이를 위해, 아암 (52) 은 4-바 링키지에 의해 힌지될 수도 있다. 보다 정확하게는, 평행한 세그먼트를 갖는 2 개의 바 (56, 58) 는 한편으로는 링크 (60 및 62) 에 의해 각각 아암 (52) 에 힌지되고, 링크 (64 및 66) 에 의해 각각 케이싱 (29) 에 힌지된다. 바들 중 하나, 도시된 예에서 바 (58) 는, 바가 아암 (52) 에 힌지되는 지점으로부터 멀리, 그리고 바가 케이싱 (29) 에 힌지되는 지점으로부터 멀리 위치된 지점에서, 링크 (68) 에 의해 바디 (54) 에 힌지된다. 따라서, 바디 (54) 가 병진적으로 이동할 때, 바 (58) 는 그 힌지를 중심으로 케이싱 (29) 에 대해 피봇되어 아암 (52) 을 구동한다. 바 (56) 는 아암 (52) 에 의해 구동되고 또한 케이싱 (29) 에 대해 피봇된다. 이러한 이동 동안, 케이싱 (29) 에 대한 아암 (52) 의 배향은 변하지 않는다. 도시된 예에서, 아암 (52) 은 축 (29) 에 평행하게 유지된다. 도시된 바와 같이, 복수의 아암 (52), 도시된 예에서 2 개의 아암들을 동일한 2 개의 바 (56 및 58) 에 힌지시키는 것이 가능하다. 보다 정확하게는, 2 개의 아암 (52) 각각은 바 (58) 및 바 (56) 에 힌지된다. 전술한 바와 같이, 안테나 (50) 는 축 (28) 주위에 분포된 복수의 아암 (52) 을 구비할 수도 있다. 이러한 다양한 아암 (52) 을 지지하기 위해, 안테나 (50) 는 축 (28) 주위에 방사상으로 또한 분포되는 복수의 일련의 2 개의 바들 (56 및 58) 을 구비한다.

케이싱 (29) 에 대한 바디 (54) 의 병진 이동은 이러한 이동을 직접 보장하는 전기기계적 액추에이터에 의해 달성될 수도 있다. 액추에이터는 예를 들어, 바디가 케이싱 (29) 에 고정되고, 유압 실린더의 바디에 대해 병진적으로 이동하는 로드가 바디 (54) 에 고정되는, 선형 유압 실린더로 형성된다. 역의 구성도 또한 가능하다.

유리하게는, 케이싱 (29) 및 바디 (54) 상에 가해진 중력으로 인한 힘을 사용함으로써, 케이싱 (29) 과 바디 (54) 사이에 액추에이터를 분배하는 것이 가능하다. 구체적으로, 케이싱 (29) 은 아암 (52) 을 전개하기 위해 유리할 수 있는 무거운 구성요소들을 포함할 수도 있다. 이를 위해, 바디 (54) 는 케이블 (14) 을 클램핑하고 바디 (54) 에 대해 고정시키도록 구성된 클램프 (70) 를 구비한다. 클램프 (70) 는 전기기계적 액추에이터에 의해 작동될 수도 있다. 바디 (54) 에 결합되는 이 액추에이터는 케이싱 (29) 에 대한 바디 (54) 의 이동을 직접적으로 보장하는 액추에이터보다 상당히 적은 전력을 소비한다.

클램프 (70) 의 개방 위치에서, 케이블 (14) 은 바디 (54) 에 대해 자유롭고, 힌지 (68) 를 통해 아암 (52) 의 중량과 연관된 그 중량은 바디 (54) 를 하방으로, 즉 케이싱 (29) 을 향해 구동시킨다. 이 위치에서, 아암 (52) 은 또한 하방으로, 즉 케이싱 (29) 에 대해 폴딩된 위치로 구동된다. 이 위치 (클램프 개방) 는 도 3a 에 도시된다.

클램프 (70) 의 폐쇄 위치에서, 케이블 (14) 은 바디 (54) 에 대해 고정된다. 이 위치에서, 윈치 (26) 를 작동시켜 케이블을 풀고, 따라서 케이싱 (29) 및 이에 체결된 장비가 중력의 영향 하에서 바디 (54) 에 대해 하강되게 하는 것이 가능하다. 케이싱 (29) 에 대한 바디 (54) 의 이러한 상대적인 이동은 아암 (52) 이 도 3b 에 도시된 위치로 전개되게 한다. 이는 아암 (52) 및 적절한 경우 바 (56 및 58) 가 케이싱 (29) 및 이에 체결되는 모든 구성요소들보다 더 가벼우면 가능하다. 이러한 조건은 일반적으로 케이싱(29) 내에 무거운 구성요소, 특히 배터리 (40) 및 윈치 (26) 의 존재로 인해 쉽게 충족된다. 클램프 (70) 가 폐쇄된 후에 케이블 (14) 을 풀기 위한 윈치 (26) 의 활성화는 케이싱 (29) 에 대한 바디 (54) 의 상대적인 이동과 조정되는 방식으로 수행된다. 더 정확하게는, 풀린 케이블의 길이는 케이싱 (29) 에 대한 바디 (54) 의 병진의 길이와 실질적으로 동일하다. 더 긴 길이의 케이블을 풀면 릴 (32) 과 클램프 (70) 사이에 슬랙 케이블이 존재할 위험이 있다. 더 짧은 길이의 케이블을 풀면 아암 (52) 이 완전히 전개되는 것을 허용하지 않을 것이다. 윈치 (26) 를 활성화함으로써 아암 (52) 의 전개를 제어하는 것이 가능하다.

클램프 (70) 는 바디 (54) 에 단단히 체결되는 고정 부분과, 고정 부분에 대해 이동가능하고 케이블 (14) 과 접촉하는 부분을 포함한다. 클램프 (70) 의 고정 부분은 바디 (54) 에 단단히 체결되거나 선택적으로 부유할 수 있다. 보다 정확하게는, 클램프 (70) 의 개방 위치에서, 고정 부분은 바디 (54) 에 대해 축 (28) 을 따른 적어도 하나의 병진 자유도를 보존할 수도 있다. 이러한 자유도는 안테나 (50) 가 하강되거나 상승될 때 클램프 (70) 의 폐쇄를 용이하게 한다. 이러한 자유도는 클램프 (70) 의 폐쇄 동안 이동가능한 부분과 케이블 (14) 사이의 마찰이 제한되게 한다.

도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따른 능동 디핑 소나의 안테나 (80) 의 제 3 변형 실시형태를 도시한다. 이러한 변형에서, 윈치 (26) 가 위치되는 케이싱 (29), 및 바 (56 및 58) 를 통해 케이싱 (29) 에 힌지되는 아암 (52) 이 다시 존재한다. 아암 (52) 은 도 3a 의 경우에서와 같이, 도 4a 에서 케이싱 (29) 에 대해 폴딩된 위치에 도시된다. 마찬가지로, 아암 (52) 은 도 3b 의 경우에서와 같이, 도 4b 의 전개 위치에 도시된다.

제 2 변형과는 달리, 제 3 변형의 안테나 (80) 는 2개의 부분을 갖는 바디를 포함하며: 축 (28) 주위에 튜브 (82) 를 형성하고, 축 (28) 을 따라 케이싱 (29) 에 대해 병진적으로 이동할 수 있는 하부 부분; 및 바디 (54) 와 유사한 환형 형상의 커버 (84) 를 형성하는 상부 부분을 포함한다. 케이블 (14) 은 커버 (84) 를 통과하고, 다시 환형부 내의 구멍을 통해 통과한다. 바 (58) 는, 바가 아암 (52) 에 힌지되는 지점으로부터 멀리, 그리고 바가 케이싱 (29) 에 힌지되는 지점으로부터 멀리 위치된 지점에서, 링크 (68) 에 의해 튜브 (82) 에 힌지된다. 따라서, 튜브 (82) 가 병진적으로 이동할 때, 바 (58) 는 그 힌지를 중심으로 케이싱 (29) 에 대해 피봇되어 아암 (52) 을 구동한다.

커버 (84) 는 축 (28) 을 따라 튜브 (82) 에 대해 병진적으로 이동할 수 있다. 커버 (84) 는 확장가능한 링크에 의해 튜브 (82) 에 연결된다. 안테나 (80) 는 또한 클램프 (70) 를 포함한다. 제 2 변형에서와 같이, 안테나 (80) 의 클램프 (70) 는 케이블 (14) 을 클램핑하도록 구성되고, 따라서 클램프가 폐쇄될 때 케이블 (14) 을 커버 (84) 에 대해 고정시키는 것을 가능하게 한다. 도 4a 의 위치에서, 클램프 (70) 는 개방되고 커버 (84) 는 케이싱 (29) 상에 차례로 위치되는 튜브 (82) 상에 위치된다. 커버 (84) 와 튜브 (82) 는 중력에 의해 구동된다. 도 4b 의 위치에서, 클램프 (70) 는 폐쇄되고 중력은 케이싱 (29) 을 하방으로 구동하고 커버 (84) 를 튜브로부터 멀리 그리고 튜브 (82) 를 케이싱 (29) 으로부터 멀리 유지한다.

안테나 (20) 에서, 음향 송신기 (22) 는 케이싱 (29) 에 체결된다. 송신기들은 축 (28) 을 따라 미리 정의된 높이를 점유한다. 이러한 높이를 증가시키는 것이 유리할 수 있으며, 특히 송신기들을 서로 수직으로 분리하는 것이 유리할 수도 있다. 그러나, 이러한 분리는 또한 그 축 (28) 을 따라 안테나 (20) 의 높이를 증가시키는 경향이 있다. 안테나 (80) 는 안테나의 하강 및 상승 동안 음향 송신기들 사이에 주어진 높이가 유지되도록 하는 대안이고, 이 높이는 탐지 페이즈 동안 증가된다. 즉, 안테나 (80) 는 송신기들이 탐지 페이즈 동안 축 (28) 을 따라 전개되게 하도록 구성된다.

이를 위해, 안테나 (80) 는 각각이 일부 음향 송신기 (22) 를 갖는 복수의 링 (90) 을 포함한다. 링 (90) 은 케이싱 (29) 과 커버 (84) 사이에서 축 (28) 을 따라 슬라이드할 수 있다. 링 (90) 은 축 (28) 을 따라 연장가능한 링크들 (92) 에 의해 서로 결합된다. 따라서, 도 4a 의 위치에서, 안테나 (80) 가 캐리어 쪽으로 하강 또는 상승될 때, 링들 (90) 은 서로 접촉하고, 튜브 (82) 내부에 정확하게 격납된다. 또한, 아암 (52) 은 도 3a 에서와 같이 수축된다. 이 위치에서, 안테나 (80) 는 안테나 (80) 가 하강 또는 상승될 때 최소한의 항력을 발생시키는 컴팩트한 체적을 점유한다. 도 4b 의 위치에서, 아암 (52) 은 도 3b 에서와 같이 전개되고, 링 (90) 도 전개된다. 더 정확하게는, 링들 (90) 은 서로 이격된다. 링 (90) 은 또한 커버 (84) 로부터 그리고 튜브 (82) 로부터 떨어져 있다.

도 4a 및 도 4b 에 도시된 예에서, 안테나 (80) 는 4 개의 링 (90) 을 포함한다. 도 4a 및 도 4b 에서, 링 (90) 은 참조들 (90a, 90b, 90c 및 90d) 사이에서 구별되고 지정되었다. 마찬가지로, 확장가능한 링크들 (92) 은 참조들 (92a, 92b, 92c, 92d 및 92e) 사이에서 구별되고 지정되었다. 물론, 본 발명은 링 (90) 의 수에 관계없이, 대응하는 수의 확장 가능한 링크들로 구현될 수도 있다. 보다 정확하게는, 확장가능한 링크 (92a) 는 커버 (84) 를 링 (90a) 에 결합시킨다. 확장가능한 링크 (92b) 는 링 (90a) 을 링 (90b) 에 결합시킨다. 확장가능한 링크 (92c) 는 링 (90b) 을 링 (90c) 에 결합시킨다. 확장가능한 링크 (92d) 는 링 (90c) 을 링 (90d) 에 결합시키고, 확장가능한 링크 (92e) 는 링 (90d) 을 튜브 (82) 에 결합시킨다. 도 4a 의 구성에서, 확장가능한 링크들 (92a 내지 92e) 은 느슨해지고, 링들 (90a 내지 90d) 이 서로 접촉하여 위치되게 한다. 도 4b 의 구성에서, 확장가능한 링크들 (92a 내지 92e) 은 팽팽하게 되고, 링들 (90a 내지 90d) 이 서로 분리되고 커버 (84) 로부터 그리고 튜브 (82) 로부터 분리되게 한다. 확장가능한 링크들 (92a 내지 92e) 은, 예를 들어, 팽팽한 위치에서 서로에 대해 그리고 커버 (84) 에 대해 그리고 튜브 (82) 에 대해 링의 간격을 결정하는, 스트랩들에 의해 생성된다. 도 4a 의 위치에서, 스트랩은 단순히 느슨해지고 링 내부에 정확하게 격납된다.

도 5 는 상술한 모든 안테나들에서 구현될 수도 있는 전기적 구조의 일 예를 블록도의 형태로 도시한다. 이 예에서, 배터리 (40) 는 안테나의 각종 전기 부하들에서 요구되는 전력을 모두 공급한다. 안테나는, 이 예에서, 예를 들어 광섬유에 의해서만 정보를 전달하는 케이블 (14) 에 의해 캐리어에 연결된다. 안테나에서, 광섬유는 인터페이스 모듈 (100) 에 연결되어 광섬유에 의해 전달된 광 신호를 전기 신호로 변환한다. 인터페이스 모듈 (100) 은 그 자체가, 인터페이스 모듈 (100) 에 후속하여 전달되는 내부 안테나 전기 신호를 성형하기 위해 업링크 인터페이스 모듈 (102) 에 연결된다. 인터페이스 모듈 (100) 은 또한 인터페이스 모듈 (100) 로부터 수신된 전기 신호들을 성형하기 위해 다운링크 인터페이스 모듈 (104) 에 연결된다. 2 개의 모듈들 (102 및 104) 은 프로세서 (106) 에 의해 관리된다. 인쇄 회로 기판 (108) 은 인터페이스 모듈 (100, 102, 104) 및 프로세서 (106) 를 지지할 수도 있다. 인쇄 회로 기판 (108) 은 또한, 환경 센서들 또는 이들이 제어되게 하고 및 센서가 전달하는 정보가 수집되게 하는 적어도 인터페이스 모듈 (110) 을 지지할 수도 있다.

각각 일부 음향 수신기 (24) 를 지지하는 복수의 아암들 (52) 이 제공된다. 각각의 아암 (52) 과 연관된 수신 모듈 (Rx) (112) 는 음향 수신기들 (24) 로부터 수신된 음향 신호들이 성형되게 한다. 수신 모듈 (Rx) (112) 는 프로세서 (106) 에 연결되어 성형된 신호를 송신한다. 프로세서 (106) 에 의해 제어되는 액추에이터 (114) 는 아암 (52) 이 전개되게 한다. 액추에이터 (114) 는 아암 (52) 을 직접 작동시키거나 클램프 (70) 를 개방 및 폐쇄할 수도 있다.

배터리 (40) 는 전기 에너지를 축적 또는 전달할 수 있는 셀 (116), 및 셀 (100) 의 충전 상태를 감독하기 위한 관리 모듈 (118) 을 포함한다. 관리 모듈 (118) 은 또한 케이블 (14) 과 독립적인 재충전 수단을 포함할 수도 있으며, 이는 여기서 전기자 권선으로 표현되고, 케이블 (14) 이 권취되고 안테나가 캐리어에 다시 돌아오면 셀 (116) 이 비접촉식으로 재충전되게 한다.

도 5 에서, 고전압 DC 네트워크 (120) 는 배터리 (40) 에 연결된다. 네트워크 (120) 는 주로 컨버터들 (Tx) (122) 에 의해, 그리고 필요하다면, 음향 송신기들 (22) 과의 임피던스 매칭을 허용하는 매칭 유닛들 (124) 에 의해 음향 송신기들 (22) 에 전력이 공급되게 한다. 예를 들어, 안테나는 링들 (90) 이 존재하는 만큼 많은 컨버터들 (Tx) 을 포함한다. 다른 네트워크들, 특히 저전압 네트워크들이 또한, 특히 인쇄 회로 기판 (108) 및 고전압을 요구하지 않는 다른 전기 부하들에 전력을 공급하기 위해, 안테나에 존재할 수도 있다. 도 5 를 혼란스럽지 않게 하기 위해 이러한 다른 네트워크들은 도시되지 않았다. 컨버터들 (Tx) (122) 은 짧은 시간 주기 동안만 사용되며, 다른 부하에 의해서도 사용될 수 있는 것이 유리하다. 더 정확하게는, 음향 송신들은, 윈치 (26) 가 여전히 유지되는 음향 검출 페이즈 동안에만 일어난다. 반대로, 윈치 (26) 의 동작 하에서 안테나가 하강 또는 상승될 때, 송신도, 음향 수신도 없다. 따라서, 음향 검출 페이즈의 외부에서, 특히 윈치 (26) 및 더 정확하게는 그의 전기 모터 (30) 에 전력을 공급하기 위해, 변환기들 (Tx) (122) 을 사용하는 것이 가능하다.

컨버터 (Tx) (122) 는 예를 들어 네트워크 (120) 의 DC 전압을, 수중에서 송신하려는 음파의 주파수에서 또는 전기 모터 (30) 의 회전 속도와 호환되는 주파수에서 AC 전압으로 변환하는 인버터이다. 특히, 인버터는 전기 모터 (30) 의 속도가 연속적으로 가변되게하는 가변 주파수를 생성하는데 매우 적합하다. 컨버터들은 예를 들어 펄스 폭 변조기 (PWM) (126) 를 통해 제어되는데, 이는 특히 다양한 컨버터들 (Tx) (122) 에 속하는 전자 스위치들을 개방 및 폐쇄한다. 펄스 폭 변조기 (PWM) (126) 는 드라이버 모듈 (128) 로부터 명령을 수신할 수도 있다. 명령은 예를 들어 전기 모터 (30) 또는 음향 수신기 (24) 에 전달되는 AC 신호의 이미지이다.

컨버터들 (Tx) (122) 은 단방향일 수도 있다. 즉, 컨버터들 (Tx) (122) 은 자신에게 할당된 부하에 전력을 단지 공급한다. 더욱이, 안테나가 하강하는 동안, 전기 모터 (30) 는 전력을 재생성할 수도 있고, 이는 예를 들어 전기 저항기에서 소산되어야 한다. 대안적으로, 재생 부하, 특히 전기 모터 (30) 가 하강하는 동안 연결될 때 배터리 (40) 가 재충전되도록 하는 양방향 컨버터들 (Tx) (122) 을 제공할 수 있다. 전기 모터 (30) 로 배터리 (40) 를 재충전한 후에 발전기로서 작동하는 것과 관련된 옵션에 더하여, 배터리 (40) 의 최대 충전에 도달했을 때 재생된 전력이 소산되도록 하는 저항기를 제공하는 것이 유용하다.

Claims (7)

1. 음향 송신기들 (22) 및 수신기들 (24) 이 장착된 안테나 (20; 50; 80) 를 포함하는 디핑 소나로서,
   상기 디핑 소나는 릴 (32) 을 포함하는 전동 윈치 (26), 상기 릴 (32) 을 회전시키도록 구성된 액추에이터 (30) 및 상기 릴 (32) 에 감긴 케이블 (14) 을 더 포함하고, 상기 윈치 (26) 는 상기 안테나 (20) 내에 배치되고, 상기 케이블 (14) 은 상기 안테나 (20) 가 상기 케이블 (14) 의 자유 단부에서 캐리어 (10, 16) 에 후크되게 하는 것을 특징으로 하는 디핑 소나.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 안테나 (50; 80) 는 상기 음향 수신기들 (24) 이 배치되는 전개가능한 아암들 (52) 로서, 상기 전개가능한 아암들 (52) 은 상기 안테나 (50) 의 케이싱 (29) 에 대해 힌지되는, 상기 전개가능한 아암들 (52), 및 상기 케이블 (14) 의 주축 (28) 을 따라 상기 케이싱 (29) 에 대해 병진적으로 이동할 수 있는 바디 (54; 82, 84) 를 포함하고, 상기 아암들 (52) 은 상기 바디 (54; 82, 84) 에 대해 힌지되고, 상기 바디 (54; 82, 84) 의 제 1 위치에서, 상기 케이싱 (29) 에 대한 병진에서, 상기 아암들 (52) 은 상기 케이싱 (29) 에 대해 폴딩되고, 상기 바디 (54; 82, 84) 의 제 2 위치에서, 상기 케이싱 (29) 에 대한 병진에서, 상기 아암들 (52) 은 전개되는 것을 특징으로 하는 디핑 소나.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 안테나 (80) 는 각각이 음향 송신기들 (22) 을 갖는 복수의 링들 (90), 상기 케이블 (14) 의 주축 (28) 을 따라 케이싱 (29) 에 대해 병진적으로 이동할 수 있는 바디 (82, 84) 를 포함하고, 상기 링들 (90) 과 상기 바디 (82, 84) 는 확장가능한 링크들 (92) 에 의해 서로 결합되고, 상기 바디 (82, 84) 의 제 1 위치에서, 상기 케이싱 (29) 에 대한 병진에서, 상기 링들 (90) 과 상기 바디 (82, 84) 는 서로 접촉하고, 상기 바디 (82, 84) 의 제 2 위치에서, 상기 케이싱 (29) 에 대한 병진에서, 상기 링들 (90) 과 상기 바디 (82, 84) 는 서로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 디핑 소나.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 바디 (54; 82, 84) 는 상기 케이블 (14) 을 클램핑하도록 구성된 클램프 (70) 를 구비하여, 상기 클램프 (70) 의 개방 위치에서, 상기 바디 (54; 82, 84) 가 제 1 위치를 점유하게 하고, 상기 클램프 (70) 의 폐쇄 위치에서, 상기 바디 (54; 82, 84) 가 제 2 위치를 점유하게 하는 것을 특징으로 하는 디핑 소나.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안테나 (20; 50; 80) 는 배터리 (40), 및 상기 케이블 (14) 을 통하지 않고 상기 배터리를 재충전하기 위한 수단 (118) 을 포함하고, 상기 배터리 (40) 는 상기 음향 송신기들 (22) 및 상기 액추에이터 (30) 에 전력이 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 디핑 소나.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 안테나는 상기 음향 송신기들 (22) 또는 상기 액추에이터 (30) 에 전력이 공급되게 하는 적어도 하나의 에너지 컨버터 (122) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디핑 소나.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 에너지 컨버터 (122) 는, 상기 배터리 (40) 가 상기 액추에이터 (30) 에 전력을 공급하게 하거나 상기 액추에이터 (30) 가 상기 배터리 (40) 를 재충전하게 하는, 양방향인 것을 특징으로 하는 디핑 소나.
   

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