(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上空から投下され空中で膨張しながら所定速度まで減速して降下し水面に着水して浮遊する水上浮標装置において、
下端口部に降下時に空気の流入を導く環材を備え該環材から内部に空気を流入して膨張し水面に着水した後に上面が四角形の逆角錐形の立体形状を保持すると共に、側面部にはその上下方向の中間部にて内部に空気を取り入れるための補助吸入口を備え且つこの補助吸入口は膨張して着水した状態で水中に没する位置に形成され、更に上面部には膨張して着水した状態で内部の空気が少しずつ定常的に抜けて行き所定時間後に浮力が減少して自沈するようにするための１個以上の微細孔を形成したバルーンと、
このバルーンの環材に一端部が連結され所定の長さで延び柔軟性を有し、上記バルーンの着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーンが破れ難いようにする吊りロープと、
この吊りロープの他端部に連結され上記バルーンの降下及び着水時の錘となる重錘と、
この重錘に付設され上記バルーンの降下開始時に吊りロープが展張する際の衝撃を緩和するためのパラシュートと、
を備えて成ることを特徴とする水上浮標装置。
【請求項２】
上記バルーンと吊りロープと重錘とパラシュートとこれらの付属物とを組み合わせたものを、容器に収納して運搬し、投下するようにしたことを特徴とする請求項１記載の水上浮標装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空中を飛行する航空機等の飛行体から海面又は湖面等の水面に標識又は海象計測装置等として投下され浮遊する水上浮標装置に関し、特に、着水時の衝撃に柔軟に対処しバルーンの着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーンが破れ難いようにする水上浮標装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の水上浮標装置は、例えば特開２０００‐１２８０８７号公報に記載されているように、上空より投下して海面湖水面等に浮遊させる水上浮標装置において、降下により自ら口部より空気を流入して膨張して空力的荷重及び着水時の衝撃により破損しない降下速度に減速し海面上に着水して標識としての機能を持つバルーンと、このバルーンの口部に連結され該バルーンを収納し降下することにより上記バルーンの口部へ空気を導くと共に重錘として機能するコンテナと、上記バルーンをコンテナから引き出す引き出し手段と、を備えてなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の水上浮標装置においては、バルーンの口部に重錘として機能するコンテナが連結されており、口部から空気を流入して膨張し空中を降下するバルーンとコンテナ（重錘）とは直結して一体化されていたので、例えばコンテナが海面上に着水したときに、該コンテナに掛かる着水衝撃がバルーンにも直接掛かるものであった。また、この着水衝撃が働いたときに、コンテナの慣性によってバルーンが水中に引きずり込まれ、バルーンの下部が水圧でつぶされる形となり、上記バルーンの内圧が急激に上昇するものであった。
【０００４】
このように、バルーンに着水衝撃が直接掛かることと、着水時にバルーンの内圧が急激に上昇することとから、着水時においてバルーンが破れるおそれがあった。そして、バルーンが破れると、着水後に標識としての機能を発揮できないこととなる。これに対しては、バルーンを強固に作る必要があるが、バルーンの膜材の厚みを大きくしたり、構造強度を増したりすると、重量が大きくなると共に大型化し、さらに価格も上昇するおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、着水時の衝撃に柔軟に対処しバルーンの着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーンが破れ難いようにする水上浮標装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による水上浮標装置は、上空から投下され空中で膨張しながら所定速度まで減速して降下し水面に着水して浮遊する水上浮標装置において、下端口部に降下時に空気の流入を導く環材を備え該環材から内部に空気を流入して膨張し水面に着水した後に上面が四角形の逆角錐形の立体形状を保持すると共に、側面部にはその上下方向の中間部にて内部に空気を取り入れるための補助吸入口を備え且つこの補助吸入口は膨張して着水した状態で水中に没する位置に形成され、更に上面部には膨張して着水した状態で内部の空気が少しずつ定常的に抜けて行き所定時間後に浮力が減少して自沈するようにするための１個以上の微細孔を形成したバルーンと、このバルーンの環材に一端部が連結され所定の長さで延び柔軟性を有し、上記バルーンの着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーンが破れ難いようにする吊りロープと、この吊りロープの他端部に連結され上記バルーンの降下及び着水時の錘となる重錘と、この重錘に付設され上記バルーンの降下開始時に吊りロープが展張する際の衝撃を緩和するためのパラシュートと、を備えて成るものである。
【０００７】
このような構成により、下端口部の環材から内部に空気を流入して膨張し水面に着水した後に上面が四角形の逆角錐形の立体形状を保持するバルーンの上記環材に、所定の長さで延び柔軟性を有し、上記バルーンの着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーンが破れ難いようにする吊りロープの一端部が連結され、その他端部には上記バルーンの降下及び着水時の錘となる重錘が連結されていることで、上記重錘が水面に着水した際に吊りロープがたるんで着水時の衝撃に柔軟に対処し、バルーンの着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーンが破れ難いようにする。また、上記バルーンの側面部にて上下方向の中間部に形成された補助吸入口により、降下時にバルーンの内部に空気の取り入れを補助する。さらに、上記バルーンの上面部に形成された１個以上の微細孔により、膨張して着水した状態で内部の空気が少しずつ定常的に抜けて行き所定時間後に浮力が減少して自沈するようにする。さらにまた、上記重錘に付設されたパラシュートにより、上記バルーンの降下開始時に吊りロープが展張する際の衝撃を緩和する。
【００１５】
また、上記バルーンと吊りロープと重錘とパラシュートとこれらの付属物とを組合せたものを、容器に収納して運搬し、投下するようにしたものである。これにより、航空機等の飛行体に水上浮標装置を搭載して運搬し、所要の水面に標識又は海象計測装置等として投下することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による水上浮標装置の実施の形態を示す斜視図である。この水上浮標装置は、空中を飛行する航空機等の飛行体から海面又は湖面等の水面に標識又は海象計測装置等として投下され浮遊するもので、上空から投下され空中で膨張しながら所定速度まで減速して降下し水面に着水するようになっており、図１に示すように、バルーン１（膨張した状態を示す）と、吊りロープ２と、重錘３と、パラシュート１０とを備えて成る。
【００１７】
上記バルーン１は、降下時のラム圧により内部に空気を流入して膨張し、水面に着水した後に立体形状を保持するもので、例えば生分解性の膜材（生分解性プラスチック）を用いて上面が四角形とされた逆角錐の形で袋状に形成されている。この逆四角錐形状のバルーン１の下端頂点部には、内部に空気を流入させるための口部を有し、この下端口部には降下時に空気の流入を導く例えば円筒状の環材４が取り付けられている。したがって、この環材４によってバルーン１の内部に空気を流入する入口が確保される。なお、この環材４の材質は、金属に限らず、プラスチック等であってもよい。
【００１８】
また、上記バルーン１の側面部には、補助吸入口５が形成されている。この補助吸入口５は、上記環材４からバルーン１の内部に空気が流入する際に該バルーン１内に空気を取り入れるための補助口となるもので、該バルーン１の四方の側面部にてその上下方向の中間部に切れ目が入れられたスリットとして形成されている。そして、この補助吸入口５は、後述の図７に示すように膨張したバルーン１が着水した状態で水中に没する位置に形成されている。
【００１９】
さらに、上記バルーン１の上面部には、１個以上の微細孔６が形成されている。この微細孔６は、空気が流入して膨張したバルーン１が、着水した水面にて所定時間後に浮力が減少して自沈するようにするためのもので、例えばバルーン１の上面部にて４箇所に形成されている。なお、上記微細孔６の直径及び数は、バルーン１が自沈するまでの所定時間に応じて適宜決めればよい。
【００２０】
上記バルーン１の環材４には、吊りロープ２が連結されている。この吊りロープ２は、上記バルーン１と後述の重錘３とを連結するもので、その一端部がバルーン１の環材４に連結されると共に下向きに所定の長さで延び、自由に曲げたり或いは巻き取ったりできるように柔軟性を有するロープから成っている。この吊りロープ２が柔軟性を有するのは、後述の重錘３が水面に着水した際に該吊りロープ２がたるんで着水時の衝撃に柔軟に対処し、バルーン１の着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーン１が破れ難いようにするためである。
【００２１】
上記吊りロープ２の他端部には、重錘３が連結されている。この重錘３は、上記バルーン１の降下及び着水時の錘となるもので、例えば金属で作製され、バルーン１の空中での降下速度及び水中でバルーン１に働く浮力を考慮して適宜の重量とすればよい。
【００２２】
また、上記バルーン１の上面部には、膨張したバルーン１が水面に着水した後に水面上で浮遊して所定の機能を発揮するための機能部材の一例として浮標認識部材７が設置されている。この浮標認識部材７は、上記バルーン１が水面に着水した後に標識であることを認識させるためのもので、例えば適宜の形状をした目視確認用の反射体又は発光体、或いは電波反射体又は電波発射器等から成る。そして、この浮標認識部材７は、バルーン１下端の環材４に一端部が連結された例えば４本の取付用索８の他端部を結び付けて上記バルーン１の上面部に取り付けられている。さらに、上記４本の取付用索８は、バルーン１の上下方向の高さ内において該バルーン１の外周面に巻かれたガイド索９で互いに連結されている。なお、このガイド索９は、上記バルーン１の上下方向の上端部及び中間部においてそれぞれ１周して取付用索８に連結されている。これにより、４本の取付用索８がバルーン１の降下中に該バルーン１から外れないようにする。
【００２３】
さらに、上記重錘３には、バルーン１の降下開始時に吊りロープ２が展張する際の衝撃を緩和するためのパラシュート１０が付設されている。このパラシュート１０の大きさは、重錘３及びバルーン１が降下開始時に吊りロープ２が展張する際の衝撃を緩和するだけであるので、あまり大きくなくてもよい。
【００２４】
そして、上記バルーン１と吊りロープ２と重錘３とパラシュート１０とこれらの付属物とを組合せたものを、適宜の容器（例えば筒状容器）に収納して運搬し、水上浮標装置として投下するようにされている。
【００２５】
次に、このように構成された水上浮標装置の使用について、図２〜図７を参照して説明する。まず、この水上浮標装置は、投下前の保管又は運搬状態では、図３に示すように、バルーン１と吊りロープ２と重錘３とが連結され、この重錘３にパラシュート１０（図示省略）が付設されて、バルーン１がしぼんだ状態で折り畳まれて、例えば細長い筒状容器１１の中に収納されている。そして、この筒状容器１１内に収納した状態で水上浮標装置１２として航空機１３（図２参照）に搭載する。
【００２６】
次に、上記水上浮標装置１２を搭載した航空機１３は、所定の訓練海域の上空まで飛行し、図２（ａ）に示すように、例えば遭難救助訓練又は捜索訓練のポイントで水上浮標装置１２を投下する。すると、水上浮標装置１２は、そのまま自由落下するが、所定の高度又は速度になったところで、図２（ｂ）及び図４に示すように、上記筒状容器１１が例えば長軸方向の真中から二つの部分１１ａ，１１ｂに割れて、中から連結された状態のバルーン１と吊りロープ２と重錘３とパラシュート１０とが放出される。このとき、水上浮標装置１２は、慣性及び重力によって、重錘３が一番下になり、これに吊りロープ２が続き、バルーン１が一番後ろについて降下し始める。
【００２７】
次に、図２（ｃ）に示すように、重錘３の重量によって吊りロープ２が展張して、バルーン１が降下し始める。このとき、図１に示すパラシュート１０が開き、吊りロープ２が展張する際の衝撃を緩和する。そして、この状態で水上浮標装置１２の全体は降下するが、この降下のときに図５に示すように、環材４及び補助吸入口５が気流方向を向くため、該環材４及び補助吸入口５から降下時のラム圧によりバルーン１の内部に空気を流入して、バルーン１が立体形状に膨張する。上記補助吸入口５からも空気が流入することにより、降下時にバルーン１内への空気の取り入れを補助して早く膨張させることができる。
【００２８】
このようにして、完全に充気膨張したバルーン１は、図２（ｄ）に示すように、重錘３を下にして該バルーン１の受ける空気抵抗により所定速度まで減速し、定常速度で降下する。そして、水面１４まで降下したところで、図２（ｅ）に示すように、まず重錘３が着水する。このとき、重錘３は水面１４からの抵抗により一時的に停止状態となるが、吊りロープ２は所定の長さで延び柔軟性を有する材料でできているので、図６に示すように、該吊りロープ２はたるんだ状態となる。
【００２９】
このように、吊りロープ２がたるんだ状態となることから、該吊りロープ２には張力が掛からなくなり、バルーン１は、それ自体の重量と空気抵抗とのバランスにより決まる降下速度に移行し、今までより低速の定常速度で降下して水面１４に着水する。この吊りロープ２のたるみにより着水時の衝撃に柔軟に対処し、バルーン１の着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーン１が破れ難いようにする。
【００３０】
上記バルーン１が着水した後は、環材４の部分から水がバルーン１内に侵入し、該バルーン１内の空気は補助吸入口５から外部に逃げて行き、重錘３の重量とバルーン１の重量とで徐々に沈下して、図７に示すように、上記補助吸入口５が水面１４下に没した時点で水密となり、バルーン１は、水面１４に浮いた状態となる。そして、図２（ｆ）に示すように、水面１４上で立体形状を保持して標識となり、適宜浮遊する。この状態では、図７に示すように、吊りロープ２は水中で重錘３の重量により展張して張力が掛かり、バルーン１を下方に引っ張って安定姿勢に保つ。
【００３１】
このように、バルーン１が標識として水面１４上を浮遊している状態で、訓練海域にある艦艇等や航空機等は、遭難救助訓練や捜索訓練等を実施する。このとき、上記バルーン１の上面部に設置された浮標認識部材７により、艦艇等による遭難救助訓練や航空機等による捜索訓練の時に、水上浮標装置の存在を認識させて訓練が効率的に実施可能となる。
【００３２】
このような訓練の間において、図１に示すバルーン１の上面部に形成された複数の微細孔６から該バルーン１内の空気が少しずつ定常的に抜けて行き、図２（ｇ），（ｈ）に示すように、バルーン１は、水面１４に着水してから所定時間（例えば約１２時間）後に浮力が減少して、重錘３の重量により自沈する。
【００３３】
そして、図２（ｉ）に示すように、バルーン１は、水面１４の底部に沈没した状態で時間が経過することにより、生分解性の膜材が水中の微生物等により自然分解される。これにより、訓練海域等の水の汚染を局限できる。
【００３４】
なお、以上の説明では、バルーン１と吊りロープ２と重錘３とパラシュート１０とを連結し、バルーン１がしぼんだ状態で折り畳んで筒状容器１１内に収納し、これを水上浮標装置１２として航空機１３に搭載し投下するものとしたが、本発明はこれに限らず、バルーン１と吊りロープ２と重錘３とパラシュート１０とを連結したものを、そのまま例えばヘリコプター等で吊り上げて訓練海域まで運搬して行き、投下してもよい。
【００３５】
また、以上の説明では、バルーン１の上面部に機能部材として浮標認識部材７を設置したものとしたが、これに限らず、海洋気象を計測する海象センサと、この海象センサで計測した情報を電波で送信する送信機と、を備えた海象計測部材を設置してもよい。この場合は、投下浮遊式の海象計測装置となる。さらに、上記浮標認識部材７又は海象計測部材以外の他の任意の機能部材を設置してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、下端口部の環材から内部に空気を流入して膨張し水面に着水した後に上面が四角形の逆角錐形の立体形状を保持するバルーンの上記環材に、所定の長さで延び柔軟性を有し、上記バルーンの着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーンが破れ難いようにする吊りロープの一端部が連結され、その他端部には上記バルーンの降下及び着水時の錘となる重錘が連結されていることにより、上記重錘が水面に着水した際に吊りロープがたるんで着水時の衝撃に柔軟に対処し、バルーンの着水衝撃を緩和すると共に内圧上昇を抑えて該バルーンが破れ難いようにすることができる。したがって、バルーンを従来のように強固に作る必要がなく、重量を小さくできると共に小型化し、さらに価格の低減を図ることができる。また、上記バルーンの側面部には、その上下方向の中間部に該バルーン内に空気を取り入れるための補助吸入口を備え、且つこの補助吸入口は膨張したバルーンが着水した状態で水中に没する位置に形成されているので、降下時にバルーン内への空気の取り入れを補助して早く膨張させると共に、着水した状態では水密となってバルーンが水面に浮かぶようにできる。さらに、上記バルーンの上面部には、膨張して着水した状態で内部の空気が少しずつ定常的に抜けて行き所定時間後に浮力が減少して自沈するようにするための１個以上の微細孔が形成されているので、膨張したバルーンが水面に着水してから所定時間後に自沈するようにできる。さらにまた、上記重錘には、バルーンの降下開始時に吊りロープが展張する際の衝撃を緩和するためのパラシュートが付設されているので、重錘及びバルーンが降下開始時に吊りロープが展張する際の衝撃を緩和することができる。
【００４４】
また、請求項２に係る発明によれば、上記バルーンと吊りロープと重錘とパラシュートとこれらの付属物とを組合せたものを、容器に収納して運搬し、投下するようにしたことにより、航空機等の飛行体に水上浮標装置を搭載して運搬し、所要の水面に標識又は海象計測装置等として投下することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水上浮標装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】上記水上浮標装置の使用状態を説明する概要図である。
【図３】本発明に係るバルーンと吊りロープと重錘とこれらの付属物とを組合せたものを、容器に収納した状態を示す断面説明図である。
【図４】上記水上浮標装置を航空機から投下して容器が開いた状態を示す説明図である。
【図５】上記水上浮標装置が空中を降下中にバルーン内に空気が流入して膨張する状態を示す断面説明図である。
【図６】上記水上浮標装置が降下して水面に着水した状態を示す説明図である。
【図７】上記水上浮標装置が水面に着水して安定し、訓練に使用されている状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…バルーン
２…吊りロープ
３…重錘
４…環材
５…補助吸入口
６…微細孔
７…浮標認識部材
８…取付用索
９…ガイド索
１０…パラシュート
１１…筒状容器
１２…水上浮標装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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