(57)【要約】【課題】船舶レーダアンテナにおいて、気流による不規則な挙動を低減する。【解決手段】  断面が横長の筒状で水平方向に延びて配設されるレドーム２内に、放射導波管や電波成形板を含むアンテナ構成部材が配設され、レドーム２の両端部の開口を塞ぐ横長の側板３が設けられ、レドーム２の中央部を中心に回転自在に配設される船舶レーダアンテナ１であって、気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、側板３の板面部３１が、外側に突出するように長手方向に沿って湾曲状に形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が横長の筒状で水平方向に延びて配設されるレドーム内に、放射導波管や電波成形板を含むアンテナ構成部材が配設され、前記レドームの両端部の開口を塞ぐ横長の側板が設けられ、前記レドームの中央部を中心に回転自在に配設される船舶レーダアンテナであって、
気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、前記側板の板面が、外側に突出するように長手方向に沿って湾曲状に形成されている、ことを特徴とする船舶レーダアンテナ。
【請求項２】
気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、前記側板の周縁が、面取り形状および丸み形状の少なくとも一方の形状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の船舶レーダアンテナ。
【請求項３】
気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、前記側板の板面に、長手方向に延びる凹状の溝部が形成されている、ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の船舶レーダアンテナ。
【請求項４】
断面が横長の筒状で水平方向に延びて配設されるレドーム内に、放射導波管や電波成形板を含むアンテナ構成部材が配設され、前記レドームの中央部を中心に回転自在に配設される船舶レーダアンテナの、前記レドームの両端部の開口を塞ぐ横長の側板であって、
気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、板面が、外側に突出するように長手方向に沿って湾曲状に形成されている、ことを特徴とする船舶レーダアンテナ用側板。
【請求項５】
気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、周縁が、面取り形状および丸み形状の少なくとも一方の形状に形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の船舶レーダアンテナ用側板。
【請求項６】
気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、板面に、長手方向に延びる凹状の溝部が形成されている、ことを特徴とする請求項４または５のいずれか１項に記載の船舶レーダアンテナ用側板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船舶に搭載される船舶レーダアンテナおよびこの船舶レーダアンテナの側板に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶に搭載されるレーダアンテナは、断面が横長の筒状で水平方向に延びて配設されるレドーム内に、放射導波管や電波成形板などが配設され、レドームの中央部を中心に回転自在に配設されている（例えば、特許文献１等参照。）。また、レドームの両端部には、気密性や防水性を確保するために、開口を塞ぐ側面カバー（側板）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２４９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、船舶レーダは、船舶レーダ自身が回転する回転運動と、船舶の運航による前進あるいは後進による直進運動とが同時に行われる。このため、船舶レーダアンテナの周囲に複雑で乱れた空気の流れ（乱気流）が生じ、その力やモーメントによって、船舶レーダアンテナに不規則な挙動を発生させる場合があった。例えば、船舶レーダアンテナの運用時や強風時などに、船舶レーダアンテナが振動したり、風切り音が発生したりする場合があった。
【０００５】
このような事象に対して、従来の船舶レーダアンテナのレドームは、その形状が電波性能に影響することから、空気抵抗を軽減できるような形状にする、という程度でとどまっていた。また、従来の側面カバーは、気密性や防水性の確保、あるいはデザイン性や製作容易性などを主眼として、その形状が設計されており、乱気流に対する対応・施策は盛り込まれていなかった。
【０００６】
そこでこの発明は、気流による不規則な挙動を低減することが可能な船舶レーダアンテナおよび船舶レーダアンテナ用側板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、断面が横長の筒状で水平方向に延びて配設されるレドーム内に、放射導波管や電波成形板を含むアンテナ構成部材が配設され、前記レドームの両端部の開口を塞ぐ横長の側板が設けられ、前記レドームの中央部を中心に回転自在に配設される船舶レーダアンテナであって、気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、前記側板の板面が、外側に突出するように長手方向に沿って湾曲状に形成されている、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の船舶レーダアンテナにおいて、気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、前記側板の周縁が、面取り形状および丸み形状の少なくとも一方の形状に形成されている、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の船舶レーダアンテナにおいて、気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、前記側板の板面に、長手方向に延びる凹状の溝部が形成されている、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、断面が横長の筒状で水平方向に延びて配設されるレドーム内に、放射導波管や電波成形板を含むアンテナ構成部材が配設され、前記レドームの中央部を中心に回転自在に配設される船舶レーダアンテナの、前記レドームの両端部の開口を塞ぐ横長の側板であって、気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、板面が、外側に突出するように長手方向に沿って湾曲状に形成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の船舶レーダアンテナ用側板において、気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、周縁が、面取り形状および丸み形状の少なくとも一方の形状に形成されている、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の船舶レーダアンテナ用側板において、気流によって作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、板面に、長手方向に延びる凹状の溝部が形成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明者は、種々のシミュレーション・計算、実験によって、側板の板面を、外側に突出するように長手方向に沿って湾曲状に形成することで、気流によって船舶レーダアンテナに作用する力およびモーメントの少なくとも一方が、小さくなることを確認した。従って、請求項１、４に記載の発明によれば、船舶レーダアンテナに作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなり、気流による不規則な挙動を低減・抑制することが可能となり、その結果、振動や風切り音の発生などを抑制することが可能となる。
【００１４】
また、本願発明者は、種々のシミュレーション・計算、実験によって、側板の周縁を、面取り形状や丸み形状に形成することで、気流によって船舶レーダアンテナに作用する力およびモーメントの少なくとも一方が、小さくなることを確認した。従って、請求項２、５に記載の発明によれば、船舶レーダアンテナに作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなり、気流による不規則な挙動を低減・抑制することが可能となる。
【００１５】
さらに、本願発明者は、種々のシミュレーション・計算、実験によって、側板の板面に、長手方向に延びる凹状の溝部を形成することで、気流によって船舶レーダアンテナに作用する力およびモーメントの少なくとも一方が、小さくなることを確認した。従って、請求項３、６に記載の発明によれば、船舶レーダアンテナに作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなり、気流による不規則な挙動を低減・抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態に係る船舶レーダアンテナを示す斜視図である。
【図２】図１の船舶レーダアンテナの側板周辺を示す拡大斜視図である。
【図３】図２の側板を示す平面図である。
【図４】図３の正面図である。
【図５】図３の側面図である。
【図６】この発明の実施の形態において、各回転角度で船舶レーダアンテナ（輻射部）に作用する力を計算・解析した結果を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態において、各回転角度で船舶レーダアンテナ（輻射部）に作用するモーメントを計算・解析した結果を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態において、側板の板面部の形態および周縁の形態を変えたパターンを示す図である。
【図９】図８の各パターンに対するシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態に係る船舶レーダアンテナ１を示す斜視図であり、図２は、この船舶レーダアンテナ１の側板（船舶レーダアンテナ用側板）３周辺を示す拡大斜視図である。船舶レーダアンテナ１は、側板３を除いて、従来の船舶レーダアンテナと同等の構成、機能となっているため、従来と同じ点についての詳細な説明は省略するが、概略次のような構成等となっている。
【００１９】
すなわち、断面が横長（水平方向に長い卵状）の筒状で水平方向に延びて配設される、長尺のレドーム２内に、放射導波管や電波成形板、フレア（図示せず）を含むアンテナ構成部材が配設されている。そして、レドーム２の中央部を中心に回転自在に回転機構１０１に配設され、回転機構１０１の駆動によって回転されるようになっている。このような船舶レーダアンテナ１は、船舶に搭載されるため、船舶レーダアンテナ１自身が回転する回転運動と、船舶の運航による前進あるいは後進による直進運動とが同時に行われる。
【００２０】
側板３は、レドーム２の両端部の開口を塞ぐ横長（水平方向に長い卵状）の側面カバーであり、レドーム２の気密性や防水性が確保されるように、その形状、構造が設計されている。この側板３は、レドーム２の開口に対向する板面部（板面）３１と、この板面部３１の周端・周縁からレドーム２側に延びる（板面部３１に対して垂直な）側面部３２とを備え、板面部３１と側面部３２とは一体的に形成されている。そして、板面部３１と側面部３２とによって、レドーム２の開口部（開口と端部）を覆うようになっている。
【００２１】
また、側板３の板面部３１には、図３に示すように、長手方向に沿って２つのボルト孔３１ａが形成され、このボルト孔３１ａにボルトを挿入してレドーム２内のネジ孔に締め込むことで、側板３がレドーム２に取り付けられるようになっている。さらに、図３、４に示すように、側板３の下部中央には、通気孔３ａが形成され、船舶レーダアンテナ１内の空気が、この通気孔３ａを介して外部に抜けるようになっている。
【００２２】
この側板３には、後述するような考察、検討およびシミュレーション・計算、実験の結果に基づいて、さらに次のような特徴的形状、構造が備えられている。まず、第１に、気流によって船舶レーダアンテナ１に作用する力およびモーメント（トルク）の少なくとも一方が小さくなるように、板面部３１が、外側に突出するように長手方向に沿って湾曲状に形成されている。すなわち、図４に示すように、長手方向（水平方向）の一端部から他端部にわたって、中央部が高くなるように湾曲状（弓なり）に形成され、さらに、図５に示すように、長手方向に直交する方向（垂直方向）においても、中央部がやや高くなるように形成されている。
【００２３】
ここで、湾曲の程度（曲率）や突出高さは、気流によって作用する力およびモーメントが小さくなり、かつ、大きさができるだけ小さくなるように設定されている。すなわち、船舶レーダアンテナ１の長手方向の全長を長くすると、空気抵抗が増加して揚力や抗力などが増加するため、全長が長くならないように湾曲の程度などが設定されている。このことは、後述する第２、第３の特徴的形状、構造を付加する場合においても、同様である。
【００２４】
第２に、気流によって船舶レーダアンテナ１に作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、側板３の周縁３ｂが、面取り形状および丸み形状の少なくとも一方の形状に形成されている。すなわち、この実施の形態では、図４、５に示すように、板面部３１と側面部３２とによって形成される境である角部（稜線）や、板面部３１や側面部３２が曲げられた部位（角部）が、周縁３ｂとして、外Ｒ加工されて丸み形状に形成されている。つまり、すべての角部が、全長（周方向）にわたって丸み形状に形成されている。ここで、丸み大きさ（半径）は、気流によって作用する力およびモーメントが小さくなり、かつ、所要の強度・剛性が得られるように設定されている。
【００２５】
第３に、気流によって船舶レーダアンテナ１に作用する力およびモーメントの少なくとも一方が小さくなるように、板面部３１に、長手方向に延びる凹状の溝部３ｃが形成されている。すなわち、図３、５に示すように、板面部３１の垂直方向の中央部に、水平方向に延びる窪んだ溝部３ｃが形成され、この溝部３ｃ内に、上記のボルト孔３１ａが形成されている。ここで、溝部３ｃの平面形状（図３における形状）や断面形状（図５における形状であって窪みの断面形状）および位置は、気流によって作用する力およびモーメントが小さくなり、かつ、側面カバーとしての機能が確保されるように設定されている。
【００２６】
次に、このような３つの特徴的形状、構造を設ける理由・根拠について説明する。
【００２７】
まず、流体（気流）によって物体に作用する力およびモーメントは、揚力、抗力、横力およびヨーイングモーメント、ピッチングモーメント、ローリングモーメントの６つに分解することができるが、上記のように、船舶レーダアンテナ１は回転するため、回転角度によって６つ力・モーメントが変化する。そこで、船舶レーダアンテナ１の各回転角度における、６つ力・モーメントの値を計算・解析した結果を図６、７に示す。この結果から、６つ力・モーメントが回転角度によって複雑かつ不規則的に変化し、直進運動のみを行う場合に比べて複雑であることが確認された。
【００２８】
このため、このような力・モーメントを軽減する（空気抵抗を軽減するとともに、整流効果を促進する）機能を、電波特性への影響が少ない側板３に付加する、という発想に至り、側板３の形状、構造を検討した。そして、側板３の板面部３１の形態および周縁３ｂの形態に着目し、これらの形態を変えて、６つ力・モーメントの軽減効果（整流効果）をシミュレーションした。
【００２９】
すなわち、図８に示すように、板面部３１（側面）および周縁３ｂ（角部・稜線）の形態を変え、次のような９つの形状パターンを作成した。
形状１−１：板面部３１が平面、周縁３ｂが直角（エッジ）
形状１−２：板面部３１が平面、周縁３ｂが丸み形状（Ｒ処理）
形状１−３：板面部３１が平面、周縁３ｂが面取り形状（面取処理）
形状２−１：板面部３１が湾曲（球面）、周縁３ｂが直角
形状２−２：板面部３１が湾曲、周縁３ｂが丸み形状
形状２−３：板面部３１が湾曲、周縁３ｂが面取り形状
形状３−１：板面部３１が湾曲で溝部（凹）あり、周縁３ｂが直角
形状３−２：板面部３１が湾曲で溝部あり、周縁３ｂが丸み形状
形状３−３：板面部３１が湾曲で溝部あり、周縁３ｂが面取り形状
【００３０】
そして、これらの各形状パターンに対して、６つ力・モーメントをシミュレーション・計算した。その結果を図９に示す。例えば、形状３−３は形状１−１に比べて、抗力が６８％軽減され、揚力が６６％軽減され、ヨーイングモーメントが７０％軽減されている。この結果から、力およびモーメントが低い形状パターンを選択すればよいが、この実施の形態では、特に、抗力とヨーイングモーメントを重視し、抗力とヨーイングモーメントとが低い形状パターンを選択した。その結果、形状３−３のパターンを選択し、上記のような３つの特徴的形状、構造を設けたものである。つまり、この実施の形態では、気流によって船舶レーダアンテナ１に作用する力およびモーメントの双方が小さくなるように、側板３の形状が設定されている。
【００３１】
ここで、図９の解析結果は、側板３単体に対する解析結果であり、数値自体は微小となっているが（力・モーメントのわずかな減少・軽減となっているが）、長尺であるレドーム２の両端部に側板３を取り付けた状態では、側板３が回転中心から長く離れて位置するため、回転中心付近では、力・モーメントの軽減が大きい（効果が大きい）といえる。また、図９の解析結果（軽減効果）が得られる範囲は、風速によらないことが確認され、風速が小さい場合でも同等の効果が得られ、風速が大きい場合には数値的により大きな効果が得られる。さらに、側板３の板面部３１の大きさ、つまりレドーム２の断面の大きさに関わらず、同等の効果が得られる。
【００３２】
以上のことから、上記のような構成の船舶レーダアンテナ１によれば、第１に、板面部３１が湾曲状に形成され、第２に、側板３の周縁３ｂが面取り形状に形成され、第３に、板面部３１に溝部３ｃが形成されているため、気流によって船舶レーダアンテナ１に作用する力およびモーメントが軽減される。このため、気流による不規則な挙動を低減・抑制することが可能となり、その結果、振動や風切り音の発生などを抑制することが可能となる。
【００３３】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、側板３の周縁３ｂを面取り形状に形成しているが、丸み形状に形成してもよく、さらに、側板３の形状や加工性・製作性などに応じて、丸み形状と面取り形状との双方を設けてもよい。
【００３４】
また、上記のような側板３を船舶レーダアンテナ用側板として、既存・既成の船舶レーダアンテナのレドーム２に取り付けてもよい。これにより、既存・既成の船舶レーダアンテナを有効に活用しつつ、気流による不規則な挙動を低減・抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００３５】
１        船舶レーダアンテナ
２        レドーム
３        側板（船舶レーダアンテナ用側板）
３ａ      通気孔
３ｂ      周縁
３ｃ      溝部
３１      板面部（板面）
３２      側面部
【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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【図８】
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【図９】
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