(57)【要約】ヘリコプタまたは他の乗物から曳航ケーブルによって海水中を曳航される小型で軽量の本体と、本体からかなりの距離を後方に延び、第１電極を内部に有する単一掃引ケーブルと、掃引ケーブルの端部に取り付けられたスリーブまたはソックと、曳航される本体の前方に配置され、曳航ケーブルに沿って延び、かつ曳航ケーブルに接続された第２電極とを有する、開ループ磁場掃海システム。本体上の整流器および変換器は、曳航乗物から抵抗本体に供給されたＡＣ電力を、第１電極および第２電極の両端に加えられるＤＣ電力に変換する。曳航ケーブルに取り付けられた複数の整形板は、それぞれ、曳航ケーブルから電気的に絶縁された導電性部分を有する。導電性部分は、第２電極を形成するように電気的に１つに接続される。各整形板は、曳航ケーブルに取り付けられたプラスチック・ノーズ部と、導電性金属尾部とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を導電性経路の一部として使用する開ループ磁場掃海システムであって、ヘリコプタ、他の航空機乗物、または海洋乗物によって海中を曳航され、曳航乗物から本体まで曳航電力提供ケーブルを接続するコネクタを有し、流体力学的制御表面を有する小型で軽量の流線型本体と、本体から水中を後方に向かってかなりの距離で延びるように適合された単一の絶縁防水性掃引ケーブル、および掃引ケーブルから水中を後方にかなりの距離で延びるように掃引ケーブルに接続された第１電極と、曳航される本体の前方に配置され、前記曳航ケーブルに沿って延び、かつそれに接続された第２電極と、曳航乗物から電気要素に供給されたＡＣ電力を、第１電極および第２電極の両端に提供されるＤＣ電力に変換するための、曳航される本体の上に含まれる電力変換電気要素とを備える開ループ磁場掃海システム。
【請求項２】
複数の整形板が、前記曳航ケーブルに取り付けられ、各整形板が、前記曳航ケーブルから電気的に絶縁された導電性部分を有し、前記導電性部分が、前記第２電極を形成するように電気的に１つに接続される、請求項１に記載の発明。
【請求項３】
各整形板が、前記曳航ケーブルに取り付けられた非導電性部分を有する、請求項２に記載の発明。
【請求項４】
各導電性部分が、金属尾部であり、各非導電性部分が、プラスチック・ノーズ部である、請求項３に記載の発明。
【請求項５】
可撓性導体が、前記導電性部分を共に接続する、請求項２に記載の発明。
【請求項６】
絶縁防水性ケーブルが、第２電極をＤＣ電力接続する、請求項２に記載の発明。
【請求項７】
曳航される本体の上の電力変換電気要素が、変換器および整流器を備え、この両方が、薄い防水の材料層によって封入され、前記封入された変換器および整流器が、封入層を通して変換器および整流器を冷却するために、海水に直接さらされるように本体の上に取り付けられる、請求項１に記載の発明。
【請求項８】
曳航ケーブルおよび曳航本体を有する開ループ磁場掃海システムにおいて使用する複数の整形板であって、各整形板が、曳航ケーブルに取り付けられる非導電性部分と、非導電性部分によって曳航ケーブルから電気的に絶縁される導電性部分とを有し、前記導電性部分が、曳航本体から給電される電極を形成するように電気的に１つに接続される、複数の整形板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃海機器（ｍｉｎｅｓｗｅｅｐｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）に関し、より具体的には、感応サイン（ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）によって爆発させることができる機雷を水域から一掃する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
感応サインを創出する掃海システムは、一般に、システムを制御および／または曳航するプラットフォームの観点からシステムを実用的にするために、機器のサイズおよび重量を依然として最小限に抑えながら、効果的であるように十分大きな感応場（ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｆｉｅｌｄ）を提供しなければならない。このプラットフォームは、船舶、ヘリコプタ、水面の上または下で動作する遠隔制御乗物、またはゆっくり移動する航空機などとすることが可能である。したがって、掃海システムには、一般に、性能とサイズおよび重量との兼合いを必要としている。
【０００３】
これまでの従来の技術のシステムは、開ループ磁気技術を使用する掃海システムを含んでおり、この場合、電流は、複数の曳航電極の間において分配され、複数の電極間に介在する海水を電気帰路（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｒｅｔｕｒｎ）として使用する。１つのそのようなシステムであるＭｋ−１０５は、開ループ電極の電流を生成するために、水中翼の上にガス・タービン発電装置を有する、ヘリコプタによって曳航される水中翼乗物を使用する。Ｍｋ−１０５システムは強力であるが、非常に大きくかつ重くもあり、したがって、水中翼乗物を必要とする。しかし、一般に、大きな磁場を達成する最も効率的な手段は、場を生成する開ループ手段を使用することである。したがって、船舶またはヘリコプタ水中翼システムが、一般に、曳航に必要とされてきた。さらに、そのような開ループ・システムは、複数の電極を適切に展開および収縮させること、ならびに適切に機能し、もつれを回避するために複数の電極を互いに分離して維持することを含めて、２つ以上の電極を取り扱うのに十分な物理的取扱い機器を必要とする。
【０００４】
ＳＷＩＭＳシステムなど、代替の従来の技術のシステムは、大きな磁心を有する従来の双極子技術を使用して磁気感応場を生成する。しかし、この技術に関連するサイズおよび重量のために、磁場は、システムが収容される実際の曳航本体のサイズおよび重量によって限定される。
【０００５】
他の従来の技術の掃海システムは、さまざまなコイルまたは永久磁石を含んでいる。これらも、場の強度を限定することになるサイズおよび重量の問題を有する。
【０００６】
２０００年４月７日に出願された本発明者の同時係属米国特許出願第０９／５４５，８２０号は、開ループ掃海システムを開示するが、これは、上述した従来の技術より小さく、軽量で、電極の取扱いが簡素化されている。本体が、曳航ケーブルによって水中で曳航され、本体は、磁場を生成する開ループ手段を依然として使用しながら、本体の後ろにある唯一の（第１）電極のみを曳航する。これは、曳航本体の外板自体を電極として機能させることによって、または取外し可能なパネルを曳航本体の外板上に有することによって、曳航本体自体を外部（第２）電極として機能させることにより達成される。低アンペア数／高電圧のＡＣ入力電力が、主要曳航プラットフォームから曳航本体に渡され、次いでＡＣ電力は、曳航本体において変換され、整流される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本掃海発明も、強力な場を獲得するために、磁場を生成する開ループ手段を使用し、一方、より小規模なシステム、軽量なシステム、および電極の取扱いを簡素化するシステムを提供するために、従来の技術の欠点を克服することを意図する。本発明は、十分に小さくかつ安定であるので、より小型のヘリコプタ、より小型の水中乗物、または遠隔操作乗物と共に使用し、かつそれたによって曳航することができる。本発明は、たとえば、魚雷敷設ポートまたは沖合領域、あるいは海岸堡または隘路などの深海領域を一掃するために、広範な沿海作業または深海作業に適合される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、曳航ケーブルによって水中で曳航する本体を含む。本体は、流体力学的制御表面を含み、高速かつ安定な曳航を提供するように設計される。本体は、磁気感応サインを生成する手段を提供し、本体は、音波感応サインを生成するために変換器を含むことも可能である。本発明の重要な態様は、上述した本発明者の同時係属特許出願のように、曳航本体が、磁気サインを生成するために、本体の後ろに複数の電極を曳航するのではなく、本体の後ろに唯一の（第１）電極を曳航し、一方、磁場を生成する開ループ手段を依然として使用する、ということである。これは、曳航ケーブル自体に沿って位置する他の（第２）電極を曳航本体の前に有することによって、本発明において達成される。具体的には、間隔をおいて配置された複数の整形板を曳航ケーブルに取り付けることが可能である。各整形板は、従来の電気機械曳航ケーブルから電気的に絶縁された第１導電性部分と、曳航ケーブルに機械的に取り付けられた第２非導電性部分とを有する。整形板の導電性部分は、曳航本体から給電される第２電極を形成するように、電気的に１つに接続される。曳航本体は、曳航本体の後ろに延びる第１電極を含む１つのケーブルを曳航するだけなので、単一ケーブル用の物理的対処機器は、それぞれが電極を有する複数のケーブルを扱い、かつ曳航する開ループ・システムに必要な機器とは対照的に、かなり簡素化される。整形板の手法の別法として、他の（第２）電極は、曳航ケーブルに沿って配置され、かつそれに連結された電極ケーブルとすることが可能である。
【０００９】
開ループ電力および制御システムは、一般に、入力ＡＣ電力を提供し、この電力は、次いでＤＣ電力に整流され、連続レベル波形または比較的低い周波数（パルス化）波形に制御される。この整流および調整は、重量および空間を必要とし、かつ開ループ掃引に関連する大きなＤＣ電流を扱い、かつ通過させるために直径の大きなケーブルを必要とする主要曳航プラットフォーム、すなわちヘリコプタまたは船舶の上で一般に実施される。具体的には、主要曳航乗物がヘリコプタであるとき、ヘリコプタから曳航本体までＤＣ電力を有するケーブルは空中にあり、したがって、そのような直径の大きなケーブルが存在しない場合、冷却について難点がある。したがって、本発明の他の態様では、上述した本発明者の同時係属特許出願の場合のように、低アンペア数／高電圧のＡＣ入力電力を主要曳航プラットフォームから曳航本体に渡して、小型ヘリコプタによって対処することができる直径が小さいより低重量のケーブルを使用することを可能にする。次いで、曳航本体においてＡＣ電力を変換して整流する。
【００１０】
変換器および整流器の構成要素は、通常、曳航本体において過度の損傷を与える熱を生成するが、熱は、上述した本発明者の同時係属特許出願の場合のように、変換器および整流器の構成要素を曳航本体において海水に直接さらすことによって、本発明では散逸される。これらの構成要素は、冷却機構を有する水密エンクロージャの内部に保持されるのではなく、海水に直接さらされる薄い防水コーティングの内部に封入される。コーティングは、構成要素を導電性の海水から保護するが、そうでない場合、熱を薄いコーティングを通して直接海水に渡すことによって、構成要素を冷却する。最大冷却が得られ、曳航本体において冷却する代替形態によって必要とされるよりも、構成要素のサイズおよび重量を著しく低減することができる。
【００１１】
曳航される本体は、第１電極を展開させかつ戻すウィンチを含むことも可能である。第１電極は、上述した本発明者の同時係属特許出願において開示したように、ケーブル、剛性スリーブ、または可撓性ソックなど、代替形態を取ることも可能である。
【００１２】
本発明の他の特徴および利点は、以下の記述、図面、および請求項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１および２を参照すると、滑らかに高速かつ安定して海水１１を通過するために、一般に魚雷様流線型の形状である曳航本体（ｔｏｗｅｄ  ｂｏｄｙ）１０が示されている。本体１０は、曳航されるとき潜水することがあり、曳航本体の配向、深度、および方向を制御するために、後方流体力学的フィン１２と、可能であれば流体力学的ウィング１３とを含む。図示したように、電気機械曳航ケーブル１４の一端が、コネクタ機構１５において曳航本体１０に接続され、曳航ケーブル１４の他端を曳航プラットフォームの上（曳航ヘリコプタの上など、図示せず）にあるウィンチ機構に接続することが可能である。曳航プラットフォームは、曳航本体１０が掃海に使用されていないとき、曳航本体１０を進水架に載せて、ある位置から他の位置に搬送する手段をも有する。さらに、曳航プラットフォームは、低アンペア数／高電圧のＡＣ電力を曳航ケーブル１４からさらに曳航本体１０に提供する電力手段を有する。前述したように、低アンペア数のＡＣ電力を曳航本体に提供することにより、曳航プラットフォームから曳航本体まで高ＤＣ電流を提供するケーブルと比較して、曳航ケーブル１４に沿った電力ケーブルを、直径を小さくかつ軽量にすることが可能になる。
【００１４】
曳航本体１０が掃海作業に従事しているとき、絶縁かつ防水性の掃引分離ケーブル１６およびケーブルの形態にある船尾（第１）アノード電極１７が、曳航本体１０から後方に延びている。ケーブル１６および電極１７は、サイズおよびドラッグを最小限に抑えるために、非浮揚性とすることが可能であり、標準的な既知の設計である。掃海の開ループ磁気方法は、第２電極を必要とするが、本発明では、曳航本体１０の後ろに曳航される第２電極は存在しない。むしろ、曳航本体１０の前に電気機械曳航ケーブル１４に沿って延びるカソード電極１８が、図１に概略的に示されている。アノードおよびカソードの機能は、それぞれの電極の間で反対にすることが可能であるに留意されたい。電極１８は、曳航本体１０の前面から少なくとも数フィート分離されている。ドラッグおよびストラミングを低減するために、および本体１０の曳航を安定させるために、曳航ケーブルに沿って複数の流線型整形板を使用することが周知である。本発明では、図３を参照すると、複数の整形板（ｆａｉｒｉｎｇ）３０が、電気機械曳航ケーブル１４に機械的に取り付けられているが、各整形板の少なくとも一部は、ケーブル１４から電気的に絶縁される。各整形板３０は、たとえば、曳航ケーブル１４を取り囲むプラスチック・ノーズ部３１と、プラスチック・ノーズ部（ｐｌａｓｔｉｃ  ｎｏｓｅ  ｐｉｅｃｅ）３１によって曳航ケーブル１４から電気的に絶縁されている導電性金属を備える尾部（ｔａｉｌ  ｐｉｅｃｅ）３２とを有する。金属尾部３２は、すべての整形板３０の尾部３２が、本発明の第２電極１８を形成するように、可撓性導体３３によって電気的に１つに接続される。そのような整形板の４つが、図３に拡大して詳細に示されており、個々の整形板が、図４に斜視図で示されている。絶縁防水性分離ケーブル３４が、曳航本体１０に至近の整形板から曳航本体まで後方に延び、以下でさらに記述するように、本体１０の上に配置されたＤＣ電源に接続される。図４に示すように、各整形板３０は、曳航ケーブル１４がプラスチック・ノーズ部３１を通過するための穴４１を有する。各整形板３０は、あらゆる適切な方式で各尾部３２に接続された導体３３用の穴４２をさらに有する。
【００１５】
第１電極１８は、単に例として、長さを５０フィートまたはそれ未満から、２００フィートまたはそれ以上とすることが可能であり、たとえば、全体で数百の整形板について、曳航ケーブル１４の１フィート当たり３つの整形板が存在する可能性がある。整形板３０は、曳航ケーブル１４に沿ってある程度移動することができるので、整形板３０がケーブル１４に沿って過度に集中するのを防止するために、ある距離（すなわち３０フィート）において永久リング部材をケーブル１４にスエージング加工することが可能である。これにより、導体３３によって電気的に１つに接続された数百の導電性整形板尾部３２は、第２電極１８を形成する。カソード電極１８は、電極１７から絶縁され、電極１７から電極１８への戻り経路は、介在する海水１１を通る。別々に取り扱われ、かつ耐もつれ状態に維持される２つの曳航ケーブルが、曳航本体１０の後ろには存在しないことが明らかであろう。
【００１６】
整形板３０の間に延びる導体３３は、隣接する整形板が互いに関して過度に回転するのを防止するように十分きつく張られているが、曳航ケーブルが既知の方式でドラムの上に巻かれているとき、隣接尾部間の空間を必要に応じて増大するのを可能にするように十分ゆるく張られているという点で、追加の機械的機能も果たす。
【００１７】
上述したＤＣ電力は、掃海の開ループ磁気方法の電極１７および１８の両端に提供される。低アンペア数／高電圧のＡＣ電力が、曳航ケーブル１４に沿って曳航本体１０に提供されるので、高電圧低電流ＡＣは、変換器１９によって曳航本体１０において低電圧高電流ＡＣに変換され、次いで、必要とされる一定レベルまたはパルスＤＣ電力を提供するように、整流器２０によって整流される。電力変換電気要素を図２の切抜き２１において概略的に示し、図５において変換器１９および整流器２０として示す。
【００１８】
さらに、さまざまな周知の形態を取ることが可能である音響装置が、切抜き２２において図２に概略的に示されている。１つまたは複数のそのような変換器を曳航本体１０に配置することが可能である。したがって、曳航本体１０は、掃海のための相補的な磁気および音響感応サインを提供する。音源は、複式感応機雷に対処するために、一般に、磁気掃引経路幅と等しいかまたはそれを超える掃引経路幅を生成する。
【００１９】
掃引ケーブル１６および船尾電極１７は、曳航本体１０の開放中空後端部の内部に含まれた小さなウィンチ２３の上に配置され、ケーブル１６および電極１７は、掃海中、その位置から図１の位置まで展開され、使用後、曳航本体１０を再び取り出す前に、曳航本体１０の中に巻き取られる。ウィンチ２３は、曳航プラットフォームの制御信号から制御することが可能である。
【００２０】
図５を参照すると、変換器１９および整流器スタック２０は、動作時に相当量の熱を生成する。曳航本体１０に搭載されている封入防水ボックスおよび冷却プレートを使用するのではなく、変換器１９および整流器２０は、それぞれ、たとえば成型可能ポリマーとすること可能である非常に薄い共形防水コーティング２４、２５の内部にそれぞれ完全に封入される。封止された変換器１９および整流器２０は、封入層２４、２５が海水に直接さらされ、それにより、薄い層２４、２５を通して直接海水に伝熱することが可能になるように、曳航本体１０の上に取り付けられる。変換器１９および整流器２０は、たとえば、海水であふれている本体１０の横方向空洞において取り付けることが可能である。別法として、変換器および整流器は、海水にさらされる曳航本体１０の側壁にあるポケットにおいて取り付けることが可能である。別法として、トンネルが、海水が通過する曳航本体１０の部分を通過することが可能であり、次いで、変換器１９および整流器２０を前記トンネルの側壁の内部またはその上に取り付けることが可能である。図５に概略的に示す防水尾部２６が、変換器１９および整流器２０のそれぞれと、曳航本体１０の内部である電力接続との間を通過する。本発明のこの冷却態様は、曳航本体１０に関するサイズおよび重量を最小限に抑えるように、非常に効率的な冷却と構成要素の設計を可能にする。
【００２１】
単に本発明の一形態の例示的な実施形態として、上述した電極１８のパラメータの他に以下のパラメータを適用することが可能である。
曳航本体１０の長さ                              −  １０フィート
曳航本体１０の直径                              −  １６インチ
掃引ケーブル１６の長さ                          −  ２５０フィート
アノード電極１７の長さ                          −  １５０フィート
ケーブル１６および電極１７の直径                −  ．６５インチ
ケーブル３４の直径                              −  ．４０インチ
カソード電極の長さ                              −  １５０フィート
曳航ケーブル１４に沿ったＡＣ電力                −  １９キロワット
アノード電極１７へのＤＣ電流                    −  ４００〜１０００アンペア
アノード電極１７へのＤＣ電力                    −  １６キロワット
曳航本体の重量（空中における）                  −  １０００ポンド
システムの曳航速度                              −  最高で５０ノット
場の強さ                                        −  ４メガガウス
ケーブル１６および電極１７の重量（空中における）−  ２３０ポンド
ケーブル１４の方向における整形板３０の長さ      −  ３〜６インチ
ケーブル１４に垂直な整形板３０の長さ            −  ４〜６インチ
【００２２】
上記のパラメータから分かるように、簡素化した電極の取扱いと効率的な冷却とを含む、非常に軽量でサイズが小さい開ループ磁場システムが提供される。
【００２３】
当業者なら、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、多くの変形および／または修正を本発明に対して実施することが可能であることを理解するであろう。したがって、本実施形態は、例示であり、限定ではないと見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】海水中で曳航される際の本発明の概略図である。
【図２】本発明において使用される曳航本体の詳細図である。
【図３】曳航ケーブルに沿って配置された本発明の第２電極要素を含んでいるある整形板を詳細に示す側面図である。
【図４】本発明の整形板の１つの透視図である。
【図５】本発明において使用する電力変換要素を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004528220.tif 000003
2004528220.tif 000004
2004528220.tif 000005
2004528220.tif 000006
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2004528220.tif 000021
2004528220.tif 000022
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004528220.tif 000023
【国際調査報告】
2004528220.tif 000024
2004528220.tif 000025