(57)【要約】【課題】  棒状のアンテナ部３を駆動するための駆動部を有するレーダアンテナにおいて、駆動部の消費電力を低減するとともに、アンテナ部３の回転ムラを抑制する。【解決手段】  このレーダアンテナ１のアンテナ部３には少なくとも一対のウインドカップ１１・１２を備える。ウインドカップ１１・１２は、少なくともアンテナ部３の回転に対し風Ｗによる回転抵抗が最大となるアンテナ部３の特定回転位相（選択図の位相、又はこの位相から１８０°回転させた位相）において、風Ｗの力を受けて前記アンテナ部３の回転を補助する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状のアンテナ部と、このアンテナ部を回転駆動する駆動部を備えるレーダアンテナにおいて、
前記アンテナ部には風受け体を備え、この風受け体は、風の力を受けて前記アンテナ部の回転を補助することを特徴とするレーダアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダアンテナであって、前記風受け体は、少なくとも前記アンテナ部の回転に対し風力による回転抵抗が最大となる特定回転位相において、風の力を受けて前記アンテナ部の回転を補助することを特徴とするレーダアンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダアンテナであって、
前記風受け体が受ける風の力が最大となる前記アンテナ部の回転位相は、前記の特定回転位相を中心としたプラスマイナス２０°の範囲の領域に含まれており、
また、前記風受け体が受ける風の力が最小となる前記アンテナ部の回転位相は、前記の特定回転位相から１８０°ずらした位相を中心としたプラスマイナス２０°の範囲の領域に含まれていることを特徴とする、レーダアンテナ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のレーダアンテナであって、前記風受け体はポケット状に構成されていることを特徴とする、レーダアンテナ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの何れか一項に記載のレーダアンテナであって、
前記風受け体は前記アンテナ部の長手方向両側に対で設けられるものとし、
その対をなす前記風受け体は、前記アンテナ部の回転軸線からほぼ等しい距離となるように配置されていることを特徴とする、レーダアンテナ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載のレーダアンテナであって、前記風受け体は前記アンテナ部の長手方向端部に設けられていることを特徴とする、レーダアンテナ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか一項に記載のレーダアンテナであって、前記風受け体は前記アンテナ部の上面に設けられていることを特徴とするレーダアンテナ。
【請求項８】
レーダアンテナにおいて駆動部により回転駆動される棒状のアンテナ部に取り付けるための風受け体であって、この風受け体は、前記アンテナ部の回転に対し風力による回転抵抗が最大となる特定回転位相において、風の力を受けて前記アンテナ部の回転を補助することを特徴とする風受け体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば船舶用に用いられる、棒状のアンテナ部を３６０°回転させる構成のレーダアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のレーダアンテナは例えば特許文献１に開示され、この特許文献１のレーダ装置用空中線は輻射部及び回転駆動装置を備えており、この回転駆動装置は輻射部を水平面内で回転駆動させるようになっている。
【０００３】
そして、このような輻射部（アンテナ部）の回転に抗する抵抗は、前記の回転駆動装置の駆動機構（駆動歯車や従動歯車等）で発生する機械的な摩擦もあるが、それを除けば、アンテナの回転の空気抵抗と、自然風あるいはレーダーを設置する船舶等の移動体が移動することによる風の抵抗である。
【０００４】
この点に関し、アンテナ部の回転トルクをＴ、相対風速をＶ、アンテナ部の長さ寸法をＬ、アンテナ部の高さ寸法をＨ、アンテナ部の形状の風の抗力への影響を表す形状係数をＣＤとしたとき、Ｔ∝ＣＤ・Ｌ２・Ｈ・Ｖ２の関係があることが知られている。即ち、アンテナ部を回転させるために必要なトルクＴは相対風速Ｖの２乗に比例するのであり、アンテナ部の回転の負荷は、風による外力によって大きく影響を受ける。
【０００５】
また特許文献２は、レーダアンテナに対し相対的に風圧がかかる状況下では、回転される水平面に棒状のアンテナには風圧によって回転速度の増減がアンテナ１回転にそれぞれ２回ずつ発生し、これが回転ムラの原因になる旨を指摘する。そして、これを解決するために、アンテナの回転数を刻々検出して、加速回路と制動回路によりモータの回転数を制御する回転制御方式を開示する。
【特許文献１】特開平４−２８６２０５号公報（０００３、図６等、空中線１４、輻射部１６、回転駆動装置１８）
【特許文献２】特開２００５−９８９５０号公報（０００２、要約等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、アンテナの耐風速の増大のためには、アンテナ部を駆動するモータとして（例えば、特許文献２の加速回路による加速を的確に行えるように）大型・大出力のものを用いたり、動力伝達機構部を大掛かりなものとしなければならず、重量の増大やコストアップ、消費電力の増加の原因となる。
【０００７】
また、既に船舶などに設置されている既存のアンテナを高機能化したいというニーズもあり、例えば耐風速を増大させたり、アンテナ部を長いものに交換したり、回転を高速化させようとする場合がある。しかしながら、このためにはより大トルクの駆動モータや動力伝達機構部に交換しなければならない場合が多く、手間やコストが掛かってしまう。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００９】
◆本発明の第１の観点によれば、以下のように構成するレーダアンテナが提供される。棒状のアンテナ部と、このアンテナ部を回転駆動する駆動部を備える。前記アンテナ部には風受け体を備え、この風受け体は、風の力を受けて前記アンテナ部の回転を補助する。
【００１０】
これにより、従来の構成のレーダアンテナに比較して、アンテナ部を駆動するための駆動部の消費電力を低減できる。あるいは、駆動部の構成を交換したり改造することなく、より長いアンテナ部を回転させたり、回転速度を増加させることができる。
【００１１】
前記のレーダアンテナにおいては、前記風受け体は、少なくとも前記アンテナ部の回転に対し風力による回転抵抗が最大となる特定回転位相において、風の力を受けて前記アンテナ部の回転を補助することが好ましい。
【００１２】
なお、前記の「特定回転位相」とは、風の方向に対してアンテナ部が直交する状態から当該アンテナ部の回転方向に４５°回転させた位相と、それから更に１８０°回転させた位相の２つがある。「風受け体が・・・特定回転位相において・・・補助する」とは、前記２つの位相のうち少なくとも何れかの位相において補助するという意味である。
【００１３】
これにより、アンテナ部の回転に対して風の抵抗が最も強い位相（前記特定回転位相）において風受け体が風を利用して回転補助を行うので、強風下においてもアンテナ部の回転ムラを抑制でき、レーダの探知精度を向上させることができる。
【００１４】
◆前記のレーダアンテナにおいては、以下のように構成することが好ましい。前記風受け体が受ける風の力が最大となる前記アンテナ部の回転位相は、前記の特定回転位相を中心としたプラスマイナス２０°の範囲の領域に含まれている。また、前記風受け体が受ける風の力が最小となる前記アンテナ部の回転位相は、前記の特定回転位相から１８０°ずらした位相を中心としたプラスマイナス２０°の範囲の領域に含まれている。
【００１５】
これにより、風の力を効率良く利用してアンテナ部の回転を補助することができる。また、アンテナ部の回転ムラを一層小さくできる。
【００１６】
◆前記のレーダアンテナにおいては、前記風受け体はポケット状に構成されていることが好ましい。
【００１７】
これにより、風受け体の形状の簡素化、軽量化、及び材料コストの低減を図ることができる。また、ポケット状であるので、適切に風を捕まえてアンテナ部の回転を補助することができる。
【００１８】
◆前記のレーダアンテナにおいては、以下のように構成することが好ましい。前記風受け体は前記アンテナ部の長手方向両側に対で設けられるものとする。その対をなす前記風受け体は、前記アンテナ部の回転軸線からほぼ等しい距離となるように配置されている。
【００１９】
これにより、対となる風受け体の回転補助作用や重量バランス等を均衡させることが容易となり、アンテナ部の回転ムラを更に小さくすることができる。
【００２０】
◆前記のレーダアンテナにおいては、前記風受け体は前記アンテナ部の長手方向端部に設けられていることが好ましい。
【００２１】
これにより、各風受け体が風を受けてアンテナ部を回転させようとするモーメントを大きくできるから、効率良く回転補助を行うことができ、駆動部の消費電力をより低減できる。
【００２２】
◆前記のレーダアンテナにおいては、前記風受け体は前記アンテナ部の上面に設けられていることが好ましい。
【００２３】
これにより、実際にレーダアンテナを高い位置に設置したときに、風受け体が目に付きにくいので、従来と同様にすっきりした外観とすることができる。
【００２４】
◆本発明の第２の観点によれば、レーダアンテナにおいて駆動部により回転駆動される棒状のアンテナ部に取り付けるための風受け体であって、この風受け体は、前記アンテナ部の回転に対し風力による回転抵抗が最大となる特定回転位相において、風の力を受けて前記アンテナ部の回転を補助する、風受け体が提供される。
【００２５】
この風受け体を既存のレーダアンテナに後付け的に取り付けることで、アンテナの耐風速の向上、高速回転化が容易になる。即ち、既存のレーダアンテナの駆動部をモータ出力の大きなものに交換することなく、風受け体を設置するだけの極めて簡単な改造作業によって、上記の性能向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るレーダアンテナの全体平面図、図２はレーダアンテナの側面図、図３はアンテナ部の斜視図である。
【００２７】
図１及び図２には本実施形態のレーダアンテナ１が示され、このレーダアンテナ１は、船舶の適宜位置に固定されるハウジング２の上部に、棒状のアンテナ部３を配置した構成とされている。
【００２８】
前記ハウジング２の内部には、電動モータや歯車減速機構等からなる図示しない駆動部が配置される。この駆動部の構成としては、例えば特許文献１に開示されているような公知の構成を採用できるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２９】
そして、前記駆動部の出力軸には、水平に配置された前記アンテナ部３の長手方向中央部が連結される。このアンテナ部３の内部には、図示しないが、適宜のアンテナ素子が複数配列されている。この構成で、前記の駆動部において電動モータの駆動力が出力軸へ伝達されることで、アンテナ部３を図１における矢印Ｒ方向へ回転させることができる。
【００３０】
そして、上記アンテナ部３の長手方向両端部の上面には、合成樹脂製の第１ウインドカップ１１及び第２ウインドカップ１２が固着されている。このウインドカップ（風受け体）１１・１２は、合成樹脂から構成されるとともに、平面視で略直角三角形とされ、かつ縦断面視で緩やかな流線形を呈するように成形される。ウインドカップ１１・１２は、本実施形態では接着剤を用いて接着することによりアンテナ部３に対し固定されている。
【００３１】
図３に示すように、２つのウインドカップ１１・１２は何れもポケット状に形成されており、アンテナ部３へ取り付けることによって、当該アンテナ部３の上面とそれぞれのウインドカップ１１・１２の内壁面とにより、袋状部２１・２２が形成される。この袋状部２１・２２の内部には空気が入るように構成され、当該ウインドカップ１１・１２の内壁によって風の力を受け得るようになっている。
【００３２】
２つのウインドカップ１１・１２のそれぞれが形成する袋状部２１・２２は、その開放させる向きが互いに逆向きとなるように構成されている。
【００３３】
具体的に言えば、平面視で直角三角形状に構成したウインドカップ１１・１２のそれぞれは、その斜辺側を互いに反対に向けて配置される。そして、ウインドカップ１１・１２のそれぞれは、その直角三角形のうち直角をなす二辺の部分をアンテナ部３の上面に接合させる一方、斜辺の部分はアンテナ部３の上面から上方へやや膨らむように離間させ、前記ウインドカップ１１・１２内の袋状部２１・２２が当該斜辺側を開放させるように構成されている。端的に言えば、ポケット状のウインドカップ１１・１２は、互いにそのポケットの向きが正反対となるようにアンテナ部３に対し取り付けられている。
【００３４】
そして、図４に示すように、風Ｗの流線に対してアンテナ部３の前面３ｆが４５°をなす回転位相のときに、アンテナ部３の右側に取り付けられている第１ウインドカップ１１は、袋状部２１を風上側に向かって開放させるように（直角三角形の斜辺側が風上に向くように）配置される。一方、アンテナ部３の左側に取り付けられている第２ウインドカップ１２については、上記の回転位相において袋状部２２を風下側に向かって開放させるように（直角三角形の斜辺側が風下に向くように）配置される。
【００３５】
なお、この図４の回転位相は、アンテナ部３の矢印Ｒ方向の回転に対して風Ｗによる回転抵抗が最も大きくなる位相である。従って、ウインドカップ１１・１２を上述のように配置した本実施形態では、図４に示すアンテナ部３の回転位相において風Ｗは前記第１ウインドカップ１１の斜辺側から袋状部２１に入って捕まえられるので（図４のＡ−Ａ断面矢視図としての図５（ａ）を参照）、第１ウインドカップ１１は風Ｗの力を受けてアンテナ部３を矢印Ｒ方向へ回転させる力を加え、前記駆動部によるアンテナ部３の回転を補助する。一方、反対側の第２ウインドカップ１２の袋状部２２は開放向きが風下側となり、当該第２ウインドカップ１２が流線形に形成されていることともあいまって、風の力を殆ど受けることがない（図４のＢ−Ｂ断面矢視図としての図５（ｂ）を参照）。従って、図４に示す回転位相において第２ウインドカップ１２が受ける風Ｗの力は弱いので、風Ｗが第２ウインドカップ１２を介してアンテナ部３の回転を妨げることは殆どない。
【００３６】
また、図４からアンテナ部３が１８０°回転した図６の位相、即ち、風Ｗの流線に対してアンテナ部３の後面３ｂが４５°をなす回転位相においても、アンテナ部３の回転に対しての風Ｗによる回転抵抗が最大となる。この回転位相では、２つのウインドカップ１１・１２の位置及び向きが図４の状態から１８０°入れ替わる形となり、第２ウインドカップ１２はその袋状部２２を風上側へ向かって開放させ、第１ウインドカップ１１はその袋状部２１を風下側へ向かって開放させることとなる。従って、この図６に示されたアンテナ部３の回転位相においては、風Ｗは第２ウインドカップ１２の斜辺側から袋状部２２に入って捕まえられ、第２ウインドカップ１２は風Ｗの力を受けてアンテナ部３を矢印Ｒ方向へ回転させる力を加え（図６のＣ−Ｃ断面矢視図としての図７（ａ）を参照）、前記駆動部によるアンテナ部３の回転を補助する。また、この図６の回転位相では第１ウインドカップ１１の袋状部２１は風下側を向くので、第１ウインドカップ１１が風Ｗの力を受けてアンテナ部３の回転を妨げることは殆どない（図６のＤ−Ｄ断面矢視図としての図７（ｂ）を参照）。
【００３７】
即ち、アンテナ部３の回転に対して風Ｗによる抵抗が最も大きい回転位相は、１回転（３６０°）のうち図４の位相と図６の位相の２つがあり、これらを本実施形態の説明で「特定回転位相」と称するが、本実施形態では図４の特定回転位相においては第１ウインドカップ１１が、図６の特定回転位相においては第２ウインドカップ１２が、それぞれ風Ｗの力を受けて前記アンテナ部３の矢印Ｒ方向の回転を補助する。従って、従来の構成のアンテナに比較して、アンテナ部３を駆動するための電動モータの消費電力を低減できる。また、アンテナ部３の回転に対して風Ｗの抵抗が最も強いタイミングでウインドカップ１１・１２が回転補助を行うので、強風下においても、アンテナ部３が３６０°回転する中での回転ムラを抑制でき、レーダの探知制度を向上させることができる。
【００３８】
また、ウインドカップ１１・１２だけをいわゆるオプション部品として製造しておき、これを既存のレーダアンテナに後付け的に取り付けることで、アンテナの耐風速の向上、高速回転化が容易になる。即ち、既存のレーダアンテナの駆動部をモータ出力の大きなものに交換することなく、ウインドカップ１１・１２を設置するだけの極めて簡便な改造作業によって、上記の機能向上を果たすことができる。
【００３９】
また例えば、既存のレーダアンテナのアンテナ部を、アンテナ長さの長い新しいアンテナ部に交換したい場合、その新しいアンテナ部に前記ウインドカップ１１・１２を取り付けることとすれば、既存の駆動部でも風の力を適宜利用することで長いアンテナ部も十分に回転させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、第１ウインドカップ１１は図４の特定回転位相において風Ｗの力が最大となる形状に構成されるとともに、それから１８０°回転した図６の特定回転位相では風Ｗの抵抗が最小となる形状に構成されている。また、第２ウインドカップ１２は図６の特定回転位相において風Ｗの力が最大となる形状に構成されるとともに、それから１８０°回転した図４の特定回転位相では風Ｗの抵抗が最小となる形状に構成されている。従って、風Ｗの力を効率良く利用してアンテナ部３の回転を補助することができる。また、アンテナ部３が３６０°回転する中での回転ムラをより小さくできる。
【００４１】
なお、ウインドカップ１１・１２に作用する風Ｗの力が最大となる位相は、図４及び図６の特定回転位相に丁度一致することが好ましいが、必ずしも一致していなくとも良い。例えば、図４及び図６の位相を中心としたプラスマイナス２０°の角度範囲に、何れかのウインドカップ１１・１２に作用する風Ｗの力が最大となるアンテナ部３の位相が含まれていれば良い。同様に、ウインドカップ１１・１２に作用する風の抵抗が最小となる位相も、当該ウインドカップ１１・１２に対応する特定回転位相から１８０°回転させた位相を中心とした、プラスマイナス２０°の角度範囲に含まれていれば良い。
【００４２】
また、本実施形態においてウインドカップ１１・１２はポケット状に構成されているので、ウインドカップ１１・１２の形状の簡素化及び軽量化を図ることができるとともに、使用する合成樹脂の量を少なくでき、材料コストの低減を図ることができる。また、形成される袋状部２１・２２の内部の空間で適切に風Ｗを捕まえてアンテナ部３の回転を補助することができる。
【００４３】
また、本実施形態は、ウインドカップ１１・１２はアンテナ部３の長手方向両側に対で設けられている。また、その対をなす前記ウインドカップ１１・１２は、前記アンテナ部３の回転軸線ｃからほぼ等しい距離となるように配置されている。従って、対となるウインドカップ１１・１２の回転補助力や重量バランス等を均衡させ易いので、アンテナ部３が３６０°回転する中での回転ムラを更に小さくすることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、ウインドカップ１１・１２は前記アンテナ部３の長手方向端部に設けられている。これにより、回転軸線ｃから各ウインドカップ１１・１２の距離を大きく確保でき、各ウインドカップ１１・１２が風Ｗを受けてアンテナ部３を回転させようとするモーメントを大きくできる。従って、アンテナ部３の回転の補助を効率良く行うことができ、電動モータの消費電力をより低減できる。
【００４５】
また、本実施形態では、前記ウインドカップ１１・１２がアンテナ部３の上面に設けられているので、外観の印象が良好である。即ち、レーダアンテナ１は高い位置に設置されるのが通常であるところ、ウインドカップ１１・１２はアンテナ部３の上側に設置されていることから、当該ウインドカップ１１・１２が視界に入りにくい。従って、従来のレーダアンテナと殆ど変わらないスッキリした印象を与える外観とすることができる。
【００４６】
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は更に下記のように変更することもできる。
【００４７】
○ウインドカップ１１・１２のアンテナ部３への固定方法としては、上記の実施形態では接着剤を用いたが、例えば両面テープを用いたり、ボルトなどを用いて固定しても構わない。なお、ボルトなどの締結体をアンテナ部３に突入させて固定する場合は、当該アンテナ部３の内部に雨水等が侵入しないように、シール部材等の浸水防止手段が適宜設けられることが好ましい。
【００４８】
○ウインドカップ１１・１２は、袋状部２１・２２を形成するような形状（カップ状ないしポケット状）とせず、中実状としても良い。ただし、中空状の袋状部２１・２２を形成するような形状に構成した方が、ウインドカップ１１・１２の形状を簡素とできるとともに軽量化でき、また、当該ウインドカップ１１・１２を形成する際の材料の量も少なくできるので、製造コストを低減できる。
【００４９】
○風を受ける風受け体の形状としては、アンテナ部３の回転に対し風による回転抵抗が最大になる前記特定回転位相で風の力を利用できれば良く、例えば図１に示すような直角三角形状のウインドカップ１１・１２とすることに限定されない。要は、ある特定の向きでは風の力を大きく受け、それと１８０°異なる向きでは風の抵抗が少ない形状の適宜の部材を、その向きを適宜合わせつつ風受け体としてアンテナ部３に設置すれば良い。また、小さな風受け体を鱗のように多数配列して設けても良い。
【００５０】
○また、ウインドカップ１１・１２はアンテナ部３の上面側でなく下面側に設けられても良いし、前面３ｆや後面３ｂや長手方向の端面に設けられても良い。この場合も、上記の実施形態と同様にアンテナ部３の回転を補助する効果を発揮させることができる。
【００５１】
○また、上記の実施形態ではウインドカップ１１・１２を別体の部品として構成したが、アンテナ部３にウインドカップを一体的に形成しても良い。更には、ウインドカップ１１・１２の数は一対設けることに限らず、複数対設けても良い。図８は、アンテナ部３に三対のウインドカップ１１’・１２’をアンテナ部３に対し一体的に形成した変形例である。
【００５２】
○上記の実施形態のレーダアンテナ１は、船舶に取り付けられる場合に限定されず、構造物一般に設置して用いることができる。構造物としては、例えば車輌や飛行体等の移動体や、建物等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーダアンテナの全体平面図。
【図２】レーダアンテナの側面図。
【図３】アンテナ部の斜視図。
【図４】アンテナ部が特定回転位相である瞬間の様子を示す平面図。
【図５】図５（ａ）は図４のＡ−Ａ断面矢視図、図５（ｂ）は図４のＢ−Ｂ断面矢視図。
【図６】アンテナ部がもう１つの特定回転位相である瞬間の様子を示す平面図。
【図７】図７（ａ）は図６のＣ−Ｃ断面矢視図、図７（ｂ）は図６のＤ−Ｄ断面矢視図。
【図８】変形例を示すアンテナ部の斜視図。
【符号の説明】
【００５４】
１  レーダアンテナ
２  駆動部を内蔵するハウジング
３  アンテナ部
３ｆ  アンテナ部の前面
３ｂ  アンテナ部の後面
１１・１２  ウインドカップ（風受け体）
２１・２２  袋状部
ｃ  アンテナ部の回転軸線
Ｒ  アンテナ部の回転方向
Ｗ  風
【図１】
2007005871.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007005871.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007005871.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007005871.tif 000009
【図８】
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