(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
けん引式水中装置であって、
第１の端部および第２の端部を有する剛体と、
前記剛体の前記第１の端部に面する前縁を備えたフォイル形状を有する細長い音響プロジェクタハウジングと、を備え、
使用時、前記音響プロジェクタハウジングは、前記剛体の下方を延びる前記音響プロジェクタハウジングの部分より、前記剛体の上方を延びる前記音響プロジェクタハウジングの部分の方が大きいように前記剛体に連結される、
けん引式水中装置。
【請求項２】
前記音響プロジェクタハウジングが、前記剛体に回転可能に装着され、前記音響プロジェクタハウジングが垂直に配向される動作位置と、前記音響プロジェクタハウジングが前記剛体内部に受け入れられる回収位置との間で回転することができる、請求項１に記載のけん引式水中装置。
【請求項３】
前記回収位置と前記動作位置との間で前記音響プロジェクタハウジングを回転させるためのアクチュエータをさらに備える、請求項２に記載のけん引式水中装置。
【請求項４】
前記アクチュエータが、動作中に前記音響プロジェクタハウジングを前記動作位置に維持する、請求項３に記載のけん引式水中装置。
【請求項５】
前記アクチュエータが、モータまたは線形アクチュエータを含む、請求項３または４に記載のけん引式水中装置。
【請求項６】
前記音響プロジェクタハウジングの配向を決定するための少なくとも１つのセンサをさらに備える、請求項２から５のいずれか一項に記載のけん引式水中装置。
【請求項７】
前記音響プロジェクタハウジングが、前記剛体に取り外し可能に装着される、請求項１から６のいずれか一項に記載のけん引式水中装置。
【請求項８】
けん引ケーブルに取り付けるための前部コネクタと、第２のけん引ケーブルに取り付けるための後部コネクタとをさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のけん引式水中装置。
【請求項９】
使用時、前記けん引式水中装置が、正のピッチ角でけん引され、前記音響プロジェクタハウジングの前記フォイル形状によって生成される流体力学的復元力により安定したロール平衡を維持する、請求項１から８のいずれか一項に記載のけん引式水中装置。
【請求項１０】
前記流体力学的復元力が、前記けん引式水中装置がロールするときに前記音響プロジェクタハウジングを側流にさらす前記正のピッチ角によって生成され、前記音響プロジェクタハウジングによって生成される実質的な流体力学的復元力の場所は、剛体のロール軸の上方に中心が置かれ、その結果復元モーメントをもたらす、請求項９に記載のけん引式水中装置。
【請求項１１】
前記剛体に締結された可撓性ブライドルをさらに備え、前記可撓性ブライドルが、けん引ケーブルに取り付けるための前部コネクタと、第２のけん引ケーブルに取り付けるための後部コネクタとを有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のけん引式水中装置。
【請求項１２】
前記第２のけん引ケーブルが、後方けん引式受信機アレイ用である、請求項１１に記載のけん引式水中装置。
【請求項１３】
前記可撓性ブライドルが、前記剛体の中央箇所において前記剛体に固定され、前記可撓性ブライドルが前記剛体から離れるように曲がることを可能にする、請求項１１または１２に記載のけん引式水中装置。
【請求項１４】
前記可撓性ブライドルが、アームの対を有する前部ヨークと、アームの対を有する後部ヨークとを備え、前記前部ヨークの各アームが、回転可能に一緒に連結された複数の剛性リンクによって前記後部ヨークのそれぞれのアームに接合され、前記前部ヨークの前記アームは、前記音響プロジェクタハウジングの両側に位置し、前記後部ヨークのアームは、前記剛体の両側に位置する、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のけん引式水中装置。
【請求項１５】
前記可撓性ブライドルが、前記剛体の各側の１つの剛性リンクにおいて前記剛体に連結される、請求項１４に記載のけん引式水中装置。
【請求項１６】
前記剛体が、前記可撓性ブライドルに取り外し可能に締結される、請求項１１から１５のいずれか一項に記載のけん引式水中装置。
【請求項１７】
けん引式水中装置であって、
船の後方でけん引するように適合された剛体と、
リフト生成面であって、前記リフト生成面が側流にさらされたときに横方向リフトの実質的な中心が前記剛体のロール軸の上方に位置するけん引式水中装置を提供する、リフト生成面とを備える、けん引式水中装置。
【請求項１８】
前記剛体が正のピッチ角でけん引され、前記ロール軸を中心にロールすると、前記リフト生成面は、前記剛体をほぼ直立した配向に復元する傾向がある補正力を生成する、請求項１７に記載のけん引式水中装置。
【請求項１９】
前記リフト生成面が、前記剛体に固定される、請求項１７または１８に記載のけん引式水中装置。
【請求項２０】
前記剛体が、ペイロードを受け入れるための内部容積を画定する、請求項１７から１９のいずれか一項に記載のけん引式水中装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、けん引式の水中装置に関し、詳細には、音を伝達するプロジェクタ用のけん引式の水中装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶は、アクティブ・ソナーシステムを一緒になって形成する受音アレイおよび送音プロジェクタをけん引し得る。音プロジェクタは、物体に高周波の音波を当てる音のパルスを発する。物体からのエコーが受信アレイによって検出され、適切な信号処理により、物体の存在、方位、および分類を推測することができる。
【０００３】
音プロジェクタからの理想的な音響ビームパターンは、水面に水平な平面内の全方向性である。さらに、音響パワーのほとんどが水面および底部に向かって垂直に放射されないことが望ましい。その理由は、このパワーは残響またはバックグラウンドノイズを増加させるが、音響エネルギーで標的を照射しないためである。こうして、垂直方向に送信される音響エネルギーは、検出性能を低下させる。
【０００４】
所望のビームパターンを実現するための知られている手段は、生成される音の波長と同じか、またはそれより長い長さ、および波長と比較して小さい幅および深さを有する音プロジェクタを使用することである。さらに、所望のビームパターンを生成するために、プロジェクタは、音プロジェクタの長軸が垂直に向けられるように、すなわち海底および海面に配向されるように配置される。
【０００５】
音プロジェクタのけん引に使用されるような水中のけん引体は、通常、けん引されたときにけん引体に安定性を提供する細長い円筒状または涙滴状の形状を有する。長い音プロジェクタをこのようなけん引体に垂直に取り付けて、希望のビームパターンを生成するには、プロジェクタの全長に対応できるようにけん引体も大きくしなければならない。さらに、これらのけん引体は通常、底部に自重を加えることで安定しており、大きいだけでなく重くもあるけん引体となる。このようなけん引体は、船舶から配備し、回収するためにクレーンなどの大型の特殊なハンドリングシステムを必要とする。
【０００６】
音プロジェクタを垂直配向で持ち運ぶことができ、良好なけん引安定性を維持し、ならびに／または小型の船で一般的に利用可能な単純なデッキギアを使用して取り扱うことができる、けん引式の水中装置を有することが望ましい。
【発明の概要】
【０００７】
本開示によれば、けん引式水中装置であって、第１の端部および第２の端部を有する剛体と、剛体の第１の端部に面する前縁を備えたフォイル形状を有する細長い音響プロジェクタハウジングであって、使用時、フォイル形状が剛体の下方を延びるより、剛体の上方を延びる部分の方が大きいように剛体に連結される、音響プロジェクタハウジングを備える、けん引式水中装置が提供される。
【０００８】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、音響プロジェクタハウジングは、剛体に回転可能に装着され、音響プロジェクタハウジングが垂直に配向される動作位置と、音響プロジェクタハウジングが剛体内に受け入れられる回収位置との間で回転することができる。
【０００９】
さらなる実施形態では、けん引式水中装置は、回収位置と動作位置との間で音響プロジェクタを回転させるためのアクチュエータをさらに備える。
【００１０】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、アクチュエータは、動作中に音響プロジェクタハウジングを動作位置に維持する。
【００１１】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、アクチュエータは、モータまたは線形アクチュエータを備える。
【００１２】
さらなる実施形態では、けん引式水中装置は、音響プロジェクタハウジングの配向を決定するための少なくとも１つのセンサをさらに備える。
【００１３】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、音響プロジェクタは、剛体に取り外し可能に装着される。
【００１４】
さらなる実施形態では、けん引式水中装置は、けん引ケーブルに取り付けるための前部コネクタと、第２のけん引ケーブルに取り付けるための後部コネクタとをさらに備える。
【００１５】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、使用中、けん引式水中装置は正のピッチ角でけん引され、音響プロジェクタハウジングのフォイル形状によって生成される流体力学的復元力により安定したロール平衡を維持する。
【００１６】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、流体力学的復元力は、けん引式水中装置がロールするときに音響プロジェクタハウジングを側流にさらす正のピッチ角によって生成され、音響プロジェクタによって生成される実質的な流体力学的復元力の場所は、剛体のロール軸の上方に中心が置かれ、復元モーメントをもたらす。
【００１７】
さらなる実施形態では、けん引式水中装置は、剛体に締結された可撓性ブライドルをさらに備え、可撓性ブライドルは、けん引ケーブルに取り付けるための前部コネクタと、第２のけん引ケーブルに取り付けるための後部コネクタとを有する。
【００１８】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、第２のけん引ケーブルは、後方けん引式受信機アレイ用である。
【００１９】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、可撓性ブライドルは、剛体の中央箇所において剛体に固定され、可撓性ブライドルが剛体から離れるように曲がることを可能にする。
【００２０】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、可撓性ブライドルは、アームの対を有する前部ヨークと、アームの対を有する後部ヨークとを備え、前部ヨークの各アームは、回転可能に一緒に連結された複数の剛性リンクによって後部ヨークのそれぞれのアームに接合され、前部ヨークのアームは、音響プロジェクタハウジングの両側に位置し、後部ヨークのアームは、剛体の両側に位置する。
【００２１】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、可撓性ブライドルは、剛体の各側の１つの剛性リンクにおいて剛体に連結される。
【００２２】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、剛体は、可撓性ブライドルに取り外し可能に締結される。
【００２３】
本開示によれば、けん引式水中装置であって、船の後方でけん引するように適合された剛体と、リフト生成面であって、リフト生成面が側流にさらされたときに横方向リフトの実質的な中心が剛体のロール軸の上方に位置するけん引式水中装置を提供する、リフト生成面とを備える、けん引式水中装置がさらに提供される。
【００２４】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、剛体が正のピッチ角でけん引され、ロール軸を中心にロールされるとき、リフト生成面は、剛体をほぼ直立した配向に復元する傾向がある補正力を生成する。
【００２５】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、リフト生成面は剛体にしっかりと固定される。
【００２６】
けん引式水中装置のさらなる実施形態では、剛体は、ペイロードを受け入れるための内部容積を画定する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本開示の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の図面に関してよりよく理解されるであろう。
【００２８】
【図１】音響プロジェクタが収容位置に配置されたけん引式水中装置を示す図である。
【００２９】
【図２】音響プロジェクタが展開位置に配置されたけん引式水中装置を示す図である。
【００３０】
【図３】音響プロジェクタが展開位置に配置されたけん引式水中装置の上面図である。
【００３１】
【図４】ロール配向にあるけん引式水中装置を示す図である。
【００３２】
【図５】ピッチ配向にあるけん引式水中装置を示す図である。
【００３３】
【図６】ピッチ配向にあるけん引式水中装置の側面図である。
【００３４】
【図７】ピッチおよびロール配向にあるけん引式水中装置を示す図である。
【００３５】
【図８】ドラム上に収容されたけん引式水中装置を示す図である。
【００３６】
【図９】代替のけん引式水中装置の斜視図である。
【００３７】
【図１０】代替のけん引式水中装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
ソナーアレイ用のけん引式の水中装置が、本明細書でさらに説明される。簡潔にするために本明細書においてけん引体とさらに呼ばれるけん引式の水中装置は、音プロジェクタ用のハウジングを提供し、けん引ケーブルおよび受信アレイとともに一般的なウィンチ上で取り扱い、保管することができる。けん引体は、望ましいビームパターンを生成するための安定した配向に音プロジェクタを位置決めしながらも、ウィンチなどの簡単なデッキギアを使用して展開、回収、および保管することができる。けん引体は、使用のために展開されたときのほぼ垂直な位置と、回収、取り扱い、および保管のためのインライン位置との間で移行できる回転式音響プロジェクタを使用する。このアプローチは、望ましい展開および回収の特性を提供するが、使用中にけん引体の望ましくない安定性特性をもたらす可能性がある。けん引安定性を提供するために、けん引体は、フォイルのような形状で水流にさらされる、回転可能な突出した垂直の音プロジェクタハウジングを有する。プロジェクタハウジングのフォイル形状は、フォイルの前縁がけん引体のけん引方向を向くように配置される。けん引体およびプロジェクタハウジングは、露出したプロジェクタハウジングが、励振または不安定化する力ではなく、補正するか、または安定化する流体力を生成するように構成される。けん引体がけん引体の運動方向に対して正のピッチ角でけん引されると、けん引体のロールから補正力が生成される。流体力学的力を使用して安定性を提供することにより、けん引体は最小限の自重および追加の翼または安定装置などの他の安定化装置を使用することが可能になる。
【００３９】
ソナーけん引体のけん引安定性、特にロール安定性は、音プロジェクタの正しい配向を確保するために重要である。従来のけん引体は、不均衡な流体力を制限するために、単純でほぼ対称的な形状を利用しており、重量と後部フィンの組み合わせを使用して、発生する小さく不均衡な力を補正する。対照的に、本発明のけん引体は、プロジェクタハウジングによって生成された流体力学的力を使用して、プロジェクタハウジング内に位置する垂直に配向された音プロジェクタに、高速でけん引されるときでもロール安定性を提供することができる。さらに、けん引体は、簡単なデッキギアを使用して展開、回収、および取り扱い動作を容易にするために、プロジェクタハウジングをインライン位置に回転させることを可能にする。
【００４０】
本明細書に説明するけん引体は、ソナープロジェクタけん引体であって、小型で軽量のままでありながら良好なビームパターンを生成し、それによってウィンチ上で取り扱い、保管することができ、高速でのけん引下でも安定したままである、ソナープロジェクタけん引体を提供する。
【００４１】
図１は、音響プロジェクタが収容位置に配置されたけん引体を示している。図２は、音響プロジェクタが展開位置に配置されたけん引体を示している。図３は、音響プロジェクタが展開位置に配置されたけん引式水中装置の上面図を示している。音響プロジェクタは、図３では垂直になるように配置される。けん引体１００は、剛体１０４に装着された音響プロジェクタハウジング１０２を含む。プロジェクタハウジング１０２は、音響プロジェクタを囲むか、または音響プロジェクタの外部ハウジングであってもよい。プロジェクタハウジング１０２、したがって音響プロジェクタは、剛体１０４内で回転させることができる。展開位置では、プロジェクタハウジング１０２は垂直に延び、その一方で回収位置では、プロジェクタハウジングは、剛体１０４内に嵌合し、それによって断面を小さくして展開および回収動作を容易にする。剛体１０４は、複数の連結された剛性リンク１０６ｃ（簡潔にするためにまとめてブライドル１０６と呼ばれる）によって互いに連結された前部ヨーク１０６ａおよび後部ヨーク１０６ｂを有する可撓性ブライドルによって取り囲まれ得る。ヨーク１０６ａ、１０６ｂの各アームは、プロジェクタハウジング１０２周りを通るように剛体１０４の両側に位置する。前部ヨークおよび後部ヨークのそれぞれのアームは、複数の剛性リンク１０６ｃによって連結される。ブライドル１０６は、図８により明確に示すように、剛体１０４の中央付近の剛体１０４の各側の中央箇所において剛体１０４に締結され得る。ブライドル１０６は、前部けん引ケーブル１１２および後部けん引ケーブル（図示せず）それぞれに締結される前部コネクタ１０８および後部コネクタ１１０を含む。けん引ケーブルは、けん引体および受信アレイなどの他のけん引装置をけん引するだけでなく、けん引装置への電気接続を提供するのに十分な強度を提供することができる。ブライドル１０６は、けん引体の一部に可撓性を提供することができ、これは、けん引体１００をウィンチまたはドラム上に保管するのに役立ち得る。ブライドル１０６は有益であり得るが、これは必要ではなく、省略された場合、前部コネクタ１０８および後部コネクタ１１０は、剛体１０４に接続されてもよく、またはその一部であってもよい。
【００４２】
プロジェクタハウジング１０２は、回収または展開されるとき、図２に示すような、使用中の垂直配向または動作位置と、図１に示すような、プロジェクタハウジング１０２が剛体１０４内に少なくとも部分的に受け入れられているインライン配向または回収位置との間でプロジェクタハウジング１０２が回転することを可能にする旋回マウント上で剛体１０４に取り付けられ得る。アクチュエータは、インライン位置と垂直位置との間で、またはその間の任意の位置にプロジェクタハウジング１０２を回転させることができる。アクチュエータは、例えば、モータまたは図３に示すような線形アクチュエータ３０２を含む他のタイプのアクチュエータなどの電気または油圧アクチュエータであってもよい。線形アクチュエータ３０２は、直接的、または図３に示すようにオフセットアーム３０４を介してなど間接的にプロジェクタハウジング１０２に連結され得る。プロジェクタハウジング１０２は、剛体１０４のピッチに関係なく、絶対的にほぼ垂直配向に維持され得る。すなわち、剛体１０４がけん引されるピッチ角は変化することがあり、これを感知および調整して、プロジェクタハウジング１０２を垂直配向に維持することができる。プロジェクタハウジング１０２の垂直位置合わせの感知は、加速度計、ジャイロスコープ、ピボット接続上の回転センサなどを含む様々なセンサを使用して決定され得る。
【００４３】
プロジェクタハウジング１０２が垂直位置にある間、これは、運動の方向に平行な大きな垂直表面領域を有する。プロジェクタハウジング１０２の上側部分２０２ａは剛体１０４の上方に延び、プロジェクタハウジング１０２の下側部分２０２ｂは、剛体１０４の下方に延びる。プロジェクタハウジング１０２、またはプロジェクタハウジング１０２の上側部分２０２ａの少なくとも一部分は、前縁２０４ａおよび後縁２０４ｂを備えたフォイル形状を有し、それにより、プロジェクタハウジング１０２は、剛体１０４およびブライドル１０６の上方を突起するフォイルまたはウィングとして作用するようになる。フォイル形状の前縁２０４ａは、剛体１０４およびブライドル１０６の前部を向いている。プロジェクタハウジング１０２は、使用中、フォイル形状が、剛体１０４の上方を延びる部分の方が下方に延びるよりも大きいように剛体１０４に装着される。これは、プロジェクタハウジング１０２のより多くが剛体１０４の上方に延びるようにプロジェクタハウジング１０２の長手方向中心からオフセットしてピボット連結を配置するか、剛体１０４の下方を延びるプロジェクタハウジング１０２の形状を、フォイルとして作用しないように変更するか、またはその組合わせによって達成され得る。フォイル形状のプロファイルは、図３で見ることができる。フォイルの特定のプロファイルおよび形状は、フォイルの抗力特性および流れ特性を変更するために変えることができる。
【００４４】
図４は、ロール配向のけん引体を示している。けん引体１００がほぼ水平配向にけん引され、けん引体１００がロールされる場合、プロジェクタハウジング１０２、または少なくともプロジェクタハウジング１０２の上側部分２０２ａは、矢印４０２ａ、４０２ｂによって示す等しいが相反する横方向の力を生成し、その結果、実質的な横方向の力をもたらさず、したがって、復元力は存在しない。
【００４５】
図５は、プロジェクタハウジングが垂直に配向された、ピッチ配向のけん引体を示す。プロジェクタハウジング１０２を垂直にした状態でけん引体１００がピッチ配向でけん引されると、プロジェクタハウジング１０２、または少なくともプロジェクタハウジング１０２の上側部分２０２ａは、等しいが相反する横方向の力５０２ａ、５０２ｂを生成し、その結果、実質的な横方向の力はもたらさない。
【００４６】
図６は、ピッチ配向にあるけん引体を示している。けん引体１００は、けん引体１００のけん引方向６０４に対して正のピッチ角６０２でけん引される。ピッチ角は、運動方向またはけん引方向６０４と剛体のロール軸６０６との間で測定され得る。ロール軸は、前部コネクタ１０８および後部コネクタ１１０を連結する剛体１０４の長手方向軸に沿うことができる。けん引方向６０４とロール軸６０６との間のピッチ角６０２は、約１０°であってもよいが、ピッチ角は、けん引体１００がけん引される速度に依存することになる。プロジェクタハウジング１０２を片側にロールされる状態で正のピッチ角でけん引すると、プロジェクタハウジング１０２は、不均等な横方向の力を生成し、このときプロジェクタハウジングに作用する実質的な力６０８は、ロール軸の上方に距離６１０のところに位置している。剛体１０４が正のピッチ角６０２でけん引される状態では、剛体１０４およびプロジェクタハウジング１０２がロール軸を中心にロールすると、プロジェクタハウジング１０２は復元力を生成し、それによってプロジェクタハウジング１０２および剛体１０４を後方に回転させて垂直配向にする。
【００４７】
オフセット距離６１０、または側流にさらされたときに横方向リフト６０８の実質的な中心が位置するロール軸上方の距離は、けん引体に所望の安定性を提供するのに十分である。特定の距離は、さまざまな要因に応じて、約１インチまたはそれ以上など比較的小さくなり得る。けん引体１００は、プロジェクタハウジングをその中心から垂直方向に約１１．５インチオフセットさせることができ、これはプロジェクタハウジングの全長の約２０％である。プロジェクタハウジングを物理的にオフセットすることにより、側流にさらされたときにプロジェクタハウジングによって生成される横方向リフトの実質的な中心もまた、ロール軸より上方に垂直にオフセットされる。プロジェクタハウジングの物理的なオフセットは、横方向リフトの実質的な中心のオフセットよりも大きくなり得る。横方向リフトの実質的な中心の場所を変更し得る要因は、剛体と完全に位置合わせされていない可能性のあるロール軸、ならびにピッチ配向でけん引されるときにプロジェクタハウジング１０２の上側部分の一部を遮蔽し、その結果リフトの生成を小さくすることができる、剛体の突出部を含む。さらに、横方向リフトの実質的な中心の場所は、さまざまなピッチおよびけん引速度で変化し得る。
【００４８】
図７は、ピッチおよびロール配向のけん引体を示す。剛体１０４は、後部コネクタ１１０においてけん引ケーブルに連結されたけん引受信機アレイの力を含む重量および流体力の組み合わせにより、けん引時にピッチ角をとる。ロール軸もピッチングしており、プロジェクタハウジング１０２がピッチングしたロール軸を中心にロールするとき、プロジェクタハウジング１０２の迎え角が変化し、等しいが相反する横方向の力を生成しなくなる。その代わりに、プロジェクタハウジング１０２は、プロジェクタハウジング１０２を回転させて垂直配向に戻すより大きい復元力７０２を生成する。プロジェクタハウジング１０２の下側部分は、反発力７０４を生成し得る。しかし、上側部分と比較して剛体１０４の下方に延びる下側部分の長さが短い結果、反発力７０４は復元力７０２のものよりも小さく、したがってプロジェクタハウジング１０２を垂直配向に復元する傾向がある実質的な力が存在する。
【００４９】
けん引体１００がロール角をとる場合、これは、それまで垂直であり、したがって水速度に平行であり、等しいが相反する力を生み出していたプロジェクタハウジング１０２のフォイル表面を、垂直から離れるだけでなく、表面が流れに対して傾斜する位置に回転させ、迎え角をとらせて、フォイル表面に実質的な復元力を生成させる。これは、ロール軸が水速度と平行ではないためである。フォイル表面が流れに対して迎え角をとると、リフト力が生成される。ロール軸の下方のフォイル表面のいずれも、けん引体を０度ロールからさらに離れるように押す傾向があるリフト、すなわち励振力を生成する。ロール軸の上方のフォイル表面のいずれも、けん引体を０度ロールに押し戻す傾向があるリフト、すなわち復元力を生成する。
【００５０】
垂直プロジェクタハウジング１０２は、平行で垂直な表面領域を提供し、主にロール軸上方に分布し、すなわち、プロジェクタハウジング１０２のフォイル表面は、剛体１０４の下方に延びるよりも剛体１０４の上方に延びる方が多い。フォイル表面の分布の結果として、けん引体のそのようなロール中に生成される横方向リフトの実質的な中心は、ロール軸の上方に位置し、これは、実質的な復元力が発生することを意味する。結果として、けん引体１００がロールするときはいつでも、直立位置に向かって自然に押し戻されて、容易に展開および回収できるロール安定性のけん引装置をもたらす。
【００５１】
図８は、ドラム上に収容されたけん引体を示している。ブライドル１０６は、締結されている中央部８０２を除いて、剛体１０４およびプロジェクタハウジング１０２から離れて下向きに自由に曲がる。剛体１０４およびプロジェクタハウジング１０２は、可撓性ブライドル１０６に恒久的に固定されてもよく、または可撓性ブライドル１０６に取り外し可能に締結されてもよい。けん引体と、この後方でけん引されるケーブルおよび受信機アレイの両方のためのけん引張力は、可撓性ブライドル部材上で支持される。これにより、ケーブルおよびアレイのような一般的な可撓性の構成要素と同様の方法で、けん引体１００を保管、展開、および回収することが可能になる。具体的には、これにより、けん引ケーブルと受信アレイとの間にインラインを保ちながら、けん引体１００、または剛体１０４を取り付けることができる少なくとも可撓性ブライドル１０６を、ウィンチ上で保管し、および／またはこれによって展開／回収することが可能になる。本体／ブライドルは、ウィンチドラム８０４上でけん引体を保持するのを助けるために、ウィンチドラム８０４上の同様の要素と連動するギア歯要素を含むことができる。
【００５２】
上記で説明したけん引体により、好ましい音響ビームパターンを提供する垂直音プロジェクタの使用が可能になる。けん引式装置は、別個のハンドリングシステムを必要とするのではなく、けん引体を単一のウィンチ上に保管し、これから展開できることを可能にする小型フォームファクタおよび可撓性ブライドルを、付随するアレイおよびけん引ケーブルとともに有することができる。これにより、システムを、大型ソナーアレイ処理システムを通常支持できない小型船上で使用することが可能になる。プロジェクタハウジングをけん引ケーブルとインラインで枢動させることができることにより、これを船舶の小さな開口部から展開／回収することができる。流体力学設計により、大きくて重い従来の安定性特徴に依存することなく、けん引体のロール安定性が得られる。使用中、けん引体は正のピッチ角でけん引され、プロジェクタハウジングのフォイル形状によって生成される流体力学的復元力により、安定したロール平衡を維持する。流体力学的復元力は、けん引式水中装置がロールするときに音響プロジェクタハウジングを側流にさらすけん引体の正のピッチ角によって生成され、音響プロジェクタハウジングによって生成される実質的な流体力学的復元力の場所は、剛体内のロール軸の上方に中心を置き、その結果、けん引体を直立、またはゼロロール位置に戻す傾向がある復元モーメントをもたらす。高速船舶操縦（スプリント）が発生した場合、けん引体の抵抗を減らすために、けん引される間プロジェクタハウジングをインライン位置に枢動させることもできる。けん引体は、本体／システムの残りを解体するか、またはこれに干渉することなく、プロジェクタハウジングを取り外し／交換することを可能にするモジュール設計を使用することができる。
【００５３】
上記で説明したけん引式水中装置ならびに他のけん引式装置を、フルスケールモデル、スケールモデル、ならびに計算流体力学（ＣＦＤ）解析を使用して試験した。ロールされるときにさまざまな構成のけん引体が受けるロールモーメントまたは力を予測して、さまざまなＣＦＤ解析を実行した。これらのモデルは、オフセットしたプロジェクタハウジングで復元モーメントを予測するものであり、中央に置かれたプロジェクタハウジングの場合ではない。
【００５４】
上記で説明したけん引式水中装置に似ているが、実質的な横方向リフトの中心がロール軸以下に位置するようにプロジェクタフォイルが垂直に中央に置かれたフルスケールモデルを、正のピッチ角でけん引した。中央に置かれたフォイル配置は、安定性が低いことを実証し、試験中に多くの完全なバレルロールを実行した。中央に置かれたフォイル配置を、プロジェクタおよび剛体の底部に約１６ｋｇの自重バラストを追加して試験した。追加された自重は、約６ノットの低速でロールを約＋／−１５°に保つのに役立ったが、ロール安定性は、１０ノットで約＋／−５０〜６０°のロールに急速に低下した。けん引速度は最大約１０ノットに維持されたが、自重を有するロール安定性は、速度が増すにつれて低下し続けることが予想される。対照的に、同じモデルを調整して、フォイルプロジェクタを剛体から上記で説明したほぼ同じ配置に持ち上げた場合、けん引体は、高速であってもロールをほぼ＋／−１５°の範囲内に留まった。上記で説明したけん引式水中装置を結果としてもたらす設計の後続の改良により、高速であってもほぼ＋／−３のロールで安定性の向上を達成することができる。
【００５５】
フルサイズモデルとスケールモデルの両方を試験して、プロジェクタハウジングのさまざまなオフセットの結果から生じる可能性のあるパフォーマンスの相違を判断した。プロジェクタを最大限にオフセットしてフルサイズのプロトタイプを試験した。上記で説明したオフセットと比較して、ロール安定性の大幅な改善は見られなかった。上記で説明した水中けん引式装置のオフセット距離よりも大きくおよび小さくして、さまざまなオフセット量でスケールモデルを試験した。上記で説明した水中けん引式装置よりも大幅に優れた性能を発揮したスケールモデルはなかった。プロジェクタハウジングの約５インチの物理的オフセットが、ロール軸の上方の横方向リフトの実質的な中心の十分なオフセットを依然として提供して、顕著なロール安定化力を提供することがわかった。
【００５６】
上記は、音プロジェクタを収納するためにソナーシステム内で使用するのに特に適した安定したけん引体を説明してきた。上記で説明したけん引体は、剛体の上方に延びるプロジェクタハウジングを有する。プロジェクタハウジングは、剛体のロール軸の中心にある側流にさらされると、横方向リフトを生成する。横方向リフトの中心がロール軸の上方にある場合、力は、ロール時にけん引体を中立に戻す復元力を提供する傾向がある。水中けん引式装置は、音響プロジェクタでの特定の用途向けに設計されたが、同じ概念を適用して、ロール安定性を維持するけん引式水中装置を提供することができる。そのような本体は、例えば、撮像装置、ジャイロスコープ、加速度計などを含む他のセンサ用のハウジングを提供する上で有用であり得る。そのような水中けん引式装置は、図９および図１０に示されている。
【００５７】
図９は、代替のけん引式水中装置の斜視図を示す。図１０は、代替のけん引式水中装置の側面図を示す。けん引式水中装置９００は、前端コネクタ９０４および後端コネクタ９０６を有する剛体９０２を有する。剛体９０２は、電子機器、センサ、または他の種類のペイロードなどの望ましいペイロードを運ぶために使用できる内部容積を提供することができる。前端コネクタ９０４および後端コネクタ９０６の両方により、けん引ラインへの接続、場合によっては電気接続を行うことができる。けん引式水中装置９００の後方でさらなる装置をけん引しない場合、後端コネクタ９０６を省略することができる。
【００５８】
剛体９０２は、一般に前端コネクタ９０４と後端コネクタ９０６との間に描かれたロール軸９０８を有するが、ロール軸は、コネクタと位置合わせされる必要はない。剛体はさらに、剛体の上方に延びるリフト生成面９１０を含む。リフト生成面９１０は、側流にさらされると横方向リフトを生成する。けん引式水中装置が正のピッチ角１００４でけん引されている間にロールされると、リフト生成面９１０を側流にさらすことができ、それにより、ロール軸９０８は、水平１００６に対して正の角度でけん引される。リフト生成面９１０は、側流にさらされたときに横方向リフトを生成する任意の形状を有することができる。例えば、リフト生成面を提供する音響プロジェクタハウジング１０２は、側流にさらされると横方向リフトを生成するフォイル形状を有するが、けん引式水中装置が中心の両側にロールされたときに説明した横方向のリフトを生成する限り、他のリフト生成形状が使用されてもよい。
【００５９】
リフト生成面は、生成された横方向リフト１００２の実質的な中心が、所望のロール安定性特性を提供するのに十分な距離１００８だけロール軸９０８より上方にオフセットされるように配置される。リフト生成面９１０は、横方向リフトを提供するが、剛体の追加の表面も横方向リフトを生成することができる。剛体のロール軸より上方に垂直にオフセットされるのは、潜水装置のすべての表面によって生成される総横方向リフトの実質的な中心である。特定のロール安定性特性は、特定の用途の許容可能な性能を含む多くの要因に依存するが、約１インチのオフセットが許容可能なロール安定性を提供することができる。けん引式水中装置９００は、けん引装置に安定化力を提供し得る追加のフィン９１２を含むことができる。特に、フィン９１２は、けん引能力９１４によってけん引されるときに、けん引式水中装置９００にピッチ安定性を提供するのに役立ち得る。
【００６０】
図１〜８のけん引式水中装置および図９および１０のけん引式水中装置の両方は、側流にさらされたときに横方向リフトを提供するリフト生成面を有し、このとき生成された横方向リフトの実質的な中心は、けん引式水中装置のロール軸より上方にオフセットされている。説明したように生成された横方向リフトの実質的な中心をロール軸より上方にオフセットすると、正のピッチ角でけん引される間中心からロールするときにけん引式水中装置に復元力が提供される。
【００６１】
例として、１つまたは複数の例示的な実施形態を説明してきた。特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変形および改変を行えることを、当業者は理解するであろう。
【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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【図１０】
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