特許 6657085 湾曲アンテナ又は湾曲アンテナと同じ送信パターンを送信するように構成されたアンテナを備えたソナーシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6657085

(24)【登録日】2020年2月7日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】湾曲アンテナ又は湾曲アンテナと同じ送信パターンを送信するように構成されたアンテナを備えたソナーシステム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/521 20060101AFI20200220BHJP

   G01S 7/52 20060101ALI20200220BHJP

   G01S 15/89 20060101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/521 Z

   G01S7/52 D

   G01S15/89

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-530447(P2016-530447)

(86)(22)【出願日】2014年7月24日

(65)【公表番号】特表2016-530508(P2016-530508A)

(43)【公表日】2016年9月29日

(86)【国際出願番号】EP2014065972

(87)【国際公開番号】WO2015014723

(87)【国際公開日】20150205

【審査請求日】2017年6月30日

(31)【優先権主張番号】13/01864

(32)【優先日】2013年8月2日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】511148123

【氏名又は名称】タレス

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】グットマン，ピエール

(72)【発明者】

【氏名】マンデレール，ニコラ

(72)【発明者】

【氏名】フェラーラ，パトリック

【審査官】 川村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５５−１０４１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２３５５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４７−００８４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０３０５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭５０−０２０６９３（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開昭５３−０６９０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９８２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 BELLETTINI et al.，Design and Experimental Results of a 300-kHz Synthetic Aperture Sonar Optimized for Shallow-Water Operations，IEEE Journal of Oceanic Engineering，IEEE，２００９年 ７月，Vol. 34, No.3，p.285-293

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／５２− ７／６４

Ｇ０１Ｓ １５／００−１５／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

海底を撮像するように意図されたソナーシステムであって、アンテナから始まり、水平及び垂直に対して傾斜された第１の方向（ｄ１）及び第２の方向（ｄ２）によって境界を定められた有効な角度セクタ（４）をカバーする音響ビームを前記海底に向けて放射するように意図された少なくとも１つの放射アンテナ（１０）を含み、前記第１の方向（ｄ１）が、前記第２の方向と前記水平との間に形成される第２の角度（θ２）の絶対値よりも小さい絶対値を有する前記水平と、第１の角度（θ１）を形成し、
前記第１の角度（θ１）および前記第２の角度（θ２）は、負であり、前記第１の角度（θ１）の絶対値と、前記第２の角度（θ２）の絶対値はπ／２よりも小さく、
前記放射アンテナ（１０）が、前記有効な角度セクタの各方向における放射アンテナによって放射される放射エネルギである放射パターンを形成するように構成され、放射エネルギは、前記第１の方向（ｄ１）から前記第２の方向（ｄ２）にかけて減少する、ソナーシステムにおいて、
前記放射パターンは、前記第１の方向（ｄ１）においてエネルギ放射の絶対最大値を有し、
前記絶対最大値を基準としたエネルギ減衰は、前記第１の方向（ｄ）と前記第２の方向（ｄ２）との間に位置する第３の方向（ｄ３）において３ｄＢに等しく、
前記第２の方向（ｄ２）と前記第３の方向との間の前記有効な角度セクタの一部の各方向において、前記絶対最大値を基準とした減衰ＤＥ（θ）が規定され、
−ＤＥ（θ）＝４０ｌｏｇ（ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ）であり、ここで、θは、前記有効な角度セクタの前記一部の各方向と前記水平との間に形成された角度であり、θ１は、第１の角度であり、
前記有効な角度セクタの前記一部の各方向において、前記エネルギ放射が、前記絶対最大値を基準にしたエネルギ減衰を有し、前記エネルギ減衰が、ＤＥ（θ）以上であり、かつＤＥ（θ）＋１５ｄＢ以下であり、ＤＥ（θ）が少なくとも３ｄＢであるように、前記放射アンテナが構成されることを特徴とする、ソナーシステム。

【請求項2】

前記第３の方向と前記第１の方向との間に形成される角度が３度未満である、請求項１に記載のソナーシステム。

【請求項3】

前記放射アンテナ（１０）は、放射面（６）を有し、
前記放射面（６）が、前記第１の方向および前記第２の方向を含む面において、湾曲した形状を有し、前記湾曲した形状が、前記放射パターンを形成するように連続的に可変の曲率半径を有する、請求項１または２に記載のソナーシステム。

【請求項4】

前記放射面の前記曲率半径が、第１の方向（ｄ１）から第２の方向（ｄ２）へ向かう向きで増加する、請求項３に記載のソナーシステム。

【請求項5】

前記放射面が、前記第１の方向および前記第２の方向を含む前記平面に垂直な長手方向軸全体にわたって一定の形状を有する、請求項３または４に記載のソナーシステム。

【請求項6】

前記放射アンテナは、前記第１の方向および前記第２の方向を含む前記平面に、単一の変換器を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載のソナーシステム。

【請求項7】

前記放射アンテナが、放射面を含み、前記放射面は、複数の変換器を含む平面であり、かつ前記第１の方向および前記第２の方向を含み、前記放射アンテナが、前記放射パターンを形成するために、それぞれの位相シフト及び／又は振幅変調を有する全く同一の信号をそれぞれの前記変換器に供給する電力供給装置（９０）を含む、請求項１または２に記載のソナーシステム。

【請求項8】

前記放射アンテナは、放射面を含み、前記放射面は、複数の変換器を含む円筒であり、前記放射アンテナは、前記放射パターンを形成するために、それぞれの位相シフト及び／又は振幅変調を有する全く同一の信号をそれぞれの前記変換器に供給する電力供給装置（９０）を含む、請求項１または２に記載のソナーシステム。

【請求項9】

キャリア（２）を含み、前記放射アンテナ（１０）が、前記キャリア（２）上に設置される、請求項１から８のいずれか一項に記載のソナーシステム。

【請求項10】

前記キャリア（２）の移動方向が前記放射アンテナの長手方向軸となるような方法で、前記放射アンテナ（１０）が配置される、請求項９に記載のソナーシステム。

【請求項11】

前記キャリアの左舷及び右舷に固定された２つの放射アンテナを含む、請求項１０に記載のソナーシステム。

【請求項12】

前記第１の方向（ｄ１）が、前記ソナーシステムの最大レンジの方向であり、及び前記第２の方向（ｄ２）が、前記ソナーシステムの最小レンジの方向である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のソナーシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の分野は、ソナーの分野である。本発明は、特に、海底を撮像するために使用されるソナーに関する。これらのソナーの適用分野は、物体及び海底に対する音波の反射による、且つ反射波の処理による物体の検出に関する。

【背景技術】

【0002】

物体は、例えば海底に敷設された機雷である。この用途のために、ソナーは、アンテナから始まり且つ水平及び垂直に対して傾斜された２つの方向によって境界を定められた有効な角度セクタをカバーする、海底に向けられた音響ビームを放射する放射アンテナを含む。有効な角度セクタは、ソナーが撮像することを意図される海底ゾーンの境界を定める。換言すると、ソナーは、角度セクタによって切り取られた海底ゾーンを撮像するように意図される。

【0003】

これらのソナーは、通常、曳航式又は自律型潜水艇などの潜水キャリア上に、又は水上艦艇の船体の下に実装される。

【0004】

現代の放射アンテナは、円筒アンテナ又は平面アンテナである。これらのアンテナは、メインローブ及びサイドローブを含む放射パターンを示し、放射パターンは、メインローブの最大値を基準にして対称である。例えば、平面アンテナは、ｓｉｎｘ／ｘ放射パターンを示す。アンテナは、通常、エネルギの最大値が、第１及び第２の方向間に、即ち有効な角度セクタ内に放射されるような方法で構成される。

【0005】

これらのアンテナは、かなりのエネルギを消費する。今や、機雷掃討は、機雷の探索用の自律型船舶の方へ向かっている。自律型船舶上に組み込まれたソナーの動作における重要なポイントは、その低エネルギ消費である。

【0006】

更に、これらのアンテナが、特に浅海域（典型的に３０ｍ未満）において、表面の方へ多数の経路を生成することによって、限られた性能を示すことが注目される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００４／２０８０８４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、これらの欠点の少なくとも１つを緩和することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的のために、本発明の主題は、海底を撮像するように意図されたソナーシステムであって、第１の方向及び第２の方向によって境界を定められた有効な角度セクタをカバーする音響ビームを放射するように意図された少なくとも１つの放射アンテナを含み、アンテナと海底との間の距離が、第２の方向よりも第１の方向において一層大きいソナーシステムである。本発明によれば、アンテナは、放射パターンであって、その最大値が、ほぼ第１の方向に位置し、第１の方向から第２の方向へ、且つ第２の方向と反対の向きに第１の方向から減少し、エネルギ減衰が、第２の方向の方よりも、第２の方向と反対の向きにおいて一層速い放射パターンを形成するように構成される。

【0010】

かかるソナーシステムは、先行技術のソナーより大きい自律性を示す。何故なら、それが、海底を撮像するために放射アンテナによって送り出される音響エネルギを低減できるようにするからである。アンテナによって送り出される音響エネルギが、アンテナに供給するために必要な電力と直接関係するため、本発明は、わずかなエネルギしか消費しないソナーシステムを作製できるようにする。放射アンテナが、自律型潜水艇によって搬送される場合に、自律型潜水艇の自律性は、より大きくなる。

【0011】

更に、アンテナのサイズが、アンテナが放射しなければならない音響エネルギと直接関係するため、本発明によるソナーは、先行技術のアンテナより小さいサイズの放射アンテナを要する。換言すると、本発明によるソナーシステムは、その性能を低下させずに、アンテナのサイズを縮小できるようにする。従って、キャリア上へのソナーシステムの統合が促進される。

【0012】

これらの利点は、音波が伝搬する媒体（例えば水）が、この音波を減衰させるという事実と関係する。ここで、音波は、海底に達するために、第２の方向よりも第１の方向において、より長い経路を移動する。従って、第１の方向で海底を撮像するのに必要な音響エネルギは、第２の方向で海底を撮像するのに必要なエネルギよりもかなり大きい。

【0013】

先行技術のシステムにおいて、放射アンテナは、第１及び第２の方向間で最大エネルギを放射した。従って、第１の方向に十分な音響エネルギを送り出すために、余分なエネルギが他の方向に送り出された。本発明による放射アンテナの構成は、第１の方向に最大エネルギを送り出すことによって、有効セクタの他の方向に送り出される余分なエネルギを制限することを可能にする。エネルギの最大値は、ちょうど要求が最大である所に、即ち最大レンジの方向に送り出される。

【0014】

更に、有効な角度セクタの外側に、特に海底を撮像する役割を果たさない第１の方向を超えて送り出される音響エネルギは、失われる音響エネルギである。アンテナが、第１及び第２の方向間よりも、第１の方向から、且つ第２の方向と反対の向きにおいて一層速く減少する放射パターンを生成するような方法でアンテナを構成するという事実は、放射される音響エネルギを制限できるようにし、且つエネルギの不必要な消費を回避する。

【0015】

最後に、水平方向を超えて放射される音響エネルギは、海面で反射し、それによって、ソナーシステムにより得られる画像にノイズを導入する。本発明による放射パターンは、ソナー画像におけるノイズを制限し、従って特に浅海域において良質のソナー画像を提供できるようにする。

【0016】

有利には、放射パターンは、第１の方向及び第２の方向間に位置する第３の方向と第２の方向との間に位置する各方向用に、第１の方向に放射されるエネルギに関するエネルギ減衰が、第１の方向で理想的な海底を撮像するのに必要な音響エネルギを基準にして、この各方向において平坦で理想的な海底を撮像するのに必要な音響エネルギの減衰とほぼ等しいようにされる。

【0017】

有利には、第３の方向は、減衰が３ｄＢである方向であり、第３の方向と第１の方向との間に形成される角度は、３度未満である。

【0018】

有利には、放射アンテナは、前記放射パターンを形成するために、可変曲率半径を含む放射面を含む。

【0019】

有利には、放射面は、湾曲される。

【0020】

有利には、放射面の曲率半径は、理想的な海底に垂直な方向に沿って、放射面の検討ポイントを理想的な海底から分離する距離と共に増加する。

【0021】

有利には、アンテナの長手方向軸に垂直なアンテナの断面において放射面によって形成される湾曲は、単一の変換器によって形成される。

【0022】

有利には、アンテナは、その長手方向軸に垂直なアンテナの断面に湾曲を形成する放射面を含み、前記湾曲は、複数の変換器によって形成され、前記アンテナは、前記放射パターンを形成するために、それぞれの位相シフト及び／又は振幅変調を有する全く同一の信号をそれぞれの変換器に供給する電力供給装置を含む。

【0023】

有利には、放射面は、平面又は円筒状である。

【0024】

有利には、前記放射アンテナの照準は、方位の点で操縦できる。

【0025】

有利には、システムは、キャリアを含み、放射アンテナは、キャリア上に設置される。

【0026】

有利には、放射アンテナは、その放射面がキャリアの移動方向と平行な軸に沿って長手方向に延びるような方法で配置される。

【0027】

有利には、システムは、キャリアの左舷及び右舷に固定された２つの放射アンテナを含む。

【0028】

有利には、第１の方向は、ソナーシステムの最大レンジの方向であり、及び第２の方向は、ソナーシステムの最小レンジの方向である。

【0029】

本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例として提供され、且つ添付の図面に関連する後続の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。

【0030】

図を通して、同じ要素は、同じ参照符号を付けられる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明によるソナーシステムを平面ｙ、ｚにおける断面に概略的に表す。

【図2】図１のシステムの側面図を概略的に表す。

【図3】本発明による例示的な放射パターンを概略的に表す。

【図4】本発明の第１の実施形態による放射アンテナを概略的に表す。

【図5】図４の放射アンテナのプロファイルを概略的に表す。

【図6】本発明の第２の実施形態による、音波を放射する放射アンテナを概略的に表す。

【図7】図４及び５の放射アンテナの変形形態を表す。

【図8】第２の実施形態による放射アンテナの変形形態を概略的に表す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図１及び２は、海底５を撮像するように意図されたソナーシステムを表す。この装置は、海面４の下を航行する潜水キャリア２上に実装された２つの側方監視ソナー１、１’を含む。キャリア２は、ケーブル３ａにより水上艦艇３によって曳航された潜水艇である。変形形態として、キャリアは、自律型潜水艇又は水上艦艇の水中の底部とすることができる。ソナーシステムはまた、キャリアによって曳航された少なくとも１つの放射アンテナを含むことができる。キャリア２は、進行方向ｘに沿って航行するように構成される。それは、好ましくは、海底５に対して一定の高さで航行するように意図される。

【0033】

ソナーシステムは、放射アンテナ１０、１０’をそれぞれ含む２つのソナー１、１’を含む。潜水艇は、それが海底に対して一定の高さで航行する場合に、放射アンテナ１０、１０’が、海底に対して一定の高さｈに位置するような方法で、有利に構成される。

【0034】

ソナーは、キャリアの左舷及び右舷に配置される。各放射アンテナは、海底５の方向に音響ビームを放射するように構成され配置される。より正確には、各放射アンテナ１０、１０’は、第１の方向ｄ１、ｄ１’、及び対応する放射アンテナから始まり且つ海底に向けられた第２の方向ｄ２、ｄ２’によって境界を定めされた開口角αを示す有効な角度セクタ４、４’をカバーするように構成され配置される。換言すると、各放射アンテナは、それに割り当てられた有効な角度セクタをカバーする、即ち、直線ｄ１、ｄ２又はｄ１’及びｄ２’によって境界を定められた少なくとも開口角α全体にわたって広がる音響ビームを放射するように構成される。放射アンテナは、キャリア上に配置され、且つ有効なゾーンにおけるビームが、海底５の方へ向けられるような方法で任意選択的に構成される。

【0035】

有利には、方向ｄ１、ｄ２及びｄ１’、ｄ２’は、放射アンテナ及び理想的な海底をリンクする方向を基準にして傾斜され、この方向は、理想的な海底に垂直である。方向ｄ１、ｄ２及びｄ１’、ｄ２’は、この方向及び理想的な海底によって境界を定められた４分の１の平面の中に位置している。

【0036】

有効な角度セクタ４、４’は、ソナー１、１’によって撮像される海底ゾーンの境界を定める。方向ｄ１、ｄ１’において海底から放射アンテナ１０、１０’を分離する第１の距離Ｄ１、Ｄ１’は、第２の方向ｄ２、ｄ２’において放射アンテナを分離する第２の距離Ｄ２、Ｄ２’より重要である。

【0037】

第１の距離Ｄ１、Ｄ１’は、対応するソナー１、１’の最大レンジである。有利には、これは、ソナーが海底を撮像できるために、海底から放射アンテナを分離しなければならない最大距離に対応する、検討される任務のためのソナーの最大レンジ又はソナーの検出レンジである。換言すると、第１の方向ｄ１、ｄ１’は、ソナーの最大レンジの方向である。これは、海底とソナーとの間の距離が、ソナーによって撮像される有効セクタの最大値である方向である。第２の方向ｄ２、ｄ２’は、ソナーの最小レンジの方向である。これは、海底からソナーを分離する距離が、有効セクタにおける最小値である方向である。距離Ｄ２、Ｄ２’は、ソナーの最小レンジである。要約すると、方向ｄ１及びｄ２及びそれぞれｄ１’、ｄ２’は、ソナーのそれぞれの有効セクタ、即ちソナーによって実際に撮像されるセクタの境界を定める。

【0038】

有効セクタの開口角αは、典型的には１０°〜９０°である。従来的には、側方監視ソナーは、方位の点で非常に微細なビームを放射する。換言すると、方位の点での開口は、高さの点での開口よりも小さい。

【0039】

図１及び２の実施形態において、方向ｄ１及びｄ２（並びにｄ１’、ｄ２’）は、キャリア２の進行方向ｘに垂直な平面（ｙ、ｚ）に位置する。方向ｙは、進行方向ｘに垂直な水平方向である。方向ｚは、垂直方向である。垂直方向は、海底５によって形成される水平面に垂直な方向である。

【0040】

第１の角度θ１及び第２の角度θ２は、放射アンテナ１０を通過する水平面Ｐとそれぞれの方向ｄ１及びｄ２との間に形成される角度である。それらは、仰角と呼ばれる。これらの角度は、有効セクタが所定のスワスＦをカバーするような方法で、海底に対するキャリア２の所与の高さｈ用に定義される。スワスＦは、海底５上で方向ｄ１及びｄ２を分離する水平距離である。この距離は、図の実施形態において、キャリア２の進行方向ｘに対して垂直に計算される。これらの角度θ１及びθ２は、非ゼロであり負である。θ１の絶対値は、θ２の絶対値より小さい。

【0041】

以下では本文において一層明確にするために、本発明者らは、ここで第２の放射アンテナ１０’ではなく、第１の放射アンテナ１０のみを検討する。第２の放射アンテナの放射パターンは、第１の放射アンテナ１０の放射パターンと同じであるが、しかし方向ｄ１’及びｄ２’に対して定義される。

【0042】

図３は、放射アンテナ１０の例示的な放射パターンを表す。ここで、放射パターンが変化する際に従う角度は、仰角θである。

【0043】

横軸は、放射アンテナを通過する、理想的な海底と平行な水平面Ｐと、放射アンテナ１０から始まる方向との間の仰角θの軸を表す。方向ｄ１及びｄ２が出発するポイントＯは、放射アンテナ１０の放射又は放射性面の背後に位置するポイントである。水平面Ｐは、このポイントを通過する。方向の仰角θは、それが、水平面Ｐの下に位置するポイントの方へ向けられる場合に、負で計算される。長手方向軸は、指向性パターンの最高値に対する、デシベル（ｄＢ）単位の減衰ＤＥに対応する。

【0044】

本発明の本質的な特徴によれば、放射アンテナ１０は、最大値Ｍが、第１の方向ｄ１に、即ち、第１の仰角θ１のレベルにほぼ位置し、且つ第１の方向ｄ１から第２の方向ｄ２へ、及び第２の方向ｄ２と反対の向きで第１の方向から減少する放射パターンを形成するように、構成され配置される。このパターンは、減衰が０ｄＢの単一の最大値を含む。換言すると、放射アンテナは、一方向のみに最大エネルギを放射する。それは、最大値である。

【0045】

この方向は、ほぼ方向ｄ１である。ほぼとは、放射アンテナが最大エネルギを放射する方向が、間隔［θ１−０．５°；θ１＋０．５°］に含まれるのに等しい仰角を有することを意味する。

【0046】

放射パターンは、方向ｄ１から方向ｄ２へ、且つ方向ｄ１から水平へと、これらの２つの向きでほぼ単調に減少する平均曲線Ｍ１、Ｍ２の近くを往復する。換言すると、絶対最大値Ｍの両側における放射パターンの極大値をリンクするエンベロープＥ１、Ｅ２は、ほぼ単調に減少する曲線である。

【0047】

エネルギ減衰は、第１の方向ｄ１から、第２の方向ｄ２の方へよりも第２の方向ｄ２の反対の向きでより速い。換言すると、上記で定義された平均曲線又はエンベロープの平均傾斜は、第２の方向ｄ２の側では、第１の方向ｄ１の反対側ほど大きくない。

【0048】

本発明者らは、この特徴が、省エネルギの達成及びソナー画像の劣化の制限を可能にすることを以前に理解した。それは、実際に、有効な角度セクタで放射される音響エネルギを最大化し、且つこのセクタの外側で、特により高い仰角の方へ放射される音響エネルギを最小化する。

【0049】

有利には、放射アンテナの放射パターンは、次のようにされる。即ち、第２のｄ２と、ｄ１及びｄ２間に位置し且つ減衰が３ｄＢにほぼ等しい方向ｄ３との間に位置する各方向に対して、最大放射の方向ｄ１に送り出されたエネルギ最大値Ｍに対するエネルギ減衰が、第１の方向ｄ１における理想的な海底を撮像するのに必要な音響エネルギを基準にして、この各方向における平坦な理想的海底を撮像するのに必要な音響エネルギの減衰とほぼ等しいようにされる。減衰がｄ３に沿って３ｄＢとほぼ等しいという事実によって、ｄ３が、（ｄ１とｄ２との間の）ｄ１に近い方向であって、ｄ３では減衰が３ｄＢと等しいことが意味され、さもなければ、ｄ３は、（ｄ１とｄ２との間の）方向であって、そこでは第１の平均曲線Ｍ１が３ｄＢと等しい方向であり得ることが意味される。

【0050】

これは、放射アンテナが、第１の方向ｄ１に沿って海底を撮像するのに必要且つ十分であるエネルギとほぼ等しい音響エネルギを第１の方向ｄ１に放射する有利な実施形態において、方向ｄ３及びｄ２間に位置する各方向に放射される音響エネルギが、この方向に沿って海底を撮像するのに必要且つ十分であるエネルギとほぼ等しいことを意味する。

【0051】

初期距離ｄ_０において必要なエネルギに対して、観察距離ｄ、即ち、放射アンテナ及び海底を分離する距離の関数として海底を撮像するのに必要なエネルギは、以下の対数法則に従い、第１の近似として変化する。

【数1】

【0052】

理想的な海底は、水平面Ｐとほぼ平行であり、従って、放射パターンは、方向ｄ３及びｄ２間、即ち仰角θ３及びθ２間に位置する各方向の仰角θに対して、以下の式とほぼ等しい値を示す。

【数2】

【0053】

この構成は、有効セクタに送り出されるエネルギの点で最適である。何故なら、理想的な海底上に送り出されるエネルギが、第３の方向と第２の方向との間に位置する各方向において、理想的な海底を撮像するのに必要且つ十分であるエネルギそのものであるからである。換言すると、放射アンテナによって放射されたビームを遮る理想的な海底の各ポイントにおいて、エネルギ減衰は、放射パターンの形状によって正確に補償されるからである。

【0054】

ｄ３とｄ２との間の各方向において、即ちθ３とθ２との間に位置する各仰角において、エネルギ減衰が、方向ｄ１において理想的な海底を撮像するのに必要な音響エネルギを基準にして、この各方向において平坦で理想的な海底を撮像するのに必要な音響エネルギの減衰をほぼ補償するように、放射パターンがなされるという事実は、
− θ３とθ２との間に位置する放射パターンの第１のゾーンに含まれる各方向において（式２によって定義される減衰は、３ｄＢ（デシベル）以上である）、放射パターンの減衰は、式２によって定義される減衰以上であり、且つ式２によって定義される減衰よりも最大で１５ｄＢ大きいことを意味すると理解される。

【0055】

更に、θ３とθ１との間に形成される角度は、３度未満である。

【0056】

有利には、方向ｄ１について、第１の中間角度θＡ以下または第２の中間角度θＢ以上になると、減衰は、少なくとも１５ｄＢと等しい。角度θＡの方向は、方向ｄ１を基準にして、方向ｄ２の側に位置し、角度θＢの方向は、方向ｄ１を基準にして、方向ｄ２とは反対側に位置している。方向ｄ１を基準にしてθＡ及びθＢを超えて位置する角度は、ｄ１から始まり、ｄ１からｄ２の向きに進む場合には、θＡを超えて位置する角度であり、ｄ１から始まり、ｄ２からｄ１の向きに進む場合には、θＢを超えて位置する角度である。θＢとθ１との間の差の絶対値は、θＡとθ１との間の差の絶対値未満であり、好ましくは、θ２とθ１との間の絶対値未満である。

【0057】

θ１を基準にしてθ２とは反対側に位置する、且つ減衰がほぼ３ｄＢと等しい第３の中間角度θＣが定義される。θＣとθ１との間の差の絶対値は、θ３とθ１との間の差の絶対値未満である。

【0058】

図４の例に表された第１の実施形態において、所望の放射パターンは、曲率半径が可変である放射面６を含む放射アンテナ１０によって得られる。アンテナの放射面の曲率は、所望の放射パターンを得るために、当業者によって調整される。放射面は、湾曲部分を分離する鋭角を示しても良い。好ましくは、図４で認識できるように、放射面６は、湾曲面である。湾曲面によって、たわまされた表面、即ち、角を形成せずに曲率半径が変化する表面が意味される。角によって、幾つかの平面の交差により形成される形状が意味される。換言すると、湾曲面は、いかなる凸角も凹角も含まず、即ち、それには角点がない。この種の面は、作製するのがより簡単である。

【0059】

放射アンテナに結ばれた直交フレーム（ｘ’、ｙ’、ｚ’）が、定義される。軸ｘ’は、長手方向軸、即ち、それに沿って放射面が長手方向に延びる長手方向軸である。フレームの原点Ｏは、方向ｄ１及びｄ２が出発する基点となる表面の放射方向において放射面の背後に配置される。放射アンテナは、平面ｘ’、ｙ’が、海底と平行な平面を形成するように意図された平面であって、その平面に対して仰角が定義される平面であると考える場合に、且つ平面ｙ’、ｚ’が、方向ｄ１及びｄ２が定義される平面であるような方法で、放射アンテナに結合されるフレームＯ、ｘ’、ｙ’、ｚ’において構成される。ｄ１の仰角は、ｄ２の仰角より大きい。放射アンテナの曲率は、角度θ１及びθ２を定義する所定の任務用に定義される。

【0060】

放射アンテナは、以後、平面ｘ’、ｙ’が、海面５と平行であるような方法で、且つ平面ｘ’、ｚ’が、方向ｄ１及びｄ２を定義しようとする平面であるような方法で、キャリアに実装される。図１の実施形態において、放射アンテナは、軸ｘ’が、軸ｘと平行であるような方法で、且つ軸ｙ’及びｚ’が、軸ｙ及び軸ｚと平行であるような方法で配置される。

【0061】

放射面６は、可変曲率を含むプロファイルを示す。換言すると、断面において放射面によって形成される湾曲は、可変曲率を示す。換言すると、曲率半径は、この湾曲上にある曲線横座標に従って変化する。

【0062】

放射アンテナ１０は、放射面６のプロファイルの曲率半径が、ｄ１からｄ２への向きで放射面を移動させる場合に増加するような方法で、構成され配置される。従って、放射面６のプロファイルの曲率半径は、プロファイル上の検討ポイントの仰角と共に、即ち、放射面の検討ポイントの曲線横座標における放射面のポイントの仰角と共に増加する。地球基準座標系における検討ポイントの高さは、検討ポイントの仰角として変化する。換言すると、より一般的に、放射アンテナは、その放射面の曲率半径が、理想的な海底に垂直な方向において、放射アンテナの検討ポイントを理想的な海底から分離する距離と共に増加するような方法で、配置され構成される。従って、放射アンテナの曲率半径は、近い海底に対応する方向よりも、遠方の海底に対応する放射にとって一層大きい。

【0063】

図４の実施形態において、放射アンテナは、放射アンテナの長さ全体にわたって均一なプロファイルを示す。変形形態として、放射アンテナのプロファイルは、放射アンテナの長手方向軸に沿って変化する。

【0064】

図４に表された例において、放射面６は、単一の変換器からなる。換言すると、放射面のプロファイルによって形成される湾曲は、単一の変換器に属する。

【0065】

図５は、平面ｙ’、ｚ’における放射面のプロファイルを表す。放射面が、湾曲していること、この平面において曲率半径が可変であること、及びそれが軸ｚ’に沿って増加することが実際に分かる。

【0066】

図６に表されている第２の実施形態において、放射アンテナ１１０は、所定の形状の放射面１６０を示す。この放射アンテナは、それが、単一の変換器又は同じ信号を供給される複数の変換器で形成される場合に、所望の指向性パターンを得ることが可能ではないであろう。ここで、放射アンテナ１１０は平面であり、換言すると、その放射面１６０は平面である。変形形態として、その放射面は、円筒状とすることが可能であり、又は或る他の形状を呈しても良い。

【0067】

放射アンテナの長手方向軸に垂直な平面における放射アンテナの断面において、放射面１６０によって形成される湾曲は、複数の変換器１８０によって形成される。換言すると、放射アンテナのプロファイルは、複数の変換器１８０によって形成される湾曲である。この湾曲は、平面アンテナの場合に直線であり、円筒アンテナの場合に円の一部又は円である。これらの変換器１８０は、軸ｚ’に沿って列Ｃを形成する。

【0068】

本発明によれば、変換器の列の変換器１８０は、電力供給装置１９０によって供給される。この電力供給装置１９０は、放射アンテナ１１０が、前に定義されたような所望の放射パターンを示すような方法で選択されたそれぞれの遅延及び／又は振幅変調を有する全く同一の信号を変換器１８０に供給するように構成される。換言すると、遅延及び／又は振幅変調は、放射アンテナ１１０が、前に示されたように湾曲アンテナと同一の放射パターンを示すような方法で、選択される。平面又は円筒アンテナは、第１の実施形態に従って可変である曲率を備えた放射アンテナより作製するのがより簡単である。

【0069】

有利には、アンテナ照準は、方位の点で、即ち方向ｄ１及びｄ２によって形成される平面に垂直な平面において、操縦できる。この目的のために、第１の実施形態用にせよ第２の実施形態用にせよ、放射アンテナは、方向ｄ１及びｄ２によって形成される平面に垂直な方向において、即ち放射アンテナの長手方向において分配される少なくとも１つの変換器の複数の列を含み、電力供給装置は、方向ｄ１及びｄ２によって形成される平面に垂直な方向における変換器の列の位置に依存して、他のそれぞれの位相シフト及び／又は他の振幅変調を有する信号を変換器の列を供給するように構成される。

【0070】

図７は、第１の実施形態によるこの種の放射アンテナの例を表す。放射アンテナ１００は、方向ｘ’に分配される変換器８０の複数の列Ｃｉを含む。これらの変換器８０は、それぞれ、方向ｚ’にｉ＝１〜５を備えた列Ｃｉを形成する。更に、放射アンテナは、方位の点で所与の照準方向を得るように選択されたそれぞれの遅延及び／又は振幅変調を有する全く同一の信号から生じる単一の信号又はそれぞれの信号をこれらの変換器８０に供給するように構成された電力供給装置９０を含む。この変形形態において、放射面のプロファイルによって形成される湾曲は、単一の変換器に属する。換言すると、放射面によって形成される湾曲は、放射アンテナの長手方向軸に垂直な放射アンテナの断面において、単一の変換器によって形成される。第１の実施形態の変形形態において、列Ｃは、全く同じ信号を供給される複数の変換器からなることが可能である。可変曲率を備えた放射アンテナは、それらが、変換器の列又は列を形成する単一の変換器に供給するために１つの電力供給装置のみを必要とするという意味で、経済的である。所望の放射パターンを形成するための、単一信号によるこれらの変換器の制御又は単一の変換器の制御は、あまり複雑でなく有効である。

【0071】

第２の実施形態による例示的な放射アンテナが、図８に表されている。この実施形態において、放射アンテナ１０００は、方向ｘ’において分配される、変換器８００のｉ＝１〜８を備えた複数の列Ｃｉを含む平面放射面６００を示す。

【0072】

前に説明したソナーシステムは、幾つかの放射アンテナを含むが、ただ１つの放射アンテナを含むことが可能である。

【0073】

図１及び２のソナーシステムにおいて、放射アンテナは、放射面６が、キャリアの移動方向と平行に延びるような方法で配置される。これらは、側方監視ソナーである。変形形態として、ソナーシステムは、キャリアの進行方向に垂直な放射面を含む少なくとも１つの放射アンテナを含む。その場合には、これは、前方監視ソナーである。この場合に、方向ｄ１及びｄ２によって形成される平面は、ソナーシステムが含む放射アンテナの配置における修正を伴う平面（ｘ、ｚ）である。次に、放射アンテナは、その長手方向軸ｘ’が軸ｙと平行であり、軸ｚ’が軸ｚと平行であり、且つ軸ｙ’が軸ｘと平行であるような方法で有利に配置される。

【0074】

本発明はまた、キャリア及び本発明による放射アンテナを含むソナーシステムに関する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】