(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024100038
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】投下式ソナー
(51)【国際特許分類】
G01S 3/801 20060101AFI20240719BHJP
B63B 22/00 20060101ALI20240719BHJP
B63C 11/48 20060101ALI20240719BHJP
H01Q 1/34 20060101ALI20240719BHJP
H01Q 1/14 20060101ALI20240719BHJP
G01S 7/521 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
G01S3/801
B63B22/00 C
B63C11/48 C
H01Q1/34
H01Q1/14
G01S7/521 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023003736
(22)【出願日】2023-01-13
(71)【出願人】
【識別番号】599161890
【氏名又は名称】ＮＥＣネットワーク・センサ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100080816
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
(74)【代理人】
【識別番号】100098648
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 潔人
(72)【発明者】
【氏名】沼澤 徹
(72)【発明者】
【氏名】島津 定生
【テーマコード（参考）】
5J046
5J047
5J083
【Ｆターム（参考）】
5J046AA02
5J046AB06
5J046KA04
5J046NA02
5J047AA02
5J047AB06
5J083AA01
5J083AA05
5J083AB12
5J083AB14
5J083AC40
5J083AD04
5J083AD17
5J083AE03
5J083AF20
5J083AG01
5J083BC10
(57)【要約】
【課題】波が高い海象状態であっても、船舶との間で直接、無線通信を行うことを可能とした投下式ソナーの提供。
【解決手段】投下式ソナーは、水中音波を受波する受波部を備えた水中部と、アンテナを一側に備え、他側に前記水中部を吊り下げる吊下ケーブルが接続された水上部と、を備え、前記アンテナは、展張時、前記水上部の前記一側から所定の高さに位置する無指向性アンテナを有し、前記無指向性アンテナと前記水上部を接続するアンテナ電線を収容する水密のチューブを備え、前記水上部の前記一側に突設された第１の中空コイルバネと、前記水上部の前記他側に突設された第２の中空コイルバネと、をさらに備え、前記第１の中空コイルバネの中空部に、前記アンテナの基部が収容され、前記第２の中空コイルバネの中空部に、前記吊下ケーブルの基部が収容され、前記チューブ内には、前記アンテナ電線が中空部に挿通された第３の中空コイルバネが収容されている。
【選択図】図６
【解決手段】投下式ソナーは、水中音波を受波する受波部を備えた水中部と、アンテナを一側に備え、他側に前記水中部を吊り下げる吊下ケーブルが接続された水上部と、を備え、前記アンテナは、展張時、前記水上部の前記一側から所定の高さに位置する無指向性アンテナを有し、前記無指向性アンテナと前記水上部を接続するアンテナ電線を収容する水密のチューブを備え、前記水上部の前記一側に突設された第１の中空コイルバネと、前記水上部の前記他側に突設された第２の中空コイルバネと、をさらに備え、前記第１の中空コイルバネの中空部に、前記アンテナの基部が収容され、前記第２の中空コイルバネの中空部に、前記吊下ケーブルの基部が収容され、前記チューブ内には、前記アンテナ電線が中空部に挿通された第３の中空コイルバネが収容されている。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水中音波を受波する受波部を備えた水中部と、
アンテナを一側に備え、他側に前記水中部を吊り下げる吊下ケーブルが接続された水上部と、
を備え、
前記アンテナは、展張時、前記水上部の前記一側から所定の高さに位置する無指向性アンテナを有し、
前記無指向性アンテナと前記水上部を接続するアンテナ電線を収容する水密のチューブを備え、
前記水上部の前記一側に突設された第１の中空コイルバネと、
前記水上部の前記他側に突設された第２の中空コイルバネと、
をさらに備え、
前記第１の中空コイルバネの中空部に、前記アンテナの基部が収容され、
前記第２の中空コイルバネの中空部に、前記吊下ケーブルの基部が収容され、
前記チューブ内には、前記アンテナ電線が中空部に挿通された第３の中空コイルバネが収容されている、投下式ソナー。
アンテナを一側に備え、他側に前記水中部を吊り下げる吊下ケーブルが接続された水上部と、
を備え、
前記アンテナは、展張時、前記水上部の前記一側から所定の高さに位置する無指向性アンテナを有し、
前記無指向性アンテナと前記水上部を接続するアンテナ電線を収容する水密のチューブを備え、
前記水上部の前記一側に突設された第１の中空コイルバネと、
前記水上部の前記他側に突設された第２の中空コイルバネと、
をさらに備え、
前記第１の中空コイルバネの中空部に、前記アンテナの基部が収容され、
前記第２の中空コイルバネの中空部に、前記吊下ケーブルの基部が収容され、
前記チューブ内には、前記アンテナ電線が中空部に挿通された第３の中空コイルバネが収容されている、投下式ソナー。
【請求項2】
前記無指向性アンテナは、前記アンテナの展張時、１０ｍ前後の高さである、請求項１記載の投下式ソナー。
【請求項3】
前記第３の中空コイルバネは、バネ軸方向に圧縮した状態で前記チューブ内に収容されている、請求項１記載の投下式ソナー。
【請求項4】
前記第３の中空コイルバネは、前記水上部の前記一側から前記無指向性アンテナの下端まで、バネ軸方向に圧縮されて複数段縦積みされた複数の中空コイルバネを備え、
上下相隣る前記中空コイルバネの間には、前記アンテナ電線を挿通する開口を有するワッシャーが配設されている、請求項１記載の投下式ソナー。
上下相隣る前記中空コイルバネの間には、前記アンテナ電線を挿通する開口を有するワッシャーが配設されている、請求項１記載の投下式ソナー。
【請求項5】
前記アンテナは、前記投下式ソナーの投下前は、折り畳まれた状態でアンテナ収納部に収納される、請求項４記載の投下式ソナー。
【請求項6】
前記チューブの長さは、前記アンテナの展張時の前記無指向性アンテナの下端の高さに対応した長さである、請求項１記載の投下式ソナー。
【請求項7】
航空機から投下される投下式ソナーのパラシュート収納部のかわりに、前記アンテナ収納部を備えている、請求項５記載の投下式ソナー。
【請求項8】
前記アンテナ収納部の径は前記水中部の径に対応し、高さは前記パラシュート収納部の高さに対応している、請求項７記載の投下式ソナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は投下式ソナーに関する。
【背景技術】
【0002】
図１は、関連技術を説明する図である。図１には、航空機により投下式ソナーを海面に投下して水中航走体の航走音を検出する様子が模式的に示されている。なお、図１は、水中航走体を除くと、例えば特許文献１の図２等に対応している。
【0003】
図１を参照すると、投下式ソナー１は、航空機５から海面３に投下される。投下式ソナー１は、海面３へ着水後に、水上部１２と水中部１１に分離する。水上部１２は海面３上にあり、水中部１１は海中にある。
【0004】
海中の水中部１１は、受波した水中音波６の電気信号を、吊下ケーブル１４を介して水上部１２に伝送する。水中音波６の電気信号を受け取った水上部１２では、アンテナ１３から無線電波（送受信電波７Ａ）として送信する。航空機５は、水上部１２からの無線電波（送受信電波７Ａ）を受信すると、これを中継電波７Ｂで船舶２に向けて送信する。船舶２のアンテナ２１は、航空機５からの中継電波７Ｂを受信する。これにより、水中部１１は、受波した水中音波６の情報が船舶２の監視装置（不図示）に伝送される。
【0005】
船舶２のアンテナ２１は、一般に、船舶２のマストの高い位置に装備され、投下式ソナー１及び航空機５が送信した無線電波を受信し、投下式ソナー１及び航空機５に向けて無線電波を送信する。
【0006】
水中航走体４は、海面下に水没した状態で航行するので、目視、レーダー、熱放射等による検出が非常に難しい。唯一有効なのは、音波による検出である。投下式ソナーの水中部１１は、
・水中航走体４が放射する水中音波６を電歪振動子（不図示）により電気信号に変換し、該電気信号を吊下ケーブル１４により水上部１２へ伝送するパッシブ方式と、
・水中航走体４に向けて電歪振動子により電気信号を音波に変換して送信し、水中航走体４にて反響した水中音波６を電歪振動子により電気信号に変換して、電気信号を吊下ケーブル１４により水上部１２へ伝送するアクティブ方式と、
がある。
・水中航走体４が放射する水中音波６を電歪振動子（不図示）により電気信号に変換し、該電気信号を吊下ケーブル１４により水上部１２へ伝送するパッシブ方式と、
・水中航走体４に向けて電歪振動子により電気信号を音波に変換して送信し、水中航走体４にて反響した水中音波６を電歪振動子により電気信号に変換して、電気信号を吊下ケーブル１４により水上部１２へ伝送するアクティブ方式と、
がある。
【0007】
パッシブ方式とアクティブ方式のいずれの場合も、投下式ソナーの水上部１２は、前述したように、水中部１１から吊下ケーブル１４を介して伝送された水中音波６の電気信号をアンテナ１３により無線電波（送受信電波７Ａ）として航空機５に送信し、航空機５は中継電波７Ｂを送信し船舶２のアンテナ２１で受信する。
【0008】
吊下ケーブル１４は、投下式ソナーの水上部１２と水中部１１を接続する電線（信号ケーブル）であり、海水の比重よりも重いため沈もうとする水中部１１を水上部１２から鉛直方向に吊下する役割を有する。
【0009】
水中音波６は、水中航走体が発生させるエンジン音、モーター回転音、原子炉冷却水ポンプの作動音、スクリュープロペラ回転音等のパッシブ方式ソナー向きの音波と、水中部１１から捜索用の音波を送信し、水中航走体にて反響したアクティブソナー向きの音波がある。なお、図１では、水中音波６は、水中部１１がパッシブ方式の場合における音波の一例が示されている。
【0010】
航空機５は、水中航走体４を捜索するため、航空用の投下式ソナー１を海面３に投下し、海面３の上空で待機して、投下式ソナー１の水上部１２との間で無線通信を行うとともに、投下式ソナー１の水上部１２との間の無線通信を海面上の船舶２に中継する。
【0011】
送受信電波７Ａは、投下式ソナー１のアンテナ１３で送受信される電波通信の無線電波である。投下式ソナー１がアンテナ１３から送信する信号は、水中音波６の電気信号である。投下式ソナー１がアンテナ１３で受信する信号は、アクティブ方式ソナーの水中部１１の電歪振動子から送信される信号（送信波形データ）である。
【0012】
中継電波７Ｂは、投下式ソナー１のアンテナ１３により送受信される無線通信の無線電波を航空機５が船舶へ中継する際に使用する無線電波である。
【0013】
ところで、投下式ソナー１は、代表的には、以下のいくつかの理由により、船舶２に搭載した航空機５を飛行させなければ使用することができないものとみなされている。
【0014】
投下式ソナー１の水上部１２は、図４に示すように、波浪により上下運動する。水上部１２のアンテナ１３が無指向性のアンテナ（ロッドアンテナ）であっても、上空に待機している航空機５は無線電波を受信することができるが、海面３上の船舶２では、海面３の波が無線電波を遮断する。このため、無線電波の見通し外となり、無線電波による通信を行うことができない場合がある。
【0015】
地球は丸いため、仮に海面３の波浪が無い状態であっても、船舶２と投下式ソナー１の距離が遠くなると、無線電波の見通し外となり、船舶２と投下式ソナー１間で無線電波による長距離の通信を行うことはできない。
【0016】
航空機５は自由自在に飛行することが可能であるため、投下式ソナー１を水中航走体４が存在する可能性が高い海域の海上まで飛行し、投下式ソナー１を海面３上に投下することが可能である。
【0017】
一方、海面３上を航行する船舶２の場合は、投下式ソナー１の投下位置は、船舶２の現在位置付近に限られる。しかし、航空機５により投下される投下式ソナー１を使用する場合は、次の問題が生じる。
【0018】
航空機５が、船舶２から離着陸可能な回転翼航空機の場合、その滞空時間は、一般に３～４時間である。このため、航空機５を常時飛行させるには、多数の回転翼航空機が必要となる。
【0019】
一方、船舶２から離着陸可能な航空機５は、特殊な例外を除けば回転翼航空機に限られる。このため、回転翼航空機の１回の飛行後に、エンジン、トランスミッション等の整備に長時間を要し、耐用時間に制限がある部品の交換等の運用コストが高い。
【0020】
ヘリコプタ等の中継機を使用することなく、遠距離の船舶へデータを直接送信できる長距離データ通信用のソノブイとして、例えば特許文献１には、水面に浮かぶフロートと、同フロートの上部に設けたアンテナと、同アンテナと接続し前記フロートの下部水中に設けられた電子装置とからなるソノブイにおいて、前記アンテナは、ワイヤ状であって、その先端には風船を取付けて同アンテナを空中に伸張させる。ソノブイのアンテナは、ワイヤ状の電線の先端に風船が設けられているので、ワイヤ状のアンテナは上空に舞い上り、上方に伸張しアンテナ実効長を高くすることができる。そのために、共振周波数も低い周波数を使用することができる。従って電波伝播における地表波の回折効果が増大し電波が遠方まで届くことになり、アンテナが長いので見通し距離も長くなり、これらの相乗効果により、アンテナから船舶等までの距離が遠方であっても、ヘリコプタ等の中継機を使用することなしに遠距離まで電波を直接送信し受信側の船舶で受信可能とした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0021】
【特許文献1】特開平１１－１０３２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0022】
本発明の目的は、波が高い海象状態であっても、船舶との間で直接、無線通信を行うことを可能とした投下式ソナーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0023】
本発明の一つの側面によれば、投下式ソナーは、水中音波を受波する受波部を備えた水中部と、アンテナを一側に備え、他側に前記水中部を吊り下げる吊下ケーブルが接続された水上部と、を備えている。前記アンテナは、展張時、前記水上部の前記一側から所定の高さに位置する無指向性アンテナを有し、前記無指向性アンテナと前記水上部を接続するアンテナ電線を収容する水密のチューブを備えている。さらに、前記水上部の前記一側に突設された第１の中空コイルバネと、前記水上部の前記他側に突設された第２の中空コイルバネと、を備え、前記第１の中空コイルバネの中空部に、前記アンテナの基部が収容され、前記第２の中空コイルバネの中空部に、前記吊下ケーブルの基部が収容され、前記チューブ内には、前記アンテナ電線が中空部に挿通された第３の中空コイルバネが収容されている。
【発明の効果】
【0024】
本発明の投下式ソナーによれば、波が高い海象状態であっても、船舶との間で直接、無線通信を行うことを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】関連技術を模式的に説明する図である。
【図2】実施形態を模式的に説明する図である。
【図3】実施形態を説明する図である。
【図4】実施形態を模式的に説明する図である。
【図5】実施形態を模式的に説明する図である。
【図6】実施形態の水上部を説明する図である。
【図7】実施形態のアンテナを説明する図である。
【図8】（Ａ）、（Ｂ）は実施形態と関連技術の投下式ソナーを使用する前の収納状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明の実施形態について説明する。図２は、本発明の一実施形態を説明する図である。図２には、船舶から投下式ソナーを海面に投下して、水中航走体の航走音を検出する様子が模式的に示されている。本実施形態によれば、通常、航空機から海上に投下される投下式ソナー１について、船舶２でも使用できるようにするため、図２に示すように、水上部１２に、アンテナ展張装置を付加し、投下式ソナー１の水上部１２が波浪により上下に運動した場合であっても、投下式ソナー１のアンテナ１３が常に波浪の最上部よりも高い位置を確保可能としている。このため、水上部１２が波浪により上下に運動した場合であっても、船舶２と投下式ソナー１との間の無線電波通信が途切れることなく維持可能としている。
【0027】
図４に示すように、海面３の波浪の最高点３－１と最低点３－２の高低差が波高である。投下式ソナー１のアンテナ１３の長さが波高よりも小さい場合、水上部１２が波浪の最低点３－２にある時、投下式ソナー１のアンテナ１３から送受信電波７Ｃが水平線方向にある船舶（不図示）に届くことは困難である。投下式ソナー１としては、例えば６ｍ程度の波高まで使用できることが望ましい。
【0028】
本実施形態では、水上部１２に設置されるアンテナ１３を、略長さ１０ｍ程度にまで延長し、例えば６ｍ程度の波高であっても、船舶２のアンテナ２１（図２）と投下式ソナー１のアンテナ１３との間での無線電波による通信を維持できるようにしている。
【0029】
水上部１２のアンテナ１３は、使用前の状態では、図８（Ａ）に模式的に示すように、直径１０数ｃｍの円筒形の水上部１２と同一寸法（同一径）のアンテナ収納部１０１に収納される。アンテナ収納部１０１は、図８（Ｂ）の航空機用の投下ソナーの上部１Ｂのパラシュート収納部１０４（水上部１２と同一径）と同様の寸法とされる。
【0030】
アンテナ１３は、無指向性アンテナ１３Ａで構成される。アンテナ１３と水上部１２の間にアンテナ電線チューブ１７を設ける。
【0031】
アンテナ電線チューブ１７の内部に、撓み防止用の第３の中空コイルバネ（撓み防止バネ）１８を圧縮した状態で収容する。アンテナ１３は、折り畳まれた状態で、図８（Ａ）のアンテナ収納部１０１に収容されており、アンテナ収納部１０１から放出されると、展張して直線状に変形する。
【0032】
アンテナ１３の基部（水上部１２の上面との接続部位）と、吊下ケーブル１４の基部（水上部１２の下面との接続部位）には、波浪により水上部１２が傾斜した際に、変形しようとする力が加わる。
【0033】
そこで、本実施形態では、アンテナ１３の基部と吊下ケーブル１４の基部を、それぞれ、非圧縮状態の第１、第２の中空コイルバネ１６－１、１６－２（撓み防止用のバネ）内の中空部に挿通することで、アンテナ１３の基部と吊下ケーブル１４の基部の曲げ剛性を補強している。
【0034】
【0035】
図５において、参照符号１４－２は、吊下ケーブル１４の基部（水上部１２下面側との接合部）の撓みを示している。吊下ケーブル１４は、重力により水上部１２から水中部１１を吊り下ろしているが、海面３の波浪や風の影響により、水上部１２が傾斜すると、吊下ケーブル１４の基部に負荷が掛かり、曲がり（吊下ケーブル基部の撓み１４－２）が生じる。
【0036】
図５において、参照符号１３－２は、アンテナ１３の基部（アンテナ１３の水上部１２上面側との接続部）の撓みを示している。投下式ソナー１のアンテナ１３は、海面３に投下する前は、直径１０数ｃｍの円筒形のケース（図８の１０１）内に収納されている。海面３に投下式ソナー１を投下した後、アンテナ１３は、水上部１２から真上に向けて展張する。海面３の波浪や風の影響により、水上部１２が傾斜すると、水上部１２とアンテナ１３の基部に負荷がかかり、曲がり（アンテナ基部の撓み１３－２）が生じる。
【0037】
また、投下式ソナー１のアンテナ１３は、自重により、直線の形状を維持することは困難であり、曲がり、すなわち、アンテナ１３自体の撓み１３－３が生じる。
【0038】
そこで、本実施形態では、上記したアンテナ基部の撓み１３－２と吊下ケーブル基部の撓み１４－２に対して、以下のような構成を採用することで、アンテナ１３の基部と吊下ケーブル１４の基部の曲げ剛性を強化している。
【0039】
図６は、実施形態の投下式ソナー１の水上部１２の構成を模式的に説明する図である。なお、図６では、水上部１２において、アンテナ１３に接続する無線（RF（radio frequency））部等は省略されている。
【0040】
図６に示すように、略円筒型の水上部１２の上面と下面から、それぞれ上下に突設して撓み防止用の第１、第２の中空コイルバネ１６－１、１６－２が配設されている。第１、第２の中空コイルバネ１６－１、１６－２は、それぞれ、アンテナ基部１３－１の撓みの防止作用と吊下ケーブル基部１４－１の撓みの防止作用を担う。このため、「撓み防止バネ」と称呼してもよい。第１、第２の中空コイルバネ１６－１、１６－２は金属バネであっても樹脂バネであってもよい。なお、図６では、第１、第２の中空コイルバネ１６－１、１６－２を、破線丸内に示した同一の中空コイルバネとしている。
【0041】
水上部１２の上面の法線方向に突設した第１の中空コイルバネ１６－１は、一端が水上部１２の上面に固定され、アンテナ１３を、アンテナ基部１３－１側から予め定められた所定の長さだけ中空部に収容している。アンテナ１３は、アンテナ基部１３－１から無指向性アンテナ１３Ａまで延在され、無指向性アンテナ１３Ａに接続するアンテナ電線（不図示）を囲むアンテナ電線チューブ１７を有し、第１の中空コイルバネ１６－１は、アンテナ電線チューブ１７をアンテナ基部１３－１側から予め定められた所定の長さ収容している。アンテナ電線チューブ１７には、アンテナ１３の撓み防止用の第３の中空コイルバネ１８が収容されている。なお、後に説明するように、アンテナ電線チューブ１７は第３の中空コイルバネ１８とほぼ同一の形状とされるが、図６では説明のため、第３の中空コイルバネ１８をアンテナ電線チューブ１７内部にかくれ線で示してある。
【0042】
水上部１２の下面の法線方向に突設した第２の中空コイルバネ１６－２は、吊下ケーブル１４をその基部１４－１側から予め定められた所定の長さだけ中空部に収容している。非限定的な一例として、第１の中空コイルバネ１６－１の長さは、例えば略100mm（millimeter）程度としてもよく、そのコイル径はその１０分の１のオーダー、例えば8mm程度としてもよい（だだし、各寸法は上記数値に制限されるものでないことは勿論である）。第２の中空コイルバネ１６－２のサイズも同様とされる。この場合、第２の中空コイルバネ１６－２において、中空部を挿通する吊下ケーブル１４との間にウレタン樹脂等を埋め込み、吊下ケーブル基部の撓み１４－２の緩和や撓んだ状態からの復元力を高めるようにしてもよい（だだし、各寸法は上記数値に制限されるものでないことは勿論である）。第１の中空コイルバネ１６－１は水上部１２の上面に溶接などで固定してもよいし、接着剤で接合してもよい。第２の中空コイルバネ１６－２の水上部１２の下面への固定方法も第１の中空コイルバネ１６－１と同様とされる。なお、第１、第２の中空コイルバネ１６－１、１６－２は、例えばサイズ（長さ、コイル径、線径）、材質、バネ定数等のバネ特性、水上部１２への固定方法等の少なくともいずれかにおいて互いに相違するものであってもよい。
【0043】
第１、第２の中空コイルバネ１６－１、１６－２の曲げ剛性等により、アンテナ基部１３－１の撓み（図５の１３－２）と、吊下ケーブル基部１４－１の撓み（図５の１４－２）を軽減している。このため、アンテナ基部１３－１と吊下ケーブル基部１４－１側では、それぞれ、水上部１２の上面と下面に対して垂直方向（法線方向）に沿って直線の形状を維持することが可能とされる。すなわち、第１の中空コイルバネ１６－１によりアンテナ基部１３－１での曲げ剛性が高められ、撓み（曲げ）変形を緩和するとともに、撓んだ状態から元の垂直状態に戻る復元時間を短縮する効果を奏する。第２の中空コイルバネ１６－２についても同様のことがいえる。
【0044】
ただし、第１、第２の中空コイルバネ１６－１、１６－２は、アンテナ１３を直径１０数cm(centimeter)の円筒ケース（図８のアンテナ収納部１０１、フロート収納部１０２及び吊下ケーブル収納部１０３）内に収納時には、アンテナ１３とともに折り畳まれた状態で収納できる程度の弾性（可撓性）を有するものとする。
【0045】
図７は、実施形態の投下式ソナー１のアンテナ１３の構成を模式的に示す図である。無指向性アンテナ１３Ａは、投下式ソナー１のアンテナ１３の最上部に位置する金属アンテナであり、アンテナ電線１３Ｂを介して、水上部１２の無線（ＲＦ）部と電気的に接続されている。
【0046】
アンテナ電線チューブ１７は、合成ゴムまたは軟質合成樹脂等からなるチューブである。アンテナ電線チューブ１７は、第３の中空コイルバネ１８をバネの軸方向に圧縮した状態で収容している。アンテナ電線１３Ｂ（被覆電線）は、アンテナ電線チューブ１７内の第３の中空コイルバネ１８の中空部を挿通して配設されている。なお、図７において、第３の中空コイルバネ１８を収容するアンテナ電線チューブ１７は、圧縮した状態の第３の中空コイルバネ１８の付勢力で押圧されており、アンテナ電線チューブ１７の立体形状は、縦方向に圧縮した状態の第３の中空コイルバネ１８の形状とほぼ同程度とされる。このため、図７では、アンテナ電線チューブ１７内に第３の中空コイルバネ１８は図示されていない。非限定的な一例として、アンテナ電線チューブ１７の長さはm（meter）のオーダー（10m以下）であってもよく、その外径は例えば1cm以下、例えば7mm程度としてもよい。また、第３の中空コイルバネ１８のコイル径はアンテナ電線チューブ１７の外径より小とされ、例えば5mm程度としてもよい。この場合、第３の中空コイルバネ１８において、中空部を挿通するアンテナ電線１３Ｂ（直径は例えば略1乃至数mm程度）との間にウレタン樹脂等を埋め込み、アンテナ自体の撓み１３―３の緩和や撓んだ状態からの復元力を高めるようにしてもよい（だだし、各寸法は上記数値に制限されるものでないことは勿論である）。
【0047】
アンテナ電線チューブ１７は、アンテナ１３の自重を軽くするため、上下の末端を閉じて防水（水密）加工が施されている。
【0048】
第３の中空コイルバネ１８の復元力（弾性力）により、アンテナ電線チューブ１７に剛性が生じ、アンテナ電線チューブ１７は、自重による変形（図５のアンテナの自重による撓み１３－３）に抗して直線の形状を維持しようとする。第３の中空コイルバネ１８は、アンテナの自重による撓みの防止作用を担うため、「撓み防止バネ」と称呼してもよい。
【0049】
図７において、参照符号１８－１’は、非圧縮状態（通常状態）の中空コイルバネ１８－１を示している。水上部１２の上面側から無指向性アンテナ１３Ａの下端（アンテナ電線１３Ｂとの接続部）まで、複数の中空コイルバネ１８－１、１８－２、１８－３が、それぞれ、バネの軸方向に圧縮された状態で縦積みされてアンテナ電線チューブ１７に収容されている。図７では、第３の中空コイルバネ１８の長手方向の一部の展開図として、３段縦積みされた中空コイルバネ１８－１～１８－３が示されている。
【0050】
第３の中空コイルバネ１８において、複数段縦積みされる中空コイルバネの段間に、アンテナ電線１３Ｂを挿通する開口を有するワッシャー（座金）が配設されている。すなわち、中空コイルバネ１８－１の下端と中空コイルバネ１８－２の上端間、及び、中空コイルバネ１８－２の下端と中空コイルバネ１８－３の上端間に、ワッシャー１９－１と１９－２がそれぞれ配設されている。複数段縦積みされる中空コイルバネの段間にワッシャー１９－１、１９－２を配設することで、第３の中空コイルバネ１８をアンテナ電線チューブ１７の内部に圧縮して封入する際に、上段の中空コイルバネ（例えば１８－１）が下段の中空コイルバネ（例えば１８－２）の上から外れ、下段の中空コイルバネ（例えば１８-2）と重なる（一部又は全部が横並びとなる）ことを防止する。特に制限されないが、ワッシャー１９－１、１９－２は、第３の中空コイルバネ１８の断面形状(コイル径等)に対応して、リング状の形状とされ、アンテナ電線１３Ｂを通す穴を有する平ワッシャー（平座金）であってもよい。第３の中空コイルバネ１８の最下段の中空コイルバネの端部は水上部１２の上面に固定される。なお、第３の中空コイルバネ１８の各段の中空コイルバネは、圧縮時の復元力等を考慮すると、金属バネであってよい。
【0051】
図８（Ａ）は、船舶用の投下式ソナー１の上部１Ａを示している。図８（Ａ）の上部１Ａは、海面３に着水する前における投下式ソナー１の水中部１１を除いた各部分の収納時の構成の一例が模式的に示されている。図８（Ｂ）は、比較のため、航空機用の投下式ソナー１の上部１Ｂの一例を示している。図８（Ｂ）では、航空機用の投下式ソナー１の上部１Ｂは、海面３に着水する前における、投下式ソナーの水中部１１を除いた各部分の収納時の構成の一例が模式的に示されている。船舶用と航空機用の投下式ソナー１において水中部１１は同一構成である。
【0052】
図８（Ｂ）の航空機用投下式ソナー１の上部１Ｂにおいて、パラシュート収納部１０４は、パラシュートを収納する。航空機用の投下式ソナー１は、例えば高度数1000mを飛行中の航空機５（図１）から投下するため、落下速度を軽減するとともに着水時の姿勢を制御するためのパラシュートを備える。フロート収納部１０２は、投下式ソナーを海面上に浮かせるための浮力を得るフロート１５（図５）を収納する。吊下ケーブル収納部１０３は、投下式ソナー１の水上部１２と水中部１１を接続する吊下ケーブル１４を収納する。
【0053】
図８（Ａ）の船舶用の投下式ソナー１では、パラシュート収納部１０４の代わりに、アンテナ１３を収容するアンテナ収納部１０１を備えている。
【0054】
航空機用の投下式ソナー１のアンテナ１３は、フロート１５（図５）の内側に位置するため、海面に着水する前は、フロート収納部１０２に収容されている。
【0055】
以下、実施形態の投下式ソナー１（船舶用の投下式ソナー１）について動作例を説明する。
【0056】
（船舶用の投下式ソナー動作前の収納時）
船舶用の投下式ソナー１は、動作前の収納時には、図８（Ａ）に示すとおり、図８（Ｂ）の航空機用の投下式ソナー１と寸法の互換性を有する構成である。航空機用の投下式ソナー１との相違点は、
・パラシュート収納部１０４の代わりにアンテナ収納部１０１を有することと、
・フロート収納部１０２、吊下ケーブル収納部１０３に、第３の中空コイルバネ１８（図７）を収納していることである。
船舶用の投下式ソナー１は、動作前の収納時には、図８（Ａ）に示すとおり、図８（Ｂ）の航空機用の投下式ソナー１と寸法の互換性を有する構成である。航空機用の投下式ソナー１との相違点は、
・パラシュート収納部１０４の代わりにアンテナ収納部１０１を有することと、
・フロート収納部１０２、吊下ケーブル収納部１０３に、第３の中空コイルバネ１８（図７）を収納していることである。
【0057】
（船舶用投下式ソナー動作時の投下式ソナーアンテナの海面からの高さ）
船舶用の投下式ソナー１のアンテナ１３の海面からの高さについて、例えば波高６ｍの波浪状況でも使用可能であることを考慮すると、図４に示すとおり、水上部１２が波浪の最低点３－２にあるとき、アンテナ１３の上部は、波浪の最高点３－１である６ｍの高さを確保する必要がある。
船舶用の投下式ソナー１のアンテナ１３の海面からの高さについて、例えば波高６ｍの波浪状況でも使用可能であることを考慮すると、図４に示すとおり、水上部１２が波浪の最低点３－２にあるとき、アンテナ１３の上部は、波浪の最高点３－１である６ｍの高さを確保する必要がある。
【0058】
図５に示すように、水上部１２及びアンテナ１３が波浪や風の影響で傾斜し、アンテナ１３が自重で曲がることを考慮すると、後述する対策を施した場合であっても、アンテナ１３は１０ｍの長さ（高さ）が必要と考えられる。アンテナ１３を長く（高く）すると、アンテナ１３が重くなり、図５に示すように、アンテナ１３の自重で曲がってしまうことから、その長さには限界がある。
【0059】
（船舶アンテナ高さと電波水平線による電波通信の見通し距離）
図２に示すとおり、船舶２のアンテナ２１は、海面上の高い位置、約20ｍの高さに配置できると予想される。船舶２のアンテナ２１の高さが20mの場合、地球が丸いため生じる電波水平線のため、電波通信の見通し距離は、図３を参照して、次のとおり計算することができる。
図２に示すとおり、船舶２のアンテナ２１は、海面上の高い位置、約20ｍの高さに配置できると予想される。船舶２のアンテナ２１の高さが20mの場合、地球が丸いため生じる電波水平線のため、電波通信の見通し距離は、図３を参照して、次のとおり計算することができる。
【0060】
A＝見通し距離に対応する地球上の角度、
B＝船舶用アンテナの高さ（20m）、
C＝見通し距離、
R＝地球の半径（6,378,137m）、
C＝SQRT（（B+R）2-R2）＝15,973m
B＝船舶用アンテナの高さ（20m）、
C＝見通し距離、
R＝地球の半径（6,378,137m）、
C＝SQRT（（B+R）2-R2）＝15,973m
【0061】
したがって、投下式ソナー１のアンテナ１３の上部が海面の波浪の最上部よりも高い位置を確保できれば、船舶２と船舶用の投下式ソナー１との間の無線通信は、約16ｋｍの距離まで可能と考えられる。
【0062】
（吊下ケーブル基部の撓み軽減）
投下式ソナー１のアンテナ１３の上部の無指向性アンテナ１３Ａについて、海面３から高い位置を確保するには、水上部１２が波浪や風の影響で傾斜することを軽減することが必要である。水上部１２の姿勢を鉛直方向に保つ力は、吊下ケーブル１４により水中部１１が下に引っ張る力が作用することが支配的である。したがって、図５の吊下ケーブル基部の撓み１４－２を軽減することが有効である。吊下ケーブル基部の撓み１４－２を軽減するための構成として、前述したように、水上部１２の下側に、第２の中空コイルバネ１６－２（図６）を設け、第２の中空コイルバネ１６－２の中空部に吊下ケーブル１４を挿入する構成としている。このような構成とすることで、第２の中空コイルバネ１６－２の曲げ剛性により、吊下ケーブル基部の撓み１４－２を軽減可能としている。
投下式ソナー１のアンテナ１３の上部の無指向性アンテナ１３Ａについて、海面３から高い位置を確保するには、水上部１２が波浪や風の影響で傾斜することを軽減することが必要である。水上部１２の姿勢を鉛直方向に保つ力は、吊下ケーブル１４により水中部１１が下に引っ張る力が作用することが支配的である。したがって、図５の吊下ケーブル基部の撓み１４－２を軽減することが有効である。吊下ケーブル基部の撓み１４－２を軽減するための構成として、前述したように、水上部１２の下側に、第２の中空コイルバネ１６－２（図６）を設け、第２の中空コイルバネ１６－２の中空部に吊下ケーブル１４を挿入する構成としている。このような構成とすることで、第２の中空コイルバネ１６－２の曲げ剛性により、吊下ケーブル基部の撓み１４－２を軽減可能としている。
【0063】
（アンテナ基部の撓み軽減）
投下式ソナー１のアンテナ１３の上部の無指向性アンテナ１３Ａについて、海面３から高い位置を確保するには、投下式ソナー１のアンテナ１３が波浪や風の影響で傾斜することを軽減することが必要である。水上部１２の姿勢が傾斜すると、アンテナ１３も同時に傾斜するが、アンテナ１３の方は、アンテナ１３に加わる風圧及び自重により、水上部１２よりも、さらに大きく傾斜する力が働く。
投下式ソナー１のアンテナ１３の上部の無指向性アンテナ１３Ａについて、海面３から高い位置を確保するには、投下式ソナー１のアンテナ１３が波浪や風の影響で傾斜することを軽減することが必要である。水上部１２の姿勢が傾斜すると、アンテナ１３も同時に傾斜するが、アンテナ１３の方は、アンテナ１３に加わる風圧及び自重により、水上部１２よりも、さらに大きく傾斜する力が働く。
【0064】
投下式ソナー１のアンテナ１３の姿勢を、鉛直方向に保つには、図５におけるアンテナ基部の撓み１３－２（図５）を軽減することが有効である。アンテナ基部の撓み１３－２を軽減するための構成として、前述したように、水上部１２の上側に撓み防止用の第１の中空コイルバネ１６－１（図６）を配設し、第１の中空コイルバネ１６－１の中空部にアンテナ１３を挿入する構成としている。このような構成とすることで、第１の中空コイルバネ１６－１の曲げ剛性により、アンテナ基部の撓み１３－２を軽減可能としている。
【0065】
（アンテナ自体の撓み軽減）
投下式ソナー１のアンテナ１３の上部の無指向性アンテナ１３Ａについて、海面から高い位置を確保するには、アンテナ１３が自重や風の作用で曲がることを軽減することが必要である。アンテナ１３について、アンテナ自体の撓み１３－３により、直線状の形状から変形する。
投下式ソナー１のアンテナ１３の上部の無指向性アンテナ１３Ａについて、海面から高い位置を確保するには、アンテナ１３が自重や風の作用で曲がることを軽減することが必要である。アンテナ１３について、アンテナ自体の撓み１３－３により、直線状の形状から変形する。
【0066】
このアンテナ自体の撓み１３－３を軽減するには、アンテナ電線チューブ１７の内部に圧縮した状態の撓み防止用の第３の中空コイルバネ１８を圧縮した状態で収納する。第３の中空コイルバネ１８の曲げ剛性により、アンテナ電線チューブ１７が曲がり難くしている。
【0067】
第３の中空コイルバネ１８において、アンテナ電線チューブ１７内に圧縮して縦積みした複数の中空コイルバネ（図７の１８－１～１８－３）が相互に食い込むことを防止するため、上下に相隣る中空コイルバネの下端と上端間にはワッシャー（コイル座金）（図７の１９－１、１９－２）が挿入される。
【0068】
無指向性アンテナ１３Ａと水中部１１を接続するアンテナ電線１３Ｂを通すため、ワッシャー（図７の１９－１、１９－２）は中央に、アンテナ電線１３Ｂを挿通する貫通穴を有する。ワッシャー（図７の１９－１、１９－２）は、金属ワッシャーであってもよいし、絶縁ワッシャー等であってもよい。
【0069】
アンテナ電線チューブ１７の内部に水が侵入すると、アンテナ１３の自重が増え、曲がり（撓み）易くなる。このため、アンテナ電線チューブ１７の上下端は水密構造とする。
【0070】
アンテナ電線チューブ１７を長くすると、第３の中空コイルバネ１８において縦積みされる中空コイルバネの段数が増加し、段間のワッシャー（１９－１、１９－２、・・・）の数も増えるため、重量が増え、自重で曲がり（撓み）易くなる。その結果、無指向性アンテナ１３Ａを海面３から高い位置に置くことが難しくなる。また、アンテナ収納部１０１（図８（Ａ））に入りきらなくなる。このため、海面３からの高さを、例えば6mとする場合には、アンテナ電線チューブ１７の長さは10m程度が限度と予想される。
【0071】
上記実施形態において、投下式ソナー１のアンテナ１３の上部を海面３から高い位置に保つようにすること以外の投下式ソナー１の動作は、航空機用の投下式ソナーと同様である。
【0072】
以上説明したように、本実施形態によれば、船舶２から投下式ソナー１を、直接海面３に投入した場合であっても、波高が6m、及び船舶２のアンテナ２１の海面からの高さが20mの場合において、約16km離れた投下式ソナー１との無線通信を行い、航走中の船舶２が投下式ソナー１を使用して、水中航走体４を検出することを可能としている。
【0073】
通常、投下式ソナー１は、図１に示したように、航空機５から水中航走体４が潜航していると予想される海域の海面３に投下して、水中航走体４を検出する。しかし、次の場面を想定すると、船舶２から投下式ソナーを海面３に投入し、水中航走体４を捜索することに利点があると考えられる。
【0074】
船舶２は、水中航走体４の待ち伏せまたは追尾を回避するため、約３０ｋｔ（knot）の高速で不規則に針路を変更して航行することがある。
【0075】
船首または船体に固定式のソナーを搭載するか、あるいは曳航式ソナーを搭載している船舶２は、高速航行の影響により、ソナーが受波する雑音が増加するため、ソナーにより水中航走体４を検出することがほぼ不可能になる。
【0076】
また、水中航走体４を検出するため船舶２の速力を下げると、水中航走体４が後方から接近してくる場合に、追いつかれてしまう。
【0077】
そこで、高速航行中の船舶２から投下式ソナー１を海面３に投入した場合、移動しない投下式ソナー１は、船舶２の速力の影響を受けず、水中航走体４が放射する航走音（水中音波６）を受波することができる。
【0078】
上記のように、船舶２の後方から接近してくる水中航走体４の有無を確認するという目的においては、船舶用投下式ソナーが有効と考えられる。
【0079】
船首または船体に固定式のソナーを搭載している船舶は、スクリュープロペラの回転等により騒音が発生する。したがって、後方からの水中音波６を受信しても、水中航走体４を発見することはほぼ不可能である。そこで、高速航行中の船舶２から投下式ソナー１を海面３に投入した場合、移動しない投下式ソナー１は、船舶２の針路（船舶２の後方）の影響を受けず、水中航走体４が放射する航走音を受波することができる。後方から接近してくる水中航走体４の有無を確認するという目的においては、船舶用の投下式ソナー１が有効と考えられる。
【0080】
高速航行中の船舶２を水中航走体４が追尾する場合、例えば原子炉を動力とする水中航走体４であれば、約３０ｋｔの高速で長時間の航行が可能であるが、高速航行時には非常に大きな航走音を発生させる。この場合、水中航走体４の船体に装備されたソナーは、自身の航走音の増加により、水中音波６の検出能力が著しく低下する。このため、水中航走体４の船体に装備されたソナーにて、船舶２が放射する水中音波を検出することは、極めて困難である。したがって、人工衛星または偵察用航空機からの情報を基に、船舶２を追尾すると考えられる。本実施形態によれば、高速航行中の船舶２から投下式ソナー１を海面３に投入することにより、移動しない投下式ソナー１を使用することで、高速航行のため増大した水中航走体４の大きな航走音の検出を容易としている。
【0081】
なお、上記特許文献１の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施の形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【0082】
１ 投下式ソナー
１Ａ 船舶用の投下式ソナーの上部
１Ｂ 航空機用の投下式ソナーの上部
２ 船舶
３ 海面
３－１ 波浪の最高点
３－２ 波浪の最低点
４ 水中航走体
５ 航空機
６ 水中音波
７Ａ 送受信電波
７Ｂ 中継電波
７Ｃ 送受信電波
１１ 水中部
１２ 水上部
１３ アンテナ
１３Ａ 無指向性アンテナ
１３Ｂ アンテナ電線
１３－１ アンテナ基部
１３－２ アンテナ基部の撓み
１３－３ アンテナ自体の撓み
１４ 吊下ケーブル
１４－１ 吊下ケーブル基部
１４－２ 吊下ケーブル基部の撓み
１５ フロート
１６－１ 第１の中空コイルバネ（撓み防止バネ）
１６－２ 第２の中空コイルバネ（撓み防止バネ）
１７ アンテナ電線チューブ
１８ 第３の中空コイルバネ（撓み防止バネ）
１８－１～１８－３ 中空コイルバネ
１８－１’ 非圧縮状態（通常状態）の中空コイルバネ１８－１
１９－１、１９－２ ワッシャー
２１ アンテナ
１０１ アンテナ収納部
１０２ フロート収納部
１０３ 吊下ケーブル収納部
１０４ パラシュート収納部
１Ａ 船舶用の投下式ソナーの上部
１Ｂ 航空機用の投下式ソナーの上部
２ 船舶
３ 海面
３－１ 波浪の最高点
３－２ 波浪の最低点
４ 水中航走体
５ 航空機
６ 水中音波
７Ａ 送受信電波
７Ｂ 中継電波
７Ｃ 送受信電波
１１ 水中部
１２ 水上部
１３ アンテナ
１３Ａ 無指向性アンテナ
１３Ｂ アンテナ電線
１３－１ アンテナ基部
１３－２ アンテナ基部の撓み
１３－３ アンテナ自体の撓み
１４ 吊下ケーブル
１４－１ 吊下ケーブル基部
１４－２ 吊下ケーブル基部の撓み
１５ フロート
１６－１ 第１の中空コイルバネ（撓み防止バネ）
１６－２ 第２の中空コイルバネ（撓み防止バネ）
１７ アンテナ電線チューブ
１８ 第３の中空コイルバネ（撓み防止バネ）
１８－１～１８－３ 中空コイルバネ
１８－１’ 非圧縮状態（通常状態）の中空コイルバネ１８－１
１９－１、１９－２ ワッシャー
２１ アンテナ
１０１ アンテナ収納部
１０２ フロート収納部
１０３ 吊下ケーブル収納部
１０４ パラシュート収納部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】