JP2018079791A - 水中航走体検出装置および水中航走体無力化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーキホーミング式の水中航走体を確実に検出する水中航走体検出装置を提供する。
【解決手段】水中航走体検出装置は、捕獲網と、曳航ロープと、曳航ロープ取付け部と、捕獲網接近検出部と、水中航走体接近判定部とを有している。捕獲網は、曳航ロープ取付け部によって船舶取付けた曳航ロープによって曳航され、捕獲網は、船舶の後方から接近する水中航走体を捕獲するための網である。船舶が航走していると、曳航ロープは張られた状態になるため、曳航ロープ取付け部と捕獲網との距離は概ね一定である。ここで、水中航走体が後方から船舶に接近すると、捕獲網が船舶の航走方向に押され、捕獲網が曳航ロープ取付け部に接近する。捕獲網接近量計測部は、この接近量を計測する。水中航走体接近判定部は、この接近量を監視し、所定の閾値を越えた場合に、水中航走体が接近したと判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水中航走体検出装置および水中航走体無力化装置に関する。

船舶にとって、電波を使用したレーダーや光学センサで検出することができない軍事目的の水中航走体は大きな脅威である。このような水中航走体の脅威を取り除くためには、まず、いち早く水中航走体を検出することが必要である。水中航走体の検出は、水中音波を使用したソナーで行うのが一般的である。ところが、近年、静音処理や防音処理などの工夫が水中航走体に施されてきている。このため、推進機械の動作音が静粛化する傾向にあり、ソナーによる検出が困難になってきている。このため、ソナーの検出確率を高める方法が、種々検討されている。

例えば特許文献１には、動作音小さくても水中航走体を検出することを可能とする方法が開示されている。この技術では、所定の周波数成分毎に指向性比率を算出する。そして、周波数成分毎の指向性比率の分布を表す指向性比率分布を算出することで、摩擦音等の広帯域放射音を抽出できるとされている。

特開２０１３−１６０５６４号公報

しかしながら、水中航走体の１種であるウェーキホーミング式の水中航走体の場合は、水中航走体がウェーキ（船舶が航走した後に出現する航跡）の中に入ってしまうと、ソナーでは検出することが困難であるという問題がある。これは、ウェーキが水中音波を反射するためである。すなわちウェーキ内部の水中航走体をソナーで検出することは原理的に困難である。そして、水中航走体はウェーキに沿って航走していれば、いずれ船舶に到達することとなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ウェーキホーミング式の水中航走体を確実に検出する水中航走体検出装置を提供することを目的としている。また、検出した水中航走体を無力化する水中航走体無力化装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、水中航走体検出装置は、捕獲網と、曳航ロープと、曳航ロープ取付け部と、捕獲網接近検出部と、水中航走体接近判定部とを有している。捕獲網は、曳航ロープ取付け部によって船舶取付けた曳航ロープによって曳航され、捕獲網は、船舶の後方から接近する水中航走体を捕獲するための網である。船舶が航走していると、曳航ロープは張られた状態になるため、曳航ロープ取付け部と捕獲網との距離は概ね一定である。ここで、水中航走体が後方から船舶に接近すると、捕獲網が船舶の航走方向に押され、捕獲網が曳航ロープ取付け部に接近する。捕獲網接近量計測部は、この接近量を計測する。水中航走体接近判定部は、この接近量を監視し、所定の閾値を越えた場合に、水中航走体が接近したと判定する。

本発明の効果は、ウェーキホーミング式の水中航走体を確実に検出する水中航走体検出装置を提供できることである。

第１の実施形態の水中航走体検出装置を示すブロック図である。 第２の実施形態の水中航走体検出装置を示すブロック図である。 第２の実施形態の水中航走体検出装置を船舶に装備した状態を示す模式図である。 第２の実施形態の水中航走体検出装置の捕獲網を水中航走体が押している状態を示す模式図である。 第２の実施形態の捕獲網接近量計測方法の一例を示す側面図である。 第２の実施形態の捕獲網接近量計測方法の別の一例を示す側面図である。 第３の実施形態の水中航走体無力化装置を示すブロック図である。 第３の実施形態の曳航ロープ取付け部と飛翔手段の具体例を示す斜視図である。 第３の実施形態の飛翔体が飛翔する様子を示す模式図である。 第３の実施形態の水中航走体無力化装置の動作の一例を示す模式図である。 第３の実施形態の水中航走体無力化装置の動作の一例を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の水中航走体検出装置を示すブロック図である。水中航走体検出装置は、捕獲網１と、曳航ロープ２と、曳航ロープ取付け部３と、捕獲網接近量計測部４と、水中航走体接近判定部５とを有している。

捕獲網１は船舶８に曳航されて、船舶の後方から接近する水中航走体を捕獲するための網である。捕獲網１は、曳航ロープ取付け部３によって船舶６取付けた曳航ロープ２によって曳航される。

捕獲網接近量計測部４は、捕獲網１の曳航ロープ取付け部３に対する接近量を計測する。船舶６が航走していると、捕獲網１は水の抵抗を受けて走行方向と逆側に引かれる。このため、曳航ロープ２は張られた状態になり、曳航ロープ取付け部３と捕獲網１との距離は概ね一定である。ここで、水中航走体が船舶６に接近すると、捕獲網１が船舶６の航走方向に押され、捕獲網１が曳航ロープ取付け部３に接近する。捕獲網接近量計測部４は、この接近量を計測する。

水中航走体接近判定部５は、捕獲網接近量計測部４が計測した捕獲網１の接近量を監視し、接近量が所定の閾値を越えた場合に、水中航走体が接近したと判定する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ウェーキから接近する水中航走体を確実に検出することができる。

（第２の実施形態）
図２は第２の実施形態の水中航走体検出装置１００を示すブロック図である。水中航走体検出装置１００は、捕獲網１０と、曳航ロープ２０と、曳航ロープ取付け部３０と、水中航走体検出部４０とを有している。捕獲網１０は、捕獲網１０に浮力を与えるフロート１１と、捕獲網１０に沈降力を与える錘１２を保持している。また、水中航走体検出部４０は、捕獲網接近量計測部４１と、水中航走体接近判定部４２とを有している。

曳航ロープ取付け部３０は、船舶２００に捕獲網１０を曳航する曳航ロープを取り付けるユニットである。曳航ロープ２０の長さは、水中航走体が後方から船舶に接近して危険となる距離よりも長くする必要がある。具体的には、例えば３００ｍ程度とすることができる。

船舶２００が捕獲網１０を曳航すると、捕獲網１０が水の抵抗を受けるため、曳航ロープ２０は張られた状態になる。このため、通常航走時は、曳航ロープ取付け部３０と捕獲網１０との距離は概ね一定である。しかし、水中航走体が捕獲網１０を押しながら後方から接近すると、捕獲網１０は曳航ロープ取付け部３０に接近する。捕獲網接近量計測部４１は、この接近量を計測する。水中航走体接近判定部４２は、捕獲網接近量計測部４１がこの接近量を監視し、接近量が所定の閾値を超えると水中航走体が接近したと判定する。水中航走体検出部４０は、当該判定結果をもって、水中航走体を検出する。

図３は、船舶２００が水中航走体検出装置１００を装備し、捕獲網１０を曳航している状態を示す模式図である。図３には、船舶２００の航走時に船尾方向に発生するウェーキ３００と、ウェーキ内を航走するウェーキホーミング式の水中航走体４００も描いている。

捕獲網１０は、水中航走体４００から船舶を保護するのに十分な横幅と、深さ方向の幅を持っている。捕獲網１０の大きさは、船舶が発生するウェーキの幅に合わせて決めればよい。ウェーキは、船舶２００の推進器（スクリュー）の深さである水深１０ｍよりも浅い水中に発生し、その幅は推進器から１０〜３０ｍ程度である。捕獲網１０の横幅は、船舶が左右に舵を切った際に捕獲網からウェーキがはみ出さないようにすることも考慮して、例えば、５０ｍ程度とすることができる。

捕獲網１０は、フロート１１と、錘１２の作用により、水深方向に展開され、水面に対しほぼ垂直に水中に吊下される。図３の例では、捕獲網１０に、フロート１１と錘１２の組を、両端と中央部の３カ所に配置し、それぞれの近傍を曳航ロープ２０で牽引している。また捕獲網１０が海面にあると、海面上を漂流している流木等のゴミや、浮遊機雷等の危険物が捕獲網１０に引っ掛かり、水中での抵抗が増加して船舶の速力が低下する恐れがある。このため、捕獲網１０は、例えば海面から１ｍ程度の深さに位置するようフロートからの距離を調整すると良い。なお図３では、曳航ロープ取付け部３０と水中航走体検出部４０とを物理的に近い位置に配置しているが、離れていても良い。

次に、捕獲網の接近量計測方法について説明する。図４は、まず水中航走体４００がウェーキ３００内を航走し、捕獲網１０を船舶２００に向かって押している状態を示す模式図である。このような場合、捕獲網１０の少なくとも一部は船舶２００に接近するので、この接近量を計測し、それに基づいて、水中航走体４００の接近を検出することができる。

図５は、接近量計測に距離センサ４１ａを用いる例を示す側面図である。この例では、図示しない捕獲網１０に取付けられ、水面３１０に浮かんだフロート１１の上部に反射板１３を設けている。距離センサ４１ａは、例えば、電波を用いたレーダーや、レーザー光を用いた距離センサとすることができる。反射板１３には、例えば、入射した光の方向に光を反射するコーナーキューブ、ガラスビーズ、プリズムを用いたものなどを用いることができる。

船舶２００が航走を行っているときは、図５（ａ）に示すように、曳航ロープ２０は張られた状態になる。このため、距離センサ４１ａと反射板１３との距離は、ほぼ一定である。この距離をＬ０とする。一方、水中航走体４００（図示せず）が船舶２００に接近すると、捕獲網１０が航走方向に押されて図５（ｂ）のように、反射板１３が距離センサ４１ａに接近する。この時、距離センサ４１ａが計測した距離をＬ１とすると、差分から接近距離ΔＬ＝Ｌ０−Ｌ１を計算することができる。接近距離には予め閾値ΔＬｔｈを設けておき、ΔＬ≧ΔＬｔｈとなった場合に、水中航走体接近判定部４２（図示せず）は、水中航走体４００の接近を検出する。なお、ΔＬの時間変化（＝速度）に関する閾値を定めておき、水中航走体接近判定部４２の判定を、この時間変化を用いて行っても良い。フロート１１と反射板１３が複数ある場合は、上記のような接近量の計測と水中航走体接近判定をそれぞれの反射板１３に対して行う。なお図５では、曳航ロープ取付け部３０と距離センサ４１ａとを物理的に近い位置に配置しているが、離れていても良い。例えば、距離センサ４１ａが反射板１３を捉えやすいように、船舶２００のマスト等の高い位置に取り付けてもよい。

図５は、別の捕獲網の接近量計測方法について説明するための側面図である。この例では曳航ロープ取付け部３０が曳航ロープ２０から受ける張力を、張力計４１ｂで計測することにより、接近量を計測する。船舶が通常の航走を行っている場合、図６（ａ）のように曳航ロープ２０は張られた状態になっており、張力は、航走速度に応じたほぼ一定の値Ｆ０となる。一方、図６（ｂ）に示すように、水中航走体４００が捕獲網１０を押すと曳航ロープ２０がたるみ、張力はＦ０より小さな値Ｆ１となる。この張力Ｆと接近量との相関を予め求めておけば、張力の差ΔＦ＝Ｆ０−Ｆ１から、捕獲網１０の接近量をおおまかに推定することが可能である。そして、ΔＦが予め定めた閾値以上になった時に、水中航走体接近判定部４２（図示せず）は、水中航走体が接近したと判定する。このような、張力による接近量計測では、光学式の距離センサのように、距離を定量的に計測することはできないが、視界不良など環境が悪い状況においても水中航走体を検出できるという利点がある。このため、主としてレーダーやレーザーを用いて、接近量を計測し、張力を補助的に用いるようにしても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、ソナーでは検出することができないウェーキに沿って接近する水中航走体を確実に検出することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態では、第１または第２の実施形態の水中航走体検出装置を備えた水中航走体無力化装置について説明する。図７は水中航走体無力化装置５００を示すブロック図である。水中航走体検出装置の構成と動作については、第２の実施形態と同様である。このため説明を省略する。

水中航走体無力化装置５００は、第２の実施形態、図２の構成に加えて、曳航ロープ取付け部３０が飛翔手段３１を有し、水中航走体検出部４０が飛翔手段制御部４３を有する点が異なっている。本実施形態の曳航ロープ取付け部３０は、飛翔手段３１によって、船舶から切り離されて捕獲網１０の上方に向かって飛翔することができる。そして、飛翔手段制御部４３は、飛翔手段３１の起動を制御する。以下、具体例を用いて説明する。

図８は、曳航ロープ取付け部３０と飛翔手段３１の具体例を示す斜視図である。図８（ａ）に示すように、飛翔手段３１は、飛翔体３１ａとランチャー３１ｂとからなる。飛翔体３１ａには曳航ロープ２０が取り付けられている。飛翔体３１ａは、本体３１ａ１とロケットモーター３１ａ２とを有し、ロケットモーター３１ａ２の働きにより飛翔することができる。ランチャー３１ｂは、飛翔体３１ａの発射筒である。ロケットモーターは、固体燃料により飛翔体を船舶の後方に飛翔させ、その飛翔距離は、例えば曳航ロープの長さ程度とすることができる。

水中航走体接近判定部４２が、水中航走体が接近したと判定すると、飛翔手段制御部４３は、飛翔手段３１を制御して、飛翔体３１ａを捕獲網１０の上方に向かって飛翔させる。具体的には、図８（ｂ）に示すように、ロケットモーター３１ａ２を起動して、ロケット噴射３１ａ３を発生させ、飛翔体３１ａを飛翔させる。なお、飛翔体３１ａを飛翔させるために、ロケットモーター３１ａ２に代えて、圧縮空気によりランチャーから撃ち出す方法を用いることも可能である。

図９は、飛翔体３１ａが発射され飛翔している様子を示す模式図である。飛翔体３１ａは曳航ロープ２０をフックしたまま捕獲網１０の近傍に飛翔する。この作用により、水中航走体４００を絡めた捕獲網１０を船舶２００から離れた位置に分離することができる。

図示はしていないが、飛翔体３１ａには、積極的に水中航走体４００を制動する仕掛けを組み込むことができる。図１０は飛翔体３１ａが、水中航走体４００の後方に着水した様子を示す模式図である。この時、飛翔体３１ａに錘を仕込んでおけば、捕獲網１０の移動が阻害されるので、水中航走体４００を制動する作用を強めることができる。

図１１は、飛翔体３１ａに制動パラシュート３３を仕込んだ例を示す模式図である。制動パラシュート３３は水の抵抗を大きく受けるため、水中航走体４００の進行をより強く阻害することができる。なお、図示はしていないが、飛翔体３１ａには、飛翔体３１ａが空中にあるときには制動パラシュート３３を閉傘状態で収納し、着水によって制動パラシュート３３を開傘させるパラシュート開閉制御部を設けておくとよい。

上述した第１乃至第３の実施形態の処理をコンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１、１０ 捕獲網
２、２０ 曳航ロープ
３、３０ 曳航ロープ取付け部
４、４１ 捕獲網接近量計測部
５、４２ 水中航走体接近判定部
６、２００ 船舶
１１ フロート
１２ 錘
１３ 反射板
３１ 飛翔手段
４０ 水中航走体検出部
１００ 水中航走体検出装置
３００ ウェーキ
３１０ 水面
４００ 水中航走体
５００ 水中航走体無力化装置

Claims (10)

1. 捕獲網と、
   前記捕獲網を船舶が曳航するための曳航ロープと、
   前記曳航ロープを前記船舶に取付けるための曳航ロープ取付け部と、
   前記船舶が前記捕獲網を曳航している場合に、前記捕獲網の前記曳航ロープ取付け部への接近量を計測する捕獲網接近量計測部と、
   前記接近量に基づいて水中航走体が接近しているか否かを判定する水中航走体接近判定部と
   を有することを特徴とする水中航走体検出装置。
2. 前記捕獲網接近量計測部が、
   前記曳航ロープ取付け部と前記捕獲網との距離を計測する
   ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体検出装置。
3. 前記捕獲網が浮力を得るためのフロートと沈降力を得るための錘とを有し、
   前記捕獲網接近量計測部が、
   前記曳航ロープ取付け部と前記フロートとの距離を計測する距離センサを有している
   ことを特徴とする請求項２に記載の水中航走体検出装置。
4. 前記捕獲網接近量計測部が、
   前記曳航ロープ取付け部が前記曳航ロープから受ける張力に基づいて前記接近量を計測する
   ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体検出装置。
5. 請求項１乃至請求項４に記載の水中航走体検出装置と、
   前記水中航走体接近判定部が前記水中航走体の接近と判定した場合に前記曳航ロープ取付け部を前記捕獲網の上方に向けて飛翔させる飛翔手段と、
   を有することを特徴とする水中航走体無効化装置。
6. 前記飛翔手段が、前記捕獲網の移動を阻害する錘を有している
   ことを特徴とする請求項５に記載の水中航走体無効化装置。
7. 前記飛翔手段が、前記捕獲網の移動を阻害するパラシュートを有している
   ことを特徴とする請求項５に記載の水中航走体無効化装置。
8. 前記飛翔手段が、
   空中では前記パラシュートを閉傘状態とし、着水時に前記パラシュートを開傘するように制御するパラシュート開閉制御部を有する
   ことを特徴とする請求項７に記載の水中航走体無効化装置。
9. 捕獲網に船舶が前記捕獲網を曳航するための曳航ロープを取り付け、
   前記船舶が前記曳航ロープを牽引し、
   前記捕獲網の前記船舶への接近量を計測し、
   前記接近量に基づいて水中航走体が前記船舶に接近しているか否かを判定する
   ことを特徴とする水中航走体検出方法。
10. 請求項９に記載の水中航走体検出方法によって前記水中航走体を検出し、
    前記水中航走体を検出した場合に前記曳航ロープの前記船舶への取付け部を前記捕獲網に向けて飛翔させる
    ことを特徴とする水中航走体無効化方法。

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