JPH0420522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一般的な用途において発信又は受
信用に用いられるホイツプ型アンテナに関する。
特に、外力及び共鳴の両者によりアンテナに加え
られる機械的振動による有害な効果を減少させる
ための振動減衰装置を備えた、機械的振動に抵抗
力を有する、即ち耐振性のホイツプアンテナに関
するものである。

〔従来の技術〕

ホイツプアンテナの構造に関与する技術者は、
過激な環境（使用）条件及び使用方法によりもた
らされる機械的振動、特に外力及び共鳴による、
そしてまた周期的な振動に耐えることができる構
造を提供すると云う問題で苦しんでいる。また、
ホイツプアンテナの伝統的な取付け方法である基
部取付け法（アンテナの根本の部分の取付け）に
よれば、構造体の大部分が横方向の安定性を欠く
ため、振動の問題は特に悪化することになる。ホ
イツプアンテナの全長にわたつて多数の取付け点
を設けることは、殆どの場合に不可能であると共
に、アンテナとしての電気的性能に困難を生じる
ようになる。

〔発明の解決しようとする問題点〕

現在、ホイツプアンテナは円筒形又は円錐形
（テーパ）長の金属から、或いは金属導線のよう
な導体を埋め込み配置した、ガラス繊維と樹脂の
複合体から形成されている。中実の（即ち中空で
ない）金属製ホイツプアンテナは、殆どの利用例
において非常に重い。しかし長く延びたアンテナ
の中央部から余分の材料をミル加工で除こうとす
ることは、コスト高になると共に、アンテナの構
造上の一体性を減じさせることになる。ガラス繊
維による構造のアンテナは、金属製の物より実質
的に軽量であるが、過度の振動の下や、大きな衝
撃及び振動を生じさせる極端な環境条件下におい
ては、アンテナは層分離を生じて構造の一体性を
失うようになる。このように構造上の一体性が失
われてしまうと、埋め込まれた導線が破損して、
アンテナの効力が損傷されることになる。

さらに、現在ホイツプアンテナは、一本の延伸
された円筒又は円錐形（テーパ）部材から形成さ
れることが多く、特別の長さのものを得ることが
困難である。特別に長いアンテナを希望する場合
には、その一本の長尺アンテナを提供するために
特別の製造技術が必要となるし、またアンテナを
所望の使用位置へと移送するために特別の移送設
備が必要となるが、これらは望ましくない時間と
コストを必要とする。他方、連続する短いホイツ
プアンテナの部片を、例えばリングブラケツト、
溶接、重ね継ぎ又はボルト止めにより、相互に結
合即ち連結することもできる。しかし、これらの
アンテナ接合技術の各々は、アンテナの前記連続
部付近の領域に、極端な、又は連続的な振動状態
下では破損してしまう、振動に敏感な機械的応力
領域を生じさせることになり、その結果、アンテ
ナの部片から部片への電気的接続の一体性が失わ
れることになる。さらに、前述のような一本の長
尺アンテナを形成するために短い部片を結合即ち
連結する上述の方法は、アンテナ外表面に不連続
性を持たせることになる。

これに対して、この発明においては、ホイツプ
アンテナに対し滑らかな連続テーパ外面を提供し
ており、極端な環境条件においてその有効寿命が
大いに延長される。これと共に、円錐外面を有す
る連続部片を内部で連結するための、密接に嵌合
する剛性の連続インサート部材即ち内部補強部材
を用いることにより、連続する部片間に良好な機
械的及び電気的接続状態が得られるようになる。

さらに、ホイツプアンテナは、多の長く細い構
造物と同様に、特有の機械的共鳴周波数を有する
傾向があり、共鳴時に節となる部分は、ホイツプ
構造物が横曲げを受けた時に、臨界応力点（領
域）となる。このことから、連続する部片をこの
節において強化することにより、ホイツプの全長
にわたつて補強する必要性が軽減されると共に、
全体の重量を実質的に増大させることなく、振動
状態下におけるホイツプアテナ全体に対して、実
質的かつ全体的な構造安定性が得られることが分
かつたのである。

振動減衰装置はそれ自体新規なものではない
が、この発明と組み合わせて利用することができ
る。現在、振動減衰装置、例えばホイツプ構造物
の頂部からアンテナの底部又はその付近まで吊下
げられた鍾付きのコード、チエイン又はケーブル
−−通常、中空構造のホイツプアンテナの内部に
吊下げられる−−は、ホイツプアンテナが横方向
にある長さを越えて機械的に動かされた時に、振
動に対して逆向きの力を提供する。しかし、この
ような振動減衰装置は２つの基本的な欠点を有し
ている。第１に、鍾付きのコード減衰装置は、基
本的に、その底部で取付けが行われると共に垂直
方向に延びるホイツプアンテナについてのみ有効
に利用できるということである、これは、コード
の復帰力と一次減衰をもたらすものは重力であ
り、そのためコードの重量の大部分がその長さに
沿つて存すること、従つて垂直に取付けることが
必要とされることによる。またホイツプアンテナ
に対する減衰装置としてのコードの基本的な効果
は、横方向に動くホイツプアンテナの壁に対して
コードが打ち当たることによりもたらされるか
ら、コードはホイツプアンテナの壁に対して自由
に揺動できなければならず、このことも実質的に
垂直な向きのアンテナへの限定を行うことにな
る。鍾付きのコード減衰装置に関する第２の基本
的な欠点は、減衰を行う能力が本質的にホイツプ
アンテナの全長にわたつて分散されてしまい、最
大の横方向、即ち横断方向への動きが生ずる共鳴
節又は応力点に対し直接には集中されず、よつて
減衰が非効率的になることである。

これに対して、この発明により構成された振動
減衰装置を利用する場合は、一つ又は複数の該減
衰装置を、ホイツプアンテナの全長にわたつて、
機械的な共鳴節である機械的応力点又はその付近
に選択的に位置決めする。また好ましい形態にお
いては、前述した剛性を有する接続インサート部
材即ち内部補強部材（内部型部片接続体）と組み
合わせて配置される。このような振動減衰装置は
臨界振動点に焦点を合わせて配置されていて、望
ましくない振動が急速に減衰されるようになる。
さらに、このような減衰装置は、垂直以外の向き
に取付けられたホイツプアンテナについても、同
様に利用できる。

〔問題点を解決するための手段〕

従つて、この発明の目的は、前述のような従来
技術の制限を受けないばかりか、逆に、使用時の
極端な（過激な）環境条件によりもたらされる周
期的かつ衝撃的な振動による劣化効果を最少にす
る、軽量の導電性構造物たる、新規で改良され
た、機械的振動に抵抗力を有する耐振ホイツプア
ンテナを提供することである。

他の目的は、連続する部片を連結することによ
り任意の適切な長さに構成できると共に、連続す
る滑らかな外表面と、振動下での構造上の一体性
を保持する、前述のような新規なホイツプアンテ
ナを提供することである。

別の目的は、不必要なアンテナの重量を減少さ
せると共に、振動発生状態において構造上の一体
性を維持するために、アンテナの全長にわたり、
機械的共鳴節たる臨界振動応力点（領域）におい
て構造的に補強されている、新規なホイツプアン
テナを提供することである。

さらに別の目的は、振動減衰を臨界応力点に集
中させるために、アンテナ全長にわたり、臨界振
動応力点に近接して配置され、垂直方向及び他の
方向に取付けられたアンテナと共に利用され得る
機械的振動減衰装置を備えた、新規なホイツプア
ンテナを提供することである。

さらに別の目的は以下に説明されると共に、特
許請求の範囲に記載されている。

しかし、その重要な形態の一つからすると、こ
の発明は概略的に、多数の部片からなる円錐金属
チユーブからなると共に、連続する部片は剛性の
内部補強部材を有し該部材が隣接する部片の各端
部の対応する凹所内に密接に嵌合されて連結され
ており、前記連続する部片の金属製外表面が連続
的に滑らかに移行する金属製外表面を形成してお
り、前記部片の長さは機械的振動応力点がその隣
接端部に位置するように選定されていると共に、
前記内部補強部材の各々が前記応力点の上下に充
分に延長して剛性支持体を形成している、機械的
振動に抵抗力を有するホイツプアンテナを含んで
なるものである。

好ましい細部構造、良好な形態の実施例及び他
の発明上の特許は、以下に説明される。

〔実施例〕

この発明を図面を参照して説明することにす
る。

第１図において、この発明の、機械的振動に抵
抗力を有する耐ホイツプアンテナが全体的に１で
示されている。ホイツプアンテナ１は３つの連続
する金属チユーブ状の円錐形部片２，３及び４を
有し、これらの部片は、旋削アルミニウムチユー
ブの如くであり、良好な機械的構造及び導電特性
を有している。連続する円錐形の金属チユーブ状
の部片２，３及び４はそれぞれ同様に円錐形のテ
ーパ内部開口２′，３′及び４′を画定しており、
また連続する部片２，３及び４は壁部は、実質的
にその個々の長さ全体にわたつて、本質的に等し
い肉厚を有している。金属製の各部片２，３及び
４は、上記開口端U₂，U₃及びU₄と、下部開口端
L₂，L₃及びL₄を備えており、そのテーパ外径は、
L₂における最大値からU₄における最少値まで、
連続かつ滑らかに減少している。上部開口端U₄
にはキヤツプが設けられるか、図示の如くシール
される。更に、２つの円錐形部片が結合される各
点又は各領域において、その隣接する各端部は同
一の外径を有しており、従つて結合された時、連
続する円錐形部片は一つの連続する滑らかな円錐
形外表面を呈する。

部片２，３，４の各下部開口端L₂，L₃及びL₄
の直ぐ上の位置には、凹部２″，３″及び４″がミ
ル加工或いは別の手段により設けられており、そ
れぞれ前記部片の内壁に沿つて短い長さにわたつ
て延びるように内側に配置されている。同様の内
部の凹部２及び３が、部片２及び３の内壁に
沿つて、かつその各上部開口端U₃及びU₄の直ぐ
下に短い長さにわたつて延びるように内側に配置
されている。

アンテナ１の連続する各部片には、それぞれ部
片２及び３、そして３及び４に対して、剛性の内
部補強接続ロツド又は部材５及び６が設けられて
いる。接続部材５及び６は、例えば全体的に中実
の金属とされるか、又は図示のように中空円筒と
される。それと共に、それぞれ凹部２−３″及
び３−４″内に密接に嵌合されて、これらの内
部に沿つて延びることにより、連続する円錐形部
片２−３及び３−４を結合して、一体としての、
そして滑らかな連続する外表面を有するホイツプ
アンテナ１を形成している。連続するアンテナの
部片２及び３を隣接する各端部U₂及びL₃の外径
は、部片４の下端部L₄及び部片３の上端部U₃の
外径と同様に同一であるから、円錐形の部片２及
び３及び４は、結合即ち連結された時に、一体と
しての、連続的な滑らかな円錐形のチユーブ状ア
ンテナを提供することになる。好ましい形態にお
いては、連結及び補強用の接続部材５及び６は、
それぞれ凹所２−３″及び３−４″に挿入され
る前に、導電性の焼付き防止（anti−seized）化
合物、例えばアルミニウム微粉と混合された白ワ
セリンをコーテイングされて、部片間に付加的な
電気的接続状態をもたらすと共に、分解する際に
接続部材の取り外しを容易にするようにされる。

アンテナは、例えばガラス繊維からなる誘電性
絶縁インサート７により、その基部で取付けられ
ている。この基部の絶縁インサート７は、本質的
に円筒状の外形を有すると共に、全体的に中実の
構造であることが好ましく、更に底部の円錐形部
片２の下部開口端L₂と同一の径を有する上部肩
部U₇と、例えばアルミニウム又はスチールから
なる取付け基部８の上端部U₈と同一の径を有す
る下部肩部L₇を備えている。大きな安定化用基
部プレートL₈により、例えば半径方向に分散さ
れた複数の取付け用のボルト孔９を用いて、アン
テナ１は取付け面に対して固定されるようになつ
ている。こうして絶縁対からなる基部インサート
７は、底部のアンテナ部片２の下部開口端L₂の
凹所２″に密接に嵌合する接続プラグ延長部１０
と、取付け基部８の凹所８′に密接に嵌合する下
部接続延長部１１とにより、アンテナを取付け基
部８に連結する。下部の絶縁体たるインサート７
には、一つ又は複数の下方へ傾斜したドリツプリ
ング１２が固定配置されていて、例えば雨又は作
動中の蓄電により、金属製のアンテナ１と、やは
り金属製の取付け基部８とが電気的に接触する危
険を減少させている。

使用時、アンテナは前述の機械的衝撃又は振動
といつた条件下に置かれることになる。前に述べ
た如く、アンテナは基本的にその長さによつて決
定される共鳴節のあたりで、一定周期をもつて振
動することになる。例えば、旋削アルミニウムの
円錐形部片２，３及び４からなると共に、下部開
口端L₂における最下部外径20.3cm（8in）から、
上部開口端U₄における最上部外径7.6cm（3in）ま
でのテーパを有する10.7ｍ（35ft）のアンテナ１
は、アンテナを最下点の上方、ほぼ4..3ｍ（14
ft）及び7.5ｍ（25ft）に共鳴振動の節を有して
いる。前述のように、これらの領域は特に疲労及
び破壊を生じる可能性を有する。本発明において
は、共鳴節の上方及び下方に充分に延びる接続部
材５及び６を配置することにより、特別に補強が
なされている。

臨界共鳴の節に剛性支持体を設け、また機械的
な振動の分散を行うのに加えて、本発明において
は機械的振動減衰装置を設けることができる。こ
れによれば、減衰装置を節を領域即ち節点付近に
配置することにより、アンテナ１の横方向の機械
移動又は運動を減少させるようになつている。こ
こで第２図を参照すると、接続部材５が拡大して
示されており、これと一体の機械的振動減衰装置
が全体的に符号１３で示されている。

第２図及び第３図の機械的振動減衰装置１３は
横方向即ち水平方向の振動変位を減衰させるため
の構成を有しているが、例えば減衰装置１３を配
置して直して、その軸心を振動方向に直角に、か
つ重力に対して垂直方向に配置させて、別の方向
において振動減衰を行うように構成することもで
きる。減衰装置は種々の重心移動タイプであるこ
とができるが、好ましい減衰装置１３は、例えば
円形の金属プレートからなる頂部プレート１４及
び底部プれート１５を備えており、このプレート
は例えば溶接により接続部材５の中空の円筒空所
内に固定されており、これによつて密閉された空
所１６がプレート１４と１５との間、そしてロツ
ド５の壁部内に形成される。密閉された空所１６
内にはワイヤーメツシユ１７が固定されており、
このワイヤーメツシユ１７は、例えば溶接によ
り、空所１６内で接続部材５の内壁及び頂部及び
底部プレート１４，１５にそれぞれ取付けられて
いる。また、密閉された空所１６内には例えばス
チール又は鉛のシヨツト１８の如き複数の重鍾ペ
レツト又はボールが配置されていて、これらのシ
ヨツトは通常は底部プレート１５上に休止してい
るが、密閉された空所１６内で自由に移動できる
ようになつている。ワイヤーメツシユ１７は、ワ
イヤー間の間隙がシヨツト即ち弾１８の径より大
きく、シヨツト１８がワイヤーメツシユ１７を通
過して移動できるように設計されている。ワイヤ
ーメツシユ１７の間隙のサイズは、メツシユ１７
を通してシヨツト１８を適切に通過させるため
に、シヨツト１８の径の３〜４倍にしなければな
らない。

作動中、振動力がアンテナ１をそ長手方向軸心
に直交する成分をもつて、横方向に移動又は揺動
させると、機械的振動減衰装置１３に近接して位
置する臨界共鳴節は、実質的にアンテナ１の長手
方向軸心に沿つて、周期的に移動する。共鳴節が
振動すると、これと密接に関連する剛性な連結部
材例えば５が横方向に動き、これにより減衰装置
１３を横方向に動かす。減衰装置１３が動かされ
ると、シヨツト１８は同じ方向の移動モーメント
を有していないことから、移動に対して抵抗し、
従つて移動量を減少させることになる。アンテナ
１の周期的な振動や揺動において生ずる上記と逆
の横方向への動きに対しては、特に共鳴又は調和
振動周波数において、シヨツト１８はこの逆方向
の横移動に対して密閉された空所１６内部で反対
方向に移動し、ワイヤーメツシユ１７のワイヤ
ー、及び接続部材５の内壁との衝突や接触によ
り、逆向き又は復帰モーメント力を付与する。シ
ヨツト１８は密閉された空所１６内で実質的に全
領域にわたつて移動できるから、復帰モーメント
力がアンテナの共鳴節の周期的横移動の周波数と
は異なる位相をもつて、接続部材５に対して、従
つてアンテナ１に対して付与されることになり、
かくして周期的な移動（変位）により生ずる振動
を減衰することになる。

上述のようにして構成された場合、アンテナ１
は、ある表面に対して容易に取付けることができ
る、かつ滑らかに移行する導電性の外表面を備え
た、機械的な抵抗力を有するホイツプアンテナを
提供することになる。アンテナに対する電気的な
接続は、アンテナの一部、例えば第１図に示され
るように円錐形の部片２に固定的に取付けられる
か、或いはその内部に一体化されている金属製給
電点１９により行われる。作動にあたつては、多
数の剛性な接続部材（例えば接続部材５及び６）
が、関連する振動減衰装置（例えば減衰装置１
３）と共に利用されて、この減衰装置は前述の共
鳴節の位置にそれぞれ配置される。さらに、振動
減衰装置は剛性な接続部材による支持体のない状
態でもアンテナ１の頂部、例えば上端部U₄の如
き位置に取付けられることができ、これによりア
ンテナ１の頂部における横方向の振動を阻止又は
減少させるようになつている。なお、この頂部は
前述のように臨界節（振動点）であるが、追加の
剛性支持体が不要な個所である。

前述の7.6ｍ（25ft）のアンテナの例に戻ると、
取付け基部８が４〜100Hzの垂直及び水平の機械
的周波数で励振された場合は、周期的な共鳴周波
数が７、1.5、35、53及び79Hzで認められた。こ
の場合、4.3ｍ（14ft）及び7.6ｍ（25ft）の位置
において共鳴節点の上方及び下方に延びる、例え
ば連結部材５及び６の如き剛性支持一連結部材を
設け、また減衰装置１３のような機械的振動減衰
装置−−減衰装置は4.8mm（3/16in）径の金属製
シヨツト（例えばNo.６鉛弾丸）１８を1.5Kg
（3.31b）有し、かつ6.4mm〜9.5mm（1/4〜3/8in）
のワイヤーメツシユ格子１７を有する−−を３つ
設け、そのうち２つの減衰装置をそれぞれ２つの
共鳴節点に隣接して配置しかつ連結部材５及び６
に取付け、また残る一つの減衰装置をアンテナ１
の頂部即ち上端部U₄に配置するようにした場合、
実質的な機械的振動抵抗力が達成できた。

〔発明の効果〕

従つて本発明によれば、長さを自由に設定で
き、しかも軽量で、機械的な振動、特に共振に対
して抵抗力のあるホイツプアンテナが提供され
る。またその外表面は滑らかで導電性も良く、接
続部の補強に関しても充分なものである。

以上のアンテナの例示的説明は円筒状の円形断
面構造に関連したものであつたが、他の長手方向
に延びる構造物、例えば三角形、正方形、四角
形、又は他の多角形或いは曲断面形状を有するも
のも考慮することができ、これらもこの発明の範
囲及び趣旨のうちに包含されるものである。な
お、円筒形という用語はその通常の数学的意味で
用いられている。さらに当業者にとつては修正が
可能であるが、それも特許請求の範囲に規定され
た本発明の範囲内のものと考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、剛性を有する内部補強部材により連
結された、多数の連続する円錐形部片を示すため
にその長手方向に破断して示した、この発明のホ
イツプアンテナと取付け装置との立断面図、第２
図は剛性の内部補強部材及びそれと一体の機械的
振動減衰装置を少し拡大した第１図と同様な立断
面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線に沿う振動減衰
装置の少し拡大した断面図である。 １……ホイツプアンテナ、２，３，４……部
片、２′，３′，４′……内部開口、２″，３″，
４″……凹部、２，３，４……凹部、U₂，
U₃，U₄……上部開口端、L₂，L₃，L₄……下部開
口端、５，６……接続部材、７……インサート、
U₇……上部肩部、L₇……下部肩部、８……取付
け基部、８′……凹所、U₈……基部プレート、９
……ボルト孔、１０，１１……延長部、１２……
ドリツプリング、１３……減衰装置、１４……頂
部プレート、１５……底部プレート、１６……空
所、１７……ワイヤーメツシユ、１８……シヨツ
ト、１９……給電点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の部片からなる円錐形金属チユーブから
   なると共に、連続する前記部片が隣接する部片の
   それぞれの端部の凹所内に密接に嵌合された剛性
   の内部補強部材により連結されており、前記連続
   する部片の金属製外表面は連続的に滑らかに移行
   しており、前記部片の長さは機械的振動応力点を
   その端部に隣接して位置するように選定されてい
   ると共に、前記各補強部材が前記応力点の上下に
   充分に延長して剛性支持体を形成している耐振ホ
   イツプアンテナ。 ２ 前記応力点が機械的共鳴節に対応している、
   特許請求の範囲第１項に記載の耐振ホイツプアン
   テナ。 ３ 振動減衰装置が前記部片内で前記各共鳴節付
   近に配置されて、横振動を減衰させるようになつ
   ている、特許請求の範囲第２項に記載の耐振ホイ
   ツプアンテナ。 ４ 前記アンテナ部片の頂部内でかつその頂部付
   近に配置された振動減衰装置を包含している、特
   許請求の範囲第１項に記載の耐振ホイツプアンテ
   ナ。 ５ 多数の部片からなる円錐形金属チユーブから
   なると共に、連続する前記部片が隣接する部片の
   それぞれの端部の凹所内に密接に嵌合された剛性
   の内部補強部材により連結されており、前記連続
   する部片の金属製外表面は連続的に滑らかに移行
   しており、前記部片内で前記剛性の内部補強部材
   の位置に配置された振動減衰装置を備えている耐
   振ホイツプアンテナ。 ６ 前記剛性の内部補強部材がアンテナの機械的
   共鳴節の上方及び下方に充分に延長して、前記節
   に対して剛性支持体を与えている、特許請求の範
   囲第５項に記載の耐振ホイツプアンテナ。 ７ 一つ又は複数の振動減衰装置が、前記剛性の
   内部補強部材に固定的に配置されている、特許請
   求の範囲第６項に記載の耐振ホイツプアンテナ。 ８ 振動減衰装置が前記アンテナ部片内で、機械
   的共鳴節付近に配置されている、特許請求の範囲
   第５項に記載の耐振ホイツプアンテナ。 ９ 前記振動減衰装置が、シヨツトによる重心移
   動装置からなる、特許請求の範囲第７項に記載の
   耐振ホイツプアンテナ。