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船舶電気装備技術講座 〔艤装工事及び保守整備編〕 (GMDSS)

 事業名 船舶の電気装備に関する技術指導等
 団体名 日本船舶電装協会 注目度注目度5


2・7 レーダー・トランスポンダー
 トランスポンダー(transponder)は、送信される電波を受信し、それをそのまま、あるいは、符号を付けたり、又は周波数を変えるなど応答の送信をする一種の無線装置である。これと類似するもので通信衛星や放送衛星などに搭載され、地上からの通信の内容を、衛星から再送信する装置もトランスポンダーであり、これは中継器(repeater)と呼ばれることもある。
 ここで説明するレーダー・トランスポンダーは、船舶、航空機のレーダーからの電波を受信しその応答電波を発射し、それをレーダーが受信したときに、遭難者からの信号であることの符号が付されているものである。ほぼ同種の装置にレーダー・ビーコンがあるが、これは、陸地などの固定地点に取付けられる航路標識の一種で、その応答の符号は捜索救難のものと異なっている。
 この捜索救難用のレーダー・トランスポンダーはわが国で開発されたものであって、従来は救助船が遭難船又は生存艇に近付くには無線方位測定機あるいはホーミング装置が使用されたのに代って、レーダーの使用を助ける装置である。この装置は、Search And Rescue Transponderを略してSARTと呼ばれており、その動作は次の通りである。
 空中線は送受とも導波管にスロットを切ったスロット空中線である。3cm波帯(9GHz帯)のレーダーの送信周波数は、海岸局が9,200〜9,300MHz、船舶局と航空局が9,300〜9,500MHzであり、いずれの周波数の電波も受信できなければならない。そのために広帯域の直接検波の受信機で、受信したレーダー・パルスは増幅され応答時間信号発生器とモニタ・スピーカに送られる。モニタ・スピーカからは、レーダーの空中線がSARTの方を向いたときのレーダー・パルスの繰返し周波数の音が短時間聞こえ、付近に船舶がいることを知らせる。レーダー・パルスの繰返し音は船舶ごとに異なるので付近の船舶の隻数も分かる。スピーカーの代りに受信を点灯で知らせるものもある。応答時間信号発生器では、受信パルスをトリガとし送信機を駆動する応答時間信号などを作る。受信抑止信号発生回路は、応答送信の間、受信機を断にする信号の発生回路で、周波数掃引信号発生回路は次のような役目をもっている。すなわち、SARTの信号を受信するレーダーの受信機の受信周波数はSARTの受信機のように広帯域ではなく、その送信周波数に応じた狭帯域である。したがって、SARTの応答送信は上の周波数帯のすべての受信機で受信できなければならない。そのために、SARTの送信は、この周波数範囲をのこぎり歯状に変化させる形にし、その信号が周波数掃引信号発生回路で作られる。結果的な送信信号の長さは100μsでありこの信号のすべてが受信されたとすればレーダーのPPIの指示面のSARTの位置から遠方に150m×100(μs)=15km(約8海里)の尾を引くことになる。しかし、実際はこの100μsの間に12回幅300MHzをのこぎり歯状に変化させているため、尾のうちの受信可能な部分のみが映像として現れ、12点の破線の尾となる(のこぎり歯状の電圧の急速立上り部に一部短時間の受信信号があるので、よく見るとこの尾は破線でなく一点鎖線である)。このような連続の短点が捜索救助用のトランスポンダーの識別符号として規定されている。レーダーがSARTに近付くとその空中線の向きに関係なくSARTは応答をするので、映像は同心円となり、遭難者に近付いたことが分かり、またSARTの受信音も連続になる。
 レーダー・トランスポンダーの電源は一次電池で、当面、二酸化マンガン・リチウム電池が使用されている。
 前項の非常用位置指示無線標識装置はそれ単独では装置へのホーミング機能はない。したがって、このためGMDSSでホーミング装置であるレーダー・トランスポンダーを遭難船と生存艇に併せて積付けることがワンセットとなり、この方も非条約船にも装備されるように決定されている。船舶救命設備規則の第40条(及び関連の船舶検査心得)にその性能要件の規定があり、電波法関係では、このトランスポンダーは「捜索救助用レーダー・トランスポンダー」と呼ばれ、無線設備規則の第45条の3の2に性能規定と別に指定周波数帯の告示がある。
 
2・7・1 レーダー・トランスポンダー(SART)の概要
 船舶又は航空機に装備されている9ギガヘルツ帯のレーダー電波に応答して同じ9ギガヘルツ帯の電波をレーダー・トランスポンダーから発信し、それを船舶又は航空機のレーダー映像面に発信位置を一列の輝点で表示させるホーミング装置である。船舶からのレーダー・トランスポンダーの探知距離はSARTの海面上の高さ及びレーダーの空中線の高さにより変り、数海里であるが、航空機ではさらに遠くから遭難者を発見できる。
 このレーダー・トランスポンダーは、船舶安全法上の名称で、電波法では捜索救助用レーダー・トランスポンダーと呼ばれている。IMO決議A.604(15)「捜索救助活動に使用する生存艇用レーダー・トランスポンダーの性能標準」の概要を次に示す。
(1)はじめに
 9GHzの捜索救助用トランスポンダー(SART)は、関連のITU-Rの勧告の要件と決議A.569(14)に規定する一般要件に加えて次の性能標準に適合すること。
(2)一般
 SARTは、連続の点の方法で救助隊のレーダーに遭難者の位置を示すことができること。同時に以下の条件も満たすこと。
(a)SARTは次の機能を備えていること。
(1)非熟練者でも容易に始動できること。
(2)不用意な始動を防ぐ手段を備えていること。
(3)正しく動作していることを示し、さらに、レーダーがSARTをトリガしている事実を遭難者に知らせる可視又は可聴、あるいはその両方の機能を備えていること。
(4)手動で動作と動作中止ができること;自動動作の準備が含まれることもある。
(5)送信待ちの状態の指示が備えてあること。
(6)20mの高さから水中に落下しても損傷しないこと。
(7)少なくとも5分間、10mの水圧でも水密であること。
(8)規定の水没状態で45℃の急激な温度変化があっても水密を保つこと。
(9)生存艇の一部となっていない場合は、浮くことができること。
(10)装置が浮くことができる場合、係留に適する浮くロープを備えること。
(11)海水と油の過度の影響を受けないこと。
(12)太陽への長期の暴露で劣化しないこと。
(13)見付けやすいように全表面は黄色/オレンジ色のものとすること。
(14)生存艇を傷付けないよう外部構造は平滑なこと。
(b)SARTは96時間の送信待ちの状態に加えて、送信待ちの時間のあと、1KHzのパルス繰返数で連続して呼掛けられたときに8時間のトランスポンダーの送信ができる十分な電池容量をもつこと。
(c)SARTは-20℃〜+55℃の周囲温度で動作できるよう設計すること。また、-30℃〜+65℃の温度範囲を通して保存で損傷しないこと。
(d)SARTの空中線の装備高さは少なくとも海面上1m以上であること。
(e)垂直空中線の垂直指向性と装置の水力特性はきびしい海象状態で、SARTが捜索レーダーに応答できるものであること。空中線の水平指向性は実質的に全方向性であること。送信と受信には水平偏波を使用すること。
(f)SARTは、決議A.477( )とA.222(VII)に適合する航海用レーダーにより空中線高さ15mで、少なくとも10海里以内で呼掛けられたとき正しく動作すること。高度3,000ftで、10KWの尖頭送信出力の航空機のレーダーにより、30海里以内の距離で呼掛けられたときにも正しく動作すること。
(3)技術特性
 SARTの技術特性はITU-Rの勧告628(MOD F)「捜索救助用レーダー・トランスポンダーの技術特性」によること。
 その最小技術特性は概要次のようになっている。
(1)周波数9,200〜9,500MHzを掃引すること
(2)水平偏波
(3)掃引は、7.5±1μs
(4)掃引の型式はのこぎり歯状で、掃引復帰時間は0.4±0.1μs以下
(5)パルス状の送信幅の定格100μs
(6)EIRP(等価等方実効放射電力)400mW以上
(7)実効受信感度は-50dBm以上
(8)動作時間と温度範囲は別途規定
(9)送信後の回復時間は10μs以下
(10)実効空中線高さは≧1m
(11)レーダー信号の受信と送信開始の応答遅延時間は0.5μs以下
(12)空中線の垂直ビーム幅は25°以上
(13)空中線の水平ビーム幅は、全方向±2dBで、サイドロープ抑圧をし、レーダー空中線のサイドロープによる不要な呼掛けを防ぐ手段があること。
(4)表示
 一般要件の決議A.569(14)に規定された項目に加えて、装置の外部に次をはっきりと示すこと。
(1)簡単な取扱いの説明
(2)使用一次電池の有効期限
 図2・26はSARTの電子装置部分を図2・27にSARTの応答に関するブロックダイヤグラムを示す。
 
図2・26 SARTの電子装置部分
 
図2・27 SARTの応答に関するブロックダイヤグラム
 
2・7・2 小型船舶用レーダー・トランスポンダー
 前節の小型船舶用EPIRBと同様に総トン数20トン未満の小型船舶と小型漁船に新しく小型船舶用のレーダー・トランスポンダーが導入された。この小型船舶用のレーダー・トランスポンダーは、EPIRBと同様に大型船舶用に比べて次の点で簡易化されている。
(1)連続作動時間の内の待機状態の時間の96時間が半分の48時間となった。送信時間は8時間と変化はないが、低容量の電池の使用ができる。
(2)落下試験の高さが20mから5mと低くなり、構造の簡易化が可能となった。
(3)水密度が深さ10mで5分間から、深さ2mで5分間に変わった。







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