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九三式探信儀(93しきたんしんぎ)または九三式水中探信儀(93しきすいちゅうたんしんぎ)は、大日本帝国海軍(日本海軍)が開発した艦艇搭載用の水中探信儀(アクティブ・ソナー)。

開発までの経緯編集

日本海軍は、第一次世界大戦中にイギリス政府の要請に基づいて船団護衛を目的とする第二特務艦隊を地中海に派遣し、その際にイギリス海軍の駆逐艦が使用していた曳航式の水中聴音機を初めて見聞した。現地部隊がこうして得た情報は帰国後に海軍省に報告され、これを重視した同省は大戦終了後に英国駐在の大使館付武官や監督官にこれらの装置の調査を行わせ、1921年大正10年)頃より英国から各種水中聴音機を購入した。更に1923年(大正12年)頃には海軍艦政本部監督官としてパリに在駐していた名和武造兵大尉ポール・ランジュバンによる「ランジュバン式水晶送波器」の発明を知り、これを調査した上で海軍省に試験購入を提案したところ、同省ではこれを測深儀として購入することを決定し、さらに昭和初め頃にフランスのSCAM社製より潜水艦探知装置を購入して横須賀で駆潜艇を使った研究と実験が行われた。これらの成果を参考に兵器化が進められ、1933年(昭和8年)に九三式探信儀として採用されるに至った[1][2][3][4]

概要編集

九三式探信儀の構成要素は、主に発受振装置、操縦装置、指揮装置からなり、当初は艦内電源が直流の小艦艇用(一型)、交流の小艦艇用(三型)、潜水艦用(四型)の3つに区分されたが、後に送受波器を磁歪式とした五型が整備された[5]

発受振装置編集

本器は高周波電力を発生する発振器を主体とする「発振系」、受波器で変換された信号の増幅・検波を行う受振器を主体とする「受振系」、発振・受振系と送受波器間の電路の接断を行う「送受継電器」、発振系からの電力を受けて音波を送波し、目標からの反響音を受振する「送受波器」より構成され、その原理は発振用真空管によるハートレー回路により発振を行い、電力を増幅用真空管により増幅して送受継電器および励磁器を通じて送波器に送り、目標からの反射音を受振器によりヘテロダイン検波して聞き取るものだった。

送受波器は「九三式送波器」と呼ばれる共振周波数17.5kHzの水晶式送受波器を採用しており、これは鉄板上に厚さ5㎜、長さ40㎜、幅20㎜の水晶片140個を並べ、この上面に30mmの鉄板を乗せて水晶片を挟んで貼り付けた物だった。この送波器は衝撃に対して極めて弱いという欠点があったため、水上艦艇では爆雷攻撃前に送波器を上昇させて艦内に収容し、昇降用の艦底開口部に設けた堰戸弁を閉じることにより爆雷攻撃時に送波器内の水晶圧電体の破損や剥離などの事故を防止した。また水晶原石はその全てをブラジルからの輸入に依存していたため、戦争の進展に伴って1942年(昭和17年)には供給が途絶し、1943年(昭和18年)には国内手持ち品のみに頼る状況となって大幅に不足をきたした為、1944年(昭和19年)から送受波器をAF合金による磁歪式とした改良型が少数製造された。これは水晶式と比較した場合衝撃による破損や温度変化による能力の変化等がなく、音響出力も水晶式と比較して一桁増加するなどの利点があった。また当初は送波器に整流覆(ソナードーム)が無かった為航走時の自艦発生雑音が大きく、さらに指向性が先鋭すぎて探知後の失探が多いという欠点も指摘されたので、整流覆については開戦後にイギリスから鹵獲したASDICに附属していた物を模倣した固定式の鉄製整流覆が昭和19年頃より駆逐艦に装備され、その結果それまでは12ノット以上では無効となっていたところを約18ノットまで有効となり航走中の探知能力が向上した。指向性の問題については予め聴音機で方向を確かめた後に測距を行うように用法が工夫された[4][6][7]

操縦装置編集

艦底には送波器を突出させて旋回させるための油圧整動機による操縦装置が付属し、探信室の操縦ハンドルによって遠隔操作された。これには入渠することなく送受波器の換装ができるなどの長所がある一方で、昇降旋回装置の重量容積が極めて大きく、装備にあたって長期の入渠工事を必要とする欠点があった[5]

九三式探信儀一型操縦装置主要目(その1)[8]

  • 機構装置重量:2113.8 kg
  • 電動装置重量:2083.5 kg
  • 装備全重量:3207.3 kg
  • 昇降行程:1m
  • 開閉行程:470 mm
  • 送波器突出量:400mm[注釈 1]
  • 機能大要
    • 旋回秒時:1分間29回
    • 昇降秒時:10ー14秒
    • 開閉秒時:10秒

指揮装置編集

指揮装置は主に送波器の方向を示す方向指示装置と目標の距離を示す距離指示装置からなっており、送波器を任意の方向に指向して探信音を放ち、目標からの反響音を受聴器で聴取しつつ、この時に方向および距離指示器の指針を読み取る事で目標の方向と距離を判定した。この方式は反響の探知を聴覚に依存しており至近距離での探知が不明瞭となる欠点があった為、昭和19年頃からは能力向上を目的として、ASDICの記録式距離指示装置を模倣、国産化した記録装置が新たに装備された。これはヨウ化カリウム澱粉紙による反響の自動記録を行う装置で、前述の器材と併せて対潜攻撃の対勢判断に利用された。なお各装置の大まかな構成と機能は以下のようになっていた[9][8][4]

  • 方向指示装置:主に送波器の方向を示した。
    • 主方向指示器:探信室に装備され送波器の方向と転舵角を示す。
    • 従方向指示器:艦橋に装備され送波器の方向を示す。
    • 方向発信器:方向指示器に送波器の方向を伝える。
    • 転舵発信器:艦橋に装備され転舵角を主方向指示器に伝える。
  • 距離指示装置:指度3,000mと6,000mの二重目盛りの距離時計式で、受聴器で聞き取る反響音と併せて距離の判定に使用された[4]
    • 距離指示器:探信室に装備され、反響と連動してホニックモーターにより起動・停止する距離指針により探知距離を示し、発振時限調定装置を有した。
    • 距離受信器:艦橋に装備され探知距離を受信する。
    • 距離発信器:探信室に装備され探知距離を艦橋に伝えるセルシン電動機。
    • 電鍵:探信室に装備され発振時隔および発振時限を切換える。調整・手動・自動・8秒・4秒の切換え装置を持つ。
    • 受聴器:探信室に装備され、目標からの反響音や推進音等を聞き取る。
  • 記録装置:主に記録器と増幅器からなり前者は艦橋に、後者は探信室に装備された。記録器は定速度電動機により、記録紙の繰り出しと記録ペンの駆動を一定速度で行う機構を主体とした物で、反響の自動記録を行い視覚による距離の読取りと探知物体の虚実判定に使用された。記録範囲は1,000mおよび2,500mで距離転換器により切換えられ、記録紙の繰出し速度は尺度1,000mの時の一分間に42mm、尺度2,500mの場合は一分間に16.8mmとなっていた。また記録器表面には敵艦の直上通過の時刻を予測し爆雷投射の指導を合理的に行うための投射指揮盤が附属した。
九三式探信儀主要目[5]
一型 三型 四型 五型
装備艦種 駆逐艦
(直流艦)
駆逐艦
(交流艦)
潜水艦 駆逐艦
哨戒艦艇
周波数(kc) 17.5 同左 同左 16,19
探知能力(m) 12ktで約1,300 3~5ktで2,500 12ktで約2,000
測距精度(m) ±100
指向性(度) 12
方向精度(度) ±3
音波型式 非減衰波
発振器 真空管
受信器 ヘテロダイン式
指示方式 読取式
送波器 水晶式 磁歪式
操縦装置
昇降 油圧整動器
旋回 油圧整動器
整流覆
電源
発振器 M-G 整流器 M-G
受信用 M-G 整流器 M-G
操縦用 DC100V AC220V DC220V DC100V
総重量(kg) 2,000 1,800 2,000

探知性能編集

理論上の最大探知距離は5,900m以上で標準としては以下のようになっていたとされるが、実際には環境や自艦の速力、装備艦種など様々な要因で探知距離は大きく変化した[10]

なお500m付近からは潜水艦の推進器音を聴取することも可能だったため、昭和18年発行の水中測的参考書では「500m以内からは探信儀聴音の併用を忘れない事」、「300m以内においては、探信儀は専ら聴音に用いる事を例とし、なしうれば直上まで接近のうえ爆雷攻撃を行う事」としていた[11]

探知距離の標準と一例
潜航潜水艦を目標とした場合の標準値(型式不明)[12]
探知速力[注釈 2] 最大探知距離 確実探知距離 最小探知距離
6kt 5,000m 2,000m 150m [注釈 3]
10kt 4,000m 1,500m
12kt 3,500m 1,000m
14kt 2,500m 1,000m以内
駆逐艦「時雨」の探知距離[13]
探知速力 最大探知距離 確実探知距離 備考
6kt 3,800m 3,000m 目標:伊26(速力3kt)

場所:トラック(水深:3,000m)

12kt 2,950m 2,500m
14kt 2,650m 1,800m
第二十二号海防艦の報告による探知距離[10]
 探知速力   目標(潜水艦)速力   探知距離 
停止 7.5kt  約4200m
12kt  約3000m
14kt  約1800m


脚注編集

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注釈編集

  1. ^ 船底より送波器中心まで
  2. ^ 探信中の自艦の速力。
  3. ^ 目標の深度や記録器の有無などによって差異がある。一例として昭和19年の『対潜兵器 懇談会摘録』によれば目標の深度が30mの時は最短探知距離200m、80mでは300m、100mでは400mとなっていた。また同資料では記録器を装備している場合は50mまで探知できる例もあったと言われている。

出典編集

参考文献編集