JP2001333487A

JP2001333487A - 屈曲型送受波器

Info

Publication number: JP2001333487A
Application number: JP2000150034A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shiba; 博史芝
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-11-30
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: JP3520837B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広帯域で送波効率がよく，且つ水深が変わって
も共振周波数の変わらない，小型・軽量で低周波数の音
波放射を行う屈曲型送受波器を提供する。【解決手段】円筒形状振動子２は信号ケーブル８から電
気信号を受けて軸方向に伸縮する。円盤状のリング３
ａ，３ｂは円筒形状振動子２の両端部をボルト４及びナ
ット４０のネジ締結によって保持する。リング３ａ，３
ｂの円周囲及び外面側を覆い，屈曲振動モードで振動す
る軸方向振動板５は、複数のスリット７によって複数に
分割されている。軸方向振動板５の両端部にも、屈曲振
動モードで振動する円盤状の端面振動板１０がそれぞれ
設けられる。軸方向振動板５と端面振動板１０との機械
的共振周波数を異ならせることにより、広帯域音波放射
特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水中で音波を送受信
（送受波）する屈曲型送受波器に関し、特に円筒形状の
軸方向に複数のスリットを設け，これらスリット間に形
成された複数の軸方向振動板を円筒の内側に設けた円筒
形状振動子の軸方向振動により屈曲振動させ、水中で音
波を送受信する屈曲型送受波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の屈曲型送受波器は、例え
ば特開平３−１１８９８号公報あるいは特開平２−３０
９７９９号公報に示されるように、円筒形状の圧電素子
（振動子）の周囲，且つ軸方向に両端を上記圧電素子の
端部に固定した複数の軸方向振動板を設けている。上記
軸方向振動子は、円筒形状の金属板の軸方向に複数のス
リットを入れることで実質的に複数個の軸方向振動子に
分割されており、上記圧電素子の軸方向伸縮（振動）に
より駆動されて、屈曲振動モードの振動を行っている。
上記軸方向振動子は屈曲振動モードを利用することによ
って共振周波数が低くなるので、上記屈曲型送受波器は
低周波の音波の送受信を小型・軽量な機器で行うという
目的に用いられている。

【０００３】図１２は上記特開平３−１１８９８号公報
あるいは特開平２−３０９７９９号公報に開示されたと
類似の従来技術による屈曲型送受波器を軸方向に約１／
４載欠して断面で示した斜視図である。この屈曲型送受
波器の軸方向の振動板（軸方向振動板）５は、開示され
た技術による軸方向振動板（複数）の周囲がほぼ円筒形
状になっているのに対して、中央部が凹んだ円筒形状に
なっている。この振動板５の形状は屈曲型送受波器の耐
水圧性を向上させる効果があるが、屈曲型送受波器の他
の構成は従来技術とほぼ同じと考えてよい。

【０００４】図１２に示した屈曲型送受波器は、複数積
層された円筒形状振動子２の両端面に中央（軸）に穴の
ある円盤状の２つのリング３ａ及び３ｂをそれぞれ設
け、リング３ａと３ｂ間を円筒形状振動子２の軸中心に
おいて，円筒形状振動子２をボルト４により締め付け固
定している。なお、リング３ａ及び３ｂの円盤直径は、
円筒形状振動子２の最大直径より大きくしている。一般
には金属板で構成される振動板５は、リング３ａ及び３
ｂの円周を取り巻くように配置され、両端部が複数の固
定ネジ９０によってリング３ａ及び３ｂにそれぞれ固定
されている。そして、振動板５は、円筒形の軸方向に複
数のスリット７を設けることにより、複数の振動板を構
成する。また、振動板５の外周囲及びリング３ａ，３ｂ
の外縁部は弾性を有するゴム製のゴムブーツ６により覆
われ、この屈曲型送受波器は水密保護されている。

【０００５】次に、図１２及び図１３を併せ参照し、図
１２に示した屈曲型送受波器の動作を説明する。

【０００６】信号ケーブル８から複数積層された円筒状
振動子２の両端間に振動板５の各各の屈曲振動モードで
生じる機械共振周波数ｆｒと同じ周波数ｆｒの電気信号
を加えると、円筒状振動子２は周波数ｆｒで軸方向に伸
縮駆動されて振動する。すると、円筒形状振動子２の機
械振動により、振動板５は円筒形状振動子２の軸方向に
振動駆動され、振動板５には屈曲振動モードが発生す
る。つまり、信号ケーブル８から電気信号を加えること
により，円筒形状振動子２が伸張すると（図１３（ａ）
参照）、振動板５はリング３ａ（及び３ｂ）の円筒状振
動子２側の端部を振動の支点Ａとして凹部が円筒の外側
方向に張り出す（一点鎖線で示す）。一方、円筒形状振
動子２が収縮すると、振動板５は支点Ａを基準にして凹
部が円筒の内側方向に凹む（実線で示す）。即ち、この
振動板５は上記電気信号の印可によって屈曲振動モード
で振動することになる（以上、図１３（ａ）参照）。

【０００７】なお、この屈曲型送受波器は、水中深度の
変化に伴う水圧変化によって、上記支点が変化する。即
ち、水圧が高くなると支点Ｂがリング３ａ（及び３ｂ）
の内面側の端部である支点Ａに変化し、振動板５の共振
周波数ｆｒが高い方に移動する（図１３（ａ）及び
（ｂ）参照）。この支点の変化は、所望の送信周波数で
の送波効率を低下させるという問題を生じていた。

【０００８】ここで、円筒形状振動子２の機械振動の周
波数ｆｒは振動板５の屈曲振動モードで生じる機械共振
周波数ｆｒと同じにする。従って、振動板５は屈曲振動
モードによる機械的共振を生じ、図１２の屈曲型送受波
器は低周波で効率の高い音響出力を得ることができる。
振動板５の屈曲振動モードにおける機械的共振周波数ｆ
ｒは、各振動板５のディメンジョンを長さＬ（ｃｍ），
厚みｔ（ｃｍ），縦弾性係数Ｅ（ｋｇ／ｃｍ² ），密度
ρ（ｋｇ／ｃｍ³ ），ポアソン比σ，振動系により定ま
る無次元係数をαとすると、近似的にｆｒ≒απｔ｛Ｅ
／３（１−σ²）ρ｝^1/2 ／２Ｌ² と表せる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
る屈曲型送受波器は、小型・軽量で低周波数の音波放射
を行うことができるものの、構成する振動板の屈曲振動
モードによる機械的共振周波数ｆｒが振動板の材質及び
寸法に依存して１つに決まってしまい、送受波器の帯域
が狭いと言う問題があった。

【００１０】また、この種の屈曲型送受波器は、水中深
度変化に伴う水圧変化により屈曲振動を行う振動板の屈
曲振動の支持点が変化し，振動板の屈曲振動モードが変
化するため、上記振動板の共振周波数ｆｒが変化し、所
望の送信周波数での送波効率が低下するという問題があ
った。

【００１１】さらに、この種の屈曲型送受波器は、屈曲
振動を行う振動板の駆動力が複数積層された円筒形状振
動子の軸力のみに頼っているため、大型で低周波の音波
放射を行う送受波器に比べると送波効率が悪く、大振幅
の音波を放射するには円筒形状振動子の駆動に高電圧を
要し、上記駆動用の出力トランス，信号ケーブルといっ
た周辺部材が大型化してしまうという問題があった。

【００１２】従って本発明の目的は、上述した従来技術
による欠点を解消することにあり、小型・軽量で送波効
率良く低周波数の音波放射を行う振動板の屈曲振動モー
ドを利用した屈曲型送受波器において、一定以上の送波
レベルを得る周波数帯域幅である送波比帯域幅を広く
し，また水中深度の変化により振動板の共振周波数が変
化することなく所望の送信周波数で送波効率良く音波放
射し，且つ送波効率をさらに向上させた屈曲型送受波器
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の一つによる屈曲
型送受波器は、電気信号を受けて軸方向に伸縮する円筒
形状振動子と，前記円筒形状振動子の両端部を保持する
ように前記軸中心部においてボルトの頭及びその先端部
に設けたナットによってネジ締結される前記円筒状振動
子より直径の大きい円盤状リングと，端部が二つの前記
円盤状リングの円周囲及び外面側をそれぞれ覆うと共に
複数のスリットが円筒の軸方向に設けられ前記円筒形状
振動子の軸方向伸縮により屈曲振動駆動される複数の軸
方向振動板とを備えて水中に音波放射する屈曲型送受波
器において、前記円盤状リング及び前記ボルトの頭及び
前記ナットと間隔をあけるように前記軸方向振動板の両
端部に結合された円盤状の端面振動板を設けたことを特
徴とする。

【００１４】本発明の別の一つによる屈曲型送受波器
は、電気信号を受けて軸方向に伸縮する円筒形状振動子
と，前記円筒形状振動子の両端部を保持するように線材
によって締め上げ固定される前記円筒状振動子より直径
の大きい円盤状リングと，端部が二つの前記円盤状リン
グの円周囲及び外面側をそれぞれ覆うと共に複数のスリ
ットが円筒の軸方向に設けられ前記円筒形状振動子の軸
方向伸縮により屈曲振動駆動される複数の軸方向振動板
とを備えて水中に音波放射する屈曲型送受波器におい
て、電気信号を受けて軸方向に伸縮する円筒形状振動子
と，前記円筒形状振動子の両端部を保持するように線材
によって締め上げ固定される前記円筒状振動子より直径
の大きい円盤状リングと，端部が二つの前記円盤状リン
グの円周囲及び外面側をそれぞれ覆うと共に複数のスリ
ットが円筒の軸方向に設けられ前記円筒形状振動子の軸
方向伸縮により屈曲振動駆動される複数の軸方向振動板
とを備えて水中に音波放射する屈曲型送受波器におい
て、前記円盤状リングの端面部が、前記軸方向に対して
円形の断面形状を有し、前記軸方向振動板の両端部が、
前記円盤状リングの前記円形断面部で曲げられて前記軸
の中心方向に向かって延ばされると共に，その延ばされ
た先端部を前記軸中心部に設けたボルトの頭及びその先
端部に設けたナットでそれぞれ押さえていることを特徴
とする。

【００１５】該屈曲型送受波器は、前記端面振動板との
接触部である前記円盤状リングの前記円形断面が、前記
軸方向振動板の屈曲部より前記軸中心部寄りに移されて
いる構成をとることができる。

【００１６】前記二つの発明における屈曲型送受波器の
一つは、複数の前記軸方向振動板の幅の少なくとも一つ
が、他の軸方向振動板の幅と異なっている構成をとるこ
とができる。

【００１７】前記二つの発明における屈曲型送受波器の
別の一つは、複数の前記軸方向振動板の少なくとも一つ
の厚みが、他の軸方向振動板の厚みと異なっているがそ
れぞれ異なる構成をとることができる。

【００１８】前記二つの発明における屈曲型送受波器の
さらに別の一つは、複数の前記軸方向振動板の少なくと
も一つの凹状の最小曲径が、他の軸方向振動板の凹状の
最小曲径と異なっている構成をとることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００２０】図１は本発明による屈曲型送受波器の実施
の形態の一つを軸方向に約１／４載欠して断面で示した
斜視図である。図２は図１の実施の形態の動作を説明す
るための部分断面図である。また、図３図１の実施の形
態における特性例を示す図である。

【００２１】図１を参照すると、図１の実施の形態によ
る屈曲型送受波器は、従来技術である図１２の屈曲型送
受波器に用いた複数積層接着された円筒形状振動子２と
リング３ａ及び３ｂとボルト４とを含む。円筒形状振動
子２には信号ケーブル８から円筒状振動子２の両端間に
周波数ｆｒの電気信号が加えられる。円筒形状振動子２
は、また、両端をリング３ａ及び３ｂで挟まれ、ボルト
４の頭とナット４０によって締め込まれて（締結され
て）いる。

【００２２】円筒形状振動子２の軸方向に屈曲モード振
動を行う（軸方向）振動板５は、端部がリング３ａ及び
３ｂの円周及び外面方向を覆い，且つ接するように配置
される。振動板５はリング３ａ及び３ｂのさらに外面側
に複数の突部を有している。この振動板５は、円周を複
数のスリット７によって軸方向に分割することによって
複数の振動板５となっている。なお、スリット７はリン
グ３ａと３ｂとの間に設けられる。

【００２３】振動板５の上下の端面（突部）には、円盤
状の端面振動板１０がネジ９によって上記突部にそれぞ
れ固定されている。この端面振動板１０は、一般に薄い
金属板で構成され、上記円盤の面は必要に応じてフラッ
ト（平面），コンケーブ（円筒端面に対して凹面）ある
いはコンベックス（凸面）形状にしてよい。端面振動板
１０は、リング３ａ及び３ｂの中心部がボルト４とナッ
ト４０とによって固定され，周辺部が円筒形状振動子２
によって軸方向に伸縮駆動されるので、リング３ａ及び
３ｂの周辺部の振幅が大きい屈曲振動モードの振動を行
う。なお、端面振動板１０の振動を妨害しないように、
振動板５のリング３ａ，３ｂを覆う部分，ボルト４の頭
及びナット４０と端面振動板１０とは、端面振動板１０
の振動によっても接触しない間隔が保たれている。

【００２４】ここで、振動板５の屈曲振動モードによる
機械的共振周波数Ｆｒ１と、端面振動板１０の屈曲振動
モードによる機械的共振周波数Ｆｒ２とは、上述の近似
式の使用あるいは実験によって，異なる周波数になるよ
うに設計する。また、複数の振動板５とネジ９を覆うよ
うに，この屈曲型送受波器の周囲にはゴム製のゴムブー
ツ６が接着剤により密着されており、さらに信号ケーブ
ル８のゴムブーツ６からの引き出し部は樹脂が充てんさ
れて水密保護されている。

【００２５】次に、図１の実施の形態による屈曲型送受
波器の動作について、図１，図２及び図３を併せ参照し
て説明する。

【００２６】信号ケーブル８に交流の電気信号を供給す
ると、複数積層された円筒形状振動子２は励振されて円
筒の軸方向に機械的振動（伸縮）を発生させる。円筒形
状振動子２の上下端面にそれぞれ接着され，ボルト４の
頭とナット４０とによって締め付けられているリング３
ａ及び３ｂは、円筒形状振動子２の軸方向振動に従って
軸方向の対応方向に動く。即ち、円筒形状振動子２を押
さえつけているリング３ａ及び３ｂは、円筒形状振動子
２の伸張によって振動板５の突部を軸方向に押し上げ、
振動板５を円筒形状の軸方向に伸張させる（図２の実線
参照）ことによって振動板５の屈曲振動モードを発生さ
せる。すると、振動板５の外面方向，つまり屈曲型送受
波器の径方向に音波（音響）放射が行われる。

【００２７】また、振動板５が円筒形状の軸方向に伸張
する際、端面振動板１０はリング３ａ及び３ｂと振動板
５との接触面を支点として円筒（円盤）の径（外周）方
向が圧縮される（図２の実線参照）。この結果、端面振
動板１０にも周辺固定円板の屈曲振動モードが発生す
る。なお、振動板５による音響放射面の振幅と端面振動
板１０の振動による音響放射面の振幅とは逆方向であ
る。端面振動板１０の上下端面（外面）からは屈曲振動
モードにより音波が放射され、放射された音波は円筒状
の屈曲型送受波器の側方に回り込み，つまり、端面振動
板１０が生じる音響放射が振動板５の振動による音響放
射に加わり、図１の実施の形態による屈曲型送受波器は
径方向の音圧を振動板５だけの場合より高くできる。

【００２８】ここで、上述の通り、振動板５と端面振動
板１０とは屈曲振動モードによる機械的共振周波数ｆｒ
が異なっているため、振動板５の機械的共振周波数Ｆｒ
１，端面振動板１０の機械的共振周波数Ｆｒ２とし，Ｆ
ｒ１＜Ｆｒ２のときは、図３の破線で示す高域側で広帯
域な送波レベル曲線を示す。また、Ｆｒ１＞Ｆｒ２のと
きは、一点鎖線で示す示す低域側で広帯域な送波レベル
曲線を示す。図３に示すように図１の実施の形態による
屈曲型送受波器は、実線で示した従来の屈曲型送受波器
（図１２参照）の送波レベル曲線に比べ広い送波比帯域
幅を得ることができている。このように、図１の実施の
形態による屈曲型送受波器は、振動板５及び端面振動板
１０の２つの振動板の機械的共振による共振周波数の相
乗効果により、一定以上の送波レベルを得ることのでき
る周波数帯域幅である送波比帯域幅が広がるという効果
がある。

【００２９】図４は図１の実施の形態の変形例の一つの
部分概観図である。図４は図１の実施の形態による屈曲
型送受波器のゴムブーツ６を剥がして振動板５を強調し
て示す斜視図である。また、図５は図４の変形例による
特性例を示す図である。

【００３０】図１の実施の形態では、振動板５がリング
３ａ及び３ｂの各各の円周囲及び端面の一部を覆うよう
に形成されている。そして、リング３ａと３ｂ間にはリ
ング３ａ及び３ｂを取り巻く振動板５に複数のスリット
７を円筒の軸方向に設け、複数の振動板５を構成してい
る。この振動板５の各各の幅Ｗは均等幅であり、図３の
実線で示す通り、振動板５の各各の機械的共振周波数Ｆ
ｒは同一である。

【００３１】しかし、図４の変形例における（軸方向）
振動板５Ａの幅Ｗは、少なくとも一つの振動板５Ａの幅
Ｗが他の振動板５Ａの幅Ｗと異なっている。言い換えれ
ば、複数のスリット７の間隔が不均一になっている。図
示の例では、振動板５１の幅ＷＡが振動板５２の幅ＷＢ
より狭くなっている。従って、振動板５１の屈曲振動モ
ードによる機械的共振周波数ＦｒＡは、剛性，つまり縦
弾性係数Ｅが減少するので、振動板５２の屈曲振動モー
ドによる機械的共振周波数ＦｒＢより低くなる（図５参
照）。このため、図４の変形例による屈曲型送受波器の
送信音波の周波数帯域幅は、図５の破線で示したように
両者の共振特性を合成したものになり、一定以上の送波
レベルを得ることのできる周波数帯域幅である送波比帯
域幅を広げることができる。なお、振動板５Ａの幅Ｗ
は、２種類に限定されるものではなく、所要特性に従っ
て種種選択されてよい。

【００３２】図６は、図１の実施の形態の変形例の別の
一つの部分概観図であり、図１の振動板５から変形され
た部分を強調した振動板５Ｂを示している。

【００３３】図６の変形例における複数の（軸方向）振
動板５Ｂの少なくとも一つの凹形状の最小曲径Ｒあるい
は厚みｔが、他の振動板５Ｂのそれらと異なる構成とな
っている。つまり、複数の振動板５Ｂの凹形状の最小曲
形Ｒあるいは厚みｔが少なくとも２種類以上である構成
となっている。振動板５Ｂの最小曲径Ｒが小さくなる，
あるいは厚みｔが増すと、振動板５Ｂの剛性が増し，つ
まり縦弾性係数Ｅが増すので、振動板５Ｂの機械的共振
周波数Ｆｒが低下する。図６の変形例においても、振動
板５Ｂの屈曲振動モードによる機械的共振周波数Ｆｒが
２種類以上となるので、図４の変形例と同様に、複数の
振動板５による送信音波の周波数帯域幅は、上述の図５
の破線に示したような，複数の共振特性を合成した広い
ものになる。

【００３４】図７は本発明による屈曲型送受波器の実施
の形態の別の一つを軸方向に約１／４載欠して断面で示
した斜視図である。図８は図７の実施の形態における特
性例の一つを示す図である。図９は図７の実施の形態の
動作を説明するための部分断面図である。また、図１０
は図７の実施の形態における特性例の別の一つを示す図
である。

【００３５】図７を参照すると、この屈曲型送受波器
は、複数積層接着された円筒形状振動子２の上下端面を
中央に穴がある円形断面のリング３０ａ，３０ｂでそれ
ぞれ挟み、これら全体を金属あるいはＦＲＰ繊維製のワ
イヤー（線材）２０によって締め込んでいる。ここで、
リング３０ａ，３０ｂの各各は、図１に示したリング３
ａ及び３ｂと同様に、全体としては軸中心に穴のあいた
円盤形状である。しかし、リング３０ａ，３０ｂの各各
は、振動板５に変わる複数のスリット７Ａによって端部
まで分割された振動板５Ｃとの接触面の断面を円形形状
にしている。複数の振動板５Ｃは、リング３０ａ及び３
０ｂの円形形状の円形断面部分に接しながら並べられ、
それらの両端部は上記接触面近傍で軸方向にそれぞれ曲
げられ，リング３０ａ及び３０ｂの外面側の上下端面の
中心部まで延びている。リング３０ａ及び３０ｂの外面
側の上下端面の中心部まで延びた振動板５Ｃの二つの先
端部は、リング３０ａ及び３０ｂの軸部の穴を貫通する
ボルト４の頭又はナット４０により、上下から押さえら
れ固定されている。

【００３６】なお、振動板５Ｃのリング３０ａ及び３０
ｂとの接触面は、リング３０ａ及び３０ｂの円形形状を
した断面部に合わせた曲率形状にしている。円筒状振動
子２に振動駆動用の電気信号を供給する信号ケーブル８
は、ボルト４の頭から引き出されいるが、ナット４０か
ら引き出してもよい。また、ゴム製のゴムブーツ６Ａは
ボルト４の頭及びナット４０を除いて複数のスリット７
及び複数の振動板５Ｃを覆い、覆った部分を接着剤によ
り密着している。つまり、ゴムブーツ６Ａは本実施の形
態における屈曲型送受波器の殆どを覆っている。信号ケ
ーブル８の引き出し部は樹脂が充てんされて水密保護さ
れている。

【００３７】次に、図７，図８，図９及び図１０を併せ
参照し、図７の実施の形態による屈曲型送受波器の動作
説明を行う。

【００３８】図７に示した屈曲型送受波器は、信号ケー
ブル８に電気信号を供給して円筒形状振動子２を励振さ
せ、励振された円筒形状振動子２は円形断面リング３０
ａ，３０ｂを上記電気信号の極性に対応する方向に動か
す。ここで、円筒形状振動子２とリング３０ａ，３０ｂ
とはワイヤー２０によって締め上げられ、円筒形状振動
子２にプリストレスを与えている。リング３０ａ及び３
０ｂの動きによって、リング３０ａ及び３０ｂの円形断
面部分と接触している振動板５Ｃは、例えば，円筒状振
動子２の軸方向，つまり屈曲型送受波器の軸方向に押し
広げられ、上記円形断面部分と振動板５Ｃとの接触部を
支点とした屈曲振動モードを起こす。ここで、屈曲型送
受波器を動作させる水中深度を変えて屈曲型送受波器に
かかる水圧を変化させても、振動板５Ｃの屈曲振動モー
ドの支持点（支点）は、リング３０ａ及び３０ｂの円形
断面部分と振動板５の接触面一点のみで変化しない。こ
れは、リング３０ａ及び３０ｂの振動板５Ｃとの接触面
の断面形状が円形形状であり、また振動板５Ｃのリング
３０ａ及び３０ｂとの接触面もリング３０ａ，３０ｂに
合わせた形状であるために、リング３０ａ及び３０ｂの
円形断面部分と振動板５の接触面が変化しないためであ
る。

【００３９】従って、従来技術による屈曲型送受波器が
水中深度の変化による水圧変化とともに振動板５の屈曲
振動モードの支点が変化して機械的共振周波数ｆｒが変
化していたのに対し、この実施の形態による屈曲型送受
波器では、図８の破線に示す如く、水圧（水中深度）が
変化しても振動板５Ｃの支点が１つの支点で変化しない
ため、振動板５Ｃの屈曲振動モードによる機械的共振周
波数ｆｒが水中深度によらず一定となるという効果があ
る（図８参照）。この効果は、屈曲型送受波器の送波レ
ベルが水深によらず安定するという効果をもたらす。

【００４０】また、図９を参照すると、図７の実施の形
態による屈曲型送受波器において、軸中心部にあるボル
ト４及びナット４０は、振動板５Ｃが屈曲振動モードに
より振幅しても、円筒形状振動子２と機構的に独立して
いるため動かない。従って、円筒形状振動子２が伸縮す
る際にも、振動板５Ｃはボルト４及びナット４０によっ
て端部を押さえられているので、振動板５Ｃの端部は動
かず、リング３０ａ及び３０ｂの接触面がボルト４及び
ナット４０側に押し上げられる。このボルト４及びナッ
ト４０による梃子の作用によって振動板５Ｃの音響放射
面の振幅が効率良く行われるので、この屈曲型送受波器
は従来技術による屈曲型送受波器に比較して供給電気信
号に対する効率の良い送波レベルが得られる（図１０の
破線参照）。

【００４１】図１１は本発明による屈曲型送受波器の実
施の形態のさらに別の一つを軸方向に約１／４載欠して
断面で示した斜視図である。

【００４２】図１１に示した屈曲型送受波器は、図７に
示した屈曲型送受波器のリング３０ａ及び３０ｂをリン
グ３１ａ及び３１ｂに変更した構成である。リング３１
ａ及び３１ｂは、リング３０ａ及び３０ｂが有する円形
断面を円筒形状振動子２の軸中心部よりに移動させてい
る。つまり、上記円形断面は、ほぼ半円リングの突起部
となっている。そして、振動板５Ｃの上記軸方向への曲
げ部分がリング３１ａ及び３１ｂの上記円形断面をなす
突起部との接触点となる。

【００４３】この屈曲型送受波器も、図７に示した屈曲
型送受波器と同様に、振動板５Ｃがボルト４及びナット
４０によって固定された位置を支点にした梃子の作用を
受け、図１０の破線に示したように供給電気信号に対す
る効率の良い送波レベルが得られる。

【００４４】なお、図１乃至図１１を参照して説明した
屈曲型送受波器は、送波器としてのみ説明してきた。し
かし、この屈曲型送受波器は、全て可逆素子で構成され
ているので、水中音波を振動板５，１０等で受けて振動
を発生させ、この振動を円筒形状振動子２に伝えて電気
信号を発生させ、この電気信号を信号ケーブル８から取
り出す水中音波の受波器としても使用できることは明ら
かである。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の一つによる
屈曲型送受波器は、複数の円筒状の軸方向振動板に加え
て、上記軸方向振動板の上下端面に端面振動板をそれぞ
れ設けることにより、上記軸方向振動板による屈曲振動
モードの共振周波数と上記端面振動板よる屈曲振動モー
ドの共振周波数とを異ならしめて、一定以上の送波レベ
ルを得る周波数帯域幅である送波比帯域幅を広くするこ
とができるという効果がある。

【００４６】また、本発明の別の一つによる屈曲型送受
波器は、電気信号に励振されて伸縮する円筒状振動子の
端面を保持する円形断面のリングと上記軸方向振動板の
円筒軸方向に屈曲した部分との接触面を合わせることに
より、上記軸方向振動板の振動支点の変化をなくすこと
で、屈曲型送受波器の動作する水中深度が変わって水圧
が変化しても屈曲振動モードの共振周波数の変化をなく
すことができ、所望の送信周波数で高い送波効率を保つ
ことができるという効果がある。

【００４７】この屈曲型送受波器の一例は、上記軸方向
振動板の両端部を上記リングに接しながら上記リングの
上下端面の中心部分まで延ばし、さらにその端部を上記
円筒形状振動子の振動とは独立であるボルト及びナット
によって固定しているので、このボルト及びナットによ
る梃子の作用によって上記軸方向振動板の送波効率を上
げることができるという効果がある。

【００４８】さらに、上記二つの屈曲型送受波器は、複
数の上記軸方向振動板の少なくとも一つの幅，厚み及び
最小曲径を他の軸方向振動板と異ならしめることでも、
上記軸方向振動板による屈曲振動モードの共振周波数を
複数得て送波比帯域幅を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による屈曲型送受波器の実施の形態の一
つを軸方向に約１／４載欠して断面で示した斜視図であ
る。

【図２】図１の実施の形態の動作を説明するための部分
断面図である。

【図３】図１の実施の形態における特性例を示す図であ
る。

【図４】図１の実施の形態の変形例の一つの部分概観図
である。

【図５】図４の変形例による特性例を示す図である。

【図６】図１の実施の形態の変形例の別の一つの部分概
観図である。

【図７】本発明による屈曲型送受波器の実施の形態の別
の一つを軸方向に約１／４載欠して断面で示した斜視図
である。

【図８】図７の実施の形態における特性例の一つを示す
図である。

【図９】図７の実施の形態の動作を説明するための部分
断面図である。

【図１０】図７の実施の形態における特性例の別の一つ
を示す図である。

【図１１】本発明による屈曲型送受波器の実施の形態の
さらに別の一つを軸方向に約１／４載欠して断面で示し
た斜視図である。

【図１２】従来技術による屈曲型送受波器を軸方向に約
１／４載欠して断面で示した斜視図である。

【図１３】図１２の屈曲型送受波器の動作を説明するた
めの部分断面図である。

【符号の説明】

２円筒形状振動子３ａ，３ｂ，３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂリン
グ４ボルト５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５１，５２振動板６，６Ａゴムブーツ７，７Ａスリット８信号ケーブル９ネジ１０端面振動板２０ワイヤー３０ａ，３０ｂ円形断面リング４０ナット９０固定ネジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気信号を受けて軸方向に伸縮する円筒
形状振動子と，前記円筒形状振動子の両端部を保持する
ように前記軸中心部においてボルトの頭及びその先端部
に設けたナットによってネジ締結される前記円筒状振動
子より直径の大きい円盤状リングと，端部が二つの前記
円盤状リングの円周囲及び外面側をそれぞれ覆うと共に
複数のスリットが円筒の軸方向に設けられ前記円筒形状
振動子の軸方向伸縮により屈曲振動駆動される複数の軸
方向振動板とを備えて水中に音波放射する屈曲型送受波
器において、前記円盤状リング及び前記ボルトの頭及び前記ナットと
間隔をあけるように前記軸方向振動板の両端部に結合さ
れた円盤状の端面振動板を設けたことを特徴とする屈曲
型送受波器。
【請求項２】電気信号を受けて軸方向に伸縮する円筒
形状振動子と，前記円筒形状振動子の両端部を保持する
ように線材によって締め上げ固定される前記円筒状振動
子より直径の大きい円盤状リングと，端部が二つの前記
円盤状リングの円周囲及び外面側をそれぞれ覆うと共に
複数のスリットが円筒の軸方向に設けられ前記円筒形状
振動子の軸方向伸縮により屈曲振動駆動される複数の軸
方向振動板とを備えて水中に音波放射する屈曲型送受波
器において、前記円盤状リングの端面部が、前記軸方向に対して円形
の断面形状を有し、前記軸方向振動板の両端部が、前記円盤状リングの前記
円形断面部で曲げられて前記軸の中心方向に向かって延
ばされると共に，その延ばされた先端部を前記軸中心部
に設けたボルトの頭及びその先端部に設けたナットでそ
れぞれ押さえていることを特徴とする屈曲型送受波器。
【請求項３】前記軸方向振動板との接触部である前記
円盤状リングの前記円形断面が、前記軸方向振動板の曲
げ部より前記軸中心部寄りに移されていることを特徴と
する請求項２記載の屈曲型送受波器。
【請求項４】複数の前記軸方向振動板の幅の少なくと
も一つが、他の軸方向振動板の幅と異なっていることを
特徴とする請求項１又は２又は３記載の屈曲型送受波
器。
【請求項５】複数の前記軸方向振動板の少なくとも一
つの厚みが、他の軸方向振動板の厚みと異なっているが
それぞれ異なることを特徴とする請求項１又は２又は３
記載の屈曲型送受波器。
【請求項６】複数の前記軸方向振動板の少なくとも一
つの凹状の最小曲径が、他の軸方向振動板の凹状の最小
曲径と異なっていることを特徴とする請求項１又は２又
は３記載の屈曲型送受波器。