JP2002199485A - 水中送受波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送受波器の送受波音圧の劣化を防止し、全体
として音響特性の劣化を防止できるようにしたことを目
的とする。 【解決手段】 非振動面を有する２枚の下板４と上板５
の間に内部に駆動素子３を有し、両端部に振動面を有す
る楕円形シェル２からなる送受波器１を２つ積み重ね、
下板４と上板５の外周の各ボルト穴４ａ、５ａにボルト
１０を挿入し、そのボルトの両端にそれぞれワッシャ１
２を挿入し、ナット１１で締着してなる水中送受波器に
おいて、下板１の非振動面である上面と下段の楕円形シ
ェル２の振動面の間、各楕円形シェルの振動面同士の間
及び上板５の非振動面である下面と上段の楕円形シェル
２の振動面の間に球部材である剛球２３とシール部材で
あるＯリング９とを挟みんで構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気信号を音波に変
換して水中に発射し、水中の被測定媒質で反射された音
波を受信して電気信号に変換する水中送受波器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の水中送受波器の構成を示す
分解斜視図、図１０は同水中送受波器の送受波器の構成
を示す分解斜視図、図１１は同水中送受波器の送受波器
の楕円形シェルと駆動素子との関係を示す分解斜視図で
ある。図において、１は円筒状のフレックステンショナ
ル型の送受波器で、上下に２段重ねに配列されている。
このフレックステンショナル型の送受波器１は楕円形シ
ェル２と楕円形シェル２内にその長軸方向に挿入されて
収容された扁平形状の駆動素子３とで構成され、駆動素
子３の変位を楕円形シェル２に伝え振動を拡大して、水
中に音波を放射するものである。４は２段重ねて配列さ
れたフレックステンショナル型の送受波器１、１が載置
される下板で、四隅にボルト穴４ａが設けられている。
５は四隅にボルト穴５ａを有する上板、６は上板５の中
央に設けられた水中コネクタ、７は水中コネクタ６に接
続された水中ケーブル、８はリング状のスペーサ、９は
シール部材であるＯリング、１０は下板４のボルト穴４
ａと上板５のボルト穴５ａに挿通されるボルト、１１は
ボルト５に螺合されるナット、１２はワッシャである。

【０００３】かかる構成の従来の水中送受波器は次のよ
うにして組み立てられる。下板４にＯリング９を置き、
そのＯリング９上にスペーサ８を置き、そのスペーサ８
上に下段となる送受波器１の楕円形シェル２を設置す
る。次に、その下段の送受波器１の楕円形シェル２上に
スペーサ８を置き、そのスペーサ８上にＯリング９を置
き、そのＯリング９上に上段となる送受波器１の楕円形
シェル２を設置し、その上段の送受波器１の楕円形シェ
ル２上にスペーサ８を置き、そのスペーサ８上にＯリン
グ９を置き、そのＯリング９上に上板５を載置する。し
かる後に、下板４の各ボルト穴４と上板５の各ボルト穴
６ａに各ボルト５を挿通させ、各ボルト５の両端にそれ
ぞれワッシャ１２を入れてナット１１を締着し、下板４
と上板５とを各Ｏリング９のつぶししろが一様となるよ
うに締め付けて水中送受波器を組み立てる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の水
中送受波器では、送受波器１の楕円形シェル２とスペー
サ８を面の接触で突き当てるため摩擦が大きくなり送受
波音圧が劣化するという問題があり、特に楕円形シェル
２と上板５との間、楕円形シェル２と下板４との間での
送受波音圧の劣化が大きいという問題があった。また、
上段の楕円形シェル２と下段の楕円形シェル２との間で
も各楕円形シェル２を個々の振幅、位相で動作させる場
合に送受波音圧の劣化に影響があるものであった。さら
に、楕円形シェル２を面の接触で突き当て上下に積み重
ね、段数を増やす場合には縦方向に振動結合を起こし音
響特性を劣化させるという問題もあった。本発明はかか
る問題点を解決するためになされたもので、送受波器の
送受波音圧の劣化を防止し、全体として音響特性の劣化
を防止できるようにした水中送受波器を得ることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水中送受波
器は、非振動面を有する２枚の板の間に内部に駆動素子
を有し、両端部に振動面を有する楕円形シェルからなる
送受波器を複数積み重ね、２枚の板の外周を複数の締着
部材で締着して構成した水中送受波器において、前記各
板の非振動面と前記各楕円形シェルの振動面の間及び楕
円形シェルの振動面同士の間に球部材とシール部材とを
挟み込んで構成したものである。

【０００６】本発明においては、複数積み重ねた送受波
器を挟持する２枚の板の各板の非振動面と各送受波器の
楕円形シェルの振動面の間及び各送受波器の楕円形シェ
ルの振動面同士の間に球部材とシール部材とを挟み込ん
で構成したので、各板と楕円形シェル、楕円形シェル同
との間が球部材を介して点接触となり、従来例のスペー
サによる面の接触と比べて摩擦抵抗は著しく軽減され、
送受波器の送受波音圧の劣化が防止され、全体として音
響特性の劣化も防止された。

【０００７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１の水中送受波器の構成を示す縦断面図、図２
は同水中送受波器の送受波器の構成を示す分解斜視図、
図３は同水中送受波器の送受波器の楕円形シェルと上板
との関係を示す部分断面図、図４は同水中送受波器の送
受波器の楕円形シェルの変形状態を示す説明図、図５は
同水中送受波器の送受波器の楕円形シェルと上板との間
に設けられた剛球の動作を示す説明図である。図におい
て、従来例と同一の構成は同一符号を付して重複した構
成の説明を省略する。本発明の実施の形態１では、各送
受波器１の楕円シェル２の振動面である上面外側にＯリ
ング溝２１を設け、振動面である下面には４個所のシェ
ル変形不動点Ｐの付近にそれぞれ水圧から受ける圧力に
耐える十分な剛性を持った球部材である剛球２３の大部
分が収納される球収納穴２２を設けている。このシェル
変形不動点Ｐは図４に示すように楕円形シェル２が変形
したとしても４個所できるものである。

【０００８】その各球収納穴２２の深さＬ１は図３に示
すように剛球２３の直径Ｌ２より小さく、両者の差はシ
ール部材であるＯリング１０の充分な潰ししろがとれる
ように設定され、上の楕円形シェル２と上板６、上下の
楕円形シェル２同士及び下の楕円形シェル２と下板４が
接触せず必要な隙間が確保できるように決められてい
る。上板５の非振動面である下面には楕円形シェル２の
シェル変形不動点Ｐの付近に対応する位置に球収納穴２
２と同様の球収納穴２４を設け、この球収納穴２４の外
側をＯリング面とする。また、下板４の非振動面である
上面にはＯリング溝２５が設けられている。

【０００９】次に、本発明の実施の形態１の水中送受波
器の組み立てについて説明する。下板４の上面に設けら
れているＯリング溝２５にその溝深さより直径の大きい
Ｏリング９を挿入し、その上に下面の球収納穴２２に剛
球２３を収納させた下段となる送受波器１の楕円形シェ
ル２を設置する。次に、その下段の送受波器１の楕円形
シェル２の上面に設けられているＯリング溝２１にその
溝深さより直径の大きいＯリング９を挿入し、その上に
下面の球収納穴２２に剛球２３を収納させた上段となる
送受波器１の楕円形シェル２を設置する。

【００１０】さらに、その上段の送受波器１の楕円形シ
ェル２の上面に設けられているＯリング溝２１にその溝
深さより直径の大きいＯリング９を挿入し、その上に下
面の球収納穴２４に剛球２３を収納させた上板４を設置
する。しかる後に、下板４の各ボルト穴４と上板５の各
ボルト穴６ａに各ボルト５を挿通させ、各ボルト５の両
端にそれぞれワッシャ１２を入れてナット１１を締着
し、各球収納穴２２、２４に収納された剛球２３を上の
楕円形シェル２と上板５の間、上下の楕円形シェル２同
士の間及び下の楕円形シェル２と下板４との間でそれぞ
れの面に突き当て、各Ｏリング９の潰ししろが一様とな
り、上の楕円形シェル２と上板６、上下の楕円形シェル
２同士及び下の楕円形シェル２と下板４が接触せず必要
な隙間を確保するようにナット１１を締め付けて水中送
受波器を組み立てる。従って、上の楕円形シェル２と上
板６、上下の楕円形シェル２同士及び下の楕円形シェル
２と下板４との間の必要な隙間を、従来のように面接触
のスペーサを用いなくても剛球２３により一定に保持す
ることができる。

【００１１】上記のように組み立てられた水中送受波器
においては、水中ケーブル７から水中コネクタ６を介し
て駆動素子３に電力を送り、駆動素子３を振動させる
と、各楕円形シェル２は図４に示すように振動する。そ
して、楕円形シェル２のシェル変形不動点Ｐの周囲は回
転運動をしており、シェル変形不動点Ｐの付近の球収納
穴２２、２４に収納された剛球２３は楕円形シェル２、
下板４及び上板５と点で接触した状態でにあり、図５の
（ａ）に示すように回転するために摩擦抵抗を少なくで
きる。また、工作上の精度から図５の（ｂ）に示すよう
な転がりも生じるが、従来例のスペーサによる面の接触
と比べて摩擦抵抗は著しく軽減され、送受波器の送受波
音圧の劣化が防止され、全体として音響特性の劣化も防
止された。

【００１２】また、高い加工精度が要求されるが、剛球
２３の軸とシェル変形不動点Ｐを一致させると、図５の
（ｂ）に示す回転成分が無くなるため、更に摩擦が軽減
される。さらに、送受波器１の楕円形シェル２には剛球
２３が収納される球収納穴２２をＯリング溝２１のある
面と反対の面に設けているので、楕円形シェル２の強度
が弱くなることが防止される。それは球収納穴２２とＯ
リング溝２１を同じ面に作ると、両者が近接するために
肉厚が部分的に薄くなって強度が弱くなるが、それがな
いためである。また、剛球２３はＯリング９の内側に位
置しているので、Ｏリング９がシール効果を発揮するこ
とにより、剛球２３の防食を考慮しなくても済む。

【００１３】実施の形態２．図６は本発明の実施の形態
２の水中送受波器の送受波器の楕円形シェルと上板との
関係を示す部分断面図である。図において、本発明の実
施の形態１と同一の構成は同一符号を付して重複した構
成の説明を省略する。この実施の形態２は、上板５の球
収納穴２４の底部に例えば鋼、超硬合金等の硬度が高
く、摩耗性に優れた材料で形成された円板３０を組み込
み、上の楕円形シェル２の上面で上板５の球収納穴２２
に収納された剛球２３が当たる部分に浅い穴３１を設
け、その浅い穴３１に上面が面一となるように例えば
鋼、超硬合金等の硬度が高く、摩耗性に優れた材料で形
成された円板３０を組み込んでいる。そして、上板５を
例えばアルミニウムのように軽く柔らかい材料で形成
し、上の楕円形シェル２を例えばＦＲＰ等の柔らかく軽
い材料で形成している。

【００１４】図６では上板５と上の楕円形シェル２につ
いて示しているが、上の楕円形シェル２の下面の球収納
穴２２の底部や下の楕円形シェル２の下面の球収納穴２
２の底部にも前記と同様の円板３０を組み込み、下の楕
円形シェル２の上面で上の楕円形シェル２の球収納穴２
２に収納された剛球２３が当たる部分や下板４の上面で
下の楕円形シェル２の球収納穴２２に収納された剛球２
３が当たる部分にも浅い穴３１を設け、その浅い穴３１
に前記と同様の円板３０を組み込んでいる。また、下板
４を前記と同様の軽く柔らかい材料で形成し、下の楕円
形シェル２を前記と同様の柔らかく軽い材料で形成して
いる。

【００１５】この実施の形態２では、各楕円形シェル２
の球収納溝２２と上板５の球収納溝２４の底部に硬度が
高く、摩耗性に優れた材料で形成された円板３０を組み
込み、各楕円形シェル２の上面と下板４の上面で剛球２
３が当たる部分に浅い穴３１を設け、その浅い穴３１に
摩耗性に優れた材料で形成された円板３０を組み込むよ
うにしたので、剛球２３が当たる部分の変形を防ぐこと
ができ、楕円形シェル２を例えばＦＲＰ等の柔らかく軽
い材料で形成することによってその楕円形シェル２を使
用した送受波器１は低周波広帯域の送受波器として適用
できると共に、下板４と上板５を例えばアルミニウムの
ように軽く柔らかい材料で形成することによってその下
板４と上板５を軽量化することができる。

【００１６】また、円板３０が組み込まれる球収納溝２
２、２４を有する各楕円形シェル２や上板５や円板３０
が組み込まれる浅い穴３１を有する各楕円形シェル２や
下板４は柔らかい材料で形成されているので、球収納溝
２２、２４や浅い穴３１の加工が簡単である。また、円
板３０の材料を剛球２３の硬度以下の材料を選ぶことに
より、円板３０と剛球２３は使用するうちに摩耗、変形
を起こし性能が劣化するが、円板３０から摩耗、変形を
起こすようになるので、比較的高価な剛球２３の寿命が
延び、円板３０のみを交換することで性能を維持するこ
とができることとなった。なお、円板３０と円板３０を
組み込む球収納溝２２、２４や浅い穴３１を多角形にす
ると、この円板３０の回転が抑制され摩耗を押させえる
効果がある。

【００１７】実施の形態３．図７は本発明の実施の形態
３の水中送受波器の構成を示す縦断面図、図８は同水中
送受波器の送受波器の構成を示す分解斜視図である。図
において、本発明の実施の形態１と同一の構成は同一符
号を付して重複した構成の説明を省略する。この実施の
形態３は、上の楕円形シェル２と上板６、上下の楕円形
シェル２同士及び下の楕円形シェル２と下板４との間に
設けられる剛球２３とＯリング９の配置が実施の形態１
と異なり、剛球２３がＯリング９の外側に配置されたも
のである。そして、剛球２３は例えばステンレス鋼、タ
フラム処理等の表面処理を施した超硬合金という防食性
の高い材料で形成している。

【００１８】この実施の形態３では、剛球２３がＯリン
グ９の外側に配置され、剛球２３は防食性の高い材料で
形成しているので、楕円形シェル２の内側にＯリング９
が位置することにより、Ｏリング９が受ける水圧が低く
なって水中送受波器の耐水性が高くなる。また、剛球２
３がＯリング９の外側に配置されているので、剛球２３
はボルト１０に近くなり、上板５、下板４が受ける水圧
が低くなる位置となることから、剛球２３に加わる力が
減り、音響特性を劣化させることが防止される。上述し
た実施の形態ではいずれも、下板４の非振動面と下の楕
円形シェル２の振動面の間、上と下の楕円形シェル２の
振動面同士及び上板５の非振動面と上の楕円形シェル２
の振動面の間に挟み込まれた球部材である剛球２３の位
置はそれぞれ上下同じ位置にあるが、それぞれずれて異
なる位置に設けるようにしてもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、複数積み
重ねた送受波器を挟持する２枚の板の各板の非振動面と
各送受波器の楕円形シェルの振動面の間及び各送受波器
の楕円形シェルの振動面同士の間に球部材とシール部材
とを挟み込んで構成したので、各板と楕円形シェル、楕
円形シェル同との間が球部材を介して点接触となり、従
来例のスペーサによる面の接触と比べて摩擦抵抗は著し
く軽減され、送受波器の送受波音圧の劣化が防止され、
全体として音響特性の劣化も防止されるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の水中送受波器の構成を
示す縦断面図である。

【図２】同水中送受波器の送受波器の構成を示す分解斜
視図である。

【図３】同水中送受波器の送受波器の楕円形シェルと上
板との関係を示す部分断面図である。

【図４】同水中送受波器の送受波器の楕円形シェルの変
形状態を示す説明図である。

【図５】同水中送受波器の送受波器の楕円形シェルと上
板との間に設けられた剛球の動作を示す説明図である。

【図６】本発明の実施の形態２の水中送受波器の送受波
器の楕円形シェルと上板との関係を示す部分断面図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態３の水中送受波器の構成を
示す縦断面図である。

【図８】同水中送受波器の送受波器の構成を示す分解斜
視図である。

【図９】従来の水中送受波器の構成を示す分解斜視図で
ある。

【図１０】同水中送受波器の送受波器の構成を示す分解
斜視図である。

【図１１】同水中送受波器の送受波器の楕円形シェルと
駆動素子との関係を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 送受波器 ２ 楕円形シェル ３ 駆動素子 ４ 下板 ５ 上板 ９ Ｏリング（シール部材） １０ ボルト（締着部材） １１ ナット（締着部材） ２３ 剛球（球部材）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非振動面を有する２枚の板の間に内部に
   駆動素子を有し、両端部に振動面を有する楕円形シェル
   からなる送受波器を複数積み重ね、２枚の板の外周を複
   数の締着部材で締着して構成した水中送受波器におい
   て、 前記各板の非振動面と前記各楕円形シェルの振動面の間
   及び楕円形シェルの振動面同士の間に球部材とシール部
   材とを挟み込んだことを特徴とする水中送受波器。
2. 【請求項２】 前記球部材を前記楕円形シェルの振動面
   のシェル変形不動点付近に設置したことを特徴とする請
   求項１記載の水中送受波器。
3. 【請求項３】 前記球部材を前記楕円形シェルの振動面
   のシェル変形不動点に設置したことを特徴とする請求項
   １記載の水中送受波器。
4. 【請求項４】 前記各板の非振動面と前記各楕円形シェ
   ルの振動面の間及び楕円形シェルの振動面同士の間に挟
   み込まれた球部材の位置が互いにそれぞれずれているこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の水中送受波器。
5. 【請求項５】 前記球部材が接触する面に高硬度の板を
   埋め込んだことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の水中送受波器。
6. 【請求項６】 前記球部材が接触する面に入れる高硬度
   の板の硬度を球部材の硬度以下にしたことを特徴とする
   請求項１〜５のいずれかに記載の水中送受波器。
7. 【請求項７】 前記球部材が接触する面に入れる高硬度
   の板を円形又は多角形としたことを特徴とする請求項１
   〜６のいずれかに記載の水中送受波器。
8. 【請求項８】 前記球部材を前記シール部材の内側に位
   置させたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
   載の水中送受波器。
9. 【請求項９】 前記球部材を前記シール部材の外側に位
   置させたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
   載の水中送受波器。
10. 【請求項１０】 前記球部材を防食性の高い材料で形成
    したことを特徴とする請求項９記載の水中送受波器。