JP2021182092A - Underwater silencer - Google Patents

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行日出 永代
Yukihide Nagashiro
浩之 細谷
Hiroyuki Hosoya
和洋 吉住
Kazuhiro Yoshizumi
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Abstract

To provide an underwater silencer which suitably reduces noise propagating in water with a simple configuration.SOLUTION: In a ship 1, an underwater silencer 10 includes a shroud portion 14 which at least partially surrounds a noise source 12. The shroud portion is isolated from external space where a noise generation source is located, and is configured to demarcate internal space in which a medium having an acoustic impedance different from that of a main body of the shroud portion is accommodated or decompressed from external space.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、水中消音装置に関する。 The present disclosure relates to an underwater silencer.

水中を伝播する騒音は、例えば周辺環境や海洋生物への影響を考慮して、近年、レベル規制が進んでいる。このような騒音の発生源として、例えば、水上や水中を航行する船舶において、水中で回転駆動されるプロペラ(スクリュー)や、水中で水流をタービンで受けて発電を行う水流発電設備などがある。 In recent years, the level of noise propagating in water has been regulated in consideration of the influence on the surrounding environment and marine organisms. As a source of such noise, for example, in a ship navigating on or under water, there are a propeller (screw) that is rotationally driven underwater, a water flow power generation facility that receives a water flow in water with a turbine, and generates electricity.

騒音発生源における騒音レベル自体を低減することには限界があるため、水中で騒音を低減可能な消音装置が用いられることがある。この種の消音装置として、一般的に吸音材が用いられているが、吸音材は低周波数域において吸音性能が大きく低下してしまうため、大幅なレベル低減が見込めない。そこで特許文献1では、騒音源が発する騒音波形と逆位相を有するアンチノイズを出力することによって水中における騒音を低減可能な騒音低減装置が提案されている。 Since there is a limit to reducing the noise level itself at the noise source, a muffling device capable of reducing noise in water may be used. As a sound deadening device of this type, a sound absorbing material is generally used, but since the sound absorbing material has a significantly reduced sound absorbing performance in a low frequency range, a significant level reduction cannot be expected. Therefore, Patent Document 1 proposes a noise reduction device capable of reducing noise in water by outputting anti-noise having a phase opposite to the noise waveform generated by the noise source.

特開2003−173191号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-173191

しかしながら上記特許文献1のような騒音低減装置では、騒音に対して逆位相を有するアンチノイズをアクティブ的に出力する必要があるため、装置構成が複雑になってしまう。 However, in a noise reduction device as in Patent Document 1, it is necessary to actively output anti-noise having an opposite phase to the noise, which complicates the device configuration.

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、簡易な構成で、水中を伝播する騒音を好適に低減可能な水中消音装置を提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an underwater silencer capable of suitably reducing noise propagating in water with a simple configuration.

本開示の少なくとも一実施形態に係る水中消音装置は、上記課題を解決するために、
騒音発生源を少なくとも部分的に囲むシュラウド部を備え、
前記シュラウド部は、前記騒音発生源が配置された外部空間から隔離され、前記シュラウド部の本体と異なる音響インピーダンスを有する媒体が内部に収容され、又は、内部が前記外部空間より減圧された内部空間を画定するように構成される。
The underwater silencer according to at least one embodiment of the present disclosure is to solve the above problems.
It has a shroud that at least partially surrounds the noise source.
The shroud portion is isolated from the external space in which the noise generation source is arranged, and a medium having an acoustic impedance different from that of the main body of the shroud portion is housed inside, or the inside is decompressed from the external space. Is configured to define.

本開示の少なくとも一実施形態によれば、簡易な構成で、水中を伝播する騒音を好適に低減可能な水中消音装置を提供できる。 According to at least one embodiment of the present disclosure, it is possible to provide an underwater silencer capable of suitably reducing noise propagating in water with a simple configuration.

一態様に係る水中消音装置が搭載される船舶の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the part of the ship which carries out the underwater silencer which concerns on one aspect. 水中消音装置による消音効果を模式的に示す図1の部分拡大図である。It is a partially enlarged view of FIG. 1 which schematically shows the muffling effect by the underwater muffling device. 空気、水及び鉄の密度、音速及び音響インピーダンスを示す図である。It is a figure which shows the density, sound velocity and acoustic impedance of air, water and iron. 水中消音装置による水中騒音の分布範囲の解析例である。This is an example of analysis of the distribution range of underwater noise by an underwater silencer. 水中消音装置の第1パラメータと減音量との関係を示す解析結果である。This is an analysis result showing the relationship between the first parameter of the underwater silencer and the volume reduction. 水中消音装置の第2パラメータと減音量との関係を示す解析結果である。This is an analysis result showing the relationship between the second parameter of the underwater silencer and the volume reduction. 図5A及び図5Bに対応する騒音発生源の候補位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the candidate position of the noise generation source corresponding to FIGS. 5A and 5B. 図2の変形例である。It is a modification of FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. No.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in one direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a tolerance or a state of relative displacement at an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, the expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or a chamfer within the range where the same effect can be obtained. It shall also represent the shape including the part and the like.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions excluding the existence of other components.

本開示の少なくとも一態様に係る水中消音装置10は、水中を伝播する音響を低減するために広く適用することができる。以下の説明では、このような水中消音装置10の一例として、水上又は水中を航行可能な船舶に搭載可能な水中消音装置10について具体的に説明する。尚、水中消音装置10の他の適用先としては、例えば、水流によって駆動されるタービンによって発電を行う水流発電設備がある。水流発電設備では、タービンの回転駆動によって水中騒音が生じるため、このような水中騒音もまた水中消音装置10によって好適に低減できる。 The underwater silencer 10 according to at least one aspect of the present disclosure can be widely applied to reduce the sound propagating in water. In the following description, as an example of such an underwater silencer 10, the underwater silencer 10 that can be mounted on a ship capable of navigating on or under water will be specifically described. As another application destination of the underwater silencer 10, for example, there is a water flow power generation facility that generates power by a turbine driven by a water flow. In the water flow power generation facility, underwater noise is generated by the rotational drive of the turbine, so such underwater noise can also be suitably reduced by the underwater silencer 10.

図1は一態様に係る水中消音装置10が搭載される船舶1の一部を示す断面図であり、図2は水中消音装置10による消音効果を模式的に示す図1の部分拡大図である。船舶1は水上又は水中を航行可能であり、船殻2の内部(船内)に、航行用動力源であるエンジン4を搭載する。エンジン4は回転軸6を介して船外に位置するプロペラ8に接続される。プロペラ8は、回転軸6の周方向に沿って略等間隔に配置された複数の回転翼8aを備える。エンジン4から出力された動力は、回転軸6を介してプロペラ8に伝達されることで、プロペラ8の回転によって船舶が航行するための推力が生じる。このような船舶では、航行時(又はアイドリング時)に起振力が発生するエンジン4、回転軸6及びプロペラ8から、回転数に対応する周波数成分を含む水中騒音WNが発生する。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a ship 1 on which the underwater silencer 10 according to one aspect is mounted, and FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 schematically showing a noise reduction effect by the underwater silencer 10. .. The ship 1 can navigate on or under water, and the engine 4 which is a power source for navigation is mounted inside the hull 2 (inside the ship). The engine 4 is connected to a propeller 8 located outside the ship via a rotating shaft 6. The propeller 8 includes a plurality of rotary blades 8a arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction of the rotary shaft 6. The power output from the engine 4 is transmitted to the propeller 8 via the rotating shaft 6, and the rotation of the propeller 8 produces a thrust for the ship to navigate. In such a ship, underwater noise WN including a frequency component corresponding to the rotation speed is generated from the engine 4, the rotating shaft 6 and the propeller 8 in which the exciting force is generated during navigation (or idling).

尚、以下の説明では、エンジン4、回転軸6及びプロペラ8を騒音発生源12として取り扱うが、騒音発生源12は、船舶の他の構成要素を含んでもよい。また騒音発生源12は、後述するシュラウド部14が有する内部空間16から隔離された外部空間15に配置される。本実施形態では、騒音発生源12としてエンジン4、回転軸6及びプロペラ8を含む場合を例示するが、この場合、外部空間15は、船舶1の船体の内外に関わらず、騒音発生源12が配置された空間を意味する。 In the following description, the engine 4, the rotary shaft 6, and the propeller 8 are treated as the noise source 12, but the noise source 12 may include other components of the ship. Further, the noise generation source 12 is arranged in the external space 15 isolated from the internal space 16 of the shroud portion 14, which will be described later. In the present embodiment, the case where the engine 4, the rotary shaft 6, and the propeller 8 are included as the noise source 12 is illustrated. In this case, the noise source 12 is the external space 15 regardless of whether the hull of the ship 1 is inside or outside. It means the arranged space.

また騒音発生源12から発生する水中騒音WNには、騒音発生源12を構成する各要素の回転速度に対応した周波数成分が含まれる。本態様では、騒音発生源12を構成するエンジン4、回転軸6及びプロペラ8は、船舶の航行状態に応じて様々な回転速度を取り得るため、騒音発生源12から発生する水中騒音WNには広い周波数域が含まれる。このような周波数帯域には、例えば、一般的な吸音材では吸収が難しい1000Hz以下の比較的周波数が低い成分が含まれるが、後述するように、このような低周波成分も含め、水中騒音WNは水中消音装置10によって好適に軽減される。 Further, the underwater noise WN generated from the noise source 12 includes a frequency component corresponding to the rotation speed of each element constituting the noise source 12. In this embodiment, the engine 4, the rotating shaft 6, and the propeller 8 constituting the noise source 12 can take various rotational speeds according to the navigation state of the ship. Therefore, the underwater noise WN generated from the noise source 12 is included in the underwater noise WN. A wide frequency range is included. Such a frequency band includes, for example, a component having a relatively low frequency of 1000 Hz or less, which is difficult to absorb with a general sound absorbing material, and as will be described later, the underwater noise WN including such a low frequency component. Is suitably reduced by the underwater silencer 10.

また船舶1は、プロペラ8の外周側に配置され、プロペラ8を周方向に沿って囲むシュラウド部14を備える。シュラウド部14はプロペラ8の全周にわたって設けられており、プロペラ8の回転駆動によって生じる水流を整流することで、船舶1の推力を向上する機能を有する。本実施形態では、船舶1の推進方向に対して、シュラウド部14の後方側が前方側に比べてわずかに径が小さく構成されることで、プロペラ8の回転駆動によって生じる水流が増大されるようになっている。 Further, the ship 1 is arranged on the outer peripheral side of the propeller 8 and includes a shroud portion 14 that surrounds the propeller 8 along the circumferential direction. The shroud portion 14 is provided over the entire circumference of the propeller 8, and has a function of improving the thrust of the ship 1 by rectifying the water flow generated by the rotational drive of the propeller 8. In the present embodiment, the diameter of the rear side of the shroud portion 14 is slightly smaller than that of the front side with respect to the propulsion direction of the ship 1, so that the water flow generated by the rotational drive of the propeller 8 is increased. It has become.

水中消音装置10は、このような基本構成を有するシュラウド部14と一体的に構成される。シュラウド部14の本体14aは、例えば鉄のような金属材料から形成されており、内部空間16を画定するように構成されることで、中空構造を有する。内部空間16には、本体14aに対して異なる音響インピーダンスZを有する媒体18が収容される。音響インピーダンスZは、材料の密度ρ[kg/m3]と音速c[m/sec]とを用いて次式により表される。
Z=ρ×c・・・(1)
The underwater silencer 10 is integrally configured with the shroud portion 14 having such a basic configuration. The main body 14a of the shroud portion 14 is formed of a metal material such as iron, and has a hollow structure by being configured to define the internal space 16. The internal space 16 accommodates a medium 18 having an acoustic impedance Z different from that of the main body 14a. The acoustic impedance Z is expressed by the following equation using the material density ρ [kg / m3] and the speed of sound c [m / sec].
Z = ρ × c ... (1)

ここで図3は空気、水及び鉄の密度ρ、音速c及び音響インピーダンスZを示す図である。図3に示すように、水と金属は音響インピーダンスZが比較的近い値を有する。そのため、仮にシュラウド部14が内部空間16を備えない中実構造である場合、騒音発生源12からシュラウド部14に入射する水中騒音WNは、水と、金属から構成されるシュラウド部14の表面との境界では反射されず、その大部分がシュラウド部14を透過し、外側に抜けてしまう(図2の点線矢印WN´を参照)。 Here, FIG. 3 is a diagram showing the densities ρ, sound velocity c, and acoustic impedance Z of air, water, and iron. As shown in FIG. 3, water and metal have acoustic impedances relatively close to each other. Therefore, if the shroud portion 14 has a solid structure without the internal space 16, the underwater noise WN incident on the shroud portion 14 from the noise generation source 12 is the surface of the shroud portion 14 composed of water and metal. It is not reflected at the boundary of, and most of it passes through the shroud portion 14 and escapes to the outside (see the dotted arrow WN'in FIG. 2).

それに対して本態様では、シュラウド部14の本体14aに、本体14aとは異なる音響インピーダンスZを有する媒体18が収容される内部空間16が設けられることで、騒音発生源12からシュラウド部14に入射する水中騒音WNは、媒体18で満たされた内部空間16に反射される。これにより、水中騒音WNの反射音RNは、シュラウド部14の外側に拡散することがなく、良好な消音効果が得られる。 On the other hand, in this embodiment, the main body 14a of the shroud portion 14 is provided with an internal space 16 in which a medium 18 having an acoustic impedance Z different from that of the main body 14a is accommodated, so that the noise source 12 is incident on the shroud portion 14. The underwater noise WN generated is reflected in the internal space 16 filled with the medium 18. As a result, the reflected sound RN of the underwater noise WN does not diffuse to the outside of the shroud portion 14, and a good muffling effect can be obtained.

また内部空間16は、外部空間15より減圧されていてもよい。この場合、内部空間16には、前述の媒体18が減圧環境下で収容されていてもよいし、内部空間16が媒体18が存在しない真空空間として構成されていてもよい。これらの場合においても、内部空間16の内側が、本体14aとは異なる音響インピーダンスを有することで、水中騒音WNを反射して、良好な消音効果が得られる。 Further, the internal space 16 may be decompressed from the external space 15. In this case, the above-mentioned medium 18 may be housed in the internal space 16 under a reduced pressure environment, or the internal space 16 may be configured as a vacuum space in which the medium 18 does not exist. Even in these cases, since the inside of the internal space 16 has an acoustic impedance different from that of the main body 14a, the underwater noise WN is reflected and a good muffling effect can be obtained.

尚、シュラウド部14の本体14aは、例えばポリ塩化ビニルのような樹脂から構成されていてもよい(ポリ塩化ビニルの音響インピーダンスZは2.53×10[kg/ms]である)。この場合においても、前述したように本体14aが鉄のような金属から構成される場合と同様に、本体14aの音響インピーダンスと、内部空間16に収容される媒体18の音響インピーダンスとを異ならしめることで、良好な消音効果を得ることができる。 Incidentally, the main body 14a of the shroud portion 14, for example, poly may be constituted of a resin such as vinyl chloride (the acoustic impedance Z of polyvinyl chloride is 2.53 × 10 6 [kg / m 2 s]) .. Also in this case, as in the case where the main body 14a is made of a metal such as iron as described above, the acoustic impedance of the main body 14a and the acoustic impedance of the medium 18 accommodated in the internal space 16 are different. Therefore, a good sound deadening effect can be obtained.

内部空間16に収容される媒体18は、本体14aより音響インピーダンスZが小さいものを採用してもよい。この場合、騒音発生源12からの水中騒音WNは、シュラウド部14の本体14aと内部空間16との境界において自由端反射されることで、位相が反転された反射音RNとなる。その結果、図2に示すように、シュラウド部14の内側を通過する騒音発生源12からの水中騒音WN0(シュラウド部14に入射せず、水中を伝播する水中騒音)は、内部空間に入射した水中騒音WNが自由端反射された反射音RNによって相殺され、より良好な消音効果が得られる。 As the medium 18 accommodated in the internal space 16, a medium having an acoustic impedance Z smaller than that of the main body 14a may be adopted. In this case, the underwater noise WN from the noise source 12 is reflected at the free end at the boundary between the main body 14a of the shroud portion 14 and the internal space 16 to become a reflected sound RN whose phase is inverted. As a result, as shown in FIG. 2, the underwater noise WN0 (underwater noise that does not enter the shroud portion 14 and propagates in the water) from the noise source 12 that passes inside the shroud portion 14 is incident on the internal space. The underwater noise WN is canceled by the reflected sound RN reflected at the free end, and a better muffling effect can be obtained.

尚、図2に示すように、水中騒音WN0の伝播距離と、水中騒音WN及び反射音RNの伝播距離の和とは厳密には等しくないが、水中における音速cは非常に大きいため、両者は実質的に等しいとみなすことができる。そのため、互いに逆位相の関係にある水中騒音WN0と反射音RNとは互いに打ち消しあい、良好な消音効果が得られる。 As shown in FIG. 2, the sum of the propagation distance of the underwater noise WN0 and the propagation distance of the underwater noise WN and the reflected sound RN is not exactly equal, but the sound velocity c in the water is very large, so that both are used. It can be considered to be substantially equal. Therefore, the underwater noise WN0 and the reflected sound RN, which are in opposite phase to each other, cancel each other out, and a good muffling effect can be obtained.

このような媒体18として、例えば空気を用いることができる。前述の図3に示すように、空気は水や金属に比べて音響インピーダンスZが非常に小さい。そのため、媒体18として空気を採用することで、騒音発生源12からの水中騒音を内部空間16によって良好に反射させることができる。
尚、十分な消音効果を得るために、例えば、媒体18の音響インピーダンスは、水に対して1/100以下であることが好ましい。
As such a medium 18, for example, air can be used. As shown in FIG. 3 above, air has a very small acoustic impedance Z as compared with water or metal. Therefore, by adopting air as the medium 18, the underwater noise from the noise source 12 can be satisfactorily reflected by the internal space 16.
In order to obtain a sufficient sound deadening effect, for example, the acoustic impedance of the medium 18 is preferably 1/100 or less with respect to water.

ここで図4は、水中消音装置10による水中騒音WNの分布範囲D1の解析例である。この解析例では、船舶1の位置を中心Oで示しており、シュラウド部14の本体14aを鉄で形成し、内部空間16に収容される媒体18として空気を用いた場合における水中騒音WNの分布範囲D1をFEM解析によって分析した結果が示されている。また図4では、比較例として、内部空間16を有さないシュラウド部14を有する船舶1における水中騒音WNの分布範囲D2が一点鎖線で示されている。両者を比較して明らかなように、分布範囲D1は分布範囲D2に比べて非常に小さくなっており、本態様の水中消音装置10によって良好な消音効果が得られていることが確認された。 Here, FIG. 4 is an analysis example of the distribution range D1 of the underwater noise WN by the underwater silencer 10. In this analysis example, the position of the ship 1 is indicated by the center O, and the distribution of underwater noise WN when the main body 14a of the shroud portion 14 is formed of iron and air is used as the medium 18 accommodated in the internal space 16. The result of analyzing the range D1 by FEM analysis is shown. Further, in FIG. 4, as a comparative example, the distribution range D2 of the underwater noise WN in the ship 1 having the shroud portion 14 having no internal space 16 is shown by the alternate long and short dash line. As is clear by comparing the two, the distribution range D1 is much smaller than the distribution range D2, and it was confirmed that a good muffling effect was obtained by the underwater muffling device 10 of this embodiment.

また媒体18として、例えば発泡スチロールのように、水に比べて音響インピーダンスZが小さい他の材料を用いてもよい(例えば、発砲スチロールの音響インピーダンスは前述の空気と近い)。発泡スチロールでは、空気に比べて構造の減衰を増加させやすいため、媒体18として用いることで振動抑制を図ることができる。 Further, as the medium 18, another material such as Styrofoam, which has an acoustic impedance Z smaller than that of water, may be used (for example, the acoustic impedance of the foamed styrene is close to that of the above-mentioned air). Styrofoam is more likely to increase the damping of the structure than air, so vibration can be suppressed by using it as the medium 18.

シュラウド部14の本体14aは、図1及び図2に示すように、騒音発生源12に対向する対向面14cを有するとともに、内部空間16は対向面14cに延在するように構成される。これにより、騒音発生源12からシュラウド部14に入射する水中騒音WNは、内部空間16の広い領域によって受けられる。これにより、本体14aと内部空間16との境界によって水中騒音WNを反射させることで、反射波RNを形成することができる。その結果、シュラウド部14の外部に透過する水中騒音WN´をより効果的に低減できる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the main body 14a of the shroud portion 14 has a facing surface 14c facing the noise generation source 12, and the internal space 16 is configured to extend to the facing surface 14c. As a result, the underwater noise WN incident on the shroud portion 14 from the noise generation source 12 is received by a wide area of the internal space 16. As a result, the reflected wave RN can be formed by reflecting the underwater noise WN at the boundary between the main body 14a and the internal space 16. As a result, the underwater noise WN'permeating to the outside of the shroud portion 14 can be reduced more effectively.

また内部空間16は、シュラウド部14の本体14aの内部において、回転軸6の周方向に沿って騒音発生源12を囲むように形成されてもよい。このように内部空間16を形成することで、騒音発生源12からの水中騒音WNをより効果的に低減できる。 Further, the internal space 16 may be formed inside the main body 14a of the shroud portion 14 so as to surround the noise generation source 12 along the circumferential direction of the rotating shaft 6. By forming the internal space 16 in this way, the underwater noise WN from the noise source 12 can be reduced more effectively.

ここで図5Aは水中消音装置10の第1パラメータX1と減音量Yとの関係を示す解析結果であり、図5Bは水中消音装置10の第2パラメータX2と減音量Yとの関係を示す解析結果であり、図6は図5A及び図5Bに対応する騒音発生源12の候補位置P1〜P4を示す模式図である。 Here, FIG. 5A is an analysis result showing the relationship between the first parameter X1 of the underwater silencer 10 and the volume reduction device Y, and FIG. 5B is an analysis showing the relationship between the second parameter X2 of the underwater silencer 10 and the volume reduction Y. As a result, FIG. 6 is a schematic diagram showing candidate positions P1 to P4 of the noise generation source 12 corresponding to FIGS. 5A and 5B.

図5Aでは、水中消音装置10の第1パラメータX1として、内部空間16の厚さt(対向面14cの垂直方向長さ)と、シュラウド部14の本体14aの厚さTとの比率t/Tを取り扱う。図5Aに示すように、騒音発生源12がどの候補位置P1〜P4にある場合においても、水中消音装置10の減音量Yは第1パラメータX1に対して依存性が少ないことが検証された。これは、内部空間16の厚さtが小さい場合であっても、良好な消音効果が得られることを示している(言い換えると、本体14aにわずかでも内部空間16を確保することで、消音効果の向上が期待できる)。 In FIG. 5A, as the first parameter X1 of the underwater silencer 10, the ratio t / T of the thickness t of the internal space 16 (the vertical length of the facing surface 14c) and the thickness T of the main body 14a of the shroud portion 14 Handle. As shown in FIG. 5A, it was verified that the volume reduction Y of the underwater silencer 10 is less dependent on the first parameter X1 regardless of which candidate positions P1 to P4 the noise generation source 12 is located. This indicates that a good muffling effect can be obtained even when the thickness t of the internal space 16 is small (in other words, by securing the internal space 16 in the main body 14a even a little, the muffling effect can be obtained. Can be expected to improve).

また図5Bでは、水中消音装置10の第2パラメータX2として、内部空間16の長さl(対向面14cに沿った長さ)と、シュラウド部14の本体14aの長さLとの比率l/Lを取り扱う。図5Bに示すように、騒音発生源12がどの候補位置P1〜P4にある場合においても、水中消音装置10の減音量Yは第1パラメータX1が増加するに従って増加する傾向が検証された。これは、本体14aに対して内部空間16の長さが相対的に大きくなるに従って、騒音発生源12からの水中騒音WNを内部空間16によって反射しやすく、消音効果が向上することが示されている。このことから、十分な消音効果を得るために、内部空間16の長さlは、例えば、本体14aの長さLの約50%以上あることが好ましい。 Further, in FIG. 5B, as the second parameter X2 of the underwater silencer 10, the ratio l / of the length l of the internal space 16 (the length along the facing surface 14c) and the length L of the main body 14a of the shroud portion 14 Handle L. As shown in FIG. 5B, it was verified that the volume reduction Y of the underwater silencer 10 tends to increase as the first parameter X1 increases, regardless of which candidate positions P1 to P4 the noise generation source 12 is located. It is shown that as the length of the internal space 16 becomes relatively large with respect to the main body 14a, the underwater noise WN from the noise source 12 is easily reflected by the internal space 16 and the muffling effect is improved. There is. From this, in order to obtain a sufficient sound deadening effect, it is preferable that the length l of the internal space 16 is, for example, about 50% or more of the length L of the main body 14a.

ここで図7は図2の変形例である。この変形例では、内部空間16に補強部材20が設けられている。補強部材20は、内部空間16を規定する互いに対向する内壁16a、16b間を連結するように構成される。これにより、内部空間16の強度を高めることで、例えば、シュラウド部14が水中に浸漬された際に受ける水圧に対して良好な耐久性が得られる。 Here, FIG. 7 is a modification of FIG. 2. In this modification, the reinforcing member 20 is provided in the internal space 16. The reinforcing member 20 is configured to connect between the inner walls 16a and 16b that face each other and define the internal space 16. Thereby, by increasing the strength of the internal space 16, for example, good durability against the water pressure received when the shroud portion 14 is immersed in water can be obtained.

尚、補強部材20は内壁16a、16bのいずれか一方上にリブ状に立設されていてもよい。また補強部材20は、内部空間16の全体にわたって形成されていてもよいし、内部空間16の一部に形成されていてもよい。 The reinforcing member 20 may be erected in a rib shape on either one of the inner walls 16a and 16b. Further, the reinforcing member 20 may be formed over the entire internal space 16 or may be formed in a part of the internal space 16.

以上説明したように上述した各態様によれば、騒音発生源12を少なくとも部分的に囲むシュラウド部14に設けられた内部空間16に、シュラウド部14の本体14aと異なる音響インピーダンスを有する媒体18を収容することで、騒音発生源12からの水中騒音WNを好適に低減できる。 As described above, according to each of the above-described aspects, the medium 18 having an acoustic impedance different from that of the main body 14a of the shroud portion 14 is provided in the internal space 16 provided in the shroud portion 14 that at least partially surrounds the noise source 12. By accommodating it, the underwater noise WN from the noise source 12 can be suitably reduced.

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to replace the components in the above-described embodiment with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present disclosure, and the above-described embodiments may be combined as appropriate.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are grasped as follows, for example.

(1)一態様に係る水中消音装置(例えば上記実施形態の水中消音装置10)は、
騒音発生源(例えば上記実施形態の騒音発生源12)を少なくとも部分的に囲むシュラウド部(例えば上記実施形態のシュラウド部14)を備え、
前記シュラウド部は、前記騒音発生源が配置された外部空間から隔離され、前記シュラウド部の本体と異なる音響インピーダンスを有する媒体(例えば上記実施形態の媒体18)が内部に収容され、又は、内部が前記外部空間より減圧された内部空間(例えば上記実施形態の内部空間16)を画定するように構成される。
(1) The underwater silencer according to one embodiment (for example, the underwater silencer 10 of the above embodiment) is
A shroud portion (for example, the shroud portion 14 of the above embodiment) that at least partially surrounds the noise generation source (for example, the noise generation source 12 of the above embodiment) is provided.
The shroud portion is isolated from the external space in which the noise generation source is arranged, and a medium having an acoustic impedance different from that of the main body of the shroud portion (for example, the medium 18 of the above embodiment) is housed inside, or the inside is housed. It is configured to define an internal space decompressed from the external space (for example, the internal space 16 of the above embodiment).

上記(1)の態様によれば、騒音発生源を少なくとも部分的に囲むシュラウド部には、騒音発生源が配置される外部空間から隔離された内部空間が確定される。内部空間には、シュラウド部の本体と異なる音響インピーダンスを有する媒体が収容され、又は、外部空間より減圧される。そのため、シュラウド部が騒音発生源とともに水中に配置された際に、騒音発生源から入射する水中騒音は、シュラウド部の本体と内部空間との境界において、良好に反射される。これにより、騒音発生源からの水中騒音がシュラウド部の外側に透過することを抑制し、良好な消音効果が得られる。 According to the aspect (1) above, an internal space isolated from the external space in which the noise generation source is arranged is determined in the shroud portion that at least partially surrounds the noise generation source. A medium having an acoustic impedance different from that of the main body of the shroud portion is accommodated in the internal space, or the pressure is reduced from the external space. Therefore, when the shroud portion is placed in water together with the noise generation source, the underwater noise incident from the noise generation source is well reflected at the boundary between the main body of the shroud portion and the internal space. As a result, underwater noise from the noise source is suppressed from penetrating to the outside of the shroud portion, and a good muffling effect can be obtained.

(2)他の態様では、上記(1)の態様において、
前記媒体は前記本体より前記音響インピーダンスが小さい。
(2) In another aspect, in the above aspect (1),
The medium has a smaller acoustic impedance than the main body.

上記(2)の態様によれば、内部空間に収容される媒体として、シュラウド部の本体より音響インピーダンスが小さいものが用いされる。これにより、騒音発生源からの水中騒音は、シュラウド部の本体と内部空間との境界において自由端反射されることで、位相が反転される。その結果、騒音発生源からの水中騒音は、自由端反射された反射音によって相殺され、より良好な消音効果が得られる。 According to the aspect (2) above, as the medium accommodated in the internal space, a medium having a smaller acoustic impedance than the main body of the shroud portion is used. As a result, the underwater noise from the noise source is reflected at the free end at the boundary between the main body of the shroud portion and the internal space, and the phase is inverted. As a result, the underwater noise from the noise source is canceled by the reflected sound reflected at the free end, and a better muffling effect can be obtained.

(3)他の態様では、上記(1)又は(2)の態様において、
前記本体は前記騒音発生源に対向する対向面(例えば上記実施形態の対向面14c)を有し、
前記内部空間は、前記対向面に沿って延在するように画定される。
(3) In another aspect, in the above aspect (1) or (2),
The main body has a facing surface facing the noise generation source (for example, the facing surface 14c of the above embodiment).
The interior space is defined so as to extend along the facing surface.

上記(3)の態様によれば、上述のように水中騒音を反射可能な内部空間を、騒音発生源に対向する対向面に沿って延在するように設けることで、騒音発生源からの水中騒音を効果的に低減できる。 According to the aspect (3) above, the water from the noise source is provided by providing the internal space capable of reflecting the underwater noise so as to extend along the facing surface facing the noise source. Noise can be effectively reduced.

(4)他の態様では、上記(1)から(3)のいずれか一態様において、
前記内部空間は、前記回転軸の周方向に沿って前記騒音発生源を囲むように画定される。
(4) In another aspect, in any one of the above (1) to (3),
The internal space is defined so as to surround the noise source along the circumferential direction of the rotation axis.

上記(4)の態様によれば、上述のように水中騒音を反射可能な内部空間を騒音発生源を囲むように設けることで、騒音発生源からの水中騒音を効果的に低減できる。 According to the aspect (4) above, by providing an internal space capable of reflecting underwater noise so as to surround the noise generation source as described above, underwater noise from the noise generation source can be effectively reduced.

(5)他の態様では、上記(1)から(4)のいずれか一態様において、
前記シュラウド部のうち前記内部空間を規定し、互いに対向する内壁(例えば上記実施形態の内壁16a、16b)間を連結する補強部材(例えば上記実施形態の補強部材20)を更に備える。
(5) In another aspect, in any one of the above (1) to (4),
A reinforcing member (for example, the reinforcing member 20 of the above embodiment) that defines the internal space of the shroud portion and connects the inner walls facing each other (for example, the inner walls 16a and 16b of the above embodiment) is further provided.

上記(5)の態様によれば、内部空間に補強部材を設けることで、例えばシュラウド部が水中に浸漬された際に水圧を受けた場合においても、良好な強度を確保できる。 According to the aspect (5) above, by providing the reinforcing member in the internal space, good strength can be ensured even when the shroud portion is subjected to water pressure when it is immersed in water, for example.

(6)他の態様では、上記(1)から(5)のいずれか一態様において、
前記騒音発生源は1000Hz以下の周波数成分を含む音響を発生させる。
(6) In another aspect, in any one of the above (1) to (5),
The noise source generates sound containing a frequency component of 1000 Hz or less.

上記(6)の態様によれば、一般的な吸音材では吸収が難しい、1000Hz以下の比較的低い周波数成分を含む騒音であっても良好に低減できる。 According to the above aspect (6), even noise containing a relatively low frequency component of 1000 Hz or less, which is difficult to absorb with a general sound absorbing material, can be satisfactorily reduced.

(7)他の態様では、上記(1)から(6)のいずれか一態様において、
前記本体は金属又は樹脂を含み、
前記媒体は空気である。
(7) In another aspect, in any one of the above (1) to (6),
The body contains metal or resin and
The medium is air.

上記(7)の態様によれば、内部空間に収容される媒体として、本体を構成する金属や樹脂に比べて、音響インピーダンスが非常に小さい空気を用いることで、良好な消音効果が得られる。 According to the above aspect (7), a good sound deadening effect can be obtained by using air whose acoustic impedance is much smaller than that of the metal or resin constituting the main body as the medium accommodated in the internal space.

(8)他の態様では、上記(1)から(6)のいずれか一態様において、
前記本体は金属又は樹脂を含み、
前記媒体は発泡スチロールである。
(8) In another aspect, in any one of the above (1) to (6),
The body contains metal or resin and
The medium is Styrofoam.

上記(8)の態様によれば、内部空間に収容される媒体として、本体を構成する金属や樹脂に比べて、音響インピーダンスが非常に小さい発砲スチロールを用いることで、良好な消音効果が得られる。また発泡スチロールは、空気当に比べて構造の減衰を増加させやすいため、媒体として用いることで水中消音装置の振動抑制を図ることができる。 According to the aspect (8) above, a good sound deadening effect can be obtained by using styrofoam having a very small acoustic impedance as compared with the metal or resin constituting the main body as the medium accommodated in the internal space. .. Further, since Styrofoam tends to increase the damping of the structure as compared with the air hit, it is possible to suppress the vibration of the underwater silencer by using it as a medium.

(9)他の態様では、上記(1)から(8)のいずれか一態様において、
前記騒音発生源は、船舶(例えば上記実施形態の船舶1)の航行用動力を出力するためのプロペラ(例えば上記実施形態のプロペラ8)である。
(9) In another aspect, in any one of the above (1) to (8),
The noise generation source is a propeller (for example, the propeller 8 of the above embodiment) for outputting navigational power of a ship (for example, the ship 1 of the above embodiment).

上記(9)の態様によれば、上記各態様の水中消音装置を船舶に搭載することで、航行用動力を出力するためのプロペラから発生する騒音を効果的に低減できる。 According to the above aspect (9), by mounting the underwater silencer of each of the above aspects on a ship, it is possible to effectively reduce the noise generated from the propeller for outputting the navigation power.

1 船舶
2 船殻
4 エンジン
6 回転軸
8 プロペラ
8a 回転翼
10 水中消音装置
12 騒音発生源
14 シュラウド部
14a 本体
14c 対向面
16 内部空間
16a 内壁
18 媒体
20 補強部
1 Ship 2 Hull 4 Engine 6 Rotating shaft 8 Propeller 8a Rotor 10 Underwater silencer 12 Noise source 14 Shroud part 14a Main body 14c Facing surface 16 Internal space 16a Inner wall 18 Medium 20 Reinforcing part

Claims (9)

騒音発生源を少なくとも部分的に囲むシュラウド部を備え、
前記シュラウド部は、前記騒音発生源が配置された外部空間から隔離され、前記シュラウド部の本体と異なる音響インピーダンスを有する媒体が内部に収容され、又は、内部が前記外部空間から減圧された内部空間を画定するように構成される、水中消音装置。
It has a shroud that at least partially surrounds the noise source.
The shroud portion is isolated from the external space in which the noise generation source is arranged, and a medium having an acoustic impedance different from that of the main body of the shroud portion is housed inside, or the inside is decompressed from the external space. An underwater silencer configured to define.
前記媒体は前記本体より前記音響インピーダンスが小さい、請求項1に記載の水中消音装置。 The underwater silencer according to claim 1, wherein the medium has a smaller acoustic impedance than the main body. 前記本体は前記騒音発生源に対向する対向面を有し、
前記内部空間は、前記対向面に沿って延在するように画定される、請求項1又は2に記載の水中消音装置。
The main body has a facing surface facing the noise source, and the main body has a facing surface facing the noise source.
The underwater silencer according to claim 1 or 2, wherein the internal space is defined so as to extend along the facing surface.
前記内部空間は、前記回転軸の周方向に沿って前記騒音発生源を囲むように画定される、請求項1から3のいずれか一項に記載の水中消音装置。 The underwater silencer according to any one of claims 1 to 3, wherein the internal space is defined so as to surround the noise source along the circumferential direction of the rotation axis. 前記シュラウド部のうち前記内部空間を規定し、互いに対向する内壁間を連結する補強部材を更に備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の水中消音装置。 The underwater sound deadening device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a reinforcing member that defines the internal space of the shroud portion and connects the inner walls facing each other. 前記騒音発生源は1000Hz以下の周波数成分を含む音響を発生させる、請求項1から5のいずれか一項に記載の水中消音装置。 The underwater silencer according to any one of claims 1 to 5, wherein the noise source generates sound containing a frequency component of 1000 Hz or less. 前記本体は金属又は樹脂を含み、
前記媒体は空気である、請求項1から6のいずれか一項に記載の水中消音装置。
The body contains metal or resin and
The underwater silencer according to any one of claims 1 to 6, wherein the medium is air.
前記本体は金属又は樹脂を含み、
前記媒体は発泡スチロールである、請求項1から6のいずれか一項に記載の水中消音装置。
The body contains metal or resin and
The underwater silencer according to any one of claims 1 to 6, wherein the medium is styrofoam.
前記騒音発生源は、船舶の航行用動力を出力するためのプロペラである、請求項1から8のいずれか一項に記載の水中消音装置。 The underwater muffling device according to any one of claims 1 to 8, wherein the noise generation source is a propeller for outputting power for navigation of a ship.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115148178A (en) * 2022-06-28 2022-10-04 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 Flow noise silencing device and working method thereof

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