JP2718446B2 - 振動減衰器構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中探査に使用する曳
航体への振動やブイから水中へ吊下した測定機器のブイ
から伝わる振動等を軽減する振動減衰器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の振動減衰器の構造を示す断
面図である。図において、１は軸方向に伸縮するような
弾性を有するホース状の収納容器であり、その両端には
電気的及び、機械的な接続機能を有する引留端子２がバ
ンド締め、かしめ、焼き付け等により固定されている。

【０００３】両引留端子２間は、収納容器１に加わる張
力を調整する抗張力部材３と、電力と信号を伝達するた
めのケーブル４とで繋がれている。前記抗張力部材３
は、余長をもって両引留端子２間を繋いでおり、収納容
器１が所定量伸びると、この抗張力部部材３がたるむこ
となく両引留端子２間で伸びきった状態になり、収納容
器１のそれ以上の伸びを防止する。

【０００４】また、前記ケーブル４は、抗張力部材３の
長さよりさらに長く、抗張力部材３を巻くようにカール
した状態になっており、収納容器１が所定量伸びて抗張
力部材３が伸びきった状態となっても、ケーブル４には
余長があってカールした状態を保持しており、収納容器
１の伸縮時にケーブル４には、負担がかからないように
なっている。

【０００５】また、収納容器１内には、電気的絶縁と、
外部からの水圧に対して収納容器１の形状を維持するた
めに、油５が充填してある。以上のように、従来の振動
減衰器６が構成されている。図９は、上記構成を有する
従来の振動減衰器の使用状態を示す断面図である。図に
示す如く、振動減衰器６は張力を受けて、収納容器１が
抗張力部材３の長さを最大として引き延ばされた状態で
使用される。使用中に受ける船からの振動、曳航状態で
生じるケーブル振動、アレイ振動、気象条件及び海象条
件から生じる振動が振動減衰器６へ伝達された場合、収
納容器１が自身の弾性によって伸縮することにより、伝
達された振動を減衰させる機能を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の振動減衰器の構成によると以下のような技術的
限界がある。振動を減衰させるために、収納容器の弾性
または収納容器の弾性と抗張力部材の弾性の複合型によ
るものに頼っており、減衰性能を向上させるには、伸び
量、伸び率を多くしている。しかし、伸び量が多いと収
納容器への負荷が大きく、変形による内圧上昇、ホース
強度に影響するため伸び量を制約して収納容器を設計し
なければならない。また、伸び量を多くすると、収納容
器自身の変形量が大きく、長期的に形状維持ができない
という問題が発生する。

【０００７】また、振動減衰器を複数本接続して長くし
たことにより、合成ばね定数を増大させて、減衰性能を
高める方法もある。ｎ本の弾性体を直列接続する場合、
それぞれのばね定数が、Ｋ１、Ｋ２、・・・、Ｋｎであ
るならば、合成ばね定数Ｋは、 １／Ｋ＝１／（Ｋ１）＋１／（Ｋ２）＋・・・＋１／（Ｋｎ） と表すことができる。

【０００８】ここで、弾性体のバネ定数がすべて等し
く、Ｋ１＝Ｋ２・・・＝Ｋｎ＝Ｋ’となっている場合、
合成ばね定数Ｋは、 Ｋ＝Ｋ’／ｎ となり、図１０はこの場合の振動減衰器の接続本数ｎと
合成バネ定数のＫとの関係を表すグラフである。

【０００９】図から明らかなように、弾性体の接続本数
ｎを増やしてゆくと、合成バネ定数のＫは減少する。し
かしながら、ある一定本数を越えると、それ以上接続本
数ｎを増やしても、合成バネ定数は僅かしか変化しなく
なってしまうことがわかる。このことから、振動減衰器
をある一定本数を越えて接続しても、減衰性能は殆ど向
上しなくなるという問題が発生する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、弾性材製による筒状の収納容器の両端
に引留端子と中継部材をそれぞれ固定し、引留端子と中
継部材の間を収納容器に加わる張力を調整する抗張力部
材と、この抗張力部材より長い電力と信号を伝達するた
めのケーブルとで繋いで弾性モジュールと成し、この弾
性モジュールにケーブルを内部に通した質量モジュール
を接続して振動減衰器を構成し、この振動減衰器を複数
接続して弾性モジュールと質量モジュールを交互に配列
するようにしたものである。

【００１１】

【作用】振動減衰器構造を使用する場合、振動減衰器の
軸方向に外部から張力がかかることになるが、実際に
は、この外部からの張力は絶えず変化しており、これが
振動の原因となっている。弾性モジュールは伸縮してこ
の張力の変化を吸収するので、振動は減衰することにな
る。質量モジュールは伸縮しないが、自身の質量により
慣性力が働き、張力の変化に抵抗するので、振動はさら
に減少することになる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す部分断面図であ
る。図において、７は弾性モジュールであり、８は質量
モジュールを示している。この弾性モジュール７と質量
モジュール８を接続することにより、本実施例の振動減
衰器９を構成することになる。

【００１３】まず、弾性モジュール７の構成を説明す
る。１０は弾性モジュール側収納容器（以下Ｅ側収納容
器と略記する。）であり、弾性及び可撓性を有する筒状
のものである。１２は中継部材であり、Ｅ側収納容器１
０の端部にバンド締め、かしめ、焼き付け等により固定
されている。

【００１４】１３は凸型引留端子であり、Ｅ側収納容器
１０の中継部材１２に接続しない側の端部に、バンド締
め、かしめ、焼き付け等により固定されている。１５は
弾性モジュール側抗張力部材（以下Ｅ側抗張力部材と略
記する。）であり、凸型引留端子１３と中継部材１２と
の間を繋ぎ、Ｅ側収納容器１０に加わる張力を調整す
る。Ｅ側抗張力部材１５は、凸型引留端子１３と中継部
材１２との間を余長をもって繋いでおり、Ｅ側収納容器
１０が軸方向に所定量伸びると、このＥ側抗張力部材１
５がたるむことなく伸びた状態となり、Ｅ側収納容器１
０がそれ以上伸びないようにすることになる。

【００１５】Ｅ側抗張力部材１５は、伸びの小さい例え
ばアラミド繊維のようなものから成っている。４はケー
ブルであり、一端が凸型引留端子１３に接続され、Ｅ側
収納容器１０内を通り、中継部材１２を貫いて後述する
Ｍ側収納容器内を通り、後述する凹型引留端子に接続す
ることになる。

【００１６】ケーブル４の弾性モジュール７側の部分
は、軸方向に伸縮するＥ側収納容器１０に対応して、Ｅ
側抗張力部材１５を巻くようにカールした状態で、弾性
モジュール７が最大限伸ばされても緊張しないように、
充分な余長を持ってＥ側収納容器１０内に収納されてい
る。５は油であり、Ｅ側収納容器１０内に充填されてい
て、内部の電気的絶縁をはかると共に、外部からの水圧
に対してＥ側収納容器１０の形状を維持する役目を果た
している。

【００１７】次に、質量モジュールの構成を説明する。
１１は質量モジュール側収納容器（以下Ｍ側収納容器と
略記する。）であり、弾性及び可撓性を有する筒状のも
のである。Ｍ側収納容器１１の一端には、中継部材１２
がバンド締め、かしめ、焼き付け等により固定されてい
る。

【００１８】１４は凹型引留端子を示しており、Ｍ側収
納容器１１の中継部材１２に接続しない側の端部に、バ
ンド締め、かしめ、焼き付け等により固定されている。
１６は質量モジュール側の抗張力部材（以下Ｍ側抗張力
部材と略記する。）で、凹型引留端子１４と中継部材１
２との間を余長をもたずに繋いでいる。Ｍ側収納容器１
１に張力が負荷されても、軸方向に伸びることがないよ
うにしている。

【００１９】Ｍ側抗張力部材１６も、伸びの小さい例え
ばアラミド繊維のようなものから成っている。なお、こ
のＭ側抗張力部材１６及び前述のＥ側抗張力部材１５の
材質は、アラミド繊維に限るものではなく、伸びが小さ
く、軸方向への張力を受け止めることができる材質のも
のであれば何を用いてもよい。

【００２０】ケーブル４は、前述のようにＥ側収納容器
１０内から中継部材１２を貫いて、Ｍ側収納容器１１内
を通り、端部が凹型引留端子１４に接続している。ケー
ブル４の質量モジュール８側の部分は、Ｍ側収納容器１
１が軸方向に伸びないようになっているため、多くの余
長を必要とせず、適度なたるみをもってＭ側収納容器１
１内に収納されている。

【００２１】５は油でありＭ側収納容器１１の中に充填
されていて、内部の電気的絶縁をはかると共に、外部か
らの水圧に対してＭ側収納容器１１の形状を維持する役
目を果たしている。以上説明した弾性モジュール７と質
量モジュール８が、上記のように中継部材１２によって
接続されて、振動減衰器９を構成している。

【００２２】図２は中継部材を分離可能とした実施例を
示す部分断面図である。１７は弾性モジュール側中継部
材（以下Ｅ側中継部材と略記する。）であり、Ｅ側収納
容器１０に、バンド締め、かしめ、焼き付け等により固
定してある。Ｅ側中継部材１７は電気的、機械的な接続
機能を有する引留端子として働き、その形状は凹型引留
端子１４と同様である。

【００２３】１８は質量モジュール側中継部材（以下Ｍ
側中継部材と略記する。）であり、Ｍ側収納容器１１
に、バンド締め、かしめ、焼き付け等により固定してあ
る。Ｍ側中継部材１８は電気的、機械的な接続機能を有
する引留端子として働き、その形状は凸型引留端子１３
と同様である。Ｅ側中継部材１７とＭ側中継部材を嵌合
することにより、弾性モジュール７と質量モジュール８
を接続して、振動減衰器を構成することになる。

【００２４】振動減衰器９の両端に位置する凸型引留端
子１３と凹型引留端子は嵌合可能となっており、電気的
及び機械的接続機能を有する。このことにより、複数本
の振動減衰器９を直列に接続してゆくことができる。実
際の使用の際には、上記の振動減衰器９を複数接続する
ことにより、振動減衰器構造を構成して用いることにな
る。

【００２５】図３は本発明による振動減衰器構造を、曳
航体の曳航のような分野に用いた場合の図である。図に
おいて、１９は振動減衰器構造であり、弾性モジュール
７及び質量モジュール８より成る振動減衰器９を、曳航
する側が弾性モジュール７となるように、複数本接続し
たものである。

【００２６】２０は船、２１は曳航ケーブル、２２は曳
航体をそれぞれ示している。図４は本発明による振動減
衰器構造を、海洋観測ブイのような分野に用いた場合の
図である。図において、１９は振動減衰器構造であり、
弾性モジュール７及び質量モジュール８より成る振動減
衰器９を、吊下する側が弾性モジュール７となるよう
に、複数本接続したものである。２３はブイ、２４は吊
下ケーブル、２５は観測機器をそれぞれ示している。

【００２７】図５は本実施例の使用状態を示す図であ
る。図に示すように、振動減衰器の軸方向に外部から張
力がかかることになるが、実際の使用の場においては、
この外部からの張力は絶えず変化しており、これが振動
の原因となっている。弾性モジュール７は伸縮してこの
張力の変化を吸収するので、振動は減衰することにな
る。弾性モジュール７に隣接して設置された質量モジュ
ール８は伸縮しないが、自身の質量により慣性力が働
き、張力の変化に抵抗するので、振動はさらに減少する
ことになる。

【００２８】振動には、使用中に受ける船からのもの、
曳航状態で生じるケーブル振動、アレイ振動、気象条件
及び海象条件から生じるもの等があるが、これらを有効
に消去することができる。上記の説明では、質量モジュ
ール８も筒状の形状としているが、これは例えばドラム
のようなものに、振動減衰器構造全体を巻回して収納す
ることができるようにしたためであるが、質量モジュー
ル８は例えば球体や楕円体あるいは多角柱状等の任意の
形状であってよい。

【００２９】図６は本発明の振動減衰器構造による、振
動伝達量の計算結果を示す図であり、図７は計算モデル
を示す図である。なお比較のため従来の振動減衰器構造
による計算結果及び計算モデルを併せて示してある。図
のとは従来の振動減衰器によるもので、振動減衰器
をそれぞれ１本と４本にした場合の振動伝達量の計算結
果である。

【００３０】図のとは本発明の振動減衰器によるも
ので、弾性モジュールと質量モジュールを接続した振動
減衰器をそれぞれ２組と４組にした場合の振動伝達量の
計算結果である。ここで、本発明の振動減衰器の弾性モ
ジュールを従来の振動減衰器に相当するものとして、計
算諸元を同一としてある。また、質量モジュールの計算
諸元は、弾性モジュールの計算諸元からバネ定数を除外
したものとして設定してある。すなわち、弾性モジュー
ルと質量モジュールは、長さが同じで、質量も同じとい
うことになる。

【００３１】これによると、は弾性モジュール１つ分
に相当する従来の振動減衰器が１本だけということであ
り、この長さをＬとおくと、は４本の接続なので長さ
は４Ｌとなる。質量モジュールの長さは弾性モジュール
と同じとしているので、は弾性モジュールと質量モジ
ュールを接続した本発明の振動減衰器を２組繋げている
ことから、長さは４Ｌとなり、は４組用いているの
で、長さは８Ｌとなる。

【００３２】図から明らかなように、本発明による振動
減衰器構造は、従来の振動減衰器構造よりも大幅に減衰
性能が向上している。特に従来型のと、本発明による
を比較すると、は弾性モジュールの数がの半分に
なっているにも関わらず、減衰性能は優れていることが
わかる。なお、との長さは同じである。

【００３３】また、本発明の振動減衰器構造において
も、接続する振動減衰器を増やすことにより、減衰性能
が向上することがわかる。なお、接続する振動減衰器の
数を増やして、振動減衰器構造を長くすると、共振数が
多くなるが、この共振点の領域は実用域ではないため、
使用の際に、問題となることはない。

【００３４】上述のように、弾性モジュールに質量モジ
ュールを接続した振動減衰器を複数用いたことにより、
減衰性能が大幅に向上する。また、弾性モジュールの伸
びだけに頼らずに振動を減衰しているので、収納容器の
変形を低減することができて、長期的に収納容器の形状
及び内圧を正常に保つことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、弾性モジュールに質量モジュールを接続した振動減
衰器を複数接続して弾性モジュールと質量モジュールを
交互に配列したことにより、弾性モジュールの伸縮によ
って振動を減衰させるだけでなく、質量モジュールの慣
性力によって、さらに振動を減衰させることができる。
このことにより、振動の減衰性能が大幅に向上する効果
を有する。

【００３６】また、弾性モジュールの伸縮だけに頼らず
に、質量モジュールによっても振動を減衰しているの
で、弾性モジュールの伸びを抑えるように構成しても、
充分な振動減衰性能を得ることができる。このため、収
納容器の変形を低減することができて長期的に収納容器
の形状及び内圧を正常に保ち、振動減衰器構造の性能を
保つことができる効果を有する。

【００３７】質量モジュールを弾性を有する筒状の収納
容器を用いて構成しておくことにより、ドラムのような
ものに振動減衰器構造全体を巻回して収納可能となるた
め、運搬、展張、保存等の取扱が便利になる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の部分断面図である。

【図２】実施例の中継部材を分離可能としたものを示す
部分断面図である。

【図３】実施例の振動減衰器構造を曳航のために用いた
ものである。

【図４】実施例の振動減衰器構造を吊下のために用いた
ものである。

【図５】実施例の振動減衰器構造の使用状態である。

【図６】振動伝達量の計算結果である。

【図７】振動減衰器構造の計算モデルである。

【図８】従来の振動減衰器を示す断面図である。

【図９】従来の振動減衰器の使用状態を示す断面図であ
る。

【図１０】従来の振動減衰器の接続本数と合成バネ定数
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

４ ケーブル ５ 油 ７ 弾性モジュール ８ 質量モジュール ９ 振動減衰器 １０ Ｅ側収納容器 １１ Ｍ側収納容器 １２ 中継部材 １３ 凸側引留端子 １４ 凹側引留端子 １５ Ｅ側抗張力部材 １６ Ｍ側抗張力部材

フロントページの続き (72)発明者 吉川 恭司 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 町田 兼一 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−176686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41986（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性材製による筒状の収納容器の両端に
   引留端子と中継部材をそれぞれ固定し、前記引留端子と
   前記中継部材の間を前記収納容器に加わる張力を調整す
   る抗張力部材と、該抗張力部材より長い電力と信号を伝
   達するためのケーブルとで繋いで弾性モジュールと成
   し、該弾性モジュールに前記ケーブルに連続したケーブ
   ルを内部に通した質量モジュールを接続して振動減衰器
   を構成し、該振動減衰器を複数接続して前記弾性モジュ
   ールと質量モジュールを交互に配列したことを特徴とす
   る振動減衰器構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、質量モジュールを、
   弾性材製による筒状の収納容器の両端に中継部材と引留
   端子をそれぞれ固定し、前記中継部材と前記引留端子の
   間を余長を持たずに接続した抗張力部材と、該抗張力部
   材より長い電力と信号を伝達するためのケーブルとで繋
   いで構成したことを特徴とする振動減衰器構造。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、収納容
   器内に油を充填したことを特徴とする振動減衰器構造。