JP3074352B2 - 水中聴音装置 - Google Patents

水中聴音装置

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JP3074352B2
JP3074352B2 JP04503993A JP50399392A JP3074352B2 JP 3074352 B2 JP3074352 B2 JP 3074352B2 JP 04503993 A JP04503993 A JP 04503993A JP 50399392 A JP50399392 A JP 50399392A JP 3074352 B2 JP3074352 B2 JP 3074352B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は曳航されるストリーマ内に配置される水中聴
音装置に関する。
本発明は液体が充填された一般的な配置形態よりはむ
しろ固体が充填された被曳航ストリーマ内に配置される
水中聴音装置に関する。
本明細書において用いられている水中聴音器という用
語は曳航されるストリーマ内に配置される音響センサを
含む。
被曳航ストリーマは数個の部分からなり、各部分がそ
れ自体の機能及び特徴と有する。ストリーマの作用部分
には、適正な深度で曳航船の背後で互いに一定の関係に
おいて配置された大部分の音響センサを含む。センサが
水中において対象となる音源から発せられた音響波を検
出するのに有効であるためには、水中聴音器が可能な限
りその環境及び曳航システムから発せられる外来雑音の
影響を受けないことが確保されていることが望ましい。
典型的な雑音源は波の作用及び海生動物によって発せ
られる海鳴りと、被曳航体のすべての要素の上方の水流
によって生じる雑音及び曳航船からの励振及び曳航船の
方向に対して一定の角度で曳航されるケーブル部上方の
交差水流によって生じる振動からなる。
各雑音源には共に波数スペクトラムと称される波の速
度と周波数とによって特徴づけられる波のスペクトラム
が関係している。雑音源から生じる波浪励振は被曳航ス
トリーマ構造のセンサを含んでいる作用部分において波
を励振する。波はセンサ内においても発せられる。この
ような波は構造波と称される。
音響的対象の領域は波数スペクトラムの僅かな範囲に
存在し且つ単一の波の速度によって特徴づけられるが、
雑音は広い範囲に及んでいる。もし被曳航ストリーマ内
に存在する構造波が対象となる音響波数の窓内にあれ
ば、その構造波に一致する本来の音響的対象はそのよう
な構造波の存在によって遮蔽される。
構造波を除去するには２つの方法がある。ひとつは、
構造波が音響波数の窓の外側に置かれるようにストリー
マの構造を設計することである。これは通常、構造波を
音響波の速度よりも遅くすることによって達成される。
しかし、構造波が高周波数で音響波空間に戻ることを防
止することはできない。
他の方法は、水中聴音器を構造波に対してその感度を
低下するように配置することである。本発明は構造波に
よって励振され得る水中聴音装置内の励振機構に対して
雑音の減衰或いは消音を提供する水中聴音装置を提供す
る。しかし、この場合における困難な点は、不適当に雑
音が減衰或いは消音されることによってその配置におけ
る音響的感度が減少されることである。
ストリーマ上方の水流から生じる乱流境界層雑音は幅
広い波数スペクトラムの雑音を発生する。この乱流境界
層雑音のろ過は水流雑音の波長との比較によって水中聴
音器の音響的窓を大きくすること、即ち、それぞれ別個
のセンサの数を増やし、各センサ間の距離を適切に設け
ることによって達成され得る。しかし、このような配置
は同時にある構造波に対しては感度が良くなると言う利
点を有するが、減衰に対する注意深い選択によってこれ
を打ち消すことができる。
もし音響センサを取り巻く媒体内で発せられた波が高
周波数帯で十分に減衰されなければ、この種のフィルタ
作用の有効性はなくなる。
しかし、他の構造的雑音も水中聴音器に影響を及ぼ
し、上述の各センサ間の距離を適切に設ける配置によっ
てこの雑音を軽減することはできない。
発明の概要 それ故、本発明の目的は簡易であるが有効な方法によ
って従来の装置の欠点のいずれかひとつを除去するか或
いは最小にする或いは少なくとも公衆に対して有益な選
択を提供する水中聴音装置を提供することである。
概して、減衰特性を有する非固体媒体が充填されたハ
ウジング内に水中聴音器を配置することは望ましい騒音
低減を与えてくれる。
従って、ひとつの形態において本発明はハウジング内
に配置された少なくともひとつの水中聴音器を含み、ハ
ウジングがその両端部において硬質の栓によって閉じら
れ、且つ音響波を減衰させる液状或いは半液状の充填材
が充填されている、被曳航ストリーマ内における水中聴
音装置を提供することにある。
音響波減衰機能を提供する非固体充填材層はいくつか
の形態で存在する。充填材はゲルでもよい。この場合、
必要ならば、要求された特性を達成するために、ゲルは
その流動状態を変化させてもよい。そのようなゲルの特
性のひとつは、かなり高粘性のゲルとして水中聴音器内
に配置され得ることである。ずれ応力を受けると、粘性
は低下され得る。ゲルは好ましくは、被曳航ストリーマ
の動作温度で半液状の状態にあり、構造波がゲルの中に
侵入したときに、ミクロのレベルにおいて液状になるよ
うに選定されるか或いは構成される。このようにして、
構造波のエネルギーは放散されて、音響波減衰効果が生
じる。
或いは、液体を用い、音響センサをバッフル手段によ
って取り囲むことによっても音響波を減衰させることが
できる。バッフル手段は固体であり、液体がそれを通っ
て強制的に流されると、構造波を減衰させるように作用
する。使用可能なバッフル手段は音響センサの周囲に配
置された連続気泡構造体である。
ハウジングが構造波エネルギーを消散することができ
る変形可能な材料から構成される場合には、そのハウジ
ングの材料は水中聴音器によって捕獲されたエネルギー
を減少させることができる。
本発明の他の実施態様は固体の被曳航ストリーマの基
本的な構造との関係において理解される。それらのうち
のひとつの形態をここで簡単に記載し且つ後に詳細に記
載する。固体のストリーマはセンサを含んでいる中央芯
材からなる。この中央芯材はひもの層によって囲まれて
いる。このひもの層は主強化部材を含んでいてもよいし
含まなくてもよい。この層は通常編組層によって所定位
置に保持されている。この組立体にはゲルがすべての空
所を満たすように充填される。ゲル充填層はカバーによ
って覆われる。高い抗張力部材がカバーに設けられても
よい。
水流による雑音或いは振動によって生じた雑音によっ
て抗張力部材が励振されると、それによってハウジング
の栓が励振される。これによって、可撓性のハウジング
を伸縮させることによって充填材内に膨張波が励起され
る。また、外延波も発生される。このような膨張波及び
外延波は変形可能な材料によって減衰することが可能で
ある。
それ故、ハウジングが弾性変形可能であり、それによ
って減衰効果が提供されるように及びハウジング内の減
衰媒体が栓によって励起された波を減衰させるように水
中聴音器を形成してもよい。
管内で端部の栓に対して規則的なパターンで水中聴音
器を配置することによってさらに雑音源を減衰させるこ
とができる。
カバー内に応力部材が設けられた場合には、カバーが
その応力部材によって引っ張られたり弛緩されると芯材
に圧縮力が生じる。この圧縮力は進行波として発せられ
る。変形可能なハウジングが音響センサに隣接して周方
向に強化されると、このような雑音は克服され得る。
それ故、水中聴音装置はハウジング内で規則正しい距
離をおいて設けられた複数の音響センサを有し、そのハ
ウジングは通常可撓性材料から構成されるが、各センサ
に隣接して横方向に剛性を有する。
或いは規則正しい距離をおいて設けられた各音響セン
サは剛性壁を有する複数のハウジングの各々に収納され
てもよい。
或いはまたはさらに、ハウジング内で両方向に伝搬す
る類似の構造波を無効にするために、水中聴音器をハウ
ジング内で対称的に配置することによって雑音の低減効
果を高めることができる。
図面の簡単な説明 本発明に対する理解をさらに高めるため、好ましい実
施例を図面を参照して記載する。図面中、 第１図は本発明の第１実施例のレイアウトを示す部分
略平面図である。
第２図は本発明の第２実施例のレイアウトを示す部分
略平面図である。
第３図は本発明の第３実施例のレイアウトを示す部分
略平面図である。
第４図は一種の固体ケーブル内における水中聴音器の
配置の位置を示す横断面図である。
好ましい実施例 水中聴音装置は音響センサまたは水中聴音器１を含
む。水中聴音器１はハウジング２内に収容されている。
ハウジング２は開放した両端部を有する円筒状をなす。
それらの開放端部は栓によって閉じられている。各実施
例において、この栓は剛性栓３の形をとる。水中聴音器
１はハウジング２内で所定位置に保持されている。この
ハウジング２には液体或いはゲルである充填材４が充填
されている。
第１図に示された第１実施例において、ハウジングは
ポリウレタン或いはゴム製の管のような可撓性の管から
形成されている。栓は高密度ポリウレタンで作られても
よい。充填材は炭化水素のような液体であり、商標「IS
OPAR」を付して販売されているものでもよい。水中聴音
器はそれぞれ規則的な間隔を置いて配置され且つ両端部
の栓からも一定の間隔が置かれている。
第２実施例においては、ハウジングは炭素繊維層のよ
うな非可撓性の管から構成されている。その剛性管は放
射方向への圧縮の排除のためには役立つが、端部の栓に
よって発生された音波を減衰するにはうまく作用しな
い。栓は第１実施例と同様に剛性形である。充填材は第
１実施例と同様に液状であり、連続気泡構造体の内に保
持されている。このようなユニットが数個、一直線に並
べられ且つ規則正しく間隔を置かれている。これによっ
て、乱流境界雑音が減少される。さらに、水中聴音装置
内の液体は水流による雑音の波数スペクトラムにおける
いくつかの波数に対してフィルタ作用を提供するように
変更されてもよい。
第３実施例は第１図に示されたのに類似する構造から
なる。水中聴音器は規則正しい間隔をおいて配置されて
いる。ハウジングの長さは乱流境界雑音の排除を許す。
ハウジングの壁は可撓性を有するが、補強片５によって
横方向に補強されている。補強片は水中聴音器に一致す
るように間隔をおいて配置されている。補強片はカバー
によって発生される放射方向への圧縮に対して反発する
のに役立ち、そのような雑音源に対して水中聴音器を遮
蔽することができる。この実施例においてハウジング内
に充填された充填材はゲル状であり、そのようなゲルの
一例として商標「OPTIFILL」或いは「INSJELL」を付し
て販売されているものがある。
水中聴音器の詳細は記載されていないが、そのような
センサは主に圧電変換から始まる技術においてよく知ら
れていて、適当な水中聴音器が使用され得る。
さて、ストリーマ内での水中聴音装置の位置に戻る。
ハウジング２は充填材４によって取り巻かれた水中聴音
器１を有する被曳航ストリーマに対して中央に位置決め
られる。ハウジング２の周囲には複数の充填材ひも６が
設けられている。これらの充填材ひも６は通常、ポリプ
ロピレンのような弾性化合物であり、組ひも７によって
所定位置に保持されている。この組ひもと充填材ひも層
は、流動状態が摩擦或いは熱によって変化可能なゲルを
広範に支持する。このゲルが充填された層はゲル層の周
囲に紙片を螺旋状に巻いて形成された紙包８によって取
り巻かれている。商標［KEVRAR」或いは［VECTRAN」を
付して販売されている材料製の高張力補強部材のような
補強部材９が紙包８の周囲に配置され、これらの補強部
材の周囲に内カバー10が押出成型されている。内カバー
は熱可塑性ゴム製である。熱可塑性ポリウレタンのよう
な耐摩耗性で不透水性材料製の外カバー11が内カバーを
覆って押出成型されている。
本発明の実施例に関連して本発明の種々の特徴が示さ
れ記載されてきた。しかし、これらの特別な構成は単に
発明を例示するためであり、本発明は添付した請求の範
囲によってその完全な解釈を与えられるものであること
は理解されなければならない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｖ 1/38 Ｇ０１Ｓ 7/52 Ｂ Ｈ０４Ｒ 1/44 ３３０ Ｖ (56)参考文献 米国特許4491939（ＵＳ，Ａ) 米国特許3371739（ＵＳ，Ａ) 米国特許3696329（ＵＳ，Ａ) 米国特許3518677（ＵＳ，Ａ) 米国特許5046055（ＵＳ，Ａ) 米国特許3961304（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01H 3/00 B63C 11/48 G01S 3/801 G01S 7/52 G01S 7/521 G01V 1/38 H04R 1/44 330

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】《管状のハウジング内に収容された少なく
    ともひとつの水中聴音器と、 《ハウジングの両端を閉じる一対の硬質の栓と、 《ハウジング内に配置され、水中聴音器の周囲を取り囲
    むゲルと、 《水中聴音器を横方向から保護するための、ハウジング
    の内壁に沿って設けられた補強片と、 《ハウジングから周囲方向に一定の距離をおくようにし
    て配置された複数の応力部材と、 《複数の応力部材及びハウジングを包む外部カバー 《とからなる被曳航ストリーマケーブル。
  2. 【請求項２】規則正しく一定距離をおいて設けられた複
    数の《水中聴音器を含むことを特徴とする請求の範囲第
    １項に記載の《被曳航ストリーマケーブル。
  3. 【請求項３】《前記ゲルは、せん断力によってその流動
    状態を変形可能なゲルであることを特徴とする請求の範
    囲第１項に記載の《被曳航ストリーマケーブル。
  4. 【請求項４】《前記ゲルは、連続気泡体に支持された流
    動型のものであることを特徴とする請求の範囲第１項に
    記載の被曳航ストリーマケーブル。
  5. 【請求項５】《構造波を減衰させるために、連続気泡構
    造体によって形成されたバッフル手段がハウジング内に
    配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記
    載の被曳航ストリーマケーブル。
  6. 【請求項６】ハウジングが硬質であり、ひとつの水中聴
    音器のみを含んでいることを特徴とする請求の範囲第１
    項に記載の《被曳航ストリーマケーブル。
  7. 【請求項７】互いに接続されていない隣接する複数の水
    中聴音器からなり、各水中聴音器が別個のハウジング内
    に収納されていることを特徴とする《請求の範囲第１項
    に記載の被曳航ストリーマケーブル。
  8. 【請求項８】ハウジングがボラードの最小径部分の周囲
    で折曲するように弾性変形可能《であることを特徴とす
    る請求の範囲第１項に記載の《被曳航ストリーマケーブ
    ル。
  9. 【請求項９】《補強片はハウジング内で一定の距離をお
    いて配置された複数の水中聴音器に一致して配置されて
    おり、ハウジングは補強片から離れた位置で弾性変形可
    能であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の被
    曳航ストリーマケーブル。
  10. 【請求項１０】《一定の距離をおいて配置された複数の
    硬質の円筒が複数の水中聴音器に一致して配置された可
    撓性のハウジングに隣接して配置されていることを特徴
    とする請求の範囲第１項に記載の被曳航ストリーマケー
    ブル。
  11. 【請求項１１】《．ハウジング内で一定の距離をおいて
    対称的に配置された複数の水中聴音器を含むことを特徴
    とする請求の範囲第１項に記載の被曳航ストリーマケー
    ブル。
  12. 【請求項１２】《．縦長で弾性変形可能な管状ハウジン
    グを含む中央芯材と、 《ハウジング内に収容された少なくともひとつの水中聴
    音器と、 《ハウジングの両端を閉じる一対の硬質の栓と、 《ハウジング内に配置され、水中聴音器の周囲を取り囲
    むゲルと、 《水中聴音器を横方向から保護するための、ハウジング
    の内壁に沿って設けられた補強片と、 《ハウジングの周囲の、編組層によって固定された充填
    材ひもの層と、 《充填材ひもと編組層とを満たすゲル層と、 《充填材ひもとゲル層を被うように、ハウジングから周
    囲方向に一定の距離をおくようにして配置された複数の
    応力部材と、 《複数の応力部材を取り囲むように形成されている内部
    カバーと、 《その内部カバーを包む外部カバー《とからなる被曳航
    ストリーマケーブル。
  13. 【請求項１３】《縦長の管状ハウジングを含む中央芯材
    と、《ハウジング内に収容された少なくともひとつの水
    中聴音器と、 《ハウジングの両端を閉じる一対の硬質の栓と、 《ハウジング内に配置され、水中聴音器の周囲を取り囲
    む液体と、《ハウジング内に配置された連続気泡構造体
    によって形成されたバッフル手段と、《中央芯材の周囲
    に環状に配置された、ゲル充填物を含んだ充填材ひも層
    と、《ひも層の周囲に、ハウジングから周囲方向に一定
    の距離をおくようにして配置された複数の応力部材と、 《複数の応力部材、ひも層、及びハウジングを包む外部
    カバー 《とからなる被曳航ストリーマケーブル。
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