JP3619502B2 - 水中音制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば船舶の船底などに設けられる水中音制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような水中音制御装置は、潜水調査船と母船との間で音響通信を行うため、および高い測位精度が必要とされる洋上作業に用いられる音響測位装置などにおいて必要になる。この水中音制御装置の性能は、本来必要とする信号の強さと水中雑音の強さの比であるＳ／Ｎ比によって、支配される。
【０００３】
水中雑音を低減してＳ／Ｎ比を向上する先行技術は、たとえば特開昭６２−２１７１７３に開示される。この先行技術では、船体の壁面に凹部を設け、この凹部内に受波器を配設し、水面側に音響透過層を設け、自艦雑音を、音響透過層の材質を適切に選ぶことによって全反射させる。この先行技術では、各種の方向から到来する雑音を遮断して希望する信号だけを受信することはできない。したがってＳ／Ｎ比の向上に限界がある。
【０００４】
他の先行技術は特開平７−３０３２９６に開示される。この先行技術は、振動子の電気回路を工夫することによって、水中から振動子の受波面に侵入してくる雑音を低減する電気的構成を開示する。したがってこの先行技術は、音波の雑音が振動子の受波面に侵入することを低減するものではなく、一旦受信された振動子からの出力に含まれる雑音を、低減する構成を有する。したがってＳ／Ｎ比の低減が不充分である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、Ｓ／Ｎ比を向上することができるようにした水中音制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（ａ）気体を充填した気体層を有する壁に、水中音波を伝播する音波伝播部が形成される方向性選択手段と、
（ｂ）音波増幅手段であって、
方向性選択手段の音波伝播部からの音波が入射される増幅用一端部と、
音波を出射する増幅用他端部と、
増幅用一端部と増幅用他端部との間の伝播経路で、増幅用一端部からの音波の有する干渉周波数ｆ１とは異なる共鳴周波数ｆ２で共鳴し、共鳴周波数ｆ２の音波が増幅される音波増幅手段と、
（ｃ）音波増幅手段の増幅用他端部からの音波を電気信号に変換するハイドロホンとを含むことを特徴とする水中音制御装置である。
【０００７】
また本発明は、（ａ）気体を充填した気体層を有する壁に、水中音波を伝播する音波伝播部が形成される方向性選択手段と、
（ｂ）消音手段であって、
方向性選択手段の音波伝播部からの音波が入射される消音用一端部と、
音波を出射する消音用他端部と、
前記消音用一端部から入射した音波を、前記消音用他端部に伝播し、伝播長さが相互に異なり、消音用他端部では、伝播長さに対応する干渉周波数ｆ１の音波が干渉して消音される複数の伝播経路とを有する消音手段と、
（ｃ）音波増幅手段であって、
消音手段の消音用他端部からの音波が入射される増幅用一端部と、
音波を出射する増幅用他端部と、
増幅用一端部と増幅用他端部との間の伝播経路で、増幅用一端部からの音波の有する干渉周波数ｆ１とは異なる共鳴周波数ｆ２で共鳴し、共鳴周波数ｆ２の音波が増幅される音波増幅手段と、
（ｄ）音波増幅手段の増幅用他端部からの音波を電気信号に変換するハイドロホンとを含むことを特徴とする水中音制御装置である。
【０００８】
また本発明は、（ａ）気体を充填した気体層を有する壁に、水中音波を伝播する音波伝播部が形成される方向性選択手段と、
（ｂ）音波増幅手段であって、
方向性選択手段の音波伝播部からの音波が入射される増幅用一端部と、
音波を出射する増幅用他端部と、
増幅用一端部と増幅用他端部との間の伝播経路で、増幅用一端部からの音波の有する共鳴周波数ｆ２で共鳴し、共鳴周波数ｆ２の音波が増幅される音波増幅手段と、
（ｃ）消音手段であって、
音波増幅手段の増幅用他端部からの音波が入射される消音用一端部と、
音波を出射する消音用他端部と、
前記消音用一端部から入射した音波を、前記消音用他端部に伝播し、伝播長さが相互に異なり、消音用他端部では、共鳴周波数ｆ２とは異なる伝播長さに対応する干渉周波数ｆ１の音波が干渉して消音される複数の伝播経路とを有する消音手段と、
（ｄ）消音手段の消音用他端部からの音波を電気信号に変換するハイドロホンとを含むことを特徴とする水中音制御装置である。
【０００９】
本発明に従えば、本件水中音制御装置は、たとえば船舶の船底に設けられ、方向性選択手段によって、希望する方向から到来する音波だけを、音波伝播部を介して入射する。この方向性選択手段の壁は、気体が充填された気体層を有し、したがって音波伝播部を通過する音波だけが得られ、その他の方向から到来する音波は、気体層を有する壁によって遮断される。
【００１０】
本件発明者によれば、このような気体層を有する壁によって消音効果が優れて達成される理由は、たとえば空気などの気体の体積弾性率は、水の体積弾性率に比べて４桁ほど、小さい。したがって水中から気体層内に音波が伝播した際、気体層の内部の空気音のエネルギが空気の膨張、圧縮の繰返しによって消費され、空気から水に音波が再入射する際、音圧レベルが著しく低減するからであると考察した。こうして音波の到来する方向性が選択されて、希望する方向から到来する音波だけが、受信されることになる。これによって音波伝播部を通過しない音波が遮断され、Ｓ／Ｎ比が向上されることになる。
【００１１】
消音手段は、複数の伝播経路をそれぞれ通る音波を、干渉させ、その干渉周波数を有する音波を消音する。干渉周波数は、雑音の周波数に等しく選ばれ、たとえば５ｋＨｚであってもよい。消音手段は、省略されてもよい。
【００１２】
音波増幅手段は、音波増幅用伝播経路で希望する信号の共鳴周波数で共鳴し、これによって信号となる音波の振幅を大きく増幅することができる。これによってもまた、Ｓ／Ｎ比が向上されることになる。共鳴周波数は、たとえば１０ｋＨｚであってもよい。
【００１３】
これらの方向性選択手段、消音手段および音波増幅手段はいずれも、機械的構成によって実現することができ、構成が簡単であり、メンテナンスが容易であるという優れた効果が達成される。
【００１４】
ハイドロホンは、水中で、前述の消音手段によって消音され、音波増幅手段で増幅された音波を、電気信号に変換する。したがってハイドロホンから得られる電気信号は、雑音に悪影響されることのないＳ／Ｎ比が向上された電気信号である。
【００１５】
また本発明は、音波増幅手段と、ハイドロホンとを収納する内部空間を有するハウジングを、さらに含み、
ハウジングの下部に、方向性選択手段が設けられることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、消音手段と、音波増幅手段と、ハイドロホンとを収納する内部空間を有するハウジングを、さらに含み、
ハウジングの下部に、方向性選択手段が設けられることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、ハウジング内部空間に、消音手段と音波増幅手段とハイドロホンとを収納し、このハウジングの下部に方向性選択手段が設けられるので、たとえば本件水中音制御装置が船舶の船底に設けられた構成では、下方から音波が、方向性選択手段の音波伝播部を通って、消音手段および音波増幅手段をこの順序で経て、または音波増幅手段および消音手段をこの順序で経て、または音波増幅手段を経て、伝わり、ハイドロホンに良好なＳ／Ｎ比の音波が与えられる。消音手段は、省略され得る。
【００１８】
また本発明は、方向性選択手段の前記壁の全体の形状は、下方に凸のドーム状であり、ハウジングに角変位自在に設けられることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、下方に凸のたとえば球の一部分を形成するドーム状の方向性選択手段に、音波伝播部が形成される。これによって方向性選択手段を希望する角度に角変位し、得ようとする信号の方向に、方向性選択手段の音波伝播部を方向付けることが容易に可能である。こうして希望する方向から到来する音波だけを、受信することができるようになる。
【００２０】
また本発明は、方向性選択手段の音波伝播部は、開口部であり、
開口部の口径と、消音手段の消音用一端部の口径と、消音用他端部の口径と、音波増幅手段の増幅用一端部の口径と、増幅用他端部の口径とは、ほぼ同一に選ばれることを特徴とする。この口径の大きさは、増幅を狙う共鳴周波数ｆ２の水中音の波長に比して充分に小さくなるように選択する。また、この口径の大きさは消音を狙う干渉周波数ｆ１の水中音の波長に比しても充分に小さくなるように選択することが望ましい。
【００２１】
本発明に従えば、受信する音波が通る通路の口径を、ほぼ同一の値とし、これによって受信したい音波を確実に伝播して雑音を低減し、受信すべき音波だけを増幅することができ、受信したい音波のエネルギの損失が抑えられる。
【００２２】
また本発明は、消音手段の各伝播経路は、伸縮可能な管によって形成されることを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、音波増幅手段の伝播経路は、伸縮可能な管によって形成されることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、消音手段または音波増幅手段の音波が伝播する経路を、伸縮可能な管によって形成し、たとえばその管は円形の軸直角断面を有し、こうして本発明の実現が容易である。
【００２５】
また本発明は、ハウジングは、
外壁と、
外壁の内周面との間に気体を充填した気体層を有する第１遮音体と、
第１遮音体の内周面との間に気体を充填したもう１つの気体層を形成し、可撓性を有する材料から成る第２遮音体とを有することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、ハウジングの外壁の内方に設けられる第１および第２遮音体はいずれも、気体層を有する。したがって優れた消音効果が達成され、内部空間は無響室とすることができる。
【００２７】
また本発明は、第２遮音体は、気体が充填され、かつ前記内部空間に突出した複数のひだ状突部を有することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、第２遮音体には、複数のひだ状突部が形成され、この突部内に気体が充填されているので、前記内部空間からの音波が突部によって吸収され、反射されることが防がれる。第２遮音体は、前述のように可撓性を有する材料から成り、たとえばゴムまたは可撓性合成樹脂などから成ってもよい。
【００２９】
気体は、たとえば空気であってもよいが、窒素であってもよく、その他の種類の気体であってもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の水中音制御装置１の簡略化した断面図である。船舶２の船底３には、仮想線４で示されるように突出し、また船底３とほぼ同一面に連なるように上下に変位可能なハウジング６が設けられるこのハウジング６の下部９には、方向性選択手段７が設けられる。ハウジング６によって形成される内部空間８内には、ハウジング６の下部９に形成された音波通過孔１１の図１における上方に、消音手段１２と、音波増幅手段１３と、ハイドロホン１４とがこの順序で配置されて収納される。ハイドロホン１４からの電気信号は、フィルタ１５によって濾波され、増幅器１６によって、その電気信号が増幅される。
【００３１】
図２は、船舶２の船底３付近の断面図である。船舶２の船体内には、船底３に連なる筒体１７が固定される。この筒体１７内には、ハウジング６が設けられる。ハウジング６は、油圧シリンダ１８のピストン棒１９に連結され、昇降変位可能である。油圧シリンダ１８は、筒体１７、したがって船体に取付けられる。ハウジング６は、筒体１７内の海水２０内に浸漬され、前述のようにハウジング６の下部９が船底３とほぼ同一位置にもたらされ、またその船底３よりも下方に突出されることができる。ハウジング６を船底３から下方に突出することによって、希望する方向からの音波を選択的に受信することができる。
【００３２】
図３は、ハウジング６の下部９に設けられた方向性選択手段７を示す斜視図である。この方向性選択手段７を構成する壁２１は、その全体の形状が下方に凸のドーム状であり、たとえば球の一部分を形成する中心角が１８０度以上、たとえば２００度の球面状であってもよい。この壁２１は、ハウジング６の下部９よりも内方にある中心２３を通る鉛直軸線まわりに周方向２４に±１８０度角変位自在であり、また中心２３を通る水平線まわりの揺動方向２５に±α度だけ角変位自在である。αは、たとえば後述の図９に示されるように、たとえば約４５度〜６０度であってもよく、好ましくは６０度であってもよい。
【００３３】
図４は、方向性選択手段７が設けられたハウジング６の断面図である。ハウジング６は、外壁２６と、その外壁２６の内周面に設けられるカバー体２７とを含む。外壁２６は、外部から到来する雑音を遮断し、カバー体２７は、内部空間８の反射音を吸収して無響室を形成する。このハウジング６は、ほぼ円筒状であり、天井部２７によって閉じられる。
【００３４】
図５は、水中音制御装置１の底面図である。方向性選択手段７のドーム状壁２１には、音波伝播部を形成する開口部２９が、形成される。この開口部２９は、一対の蓋３１，３２によって図５に示されるように、閉じられ、また仮想線３３，３４で示されるように図５の左右に離反方向に変位して、開口部２９を開くことができる。
【００３５】
図６は、方向性選択手段７の図５における切断面線ＶＩ―ＶＩから見た簡略化した断面図である。図７は、方向性選択手段７の開口部２９を蓋３１，３２で開いた状態を示す断面図である。蓋３１，３２は、壁２１の内周面に沿って湾曲して形成される。これによって蓋３１，３２は、前述のように開口部２９を密閉し、また全開することができる。
【００３６】
図８は、方向性選択手段７の壁２１の拡大断面図である。この壁２１は、外板３６と内板３７との間に、隔壁３８が介在され、この隔壁３８によって、外板３６と内板３７との間に、厚みｔを有する部分的な球殻状の気体層３９が形成される。外板３６、内板３７および隔壁３８は、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの金属材料から成ってもよいが、その他の材料から成ってもよい。気体層に気体が充填されているので、水圧で外板３６および内板３７が変形してしまうことは、ない。気体層３９の厚みｔを大きくすることによって、消音効果が顕著な周波数域を、高い周波数にまで広げることができる。
【００３７】
図９は、方向性選択手段７の角変位状態を示す簡略化した図である。ド―ム状の壁２１は、中立位置では、参照符Ａ１，Ａ２，Ａ３で示される円弧状の姿勢の状態になっており、右方に中心２３を通る水平軸線まわりに６０度角変位することによって、参照符Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３で示される円弧状の姿勢とすることができ、さらに左方に角変位して参照符Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３で示される円弧状の姿勢とすることができる。これによって開口部２９は、受信しようとする音波が到来する広い範囲に、方向付けられることができるようになる。
【００３８】
図１０は消音手段１２の斜視図であり、図１１は消音手段１２の断面図であり、図１２は、消音手段の動作を説明するための断面図である。消音手段１２は、方向性選択手段７の開口部２９を通る音波が入射され、中心２３の鉛直上方に軸線を有する消音用一端部４２と、その雑音が消音された音波を出射する消音用他端部４３と、これらの各端部４２，４３にわたって音波を伝播する複数（この実施の形態では２）の伝播経路４４，４５とを有する。伝播経路４４は、管４６，４７を調整管４８によって伸縮可能に形成される。もう１つの伝播経路４５は、管４６，４７から分岐した管４９，５０と調整管５１，５２と、Ｌ字状の管５３，５４と、調整管５５とを含む。管４６，４７と調整管４８とは、ねじ継手によって、前述のように伸縮可能であり、また同様にして調整管５１，５２，５５もねじ継手によって伝播経路４５の伸縮を可能にする。伝播経路４４の音波が伝播する伝播長さをＬ２とし、もう１つの伝播経路４５の音波が伝播する伝播長さをＬ１とし、消音すべき雑音の波長をλとするとき、式１，２が成立する。ｎは自然数である。
Ｌ１―Ｌ２ ＝ λ／２ …（１）
Ｌ１＋Ｌ２ ＝ ｎ・λ …（２）
【００３９】
たとえば雑音の周波数ｆ１が５ｋＨｚであるとき、水温１５℃で波長λは０．２９３ｍである。したがってたとえばｎ＝１では、Ｌ１＝０．２２０ｍ、Ｌ２＝０．０７３ｍであり、ｎ＝２では、Ｌ１＝０．３６６ｍ、Ｌ２＝０．２２０ｍである。伝播経路４４，４５は、円形の軸直角断面を有し、その内径Ｄ１は、消音すべき音波の波長λに比べて充分小さい値とし、波長λの１／１０以下に選ぶことが好ましい。すなわち、
Ｄ１≦λ／１０ …（３）
図１３は音波増幅手段１３の斜視図であり、図１４は音波増幅手段１３の断面図である。音波増幅手段１３は、消音手段１２の消音用他端部４３の鉛直上方に設けられ、その消音用他端部４３からの音波が入射される増幅用一端部５７と、音波を出射する増幅用他端部５８と、これらの増幅用の各端部５７，５８との間の伝播経路５９で、増幅用一端部５７からの受信すべき信号音波を共鳴周波数ｆ２で共鳴する共鳴部６１とを有する。この音波増幅手段１３は、断面円形の直管６２，６３が、たとえば管継手によって接続されて伝播経路が伸縮可能である。共鳴周波数ｆ２は、受波すべき信号の音波の周波数に等しく、たとえば１０ｋＨｚであってもよい。
【００４０】
図１５は、音波増幅手段１３の動作を説明するための断面図である。伝播経路５９における共鳴周波数ｆ２は、式４で示される。
ｆ２ ＝ Ｕ／｛２（Ｌ３＋Ｌ４）｝ …（４）
ここでＵは、水中音速を示し、Ｌ３は伝播経路５９の伝播長さであり、Ｌ４は、増幅用一端部５７と増幅用他端部５８における開口端補正値である。
【００４１】
Ｌ４ ＝ γ・Ｄ２ …（５）
開口端補正値Ｌ４は、伝播経路５９の前記一端部５７および他端部５８よりも外方において、流体である水も少し動き、したがってその一端部５７の図１５における下方に、ならびに他端部５８の図１５における上方に、自由端が存在すると仮定して、音波の伝播長さＬ３を補正するための値である。式５のγは、補正係数であって、約０．６である。伝播経路５９の内径はＤ２である。たとえば水中音速Ｕは、１５℃で１，４３０ｍ／ｓｅｃであり、共鳴周波数ｆ２が１０ｋＨｚであるとき、Ｄ２＝０．０３６ｍ、Ｌ３＝０．０５ｍであり、またはＤ２＝０．０７２ｍ、Ｌ３＝０．０２８ｍである。
【００４２】
図１５においてハイドロホン１４の受波部は、音波増幅手段１３の増幅用他端部５８から距離Ｌ５があけられており、この距離Ｌ５は、開口端補正値Ｌ４を２で除算した値超える値に選ばれる。
Ｌ４／２＜Ｌ５ …（６）
【００４３】
前述の方向性選択手段７の中心２３と、消音手段１２の伝播経路４４と、音波増幅手段１３の伝播経路５９と、ハイドロホン８２とは、一直線上にある。
【００４４】
前述の実施の形態では、方向性選択手段７の上方に消音手段１２と音波増幅手段１３とが、この順序で配置されて構成されたが、本発明の実施の他の形態では、方向性選択手段７の上方に、音波増幅手段１３と消音手段１２とがこの順序で配置されるように構成されてもよい。さらに消音手段１２は、省略されてもよい。
【００４５】
図１６はハウジング６の一部の断面図であり、図１７はハウジング６の一部を分解して示す断面図である。ハウジング６は、外壁６４と、第１および第２遮音体６５，６６とを含む。外壁６４は、直円筒状であって、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの材料から成る。この外壁６４の内方に、第１遮音体６５と、第２遮音体６６とが、半径方向外方から内方にこの順序で設けられる。第１遮音体６５は、外壁６４の内周面との間に空気などの気体を充填した気体層６７を形成する。この第１遮音体６５は、外板６８と、内板６９とを含み、これらの外板６８と内板６９との間に、気体層６７が充填される。外板６８は、たとえば接着剤によって外壁６４の内周面に接着されて固定される。これらの外板６８および内板６９は、たとえばゴムまたは塩化ビニル樹脂などの合成樹脂などから成り、可撓性であってもよいが、剛性であってもよい。第１遮音体６５は、外部から入射する音波を遮断する。
【００４６】
第２遮音体６６は、第１遮音体６５の内周面を形成する内板６９のさらに内側に気体層７７を形成する。この第２遮音体６６は、外板７１と内板７２とを含み、この内板７２には、内部空間８に突出した周方向に延びかつ上下に配置された複数のひだ状突部７３が、多数個、存在して形成される。これらの外板７１と内板７２との間、およびひだ状突部７３内の各空間７５，７６には空気が充填されて気体層７７が形成される。第２遮音体６６は、内部空間８内の反射音を吸収して遮断する働きを果たす。第１遮音体６５の内板６９と第２遮音体６６の外板７１とは、接着剤７９によって接着されて固定される。外板７１および内板７２、さらにひだ状突部７３はいずれも、可撓性を有するゴムまたは塩化ビニルなどの合成樹脂などの材料から成ってもよい。
【００４７】
図１８は、本件発明者の実験による実施例を説明するための図である。方向性選択手段７の気体層３９を有する壁２１の図１８における右方にスピーカ８１を配置し、壁２１を介してハイドロホン８２を距離６５ｍｍをあけて配置し、またスピーカ８１と壁２１に関して同一側に参照用ハイドロホン８３を配置し、音圧レベルを測定した。
【００４８】
図１９は、本件発明者の実験による図１８の測定結果を示すグラフである。スピーカ８１からは、図１９（３）で示される音源側音圧レベルを発生し、ハイドロホン８２は、壁２１を介して図１９（２）で示される受音側音圧レベルが得られ、したがって壁２１による音圧減少レベルは、図１９（１）に示されるように、良好な消音効果が達成された。
【００４９】
図２０は、本件発明者の実験による比較例を示す図である。前述の図１８における壁２１を取外し、スピーカ８１に対向して図１９と同様に距離６５ｍｍをあけてハイドロホン８２を配置した。その他の実験の構成は、前述の図１８と同様である。
【００５０】
図２１は、図２０の比較例の実験結果を示す図である。スピーカ８１から図２１（３）に示される音源側音圧レベルを発生し、ハイドロホン８２によって図２１（２）に示される受音側音圧レベルを得た。これによってスピーカ８１とハイドロホン８２との距離６５ｍｍを隔てることによる音圧減少レベルは、図２１（１）に示されるようにほとんど全ての周波数帯域にわたって零である。こうして図１８および図１９の実施例ならびに図２０および図２１の比較例に基づき、本発明の気体層３９を有する壁２１による遮音効果が優れて達成されることが確認された。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、方向性選択手段によって希望する方向から到来する音波だけを音波伝播部を経て受信し、消音手段によって雑音の周波数ｆ１である干渉周波数で消音し、希望する音波だけを、音波増幅手段の共鳴周波数ｆ２で共鳴して増幅し、こうして雑音が消音され、希望する周波数ｆ２の音波だけを増幅して、または方向性選択手段によって希望する方向から到来する音波だけを音波伝播部を経て受信し、希望する音波だけを音波増幅手段の共鳴周波数ｆ２で共鳴して増幅して、ハイドロホンの受波面に与えることができる。こうしてＳ／Ｎ比が優れた電気信号を、得ることができる。消音手段は、省略され得る。
【００５２】
本発明によれば、たとえば本件水中音制御装置が船舶の船底に設けられた構成では、下方から音波が、方向性選択手段の音波伝播部を通って、消音手段および音波増幅手段をこの順序で経て、または音波増幅手段および消音手段をこの順序で経て、伝わり、さらに消音手段が省略されて音波増幅手段だけを経て、伝わり、ハイドロホンに良好なＳ／Ｎ比の音波が与えられる。
【００５３】
また本発明によれば、ドーム状の方向性選択手段に、音波伝播部が形成されるので、方向性選択手段を希望する角度に角変位し、得ようとする信号の方向に、方向性選択手段の音波伝播部を方向付けることが容易に可能である。こうして希望する方向から到来する音波だけを、受信することができるようになる。
【００５４】
また本発明によれば、ハウジングの外壁の内方に設けられる第１および第２遮音体はいずれも、気体層を有する。したがって優れた消音効果が達成され、内部空間は無響室とすることができる。
【００５５】
さらに本発明によれば、可撓性第２遮音体には、複数のひだ状突部が形成され、この突部内に気体が充填されているので、前記内部空間からの音波が突部によって吸収され、反射されることが防がれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の水中音制御装置１の簡略化した断面図である。
【図２】船舶２の船底３付近の断面図である。
【図３】ハウジング６の下部９に設けられた方向性選択手段を示す斜視図である。
【図４】方向性選択手段７が下部９に設けられたハウジング６の断面図である。
【図５】水中音制御装置１の底面図である。
【図６】方向性選択手段７の図５における切断面線ＶＩ―ＶＩから見た簡略化した断面図である。
【図７】方向性選択手段７の開口部２９を蓋３１，３２で開いた状態を示す断面図である。
【図８】方向性選択手段７の壁２１の拡大断面図である。
【図９】方向性選択手段７の角変位状態を示す簡略化した図である。
【図１０】消音手段１２の斜視図である。
【図１１】消音手段１２の断面図である。
【図１２】消音手段１２の動作を説明するための断面図である。
【図１３】音波増幅手段１３の斜視図である。
【図１４】音波増幅手段１３の断面図である。
【図１５】音波増幅手段１３の動作を説明するための断面図である。
【図１６】ハウジング６の一部の断面図である。
【図１７】ハウジング６の一部を分解して示す断面図である。
【図１８】本件発明者の実験装置を説明するための図である。
【図１９】本件発明者の実験による図１８の測定結果を示すグラフである。
【図２０】本件発明者の実験よる比較例を示す図である。
【図２１】図２０の比較例の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 水中音制御装置
３ 船底
６ ハウジング
７ 方向性選択手段
８ 内部空間
９ 下部
１１ 音波通過孔
１２ 消音手段
１３ 音波増幅手段
１４ ハイドロホン
３１，３２ 蓋
３９ 気体層
４２ 消音用一端部
４３ 消音用他端部
４４，４５ 伝播経路
５７ 増幅用一端部
５８ 増幅用他端部
５９ 伝播経路
６１ 共鳴部
６４ 外壁
６５ 第１遮音体
６６ 第２遮音体
６７ 気体層
７３ ひだ状突部
７７ 気体層

Claims (11)

1. （ａ）気体を充填した気体層を有する壁に、水中音波を伝播する音波伝播部が形成される方向性選択手段と、
   （ｂ）音波増幅手段であって、
   方向性選択手段の音波伝播部からの音波が入射される増幅用一端部と、
   音波を出射する増幅用他端部と、
   増幅用一端部と増幅用他端部との間の伝播経路で、増幅用一端部からの音波の有する干渉周波数ｆ１とは異なる共鳴周波数ｆ２で共鳴し、共鳴周波数ｆ２の音波が増幅される音波増幅手段と、
   （ｃ）音波増幅手段の増幅用他端部からの音波を電気信号に変換するハイドロホンとを含むことを特徴とする水中音制御装置。
2. 音波増幅手段と、ハイドロホンとを収納する内部空間を有するハウジングを、さらに含み、
   ハウジングの下部に、方向性選択手段が設けられることを特徴とする請求項１記載の水中音制御装置。
3. （ａ）気体を充填した気体層を有する壁に、水中音波を伝播する音波伝播部が形成される方向性選択手段と、
   （ｂ）消音手段であって、
   方向性選択手段の音波伝播部からの音波が入射される消音用一端部と、
   音波を出射する消音用他端部と、
   前記消音用一端部から入射した音波を、前記消音用他端部に伝播し、伝播長さが相互に異なり、消音用他端部では、伝播長さに対応する干渉周波数ｆ１の音波が干渉して消音される複数の伝播経路とを有する消音手段と、
   （ｃ）音波増幅手段であって、
   消音手段の消音用他端部からの音波が入射される増幅用一端部と、
   音波を出射する増幅用他端部と、
   増幅用一端部と増幅用他端部との間の伝播経路で、増幅用一端部からの音波の有する干渉周波数ｆ１とは異なる共鳴周波数ｆ２で共鳴し、共鳴周波数ｆ２の音波が増幅される音波増幅手段と、
   （ｄ）音波増幅手段の増幅用他端部からの音波を電気信号に変換するハイドロホンとを含むことを特徴とする水中音制御装置。
4. （ａ）気体を充填した気体層を有する壁に、水中音波を伝播する音波伝播部が形成される方向性選択手段と、
   （ｂ）音波増幅手段であって、
   方向性選択手段の音波伝播部からの音波が入射される増幅用一端部と、
   音波を出射する増幅用他端部と、
   増幅用一端部と増幅用他端部との間の伝播経路で、増幅用一端部からの音波の有する共鳴周波数ｆ２で共鳴し、共鳴周波数ｆ２の音波が増幅される音波増幅手段と、
   （ｃ）消音手段であって、
   音波増幅手段の増幅用他端部からの音波が入射される消音用一端部と、
   音波を出射する消音用他端部と、
   前記消音用一端部から入射した音波を、前記消音用他端部に伝播し、伝播長さが相互に異なり、消音用他端部では、共鳴周波数ｆ２とは異なる伝播長さに対応する干渉周波数ｆ１の音波が干渉して消音される複数の伝播経路とを有する消音手段と、
   （ｄ）消音手段の消音用他端部からの音波を電気信号に変換するハイドロホンとを含むことを特徴とする水中音制御装置。
5. 消音手段と、音波増幅手段と、ハイドロホンとを収納する内部空間を有するハウジングを、さらに含み、
   ハウジングの下部に、方向性選択手段が設けられることを特徴とする請求項３または４記載の水中音制御装置。
6. 方向性選択手段の音波伝播部は、開口部であり、
   開口部の口径と、消音手段の消音用一端部の口径と、消音用他端部の口径と、音波増幅手段の増幅用一端部の口径と、増幅用他端部の口径とは、ほぼ同一に選ばれることを特徴とする請求項３〜５のうちの１つに記載の水中音制御装置。
7. 消音手段の各伝播経路は、伸縮可能な管によって形成されることを特徴とする請求項３〜６のうちの１つに記載の水中音制御装置。
8. 方向性選択手段の前記壁の全体の形状は、下方に凸のドーム状であり、ハウジングに角変位自在に設けられることを特徴とする請求項２または５記載の水中音制御装置。
9. 音波増幅手段の伝播経路は、伸縮可能な管によって形成されることを特徴とする請求項１〜８のうちの１つに記載の水中音制御装置。
10. ハウジングは、
    外壁と、
    外壁の内周面との間に気体を充填した気体層を有する第１遮音体と、
    第１遮音体の内周面との間に気体を充填したもう１つの気体層を形成し、可撓性を有する材料から成る第２遮音体とを有することを特徴とする請求項２，５または８記載の水中音制御装置。
11. 第２遮音体は、気体が充填され、かつ前記内部空間に突出した複数のひだ状突部を有することを特徴とする請求項１０記載の水中音制御装置。

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