JP5672801B2 - Underwater sound insulation - Google Patents

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Description

本発明は水中用遮音装置に関する。   The present invention relates to an underwater sound insulation device.

水中を伝播する音波を遮音する水中用遮音装置がある。
水中遮音装置は、例えば、船体に設けられたソナーの後方にバッフルとして設置され、水中において後方からソナーに向かって伝播する不要な音波を遮音するといった目的で使用されている。
この種の水中用遮音装置として、粘弾性材で覆った中空球を集積し、中空球の間に空気を封入し、その周囲をモールドゴムで封止したものが提案されている(特許文献1参照)。
また、ゴム層の内部に複数の空洞を配設し、各空洞に空気通路を介して柔軟性容器を接続し、柔軟性容器に加わる外圧と等しい空気圧を各空洞に供給するものが提案されている(特許文献2参照)。
There is an underwater sound insulation device for insulating sound waves propagating in water.
The underwater sound insulation device is installed, for example, as a baffle behind a sonar provided in a hull, and is used for the purpose of insulating unnecessary sound waves propagating from the rear toward the sonar in water.
As this type of underwater sound insulation device, a device in which hollow spheres covered with a viscoelastic material are integrated, air is enclosed between the hollow spheres, and the periphery thereof is sealed with mold rubber has been proposed (Patent Document 1). reference).
In addition, a plurality of cavities are arranged inside the rubber layer, a flexible container is connected to each cavity through an air passage, and an air pressure equal to the external pressure applied to the flexible container is supplied to each cavity. (See Patent Document 2).

特公平7−101353号公報Japanese Patent Publication No. 7-101353 特公平5−13519号公報Japanese Patent Publication No. 5-13519

しかしながら、前者の水中用遮音装置では、外圧が高くなっていくと、モールドゴムが圧縮変形しやがて中空球同士が粘弾性材を介して剛接合されると、遮音効果が低下する不利がある。
また、後者の水中遮音装置では、ゴム層の内部に複数の空洞を配設することから、水中遮音装置の全体に占める空洞全体の体積の比率を高くするには限度があるため、遮音効果を確保しつつ水中遮音装置の小型化を図る上で十分とはいえない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外圧の大小に拘わらず遮音性を確保でき、小型化を図る上で有利な水中用遮音装置を提供することにある。
However, in the former underwater sound insulation device, when the external pressure increases, the mold rubber is compressed and deformed, and if the hollow spheres are rigidly joined to each other via the viscoelastic material, there is a disadvantage that the sound insulation effect is lowered.
In the latter underwater sound insulation device, since a plurality of cavities are arranged inside the rubber layer, there is a limit to increasing the ratio of the volume of the whole cavity to the entire underwater sound insulation device, so that the sound insulation effect is reduced. It cannot be said that it is sufficient to reduce the size of the underwater sound insulation device while ensuring it.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an underwater sound insulation device that can secure sound insulation performance regardless of the magnitude of external pressure and is advantageous for downsizing. is there.

上記目的を達成するために、本発明は、粘弾性材料からなり内部に空気が充填されることで膨張する複数の空気袋と、前記複数の空気袋を、それら空気袋が膨張することで隣り合う空気袋の周面同士が隙間なく密着するように平面上にあるいは曲面上に沿って並べて支持する支持部材と、前記各空気袋に連通する空気通路と、前記空気通路を介して前記各空気袋に空気を充填すると共に、前記各空気袋に充填された空気の圧力である内圧を調整する空気圧調整手段とを備え、前記各空気袋は、上端が上方に凸状を呈するドーム状の壁部で閉塞され、下端が前記支持部材に支持され、前記周面を形成する円筒状を呈する袋本体を含んで構成され、前記空気圧調整手段による前記内圧の調整は、前記空気袋に加わる水圧を外圧とし、前記空気袋内の空気圧を内圧としたとき、前記外圧と前記内圧と差圧が目標差圧範囲内となるようになされ、前記目標差圧範囲は、前記空気袋が膨張することで隣り合う空気袋の前記周面同士が隙間なく密着した状態を維持するに足る前記差圧の範囲であることを特徴とする水中用遮音装置である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of air bags that are made of a viscoelastic material and are inflated by being filled with air, and the plurality of air bags that are adjacent to each other by inflating the air bags. A supporting member that supports the air bags arranged side by side on a flat surface or along a curved surface so that the peripheral surfaces of the matching air bags closely contact each other, an air passage communicating with each air bag, and each air via the air passage And air pressure adjusting means for adjusting the internal pressure, which is the pressure of the air filled in each air bag, and each air bag has a dome-shaped wall with an upper end projecting upward The lower end is supported by the support member and includes a cylindrical bag body that forms the peripheral surface. The adjustment of the internal pressure by the air pressure adjusting means is performed by adjusting the water pressure applied to the air bag. External pressure and inside the air bag When the air pressure is an internal pressure, the external pressure, the internal pressure, and the differential pressure are set within a target differential pressure range, and the target differential pressure range is the peripheral surface of the adjacent air bag by expanding the air bag. It is the underwater sound insulation device characterized by being in the range of the differential pressure sufficient to maintain a state in which the two are in close contact with each other without a gap .

外圧の増減に応じて内圧を調整して空気袋の周面同士が隙間なく密着する状態を維持することができるため、外圧の大小に拘わらず遮音性を確保する上で有利となる。
また、複数の空気袋を支持部材で支持する構成としたので、各空気袋によって形成される空気層の厚さを確保することで遮音性を確保しつつ小型化を図る上で有利となる。
Since the internal pressure can be adjusted according to the increase or decrease of the external pressure to maintain the state where the peripheral surfaces of the air bags are in close contact with each other without any gap, it is advantageous in ensuring sound insulation regardless of the magnitude of the external pressure.
In addition, since the plurality of air bags are supported by the support member, it is advantageous in reducing the size while ensuring sound insulation by securing the thickness of the air layer formed by each air bag.

水中用遮音装置10の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the sound insulation apparatus 10 for underwater. 空気袋12および支持部材14の断面図である。3 is a cross-sectional view of the air bag 12 and the support member 14. FIG. 支持部材14の斜視図である。3 is a perspective view of a support member 14. FIG. 水中用遮音装置10の制御系の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of a control system of the underwater sound insulation device 10. FIG. 水中用遮音装置10の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the sound insulation apparatus 10 for underwater. 水中用遮音装置10における音響透過損失TLの実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result of the sound transmission loss TL in the sound insulation apparatus 10 for underwater.

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1、図2に示すように、水中用遮音装置10は、遮音ユニット15と、空気通路16と、空気圧調整手段18とを含んで構成され、水中構造物、例えば、船体に搭載されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the underwater sound insulation device 10 includes a sound insulation unit 15, an air passage 16, and air pressure adjusting means 18, and is mounted on an underwater structure such as a hull. .

遮音ユニット15は、複数の空気袋12と、支持部材14とで構成されている。
空気袋12は、粘弾性材料からなり内部に空気が充填されることで膨張するものである。
粘弾性材料として、可撓性を有する軟質のゴム、可撓性を有する合成樹脂など従来公知のさまざまな材料が使用可能である。
本実施の形態では、空気袋12は、袋本体12Aと、開口12Bと、凸部12Cとを備えている。
袋本体12Aは、上端が上方に凸状を呈するドーム状の壁部で閉塞された円筒状を呈し袋本体12Aは、外径よりも大きな寸法の高さHを有している。
開口12Bは、袋本体12Aの下端に形成されている。
凸部12Cは、開口12Bの内周から半径方向内側に環状に膨出形成されている。
The sound insulation unit 15 includes a plurality of air bags 12 and a support member 14.
The air bag 12 is made of a viscoelastic material and expands by being filled with air.
As the viscoelastic material, various conventionally known materials such as soft rubber having flexibility and synthetic resin having flexibility can be used.
In the present embodiment, the air bag 12 includes a bag body 12A, an opening 12B, and a convex portion 12C.
The bag main body 12A has a cylindrical shape whose upper end is closed by a dome-shaped wall portion having a convex shape upward, and the bag main body 12A has a height H larger than the outer diameter.
The opening 12B is formed at the lower end of the bag body 12A.
The convex portion 12C is formed to bulge out from the inner periphery of the opening 12B to the inside in the radial direction.

支持部材14は、複数の空気袋12を、それら空気袋12が膨張することで隣り合う空気袋12の周面(袋本体12Aの周面)同士が隙間なく密着するように平面上にあるいは曲面上に沿って並べて支持するものである。
本実施の形態では、図2、図3に示すように、支持部材14は、ベース14Aと、取り付け部14Bと、溝部14Cと、凹状部14Dと、ベース側空気通路14Eとを含んで構成されている。
The support member 14 has a plurality of air bags 12 on a flat surface or a curved surface so that the peripheral surfaces of the air bags 12 adjacent to each other (the peripheral surface of the bag body 12A) are in close contact with each other as the air bags 12 expand. It supports side by side along the top.
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the support member 14 includes a base 14A, a mounting portion 14B, a groove portion 14C, a concave portion 14D, and a base-side air passage 14E. ing.

ベース14Aは、上面が平面をなす矩形板状を呈し、複数の空気袋12を保持するに足る剛性を有する部材で形成されている。
このような部材として、空気袋12よりも硬いゴム材料、あるいは、合成樹脂材料、あるいは、金属板が採用可能である。
取り付け部14Bはベース14Aの上面に格子状に並べて複数設けられ、各取り付け部14Bは、ベース14Aの上面から円筒状に突出して形成されている。
溝部14Cは、取り付け部14Bのベース14A寄りの箇所に環状に設けられている。
凹状部14Dは、取り付け部14Bの内側で上方に向かって凹状に形成されている。
ベース側空気通路14Eは、隣接する取り付け部14Bの凹状部14D同士を連通するものである。
また、ベース側空気通路14Eの端部は、ベース14Aの外部に設けられた外部側空気通路20を介して空気圧調整手段18に連通している。
The base 14 </ b> A has a rectangular plate shape whose upper surface is a flat surface, and is formed of a member having sufficient rigidity to hold the plurality of air bags 12.
As such a member, a rubber material harder than the air bag 12, a synthetic resin material, or a metal plate can be employed.
A plurality of attachment portions 14B are provided on the upper surface of the base 14A so as to be arranged in a lattice pattern, and each attachment portion 14B is formed to protrude in a cylindrical shape from the upper surface of the base 14A.
The groove portion 14C is provided in an annular shape at a location near the base 14A of the attachment portion 14B.
The concave portion 14D is formed in a concave shape toward the upper side inside the attachment portion 14B.
The base-side air passage 14E communicates the concave portions 14D of the adjacent mounting portions 14B.
Further, the end of the base side air passage 14E communicates with the air pressure adjusting means 18 via an external side air passage 20 provided outside the base 14A.

支持部材14による空気袋12の支持は、空気袋12の開口12Bに取り付け部14Bが挿入され、凸部12Cが溝部14Cに嵌合することでなされている。
また、図2において、符号13は、リング状に巻回されたコイルスプリングからなるクランプである。このクランプ13が凸部12Cの外周に装着されることで凸部12Cを溝部14Cに押し付け、これにより凸部12Cと溝部14Cとを気密に密着させ、かつ、凸部12Cの溝部14Cからの脱落の防止が図られている。
支持部材14によって各空気袋12が支持されることにより、各空気袋12の内部は、凹状部14Dとベース側空気通路14Eとを介して互いに連通し、したがって、各空気袋12に充填された空気の圧力である内圧Piは各空気袋12において同一となる。
The air bag 12 is supported by the support member 14 by inserting the attachment portion 14B into the opening 12B of the air bag 12 and fitting the convex portion 12C into the groove portion 14C.
Moreover, in FIG. 2, the code | symbol 13 is a clamp which consists of a coil spring wound by ring shape. By attaching the clamp 13 to the outer periphery of the convex portion 12C, the convex portion 12C is pressed against the groove portion 14C, thereby causing the convex portion 12C and the groove portion 14C to be hermetically adhered, and the convex portion 12C falling off from the groove portion 14C. Prevention of this is made.
Each air bag 12 is supported by the support member 14 so that the inside of each air bag 12 communicates with each other via the concave portion 14D and the base-side air passage 14E, and thus the air bags 12 are filled. The internal pressure Pi, which is the air pressure, is the same in each air bag 12.

空気通路16は、各空気袋12に連通するものであり、本実施の形態では、ベース側空気通路14Eと外部側空気通路20とで構成されている。   The air passage 16 communicates with each air bag 12, and in the present embodiment, the air passage 16 includes a base-side air passage 14E and an external-side air passage 20.

空気圧調整手段18は、空気通路16を介して各空気袋12に空気を充填すると共に、各空気袋12の内圧Piを調整するものである。
図4に示すように、空気圧調整手段18は、外圧センサ22と、内圧センサ24と、ポンプ駆動回路26と、ポンプ装置28と、流入用電磁弁30と、流出用電磁弁32と、制御部34とを含んで構成されている。
なお、空気圧調整手段18のうち、外圧センサ22および内圧センサ24は、遮音ユニット15と共に船体外側の水中に配置され、残りのポンプ駆動回路26、ポンプ装置28、流入用電磁弁30、流出用電磁弁32、制御部34は、船体内側の空間に搭載されている。
The air pressure adjusting means 18 fills each air bag 12 with air through the air passage 16 and adjusts the internal pressure Pi of each air bag 12.
As shown in FIG. 4, the air pressure adjusting means 18 includes an external pressure sensor 22, an internal pressure sensor 24, a pump drive circuit 26, a pump device 28, an inflow electromagnetic valve 30, an outflow electromagnetic valve 32, and a control unit. 34.
Of the air pressure adjusting means 18, the external pressure sensor 22 and the internal pressure sensor 24 are disposed in the water outside the hull together with the sound insulation unit 15, and the remaining pump drive circuit 26, pump device 28, inflow electromagnetic valve 30, and outflow electromagnetic valve. The valve 32 and the control unit 34 are mounted in a space inside the hull.

外圧センサ22は、水中において空気袋12に加わる水圧である外圧Poを検出し、検出信号を制御部34に供給するものである。外圧センサ22は、例えば、支持部材14が水中に露出する適宜箇所に取着されている。
内圧センサ24は、空気袋12の内圧Piを検出し、検出信号を制御部34に供給するものである。内圧センサ24は、例えば、支持部材14の凹状部14Dに取着されている。
The external pressure sensor 22 detects an external pressure Po, which is a water pressure applied to the air bladder 12 in water, and supplies a detection signal to the control unit 34. The external pressure sensor 22 is attached to an appropriate location where the support member 14 is exposed in water, for example.
The internal pressure sensor 24 detects the internal pressure Pi of the air bladder 12 and supplies a detection signal to the control unit 34. For example, the internal pressure sensor 24 is attached to the concave portion 14D of the support member 14.

ポンプ駆動回路26は、制御部34の制御に基づいてポンプ装置28に駆動信号を供給することでポンプ装置28を駆動するものである。
ポンプ装置28は、ポンプ駆動回路26から供給される駆動信号により駆動し、空気を圧縮して供給用空気通路36を介して流入用電磁弁30に供給するものである。
流入用電磁弁30は、供給用空気通路36に連通する吸気口30Aと、外部側空気通路20に連通する排気口30Bとを備え、制御部34からの制御信号に基づいて開放、閉塞するものである。
言い換えると、流入用電磁弁30は、ポンプ装置28と空気通路16との間に設けられ、ポンプ装置28と空気通路16との間を開閉するものである。
流出用電磁弁32は、供給用空気通路36に連通する吸気口32Aと、船体内側の空気が満たされた空間に開放された排気口32Bとを備え、制御部34からの制御信号に基づいて開放、閉塞するものである。
言い換えると、流出用電磁弁32は、空気通路16と水中以外の外部空間との間に設けられ、空気通路16と前記の外部空間との間を開閉するものである。
The pump drive circuit 26 drives the pump device 28 by supplying a drive signal to the pump device 28 based on the control of the control unit 34.
The pump device 28 is driven by a drive signal supplied from the pump drive circuit 26, compresses air, and supplies the compressed air to the inflow electromagnetic valve 30 via the supply air passage 36.
The inflow solenoid valve 30 includes an intake port 30A communicating with the supply air passage 36 and an exhaust port 30B communicating with the external air passage 20, and opens and closes based on a control signal from the control unit 34. It is.
In other words, the inflow electromagnetic valve 30 is provided between the pump device 28 and the air passage 16 and opens and closes between the pump device 28 and the air passage 16.
The outflow solenoid valve 32 includes an intake port 32A communicating with the supply air passage 36, and an exhaust port 32B opened to a space filled with air inside the hull, and is based on a control signal from the control unit 34. Open and close.
In other words, the outflow electromagnetic valve 32 is provided between the air passage 16 and an external space other than underwater, and opens and closes between the air passage 16 and the external space.

制御部34は、例えば、CPU、制御プログラムなどを格納するROM、ワーキングエリアを提供するRAM、周辺回路とのインタフェースをとるインタフェース部などがバスによって接続されたマイクロコンピュータによって構成されたものであり、前記CPUが制御プログラムを実行することにより機能するものである。ここで、前記の周辺回路とは、外圧センサ22、内圧センサ24、ポンプ駆動回路26、流入用電磁弁30、流出用電磁弁32に相当する。   The control unit 34 is constituted by a microcomputer in which, for example, a CPU, a ROM that stores a control program, a RAM that provides a working area, an interface unit that interfaces with peripheral circuits, and the like are connected by a bus. The CPU functions by executing a control program. Here, the peripheral circuits correspond to the external pressure sensor 22, the internal pressure sensor 24, the pump drive circuit 26, the inflow electromagnetic valve 30, and the outflow electromagnetic valve 32.

本実施の形態では、制御部34は、外圧センサ22から得られる外圧Poと内圧センサ24から得られる内圧Piとの差圧ΔP=Po−Piの値を算出し、この差圧ΔPが予め定められた目標圧力範囲となるように、ポンプ装置28と、流入用電磁弁30と、流出用電磁弁32とを制御する。
目標圧力範囲とは、空気袋12が膨張することで隣り合う空気袋12の周面同士が隙間なく密着した状態を維持するに足る差圧ΔPの範囲である。
差圧ΔPが目標圧力範囲内であると、空気袋12の周面同士が隙間なく密着した状態を維持するため、水中において、各空気袋12内の空気によって平面に沿って延在する空気層が形成されることなり、この空気層によって水中を伝播する音波が効果的に遮音され、遮音性が確保される。
差圧ΔPが目標圧力範囲を下回ると、空気袋12の膨張が不足して隣り合う空気袋12の周面同士の間に隙間が形成されるため、遮音性を確保する上で不利となる。
差圧ΔPが目標圧力範囲を上回ると、空気袋12の膨張が過剰となり空気袋12に無理な力が作用することで空気袋12の劣化を招き耐久性を確保する上で不利となる。
In the present embodiment, the control unit 34 calculates the value of the differential pressure ΔP = Po−Pi between the external pressure Po obtained from the external pressure sensor 22 and the internal pressure Pi obtained from the internal pressure sensor 24, and this differential pressure ΔP is determined in advance. The pump device 28, the inflow electromagnetic valve 30, and the outflow electromagnetic valve 32 are controlled so as to be within the set target pressure range.
The target pressure range is a range of the differential pressure ΔP that is sufficient to maintain a state in which the peripheral surfaces of the adjacent air bags 12 are in close contact with each other as the air bags 12 expand.
When the differential pressure ΔP is within the target pressure range, an air layer extending along a plane by the air in each air bag 12 in water in order to maintain a state in which the peripheral surfaces of the air bags 12 are in close contact with each other without a gap. As a result, sound waves propagating in water are effectively sound-insulated by this air layer, and sound insulation is ensured.
If the differential pressure ΔP falls below the target pressure range, the air bag 12 is insufficiently expanded and a gap is formed between the peripheral surfaces of the adjacent air bags 12, which is disadvantageous in ensuring sound insulation.
When the differential pressure ΔP exceeds the target pressure range, the inflation of the air bladder 12 becomes excessive, and an excessive force is applied to the air bladder 12, resulting in deterioration of the air bladder 12 and disadvantageous in ensuring durability.

次に、水中用遮音装置10の動作について図5のフローチャートを参照して説明する。
予め、遮音ユニット15が船体外側の水中に設置され、外圧センサ22および内圧センサ24を除く空気圧調整手段18の部分が船体内側の空間に搭載されているものとする。
この場合、遮音ユニット15は、各空気袋12に充填された空気によって形成される空気層が、遮音すべき音波が到来する方向と直交あるいは交差する方向に延在するように配置される。
本実施の形態では、支持部材14(ベース14A)が矩形板状を呈しているため、ベース14Aが、遮音すべき音波が到来する方向と直交あるいは交差する方向に延在するように遮音ユニット15を配置すればよい。
なお、空気袋12を遮音すべき音波が到来する方向に向けても、その反対方向に向けても遮音性は変わらないため、空気袋12をどちらに向けるかは任意である。
Next, the operation of the underwater sound insulation device 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.
It is assumed that the sound insulation unit 15 is previously installed in the water outside the hull, and the portion of the air pressure adjusting means 18 excluding the external pressure sensor 22 and the internal pressure sensor 24 is mounted in the space inside the hull.
In this case, the sound insulation unit 15 is arranged so that the air layer formed by the air filled in each air bag 12 extends in a direction perpendicular to or intersecting with the direction in which the sound wave to be sound-insulated arrives.
In the present embodiment, since the support member 14 (base 14A) has a rectangular plate shape, the sound insulation unit 15 extends so that the base 14A extends in a direction perpendicular to or intersecting with the direction in which the sound wave to be sound insulation arrives. May be arranged.
Note that the sound insulation property does not change whether the sound wave to be sound-insulated is directed to the direction in which the sound wave to be sound-insulated or the opposite direction, and therefore the air bag 12 is directed to any direction.

まず、制御部34は、外圧センサ22からの検出信号に基づいて外圧Poを検出すると共に、内圧センサ24からの検出信号に基づいて内圧Piを検出する(ステップS10)。
制御部34は、差圧ΔP=Po−Piが前記の目標圧力範囲内であるか否かを判定する(ステップS12)。
差圧ΔPが目標圧力範囲内であれば(ステップS12で肯定)、制御部34は、流入用電磁弁30および流出用電磁弁32の双方を閉塞し、かつ、ポンプ装置28の動作を停止し(ステップS14)、ステップS10に戻る。
First, the control unit 34 detects the external pressure Po based on the detection signal from the external pressure sensor 22, and detects the internal pressure Pi based on the detection signal from the internal pressure sensor 24 (step S10).
The controller 34 determines whether or not the differential pressure ΔP = Po−Pi is within the target pressure range (step S12).
If the differential pressure ΔP is within the target pressure range (Yes in step S12), the control unit 34 closes both the inflow electromagnetic valve 30 and the outflow electromagnetic valve 32 and stops the operation of the pump device 28. (Step S14), the process returns to Step S10.

差圧ΔPが目標圧力範囲内で無ければ(ステップS12で否定)、制御部34は、差圧ΔPが目標圧力範囲を下回ったか否かを判定する(ステップS16)。
差圧ΔPが目標圧力範囲を下回れば(ステップS16で肯定)、制御部34は、流入用電磁弁30を開放すると共に、流出用電磁弁32を閉塞し、かつ、ポンプ装置28を動作させる(ステップS18)。これにより、ポンプ装置28で圧縮された空気が供給用空気通路36、流入用電磁弁30、空気通路16を介して各空気袋12に供給され、各空気袋12が内圧に応じて膨張していく。そして、ステップS10、S12、S16、S18をステップS12が肯定となるまで繰り返す。
この結果、図2に示すように、隣り合う空気袋12の周面同士が隙間なく密着することで遮音性を発揮した状態となり、その状態が維持される。
If the differential pressure ΔP is not within the target pressure range (No at Step S12), the control unit 34 determines whether or not the differential pressure ΔP is below the target pressure range (Step S16).
If the differential pressure ΔP falls below the target pressure range (Yes in step S16), the control unit 34 opens the inflow electromagnetic valve 30, closes the outflow electromagnetic valve 32, and operates the pump device 28 ( Step S18). As a result, the air compressed by the pump device 28 is supplied to each air bag 12 via the supply air passage 36, the inflow electromagnetic valve 30, and the air passage 16, and each air bag 12 expands according to the internal pressure. Go. Steps S10, S12, S16, and S18 are repeated until step S12 becomes affirmative.
As a result, as shown in FIG. 2, the peripheral surfaces of the adjacent air bags 12 are brought into close contact with each other without a gap so that the sound insulation is exhibited and the state is maintained.

差圧ΔPが目標圧力範囲を下回らなければ(ステップS16で否定)、すなわち、差圧ΔPが目標圧力範囲を上回ったならば、制御部34は、流入用電磁弁30を閉塞すると共に、流出用電磁弁32を開放し、かつ、ポンプ装置28を停止させる(ステップS20)。これにより、各空気袋12内の空気が空気通路16、流出用電磁弁32を介して船体内の空間に流出され、各空気袋12の内圧が低下していく。そして、ステップS10、S12、S16,S20をステップS12が肯定となるまで繰り返す。
この結果、図2に示すように、隣り合う空気袋12の周面同士が隙間なく密着することで遮音性を発揮した状態となり、その状態が維持される。
If the differential pressure ΔP does not fall below the target pressure range (No in step S16), that is, if the differential pressure ΔP exceeds the target pressure range, the control unit 34 closes the inflow electromagnetic valve 30 and uses the outflow The electromagnetic valve 32 is opened and the pump device 28 is stopped (step S20). Thereby, the air in each air bag 12 flows out into the space in the ship body through the air passage 16 and the outflow electromagnetic valve 32, and the internal pressure of each air bag 12 decreases. Then, steps S10, S12, S16, and S20 are repeated until step S12 becomes affirmative.
As a result, as shown in FIG. 2, the peripheral surfaces of the adjacent air bags 12 are brought into close contact with each other without a gap so that the sound insulation is exhibited and the state is maintained.

隣り合う空気袋12の周面同士が隙間なく密着した状態になると、水中を伝播する音波は各空気袋12に充填された空気によって形成される空気層によって反射され、また、水中を伝播する音波は空気袋12を構成する粘弾性材料の作用によって減衰される。これにより、水中を伝播する音波は遮音ユニット15によって遮音される。   When the peripheral surfaces of the adjacent air bags 12 are in close contact with each other without any gap, the sound waves that propagate in the water are reflected by the air layer formed by the air filled in each air bag 12, and the sound waves that propagate in the water. Is attenuated by the action of the viscoelastic material constituting the air bag 12. Thereby, the sound wave propagating in the water is sound-insulated by the sound insulation unit 15.

以上説明したように本実施の形態の水中遮音装置10によれば、複数の空気袋12に空気を充填してそれら空気袋12を膨張させることで隣り合う空気袋12の周面同士が隙間なく密着するように平面上にあるいは曲面上に沿って並べて支持し、各空気袋12の内圧Piを調整するようにした。
したがって、外圧Poの増減に応じて内圧Piを調整して空気袋12の周面同士が隙間なく密着する状態を維持することができるため、外圧Poの大小に拘わらず遮音性を確保する上で有利となる。
また、支持部材を所望の2次元形状あるいは3次元形状に形成しておき、隣り合う空気袋12の周面同士を隙間なく密着させることによって、各空気袋12によって形成される空気層を支持部材の形状に沿わせて2次元的にあるいは3次元的に簡単、確実に形成できるので、音波の到来方向に応じて遮音性を的確に確保する上で有利となる。
また、複数の空気袋12を支持部材14で支持する構成としたので、各空気袋12および支持部材14の全体の体積に占める各空気袋12内の空気の全体の体積の比率を高くすることができる。そのため、各空気袋12によって形成される空気層の厚さを確保することで遮音性を確保しつつ水中遮音装置10の小型化を図る上で有利となる。
さらに、複数の空気袋12を支持部材14で支持する構成としたので、複雑な加工が必要なく、部品点数が少なく、組み立て作業が容易であることから、製造コストの低減を図る上でも有利となる。
As described above, according to the underwater sound insulation device 10 of the present embodiment, the air bags 12 are filled with air and the air bags 12 are inflated so that the peripheral surfaces of the adjacent air bags 12 have no gaps. The inner pressure Pi of each air bag 12 is adjusted by arranging and supporting on a flat surface or along a curved surface so as to be in close contact with each other.
Therefore, since the inner pressure Pi can be adjusted according to the increase / decrease of the outer pressure Po to maintain the state in which the peripheral surfaces of the air bladder 12 are in close contact with each other without any gap, it is possible to ensure sound insulation regardless of the magnitude of the outer pressure Po. It will be advantageous.
Moreover, the support member is formed in a desired two-dimensional shape or a three-dimensional shape, and the air layers formed by the air bags 12 are supported by the peripheral surfaces of the adjacent air bags 12 without any gaps. Therefore, it can be easily and reliably formed two-dimensionally or three-dimensionally according to the shape of the above, which is advantageous in ensuring sound insulation appropriately according to the direction of arrival of sound waves.
Moreover, since it was set as the structure which supports the some air bag 12 with the support member 14, the ratio of the whole volume of the air in each air bag 12 to the whole volume of each air bag 12 and the support member 14 is made high. Can do. Therefore, securing the thickness of the air layer formed by each air bag 12 is advantageous in reducing the size of the underwater sound insulation device 10 while ensuring sound insulation.
Furthermore, since the plurality of air bags 12 are supported by the support member 14, no complicated processing is required, the number of parts is small, and the assembly work is easy, which is advantageous in reducing the manufacturing cost. Become.

なお、遮音ユニット15を深度が極めて大きな水中に設置する場合は、外圧Poが極めて高くなることから、ポンプ装置28の能力によっては圧縮した空気を空気袋12内に送り込むことが困難となる場合がある。
その場合には、遮音ユニット15を水中に入れる前に、予め、空気袋12内に圧縮空気を送り込んで空気袋12の内圧Poを予測される外圧Poに対応した大きさに調整しておき、その状態で遮音ユニット15を水中に設置するようにすればよい。
この場合は、ポンプ装置28は、差圧ΔP分を調整するに足る圧縮空気を送り込む能力があればよく、ポンプ装置28のコストダウンを図る上で有利となる。
When the sound insulation unit 15 is installed in water having a very large depth, the external pressure Po becomes extremely high, so that it may be difficult to send compressed air into the air bag 12 depending on the capability of the pump device 28. is there.
In that case, before putting the sound insulation unit 15 into the water, the compressed air is sent into the air bag 12 in advance and the internal pressure Po of the air bag 12 is adjusted to a magnitude corresponding to the predicted external pressure Po, In this state, the sound insulation unit 15 may be installed in water.
In this case, the pump device 28 only needs to have a capability of sending compressed air sufficient to adjust the differential pressure ΔP, which is advantageous in reducing the cost of the pump device 28.

また、遮音ユニット15を比較的深度が小さい水中に設置する場合も上記と同様に、遮音ユニット15を水中に入れる前に、空気袋12内に圧縮空気を送り込んで空気袋12の内圧Poを予測される外圧Poに対応した大きさに調整しておくとよい。
この場合は、外圧Poが比較的小さいことから、制御部34による差圧ΔPの調整動作を行わなくても、差圧ΔPが目標差圧範囲内に収まる可能性が高く、したがって、消費電力の抑制を図る上で有利となる。
なお、本実施の形態では、空気圧調整手段18が制御部34により各空気袋12の内圧Piを自動的に調整する場合について説明したが、以下のように各空気袋12の内圧Piを手動で調整してもよい。
この場合、制御部34に操作指令を与える手動操作可能なスイッチなどを含む操作部を設け、操作部の操作に基づいて制御部34がポンプ駆動回路26、ポンプ装置28、流入用電磁弁30、流出用電磁弁32の動作を制御することにより各空気袋12の内圧Piを調整すればよい。
Further, when the sound insulation unit 15 is installed in water having a relatively small depth, the internal pressure Po of the air bag 12 is predicted by sending compressed air into the air bag 12 before putting the sound insulation unit 15 into the water, as described above. It is good to adjust to the magnitude | size corresponding to the external pressure Po performed.
In this case, since the external pressure Po is relatively small, there is a high possibility that the differential pressure ΔP is within the target differential pressure range without performing the adjustment operation of the differential pressure ΔP by the control unit 34. This is advantageous for the suppression.
In the present embodiment, the case where the air pressure adjusting means 18 automatically adjusts the internal pressure Pi of each air bag 12 by the control unit 34 has been described. However, the internal pressure Pi of each air bag 12 is manually adjusted as follows. You may adjust.
In this case, an operation unit including a manually operable switch that gives an operation command to the control unit 34 is provided. Based on the operation of the operation unit, the control unit 34 performs the pump drive circuit 26, the pump device 28, the inflow electromagnetic valve 30, The internal pressure Pi of each air bag 12 may be adjusted by controlling the operation of the outflow electromagnetic valve 32.

次に、水中用遮音装置10における音響透過損失の実験結果について説明する。
図6は実験結果を示すものであり、横軸は水中を伝播する音の周波数f(kHz)を示し、縦軸は音響透過損失TL(dB)を示す。
なお、音響透過損失TLは、部材の遮音性能を示す数値であり、部材に入射した音の大きさと、部材を透過した音の大きさとの比率で示され、数値が大きいほど遮音性能が良好であることを示すものである。
袋本体12Aの高さHを20mm、40mm、80mmとして実験を行った。
図6から明らかなように、10kHz乃至20kHzの範囲では、高さHの大きさによる音響透過損失TLの違いは顕著ではないが、20kHz乃至100kHzの範囲では、高さHが大きいほど音響透過損失TLを大きく確保でき、遮音性に優れていることがわかった。
これは、袋本体12Aの高さHに比例して複数の空気袋12によって形成される空気層の厚さが大きくなるためであると考えられる。
Next, an experimental result of sound transmission loss in the underwater sound insulation device 10 will be described.
FIG. 6 shows experimental results, in which the horizontal axis represents the frequency f (kHz) of sound propagating in water, and the vertical axis represents the sound transmission loss TL (dB).
The sound transmission loss TL is a numerical value indicating the sound insulation performance of the member, and is indicated by a ratio between the magnitude of the sound incident on the member and the sound transmitted through the member. The larger the numerical value, the better the sound insulation performance. It shows that there is.
The experiment was conducted with the height H of the bag body 12A set to 20 mm, 40 mm, and 80 mm.
As apparent from FIG. 6, the difference in the sound transmission loss TL depending on the height H is not significant in the range of 10 kHz to 20 kHz, but the sound transmission loss is increased as the height H is increased in the range of 20 kHz to 100 kHz. It was found that a large TL can be secured and the sound insulation is excellent.
This is presumably because the thickness of the air layer formed by the plurality of air bags 12 increases in proportion to the height H of the bag body 12A.

10……水中用遮音装置、12……空気袋、14……支持部材、16……空気通路、18……空気圧調整手段、22……外圧センサ、24……内圧センサ、28……ポンプ装置、34……制御部、Pi……内圧、Po……外圧、ΔP……差圧。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sound insulation device for underwater, 12 ... Air bag, 14 ... Support member, 16 ... Air passage, 18 ... Air pressure adjusting means, 22 ... External pressure sensor, 24 ... Internal pressure sensor, 28 ... Pump device , 34... Control unit, Pi... Internal pressure, Po... External pressure, .DELTA.P.

Claims (3)

粘弾性材料からなり内部に空気が充填されることで膨張する複数の空気袋と、
前記複数の空気袋を、それら空気袋が膨張することで隣り合う空気袋の周面同士が隙間なく密着するように平面上にあるいは曲面上に沿って並べて支持する支持部材と、
前記各空気袋に連通する空気通路と、
前記空気通路を介して前記各空気袋に空気を充填すると共に、前記各空気袋に充填された空気の圧力である内圧を調整する空気圧調整手段とを備え、
前記各空気袋は、上端が上方に凸状を呈するドーム状の壁部で閉塞され、下端が前記支持部材に支持され、前記周面を形成する円筒状を呈する袋本体を含んで構成され、
前記空気圧調整手段による前記内圧の調整は、前記空気袋に加わる水圧を外圧とし、前記空気袋内の空気圧を内圧としたとき、前記外圧と前記内圧と差圧が目標差圧範囲内となるようになされ、
前記目標差圧範囲は、前記空気袋が膨張することで隣り合う空気袋の前記周面同士が隙間なく密着した状態を維持するに足る前記差圧の範囲である、
ことを特徴とする水中用遮音装置。
A plurality of air bags made of a viscoelastic material and inflated by being filled with air;
A support member for supporting the plurality of air bags side by side on a plane or along a curved surface so that the peripheral surfaces of the adjacent air bags are in close contact with each other by inflating the air bags;
An air passage communicating with each air bag;
Air pressure adjusting means for filling each air bag with air through the air passage and adjusting an internal pressure which is a pressure of air filled in each air bag ;
Each of the air bags is configured to include a bag body having a cylindrical shape whose upper end is closed by a dome-shaped wall portion having a convex shape upward, and whose lower end is supported by the support member and forms the peripheral surface,
The adjustment of the internal pressure by the air pressure adjusting means is such that when the water pressure applied to the air bag is an external pressure and the air pressure in the air bag is an internal pressure, the external pressure, the internal pressure, and the differential pressure are within a target differential pressure range. Made
The target differential pressure range is a range of the differential pressure sufficient to maintain a state in which the peripheral surfaces of adjacent air bags are in close contact with each other as the air bags expand.
A sound insulation device for underwater.
前記空気圧調整手段は、
前記空気袋に加わる水圧を外圧として検出する外圧センサと、
前記空気袋内の空気圧を内圧として検出する内圧センサと、
前記空気通路に圧縮した空気を供給するポンプ装置と、
前記外圧と前記内圧との差圧を算出すると共に、前記差圧に基づいて前記ポンプ装置の動作を制御する制御部とを含んで構成され、
前記制御部による前記ポンプ装置の動作の制御は、前記差圧が前記目標差圧範囲内となるようになされ
ことを特徴とする請求項1記載の水中用遮音装置。
The air pressure adjusting means is
An external pressure sensor for detecting the water pressure applied to the air bag as an external pressure;
An internal pressure sensor for detecting an air pressure in the air bag as an internal pressure;
A pump device for supplying compressed air to the air passage;
A controller that calculates a differential pressure between the external pressure and the internal pressure, and that controls an operation of the pump device based on the differential pressure;
Control of the operation of the pump unit by the control unit, the pressure difference Ru made to be within the target differential pressure range,
The underwater sound insulation device according to claim 1.
前記空気圧調整手段は、
前記空気袋に加わる水圧を外圧として検出する外圧センサと、
前記空気袋内の空気圧を内圧として検出する内圧センサと、
前記空気通路に圧縮した空気を供給するポンプ装置と、
前記ポンプ装置と前記空気通路との間に設けられ、前記ポンプ装置と前記空気通路との間を開閉する流入用電磁弁と、
前記空気通路と水中以外の外部空間との間に設けられ、前記空気通路と外部空間との間を開閉する流出用電磁弁と、
前記外圧と前記内圧との差圧を算出すると共に、前記差圧に基づいて前記ポンプ装置の動作と前記流入用電磁弁と前記流出用電磁弁とを制御する制御部とを含んで構成され、
前記制御部による前記ポンプ装置の動作の制御は、前記差圧が前記目標差圧範囲内となるようになされ
ことを特徴とする請求項1記載の水中用遮音装置。
The air pressure adjusting means is
An external pressure sensor for detecting the water pressure applied to the air bag as an external pressure;
An internal pressure sensor for detecting an air pressure in the air bag as an internal pressure;
A pump device for supplying compressed air to the air passage;
An inflow solenoid valve that is provided between the pump device and the air passage and opens and closes between the pump device and the air passage;
An outflow solenoid valve that is provided between the air passage and an external space other than underwater, and opens and closes between the air passage and the external space;
And calculating a differential pressure between the external pressure and the internal pressure, and including a controller that controls the operation of the pump device and the inflow solenoid valve and the outflow solenoid valve based on the differential pressure,
Control of the operation of the pump unit by the control unit, the pressure difference Ru made to be within the target differential pressure range,
The underwater sound insulation device according to claim 1.
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