JP6716891B2

JP6716891B2 - ソナー装置

Info

Publication number: JP6716891B2
Application number: JP2015214149A
Authority: JP
Inventors: 友輔田中
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: JP2017083383A

Description

本発明は、ソナー装置に関する。

船舶などに搭載されるソナー装置がある。
例えば、小型高速船には喫水下の船首部にソナー装置が設けられ、安全に運行できるようにクジラや流木などのような前方の障害物を探索することが行われ、あるいは、漁船や海洋調査船では船底にソナー装置が設けられ、魚群探知や海底における各種計測が行われている。
ソナー装置は、水中に配置され開口部を有するソナー室形成用の筐体と、開口部を閉塞する音響窓と、ソナー室に配置され音響窓を通して音波の送受信を行う送受波器とを備えている。
音響窓は、音響透過性部材で構成され、音波が透過するように構成されている。
また、筐体の内部は、水あるいは油などの液体で満たされており、送受波器による音波の送受信が効率よく行われるように図られている。
ところで、音響窓と筐体との取り付けは、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、音響窓５０に設けられた窓側取り付け部５２を、筐体５４に設けられた筐体側取り付け部５６にボルト５８を介して締結することでなされる。
すなわち、窓側取り付け部５２に形成されたボルト挿通孔５２０２にボルト５８を挿通し、そのボルト５８を筐体側取り付け部５６に形成されたねじ孔５６０２に結合する。
また、窓側取り付け部５２の取り付け面５２０４および筐体側取り付け部５６の取り付け面５６０４との間にＯリング６０などのシール材を介して取り付けることで、音響窓５０と筐体５４とが液密となるように組み付けられている。

特開２０１５−９８０８６号公報

ところで、筐体５４が円筒状あるいは球面状といった湾曲状を呈している場合、窓側取り付け部５２の取り付け面５２０４および筐体側取り付け部５６の取り付け面５６０４も湾曲面となり、ボルト挿通孔５２０２およびねじ孔５６０２の軸心はそれぞれ取り付け面５２０４、５６０４の法線方向に形成されている。
そして、図６（Ｂ）に示すように、ボルト挿通孔５２０２およびねじ孔５６０２は、ボルト５８の締結が完了し、Ｏリング６０が圧縮された状態でボルト挿通孔５２０２およびねじ孔５６０２の軸心が一致するように設計されている。
しかしながら、図６（Ａ）に示すように、ボルト締結作業の途中で、窓側取り付け部５２の取り付け面５２０４と筐体側取り付け部５６の取り付け面５６０４とが離間した状態では、ボルト挿通孔５２０２およびねじ孔５６０２の軸心にずれが生じることになる。これは、各取り付け面５２０４、５６０４が湾曲状を呈していることによる。

そのため、ボルト挿通孔５２０２を挿通したボルト５８の先端をねじ孔５６０２に螺合し難く作業効率の向上を図る上で改善の余地がある。
また、窓側取り付け部５２の取り付け面５２０４をなす湾曲面と筐体側取り付け部５６の取り付け面５６０４をなす湾曲面との形状を完全に一致させることは難しく、２つの湾曲面の間隔にばらつきが生じやすいため、シール性の向上を図る上でも改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであり、その目的は、組立作業性の向上およびシール性の向上を図る上で有利なソナー装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、湾曲状の壁部を有し内部にソナー室が形成され水中に配置される筐体と、前記湾曲状の壁部に設けられた開口部と、前記開口部の周囲の前記湾曲状の壁部の箇所に設けられた枠状の筐体側取り付け部と、前記筐体側取り付け部に取着されて前記開口部を閉塞する湾曲状の音響窓と、前記ソナー室に配置され前記音響窓を通して音波の送受信を行う送波器部とを備え、前記音響窓は、前記筐体側取り付け部に取着される枠状の窓側取り付け部と、前記窓側取り付け部の内側に配置された音響透過性部材とを有し、前記筐体側取り付け部の筐体側取り付け面に前記窓側取り付け部の窓側取り付け面が当て付けられ、複数のボルトにより前記窓側取り付け部が前記筐体側取り付け部に締結されるソナー装置であって、前記壁部と前記音響窓は球面状を呈し、前記複数のボルトにより前記窓側取り付け部が前記筐体側取り付け部に締結された状態で、前記窓側取り付け部の内面と、前記音響透過性部材の内面と、前記壁部の内面とは、それらの内面に突起部を有さない連続した球面となっていると共に、前記窓側取り付け部の外面と、前記音響透過性部材の外面と、前記壁部の外面とは、それらの外面に突起部を有さない連続した球面となっており、前記窓側取り付け部に前記ボルトの頭部を収容する座ぐり孔が設けられ、前記複数のボルトにより前記窓側取り付け部が前記筐体側取り付け部に締結された状態で前記座ぐり孔にポッティング材が充填され、前記座ぐり孔の箇所は前記ポッティング材により前記窓側取り付け部の外面と連続した球面に形成され、記窓側取り付け面および前記筐体側取り付け面は、それぞれ同一平面上に位置する平面で形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記窓側取り付け面と前記筐体側取り付け面との間で前記複数のボルトの内側に前記窓側取り付け面の全周に沿って延在するシール部材が配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記シール部材は、前記窓側取り付け面に接合されていることを特徴とする。

本発明によれば、窓側取り付け面および筐体側取り付け面は、それぞれ同一平面上に位置するように設けられているので、筐体側取り付け面と窓側取り付け面とが離間した状態であっても、ボルト挿通孔の軸心およびねじ孔の軸心が合致し、それらの軸心の間にずれが生じない。
そのため、ボルト挿通孔を挿通したボルトの先端をねじ孔に螺合し易く、複数のボルトにより窓側取り付け部を筐体側取り付け部に締結する際の作業効率の向上を図る上で有利となる。
また、窓側取り付け面および筐体側取り付け面がそれぞれ同一平面上に位置しているため、窓側取り付け面と筐体側取り付け面との間隔は、開口部の周囲に沿ってばらつきが生じにくく、シール性の向上を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、シールワッシャを設けることなく音響窓と筐体との間のシール性を確保する上で有利となる。
また、本発明によれば、音響窓の筐体への取り付け作業、取り外し作業の効率を高める上で有利となる。

第１の実施の形態に係るソナー装置の説明図である。第１の実施の形態に係るソナー装置の音響窓および筐体の断面図である。（Ａ）は第１の実施の形態において窓側取り付け部の取り付け面と筐体側取り付け部の取り付け面とが離間した状態を示す説明図、（Ｂ）は窓側取り付け部の取り付け面と筐体側取り付け部の取り付け面とが当て付けられた状態を示す説明図である。第２の実施の形態に係るソナー装置の説明図である。第２の実施の形態に係るソナー装置の音響窓および筐体の断面図である。（Ａ）は従来技術において窓側取り付け部の取り付け面と筐体側取り付け部の取り付け面とが離間した状態を示す説明図、（Ｂ）は窓側取り付け部の取り付け面と筐体側取り付け部の取り付け面とが当て付けられた状態を示す説明図である。

（第１の実施の形態）
次に、本実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態では、ソナー装置が船舶の船体に搭載される場合について説明する。
図１、図２に示すように、ソナー装置１０は、筐体１２と、ソナー室１４と、音響窓１６と、送受波器１８とを含んで構成されている。
本実施の形態では、筐体１２は水中に位置する船体の外板の部分で構成され、筐体１２は水中にソナー室１４を形成するためのものである。
筐体１２は、鉛直方向に軸心を向けソナー室１４の外側に凸の湾曲状の円筒壁部２０と、円筒壁部２０の上下を閉塞する不図示の上壁および底壁と、円筒壁部２０に対向する不図示の背面壁とを含んで構成されている。
すなわち、ソナー室１４は、円筒壁部２０と、上壁と、底壁と、背面壁とで区画されており、ソナー室１４の内部には、水、あるいは、油などの液体が満たされている。
この液体は、送受波器１８による音波の送受信を良好に行うために必要な比重を有している。

また、図２、図３に示すように、円筒壁部２０に開口部２２が設けられている。
開口部２２の周囲の円筒壁部２０の部分には、円筒壁部２０の外面である円筒面よりも窪んだ箇所に筐体側取り付け部２４が設けられており、筐体側取り付け部２４は、開口部２２の外側で開口部２２の全周に沿って延在する筐体側取り付け面２４０２を備えている。
筐体側取り付け面２４０２は、同一面上に位置する平面で形成されており、筐体側取り付け面２４０２の全周に沿って間隔をおいた複数箇所にねじ孔２４０４が形成されている。
各ねじ孔２４０４の軸心２４０４Ｘは、筐体側取り付け面２４０２と直交している。

音響窓１６は、開口部２２を閉塞するものであり、ソナー室１４の外側に凸の湾曲状を呈している。本実施の形態では、音響窓１６の外面は、音響窓１６が筐体１２に取り付けられた状態で、円筒壁部２０の円筒面と連続する円筒面で形成されている。
音響窓１６は、窓側取り付け部２６と、音響透過性部材２８とを備えている。
窓側取り付け部２６は、開口部２２の周囲の筐体側取り付け部２４に取着され、矩形枠状を呈している。
窓側取り付け部２６は強度を確保するため、金属材料で構成されている。
音響透過性部材２８は、窓側取り付け部２６の内側に配置され、音響透過性に優れた材料で形成されている。
このような材料として、ゴムやポリウレタンなどの粘弾性体、プラスチック、繊維強化プラスチック、あるいは、それらから選択された２つ以上の材料を組み合わせた材料など、従来公知の様々な材料が使用可能である。

窓側取り付け部２６は、筐体側取り付け面２４０２に当て付けられる窓側取り付け面２６０２を有し、窓側取り付け面２６０２は同一平面上に位置する平面で形成されている。
また、窓側取り付け部２６には複数のねじ孔２４０４に対応して複数の座ぐり孔２６０４、ボルト挿通孔２６０６が形成され、各ボルト挿通孔２６０６の軸心２６０６Ｘは、窓側取り付け面２６０２と直交している。
したがって、筐体１２の筐体側取り付け部２４の筐体側取り付け面２４０２に窓側取り付け部２６の窓側取り付け面２６０２が当て付けられ、複数のボルト３０がボルト挿通孔２６０６を挿通してねじ孔２４０４に結合され、複数のボルト３０により窓側取り付け部２６が筐体側取り付け部２４に締結される。

また、窓側取り付け面２６０２と筐体側取り付け面２４０２との間で複数のボルト３０の内側に窓側取り付け面２６０２の全周に沿って延在するシール部材３２が配置されている。
本実施の形態では、窓側取り付け面２６０２にその全周に沿って溝部２６１０が形成され、溝部２６１０にシール部材３２を構成するＯリング３２０２が配置されている。
本実施の形態では、Ｏリング３２０２は溝部２６１０に加硫接着されることで、窓側取り付け部２６にＯリング３２０２が接合され、音響窓１６の筐体１２への取り付け、取り外し時における操作性が高められている。
複数のボルト３０により窓側取り付け部２６が筐体側取り付け部２４に締結されることで、筐体側取り付け面２４０２に窓側取り付け面２６０２が当て付けられ、筐体側取り付け面２４０２と窓側取り付け面２６０２との間でＯリング３２０２が圧縮されることで音響窓１６と筐体１２とが液密に組み付けられる。
なお、複数のボルト３０により音響窓１６が筐体１２に取着されたのちは、座ぐり孔２６０４にポッティング材３４が充填される。

送受波器１８は、図１に示すように、フレーム３６を介してソナー室１４に配置されている。
送受波器１８は、音響窓１６を通して物体に対して音波を発射し、その反射波を受信することで船体と物体との位置関係を検出するものである。

本実施の形態によれば、窓側取り付け面２６０２および筐体側取り付け面２４０２は、それぞれ同一平面上に位置するように設けられている。
したがって、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数のボルト３０により窓側取り付け部２６が筐体側取り付け部２４に締結される際に、筐体側取り付け面２４０２と窓側取り付け面２６０２とが離間した状態であっても、ボルト挿通孔２６０６の軸心２６０６Ｘおよびねじ孔２４０４の軸心２４０４Ｘが合致し、それらの軸心２６０６Ｘ、２４０４Ｘの間にずれが生じない。
そのため、ボルト挿通孔２６０６を挿通したボルト３０の先端をねじ孔２４０４に螺合し易く、複数のボルト３０により窓側取り付け部２６を筐体側取り付け部２４に締結する際の作業効率の向上を図る上で有利となる。
また、窓側取り付け面２６０２および筐体側取り付け面２４０２がそれぞれ同一平面上に位置しているため、窓側取り付け面２６０２と筐体側取り付け面２４０２との間隔は、開口部２２の周囲に沿ってばらつきが生じにくく、シール性の向上を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、窓側取り付け面２６０２と筐体側取り付け面２４０２との間で複数のボルト３０の内側に窓側取り付け面２６０２の全周に沿って延在するシール部材３２が配置されている。
したがって、音響窓１６と筐体１２との間のシール性を確保する上で有利となる。
なお、シール部材３２を、窓側取り付け面２６０２と筐体側取り付け面２４０２との間で複数のボルト３０の外側に窓側取り付け面２６０２の全周に沿って延在するようにしてもよい。その場合は、シール性を確保するために、ボルト３０とボルト挿通孔２６０６との間にシールワッシャを介在させる必要があるため、本実施の形態のようにすると、シールワッシャを省略できるため、コストダウンを図る上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について図４、図５を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分、部材については第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
第１の実施の形態では、筐体１２の開口部２２が円筒壁部２０に設けられている場合について説明したが、第２の実施の形態では、筐体１２の開口部２２が球面状の壁部３８に設けられている点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図４、図５に示すように、筐体１２は、水中に位置する船体の外板の部分で構成され、筐体１２は、軸心を水平方向に向けた球面状の壁部３８と、球面状の壁部３８に対向する不図示の背面壁とを含んで構成されている。
そして、ソナー室１４は、ソナー室１４の外側に凸の球面状の壁部３８と、背面壁とで区画されており、ソナー室１４の内部には、第１の実施の形態と同様に、水、あるいは、油などの液体が満たされている。

また、球面状の壁部３８の中央に開口部２２が設けられている。
開口部２２の周囲の球面状の壁部３８の端面部分は筐体側取り付け部４０となっており、筐体側取り付け部４０は、開口部２２の外側で開口部２２の全周に沿って延在する環状の筐体側取り付け面４００２を有している。
筐体側取り付け面４００２は、同一面上に位置する平面で形成されており、筐体側取り付け面４００２の全周に沿って間隔をおいた複数箇所にねじ孔４００４が形成されている。
各ねじ孔４００４の軸心は、筐体側取り付け面４００２と直交している。

音響窓１６は、開口部２２を閉塞するものであり、ソナー室１４の外側に凸の球面状を呈し、本実施の形態では、音響窓１６の外面は、球面状の壁部３８の球面と連続する球面で形成されている。
音響窓１６は、窓側取り付け部４２と、音響透過性部材２８とを備えている。
窓側取り付け部４２は、円環状を呈し、開口部２２の周囲の筐体側取り付け部４０に取着されている。
窓側取り付け部４２は、筐体側取り付け面４００２に当て付けられる円環状の窓側取り付け面４２０２を有し、窓側取り付け面４２０２は同一平面上に位置する平面で形成されている。

また、窓側取り付け部４２には複数のねじ孔４００４に対応して複数の座ぐり孔４２０４、ボルト挿通孔４２０６が形成され、各ボルト挿通孔４２０６の軸心は、窓側取り付け面４２０２と直交している。
したがって、第１の実施の形態と同様に、筐体１２の筐体側取り付け部４０の筐体側取り付け面４００２に窓側取り付け部４２の窓側取り付け面４２０２が当て付けられ、複数のボルト３０がボルト挿通孔４２０６を挿通してねじ孔４００４に結合され、複数のボルト３０により窓側取り付け部４２が筐体側取り付け部４０に締結される。
なお、複数のボルト３０により音響窓１６が筐体１２に取着されたのちは、座ぐり孔４２０４にポッティング材３４が充填される。

また、第１の実施の形態と同様に、窓側取り付け面４２０２にその全周に沿って溝部４２１０が形成され、溝部４２１０に沿ってシール材としてのＯリング３２０２が配置されている。
Ｏリング３２０２は溝部２６１０に加硫接着されることで、窓側取り付け部４２にＯリング３２０２が一体的に接合され、音響窓１６の筐体１２への取り付け、取り外し時における操作性が高められている。
送受波器１８は、フレーム３６を介してソナー室１４に配置されている。

したがって、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、窓側取り付け面４２０２および筐体側取り付け面４００２は、それぞれ同一平面上に位置する平面で形成されているので、複数のボルト３０により窓側取り付け部４２が筐体側取り付け部４０に締結される際に、筐体側取り付け面４００２と窓側取り付け面４２０２とが離間した状態であっても、ボルト挿通孔４２０６の軸心およびねじ孔４００４の軸心が合致し、それらの軸心の間にずれが生じない。
そのため、ボルト挿通孔４２０６を挿通したボルト３０の先端をねじ孔４００４に螺合し易く、複数のボルト３０により窓側取り付け部４２を筐体側取り付け部４０に締結する際の作業効率の向上を図る上で有利となる。

また、窓側取り付け面４２０２および筐体側取り付け面４００２がそれぞれ同一平面上に位置した平面で形成されているため、窓側取り付け面４２０２と筐体側取り付け面４００２との間隔は、開口部２２の周囲に沿ってばらつきが生じにくく、シール性の向上を図る上で有利となる。
また、第１の実施の形態と同様に、窓側取り付け面４２０２と筐体側取り付け面４００２との間で複数のボルト３０の内側に窓側取り付け面４２０２の全周に沿って延在するシール部材３２が配置されているので、音響窓１６と筐体１２との間のシール性を確保する上で有利となる。

なお、実施の形態では、筐体１２が船体の外板の部分を含んで構成されている場合について説明したが、筐体１２は、ソナー装置専用に設けられた筐体１２のみで構成されていてもよい。

１０ソナー装置
１２筐体
１４ソナー室
１６音響窓
１８送受波器
２０円筒壁部
２２開口部
２４筐体側取り付け部
２４０２筐体側取り付け面
２６窓側取り付け部
２６０２窓側取り付け面
２８音響透過性部材
３０ボルト
３２シール部材
３２０２Ｏリング
３８球面状の壁部
４０筐体側取り付け部
４００２筐体側取り付け面
４２窓側取り付け部
４２０２窓側取り付け面

Claims

湾曲状の壁部を有し内部にソナー室が形成され水中に配置される筐体と、
前記湾曲状の壁部に設けられた開口部と、
前記開口部の周囲の前記湾曲状の壁部の箇所に設けられた枠状の筐体側取り付け部と、
前記筐体側取り付け部に取着されて前記開口部を閉塞する湾曲状の音響窓と、
前記ソナー室に配置され前記音響窓を通して音波の送受信を行う送波器部とを備え、
前記音響窓は、前記筐体側取り付け部に取着される枠状の窓側取り付け部と、前記窓側取り付け部の内側に配置された音響透過性部材とを有し、
前記筐体側取り付け部の筐体側取り付け面に前記窓側取り付け部の窓側取り付け面が当て付けられ、複数のボルトにより前記窓側取り付け部が前記筐体側取り付け部に締結されるソナー装置であって、
前記壁部と前記音響窓は球面状を呈し、
前記複数のボルトにより前記窓側取り付け部が前記筐体側取り付け部に締結された状態で、前記窓側取り付け部の内面と、前記音響透過性部材の内面と、前記壁部の内面とは、それらの内面に突起部を有さない連続した球面となっていると共に、前記窓側取り付け部の外面と、前記音響透過性部材の外面と、前記壁部の外面とは、それらの外面に突起部を有さない連続した球面となっており、
前記窓側取り付け部に前記ボルトの頭部を収容する座ぐり孔が設けられ、
前記複数のボルトにより前記窓側取り付け部が前記筐体側取り付け部に締結された状態で前記座ぐり孔にポッティング材が充填され、前記座ぐり孔の箇所は前記ポッティング材により前記窓側取り付け部の外面と連続した球面に形成され、
前記窓側取り付け面および前記筐体側取り付け面は、それぞれ同一平面上に位置する平面で形成されている、
ことを特徴とするソナー装置。
前記窓側取り付け面と前記筐体側取り付け面との間で前記複数のボルトの内側に前記窓側取り付け面の全周に沿って延在するシール部材が配置されている、
ことを特徴とする請求項１記載のソナー装置。
前記シール部材は、前記窓側取り付け面に接合されている、
ことを特徴とする請求項２記載のソナー装置。