JPH01252999A - 音響反射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は海の環境において用いるように形造られた音響
反射器及び吸収器又は障害物に関し、特にエネルギーが
消散されて音響反射器の反射を減少させるのが必要な深
い水の環境の中で作動するよう形造られた音響反射器及
び吸収器に関するものである。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕深海の環
境のために形造られた音響反射器は高い静水圧を受け、
その結果として特に低周波されるのが必要な、場合に作
動上の困難性を蒙ることになる。深水環境中で受は容れ
られることが知られている高圧防止構造は、例えば米国
特許第３、０２Ｌ　５０４号（トウリイス）に図示され
記載されている、いわゆるつぶれチューブバッフルであ
る。

高圧防止構造の第２の型は１９８７年５月２０日に出願
されかつ本出願の譲受人に譲渡された同時係属特許出願
連続番号第０５１，７９９号に図示され記載され記載さ
れている柔軟チューブバッフルである。

この柔軟チューブ構造はその長さがその幅や厚さよりも
実質的に大きい箱形構造からなっている。

これらの柔軟チューブ構造の各々はほぼ平行な平面の関
係に配設された一対の板のような長手方向の要素を有し
ている。これら柔軟チューブは、エラストマーの被包材
料に所望の音響特性を与えるエラストマーのエラストマ
ー被包材料の層で被覆されている。この柔軟チューブの
板はその側部が支持されそして深水中で偏向されるがそ
の箱形構造の内部に空間を保持しこのチューブが取りつ
けられる船体から発散する音響周波を反射するようにし
ている。しかし、エネルギーを消散させて音響反射器か
らの反射を減少しまたより広い周波音響スペクトルをも
たらすような手段が必要である。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、平行に間隔をおいて配された梁要素の音響吸
収をこの梁要素を先細にすることによって最大とし最高
の動力学的変位をもたらすような、音響反射器のための
中空箱形構造を提供する。付加的共鳴モードが、ばね要
素をこれら梁要素の間に位置させることによりもたらさ
れる。さらにエネルギーの消散が、このばね要素の偏向
時の剪断応力のために、ばね要素に接着された側部弾性
要素によってもたらされる。

圧電減衰素子がこの弾性梁要素の音響吸収を最大にする
。これに代えて、エラストマー材料の強く締めつけられ
た層が高い引張り応力のプレート要素と梁要素の１つと
の間に配置されて所望の減衰作用をもたらすようにされ
る。

本発明の１つの形態によれば、音響反射器において用い
るのに適し海の環境の深水の中に沈めるような形状に作
られた箱形構造であって、ほぼ平行な平面上に位置する
一対のほぼ矩形の先細の弾性梁要素と、この梁要素の間
に位置しかつこの梁要素の側縁と係合している間隔をお
いて配された分離手段とを具備し、梁要素の各々がこの
梁要素の側縁間で測った幅よりも実質的に大きい梁要素
の端部間で測った長さを有し、梁要素の各々が側部の厚
さよりも大きい中央部分の厚さを有し、それにより最小
の単位応力について最大の動力学的変位を得るようにし
、さらに箱形構造を取巻きかつ内部に閉じ込めまた主と
してエラストマーで形成され水の透過を阻止ししかも所
望の音響特性をもたらすエラストマーの被包材を具備し
ている箱形構造が提供される。

本発明のもう１つの態様によれば、箱形構造の弾性梁要
素と、この梁要素に取付けられた圧電素子と、この圧電
素子に取付けられた被覆プレートと、梁要素とこの被覆
プレートとの間にあって梁要素の偏向による圧電素子の
圧縮に応動しエネルギーを消散して音響反射器からの反
射を減少させかつより広い周波音響スペクトルをもたら
すようにする電気回路とを含んでいる音響反射器のため
の減衰器が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、箱形構造の弾性梁要
素と、この弾性梁要素に取付けられた弾性材料の押圧さ
れた層と、この押圧された層に取付けられ梁要素の屈撓
時にこの押圧層に高い剪断応力を発生させてこの押圧層
の弾性材料のヒステリシス（履歴現象）によって梁要素
の運動のエネルギーを消散させるようにする高い引張り
応力のプレート要素とを含んでいる、音響反射器のため
の減衰器が提供される。

本発明の上記のまたその他の特徴と利点とは、本発明の
他の実施態様を示しかつ本明細書の一部を構成する図面
と共に本発明の好適な実施態様の記載に照らして、さら
に明らかとなるであろう。

〔実施例］ 第１図及び第２図を参照すると、海の環境下の深水中に
沈めるように形造られた音響反射器において用いるのに
適した箱形構造ｌＯが示されている。この箱形構造１０
は一対のほぼ矩形の先細の弾性梁要素を有し、その上部
梁板１２と下部梁板１４とがほぼ平行な平面上に位置し
かつ間隔をおいて配されこの構造体の内部に空洞１６を
もたらすようになっている。曲げた梁ばね１８と２０の
ような分離手段が梁板１２と１４との間に配置されこれ
ら梁板の側縁２４で当接表面２２と係合している。好ま
しくは梁板１２と１４はそれぞれ、その幅２６より実質
的に大きい梁板の端部間で測った長さを有している。

■３００ヘルツとなるよう構成された上部梁板１２の以
下の説明は、下部梁板１４にも適用することができる。

梁板１２の中央部分での厚さ２８は側辺部分の厚さ３０
よりも大きく、最小の単体応力について最大の動力学的
変位が得られるようになっている。図示の実施態様では
、この梁板１２は鋼からなりその中央部分の厚さ２日は
０．２８インチ（０，７１印）であり、側辺部分の厚さ
３０は０．１５インチ（０，３８ｃｍ　）である。当接
表面２２間の梁板１２の幅２６は４．０インチ（１０，
１６ｃｍ）であり、当接表面２２の厚さ３２は０．１８
インチ（０，４６ｃｍ　）である。

この厚さ３２は製造及び組立て中の当接及び整列の押圧
によって決定される。梁板１２は側辺部間の先細部分３
４と側辺部分の厚さ３０が位置する減少された厚さ部分
３６とを有している。この先細部分３４は好ましくは楕
円形状のわん曲表面３８を有する。わん曲接続表面４０
が先細部分３４のわん曲表面３８と当接表面２２との間
に設けられこの減少された厚さ部分３６の応力集中を軽
減するようにしている。この好適な実施態様においては
、わん曲接続表面４０の半径４２は０．０５５インチ（
０，１４ｃｍ　）である。この減少された厚さ部分３６
は当接表面２２とは離間した位置にあり、図示の実施態
様ではこの間隔の距離４４は０．３５インチ（０，８９
ｃｍ）である。また、当接表面２２の幅４６は０．１５
インチ（０，３８ｃｍ　）である。梁板１２の中央部分
においてはモーメントが限定因子であり、減少された厚
さ部分３６においては剪断応力が限定因子である。最適
の音響特性と深水中での圧縮応力に対する抵抗のため、
梁板１２は最小の単位応力に対して最大の動力学的変位
を有するようにすべきである。

わん白菜ばね１８と２０はそれぞれほぼＵ字形の断面を
有しまた当接表面２２と係合する縁部分４８と５０とを
有している。これは、音響反射器に用いられた時にこの
箱形構造１０にとって付加的な共鳴モードをもたらす。

第１図お第２図に示すように、鋼とすることのできる側
部シールド５２が、わん白菜ばね１８と２０の縁部分４
８と５０の各々に近接して配置される。側部シールド５
２とばね１８及び２０の縁部分４８及び５０との間に、
この側部シールドとばねの縁部分とに接着により接合さ
れたゴムその他の弾性材料のクツション層５４のような
弾性要素が挿入されている。このクツション層５４の弾
性材料は剪断変形時にわん白菜ばね１８と２０の屈撓運
動に対して抵抗しこれらのばねのばね力をさらに増加す
る。離間プレート５６のような離間部材が下部梁板１４
に取付けられ特に大きな深さでの梁板の屈撓運動を制限
し箱形構造１０の内部に空洞１６を保持しかつこの構造
のつぶれるのを防止する。

梁板運動の減衰作用は圧電素子５８を梁板１２と１４の
外側表面上に取付けることにより、もたちされる。被覆
プレート６０が圧電素子５８の外側表面に取付けられる
。屈撓可能な梁板１２と１４が内側に曲がると、圧電素
子５日は圧縮されそして梁板のスパンに直角な電気出力
を発生する。この実施態様では、梁板１２及１４と被覆
プレート６０は電極でありそして端子はこの技術に習熟
した者にとって周知の方法で所望の電気出力が得られる
よう配置される。

作動的な減衰機構として、その電子回路は、圧型素子５
８からの出力が音響圧力を感知するために使用されそし
て位相を異にする作動信号をこの圧電素子に与え、さも
なければこの素子の表面から反射されるであろうエネル
ギーを消滅させるような回路である。圧電素子５８が圧
縮されるに従って、電流がこの素子から流れ、さもなけ
れば圧電素子の表面から反射されるであろうエネルギー
をこの素子に消滅させる電圧を増大させる。

この圧電素子５８を用いる能動的減衰機構においてはそ
の電気回路は、圧電素子のインピーダンスにつり合う抵
抗を有しかつエネルギー消散を最大とするような回路で
ある。

端部プレート６２が箱形構造１０の端部において空洞１
６を覆って配置され、そしてカバー６４のようなエラス
トマーの被包材料が箱形構造の周りに巻きつけられ、そ
してエラストマーに埋め込まれた補強層を収容しこの層
に所望の音響特性を与えるようにしている。端部プレー
ト６２と側部シールド５２は、外部環境の圧力がクツシ
ョン層５４をわん曲乗ばね１８と２０の中に押し出すの
を阻止しまた水が箱形構造１０内部の空洞１６に入るの
を阻止する。

１つの任意の押圧層減衰機構が第３図に示されており、
ここでは箱形構造１０の各部分と同一の各部分が第１，
２及び４図に示され、同一番号及びプライム符号（′符
号）がつけられている。この実施態様においては、エラ
ストマー材料の押圧層６６は梁板１２′と１４′の外側
表面に接着されている。被覆プレート６８は鋼のような
高引張り応力材料からなり、そしてカバー６４′がこの
被覆プレートと箱形構造１０′の支架部を覆って延びて
いる。作動時、減衰層６６のエラストマー材料が梁板１
２′と１４′の屈撓時に高い剪断応力を受けそれにより
この梁板の運動から生じるエネルギーがエラストマー材
料のヒステリシスによって消散される。

本発明の好適な実施態様と変更例とが本発明の例示のた
めに示されたが、この技術に習熟した者にと、って種々
の変更と変形が本発明の精神又は範囲から逸脱すること
なく行われることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により作られた柔軟チューブバッフルの
略図式斜面図で、その一部を破截し本発明の要素を示し
、 第２図は第１図の２−２線に沿う第１図のバッフルの断
面図、 第３図は本発明を具体化した変更例の第２図と同様な断
面図、 第４図は第１．２及び３図に示す梁要素の１つの拡大略
図式斜面図である。 １０・・・箱形構造、　　　　１２・・・上部梁板、１
４・・・下部梁板、　　　１６・・・空洞、１８．２０
・・・わん曲乗ばね、２２・・・当接表面、２４・・・
側縁、　　　　　　３４・・・先細部分、３６・・・減
少厚さ部分、　３日・・・わん曲表面、４０・・・わん
曲接続表面、４８．５０・・・縁部分、５２・・・側部
シールド、　５４・・・クツション層、５６・・・離間
プレート、　５８・・・圧電素子、６０・・・被覆プレ
ート、　６２・・・端部プレート、６４・・・カバー（
被包材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音響反射器に用いるのに適した箱形構造であって、
   海の環境の深水中に沈めるような形状に作られ、ほぼ平
   行な平面上に位置する一対のほぼ矩形状の先細の弾性梁
   要素と、この梁要素の間にその側縁と係合して配置され
   この梁要素を分離するようにしている間隔をおいて配さ
   れた分離手段とを具備し、前記梁要素の各々がその側部
   間で測った幅より実質的に大きいその端部間で測った長
   さを有し、前記梁要素の各々がその側辺部分の厚さより
   も大きい中央部分の厚さを有し最小の単位応力について
   最大の動力学的変位をもたらすようにし、さらに前記箱
   形構造を取巻き内部に閉じ込めかつ主としてエラストマ
   ーで形成されて水の透過するのを阻止ししかも所望の音
   響特性を得るようなエラストマーの被包材を具備してな
   る音響反射器用箱形構造。 ２、前記側辺部分が前記梁要素の前記側縁に近接する当
   接表面を有し前記分離手段と係合し、前記梁要素がその
   前記先細部分と前記当接表面との間に減少された厚さ部
   分を有し、この減少された厚さ部分が前記当接表面と前
   記先細部分との間にわん曲接続表面を有し前記減少され
   た厚さ部分に応力の集中するのを軽減するようにしてい
   る請求項１に記載の箱形構造。 ３、前記分離手段が前記梁要素の各側辺に位置するほぼ
   Ｕ字形の断面を有するわん曲板ばねを具備し、このわん
   曲板ばねの縁部分が前記梁要素の前記側辺部分の前記当
   接表面に係合して付加的共鳴モードをもたらすようにし
   ている請求項２に記載の箱形構造。 ４、前記各わん曲板ばねに近接して側部シールドを具備
   し前記エラストマー被包材が前記各わん曲板ばねの対向
   面間の空間内に移動するのを阻止するようにしている請
   求項３に記載の箱形構造。 ５、前記側部シールドと前記各わん曲板ばねの前記縁部
   分との間に位置する弾性要素を具備し、この弾性要素が
   前記側部シールドと前記各わん曲板ばねの前記縁部分と
   に接着されそれにより前記各わん曲板ばねの屈撓運動が
   前記弾性要素の材料の剪断応力によって弾性的に抵抗を
   受けるようにしている請求項４に記載の箱形構造。 ６、前記側縁間の中央部分における前記梁要素の間に位
   置するスペーサ部材を含み、前記梁要素の屈撓運動を制
   限するようにしている請求項１に記載の箱形構造。 ７、前記梁要素の各々に取付けられた圧電要素と、前記
   各圧電素子に取付けられた被覆プレートと、前記梁要素
   の各々と前記各被覆プレートとの間にあって前記梁要素
   の各々の偏向による前記各圧電素子の圧縮に応動してエ
   ネルギーを消散させ前記音響反射器からの反射を減少さ
   せかつより広い周波音響スペクトルを得るようにする電
   子回路とを具備する減衰器を含んでいる請求項１に記載
   の箱形構造。 ８、前記梁要素の前記側辺部分が前記側縁に近接する当
   接表面を有し前記分離手段に係合するようにし、前記梁
   要素の各々が先細部分と前記当接表面の各々との間に減
   少された厚さ部分を有し、この減少された厚さ部分が前
   記当接表面の各々と前記先細部分との間にわん曲接続表
   面を有し前記減少された厚さ部分に応力の集中するのを
   軽減するようにしている請求項７に記載の箱形構造。 ９、前記分離手段が、前記梁要素の各々の各側辺に位置
   するほぼＵ字形断面を有するわん曲板ばねを具備し、こ
   のわん曲板ばねの各々の縁部分が前記梁要素の前記側辺
   部分の前記当接表面に係合して付加的共鳴モードをもた
   らすようにしている請求項８に記載の箱形構造。 １０、前記弾性要素の少なくとも１つに取付けられたエ
   ラストマー材料の押圧層と、この押圧層に取付けられ前
   記弾性梁要素の前記１つの屈撓時の前記押圧層における
   高剪断応力がこの押圧層のエラストマー材料のヒステリ
   シスによって梁要素の連動のエネルギーを消散するよう
   にしている高引張り応力プレート要素とを具備する減衰
   器を含んでいる請求項１に記載の箱形構造。 １１、前記側辺部分が前記梁要素の前記縁に近接する当
   接表面を有し、わん曲板ばねが前記梁要素の各側辺に位
   置するほぼＵ字形の断面を有し、この各わん曲板ばねの
   縁部分が前記梁要素の前記側辺部分の前記当接表面に係
   合して付加的共鳴モードをもたらすようにしている請求
   項１０に記載の箱形構造。 １２、音響反射器のための減衰器であって、箱形構造の
   弾性梁要素と、この梁要素に取付けられた圧電素子と、
   この圧電素子に取付けられた被覆プレートと、前記梁要
   素と前記被覆プレートとの間にあって前記梁要素の偏向
   による前記圧電素子の圧縮に応動してエネルギーを消散
   させ反射器からの反射を減少しより広い周波音響スペク
   トルをもたらすようにする電子回路とを含んでなる音響
   反射器用減衰器。 １３、前記電子回路が前記圧電素子からの出力を用いて
   音響圧力を感知しかつ前記圧電素子への異なる位相の作
   動信号をもたらし、さもなければ前記圧電素子の表面か
   ら反射されるであろうエネルギーを消滅させるようにな
   っている請求項１２に記載の減衰器。 １４、前記電子回路が圧電素子のインピーダンスにつり
   合う抵抗を有しエネルギー消散を最大とするようにして
   いる請求項１２に記載の減衰器。 １５、音響反射器のための減衰器であって、箱形構造の
   弾性梁要素と、この弾性梁要素に取付けられたエラスト
   マー材料の押圧層と、この押圧層に取付けられ前記梁要
   素の屈撓時の前記押圧層の高剪断応力が前記押圧層のエ
   ラストマー材料のヒステリシスにより梁要素の運動のエ
   ネルギーを消散するようにさせる高引張り応力プレート
   要素とを含んでなる減衰器。