JPH02231898A - 曳航用圧電ケーブル - 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、海洋調査船等の船尾に一端を支持されて、海
中にて吹き流し状に曳航されながら、水中で発生する音
響波を受波するものであって、海底地震探査や魚群探知
等に好適に利用される曳航用圧電ケーブルに関する。

〈従来技術〉 海底地震探査や魚群探知等に利用される曳航用圧電ケー
ブルＸは、第７図又は第ｌＯ図で示すように、船ｙの船
尾に配設されたウインチＺに接続されることにより、巻
込み自在に曳航される。

この圧電ケーブルＸは、焼結質圧電磁器材料を使用した
ものと圧電性有機物もしくは圧電性有機セラミック複合
物を用いたものがある。

後者の圧電性有機物もしくは圧電性有機セラミック複合
物を用いた従来構成について説明する。

ポリ弗化ビニリデン，ボリ弗化ビニール，ポリ塩化ビニ
リデン，ポリ塩化ビニール，ナイロン等の圧電性有機物
もしくは合成ゴムや合成樹脂の有機物中にチタン酸ジル
コニア酸鉛，チタン酸鉛等の強誘電セラミック粒子を混
合してなる圧電性有機物もしくは圧電性有機セラミック
複合物は、その音響インビータンスが水の音響インビー
タンスに近似する特性を有し、このため、これを圧電ケ
プルＸとして用いると水中を伝播する音響波を効率良《
受波し、感度を高め得る利点を生じる。

そこで第９図に示すように、前記圧電材料よりなる圧電
層ｈを電極芯ｉの周りに配置し、かつ該圧電層ｈの外周
に導電塗料等の外側電極Ｊを配置し、前記電極芯ｉと外
側電極ｊ間に所定の直流電圧を印加して圧電層ｈを径方
向に分極した同軸状の圧電ケーブルＸを形成し、これを
水中に浸漬して、前記電極芯ｉ及び外側電極Ｊ間から出
力信号を取出して前記水中を伝播する音響波を受信する
ようにしたものがある。

方、かかる構成を一本の長尺状のものとするほかに、第
８図に示すように，上記と同一構成の短尺状ケーブルユ
ニットＵを設け、これを複数本縦方向に接続したものも
考えられる。この圧電ケーブルＸにあっては、音波発生
源０の近傍のケブルユニットＵと、離間した位置のケー
ブルユニットＵからの受波信号には位相差を生しる。そ
こで、この位相差を利用して、音の方向を検知すること
ができる。尚、この場合には、各ケーブルユニットＵか
らの出力を夫々導線により別個に取出す必要があるから
、多数の導線の取出しを可能とする構成を必要とする。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記圧電性有機物もしくは圧電性有機セラミック複合物
を用いた従来構成の曳航用圧電ケーブルにあっては、ウ
インチＺで巻取っておき、必要な場合に引出される。こ
のため、第１０図に示すようにケーブルに巻きぐせかつ
いてその使用時に、波状に変形する。そして圧電ケーブ
ルを曳航する際Ｇこ、ケーブルの周りにキャビテーショ
ンや乱流が発生し易くなり、フローノイズと呼称される
不要信号を生ずる。

本発明は、かかる従来構成の欠点を除去することを目的
とするものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明に係る曳航用圧電ケーブルは、内外に夫々電極が
配設される圧電性有機物もしくは圧電性有機セラミック
複合物からなる圧電層を備えたものにおいて、常温で超
弾性合金としての特性を示す形状保持材を備えたことを
特徴とするものである。

ここで、超弾性合金とは、応力誘起マルテンザイト変態
と、その逆変態現象を利用したニッケル・チタン合金等
よりなるもので、見掛け上の塑性変形を行ったものが、
外部応力を除くと元の形に？帰するといった，超弾性効
果を有するものであり、マルテンザイト相にある形状記
憶合金（一般的な形状記憶合金）が歪の消失に加熱を要
するのと異なる。

〈作用〉 ニッケル，チタンの合金等からなる形状記憶合金は、低
温域ではマルテンサイト相を呈し、高温域では才一■ス
テナイト相を呈するものであり、マルテレサイト変態点
（Ｍｆ）以下で変形加工しても、才−ステナイト変態点
（Ａｆ）以上に加熱すると、元の形状に復帰し、この温
度を下げても、その形状を保っている特性がある。

ここでマルテンサイト変態点（Ｍｆ）とは、形状記・ｍ
合金を徐々に冷却することにより完全にマルテンサイト
相となる温度をいう。また才一ステナイト変態点（　Ａ
ｆ）とは、形状記憶合金を徐々に加熱することにより完
全にオーステナイト相となる温度をいう。そして、才一
ステナイト変態点（Ａｆ）が常温以上にある合金を通常
、形状記憶合金といい、常淘以下にある合金を超クψ性
合金という。

即ち通常の金属（第１１図ａ）の場合には、応力を過剰
にかけると塑性変形により、その応力を除去しても、歪
が完全には元に戻らない。またマルテンサイト相にある
形状記憶合金（第１１図ｂ）の場合には、応力を過剰に
かけると組成変形により、その応力を除去しても歪が残
るが、これを加熱して、オーステナイト相領域に移行さ
せることにより形状復帰する特性を有する。しかるにオ
ーステナイト相にある形状記憶合金にあっては、第１１
図Ｃに示すように、弾性変形域につづいて応力誘起マル
テンサイト生成によって外形変化を生じ、応力を除去す
ると、加熱を要することなく逆変態によって変形が消失
するという特性がある。そこで、オーステナイト変態点
（　Ａｆ）を常温とすることにより、常態で超弾性合金
となる。

そして、上記の本発明の曳航用圧電ケーブルにあって、
常温で超弾性合金としての特性を有するようにした形状
保持材により、ウィンヂＺに圧電ケーブルを巻き取って
おいても、ウインチ２がら圧電ケーブルを送り出すと、
形状保持材が超弾性効果によって形状復帰するため、ケ
ーブルに巻きぐせを生しることは無く、該圧電ケーブル
は直線形状に送り出される。

尚、形状保持材は、用途に応じて直線以外にもコイル状
等他の所望形状に記憶させておくこともできる。

〈実施例〉 第１図は曳航用圧電ケーブルＸの中心に電極として超弾
性合金からなる形状保持材１を適用した実施例に関する
。

ここで２は圧電ゴム等の圧電性有機物もしくは圧電性有
機セラミック複合物からなる圧電層であって、その周面
には導電塗料を塗着して形成した外側電極３が設けられ
、さらにその外周に保護被覆層４が被着されている。そ
して、その中心には、超弾性合金からなる線状形状保持
材１が貫通している。この形状保持材１は、圧電層２の
内側電極を兼ねることができる。尚、内側電極を別途設
けても良い。

前記圧電層２は、ポリ弗化ビニリデン等のように、それ
自体圧電性を示す有機物や、合成樹脂の有機物中にヂタ
ン酸鉛（ＰｂＴｔＯ３）　．またチタン酸ジルコン酸鉛
は（　Ｐｂ　（Ｔｉ・Ｚｒ）０３）等の強誘電セラミッ
ク粒子を混合してなる圧電性複合物より形成される。

このようにして形成された圧電ケーブルＸは、圧電層２
の電極を兼ねる形状保持材ｌと、外側電極３とを導線６
，６により電気的に接続して、その端部を出力端子７，
７とし、該出力端子７．７間より出力信号を取出すよう
にしている。

また第２図に係る実施例は中心電極を通常の金属線８で
構成し、外側電極３の外周面と保護被覆４との間に超弾
性合金よりなる複数本の綿状形状保持材ｌ４を配設した
ものであり、それ以外の構成は上例と同じである。

上記第一，第二実施例による構成は、長尺状の圧電ケー
ブルＸを構成する場合に適する。

第３，４図は保持管体を設けた曳航用圧電ケブルＸの実
施例を示す。

ここで第３，４図は環状の圧電性有機物もしくは圧電性
有機セラミック複合物からなる環状圧電層１１ａの周面
に導電塗料を塗着して外側電極１２ａを形成し、さらに
その外周に保護被覆層１３ａを被着したものにあって、
圧電層１１ａの内周面に保持管体１０ａを配設し、該保
持管］Ｏａの周囲に超弾性合金からなる複数の形状保持
材ｌ４ａを配設したものである。この保持管体１０ａは
圧電層１１ａの内側電極を兼ねる。

この構成は、その中心に、保持管体１０ａにより内空部
ｌ５が形成される。そこで上記構成を短尺状とし、かつ
各内空部ｌ５の端部を遮蔽して空胴部としてケーブルユ
ニットＵを形成し、これを縦方向に多数列設して、その
内部に各外側電極１２ａと、保持管体ＩＯと電気的に接
続する導線１６を挿通ずることにより、第８図で示した
位相差の相違により音波発生源の方向を確認できる圧電
ケーブルＸを構成し得ることとなる。

またこのケーブルユニットＵにあっては、内空部１５に
より全体の比重調整をすることができる。この点、従来
は、ホース内にオイルを注入しｑ て比重調整をしていたが、空気層によるものであるから
オイル漏れ等の弊害なく調整し得る利点を生しることと
なる。

上記実施例にあって、形状保持材１４ａを外側電極１２
ａと、保護被覆層１３ａ間に複数配設しても良い。また
上記構成を長尺状として、そのまま圧電ケーブルＸを構
成するようにしても良い。

第５図は、圧電層１ｌｂの外周面に外側電極１２ｂと、
保護被覆層１３ｂとを順次形成し、かつ該圧電層１ｌｂ
の内周面に内側電極となる環状導電層１０ｂを配設し、
該導電層１０ｂの周囲に超弾性合金からなる複数の形状
保持材１４ｂを配設すると共に、導電層１０ｂの内部に
ダンピング材１７ｂを充填したものである。導電層１０
ｂは、保持管体１．　０　ａと同し材料で構成しても良
い。

第６図は、圧電層１１ｃの外周面に外側電極１２ｃを形
成し、該外側電極１２ｂの周囲に超弾性合金からなる複
数の形状保持材１４ｃを配設すると共に、かつ該圧電層
１１ｃの内周面に内側電極と成る環状導電層１０ｃを配
設し、さらに導電層ｌ０ １０ｃの内部にダンピング材１７ｃを充填したものであ
る。

第３〜６図の構成にあって、保持管体１０ａ，導電層１
０ｂ，ｌｏｃを超弾性合金で形成して、形状保持材とし
ても良い。この場合には、線状形状保持材１４ａ−１４
ｃを省略することができる。

また第５，６図の構成にあって、ダンピング材１７ｂ，
１７ｃの中心にも、超弾性合金からなる形状保持材を挿
通させても良い。

上記各実施例にあって、形状保持材１，１４．１４ａ〜
１４ｃは、第７図に示すように船ｙの船尾に設けられた
ウインチＺに巻き取られて巻回される。ところで、前記
形状保持材１，１４，１４ａ−１４ｃは、船の周囲雰囲
気温度又は海水の温度以下（常温）で変態点がオーステ
ナイト相にあるから超弾性を示し、圧電ケーブルＸはウ
インチＺから引出されると共に真直に復帰する。

尚、超弾性合金からなる形状保持材は、圧電ケーブルＸ
の最外周に巻回するようにし、かかる形態によって、圧
電ケーブルＸを真直に維持するようにしても良い。また
圧電ケーブルＸは扁平状とすることもできる。

〈発明の効果〉 本発明は上述の説明によって明らかにしたように、圧電
ケーブルＸ内に常温で超弾性合金としての特性を有する
形状保持材ｌ又は保持管体１０を設けたから、その記憶
形状を真直とする等、最適な形状番．こあらかじめ設定
しておけば、ウインチＺにより巻きぐせを生じることが
無く、適正な形状保持ができて、フローノイズの発生を
低下させ、Ｓ／Ｎ比を著しく向上することができる等の
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一実施例を示し、Ａは斜視図、Ｂは縦断側面
図、第２図は第二実施例の斜視図、第３図は第三実施例
の斜視図、第４図は同縦断側面図、第５図は第四実施例
の縦断側面図、第６図は第五実施例の縦断側面図、第７
図は曳航状態を示す概要側面図、第８図は短尺状ケーブ
ルユニットＵからなる圧電ケーブルＸの概要側面図、第
９図は従来構成の斜視図、第１０図は従来欠点を示す圧
電ケーブルＸの側面図、第１１図ａは通常の金属の応力
一歪曲線、第１１図ｂはマルテンサイト相にある形状記
憶合金の応力一歪曲線、第１１図Ｃは超弾性合金（オー
ステナイト相にある形状記憶合金）の応力一歪曲線であ
る １・・・形状保持材 ２・・一圧電層 ３・・・外側電極 １０ａ，ｌＯｂ，ｌＯＣ・・・保持管体１　１ａ，１　
ｌｂ，ｌ　ｌｃ・・・圧電層１　２　ａ　，　　ｌ　２
　ｂ　，　　１　２　ｃ　−外側電極１４，１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ−形状保持材ｌ５・・・内空部 Ｘ・−・圧電ケーブル　Ｚ・・・ウインチ　Ｕ・・・ケ
ーブルユニット 第１図Ｂ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内外に夫々電極が配設される圧電性有機物もしくは圧電
   性有機セラミック複合物からなる圧電層を備えたものに
   おいて、常温で超弾性合金としての特性を示す形状保持
   材を備えたことを特徴とする曳航用圧電ケーブル。