JPH02254387A - 木集成型ソーナードーム - 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 この発明は、たとえば機雷探知機など、水（海水など）
を音波伝播に利用するソーナーのソーナードームに関す
る。

従来の技術 この種のソーナードームとして、従来、非磁性鋼材製の
整流覆いを航行用と捜索探知用に使用するものが知られ
ている。ところが、この場合、非磁性鋼材と海水との音
響インピーダンスがかけ離れているためミスマツチング
があり、音波の透過が悪いという問題があった。

捜索探知の効率を上げるために、航行時には整流覆いが
ステンレス鋼製のハードドームを使用し捜索には使用で
きない構造になっているが、捜索探知時には整流覆いが
厚いキャンパスにラバーの被覆を施したものであるソフ
トドームを使用することにより対処するものも知られて
いる。ところが、この場合には、ドーム交換に時間を要
し、即応性に問題があった。たとえば、ソフトドームと
ハードドームを交換するときには、約１０名の人数と１
時間程度の時間を必要とし、運用上問題があった。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、音波の透過特
性が良くて、航行にも捜索探知にも適し、交換の必要の
ないソーナードームを提供することにある。

課題を解決するための手段 発明者等は、木材が水中に浸されると音響透過がきわめ
て良くなることを見出し、この発明を完成した。

すなわち、この発明によるソーナードームは、整流覆い
が複数枚の木製板材を積層した木集成型のものである。

作　　用 整流覆いを構成する木の音響インピーダンスは海水など
水の音響インピーダンスに近いため、音波の透過特性が
非常に良い。また、木製の整流覆いを使用したソーナー
ドームは十分な剛性を有するため、そのまま航行に使用
しても支障がない。

実　　施　　例 第１図は掃海艇に設けられた機雷探知用のソーナーの主
要部を示し、船底部に設けられたソーナードーム（１）
の中に送受波器（２）その他の機器が取付けられている
。

船体（３）の底部に環状のドーム支持部材（４）が固定
され、この支持部材（４）の下面にたとえばステンレス
鋼（以下ＳＵＳという）製のベース取付金物（５）が固
定されている。ベース取付金物（５）は、環状の上部水
平板（８）と、環状の下部水平板（７）と、これらを連
結する中間筒状体（８）とからなり、その外周の支持部
材（４）との間が環状の表面部材（９）で覆われている
。ベース取付金物（５）の下部水平板（７）の下面に環
状のベース（１０）が固定され、このベース（１０）の
内側に開口（１１）が形成されている。そして、このベ
ース（ｌＯ）の下面に、開口（１１）を塞ぐように、た
とえば檜など木製の略半球状の整流覆い（１２）がたと
えばＳＵＳ製の覆い取付金物（１３）を介して固定され
ている。

第２図は整流覆い（１２）の底面を一部切欠いて示し、
第３図は整流覆い（１２）の固定部分を拡大して示す。

覆い取付金物（１３）は上部環状体（１４）、中間環状
体（１５）および下部環状体（１６）が一体状に固定さ
れたものである。上部環状体（１４）の内周縁部には複
数たとえば６つの突起（ｔ４ａ）が等間隔をおいて一体
に形成され、これらの突起（１４ａ）の部分がドーム締
付は金物（１７）によりベース（ｌＯ）の下面に固定さ
れている。中間環状体（１５）は、上部環状体（１４）
の外周部下面に固定された環状の上部水平板（１５ａ）
と、これと平行な環状の下部水平板（１５ｂ）と、これ
らの外周縁部を連結するテーバ状の中間筒状体（１５ｃ
）とから構成されている。下部環状体（１６）は短円筒
状をなし、中間環状体（１５）の下部水平板（１５ｂ）
の外周部下面に固定されている。

整流覆い（１１）は、半球状の殻体（１８）　（１９）
　（２０）（２１）を４層積層したものである。各殻体
（１８）〜（２１）は半球の表面を１つの直径を通る複
数の平面で切断した形の複数の板材（１８ａ）　（１９
ａ）　（２０ａ）（２１ａ）の側端面同志を接合するこ
とにより略半球状に構成されており、隣り合う殻体く１
８）〜（２１）の面同志が接合されることにより略半球
状の整流覆い（１２）が構成されている。なお、殻体（
１８）〜（２１）の板材（１８ａ）　〜（２１ａ）の向
きは、第２図に示すように層によって変えられている。

すなわち、まず、第１層（最外層）の殻体（１８）の板
材（１８ａ）に対して、次の第２層の殻体（■９）の板
材（１９ａ）は直交するように配置されている。次の第
３層の殻体（２０）の板材（２０ａ）は、第１層および
第２層の殻体（ＩＪＩ）　（１９）の板材（１８ｇ）　
（ｆ９ａ）に対して４５度をなすように配置されている
。そして、最後の第４層（最内層）の殻体（２１）の板
材（２１ａ）は、第３層の殻体の板材（２０）に対して
直交するように配置されている。整流覆い（１２）は、
平板状に削り出した多数の板材（１８ａ）〜（２１ａ）
を半球状の雌型または雄型に沿わせて部分球面状にし、
相互に接着剤などで接合することにより略半球状に作ら
れる。なお、板材（１８ａ）〜（２１ａ）の寸法の１例
を挙げれば、厚さ１４■の整流覆い（１２）の場合、厚
さ３．５１１％最大幅５０ａ＋ｉ程度である。

整流覆い（１２）の周縁部外面にたとえばＳＵＳ製のテ
ーバ状の固定バンド（２２）が配置され、同内面に複数
の木製取付座（２３）が配置されており、これらがバン
ド（２２）の外側からねじ込まれた木ねじ（２４）によ
り整流覆い（１２）に固定されている。

そして、取付座（２３）が、ボルト（２５）とナツト（
２６）により、覆い取付金物（１３）の中間環状体（１
５）の下部水平板（１５ｂ）の下面に固定されている。

整流覆い（１２）の周縁は覆い取付金物（１３）の下部
環状体（１６）の下部周縁と突合わされており、これら
の間がバンド（２２）によって塞がれている。

ベース（１０）の内周部上面に、開口（１１）の上に配
置された外筒（２７）の底部外周縁部が固定されている
。外筒（２７）の底部中央から下方に突出した垂直旋回
軸（２８）の下端に略逆Ｕ形のフレーム（２９）が固定
され、このフレーム（２９）の下部にわたされた水平旋
回軸（３０）に送受波器（２）が固定されている。外筒
（２７）内には、図示は省略したが、旋回軸（２８）（
３０）の駆動装置、信号発生器、増幅器、表示器などソ
ーナーに必要な公知の機器が設けられている。

送受波器（２）は、垂直旋回軸（２８）を中心に水平面
内において旋回させられ、水平旋回軸（３０）を中心に
垂直面内において水平方向を中心に上下に所定角度旋回
させられる。そして、送受波器（２）の送波器から発射
された音波が整流覆い（１２）を通って海水中を進行し
、機雷などの物体に当たって反射した音波が整流覆い（
１２）を通って送受波器（２）の受波器に戻る。

整流覆い（１２）を構成する檜など木の音響インピーダ
ンスは海水の音響インピーダンスに近いため、音波の透
過特性が非常に良い。また、木製の整流覆い（１２）を
使用したソーナードーム（１）は十分な剛性を有するた
め、そのまま航行に使用しても支障がない。したがって
、ソーナードーム（１）は航行および捜索探知のどちら
にも対応でき、ドーム交換が不要であるため、即応性が
高く、運用上問題がない。そして、上記のように木製の
整流覆い（１２）の音響透過性が良いので、目標の探知
向上に役立つ。

厚さｄの平面平行板（密度ρ８、音速度Ｃ＋）が無限に
広がった媒体（密度ρ。、音速度Ｃ８）の中にあり、こ
れに垂直に音波が入射するときの反射係数ＲはＲａｙ＋
ｅｔｇｈによれば次の式（１）のようになる。

Ｒ−・・・・・・・・・（１） ４ｃｏｔ　　”　　Ｂ＋Ａ２ ここで、 ρ　ｏＣ。

＋０１　　　Ｃｔ ρ　ＩＣＩ ρ　０ＣＯ ２π　ｄ Ｂ纏 λ　。

である。

そして、透過率Ｄ（−１−Ｒ）は、次の式（２％式％ これらの式から、反射係数Ｒが０になるのは、ρ。Ｃｏ
−ρ１　ｃｌのときである。したがって、整流覆いの音
響インピーダンスが水の音響インピーダンスに近ければ
近いほど透過率りが良くなる。

上記の木集成型のソーナードーム（１）の音響透過特性
および剛性が高く、ソフトドームとしてもハードドーム
としても使用できることが、次のように、実験によって
も確認されている。

すなわち、上記の木集成型の整流覆い（１２）の音響透
過特性が良いことを確認するため、次のような実験を行
った。

まず、檜製の木集成型整流覆い試験片、繊維強化プラス
チック（以下ＦＲＰという）製の整流覆い試験片および
アルミニウム合金（以下Ａ１という）製の整流覆い試験
片を作製した。

なお、木集成型試験片は、多数の板材を掃海艇の船体製
作時に使用する接着剤で接合することにより作製した。

表１に、各試験片の寸法および重量を示す。

（以下余白） 表　　１ 次に、上記の各試験片について、密度および音波伝播速
度を測定し、音響インピーダンスを求めた。その結果を
表２に示す。なお、水温は５℃で、水の密度として１．
００を用いた。また、密度および速度の単位にはＭＫＳ
単位を用いている。

表２によれば、水の音響インピーダンスと檜の音響イン
ピーダンスがきわめて接近しているという結果が得られ
る。

檜、ＦＲＰおよびＡＩの透過率の違いを比較した測定結
果を表３に示す。この測定は、第４図に示すように、送
波器（３１）から周波数７０Ｋ　Ｈｚの音波を発信し、
送波器（３１）から０．５ｍのところに第１の受波器（
３２）を置き、第１の受波器（３２）からさらに１．７
１ｍ離れたところに第２の受波器（３３）をそれぞれが
−直線状になるように配置し、第１の受渡器（３２）と
第２の受波器（３３）の間に試験片（３４）を送波器（
３１）と受波器（３２）（３３）を結ぶ直線と垂直にな
るように配置して行なった。なお、表３の単位はｄＢで
ある。

表　　３ 表３の結果より、使用周波数７０　ＫＨｚにおいて、檜
の透過率がＦＲＰより５．３３ｄＢ良好であることがわ
かった。したがって、檜の木集成型整流覆いを使用する
ことにより、透過性の良いソーナードームを製作するこ
とができる。

次に、音波が試験片に斜めに入射する時の透過特性を調
べるため、第４図に破線で示すように檜の試験片（３４
）の傾斜角度すなわち音波の入射角（α）を変えて実験
を行なった。その結果を第５図に示す。なお、同図にお
いて、横軸は入射角（α）、縦軸は音響レベル（ｄ　Ｂ
）を示し、破線（ａ）は試験片（３４）を透過する前の
レベル、実線（ｂ）は試験片（３４）を透過したあとの
レベルを示す。また、音波の周波数は７０　Ｋｌ（ｚで
ある。第５図の結果より、入射角（α）が±２０度位の
範囲では良好な音響透過特性を維持していることがわか
る。

また、上記の木集成型のソーナードーム（１）の剛性が
十分に高く、ハードドームとして使用できることも、実
験によって確認されている。

発明の効果 この発明によれば、上述のように、音波の透過特性が良
くて、しかも剛性の高いソーナードームが得られる。し
たがって、航行および捜索探知のどちらにも対応でき、
ドーム交換が不要であるため、運用上での即応性が良く
、目標の探知向上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示すソーナードームの部
分切欠き正面図、第２図は同部分切欠き底面図、第３図
は第１図の整流覆いの固定部分を拡大して示す断面図、
第４図は実験装置の概略構成を示す説明図、第５図は実
験結果を示すグラフである。 （１）・・・ソーナードーム、（１２）・・・整流覆い
、（１ｇ）　（１９）　（２０）　（２１）　・・・殻
体、（１８ａ）　（１９ａ）　（２０ａ）　（２１ａ）
・・・板材。 以　　上 特許出願人　　防衛庁技術研究本部長 筒弁　良三 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 整流覆いが複数枚の木製板材を積層した木集成型のもの
   であることを特徴とする木集成型ソーナードーム。