JPH02278293A - 水中遮音材 - 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〕 本発明は水中遮音材に関し、特に遮音特性の広帯域化と
高耐水圧化を図った、水中音響機器用の水中遮音材に関
する。

〔従来の技術〕

従来、この種の遮音材は第５図のようにゴム材１１ａ、
ｌｌｂだけで空気室１２を作り、水中音波による空気室
の振動や反射によシ遮音する動作を行なわせて遮音効果
を得ていた。

この場合、特に空気室が共振する周波数においては遮音
の効果が高く、それ故ゴム材だけで作られる空気室は体
積弾性率が低く、小さな空気室でも低周波数に適した遮
音材が確保されていた。

しかしながら、空気室がゴム材だけで作られているため
、静水圧が加わると空気室がつぶれて遮音効果がなくな
り、高水圧下では使えなかった。

また、この問題を解決すべく、第６図のような強化プラ
スチック２２でたわみゃすい偏平状の空気室２３を作シ
、これをゴム材２１でモールドした遮音材がある。

しかしながら、この種の遮音材においては、空気室の弾
性率が強化プラスチックによって大きく々るので、空気
室の共振周波数が高くなシ、共振周波数以下の低周波数
に訃いては遮音効果が著るしく低下する。

さらに、共振周波数を低くするために強化プラスチック
の偏平面を広くシ、空気室の弾性率を下げると強度が低
下し、耐水圧性が低くなる。

〔発明が解決しようとするｌ！題〕

上述した従来の水中遮音材は、空気室をゴム材だけで形
成する場合には低周波数に適しているが耐水圧性が低く
、また空気室を偏平状の強化プラスチックで形成した場
合には低周波数化すると耐水圧性が低下し、耐水圧性を
高くしようとすると低周波数の遮音効果が著るしく低下
するという欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を解決すべく、空気室を形
成するのに１種類の材質に限定せず、空気室を構成する
壁面の部材を２１１類に分け、空気室の低弾性率を維持
しながら静水圧荷重に対する強度の向上を計っ九水中遮
音材を提供することＫある。

〔課題を解決するための手段〕 両端に円筒形の座ぐり部を有する複数の貫通孔を均等罠
配設し、かつその厚みと外形とを遮音周波数帯域に対応
して設定したゴム板と、前記ゴム板の座ぐり部に嵌入し
て対向し遮音周波数に共振すべき密閉した空気室を形成
する弾性体もしくは振動減衰の大なる合成樹脂あるいは
金属の円板と、前記ゴム板および円板の外面を密閉被覆
するシースと、を有して成る水中遮音板を少なくとも１
種類１層備えて構成される。

〔実施例〕

次に、図面を参照して本発明を説明する。第１図は本発
明の一実施例の斜視図であシ、低、中および高０３つの
周波数帯域用の水中遮音板を積層して構成した水中遮音
材を例として示している。

第１図の実施例の構成は、低周波数帯域用水中遮音板１
００、中周波数帯域用水中遮音板２００および高周波数
帯域用水中遮音板３００から成る。

第１層の低周波数帯域用水中遮音板１００は、ゴム板（
１）ｌａに設けた貫通孔の両端の座ぐり部５ａにそれぞ
れに弾性体もしく扛振動減衰の大なる合成樹脂あるいは
金属の円板（１）２ａを埋め込むことにより、空気室（
１）３ａを形成し、ゴム板（１）１ａおよび円板（１）
２ａのうちの外側の外面をシース（１）４ａおよびシー
ス（２）４ｂで被櫃している。

第２層の中周波数帯域用水中遮音板２００は、ゴム板（
２）１七に第１層よシも、小さな直径の貫通孔に座ぐり
部５ｂを設け、両座ぐり部に第１層よシも／Ｊ’％さな
直径の円板（２）２ｂを埋め込むことによシ、空気室（
２）３ｂを形成し、外面をシース（２）４ｂとシース（
３１４ｃで被嶺している。

第３１の高周波数帯域用水中遮音板３００は、更に小さ
な直径の貫通孔に座ぐり部５Ｃを有するゴム板（３）ｌ
ｃと１円筒板（３）２ｃとで空気室（３）３Ｃを形成し
、外面をシース（３）４Ｃとシース（４）４ｄで被蝋し
ている。

次に、本実施例の動作について説明する。第１図の実施
例の具体的説明に入るのに先立ち、先ず本発明の基本的
特徴について説明を加える。

本発明は次に述べる第１〜第３の水中遮音材を構成しう
る。本発明の第１の水中遮音材は、両端に座ぐり部を有
する貫通孔を均等に分布させたゴム板と、との両座ぐり
部に嵌合する弾性体もしくは振動減衰の大なる合成樹脂
もしくは金属裏の円板で形成される空気室を遮音周波数
に共振するようにし、外面をシースで密着被覆した状態
で、両円板を支持するゴム板と空気室により低弾性率を
維持し、低周波数における遮音効果を確保するとともに
、両円板のたわみ強度と両日板間へのゴム板の食い込み
に対する強度で高耐水圧性の維持を確保する。

また、本発明の第２の水中遮音材は、両座ぐり部に勘合
する円筒板を振動減衰の大きい樹脂あるいは金属とする
ことによシ、円筒板単体の共振を制動し、遮音の周波数
特性を平滑化する。

さらＫ、本発明の第３の水中遮音材として、貫通孔の大
きさとゴム板の厚み及び円板の直径と板厚を変え、大き
さと分布の異なった空気室を有する複数種の水中遮音材
を積層し、空気室の共振周波数を分散させることによシ
、遮音周波数を広帯域化を図シ、第１図の実施例は、こ
の第３の水中遮音材の実施例の一例を示すものである。

ふたたび第１図に戻って実施例の説明を続行する。

上述した低、中、高の各周波数帯域用水中遮音板におけ
る各円板の質量を、低から高周波数帯域方向にそれぞれ
ｍｌ、ｍ２およびｍ３とすると、これら質量ｍ１〜ｍ３
と、対応する空気室でゴム板（１）１　ａ　、（２）１
　ｂおよび（３）ｌｃのそれぞれの座ぐり部５ａ、５ｂ
および５Ｃの有するバネ定数ｋｌ　、　ｋ２およびに３
とによって第２図（ａ）に示す縦振動の共振糸を形成し
、共振周波数とその近傍において空気室（１）３ａ、空
気室（２）３ｂおよび空気室（３）　３　ｃ　Ｋよるこ
の振動系の振動の吸収が行なわれ、共振周波数およびそ
の近傍の周波数を中心とする周波数帯域における音波の
進入を遮断する。

第２図（ｂ）は、円板（１）　２　ａ　〜（３）　２　
Ｃのたわみ振動を説明するための断面図であシ、円板（
１）２ａ〜（３）２ｃは、点線で示す如く、上方および
下方に共振周波数の繰返しでたわみ振動を行なう。

この縦振動の共振系は、円板の質量が大きい程、また座
ぐり部のバネ定数が小さい程低周波数で共振するため１
円板とゴム板の貫通孔の直径が大きい程低周波数用の遮
音材となる。

さらに、各層の円板は、それぞれの材料による弾性定数
、比重と直径及び板厚で定まる第２図（ｂ）のようなた
わみ振動による共振系をもってお夛、このたわみ共振周
波数とその近傍においても縦振動の共振周波数と同様に
空気室への振動の吸収によシ音波を遮断する。

このたわみ共振周波数は主に円板のたわみバネ定数とゴ
ム板の座ぐり部の縦振動バネ定数との相違により、縦振
動の共振周波数よシ高くなる。

また各層の円板のたわみ強度を一定とする直径／厚み比
においてそれぞれのたわみ共振周波数は円板の径が大き
い程低周波となシ、かつ共振の鋭さは振動減衰の大きさ
、すなわち主にバネ定数の損失の大きさによって決まる
。一般的に１ゴム板のバネ定数の損失は大きいため、縦
振動の共振特性は鈍くなシ、遮音の周波数特性は広帯域
となる。

円板のたわみ共振は、一般的な弾性体材料を用いた場合
、たわみのバネ定数の損失が小さいために共振は鋭く狭
帯域となるが、制振処理を施した弾性体円板や防振樹脂
あるいは防振金属等のバネ定数の損失の大きいすなわち
振動減衰の大きい材料による円板を用いることによシ共
振を鈍くし、遮音の周波数特性を広帯域にすることがで
きる。

以上述べたようＫ、円板の質量、すなわち、材質、外径
および厚みと、ゴム板のバネ定数、すなわちゴム板の材
質、厚みおよび座ぐり部の円板の支持面積を各層ごとに
調整し、円板とゴム板の座ぐり部の縦振動共振周波数’
１１ｖ’１２ｖ’ｌＢと円板のたわみ共振周波数’Ｂｌ
ｅ’！１２１ｆＢ３を均等に設定することによシ第３図
に示すような広帯域の遮音特性が得られる。

第３図は実線で示すゴム板の音圧透過率と、３種類の円
板と座ぐり部による縦振動共振周波数Ｆ１　＋　Ｆ２＋
　ｆ／３ならびに３８類の円板の九わみ共振周波数にお
ける点線で示す下向の単峯特性を有する音圧透過率、な
らびに上述した各音圧透過率を総合した実線で示す広帯
域の総合音圧透過率に関する各特性を示している。

さて、かかる構造における縦振動の共振系の耐水圧性は
、円板のたわみ強度と空気室の有する強度に依存し、従
って空気室の周囲のゴム壁面の空気室に対する水圧によ
る食い込み強度によって決定される。このような空気室
に対する食い込み圧力は水圧によってもたらされ、従っ
て水圧と同値であるのに対し、空気室および空気室をと
夛まくゴム壁面に対する円板による支持力は、円板と座
ぐり部の接触面積に対する円板の面積比で示される倍率
に対応して印加水圧よシも大きくなるので、それだけゴ
ム壁面の空気室に対する食い込み量が抑圧され、空気室
の食い込みに対する強度が高まシ、耐水圧性が強化され
る。

上述した耐水圧性の強化について、さらに詳述すれば次
のとおシである。

第４図は第１図の実施例における空気室の耐水圧性を説
明するための断面図である。

第４図は１例として、円板（１）ｌａおよびゴム板（１
）１ａＫよって形成される空気室（１）３ａの場合を示
している。

第４図において、空気室（１）３ａの空気室内壁Ｗに対
する空気室内壁食い込み圧力Ｐｂは水圧Ｐ。

によってもたらされるものであシ、従ってＰｂ　＝Ｐ０
である。

いま、円板（１）２ａの直径を２Ａ、空気室（１）３ａ
の直径を２Ｂとすると、対向する１組の円板（１）２・
ａの２軸方向のゴム板（ｌｌｌａによる空気室内壁支持
圧力Ｐ、は次の（１）式で示される。

たとえｔｆＢ／Ａ＝　３／４　Ｋ設定するとＰ、＝４３
Ｐｂ、Ｂ／Ａを１／２に設定するとＰＳ＝１．３Ｐｂと
なシ、それだけ空気室（１）３ａの耐水圧性が強化され
る。

（１）式の根拠は次の内容にもとづく。すなわち、円板
（１）２ａのＺ軸方向における水圧Ｐ。によってもたら
される外力Ｆ。は、Ｆｏ＝Ｐｏ×πＡ２であ夛１円板（
１）２ａのＺ軸方向のゴム板（１）　１　ａ　Ｋよる支
持圧力Ｐ８と支持力Ｆ８の関係は、次の（２）式で示さ
れる。

Ｆ５＝Ｐ５Ｘπ（Ａ２−Ｂ　２）　　　　　　　・・・
−・（２）外力たる支持圧力Ｐｓと支持力の釣合によ）
Ｆ。

＝Ｆ８であシ、従って、ＰＱＸπＡ２＝Ｐ６Ｘπ（Ａ２
−Ｂ２）が得られこれから（１）式が導かれる。つｔｂ
、Ｐｇ＞Ｐｂ　　である。

こうして、遮音周波数の広帯域化と耐水圧性の強化とを
共存させた水中遮音材が実現できる。

なお、上述した実施例は、低、中および高周波数帯域の
３つの水中遮音板を成層して広帯域の水中遮音材を構成
した場合を例としているが、これらは遮音目的に応じて
それぞれ分離使用することも勿論可能である。

また、ゴム板とともに空気室を形成する円板は、その変
形として円板の周辺部から中心部に向って隆起させ振動
疲労の均等化を図った形式の円板等も全く同様に利用で
きることは明らかでおシ、以上の変形例はいずれも本発
明の主旨を損なうことなく容易に実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、両端に座ぐり部を設けた
貫通孔を有するゴム板と弾性体の円板を両座ぐり部に取
シ付けて空気室を形成し、高強度で低周波数の縦振動共
振周波数を付与することによシ、高耐水圧で低周波数帯
域の水中音波を遮断することができる効果がある。

また、弾性体の円板の材質に振動減衰の大きい材質を選
択することによシ、たわみ共振での遮音特性を広帯域化
することができる効果がある３゜さらに、貫通孔と両端
の座ぐり部の大きさおよび円板の大きさを変え、空気室
の大きさを変えて、異なった縦振動の共振周波数と円板
のたわみ共振周波数をもつ数種の遮音材を積層して使用
することによシ、著しく遮音特性を広帯域化することが
できるという効果がある。

第１図は本発明の一実施村つ斜視図、第２図（ａ）は第
１図の実施例において形成される振動系の説明図、＃！
２図（ｂ）は第１図の実施例における円筒板のたわみ振
動の説明図、第３図は第１図の実施例における音圧透過
率の周波数特性図、第４図は第１図の実施例の空気室の
耐水圧性を説明するための断面図、第５図および第６図
はそれぞれ、従来の水中遮音材の斜視図で・蕩ろ。

ｌａ、ｌｂ、１ｃ−−・−ゴム板（１）〜（３）、２ａ
、２ｂ、２ｃ・・・・・・円板（１）　〜（３）、３ａ
　、　３ｂ　、　３ｃ　−−−−−−空気室（１）〜（
３）、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ−−・−・−シース（１
）〜（４）、５　ａ〜５　ｃ　−・・・・座ぐり部、ｌ
ｌａ、ｌｌｂ・・・・・・ゴム材、１２・・・・・・空
ｆｉ室、２１・・・・・・ゴムモールド、２２・・・・
・・強化プラスチック、２３・・・・・・空気室、１０
０・−・・・・低周波数帯域用水中遮音板、２００・・
・・・・中周波数帯域用水中遮音板、３００・・・・・
・高周波数帯域用水中遮音板。

代理人　弁理士　　内　原　　　晋

【図面の簡単な説明】

荀１図 閑４図 筋２図 ７筋 づ 図 旨治７／書 渇５（２） コ云Ｊキ ２／ 第４に■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 両端に円筒形の座ぐり部を有する複数の貫通孔を均等に
   配設し、かつその厚みと外形とを遮音周波数帯域に対応
   して設定したゴム板と、 前記ゴム板の座ぐり部に嵌入して対向し遮音周波数に共
   振すべき密閉した空気室を形成する弾性体もしくは振動
   減衰の大なる合成樹脂あるいは金属の円板と、 前記ゴム板および円板の外面を密閉被覆するシースと、 を有して成る水中遮音板を少なくとも１種類１層備えて
   成ることを特徴とする水中遮音材。