JPH0450683A - Window for acoustic type and manufacture thereof - Google Patents

Window for acoustic type and manufacture thereof

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JPH0450683A
JPH0450683A JP2160039A JP16003990A JPH0450683A JP H0450683 A JPH0450683 A JP H0450683A JP 2160039 A JP2160039 A JP 2160039A JP 16003990 A JP16003990 A JP 16003990A JP H0450683 A JPH0450683 A JP H0450683A
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psi
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Jr Samuel J Caprette
サミュエル ジョセフ キャプレット,ジュニア
Ru Rai Jui
ジュイ ルー ライ
Martin Golden Jonathan
ジョナサン マーチン ゴールデン
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Abstract

PURPOSE: To obtain a drastically sharp waveform having no attenuation nor deformation while ensuring a desired structural strength by a structure wherein a pair of structural barrier walls form a window passing a desired sound waveform by laminating a core. CONSTITUTION: Barrier walls 12, 14 are laminated on a core 16. A specific technology for forming a laminate coupling between the core 16 and the barrier walls 12, 14 is selected from the view point of the chemical characteristics of a specific material for forming the barrier walls 12, 14 and the core 16. The structural characteristics in the formation of a window 10 are regulated depending on the thickness, the tensile modulus of elasticity and the compression modulus of elasticity of barrier wall, and the thickness and modulus of rigidity of the core.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、所望する音波形の通過のための窓、及びより
詳しくは、水没される液体作用、たとえば水中作用下で
使用されるような窓に関する。より特定には、本発明は
、ソナー窓、たとえば軍事用物及び市販用物の両者にお
ける表面及び浸水可能な船上に使用するためのドームに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The invention relates to windows for the passage of desired sound waveforms, and more particularly to windows for the passage of desired sound waves, such as those used under submerged liquid action, e.g. Regarding windows. More particularly, the present invention relates to sonar windows, such as domes for use on surfaces in both military and commercial applications and on submersible ships.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

音波用窓、たとえば液体環境下で音波形シダナルを透過
し又は受けることに使用するためのソナードームは、既
知である。従来、これらの窓は、金属、たとえば生物活
性物質、たとえば窓の表面の生物汚染を阻止するために
生物殺生剤を含むゴムにより任意に被覆されている単一
の厚さの綱から構成されて来た。
Sonic windows, such as sonar domes for use in transmitting or receiving acoustic waves in liquid environments, are known. Traditionally, these windows have been constructed from a single thickness of wire, optionally coated with a metal, e.g., a bioactive material, e.g., rubber containing a biocide to inhibit biocontamination of the window surface. It's here.

典型的には、外面上のそのような窓は、フリ・−液体、
たとえば海洋、湖又はタンクの本体と直面する。内面上
のそのような窓は、従来、水又は他の液体により充填さ
れたチャンバーを少なくとも一部限定する。窓も通過す
る音波エネルギーの所望する低い変形及び減衰、及び窓
に対する音波エネルギーの衝突を特徴とする角度の所望
する低い変化を生ゼしめる音響的に゛鮮明″であるよう
なそのような窓を形状化することに、実質的な努力が払
われて来た。
Typically, such windows on the exterior surface are free-liquid,
For example facing the body of an ocean, lake or tank. Such windows on the inner surface at least partially define a chamber conventionally filled with water or other liquid. Such a window is so acoustically "sharp" as to produce the desired low deformation and attenuation of the sound wave energy passing through the window as well as the desired low change in angle characterized by the impingement of the sound wave energy against the window. Substantial effort has been devoted to shaping.

そのような窓は、一定の所望しない特徴を受けやすい。Such windows are subject to certain undesirable characteristics.

たとえば硬質材料、たとえば綱から製造された窓は、窓
上の水の通過に関連する有意な量の音のノイズを生成し
、そして窓が包含される船に積まれる機械の操作に関連
する振動周波数から生じる有意な量の音のノイズを透過
することができる。さらに、これらの比較的硬質の窓は
、窓表面上で衝突する音波形エネルギーのために有意な
はね返り又は反射効果を生せしめることができる。
For example, windows manufactured from hard materials, such as steel, generate significant amounts of acoustic noise associated with the passage of water over the window, and vibrations associated with the operation of machinery carried on the ship in which the window is contained. A significant amount of sound noise arising from frequencies can be transmitted through. Additionally, these relatively rigid windows can create significant bouncing or reflection effects due to the sound wave energy impinging on the window surface.

そのようなはね返りは窓を通して透過されるシグナルの
実質的な低下をもたらすことができ、そして窓により限
定されるチャンバー内からの音波形の透過の間、窓の内
面から反射が生じる場合、エコーの見せかけ又は誤った
決定及び/又は製造がもたらされる。
Such bounces can result in a substantial reduction in the signal transmitted through the window, and during the transmission of a sound wave form from within the chamber confined by the window, if reflections occur from the inner surface of the window, the echo False or false decisions and/or productions result.

ドームの加工に使用される鋼又は他の金属に代わる材料
が提案されて来た。繊維強化プラスチック(FRP)が
、適切な窓材料として提案されて来た。
Alternative materials to steel or other metals used in dome fabrication have been proposed. Fiber reinforced plastics (FRP) have been proposed as suitable window materials.

そのようなFRP材料は、綱よりも高い耐腐蝕性を示す
が、しかし−船釣に、音の鮮明度、低下及び反射特徴に
関して、鋼と同じように多くの特徴的困難性を有する。
Such FRP materials exhibit higher corrosion resistance than rope, but - for boat fishing - have many of the same characteristic difficulties as steel with respect to sound clarity, attenuation and reflection characteristics.

窓、たとえばソナードームは、約500Hz〜約500
KHzの周波数を有する音エネルギーの透過を必要とさ
れる。これらの周波数は水中において約0.003m〜
約3mの波長に相当し、そしてこの波長は、その波形が
伝達される材料に依存して、いくらかの変動を受ける。
Windows, such as sonar domes, have a frequency of about 500Hz to about 500Hz.
Transmission of sound energy having a frequency of KHz is required. These frequencies are approximately 0.003m underwater.
This corresponds to a wavelength of about 3 m, and this wavelength is subject to some variation depending on the material through which the waveform is transmitted.

金属又は強化プラスチックの従来のドームに関して、ド
ームが加工される材料の厚さが、ドームを通して透過さ
れる音の周波数の172波長、実質的にそれる場合、挿
入損失を通しての低下、すなわち201ogPo/Pt
 (ここでPOは波の入射圧であり、そしてptは透過
された圧力である)の低下は、許容されなくなる。ソナ
ードームは、特定の構造的負荷に耐えるように構造的に
構成されるべきである。この構成は、構造材料の固有の
厚さをもたらす。この厚さが透過される1/2波長、そ
れる場合、一定の音波形の周波数に対する効果的な無分
別が、その材料の厚さを通して透過する波形エネルギー
の単純な低下をもたらすことができる。
For conventional domes of metal or reinforced plastic, if the thickness of the material into which the dome is fabricated deviates substantially by 172 wavelengths of the sound frequency transmitted through the dome, the reduction through insertion loss, i.e., 201ogPo/Pt
(where PO is the wave incident pressure and pt is the transmitted pressure) is no longer acceptable. The sonar dome should be structurally configured to withstand certain structural loads. This configuration provides an inherent thickness of structural material. If this thickness deviates from the 1/2 wavelength that is transmitted, then effective indiscretion for a given acoustic waveform frequency can result in a simple reduction in the waveform energy that is transmitted through the thickness of the material.

本来、ソナードームは、音響的に鮮明な材料の単独使用
から製造されず;時々、音波形エネルギーが船体におけ
る窓又は被覆された開口部を通して透過されることが所
望される。従来のソナードームの性能に影響を及ぼす同
じ束縛がまた、そのような窓の音の性能に影響を及ぼす
ことができる。
By nature, sonar domes are not manufactured from the sole use of acoustically vivid materials; sometimes it is desired that the sonic energy be transmitted through windows or coated openings in the hull. The same constraints that affect the performance of conventional sonar domes can also affect the acoustic performance of such windows.

ソナードーム及び窓を形成することにおける構造的な形
状は、高い弾性率の材料、すなわち少なくとも約100
,000psi(6,895X105KPa)以上及び
より好ましくは約1,000.000psi(6,89
5X10”XPa)以上のヤング率を有する材料から選
択された材料に従来、向けられて来た。これらの材料は
、ゼロに近づく特徴を示す破断点伸び率及び所望する薄
い調整可能な窓に使用されるには高過ぎる音の成長速度
特徴を有し、そしてそのような硬く、高い強度の材料の
使用は、そのような材料から形成される゛°副調整ソナ
ードーム及び窓をひじょうに困難にする傾向があった。
The structural features in forming the sonar dome and windows are made of high modulus material, i.e., at least about 100
,000 psi (6,895 x 105 KPa) or more and more preferably about 1,000,000 psi (6,89
Traditionally, the focus has been on materials selected from those having a Young's modulus of 5 x 10" x Pa) or higher. These materials exhibit elongation at break characteristics approaching zero and are used for the desired thin adjustable windows. The use of such hard, high strength materials makes it extremely difficult to sub-adjust sonar domes and windows formed from such materials. There was a tendency.

ドーム及び窓に付与される構造的負荷と共に取られるそ
のようなソナードーム又は窓のための構造体の材料の性
質は、鮮明度、低下及び同様のような性質の調整のため
に多くの残存する柔軟性を伴わないソナードームの音の
性質を確立する傾向があった。
The properties of the material of the structure for such a sonar dome or window, taken together with the structural loads imposed on the dome and window, leave much to be desired for adjustment of properties such as clarity, reduction and similar There has been a tendency to establish the sonic properties of sonar domes without flexibility.

ソナードーム又は窓を通しての通過に対して音波の周波
数を実質的に減じるように調整できるソナードーム又は
窓は、軍事及び市販用分野に実質的に適用され得る。同
様に、それらを通しての音波形シグナルの通過の闇、反
射シグナルを減じるように構成された1又は複数の材料
から形成されたドーム又は窓が、実質的に利用され得る
A sonar dome or window that can be adjusted to substantially reduce the frequency of sound waves for passage through the sonar dome or window has substantial applications in the military and commercial fields. Similarly, domes or windows formed of one or more materials configured to reduce the darkness of the passage of acoustic signals therethrough, reflected signals may be utilized.

同様に、高められた自己制動性質を有するソナードーム
及び窓のための構造体は、たとえばソナードーム又は窓
にそっての水の通過により又はソナードーム又は窓を包
含する船に積まれている機械及び装置の伝動された振動
により発生せしめられた振動に起因するノイズ及び他の
シグナルを減じることに実質的に使用され得る。
Similarly, structures for sonar domes and windows with enhanced self-braking properties can be created, for example by passage of water along the sonar dome or window or by machinery aboard a ship that includes the sonar dome or window. and can be used substantially to reduce noise and other signals due to vibrations generated by transmitted vibrations of the device.

〔発明の要約〕[Summary of the invention]

本発明は、一対の構造的な隔壁がコアーを積層している
、所望する音波形の通過のための窓を供給する。前記隔
壁は、i)強化された及び強化されていない熱硬化性プ
ラスチック及び熱可塑性樹脂;ii)低密度で高弾性率
の金属、金属アロイ及びiii)炭素複合材料から成る
群から選択された材料から形成される。
The present invention provides a window for the passage of the desired sound waveform in which a pair of structural partitions laminate the core. The septum is made of a material selected from the group consisting of: i) reinforced and unreinforced thermoset plastics and thermoplastics; ii) low density, high modulus metals, metal alloys, and iii) carbon composites. formed from.

前記コアーは、約200psi (138KPa) 〜
約15,000psi(10,34X10’KPa)の
静剪断弾性率及び約600ps 1(415XF’a)
 〜約50,000psi(34,475X10’KP
a)のヤング率を有する材料から形成される。そのコア
ー材料は、少なくとも約3%の破断点伸び率及び約1.
200〜約2,000 m、/秒の透過される音の周波
数のための縦速度成長特徴を存する。隔壁及びコアーは
一緒になって、窓を通して透過される所望する音波形の
ために約1/2λ±25%の厚さを限定する。
The core has a pressure of about 200 psi (138 KPa) to
Static shear modulus of approximately 15,000 psi (10,34X10'KPa) and approximately 600 ps 1 (415XF'a)
~ Approximately 50,000psi (34,475X10'KP
It is formed from a material having a Young's modulus of a). The core material has an elongation at break of at least about 3% and an elongation at break of at least about 1.
There exists a longitudinal velocity growth characteristic for transmitted sound frequencies of 200 to about 2,000 m/s. The septum and core together define a thickness of approximately 1/2λ±25% for the desired sound waveform to be transmitted through the window.

本発明の適切なソナー窓は、1)強化された及び強化さ
れていない熱硬化性プラスチック及び熱可塑性樹脂;i
i)低密度で高弾性率の金属及び金属アロイ及びni)
炭素複合材料から成る群から選択された材料から形成さ
れる一対の隔壁を供給することによって、約0.001
 m〜約1.5mの所望するλを有する音波形をその窓
を通して通すために製造される。
Suitable sonar windows of the present invention include: 1) reinforced and unreinforced thermosets and thermoplastics; i
i) low density, high modulus metals and metal alloys and ni)
about 0.001 by providing a pair of partition walls formed from a material selected from the group consisting of carbon composite materials.
m to about 1.5 m to pass a sound waveform with a desired λ through the window.

コアーは、隔壁間に積層され、そして約200ps 1
(138KPa) 〜約15,000psi(10,3
4X10’KPa)の静剪断弾性率及び約600psi
(415KPa)〜約50 、000ps 1(34,
475X 10’KPa )のヤング率を有する材料か
ら成る群から選択された材料から形成される。そのコア
ー材料は、少なくとも約3%の破断点伸び率及び約1,
200〜約2,000 m/秒の透過される音の周波数
のための縦速度成長特徴を有する。
The core is laminated between the partition walls and approximately 200 ps 1
(138KPa) to approximately 15,000psi (10,3
static shear modulus of 4 x 10' KPa) and approximately 600 psi
(415KPa) ~ Approx. 50,000ps 1 (34,000ps)
475 x 10'KPa). The core material has an elongation at break of at least about 3% and an elongation at break of about 1.
It has a longitudinal velocity growth characteristic for transmitted sound frequencies of 200 to about 2,000 m/s.

所望には、隔壁及びコアーは一緒になって、透過される
所望する音波形の厚さの正確に172になるようなラミ
ネートとして形状化される。次に、その隔壁及びコアー
のラミネートは、所望する窓の物理的形状、たとえば船
又は潜水艦の船体との所望する一致のための弓そり形の
ドーム又は他の曲線型の形状に形成される。
Desirably, the septum and core are shaped together as a laminate to provide exactly 172 mm of the desired acoustic waveform thickness to be transmitted. The bulkhead and core laminate is then formed into the desired physical shape of the window, such as a bow dome or other curved shape for the desired match with the hull of a ship or submarine.

コアーは好ましくは、所望する物性及び動的性質を有す
る、天然又は合成ゴム、他のエラストマー又は往復適性
な充填割入り又は無充填剤合成ポリマーから形成される
。隔壁は典型的は、鋼、チタン、アルミニウム、銅、ニ
ッケル及びそれらのアロイ、繊維強化された熱硬化性プ
ラスチック又は熱可塑性樹脂又は炭素複合材料から形成
される。
The core is preferably formed from natural or synthetic rubber, other elastomer, or reciprocable, interstitial or unfilled synthetic polymer having the desired physical and dynamic properties. The septum is typically formed from steel, titanium, aluminum, copper, nickel and alloys thereof, fiber-reinforced thermosets or thermoplastics, or carbon composites.

〔発明の最良の態様] 本発明は、音波形の通過のための窓を供給する。[Best mode of the invention] The present invention provides a window for the passage of sound waves.

本発明の窓は、所望する強化された減衰及び自己制動性
質を有する。
The windows of the present invention have desirable enhanced damping and self-damping properties.

本発明の窓10は、第1図に示される。窓10は、隔壁
12 、14及びコアー16から成る。第1図の窓10
は断面図で示され、そして潜水艦又は船に関連する場合
の態様ソナー弓そり形ドームの代表的な断面である。
A window 10 of the present invention is shown in FIG. The window 10 consists of partition walls 12, 14 and a core 16. Window 10 in Figure 1
is shown in cross-section and is a representative cross-section of an embodiment sonar bow dome as it relates to a submarine or ship.

窓10は、所望する音のシグナルが透過され又は受は入
れられる開放液体(淡水又は海水)から音波透過又は受
は入れ装置(示されていない)を分離するように形状化
される。そのような弓そり形ドームは、いづれか適切な
又は従来の型、たとえば一般的に楕円形、双曲線形、円
形及び同様の形を有することができる。他方、音波窓1
0は船体表面の曲線部分に単純に形成することができ、
そしてそれによって建築物及び他の地上の建築物におけ
るいくつかの窓の設置部に、比較的外観上似ている。本
発明の窓10により取られる特定の物理的な形は、窓の
背後又は窓10により少なくとも部分的に限定される閉
鎖容器内に配置される音波形伝動装置又は受動装置によ
り供給される特定の音波形伝動/受動機能の関数であろ
う。
The window 10 is shaped to separate the acoustic transmitting or receiving device (not shown) from the open liquid (fresh or salt water) through which the desired acoustic signal is transmitted or received. Such arcuate domes may have any suitable or conventional shape, such as generally elliptical, hyperbolic, circular, and similar shapes. On the other hand, the sound wave window 1
0 can be simply formed on the curved part of the hull surface,
and thereby relatively similar in appearance to some window installations in buildings and other terrestrial structures. The particular physical form taken by the window 10 of the present invention is determined by the particular physical form provided by a sonic transmission or passive device located behind the window or within an enclosure at least partially defined by the window 10. It would be a function of sound wave transmission/passive function.

本発明の窓10において、隔壁12 、14は、適切な
又は従来の構造材料から形成される。この材料は、強化
された又は強化されていない熱硬化性プラスチック又は
熱可塑性樹脂であり得る。これらの隔壁12 、14は
、他方、高密度で、高い弾性率の金属又は金属アロイか
ら形成され得る。他方、隔壁1214は炭素複合材料か
ら形成され得る。
In the window 10 of the present invention, the partition walls 12, 14 are formed from any suitable or conventional construction material. This material can be a reinforced or unreinforced thermoset or thermoplastic. These partition walls 12, 14, on the other hand, may be formed from a high density, high modulus metal or metal alloy. On the other hand, septum 1214 may be formed from a carbon composite material.

隔壁12 、14の構成のための特定の材料の選択は、
得られる窓10に必要とされる構造的な適合性及び音の
鮮明度の性質並びに使用される特定の隔壁材料に関連す
る音のゆがみからの解放の機能であろつ。
The selection of specific materials for the construction of partition walls 12, 14 is
It is a function of the structural suitability and sound clarity properties required of the resulting window 10 and the freedom from sound distortion associated with the particular bulkhead material used.

適合した強化プラスチック及び特に、いわゆる繊維強化
プラスチック(FRP)が、本発明の実施において好ま
しい。フィルター強化は、ガラスピーズ又は球体、炭素
粒状物、炭素又はグラファイト繊維及び他の適切な又は
従来の充填剤材料を包含することができる。最とも好ま
しくは、ガラス繊維強化プラスチックが、本発明の実施
に使用される。
Compatible reinforced plastics and especially so-called fiber reinforced plastics (FRP) are preferred in the practice of the invention. Filter reinforcements can include glass beads or spheres, carbon granules, carbon or graphite fibers, and other suitable or conventional filler materials. Most preferably, glass fiber reinforced plastics are used in the practice of this invention.

そのような強化プラスチックは当業界において良く知ら
れており、そして適切な又は従来のそのような繊維強化
プラスチックが使用され得る。単位重量当たりの比較的
高い強度は、しばしば、熱硬化性樹脂、たとえばエポキ
シ又はフランを用いて製造されたFRPプラスチックに
関連し、そしてこれらの熱硬化性FRPプラスチックが
本発明の実施において好ましい。しかしなから、熱可塑
性材料、たとえばポリエーテルエーテル(PEEKe 
)の開発により、本発明の構造体の形成にますます利用
することができることが予測される。本発明の実施に利
用される他の熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、塩化ビニル、塩素化塩化ビニル、アクリロニト
リル−ブタジェンスチレンコポリマー、ポリビニリジン
フリオリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボ
ネート及び他の適切な又は従来の熱可塑性樹脂を包含す
る。
Such reinforced plastics are well known in the art, and any suitable or conventional such fiber reinforced plastic may be used. Relatively high strength per unit weight is often associated with FRP plastics made with thermoset resins, such as epoxies or furans, and these thermoset FRP plastics are preferred in the practice of the present invention. However, thermoplastic materials such as polyether ether (PEEKe
) is expected to be increasingly useful in forming the structures of the present invention. Other thermoplastic resins utilized in the practice of this invention include polyethylene, polypropylene, vinyl chloride, chlorinated vinyl chloride, acrylonitrile-butadiene styrene copolymer, polyvinylidine furiolide, polytetrafluoroethylene, polycarbonate and other suitable or conventional thermoplastic resins.

他方、隔壁12 、14は、金属から形成され得る。On the other hand, the partition walls 12 and 14 may be formed from metal.

その金属は好ましくは、低密度で、比較的高い弾性率の
金属又は金属アロイである。鋼、チタン、アルミニウム
、銅、ステンレス鋼、マグネシウム、ビリリウム、ニッ
ケル及び適切なこれらの金属のアロイが、本発明の実施
において特に好ましい。
The metal is preferably a low density, relatively high modulus metal or metal alloy. Steel, titanium, aluminum, copper, stainless steel, magnesium, biryllium, nickel and suitable alloys of these metals are particularly preferred in the practice of this invention.

低密度とは、一般的に、約9g/cd又はそれ以下の密
度を意味する。高い弾性率とは、一般的に、少なくとも
一約5 X10’psi (34,475X106KP
a)の弾性率を意味する。
Low density generally means a density of about 9 g/cd or less. High modulus is generally at least about 5 x 10'psi (34,475 x 106 KP
a) means the elastic modulus.

さらに、隔壁12 、14は、炭素複合材料から形成さ
れ得る。その炭素は、グラファイト又は非配向性(基本
)炭素形で存在することができ、そしてその複合材料は
適切な又は従来の良く知られた態様で形成され得る。1
つの複合材料形は、プレブレグされた炭素織物をレイア
ップすることにより開発され;そして他の複合材料形は
、繊維−樹脂ブレンドを用いることによって開発される
。続いて、両者とも、炭素を製造するために焼かれる。
Furthermore, the partition walls 12, 14 may be formed from a carbon composite material. The carbon can be present in graphite or non-oriented (basic) carbon form, and the composite material can be formed in any suitable or conventional well-known manner. 1
One composite form is developed by laying up pre-bragged carbon fabrics; and another composite form is developed by using fiber-resin blends. Both are then burned to produce carbon.

良く知られている方法及び技法、たとえば炭素蒸気浸透
又は樹脂含浸法での高密度化が、そのような炭素複合材
料構造体を強化し、そして圧縮するために用いられ得る
Well known methods and techniques, such as densification with carbon vapor infiltration or resin impregnation methods, can be used to strengthen and compact such carbon composite structures.

本発明の隔壁12 、14を製造するために選択される
材料は、水没される環境下での操作に関連する窓10に
対する予測される応力及び歪を、使用される隔壁の厚さ
で支持するために十分の剪断剛性を有すべきである。
The materials selected for manufacturing the septum 12, 14 of the present invention are such that the thickness of the septum used will support the expected stresses and strains on the window 10 associated with operation in a submerged environment. It should have sufficient shear stiffness.

コアー16は、約200ps i (1、380KPa
) 〜約15.000psi(103,500KPa)
の静剪断弾性率及び約600ps i (4、140K
Pa) 〜約50.000psi (344,750K
Pa)のヤング率を有する材料から形成される。そのコ
アー材料は、少なくとも約3%の破断点伸び率及び約1
,200〜約2.000 m7秒の、窓10を通して透
過される音波形のための縦速度成長特徴を有する。
Core 16 is approximately 200 ps i (1,380 KPa
) ~ Approximately 15,000psi (103,500KPa)
static shear modulus of about 600 ps i (4,140K
Pa) ~ approx. 50,000psi (344,750K
It is formed from a material having a Young's modulus of Pa). The core material has an elongation at break of at least about 3% and an elongation at break of about 1%.
, 200 to about 2.000 m7 seconds, for the acoustic waveform transmitted through the window 10.

用語静剪断弾性率とは、剪断における弱弾性率又は剪断
応力に対する材料の耐性の基準を意味し、半径で示され
る変形の得られる角度により割り算された剪断応力に等
しい。静剪断弾性率はまた、剛性係数、剛性率又は剪断
応力として知られている。
The term static shear modulus means a weak modulus in shear or a measure of the resistance of a material to shear stress and is equal to the shear stress divided by the resulting angle of deformation in radius. Static shear modulus is also known as stiffness modulus, stiffness modulus or shear stress.

本明細書に使用されるヤング率とは、張力に相当する得
られる応力に対する材料に適用される単純な引張応力の
割合を意味する。ヤング率はまた、弾性率がまた、弾性
係数、弾性モジュラス又は弾性率モジュラスとしても知
られている材料のための弾性率の基準でもある。
As used herein, Young's modulus refers to the ratio of the simple tensile stress applied to a material to the resulting stress equivalent to the tensile force. Young's modulus is also a measure of elastic modulus for materials, where elastic modulus is also known as elastic modulus, elastic modulus or elastic modulus modulus.

コアー16は、好ましくは、窓が含浸される液体媒体の
速度成長にひじょうに近いか又は低い、コアー16を通
して通過される音波形のための縦速度成長特徴を有する
。例示されるように、媒体液体が水である場合、その縦
速度成長は好ましくは約1 、200〜2,000m/
秒である。
The core 16 preferably has a longitudinal velocity growth characteristic for the acoustic waves passed through the core 16 that is very close to or below the velocity growth of the liquid medium with which the window is impregnated. As illustrated, when the medium liquid is water, its longitudinal velocity growth is preferably about 1,200 to 2,000 m/
Seconds.

典型的には、コアーは天然又は合成ゴム又は他のエラス
トマーから形成されるが、しかし注型適性な充填剤入り
又は無充填剤合成ポリマーからも形成され得る。本発明
の使用に適切な合成ゴムは、スチレン−ブタジェン及び
アクリロニトリル基材のゴムを包含し、後者はニトリル
ゴムとして当業界において通常知られている。塩素化ゴ
ム、たとえばNEOPRENE@も、コアー16の形成
に利用される。
Typically, the core is formed from natural or synthetic rubber or other elastomer, but may also be formed from castable filled or unfilled synthetic polymers. Synthetic rubbers suitable for use in the present invention include styrene-butadiene and acrylonitrile-based rubbers, the latter commonly known in the art as nitrile rubbers. Chlorinated rubbers, such as NEOPRENE@, are also utilized in forming the core 16.

本発明の実施に使用される他のエラストマーは、ポリウ
レタン、ポリブタジェン及びアクリル−コポリマーゴム
並びにEPDMS (エチレンプロピレン基材のポリマ
ー)を包含する。“ゴム”とは、適切な又は従来の技法
に従って製造される加硫化又は架橋ゴムを意味する。“
エラストマー°°とは、外形又は形状変形力の除去に基
づいて少なくとも一部、以前の外形又は形状に回復する
能力を有する材料を意味する。
Other elastomers used in the practice of this invention include polyurethane, polybutadiene and acrylic-copolymer rubbers and EPDMS (ethylene propylene-based polymer). "Rubber" means vulcanized or crosslinked rubber made according to any suitable or conventional technique. “
By elastomer° is meant a material that has the ability to recover, at least in part, to its previous profile or shape upon removal of a profile or shape-deforming force.

注型適性ポリマーは、適切な又は従来の材料を用いて充
填され得る。示されるように、カーボンブラック又はガ
ラス繊維が充填剤として使用され得る。本発明の実施の
使用に適切な注型適性充填剤入り又は無充填剤合成ポリ
マーは、ポリウレタン及びいわゆる反応性液体ポリマー
、たとえばHYCAReとしてB、F、Goodric
h Companyから入手できるポリマーを包含する
The castable polymer can be filled using any suitable or conventional material. As shown, carbon black or glass fibers can be used as fillers. Castable filled or unfilled synthetic polymers suitable for use in the practice of this invention include polyurethanes and so-called reactive liquid polymers such as B, F, Goodric as HYCARe.
h Company.

コアー16を形成する本発明の実施に使用されるゴム及
びエラストマーは、充填剤を含むことができる。この充
填剤は、エラストマー又はゴム100重量部当たり0〜
約50重量部の量で存在し、そして−船釣に、エラスト
マー又はゴム100重量部当たり約15〜40重量部の
量で存在する。充填剤は、粒状物、たとえばカーボンブ
ラック、ガラス微小球体又は微小ビーズであり、又は繊
維のような添加物、たとえば鉱物、ポリエステル、ポリ
オレフィン、ポリアラミド、ポリアミド及びポリビニル
、たとえばポリビニルアルコール(1m/6デニール)
であり得る。天然ゴム100重量部当たりカーボンブラ
ック40重量部で天然ゴムへの市販のカーボンブラック
、KETJENeの使用は、2,400psiのヤング
率を有するコアー16を製造する。同じ天然ゴムへのK
ETJENブラック20重量部の使用は(また、1mm
/6デニールのポリビニルアルコール20重量部も使用
され得る) 、8,000(5,516X10’KPa
) 〜12,000(8,274X10’KPa)ps
iのヤング率ををするコアー材料16を製造する。コア
ー16を形成するのに使用されるゴム又はエラストマー
のためには、いづれかの適切な又は従来の充填材料が使
用され得るが、得られるコアー16に所望される音波形
のための縦速度成長特徴を付与する特定の充填材料が選
択され、そしてそれによって、所望する弾性率、静剪断
弾性率及びヤング率を有するいづれかのコアー16が得
られる。
The rubbers and elastomers used in the practice of the present invention to form core 16 can include fillers. The filler may be from 0 to 100 parts by weight of elastomer or rubber.
present in an amount of about 50 parts by weight, and - for boat fishing, in an amount of about 15 to 40 parts by weight per 100 parts by weight of elastomer or rubber. Fillers can be particulates, such as carbon black, glass microspheres or microbeads, or additives such as fibers, such as minerals, polyesters, polyolefins, polyaramids, polyamides and polyvinyls, such as polyvinyl alcohol (1 m/6 denier).
It can be. Use of a commercially available carbon black, KETJENe, on natural rubber at 40 parts by weight of carbon black per 100 parts by weight of natural rubber produces a core 16 with a Young's modulus of 2,400 psi. K to the same natural rubber
The use of 20 parts by weight of ETJEN black (also 1 mm
/6 denier polyvinyl alcohol may also be used), 8,000 (5,516 x 10'KPa)
) ~12,000 (8,274X10'KPa) ps
A core material 16 having a Young's modulus of i is manufactured. For the rubber or elastomer used to form the core 16, any suitable or conventional filler material may be used, but the longitudinal velocity growth characteristics for the desired sonic shape of the resulting core 16 will be appreciated. A particular filler material is selected that provides the desired elastic modulus, static shear modulus, and Young's modulus to provide any core 16 with the desired elastic modulus, static shear modulus, and Young's modulus.

他の適切な又は従来の材料が、静剪断弾性率、ヤング率
、破断点伸び率及びここに示される基準を満たす材料を
通しての音波形のための縦速度成長特徴に関する制限を
提供するコアー16を形成するために使用され得ること
が理解されるべきである。
Other suitable or conventional materials may provide core 16 with constraints on static shear modulus, Young's modulus, elongation at break, and longitudinal velocity growth characteristics for acoustic waves through the material that meet the criteria set forth herein. It should be understood that it can be used to form.

好ましくは、コアー材料は、約3 、000ps i 
(20、685KPa)〜約15,000psi(10
3,433KPa)の静剪断弾性率、約1,000ps
i (6B、950KPa)〜約50,000psi(
344,750KPa)のヤング率及び少なくとも約6
%の破断点伸び率を有する。
Preferably, the core material is about 3,000 ps i
(20,685KPa) to approximately 15,000psi (10
3,433 KPa) static shear modulus, approximately 1,000 ps
i (6B, 950KPa) ~ approx. 50,000psi (
344,750 KPa) and a Young's modulus of at least about 6
% elongation at break.

好ましくは、その材料はまた、窓が使用される温度範囲
において透過される周波数範囲にわたって少なくとも0
.05又はそれ以上の損失正接又は動的損失率を有する
。この損失正接は、材料のための弾性率に対する粘性モ
ジュラスの比である。粘性モジュラスとは、回復されず
又は保存されず、そして動応力下でのみ観察される変形
力に比例するモジュラスを意味する。
Preferably, the material also has at least 0
.. have a loss tangent or dynamic loss ratio of 0.05 or greater. This loss tangent is the ratio of the viscous modulus to the elastic modulus for the material. By viscous modulus is meant a modulus that is not recovered or preserved and is proportional to the deformation force that is observed only under dynamic stress.

弾性率とは、ある特定の形の歪のインクレメントに対す
るある特定の形の応力のインクレメントの割合を意味し
、またそれは弾性率係数としても知られている。
Modulus of elasticity means the ratio of an increment of a particular form of stress to an increment of a certain form of strain, and is also known as the modulus of elasticity.

これらの弾性率及び粘性モジュラスは、この後、動的弾
性率として言及される。
These elastic and viscous moduli are hereinafter referred to as dynamic moduli.

これらの好ましい静的及び動的性質を有するコアー16
の使用は、従来のソナー窓と固有のノイズシグナルとの
干渉を減じるように機能することができる増強された臨
界制動性を有する窓を製造する。
Core 16 with these favorable static and dynamic properties
The use of a conventional sonar window produces a window with enhanced critical damping properties that can function to reduce interference with inherent noise signals.

そのようなノイズは、そのような窓を使用する船に積ま
れている機械装置の作動から生じる透過音波形により窓
lO内に確立される振動により生ゼしめられ得る。他方
、流体(これを通して窓は、その窓が関連するいづれか
の船の動きの間、移動する)の流れ型は、窓10を通し
ての音波形シグナルの透過及び受理に対して有害である
周波数で音波形の発生を引き起こすことができる窓10
の構造体に振動モードを生ぜしめることができる。たと
えばFRPにより形成された古い窓は約0.5%の典型
的な臨界減衰率を示すが、第1図に断面図で示され、そ
して本発明に従って製造された窓10、たとえば態様ド
ームは典型的には、2%〜3%の臨界減衰率を示す。
Such noise can be created by vibrations established within the window 1O by transmitted sound waveforms resulting from the operation of mechanical equipment onboard ships using such windows. On the other hand, the flow type of fluid (through which the window moves during any vessel motion with which the window is associated) transmits acoustic waves at frequencies that are detrimental to the transmission and reception of acoustic signals through the window 10. Window 10 that can cause the generation of shapes
vibration modes can be generated in the structure. While older windows, such as those formed by FRP, exhibit typical critical attenuation factors of about 0.5%, the window 10, such as the embodiment dome shown in cross-section in FIG. Specifically, it shows a critical damping rate of 2% to 3%.

本発明のもう一つの好ましい態様が第2図に示される。Another preferred embodiment of the invention is shown in FIG.

第2図においては、第1図と同じ構造部分が参照番号で
示されている。第2図に関しては、隔壁12 、14及
びコアー16を有する窓10が示されている。コアー1
6と接触しない表面上の隔壁は、合成又は天然ゴム又は
他のエラストマーの被膜又は層18 、20により被覆
される。被膜は、約1716インチ(0,16cm) 
〜約1インチ(2,54CI+)の厚さを有する。エラ
ストマーは好ましくは、層18 、20上での生物汚染
の形成を阻止するために形状化された適切な又は従来の
生物学的活性剤を含む。従来の生物汚染阻止化合物は、
良く知られている。層1820を形成するために使用さ
れる適切な合成ゴムは、N0FOUL・としてB、F、
Goodrich Companyから入手される。
In FIG. 2, the same structural parts as in FIG. 1 are designated by reference numerals. With respect to FIG. 2, window 10 is shown having septum 12, 14 and core 16. core 1
The septa on the surfaces not in contact with 6 are coated with a coating or layer 18, 20 of synthetic or natural rubber or other elastomer. The coating is approximately 1716 inches (0,16 cm)
~1 inch (2,54 CI+) thick. The elastomer preferably includes a suitable or conventional biologically active agent configured to inhibit the formation of biological contaminants on the layers 18,20. Traditional biofouling inhibition compounds are
well known. Suitable synthetic rubbers used to form layer 1820 include N0FOUL® B, F,
Obtained from Goodrich Company.

第1及び第2図の態様においては、隔壁12 、14が
コアー16に積層されている。コアー16及び隔壁12
 、14を形成する材料に依存して、積層固定化は、接
着技法又はポリマー架橋技法、たとえば加硫化又は他の
化学的架橋を用いて達成され得る。コアー16と隔壁1
2 、14との間に積層結合を形成するための特定の技
法は、典型的には、隔壁12 、14及びコアー16を
形成する特定の材料の化学的性質の観点から選択される
。隔壁12 、14及びコアー16は、透過される音波
形の変形及びシグナル減衰を回避するために隔壁とコア
ーとの界面を横ぎっての音波透過のために積層接触して
存在することが重要である。同様に、被覆又は層18 
、20は、接着、加硫、他の架橋技法又は他の適切な又
は従来の技法を用いて隔壁12 、14に適用される。
In the embodiments of FIGS. 1 and 2, the partition walls 12 and 14 are laminated to the core 16. Core 16 and bulkhead 12
, 14, lamination fixation may be achieved using adhesive techniques or polymeric crosslinking techniques such as vulcanization or other chemical crosslinking. Core 16 and bulkhead 1
The particular technique for forming the laminated bond between the bulkheads 12 , 14 is typically selected in view of the chemistry of the particular materials forming the septa 12 , 14 and the core 16 . It is important that the septum 12, 14 and the core 16 exist in laminated contact for the transmission of sound waves across the septum-core interface to avoid distortion of the transmitted sound waveform and signal attenuation. be. Similarly, coating or layer 18
, 20 are applied to the septum 12, 14 using gluing, vulcanization, other crosslinking techniques, or other suitable or conventional techniques.

そのような技法は、当業界において既知である。Such techniques are known in the art.

第1又は2図のいづれかに示されるような窓の厚さは、
窓が作用に耐えるべきである構造的な歪及び応力の機能
及び発信又は受信のために窓10を通して通過される音
波形の波数又は波長の機能である。1つの隔壁12の外
側の表面から他の隔壁14の外側の表面まで測定される
窓は、その窓を通過する音波形の波長の約172±25
%の音の厚さのものであることが所望される。より好ま
しくは、この音の厚さはス±15%である。コアー16
は、所望する1/2−波の厚さを付与するために厚さを
調節され得る。コアーの厚さの調節はまた、コアーを通
過される音波形を特徴とする所望する高められた又は減
じられた縦速度成長を有するコアーを形成するために特
定の材料の適切な選択を通して助けられ得る。典型的に
は、低い縦速度成長特徴を有するコアー材料は、より高
められた波形の縦速度成長特徴を有するコアー材料より
も一層薄く製造され得る。
The thickness of the window as shown in either figure 1 or 2 is
It is a function of the structural strains and stresses to which the window must withstand and the wave number or wavelength of the sound waveform passed through the window 10 for transmission or reception. The window measured from the outer surface of one septum 12 to the outer surface of the other septum 14 is approximately 172±25 of the wavelength of the sound wave passing through that window.
% sound thickness is desired. More preferably, the thickness of this sound is ±15%. core 16
The thickness can be adjusted to provide the desired 1/2-wave thickness. Adjustment of the core thickness is also assisted through appropriate selection of specific materials to form a core with the desired enhanced or reduced longitudinal velocity growth characterized by the acoustic waveform passed through the core. obtain. Typically, core materials with low longitudinal velocity growth characteristics may be made thinner than core materials with more undulating longitudinal velocity growth characteristics.

1/2−波の厚さに対する本発明の窓10における隔壁
及びコアーの組合された音の厚さの調整効果が、第3図
に示されている。第3図は、周波数(Hz)の関数とし
ての減衰損失(デシベル)の代表的なグラフである。曲
線22及び24は、同一の隔壁の厚さ及び材料から形成
された窓10の音の効能を示す。曲線24は、約2のフ
ァクターで、曲線22により示されるコアーよりも薄い
コアー16を有する窓10を示す。
The effect of adjusting the combined acoustic thickness of the bulkhead and core in the window 10 of the present invention on the thickness of the 1/2-wave is shown in FIG. FIG. 3 is a representative graph of attenuation loss (decibels) as a function of frequency (Hz). Curves 22 and 24 show the acoustic performance of windows 10 formed from the same septum thickness and material. Curve 24 shows a window 10 having a core 16 that is thinner than the core shown by curve 22 by a factor of about two.

曲線24は薄いコアー16のために低いシグナルにより
測定される卓越した効能特徴を示すが、しかし驚くべき
ことには、その薄いコアーは、低い周波数でそのような
低下に対して十分に作用しない。
Curve 24 shows excellent efficacy characteristics as measured by a low signal due to the thin core 16, but surprisingly, the thin core does not work well against such reductions at low frequencies.

従って、窓10を横ぎっての特定の周波数の正確な透過
が所望される場合、隔壁及びコアーの組合せの厚さ及び
材料が、所望する低いシグナル低下を付与するために選
択され、そして調整され得る。
Therefore, if accurate transmission of a particular frequency across window 10 is desired, the thickness and material of the septum and core combination are selected and adjusted to provide the desired low signal reduction. obtain.

曲線24により示される窓10は、曲線22により示さ
れる窓よりも曲げの点から剛質でないことを注目するこ
とが重要である。
It is important to note that the window 10 shown by curve 24 is less rigid in terms of bending than the window shown by curve 22.

第4図は、周波数(H2)の関数としてプロットされた
シグナル低下の代表的なグラフである。その曲線26は
、1−1/4インチの均質ガラス強化プラスチック(G
PR)から形成された窓のシグナル低下効能特徴を示す
。ガラス強化プラスチックの形成に使用されるポリマー
結合剤は、121°Cで硬化するエポキシであった。逆
に言えば、曲線28は、曲線26により示される窓と同
じガラス強化ポリマーにより形成されたガラス強化ポリ
マー隔壁12゜14〔但し、それぞれの隔壁12.14
は0.5インチ(1,27C11)の厚さであり、そし
て天然ゴムから形成されるコアーは2.5インチ(6,
35C11)の厚さである〕を有する本発明の窓構造体
のためのシグナル低下を示す。
FIG. 4 is a representative graph of signal decline plotted as a function of frequency (H2). The curve 26 is a 1-1/4 inch homogeneous glass reinforced plastic (G
Figure 3 shows the signal-reducing efficacy characteristics of windows formed from PR). The polymer binder used to form the glass reinforced plastic was an epoxy that cured at 121°C. Conversely, curve 28 represents a glass-reinforced polymer septum 12.14 formed of the same glass-reinforced polymer as the window represented by curve 26, except that the respective
is 0.5 inches (1,27C11) thick and the core formed from natural rubber is 2.5 inches (6,
35C11)] for a window structure of the present invention.

曲線28により示される性能は、1/2−波周波数30
で局部的な最小のシグナル低下を示し、そして1/4−
波周波数32で局部的な最大のシグナル低下を示す。逆
に言えば、曲線26により示されるような従来のGRP
窓は、周波数の関数として着実に上昇するシグナル低下
を示す。他の従来の窓と同様に、曲線26により示され
るC、RP窓は、本発明の窓と違って、有意に“調整′
°することができない。
The performance shown by curve 28 is at 1/2-wave frequency 30
shows minimal local signal reduction at , and 1/4-
The maximum local signal drop is shown at wave frequency 32. Conversely, conventional GRP as shown by curve 26
The window shows a steadily increasing signal decline as a function of frequency. Like other conventional windows, the C,RP window shown by curve 26, unlike the window of the present invention, has significantly less "adjustment".
° cannot.

第2図に示されるような被膜層18 、20の存在又は
不在は、本発明の窓10の性能に実質的に影響を及ぼす
ように思われない。本発明の窓の音的な性能は、隔壁1
2 、14の個々の厚さ及びコアー16の厚さ及び他の
物理的パラメーターにより確立されるように思われ、そ
してこれらの要素12 、14 、16を形成するため
に選択される材料に関連する縦速度成長特徴により有意
に影響される。隔壁12,1.4及びコアー16を通し
てのいづれかの透過損失の大きさは、隔壁12 、14
及びコア16の密度、厚さ及び縦速度成長特徴により及
びコアーの縦の動的損失率により主に調整される。この
縦の動的損失率は、コアーを形成するために選択される
材料に固有であり、そして特に所望する縦の動的損失率
を有する材料の損失は実験及び誤差の問題である。ニト
リルゴム及び合成ブタジェン基材のゴム並びに天然ゴム
は、本発明の実施に使用される場合、特に興味ある縦の
動的損失率を有する。コアー16の材料における所望す
る構造及び音の性質は、典型的には対立して存在し、本
発明の窓10の形状化における構造特性は、隔壁の厚さ
、引張弾性率及び圧縮弾性率及びコアーの厚さ及び剪断
弾性率により調整される。
The presence or absence of coating layers 18, 20 as shown in FIG. 2 does not appear to substantially affect the performance of the window 10 of the present invention. The acoustic performance of the window of the present invention is determined by the partition wall 1
2 , 14 and the thickness of the core 16 and other physical parameters and related to the materials selected to form these elements 12 , 14 , 16 significantly influenced by longitudinal velocity growth characteristics. The magnitude of any transmission loss through the partition walls 12, 1.4 and the core 16 is
and by the density, thickness and longitudinal velocity growth characteristics of the core 16 and by the longitudinal dynamic loss rate of the core. This longitudinal dynamic loss rate is specific to the material chosen to form the core, and the loss of a material having a particularly desired longitudinal dynamic loss rate is a matter of experiment and error. Nitrile rubber and synthetic butadiene-based rubbers as well as natural rubber have longitudinal dynamic loss rates of particular interest when used in the practice of this invention. The desired structural and acoustical properties in the material of the core 16 typically exist in opposition, and the structural properties in the shaping of the window 10 of the present invention are determined by the thickness of the septum, tensile and compressive modulus, and Adjusted by core thickness and shear modulus.

班−上 第2図の窓10を、121°C硬化性エポキシによりプ
レプレグされたガラス繊維からそれぞれ174インチ(
0,630α)の厚さの隔壁12 、14を形成するこ
とによって製造した。コアーを、天然ゴムから2−17
2インチ(6,35C1m)の厚さで形成した。被覆層
18 、20を、B、F、GoodrichのN0FQ
IJ!、ゴムから1−1/4インチ(3,18cm)の
厚さで形成した。音の透過鮮明度試験及び音の透過損失
試験を行なう場合、この例1で形成される構造体は、第
5図において曲線50として示される曲線を付与した。
The windows 10 in Figure 2 above were each made of 174 inches (174 inches) of fiberglass prepregged with 121°C curable epoxy.
It was manufactured by forming the partition walls 12 and 14 with a thickness of 0,630α). Core from natural rubber 2-17
It was formed with a thickness of 2 inches (6.35 cm). The coating layers 18 and 20 are made of B, F, Goodrich N0FQ.
IJ! , 1-1/4 inch (3.18 cm) thick from rubber. When conducting sound transmission clarity tests and sound transmission loss tests, the structure formed in this Example 1 yielded a curve shown as curve 50 in FIG.

比較のために、1−1/4インチの厚さのG RP C
3,175C11)の性能が曲線52とにプロットされ
、そして172インチ(1,27cm)の妃の性能が曲
線54としてプロットされた。第5図において、横軸は
周波数(Hz )をプロットし、そして縦軸は損失(デ
シベル)をプロットする。性能は、5フイート×5フイ
ート(1,52m)のパネルに対して21.6°Cで決
定される。
For comparison, 1-1/4 inch thick GRPC
The performance of the 3,175 C11) was plotted as curve 52 and the performance of the 172 inch (1,27 cm) was plotted as curve 54. In FIG. 5, the horizontal axis plots frequency (Hz) and the vertical axis plots loss (decibels). Performance is determined at 21.6°C for a 5 ft x 5 ft (1.52 m) panel.

次に、例1で製造された構造体を複製し、そしてここで
隔壁は、エポキシガラス〔但し、578インチ(1,2
7cm)の厚さ〕及びN0FOUL (1/2インチ(
1,27cm)の厚さ)から形成された。損失試験にゆ
だねられる場合、この第2構造体の性能は、曲線56に
より特徴づけられる。比較のために、2.1インチの厚
さのG RP (5,334CI)の性能が曲線58に
より示され、そして578インチ(1,59cIIl)
の鋼の性能が曲線60により示される。試験条件及びパ
ネルの大きさは、変えられなかった。
The structure made in Example 1 was then replicated, and the partition walls were made of epoxy glass [1,2
7cm) thick] and N0FOUL (1/2 inch (
1.27 cm thick). The performance of this second structure when subjected to loss testing is characterized by curve 56. For comparison, the performance of 2.1 inch thick G RP (5,334CI) is shown by curve 58 and 578 inch (1,59CII)
The performance of the steel is shown by curve 60. Test conditions and panel size were unchanged.

本発明の窓は、広い範囲の音の周波数を調節するために
、隔壁12 、14及びコアー16の厚さ及び材料の選
択により“調整パされ得る。この選択は本来、開始点で
、一定の試験及び誤差力を必要とする。少なくとも約5
00)12〜約50KHzの周波数の音波形は、驚くべ
き鮮明度、及び減衰及び変形のなさを伴うことができ、
そして窓10に所望する構造強度を提供する。
The windows of the present invention can be "tuned" by selection of the thickness and materials of the septum 12, 14 and core 16 to adjust a wide range of sound frequencies. Requires testing and error power.At least approx.
00) Sound waveforms with frequencies from 12 to about 50 KHz can be accompanied by amazing clarity and lack of attenuation and deformation;
and provides the window 10 with the desired structural strength.

本明細書に示されるように、従来の窓構造材料よりも低
い静的及び動的弾性率を有するコアー材料を有する本発
明のラミネート構造体は、窓が使用される流体を通して
の窓の通過により又は窓を運ぶ船に起因する伝達された
構造的振動によりしばしば引き起こされる振動の存在下
で、ラミネート層12 、14 、16の動的減結合を
可能にする。この減結合は、窓のこの“使用”相に対応
する発散されたノイズを実質的に減じる傾向がある。さ
らに、使用振動の不在下で、窓は“硬質”に存続し、す
なわち動的に減結合されたまま存続し、そしてそれによ
って構造的に“固まった”まま存続する。
As shown herein, the laminate structure of the present invention having a core material with a lower static and dynamic modulus than conventional window construction materials is characterized by the passage of the window through the fluid in which the window is used. or allowing dynamic decoupling of the laminate layers 12, 14, 16 in the presence of vibrations often caused by transmitted structural vibrations due to vessels carrying windows. This decoupling tends to substantially reduce the emitted noise corresponding to this "use" phase of the window. Furthermore, in the absence of service vibrations, the window remains "rigid", ie, dynamically decoupled, and thereby remains structurally "rigid".

この減結合は、約I K日Z〜約20KHzの周波数の
範囲で特に有効である。
This decoupling is particularly effective in the frequency range from about IKZ to about 20 KHz.

本発明の好ましい態様を詳細に示し、そして記載したが
、種々の修飾が、特許請求の範囲内で行なわれ得る。
While the preferred embodiments of the invention have been particularly shown and described, various modifications may be made within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明に従って製造された音響窓の一部の断
面図であり、 第2図は、本発明に従って製造された音響窓の一部の断
面図であり、 第3図は、窓を通して透過される波形の周波数の関数と
しての音波形態構造体の音透過性能特性のグラフであり
、 第4図は、周波数の関数としての音波形シグナルの透過
損失又は減衰のグラフであり、そして第5図は、周波数
の関数としてプロットされる透過損失としての種々のド
ーム形状の音道過性能のグラフである。 図中の参照番号の説明: 12 、14・・・隔壁、1
6・・・コア。 FIG、3 FIG、4 困>(東 に+z+ → FIG、 5
1 is a cross-sectional view of a portion of an acoustic window manufactured according to the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of an acoustic window manufactured according to the present invention; FIG. 4 is a graph of the sound transmission performance characteristics of a sound waveform structure as a function of the frequency of the waveform transmitted through; FIG. 4 is a graph of the transmission loss or attenuation of a sound waveform signal as a function of frequency; Figure 5 is a graph of the sound path performance of various dome shapes as transmission loss plotted as a function of frequency. Explanation of reference numbers in the figures: 12, 14... bulkhead, 1
6...Core. FIG, 3 FIG, 4 trouble > (to the east +z+ → FIG, 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、所望する音波形の通過のための窓であって:i)強
化された及び強化されていない熱硬化性プラスチック及
び熱可塑性樹脂;ii)低密度で高弾性率の金属、金属
アロイ及びiii)炭素複合材料から成る群から選択さ
れた材料から形成された一対の隔壁; 前記隔壁間に積層されたコアー、ここで前記コアーは、
約200〜約15,000psiの静剪断弾性率、約6
00〜約50,000psiのヤング率、少なくとも約
3%の破断点伸び率及び約1,200〜約2,000m
/秒の音波形のための縦速度成長特徴を有する材料から
形成され; 所望する音波形のために1/2λ±25%の厚さを一緒
に限定する前記隔壁及びコアーを含んで成る窓。 2、前記音波形が少なくとも約0.001m〜約1.5
mのλを有する請求項1記載の窓。 3、前記コアー材料を、天然及び合成ゴム、エラストマ
ー及び往復適性な充填剤入り及び無充填剤合成ポリマー
から成る群から選択する請求項1記載の窓。 4、前記コアー材料が、約3,000〜約15,000
psiの静剪断弾性率、約10,000〜約50,00
0psiのヤング率及び少なくとも約6%の破断点伸び
率を有する請求項3記載の窓。 5、前記窓がドームの構造形状を有する請求項4記載の
窓。 6、水環境下で少なくとも約0.001〜約1.5mの
λを有する所望する音波形の通過のための窓であって: 一対の隔壁間に積層されたコアーから構成されるサンド
イッチを含んで成り、ここで隔壁は、i)強化された及
び強化されていない熱硬化性プラスチック及び熱可塑性
樹脂;ii)鋼、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼
、銅、ニッケル、ベリリウム、マグネシウム及びそれら
のアロイから成る群から選択される低密度で高弾性率の
金属及びiii)炭素複合材料から成る群から選択され
た材料から形成され;コアーは、約200〜約15,0
00psiの静剪断弾性率、約600〜約50,000
psiのヤング率、少なくとも約5%の破断点伸び率及
び約1,200〜約2,000m/秒の所望する音波形
のための縦度成長特徴を有する材料から形成され;前記
サンドイッチが所望する音波形のために約1/2λ±2
5%の厚さを限定し;前記コアー材料が天然及び合成ゴ
ム、エラストマー及び注型適性な充填剤入り及び無充填
剤合成ポリマーから成る群から選択されることを特徴と
する窓。 7、前記コアー材料が、約3,000〜約15,000
psiの静剪断弾性率、約10,000〜約50,00
0psiのヤング率及び少なくとも約6%の破断点伸び
率を有する請求項6記載の窓。 8、前記コアーを、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴ
ム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、塩素化ゴム、
注型適性ポリウレタン及び注型反応性液体ポリマーから
成る群から選択された材料から形成する請求項7記載の
窓。 9、前記コアー材料が、鉱物、ポリエステル、ポリオレ
フィン、ポリアラミド、ガラス、ポリビニル及びポリア
ミド繊維並びに炭素粒状物及び微小球体から成る群から
選択された充填剤により充填される請求項8記載の窓。 10、前記窓がドームの構造形状を有する請求項6記載
の窓。 11、前記窓がドームの形状を有する請求項8記載の窓
。 12、前記コアーに積層される隔壁表面の反対側の隔壁
の少なくとも1つの表面が、天然ゴム、スチレン−ブタ
ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム及び塩
素化ゴムから成る群から選択された材料の有効な厚さに
より被覆され、前記被覆の厚さを構成するゴムが、窓の
生物汚染を抑制するのに十分な量で、生物学的活性剤を
含む請求項6記載の窓。 13、前記コアーに積層される隔壁表面の反対側の隔壁
の少なくとも1つの表面が、天然ゴム、スチレン−ブタ
ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム及び塩
素化ゴムから成る群から選択された材料の有効な厚さに
より被覆され、前記被覆の厚さを構成するゴムが、窓の
生物汚染を抑制するのに十分な量で、生物学的活性剤を
含む請求項6記載の窓。 14、液体中への窓の含浸の間、少なくとも約0.00
1〜約1.5mの所望するλを有する所望する音波形の
通過のための窓の製造方法であって:一対の隔壁間に積
層されたコアーから構成されるサンドイッチを供給し、
ここで隔壁は、i)強化された及び強化されていない熱
硬化性プラスチック及び熱可塑性樹脂;ii)鋼、アル
ミニウム、チタン、ステンレス鋼、銅、ニッケル、ベリ
リウム、マグネシウム及びそれらのアロイから成る群か
ら選択される低密度で高弾性率の金属及びiii)炭素
複合材料から成る群から選択された材料から形成され;
コアーは、約200〜約15,000psiの静剪断弾
性率、約600〜約50,000psiのヤング率、少
なくとも約5%の破断点伸び率及び約1,200〜約2
,000m/秒の所望する音波形のための縦速度成長特
徴を有する材料から形成され;前記サンドイッチが所望
する音波形のために約1/2λ±25%の厚さを限定し
;前記コアー材料が天然及び合成ゴム、エラストマー及
び注型適性な充填剤入り及び無充填剤合成ポリマーから
成る群から選択され;前記隔壁及びコアーを、所望する
波形のために1/2λ±25%の厚さでのラミネートと
して形状化し;そして 前記隔壁及びコアーラミネートを所望する物理的形状に
形成する段階を含んで成る方法。15、前記コアー材料
を、約3,000〜約15,000psiの静剪断弾性
率、約10,000〜約50,000psiのヤング率
及び少なくとも約6%の破断点伸び率を有するように選
択する請求項14記載の方法。 16、前記コアー材料を、天然ゴム、スチレン−ブタジ
エンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、塩素化
ゴム、注型適性ポリウレタン及び注型反応性液体ポリマ
ーから成る群から選択する請求項15記載の方法。 17、前記ラミネートの厚さを、1/2λ±15%であ
るように形状化する請求項14記載の方法。 18、前記隔壁及びコアーラミネートをソナードームに
形成する段階を含んで成る請求項14記載の方法。 19、前記ドームを、約1KHz〜20KHzの周波数
を有する波動の存在下で力学的に減結合するように形状
化する請求項1〜13のいづれか1項記載のドーム。
[Claims] 1. A window for the passage of a desired sound waveform comprising: i) reinforced and unreinforced thermosetting plastics and thermoplastics; ii) low density, high modulus a pair of partition walls formed from a material selected from the group consisting of metals, metal alloys, and iii) carbon composite materials; a core laminated between the partition walls, wherein the core comprises:
static shear modulus of about 200 to about 15,000 psi, about 6
Young's modulus of 00 to about 50,000 psi, elongation at break of at least about 3% and about 1,200 to about 2,000 m
a window formed from a material having a longitudinal velocity growth characteristic for a waveform of /sec; comprising said septum and core that together define a thickness of 1/2λ±25% for the desired waveform. 2. The sound waveform is at least about 0.001 m to about 1.5 m.
2. A window according to claim 1, having a λ of m. 3. The window of claim 1, wherein said core material is selected from the group consisting of natural and synthetic rubbers, elastomers, and reciprocable filled and unfilled synthetic polymers. 4. The core material has a molecular weight of about 3,000 to about 15,000
static shear modulus in psi, about 10,000 to about 50,00
4. The window of claim 3 having a Young's modulus of 0 psi and an elongation at break of at least about 6%. 5. The window of claim 4, wherein said window has a dome structural shape. 6. A window for the passage of a desired sound waveform having a λ of at least about 0.001 to about 1.5 m in an aqueous environment, the window comprising: a sandwich composed of a core laminated between a pair of septa; wherein the septum is made of i) reinforced and unreinforced thermosetting plastics and thermoplastics; ii) steel, aluminum, titanium, stainless steel, copper, nickel, beryllium, magnesium and alloys thereof; and iii) a carbon composite material; the core is formed from a material selected from the group consisting of:
00 psi static shear modulus, about 600 to about 50,000
psi, a Young's modulus of at least about 5%, an elongation at break of at least about 5%, and a longitudinal growth characteristic for a desired acoustic waveform of about 1,200 to about 2,000 m/sec; Approximately 1/2λ±2 for the sound waveform
5% thickness; characterized in that the core material is selected from the group consisting of natural and synthetic rubbers, elastomers and castable filled and unfilled synthetic polymers. 7. The core material has a molecular weight of about 3,000 to about 15,000
static shear modulus in psi, about 10,000 to about 50,00
7. The window of claim 6 having a Young's modulus of 0 psi and an elongation at break of at least about 6%. 8. The core may be made of natural rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, chlorinated rubber,
8. The window of claim 7 formed from a material selected from the group consisting of castable polyurethanes and castable reactive liquid polymers. 9. The window of claim 8, wherein the core material is filled with a filler selected from the group consisting of minerals, polyesters, polyolefins, polyaramids, glass, polyvinyl and polyamide fibers, and carbon particulates and microspheres. 10. The window of claim 6, wherein said window has a dome structural shape. 11. The window of claim 8, wherein said window has a dome shape. 12. At least one surface of the bulkhead opposite the bulkhead surface laminated to the core has an effective thickness of a material selected from the group consisting of natural rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and chlorinated rubber. 7. The window of claim 6, wherein the rubber coating and comprising the thickness of the coating includes a biologically active agent in an amount sufficient to inhibit biological contamination of the window. 13. At least one surface of the partition wall opposite the partition surface laminated to the core has an effective thickness of a material selected from the group consisting of natural rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and chlorinated rubber. 7. The window of claim 6, wherein the rubber coating and comprising the thickness of the coating includes a biologically active agent in an amount sufficient to inhibit biological contamination of the window. 14. During impregnation of the window into the liquid, at least about 0.00
A method of manufacturing a window for the passage of a desired acoustic waveform having a desired λ of 1 to about 1.5 m, comprising: providing a sandwich consisting of a core laminated between a pair of septa;
wherein the septum is selected from the group consisting of i) reinforced and unreinforced thermosetting plastics and thermoplastics; ii) steel, aluminum, titanium, stainless steel, copper, nickel, beryllium, magnesium and alloys thereof; formed from a material selected from the group consisting of a selected low density, high modulus metal; and iii) a carbon composite material;
The core has a static shear modulus of about 200 to about 15,000 psi, a Young's modulus of about 600 to about 50,000 psi, an elongation at break of at least about 5%, and an elongation at break of about 1,200 to about 2
,000 m/sec; the sandwich defines a thickness of about 1/2λ±25% for the desired sonic shape; the core material are selected from the group consisting of natural and synthetic rubbers, elastomers and castable filled and unfilled synthetic polymers; and forming said septum and core laminate into a desired physical shape. 15. The core material is selected to have a static shear modulus of about 3,000 to about 15,000 psi, a Young's modulus of about 10,000 to about 50,000 psi, and an elongation at break of at least about 6%. 15. The method according to claim 14. 16. The method of claim 15, wherein the core material is selected from the group consisting of natural rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, chlorinated rubber, castable polyurethane, and cast-reactive liquid polymer. 17. The method of claim 14, wherein the laminate is shaped to have a thickness of 1/2λ±15%. 18. The method of claim 14, comprising the steps of: 18. forming the septum and core laminate into a sonar dome. 19. A dome according to any preceding claim, wherein the dome is shaped to mechanically decouple in the presence of waves having a frequency of about 1 KHz to 20 KHz.
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