JPH06144376A - 制振機能をそなえた船体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 海洋研究船等の観測用音響機器を搭載した船
舶において、船舶の主機関（音源機器）の振動が水中へ
の放射面（船底外板）へ伝搬するのを抑制する。 【構成】 主機関３の機械台４を取付けた二重底頂板５
の下方に、タンク構造壁９，９ａを取付けてタンク区画
８，８ａを形成し、かつタンク構造壁９，９ａの板厚を
ソーナ周波数域における音響放射損失が最大となるよう
に設定することにより、主機関３で発生した振動エネル
ギーをタンク区域８，８ａ内へ音響エネルギーとして放
射させて船底外板６への伝搬を抑制するともに、タンク
構造壁９，９ａによりソーナ周波数域近傍で大きな振動
エネルギー損失が得られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海洋研究船等、特定周
波数域の水中放射雑音の低減が要求される船舶の船体構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、海洋研究船として、図３に示すよ
うな、観測用音響機器（ソーナ）２，２ａを船体１の船
底外板６にそなえた構造のものが知られている。そして
この種の従来の船舶では、図４に示すように、主機関３
等の音源機器から発せられる雑音がソーナ２，２ａに伝
達されるのを防ぐために、機械台４と主機関３との間に
防振ゴム７が介設されており、さらに、主機関３の振動
が船底外板６から水中へ放射されるのを抑制するために
船底外板６に粘弾性体の制振材10が貼付けられている。
なお、図４中の符号５は二重底頂板を、符号11は縦隔壁
を、符号12は船側外板をそれぞれ示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な海洋研究船等にあっては、主機関等によって発生した
振動エネルギーが船体へ伝搬し、さらに水中の音響エネ
ルギーへと変換されていく。そして水中へ放射された音
響エネルギーが船体の各部へ配置された観測用音響機器
（ソーナ）へ伝搬してソーナの信号・雑音比（以下「Ｓ
／Ｎ」という）低下の原因となっている。この対策とし
て、従来は上述のとおり、水中放射雑音を低減し、ソー
ナのＳ／Ｎ改善を図るために、主機関等の音源機器の防
振ゴムによる振動エネルギーの遮断と、制振材による船
底外板の制振処理とを行なっている。

【０００４】しかし、ゴムあるいは樹脂等の粘弾性体を
用いた制振材では、音響機器のソーナ周波数域（一般に
数kHz〜数100kHz）において得られる振動エネルギーの
損失率が限られており、十分な効果が得られないという
問題点がある。本発明は、このような問題点の解決をは
かろうとするもので、船体構造系の音響放射損失を利用
して、ソーナ周波数域での振動エネルギー吸収を図り、
もって水中放射雑音低減およびソーナのＳ／Ｎ改善をは
かるようにした、制振機能をそなえた船体構造を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の制振機能をそなえた船体構造は、観測用音
響機器を搭載した船舶において、同船舶に取付けられた
主機関等の音源機器と同音源機器を発生源とした振動の
水中への放射面とをそなえ、上記の音源機器と放射面と
の間の上記振動の伝搬経路上にタンク区画が形成される
とともに、同タンク区画の少なくとも一面を構成する板
体が、上記音響機器のソーナ周波数域における音響放射
損失が最大となる板厚を有しているとを特徴としてい
る。

【０００６】

【作用】上述の本発明の制振機能をそなえた船体構造で
は、船舶の主機関などの音源機器と、同音源機器を発生
源とした振動の水中への放射面との間の振動伝搬経路上
に形成されたタンク区画が、音源機器から発生した振動
エネルギーを同タンク区画内へ音響エネルギーとして放
射させる作用を行なう。

【０００７】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
制振機能をそなえた船体構造について説明すると、図１
は正断面図、図２は音響放射損失の１例を示すグラフで
ある。なお、図１中図３，４と同じ符号はほぼ同一の部
材を示している。この実施例の船体構造では、主機関３
の音源機器から水中音の放射面である船底外板６に至る
振動エネルギー伝搬経路の途中に、二重底頂板５を利用
して、油等の流体の注入が可能なタンク区画８，８ａが
設けられている。すなわち二重底頂板５の下方に、二重
底頂板５に平行してタンク構造壁９，９ａが取付けられ
て、二重底頂板５およびタンク構造壁９，９ａならびに
縦隔壁11，11により、密閉型のタンク区画８，８ａが形
成されている。

【０００８】ここで、タンク構造壁９，９ａは、コイン
シデンス周波数ｆcをソーナ周波数に一致させて、ソー
ナ用周波数域での音響放射損失を最大にするために、そ
の板厚ｈが［数１］式で示される寸法に設定されてい
る。

【数１】 但し、Ｃはタンク区画８，８ａ内の流体の音速（水の場
合約1500m/s）。Ｅ，ρ，νはそれぞれタンク構造壁
９，９ａ（の鋼材）のヤング率，質量密度，ポアソン
比。

【０００９】また、タンク区画８，８ａには、［数２］
式で示される深さＨの流体が注入されている。

【数２】Ｈ≧Ｃ／ｆc 但し、Ｃは［数１］式の場合と同じ ｆcはコインシデンス周波数

【００１０】上述の構成において、主機関３などの音源
機器から発生した振動エネルギーは、機械台４，二重底
頂板５を経由して船底外板６へ伝搬し、水中へ音響（振
動）エネルギーとなって放射されるが、この振動エネル
ギーの伝搬経路の途中の、二重底頂板５の船殻構造部分
に放射板を兼ねたタンク区画８，８ａを追設し、振動エ
ネルギーをタンク区画８，８ａ内へ音響エネルギーとし
て放射させることによって、船底外板６へ伝搬される振
動エネルギーの低減をはかることができる。この時、タ
ンク構造壁９，９ａの板厚ｈは、コインシデンス周波数
ｆcがソーナ周波数ｆsと一致するように［数１］式で表
わされる板厚に設定されているので、ソーナ周波数域で
の音響放射損失率が、従来例における制振処理鋼板の内
部損失率よりも大きなものとなっている。

【００１１】すなわち、一般に、板による音響放射損失
率ηradは、［数３］式で表わされる。

【数３】ηrad＝ρfＣσＳ／ωｍ 但し、ρfは流体の質量密度 σは音響放射効率 Ｓは板の放射面積，ｍは質量，ωは角周波数 図２は、音響放射損失率の一例を、1000×1000×10mmの
鋼板について、同鋼板が片面のみ水に接している場合を
［数３］式を用いて算出した結果を、鋼板および制振処
理鋼板の内部損失率と比較して示したものであり、図２
から、音響放射損失率は、コインシデンス周波数ｆc近
傍で制振処理鋼板の内部損失率ηよりも大きくなること
を読み取ることができる。

【００１２】つまり、コインシデンス周波数ｆcとソー
ナ周波数ｆsとを一致させることによって、ソーナ周波
数域近傍で大きな振動エネルギー損失が得られる、とい
うことを図２は示している。このようにして、この実施
例の船体構造によれば、船底外板６のソーナ周波数域で
の振動レベルが低下し、船底外板６の振動による水中放
射雑音が低減されて、ソーナＳ／Ｎ向上をはかることが
できる。なお、タンク区画を構成しているタンク構造壁
９，９ａのほかの部材の板厚を、可能なかぎりタンク構
造壁９，９ａの板厚と一致させることが望ましい。ま
た、タンク区画８，８ａ内に液体を充満させる必要はな
いが、［数２］式で表わされるＨ深さの液体の注入は必
要である。

【００１３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の制振機能
をそなえた船体構造によれば、次のような効果ないし利
点が得られる。 (1) 主機関などの音源機器から発生した振動エネルギー
が、機械台、二重底頂板を経由して船体外板へ伝搬し、
水中へ振動（音響）エネルギーとなって放射されるが、
この振動エネルギーの伝搬経路の途中に形成されたタン
ク区画により、振動エネルギーをタンク区画内へ音響エ
ネルギーとして放射させることができ、船底外板へ伝搬
される振動エネルギーの低減をはかることができる。 (2) タンク区画の少なくとも一面を構成する板体の板厚
が、ソーナ周波数域での最大音響放射損失を得られる寸
法に設定されているので、ソーナ周波数近傍で大きな振
動エネルギー損失を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての制振機能をそなえた
船体構造の正断面図。

【図２】同音響放射損失の一例を示すグラフ。

【図３】従来の海洋研究船の側面図。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図。

【符号の説明】

１ 船体 ２，２ａ 観測用音響機器（ソーナ） ３ 主機関 ４ 機械台 ５ 二重底頂板 ６ 船底外板 ７ 防振ゴム ８，８ａ タンク区画 ９，９ａ タンク底板 10 制振材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観測用音響機器を搭載した船舶におい
   て、同船舶に取付けられた主機関等の音源機器と同音源
   機器を発生源とした振動の水中への放射面とをそなえ、
   上記の音源機器と放射面との間の上記振動の伝搬経路上
   にタンク区画が形成されるとともに、同タンク区画の少
   なくとも一面を構成する板体が、上記音響機器のソーナ
   周波数域における音響放射損失が最大となる板厚を有し
   ていることを特徴とする、制振機能をそなえた船体構
   造。