JPH0614799U - 水中航走体の送受波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、水中航走体の頭部に装備された送
受波器に関し、特にその水中航走体への取付構造の改善
をはかるようにしたもので、水中航走体の送受波器にお
ける振動子の縦方向固有振動数が外水圧により変化する
のを防止するとともに、送受波器に水中航走体の外乱振
動が加わった場合に振動子の縦方向固有振動が励起され
るのを抑制できるようにしたものである。 【構成】 水中航走体の頭部に装着された送受波用振動
子Ｐをそなえ、同振動子Ｐが、その長手方向の中央部に
おける中央支持部材13と、同中央支持部材13の前側に接
続された圧電素子11と、同圧電素子11の前側に接続され
て前面で送受波を行なえるように配設された前方質量部
材10と、上記中央支持部材13の後側に同中央支持部材13
と一体に形成された後方質量部材12とをそなえて構成さ
れて、上記中央支持部材13が水中航走体外殻５に保持さ
れたことを特徴としており、これにより外乱振動に起因
する振動子Ｐの無用な縦振動の励起が防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、水中航走体の頭部に装備された送受波器に関し、特にその水中航走 体への取付構造の改善をはかった送受波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の水中航走体の送受波器としては、図４,図５に示すようなものがあり、 図４に示すごとく、水中航走体Ｔの頭部には、水中の目標を探知するため、音波 を出したり感知したりする送受波器Ｎが取り付けられている。

【０００３】 この送受波器Ｎは、図５に示すように、送受波用の振動子Ｐ'をそなえており 、振動子Ｐ'は、縦振動の固有振動数調整用の前方質量部材10および後方質量部 材12と、これらの質量部材10,12相互間に積層された複数（図においては４個） の圧電素子11とから構成されている。

【０００４】 また、振動子Ｐ'の前面には、音響ゴム１が接着されている。この音響ゴム１ に水中航走体Ｔの推進や深度により作用する水圧は、複数（図においては４個） のグリッドプレート３を介して剛性の高いバックプレート４に伝達され、音響ゴ ム１が過変形するのを防止できるようになっている。

【０００５】 上記複数のグリッドプレート３は層状に配設されており、グリッドプレート３ 同士のすき間のほか、水中航走体Ｔの頭部外殻５'とのすき間および振動子Ｐ'と のすき間には、コルクラバー等のパッド９が振動防止用として挿入されている。 さらに、上記バックプレート４は、ボルト６によって頭部外殻５'に結合され ており、このバックプレート４には、振動子Ｐ'に接続されるリード線が貫通で きるように、配線孔８が穿設されている。

【０００６】 そして、リード線７は図示しない後方の管制部へ接続されている。

【０００７】 従来の水中航走体の送受波器は上述のように構成されているので、水中を伝播 してきた音波は、音響ゴム１と振動子Ｐ'とを振動させる。

【０００８】 振動子Ｐ'の振動による歪みは、電気信号として検出されてリード線７により 後方の管制部へ伝達される。

【０００９】 この振動子Ｐ'は圧電素子11のピエゾ効果を利用したもので、送信と受信とに 兼用され、複数個装備されて、各々の送受信信号で目的物の方向を検出するよう になっている。

【００１０】 信号の送受信に用いられる振動子Ｐ'の縦方向の固有振動モードは、図６に示 すようになっていて、振動子Ｐ'の前端部および後端部では振幅が大きく、振動 の腹が形成されているのに対し、中央部付近には、振動の節が形成されている。 そして、振動子Ｐ'は、パッド９により、前方質量部材10の後端（拘束点Ｃ'） でその振動を拘束されている。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の水中航走体の送受波器では、高い外水圧が音 響ゴム１の外面に作用すると、振動子Ｐ'の前方質量部材10が、グリッドプレー ト３にパッド９を介して拘束点Ｃ'で強く押さえ付けられるので、振動子Ｐ'の縦 振動は拘束され、縦振動の固有振動数が変化したり、振幅の制限により出力が低 下したりして、送受波器の機能が損なわれるという問題点がある。

【００１２】 また、水中航走体Ｔにそなえられた推進装置などによる振動は、頭部外殻５', バックプレート４,グリッドプレート３および拘束点Ｃ'を経て、振動子Ｐ'に伝 達されるが、拘束点Ｃ'が振動子Ｐ'の縦方向の固有振動モード15の振幅が大きい 位置にあるので、推進装置などの外乱振動によって振動子Ｐ'の縦振動が励起さ れることになり、これによっても送受波器本来の機能が損なわれるという問題点 がある。

【００１３】 本考案は、このような問題点の解決をはかろうとするもので、水中航走体の送 受波器における振動子の縦方向固有振動数が外水圧により変化するのを防止する とともに、送受波器に水中航走体の外乱振動が加わった場合に振動子の縦方向固 有振動が励起されるのを抑制できるようにした、水中航走体の送受波器を提供す ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案の水中航走体の送受波器は、水中航走体の頭部に装着された 送受波用振動子をそなえ、同振動子が、その長手方向の中央部における中央支持 部材と、同中央支持部材の前側に接続された圧電素子と、同圧電素子の前側に接 続されて前面で送受波を行なえるように配設された前方質量部材と、上記中央支 持部材の後側に同中央支持部材と一体に形成された後方質量部材とをそなえて構 成されて、上記中央支持部材が水中航走体外殻に保持されたことを特徴としてい る。

【００１５】

【作用】

上述の本考案の水中航走体の送受波器では、外水中を伝播してきた音波が、前 方質量部材を介し圧電素子を加振して縦方向の固有振動を励起させるが、送受波 用振動子が、その長手方向の中央部における中央支持部材を水中航走体外殻に保 持され、その変位を拘束されているので、外乱振動によって上記振動子の縦振動 が不要に励起されることはない。

【００１６】

【実施例】

以下、図面により本考案の実施例について説明すると、図１,図２は本考案の 第１実施例としての水中航走体の送受波器を示すもので、図１はその縦断面図、 図２はその振動子の特性を示す説明図であり、図３は本考案の第２実施例として の水中航走体の送受波器を示す縦断面図である。なお、図１〜図３中、図５,図 ６と同じ符号はほぼ同様の部分を示している。

【００１７】 本考案の第１実施例では、図１に示すように、水中航走体の頭部外殻５に形成 された穴17において、送受波用の振動子Ｐが、その長手方向の中央部における中 央支持部材13と、同部材13の前側に接続された積層状の圧電素子11（本実施例で は２個設けられている）と、これらの圧電素子11の前側に接続されて前面で送受 波を行なえるように配設された前方質量部材10と、中央支持部材13の後側に接続 材16を介し同部材13と一体に形成された後方質量部材12とをそなえて構成されて いる。

【００１８】 また、外水に接する音響ゴム１は、振動子Ｐの前面に接着されるように配設さ れている。

【００１９】 さらに、振動子Ｐは、そのほぼ中央部を、ねじ結合部13aを有する中央支持部 材13を介して、水中航走体の頭部外殻５に強固に保持されている。

【００２０】 頭部外殻５の穴17の縮径部には、雌ねじ部14が形成されていて、振動子Ｐの中 央支持部材13と螺合するようになっている。

【００２１】 したがって、音響ゴム１に作用する深度圧や着水時の衝撃圧は、前方質量部材 10,圧電素子11,中央支持部材13を介して、強固な頭部外殻５に伝達される。

【００２２】 なお、振動子Ｐの後部には、同振動子Ｐと図示しない管制部とを接続するリー ド線７が配設されている。

【００２３】 本考案の第１実施例としての水中航走体の送受波器は上述のように構成されて いるので、この送受波器から音波を送信する場合、図示しない管制部からリード 線７を通じて送信信号が入力されると、後方質量部材12を介して圧電素子11が伸 縮し、振動子Ｐの縦方向固有振動が励起される。

【００２４】 そして、圧電素子11から前方質量部材10へ振動が伝達され、音波が前方質量部 材10の前面から水中航走体前方の外水中へ送信される。

【００２５】 また、この送受波器が音波を受信する際には、水中航走体前方の外水中を伝播 してきた音波が水中航走体頭部に到達すると、振動子Ｐの前方質量部材10の前面 から振動子Ｐを加振することにより、その縦方向固有振動が励起される。この固 有振動は、圧電素子11によって受感され、リード線７を通じて図示しない管制部 に入力される。

【００２６】 このようにして、水中航走体の送受波器は、音波の送受信を行ない、水中の目 標を探知する。

【００２７】 また、この縦方向の固有振動は、ねじ結合部材13aを有する中央支持部材13を 介して頭部外殻５に伝達されるが、このとき、中央支持部材13は振動子Ｐの縦方 向の固有振動の拘束点Ｃ（図２参照）となり、振動子Ｐを強固に保持している。 ところで、励起される振動子Ｐの縦方向の固有振動モード15は、図２に示すよ うに、そのほぼ中央部に節を有しており、この振動モード15の節の位置が拘束点 Ｃとなっている。

【００２８】 したがって、振動子Ｐの縦方向の固有振動モードの節と頭部外殻５における拘 束点Ｃとはほぼ一致するので、拘束点Ｃから振動子Ｐに伝達される外乱振動は、 縦方向の固有振動モードをほとんど励起しない。

【００２９】 また、外水圧の変化によって拘束点Ｃにおける拘束力が変化する場合にも、振 動子Ｐの縦方向の固有振動数に影響を及ぼさないので、送受波器本来の機能が保 たれる。

【００３０】 なお、超音波振動子Ｐの縦振動の周波数は10KHz以上であるので、この周波数 領域では外殻５は剛体と見なすことができない。これにより前方質量部材10に圧 力波が加わると、伸縮応力波が発生し、それが振動子Ｐ内を縦方向に伝播して、 一部は中央支持部材13で反射されるが、大部分は、後方質量部材12まで伝達され 、再び前方質量部材10まで返ってきて反射するという過程を繰り返し、振動子Ｐ 内に定在波が形成される。その結果、振動子Ｐがその中央支持部材13の部分で外 殻に固定されていたとしても、振動子Ｐによる送受信機能が損なわれることはな い。

【００３１】 また、送受波に用いる振動子Ｐの１次振動数における振動特性は、Ｃ点が節の 位置になるので、この点を拘束してもほとんど変化しない。

【００３２】 なお、振動子Ｐの取り付け手段としては、本実施例のごとく、ねじ結合部13a を使用するほか、接着剤で振動子Ｐを固着してもよいし、あるいは係止ピンを振 動子Ｐに貫通させて取り付けてもよいが、いずれにしても振動子Ｐはそのほぼ中 央部における中央支持部材13を穴17の内壁に保持される。

【００３３】 次に、本考案の第２実施例としての水中航走体の送受波器について説明すると 、図３に示すように、本考案の第２実施例も第１実施例とほぼ同様に構成されて いるが、この第２実施例では、振動子Ｐの前方質量部材10と頭部外殻５との間に は、水密用のＯリング18が介装されており、外水が水中航走体内部へ流入するの を防いでいる。

【００３４】 上述の構成により、本考案の第２実施例でも、第１実施例と同様の作用効果を 得ることができる。

【００３５】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案の水中航走体の送受波器によれば、水中航走体の 頭部に装着された送受波用振動子をそなえ、同振動子が、その長手方向の中央部 における中央支持部材と、同中央支持部材の前側に接続された圧電素子と、同圧 電素子の前側に接続されて前面で送受波を行なえるように配設された前方質量部 材と、上記中央支持部材の後側に同中央支持部材と一体に形成された後方質量部 材とをそなえて構成されて、上記中央支持部材が水中航走体外殻に保持されると いう簡素な構成で、外水圧の変化に伴い振動子の縦方向の固有振動数が変化した り、推進装置の振動等の外乱振動に伴い振動子の縦方向の固有振動モードが励起 されたりするのを防止できるので、送受波器としての機能を確実に保持できる利 点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例としての水中航走体の送受
波器の縦断面図である。

【図２】図１の送受波器における振動子の特性を示す説
明図である。

【図３】本考案の第２実施例としての水中航走体の送受
波器の縦断面図である。

【図４】従来の水中航走体の送受波器の水中航走体頭部
への装着状態を示す側面図である。

【図５】図４の水中航走体における送受波器の取付け状
態を示す縦断面図である。

【図６】図５の送受波器における振動子の特性を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 音響ゴム ５ 水中航走体の頭部外殻 ７ リード線 10 前方質量部材 11 圧電素子 12 後方質量部材 13 中央支持部材 13a ねじ結合部 14 雌ねじ部 15 縦方向固有振動モード 16 接続材 17 穴 18 Ｏリング Ｃ 拘束点 Ｐ 振動子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 太田 和秀 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)考案者 佐々木 孝 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中航走体の頭部に装着された送受波用
   振動子をそなえ、同振動子が、その長手方向の中央部に
   おける中央支持部材と、同中央支持部材の前側に接続さ
   れた圧電素子と、同圧電素子の前側に接続されて前面で
   送受波を行なえるように配設された前方質量部材と、上
   記中央支持部材の後側に同中央支持部材と一体に形成さ
   れた後方質量部材とをそなえて構成されて、上記中央支
   持部材が水中航走体外殻に保持されたことを特徴とす
   る、水中航走体の送受波器。