JPH04501174A - 潜水艦の音響源を干渉する方法および潜水艦 - 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】 潜水艦の音Ｗ源を千湊する方法および潜水艦本発明は、音響源、特に潜行してい る潜水艦の音＃源を干渉する方法であって、この場合、第１ら少なくとも１つの 第１の最大強度値で放射する形式の方法に関する。

更に本発明は、音響を放射する機械的な各要素と放射された音響信号をカムフラ ージュするための手段とを備えた潜水艦に関する。

本発明の目的は、特に音響源を隠蔽しもしくは潜水艦をカムフラージュする点に ある。　潜水艦による戦闘の場では、【水艦の所在位置を探知すべくアクチブな システムのみならずパッシブなシステムも用いられる。

アクチブなシステム（例えばソナー：５ＯＮＡＲ）においては、探知側の艦船、 例えばフリゲート艦の舷側から探知信号が放射され、探知信号としては一般に音 響領域もしくは可聴下音領域の音響信号が用いら几る。この種の音響信号は、潜 水艦の表面で反射してから探知側艦船の舷側に搭載された受信機により受信され るので、受信した信号を適正に評価する方法を講じるならば、潜水艦のポジショ ンを正確に測定することが出来る。

この種のアクチブな位置測定法を免れるように；譬水艦を保護するためには、） 替水艦の外殻構造にその外板に達した音響信号を出来得る限り吸収するコーティ ングを施すことが公知となっている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３３２７５４号明細書によれば、低周波−ア クチブソナー、即ちパッシブな音響探知システムによる識別に対するカムフラー ジュを行なう水中航行船舶が公知となっている。そのため特に船首および船首側 の司令塔範囲には、それ自体所属の船体輪郭に適合した音響反射特性を有してい ない楔形の吸音装置が設けられている。このような措置がとられているならば、 潜水艦の識別性、つまり所謂目標音響基準を約１０〜１５デシベルはど軽減する ことが可能とされる。

更に、潜水艦の周辺を流れる水面下の水粒子によって生ずる乱流を、化学的な加 成剤の投入によリ減衰させることも既に公知となっている（ドイツ通邦共和国特 許出頭公開第２３１８３０４号明ａＩ書）。

これに対しパッシブな音響位置測定法においては、潜７ｒ：、艦自体に起因する 物理的な現象が利用される０例えばパッシブ測定法において潜水艦の位置を探知 するためには、潜水艦の金属部分が地磁界を乱すという事実を利用することが公 知となっている。この場合、地磁界の歪みを検出するためには、核磁気共鳴の原 理に基づいて、探査しようとする海洋等の水域で艦船または航空機から長尺のロ ープを曳行する措置が知られている。

また例えばヨーロッパ特許第８３５１７号明細書、ヨーロッパ特許出願公開第１ ２０５２０号明細書ならびにヨーロッパ特許第２１３４１８号明細書に開示され ているような別のパッシブな位置測定法は、潜水艦から放射される音響信号の測 定を基礎としている。つまり、潜水艦は艦中の可動物体が外殻構造に振動を伝達 する規模に応じてその周辺水域に音響を放射するからである。この場合に測定可 能な音響信号としては、先づ第１に潜水艦の可動な駆動要素、即ち駆動機関の回 転部分および推進軸により生ぜしめられる音響信号が挙げられるが、そ几以外に も、例えば回転するスクリューによって生ずる音響信号およびスクリューに起因 するキャビテーションによる音響信号を音響源として考慮することが出来る。し かも昇降舵の操作時、空気の放出時、トリミング質量体（バランス調整物体）の 移動時には、舷側に感度の高いパッシブな位置測定システムを搭載した現代のフ リゲート艦であれば充分に検出することの出来る音響信号が生ゼしぬられる。

更にこの点に関連して、原子核技術による駆動機関を搭載した潜水艦の場合には 、潜水艦の内部で稼働される核反応炉に通例のごとく周期的に操作される制御棒 が装備されているという特殊性をも考慮しなければならない、制御棒は核反応炉 の容器内で所定の周波数による運動を行ない、この場合、制衡棒の差込み深さは 調節可能であり、これによって核反応炉から取り出す出力を制御することが出来 るようになっている。従ってこの種の潜水艦においては、比較的大きな質量によ る周期的な運動が行なわれることに基づいて、かなり強力な音響信号が発生ξれ ることになり、この音響信号が原子力潜水艦の位置を探知するために利用される 。

またその反面、益々感度が高くなっている現代のパッシブな音響位置測定システ ムにおいては、潜水艦の周辺域に存在する音響源をも一層厳密に考慮しなければ ならなくなっている。自然発生的なこの種の音響は、主として海流、波の動き、 魚群などに起因するものである。

パッシブな音響位置測定システムを操作する場合には、この周辺音響を該当する 周辺条件に応じて均等なもしくは不均等な周波数割り当てを援用できるノイズと して識別することが可能である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３４０６３４３号明細書によれば、その強度が 周辺ノイズの強度を僅かに上回っているに過ぎない潜水艦の音響信号をも周辺ノ イズから識別可能ならしめる方法が公知となっている。

潜水艦が前述したパッシブな各音″！Ｊ位置測定システムによる識別Ｑ％ら免れ るためには、既に種々異なる多くの手段が提案されている。

そのうちでも特に主要とされているのが、潜水艦からの音響放射を可能な限り軽 減する措置であることは言うまでもない、これを実現するためには、出来るだけ ノイズを低くする機械部品、例えば軸受けを特に潜水艦における駆動範囲で用い ることにより、発生する音響エネルギーが全体的に能うかぎり小さなものに抑え られる。

更に、不可避的に生ずる音響を少なくとも潜水艦の外殻構造には伝わらないよう にするため、潜水艦の舷側に遮音措置を講することも既に公知となっている。そ のためには、例えば潜水艦の外殻を二重の殻構造とし、且つその中間スペースに 例えば３０センチメートルの厚さで水を満たすことによって、潜水艦の外殻には 殆ど音波が到達しないようにすることが知られている。

また危険な状況においては、駆動出力を所謂「忍び航行」により低減して音波放 射の規模を縮小することも可能である。しかしその場合には、巴然のこと乍も、 敵の艦船による探知を免れるべく当該艦船から遠ざかるための潜水艦の能力自体 も低下せざるを得ない。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６００２５８号明細書によれば、潜水艦をカ ムフラージュするための手段を備えた潜水艦用の電気設備が公知となっている。

この公知の電気設備において考慮されているのは、潜水艦の交流電源が６０ヘル ツから４００ヘルツの間の周波数領域で作動し、この周波数領域の周波数はその 上音（調波振動）と共に潜水艦本体を介して周辺の水域に伝わることが避けられ ないという事実である。そこでこの公知の電気設備においては、潜水艦の交流電 源に敵の位置測定システムによる受信周波数領域をはるかに上回る例えば３０キ ロヘルツの周波数が用いられている。

然しこの公知の電気設備における必然的な欠点として、潜行している潜水艦がこ の装置によってカムフラージュされ得るのは、敵のパッシブな位ｌ測定システム が当該周波＃Ｌ領領域例えば３０キロヘルツの領域で機能しない場合に限られる ことを挙げねばならない。つまり、その都度敵対している相手側がこの公知の電 気設備で講じられた手段を察知しさえすれば、その敵は直ちにパッシブな位置測 定システムを適宜切換えることにより新たな周波数領域で潜行中の潜水艦を探知 し得るようになる。

更に敵の艦船における舷側に配備されたパッシブな音響位置測定システムを妨害 するためには、高い出力の音響を放射し、ひいてはパッシブな音響位置測定シス テムにおける高感度でデリケートな受信機を過変調させることも既に公知となっ ている。

例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３３０００６７号明細書に開示されてい る潜水艦の位置測定妨害装置においては、音響を発生するように構成された物体 を潜水艦から投棄することが出来る。即ち、この物体は敵の艦船に搭載されたア クチブな盲１位置測定システムとしての所謂ソナーシステムを混乱させるために 用いられる。

ヨーロッパ特許出願公開第２３７８９１号明細書によｎば、水中音響位置探知シ ステムを妨害し欺くための装置が提案さｎている。この公知の装置における担体 には火工術による装薬が装填されており、これを爆燃させることにより、例えば 低濁波の固体伝送音および高周波の外部千ヤビテーション層をケーシングに沿っ て形成する衝撃波状の気泡が生ゼしぬられ、またこのケーシングからは気泡がカ ーテン状に放出される。この公知の装置は保護しようとする対象から離反しなが ら、その緩慢に漂遊する気泡集塊により音響反射性の目標対象の偽装工作を行な うものである。

この種の妨害物体の応用範囲は自ずと限られており、例えば、いづれにせよ当該 潜水艦の存在が敵側艦船に知られており、矢張り音響を発生しながら運動すると ころの発射された魚雷が、パッシブな音響探知システムにより正確な潜水艦位置 を検出することのみを妨げるような場合に使用されろ。従ってこの種の妨害物体 は、潜水艦の存在が発見ぎわでないような状況で使用するのには適していない。

そこで本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式による方法および当該潜 水艦に改良を加えて、パッシブな音響位置測定システムによる探知を著しく困難 ならしめ、しかもパッシブな音響位置測定システムによって受信される信号の振 幅を、ナチュラルノイズの領域に到らしめてこれと識別できないようにすらする 点にある。

冒頭にのべた本発明の方法に関しては、音響源の干渉により第１の周波数スペク トルを変調することによって二の課題を解決することが出来る。

冒頭にのべた潜水艦に関しては、機械的な諸要素から放射された第１の周波数ス ペクトルを変調するように機械的な諸要素の干渉を行なうための手段を設けてお くことによって本発明の課題を解決することが出来る。

本発明の課題はこのようにして完全に解決されつまり現代のパッシブな音響位置 測定システムは、既に上述したように、探知しようとする潜水艦からの音響信号 を、・何よりも先づその方位を知るだのでなく、むしろ潜水艦の正確なポジショ ンを確認し得るようにするためのものとして識別しなければならない、そのため この種のパッシブな音響位置測定システムは、潜水艦により放射された音波を自 然環境における音響発生現象から弁別しなければならないが、そのこと自体は潜 水艦により放射された音響信号を周辺音響から際立たせることによって実施可能 である。これに対して周波数スペクトルが変調される場合には、放射された音響 エネルギーが付加的に側波帯に分布せしめられるので、搬送波信号の振幅がそれ に応じて減少し、最終的には周辺音響のノイズに紛れ込んで識別できなくなる。

本発明の有利な１実施例においては、周波数スペクトルが推測統計学的に変調さ れる。

この措置の利点は音響信号がそれに従うところの全ゆる合法則性が除外されるこ とにあり、従って二の音ｇ信号はもはや推測統計学的な周辺音響から識別不能に なる。

この種の合法則性は、音響を発生する要素が一般に潜水艦における周期的もしく は準周期的に操作される構成部品、列えば所定の回転数で回転駆動される推進軸 または推進スクリューであるという事実に基づいている。つまりこのような状況 においては、これらの機械的な音響現象が自然界ので、パッシブな音響位置測定 システムは周波数スペクトルの強度分布が際立っているこの種の音響信号を周辺 ノイズから検出しさえすればよい。

しかるに本発明によれば、潜水艦から放射される音響はその機械的な発生機序か ら合法則性が奪われるように干渉されるので、パッシブな音響位置測定システム は、このもはや合法則性に従わない音響信号を周辺域における矢張り推測統計学 的な音響信号から弁別することが出来なくなる。

このことが理想的に実現された場合には、パッシブな音響位置測定システムによ り測定された周辺音響の周波数スペクトルにはもはや特性的な信号が出現せず、 しかもこれらの信号における強度が少なくとも軽減されて、即ち「不分明」にさ れて、これを周辺音響のスペクトル分布における自然の不規則性から識別するこ とが不可能になる。

本発明の方法における有利な１実施例においては、音響源を形成する機械的な諸 要素の運動経過が変調される。

この措置の利点は、前述した目的を達成すべく音響発生の主原因たる要素に対す る機械的な干渉を行なうことにより、放射される音響信号のスペクトル分布を任 意に設定し得るところにある。

従ってこの実施例の変化態様では、マグロスコビッグな運動を行なう要素の運動 周波数を変調することが出来る。

この場合、「マクロスコビッグな運動を行なう要素」とは、潜水艦の駆動ライン において肉眼で認めることの出来る巨視的な運動、例えば回転運動を行なう軸、 エンジン部品、推進スクリュー等を意味する。これらのマクロスコビッグな運動 を行なう要素の周波数が変調されると、放射される音響信号のスペクトル分布に 多数の側波帯が生ぜしめら几ることになり、そのモード分離間隔および振幅が推 測統計学的な変調に基づいて常に偶発的観点により変化せしめられるので、放射 された音響が規則的な特性像を結ぶことはありえない。

更にこの場合の特に有利な実施態様においては、放射された出力が強力な周波数 変調により補足的に搬送波及び側波帯に配分されるので、元来かなり小さな帯域 幅と大きな振幅とを有するモノクロマチラグな存在であった信号が、今や大きな 帯域幅と小さな振幅とを有する不分明な信号に変換される。その周波数変調に際 しては、多数の側波帯が存在していることに基づいて不規則な包絡曲線を有する スペクトル分布が生じ、しかもその形態は推測統計学的な変調により絶えず変動 せしめられる。

なおこの措置と二者択一的に、マグロスコビッグな運動を行なう機械的な要素に おける運動振幅の変調を実施することも可能である。

二の振ｆＦＩＡ変調を実施する場合には、周知のように推測統計学的な変調方式 に基づいて各変調周波数間の開にはその都度単に２つの側波帯しか生じないが、 この方式によれば側波帯における振幅と位置との双方が絶えず変化されるので、 仮にその範囲は縮小するとしても、周波数変調によって得られる前述した各利点 は保証される。

以上に述べた本発明による方法は、種々異なる音Ｖ源、例えば全ゆる種類の陸上 走行車輌および航空機類から発生される音響を不分明にし隠蔽するのに効果的に 利用可能であるが、矢張り冒頭に述べたように、特に有利には潜行している潜水 艦のカムフラージュを行なうのに利用され、しかもこの場合、潜水艦における駆 動要素の運動経過を変調すると一層効果的である。

この措置の利点は、音響を発生する主要な要素としての駆動要素が、これから放 射される音響信号を既述の形式で隠蔽するように干渉されるとこの回転数変調が 行なわれる。

この’１！Ｈの利点は、音響を発生する主要な要素としての潜水艦の駆動ライン が、前述形式で干渉されることに基づいて、放射される全音響出力の著しい削減 が可能になるところにある。

本発明による方法の１変化態様では、音響源を形成する機械的な固有共振要素の 固有周波数が変調される。

この措置の利点は、放射される音響出力が、単にもしくは少なくとも主として、 マグロスコビッグな運動を行なう機械的な要素から上述した定義そのものに応じ て発生されるのではなく、むしろ機械的な固有共振要素によって一次的振動現象 の過剰誇張が行なわれるところにある。なおこの場合、共振要素の固有周波数が 変調されるように音響放射の干渉を実施すると特に効果的である。

潜行中の潜水艦に応用される既述の有利な各使用例においては、潜水艦に配備さ れた固有共振要素の固有周波数が変調される。

この措置°が特に有利であるとされる理由は、将に潜水艦においてこそ、例えば 艦内を歩き回る乗組員に起因するが如き一次的な振動現象を共振性構成要素の共 振過変調により実際より過度に大きな規模の振幅を有するものと、曾做され得る ような音響現象に変換することによって既述のメカニズムを有効に機能させるこ とが出来る点にある。

本発明による方法の特に有利な別の変化態様においては、音響源の周辺域に異質 の音響を存在せしめ、異質音響における第２の周波数スペクトルを記録し、この 第２の周波数スペクトルにおける第２の最大強度値を規定し、音響源を干渉する ことにより第１の周波数スペクトルにおける第１の最大強度値を第２の周波数ス ペクトルにおける第２の最大強度値の周波数にシフトするという措置がとられて いる。

それぞれ単独ででも応用することの出来る以上の各措置によれば、音響源サイド ではもはや減衰不能な放射音響出力を周辺音響の最大強度値の陰に「隠蔽する」 ことを可能ならしめるという重要な補足的利点が得られる。つまりパッシブな音 響位置測定システムにより捕捉された周辺音響の分析に際しては、遊離もしくは 孤立して存在するこの種のスペクトル変動のほうがむしろ目立ち易いのに対し、 自然界にある最大値の１ヴアリエーシヨンを識別・同定することは極めて困難と されるからである。

本発明の方法におけるこの変化態様は、潜水艦を囲繞する水域における第２の周 波数スペクトルを記録し、潜水艦に搭載された駆動要素におけるの運動経過の周 波数をこの第２の最大強度値の周波数にシフトするならば、潜行中の潜水艦にお けるカムフラージュをより一層効果的に実施することが可能になる。

本発明によるこの方法が応用された場合には、上述した観点に留まることなく更 にその域を超えて、潜水艦から放射される音響スペクトルの最大値が探知を行な っている敵側艦船自体から生ゼしぬられる周辺音響に紛られされるようにするこ とさえ可能である。

敵の艦船、例えばフリグー１−艦はその探索を行なうべく当然移動しなければな らないので、それ自体からも際立った最大値を有する音響スペクトルを発生する 。そこでこの点を鑑みて、潜水艦の音響発生要素を制御することにより、放射さ れる音響スペクトルの最大値がフリデート艦から放射される音響スベグトルの最 大値と合致するような干渉操作を行なうならば、当然、すぐ近くに位置する自艦 の駆動装置が自らのパッシブな音響位置測定システムに対する妨害信号を発生す ることになるので、フリゲート艦に搭載されたパッシブな音響位置測定システム がこの音響現象を正しく識別することは極めて困難にならざるを得ない。

ところで本発明の方法におけるこの変化態様の場合にも、放射される周波数スペ クトルが周辺音響の最大値にシフトされるように、潜水艦の固有共振要素におけ る固有周波数を変調し得ることは言うまでもない。

本発明による潜水艦においては、前述の課題を解決するに当り付加的に有利な機 能が発揮されるようにするため、種々異なる多数の装置的な変化態様を考えろこ とが出来ろ。

例えば本発明による潜水艦の有利なＬ実施例においては、駆動機関のニネルギー 供給ユニットに調節ステージが設けられている。

この措置の利点は、例えば駆動機関として電気モータを用いた場合、その回転数 を供給電圧もしくは給電周波数の変動により適宜制御して、上に詳述した機能を 申し分なく発揮させつるところにある。

更に本発明による潜水艦の別の変化態様においては、潜水艦の駆動ラインに調節 自在なりラッチが配設されている。

この措置の利点は、クラッチの開閉を推測統計学的に規定することによって矢張 り音響発生要素における所望の干渉操作を実施し得るところにあり、この場合の クラッチという機械的な要素は、これを定義的にみると駆動ラインにおける力の 流れを中断し且つ接続するために用いられる要素であるため、所期の目的を達成 するのに特に好適である。

更に本発明による別の変化態様では、補助エネルギーを調節ステージに関連して 潜水艦の駆動ラインに供給することが出来るような構成様式が採用されている。

この措置に利点は、補助エネルギーを推測当家医学的な規定に応じて供給するこ とによりその音響発生現象も所望の形で制御・干渉可能になるとことにある。

この変化態様を実地で応用する場合には、調節可能なりラッチを介して補助エネ ルギー蓄積器を駆動ラインに接続することが出来る。

この措置の利点は、クラッチを選択的に開閉することにより二者択一的に駆動出 力もしくはその一部を補助エネルギー蓄積器の装荷に利用し、次いでこの補助エ ネルギー蓄積器を変動ラインのアウトプットに連結することにより袋筒状態を再 び部分的もしくは完全に屏除し得るところにある。

本発明における別の変化態様では、潜水艦の駆動ラインにその変速比を調節する ことの出来る伝動装置が配置されている。

それ自体は公知である機械要素としてのこの伝動装置を利用するならば、駆動回 転数の推測統計学的な調節を比較的容易に実施することが可能になる。

更に本発明による別の変化態様では、潜水艦の駆動ラインに調節自在なりラッチ を介して架橋可能な弾性的トランスミッション要素が配置されている。

この措置の利点も、矢張り駆動ラインの弾性度を推測統計学的に変動させること により発生される音波に所望の形で干渉し得るところにある。

更にトランスミッション要素がアウトプットにおける駆動運動とインプットにお ける駆動運動との相関的な位相関係を調節し得るように潜水艦の駆動ラインに配 置された本発明による別の変化態様においても、同様な利点が得られる。

つまり、この措置によれば駆動回転数の位相変調が行なわれるので、所望の側波 帯および音響エネルギー分布状態を得ることが出来る。

更に本発明による有利な１実施例においては、潜水艦の推進スクリューにおける 仰角を調節する手段が設けられている。

この措置の利点は、特にそのためにではなく、いづれにせよ設けられねばならな い成分を所期の目的に利用できるところにある。つまり周知のように、推進スク リューの仰角を調節すれば、当然潜水艦の駆動出力を変化させることが可能にな る力）らである。

核反応炉の制御棒が周期的に出し入される形式の原子核技術による駆動装置を搭 載した潜水艦においては、制御棒の操作に用いる運動ユニットが調節可能に構成 されている。

この措置の利点は、音響発生の原因となる制御棒の運動も矢張り前述形式で隠蔽 可能とされるところにある。

更に本発明による別の有利な変化態様では、機械的に調節することの出来る緊締 手段が固有共振要素に配設されている。

この措置の利点は、機械的な引張応力または圧縮応力を推測統計学的な形式で当 該要素に作用させることによって、この要素の固有共振を比較的簡単な形で変化 させ得るところにある。

この場合に緊締手段を圧電素子として構成しておくならば、上記の措置をとりわ け簡単かつ効果的なものにすることが可能である。何故ならば、圧電素子は特に 単純な電圧／圧力−変換装置であって、これを用いるならば当該要素の固有共振 を電気信号により簡単に変調することが出来るからである。

更に固有共振性の各要素間にそれぞれ調節可能な機械的連結手段を配置すること により当該要素の固有共振を変化させる場合にも、同様な効果が発揮される。

本発明によるその他の利点は、本明細書の記載内容と添付の図面とから明らかで ある。　なお、前述した各特徴ならびに後述する各特徴が、本発明の枠を逸脱し ない限りにおいて、単にその都度指定されている組合わせによってのみならず他 の任意の組合わせによっても、或いはそれぞれ単独にでも応用可能であることは 言を炭だない。

特にこのことが当て嵌まるのは、個々の事例に応じた組合わせ利用もしくは単独 利用が適用される周波数変調および周波数シフトに関する２つの方法のヴアリエ ーションにおいてである。

本発明の各実施例は図面に示されており、以下ではこれらの図面に即して本発明 の詳細な説明する： 第１図はフリゲート艦がパッシブな音響位置測定システムにより潜行中の潜水艦 の位置を突き止めようとしている戦闘状況を概略的に示した斜視図、 第２図は自然の水域における音響現象の周波数に関連して音響信号のスペクトル 分布を概略的にプロットしたグラフ、 第３図は周期的な音響信号を時間領域に関連してプロットしたグラフ、 第４図は第２図によるスペクトル分布と同時に第３図によるモノクロマチックな 音響現象の発生をもプロットしたグラフ、 第５図は第３図による音響現象を周期的な振幅変調が行なわれる場合についてプ ロットしたグラフ、 第６図は第４図によるスペクトル分布を第５図によるｆｉｌ現象についてプロッ トしたグラフ、第７図は第３図による音響現象を推測統計学的な振幅変調が行な わｎる場合についてプロットしたグラフ、 第８図は第２図によるスペクトル分布を第７図による音響信号の存在下でプロッ トしたグラフ、第９図は第７図による音響現象を搬送周波数がシフトされている 状態でプロットしたグラフ、第１０図は第８図によるスペクトル分布を第９図に よる音響現象についてプロットしたグラフ、第１１図は電気モータの給電部にお いて推測統計学的に干渉される調節ステージを有する潜水艦の駆動ラインを極め て簡略に示した方式構成図、第１２図は推測統計学的に干渉される駆動ライン中 に分離クラッチを備えた潜水艦における第１１図に相当する方式構成図、 第１３図は推測統計学的に干渉される補助エネルギー蓄頃器を備えた潜水艦にお ける第１１図に相当する方式構成図、 第１４図は推測統計学的に干渉さ几る変速ギヤを備えた潜水艦における第１１図 に相当する方式第１５図は推測統計学的に干渉される弾性的なトランスミッショ ン要素を備えた潜水艦における第１１図に相当する方式構成図、 第１６図は推測統計学的に干渉される駆動ライン中の移相器を備えた潜水艦にお ける第１１′Ａに相当する方式構成図、 第１７図は推測統計学的に干渉される推進スクリュー勾配調節装置を備えた潜水 艦における第１１図に相当する方式構成図、 第１８図は推測統計学的に干渉される制御棒調節装置を備えた潜水艦の駆動装置 としての核反応炉の構造を概略的に示した図、 第１９図は固有共振を行なうばね−質量−システムにおける固有周波数の推測統 計学的な調節方式を図解した図、 第２Ｑ図は２つの固有共振式ばね一買量一システム間に設けられた推測統計学的 に調節されろクラッチを備えている第１９図による配置形式のヴアリエーショ〉 ・を示した図である。

第１区に示された戦闘状況においては、符号（１０）で大洋が示されており、フ リゲート艦（１１）は潜水艦を対象にした素数行動のためこの海域を遊戊してい る。

フリゲート艦（１１）における喫水線（１２）の下方には、パッシブな音響位置 測定システム（１３）が配備されており、このシステムの開口テーパ角は、例え ば（１４）で示す値に設定されている。フリゲートｌｌｉ！　（１１）目体から も、特にその駆動装置に起因する独自の音波（１５）が放射されている。

原子核技術による駆動装置（２１）を搭載した潜水艦（２０）は、大洋（１０） の表面下における正確な縮尺では図示されていない深さ位置で潜行している。符 号（２２）は潜Ｘ！！（２０）の推進軸を極めて概略的に示すものであり、この 軸はスクリュー（２３）に接続されている。符号（２４）、（２５）、（２５） はそれぞれ潜水艦（２０）から放射される菩波を示している。

そのうちの符号（２４）は、原子核技術による駆動装置（２１）における制御棒 の作動装置から放射された音波成分をシンボライ゛ズ（象徴化）したものである が、このことについては第１８図に関連して後で詳しく説明する。

符号（２５）は潜水艦（２０）の駆動要素、特に回転する軸、回転する機関要素 およびそれに類する要素により生ゼしぬられた音波成分をシンボライズしたもの である。

更に符号（２６）は、スクリュー（２３）の回転運動、殊にスクリュー（２３） に起因するキャビテーションにより生ゼしぬられた音波成分をシンボライズした ものである。

潜水艦（２０）自体にも矢張りパッシブな音響位置測定システム（２７）が配備 されており、このシステムによりテーバ角（２８）での掃引が行なわれている。

以下に述べるパッシブな音響位置測定システムとは、音１１号を受信してこ几を 分析する二との出来る全ての装置類を包含した定義である。

第２図のグラフには、音響信号（Ｓ）の強度が周波数（Ｆ）を横−にしてプロッ トした第１の周波数スベグトル（３０）として示されている。このグラフに示さ れた第１の周波数スペクトル（３０）は、人工的な音Ｗ渾のない自然環境をあら れす特性曲線である。第１の周波数スペクトル（３０）には記号（ｆ工）で示す ような第１の最大値（３１）があり、これは自然環境による影響、例えば所定の 風力に基づいた波の動きによって生ずる数値である。

この場合、本発明の枠内で重視される周波数が音響領域もしくは可聴下金領域の 周波数であることは言うまでもない。

第３図のグラフには、時間範囲（１）におけるサインカーブ状の、つまり周期的 な形状を有する第１の音響信号（３２）が示されており、この信号は潜水艦から 放射された音響信号（ＵＳ）をシンボライズしたちのである。第１の音響信号（ ３２）における周波数は、例えば推進軸（２２）の回転数に相当している。この 場合、第３＠およびそれ以下のグラフにおいては、衝明を期して上音（高調波） Ｍびにその他の現象は考慮の対象外こした。

潜水艦（２０）がフリゲート！！　（１１）に配備されたパッシブな音響位置測 定システム（１３）の範囲内に到来すると、第１の周波数スペクトル（３０）に はこれに重畳する際立った第２の周波数スペクトル（３３）が出現し、この第２ の周波数スペクトル（３３）は、第３図に示された第１の音響信号（３２）にお けるモノクロマチラグな音響現象が理想的なものとされているならば、波の周波 数（ｆ２）における高く狭いラインに相当する。

第４図から明確に看て取れるように、この第２の周波数スペクトル（３３）は狭 いラインの形状を呈し、基礎的な背景としての第１の周波数スペクトル（３０） からは明らかに識別することが出来る。

第５図のグラフに示された状況においては、第５図の周期的な包絡線（３４）で 暗示されたように、第１の音響信号Ｃ３２ａ）における周期的な振幅変調が行な われている０周知のごとく、振幅変調に際しては搬送波に対し変調周波数の距離 をおいて側波帯が生ゼしぬられ、第６図に示された第１の周波数スペクトルにお いては、このことが側波帯（３５）を有する第２の周波数スペクトル（３３ａ） から明らかである。４！ｉ送波における振幅は、第４図に示された変調されてな い場合に比して明らかに減少しているが、その理由は音響出力が今や搬送波と両 側波帯とに配分されていることにある。勿論この場合も第２の周波数スペクトル （３３）は、依然として明確に、第１の周波数スペクトル（３０）における背景 から弁別することが可能である。

次に第７図に示された状況においては、第１の音響信号（３２ｂ）が推測統計学 的に振幅変調され、このことは推測統計学的な包絡線（３６）で暗示されている 。

二こで「推測統計学的な」と称するのは、例えば乱数発生器または≠れに項する 他の機器により生ゼしぬられたどのような法則性にも拘束されない行動ないし現 象を形容する概念である９第１の音１１信号（３２ｂ）における推測統計学的な 振＠変調は、第８図のスペクトル表示により第２の周波数スペクトル（３３ｂ） として明示されているが、今や放射される音響出力は広い周波数帯域に配分され ていることに基づいて、この第２の周波数スペクトル（３３ｂ）の幅は著しく拡 げられ、その振幅もそれに応じて減少される。

第８図のグラフから明らかなように、既に二のような状態が設定されている場合 には、第２の周波数スペクトル（３３ｂ）を第１の周波数スペクトル（３０）の 範囲から区別することが極めて困難になっており、第２図に示された妨害されて ない第１の周波数スペクトル（３０）が予め観察されており、しかもその上で当 該時点における周波数（ｆ２）に急激な振幅讃犬が生じない限り、実質的な識別 を行なうことは不可能である。

更に第９図のグラフには、第１の音響信号（３２ｃ）におけろ推測統計学的な振 幅変調は従前と変わることなく同じように１テなわれているが、ここでは更にそ の周波数が高められて搬送周波数と第１の最大値（３１）の周波数（ｆｌ）とが 合致せしめられている状態が示されている。

第１０図に示された周波数領域では、このことが第１の最大！　（３１）を第２ の周波数スペクトル（３３ｃ）により極く僅かに高めることによってあられされ ている。然しそのことによって、第１の周波数スペクトル（３０）における基太 的な形状の変化が生ずることはない。つまり何となれば、前述した第８図の例に おけるように最大値が以前は最大値のなかったポジションに生ずるのではなく、 以前の最大値が今は単にその振幅を僅かに高めた状態で存在しているに過ぎない からである。

第１の周波数スペクトル（３ｏ）におけるこのように僅かな変動を識別すること が特に困難であるのは火を見るより明らかである。

第１１図は潜水艦（２０）における駆動ラインの極めて簡略な方式構成図である 。

推進スゲリュー（４ｏ）は電気モータ（ｌ↓１）により駆動され、電気モータ自 体の給電はバッテリー（４４）からサイリスタステージ（４２）を介して行なわ れる。サイリスタステージ（４２）は調節ステージ（４３）によって制御され、 調節ステージ（４３）は電気モータ（４１）の回転数を推測統計学的に変化させ るか、或いは第１０図における数値（ｆ２）から数値（ｆｌ）へのシフト運動と して示されたごとく第１の値から第２の値へのシフトを惹起するように構成され ている。

第１１図に示された電気モータ（４１）をモノクロマチックな音響を発生する構 成体として観察するならば、回転数（ｎ）における周波数のシフト又は周波数の 変調を調節ステージ（４３）によって実施し得ることが容易に推定され、従って 個個の振幅変調について第２図〜第１０図に示され第１２ＵＸＪ〜第１７図は、 第１１図に示された駆動ラインにおける方式構成図のヴアリエーションであって 、この場合、°間−の要素には同一の引用数字が用いられ、但し各側ごとに異な った小文字のアルファベットが付されている。

第１２図に示された第１のヴアリエーションにおいては、電気モータ（４１ａ） と推進スクリュー（４０ａ）との間に第１のクラッチ（４５）が配置されている 。この実施例の場合、第１のクラッチ（４５）は調節ステージ（４３ａ）によっ て制御される。

推進スクリュー（４０ａ）の回転数は、この第１のクラッチ（４３ａ）を開閉操 作することによってパルス変調されつるので、所望の側波帯を得ることが可能に なり、推測統計学的なパルス変調を行なうならば、この側波帯における所望の推 測統計学的分布を生ゼしぬることが出来る。

第１３図に示された別のヴアリエーションにおいては、第１のクラッチ（４５ｂ ）のほかに第２み享（４７）もしくはそれに類する池の運動エネルギー蓄積装置 は、この第２のクラッチ（４６）を用いることにより、単に符号（４８）で暗示 されたに過ぎない加速ギヤを介して潜水艦の駆動ラインに接続することが可能に なる。

各クラッチ（４５ｂ）、（４６）はそれぞれ調節ステージ（４３ｂ）によって制 御されるので、これらのクラッチ（４５ｂ）、（４６）の開閉操作を選択的に行 なうならば、その都度異なった作用形式が生ゼしぬられる。即ち、両クラッチ（ ４５ｂ）がいづれも閉じられている場合には、電気モータ（４ｌ　ｂ）が推進ス クリュー（４０ｂ’）と弾み車（４７）との双方に作用し、第１のクラッチ（４ ５ｂ）が開かれ第２のクラッチ（４６）が閉じられている場合には、単に弾み車 （４７）のみが推進スクリュー（４０ｂ）に作用し、更に第１のクラッチ（４５ ｂ）が閉じられ第２のクラッチ（４６）が開かれている場合には、単に電気モー タ（４ｌ　ｂ＞のみが推進スクリュー（４０ｂ）このような操作方式によっても 駆動回転数の変調を、ひいては音響を発生する駆動要素の変調を惹起し得ること は明らかである。

第１４図に示された次のヴアリニーションにおいては、電気モータＣ４１ｃ　） と推進スクリュー（４０ｃ）との間に無段伝動装置（４９）が接続されている。

この無段伝動装置（４９）は調節ステージ（４３ｃ）により制御されるので、そ の増速伝動比（ロ）が推測統計学的に変動され、ひいては推進スゲリュー（４０ ｃ）の回転数も、矢張り推測統計学的に変動せしめられることになる。

更に第１５図に示された別のヴアリエーションにおいては、電気モータ（４１ｄ ）と推進スクリュー（４０ｄ）との間に弾性的なトランスミッション要素（５１ ）が配置されており、このトランスミッション要素は、１節ステージ（４３ｄ） によって制御される第３のクラッチ（５０）を介して架橋することが出来る。

この第３のクラッチ（５０）が開かれると、駆動ラインが今や接続状態にある弾 性的なトランスミッション要素（５１）により比較的軟質になるのに対し、第３ のクラッチ（５ｏ）が閉じられた場合には、それに応じて駆動ラインが剛性的に なる。この２つの状態の間で推測統計学的な往復切換え操作を行なうことによっ ても、申し分なく所望の効果が発揮される。

第１６図に示された更に別のヴアリエーションにおいては、電気モータ（４１ｅ ）と推進スゲリュー（４０ｅ）との間にディフェレンシャルギャ（５２）が接続 されており、この場合、駆動ライン内に直接的に配設された２つの斜歯歯車がそ れぞれ同じ回転数で但し対向方向で回転するのに対し、その軸線がこれらの斜歯 歯車に対して直角に配置された第３の斜歯歯車は、第１６図の図平面に対して垂 直な平面で駆動ラインの軸線を中心とした旋回運動を行なうことが出来る。第３ の斜歯歯車におけるこの旋回運動によって、ディフェレンシャルギャ（５２）の インプットにおける回転運動とそのアウトプットにおける回転運動との間には位 相のシフト（移ｍ）が生ゼしぬられる。ところでこの場合、調節ステージ（４３ ｅ）は当該平面で第：うの斜歯＠譲を推測統計学的に調節するので、推進スクリ ュニ（４０ｅ）における駆動運動が位相変調される二とになる。

第１７図に示されたヴアリエーションにおいては、推進スクリュー（４０ｆ）に おける仰角（５４）を調節するための操作ユニット（５３）が設けられており、 この操作ユニット（５３）は調節ステージ（４３ｆ）によって制御される。

従ってこの実施例ではスゲリュー仰角（５４）の推測統計学的な変調が行なわれ 、これによって矢張り側波帯が際立たされる。

第１８図には、潜水艦（２０）における原子核技術を利用した駆動装置（２１） の一部である核反応炉（６０）が概略的に示されている。

この核反応炉（６０）は反応容器（６１）を有しており、核反応炉（６０）から 取り出される出力を調整可能にするため、反応容器（６１）の内部では自体公知 の形式で制御棒（６２）が操作ユニット（６３）により軸方向で出し入れされる 。

調節ステージ（４３ｅ）による操作ユニット（６３）の負荷は推測統計学的に行 なわれるので、制御棒（６２）は反応容器（６上）内で無秩序な軸方向摺＃運動 を行なう。なおこの場合、核反応炉（６０）の出力を一定の値に維持しておくた めに、制御棒（６２）が容器内に引き込められる内行状態の時間的な積分値を例 えばコンスタントな値にに保つような配置形式を採用し得ることは明らかである 。

第１１図〜第１８図に示された前述の各実施例が、全て潜水艦の内部に配備され てマグロスコピックな運動を行なう要素の運動経過に対する干渉を取り扱ったも のであるのに対し、第１９図および第２０図には、その運動経過をではなくむし ろ固有共振要素の固有周波数を干渉する状況が示されている。

第１９図における符号（７０）、（７１）は２つの立体固定点であって、例えば 潜水艦（２０）の外殻構造における互いに向き合った壁もしくは汚水濫（２０） の船室をあられしている。符号（７２）で示されたＸ量体は、はね（７３）、（ ７４）を介してこれらの固定点（７ｏ）、（７１）に結合されている。この場合 の！Ｒλ体（７２）とは、例えば戦闘司令部の動きを或いは潜水艦（２０）の乗 組員によって開始された巡回活動をシンボライズしたものである。質量（７２） としてシンボライズされたこの巡回もしくは司令部の動きは、弾性的な懸架装置 により共振可能にされているので、当該システムの共振過変調に基づく乗組員の 歩行運動により振動を立体固定点（７０）、（７１）に伝えることが可能になる 。

第１９図に示されたシステムの固有共振を干渉可能ならしめるため、第２の立体 固定点（７１）におけるばね（７４）の連結が、調節ステージ（４３ｈ）を介し て負荷される圧電素子（７５）により中断されている。

このような措置がとられていることによって、第１９図に示されたシステムの剛 性に対する干渉ことが出来る。５も換言するならば、例えば乗組員の歩行により 以前と変わることなくシステムが励起されている場合でも、実際に放射されるそ のｆ響信号のＦ！Ａ波数は固有共振でシフトさ九ることになる。

これに対し第２ｏ図に示されたヴアリエーシミンでは、付加的に第２の質量体（ ８０）が設けられ、従って各立体固定点（７０）、（７１）間には振動を発生す る２つの構成体（７２／’７３）及び（７４／８０）が配置されている。この場 合、圧電素子（７５ｉ＞は振動可能な２つのシステム（７２／　７３　）、（７ ４／８０）間の連結部を象徴するものであり、調節ステージ（４３ｉ）によって 負荷される。

この実施例においても連結状態を種々異なったものにすることによりシステム全 体の固有共振が干渉されるので、既に述べた所期の目的を達成することが出来る 。

本願は同一出願人により同じ日付で提出された以下に列記する各出願明細書に関 連したものであす、これらの出願の開示内容を示すことは本項の開示内容を理解 する参考になるものと思われる：特許頴：Ｐ　３９０８５７７．５ 「潜行中の潜水艦における音響放出を軽減するための方法と装置」 特許ＨＩ：Ｐ　３９０８５７８．７ 「水を含む環境中に存在している陽子保有量の少ない物体の位置を検出するため の方法と装置、特に海中もしくは内水域における潜水艦または機雷の位置を突き 止めるための方法と装置」特許馴：Ｐ　３９０８５７５．９ 「パッシブな光学監視システムを備えた潜水艇」特許願：Ｐ　３９０８５７４． ０ 「潜行中の潜水艦を推進させるための方法および潜水艦」 特許Ｈ：Ｐ　３９０８５７１４ 「潜行中の潜水艦における音響放出を軽減するための方法と装置」 特許１１：Ｐ　３９０８５７３．２ 「潜行中の潜水艦を推進させる方法と装置」Ｓ 悶紛聰杏報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　音響源、特に潜行している潜水艦（２０）における音響源を干渉する方法で あって、この場合第１の周波数スペクトルを有する音響信号（Ｓ；２４、２５、 ２６）を音響源から少なくとも１つの第１の最大強度値で放射する形式の方法に おいて、音響源の干渉により第１の周波数スペクトル（３３）を変調することを 特徴とする方法。 ２　請求項（１）記載の方法において、周波数スペクトル（３３）を推測統計学 的に変調することを特徴とする方法。 ３　請求項（１）または（２）記載の方法において、音響源を形成する機械的な 要素の運動経過を変調することを特徴とする方法。 ４　請求項（３）記載の方法において、マクロスコピックな運動を行なう要素の 運動周波数（ｆ）を変調することを特徴とする方法。 ５　請求項（３）記載の方法において、マクロスコピックな運動を行なう要素の 運動振幅を変調することを特徴とする方法。 ６　請求項（３）〜（５）のいづれか１項または複数項に記載の方法において、 潜行中の潜水艦（２０）をカムフラージュするために、潜水艦（２０）の駆動要 素における運動経過を変調することを特徴とする方法。 ７　請求項（４）および（６）記載の方法において、潜水艦（２０）の駆動軸（ ２２）における回転数（ｎ）を変調することを特徴とする方法。 ８　請求項（１）〜（７）のいづれか１項または複数項に記載の方法において、 音響源を形成している機械的な各固有共振要素の固有周波数を変調することを特 徴とする方法。 ９　請求項（８）記載の方法において、潜行中の潜水艦（２０）をカムフラージ ュするために潜水艦（２０）における固有共振構成要素の固有周波数を変調する ことを特徴とする方法。 １０　特に請求項（１）〜（９）のいづれか１項または複数項に記載の方法にお いて、音響源の周辺域に異質の音響を存在せしめ、異質音響における第２の周波 数スペクトル（３０）を記録し、この第２の周波数スペクトル（３０）における 第２の最大強度値（３１）を規定し、音響源を干渉することにより第１の周波数 スペクトル（３０）における第１の最大強度値を第２の周波数スペクトル（３０ ）における第２の最大強度値（３１）の周波数（ｆ１）にシフトすることを特徴 とする方法。 １１　請求項（１０）記載の方法において、潜行中の潜水艦（２０）をカムフラ ージュするため、潜水艦（２０）を囲繞している水域（１０）における第２の周 波数スペクトル（３０）を記録し、潜水艦（２０）の駆動要素における運動経過 の周波数（ｆ２）を各第２の最大強度値（３１）における１つの強度値の周波数 （ｆ１）にシフトすることを特徴とする方法。 １２　請求項（１０）記載の方法において、潜行中の潜水艦（２０）をカムフラ ージュするため、潜水艦（２０）を囲繞している水域（１０）における第２の周 波数スペクトル（３０）を記録し、潜水艦（２０）における固有共振構成要素の 固有周波数を各第２の最大強度値（３１）における１つの強度値の周波数（ｆ１ ）にシフトすることを特徴とする方法。 １３　音響を放射する機械的な諸要素（２１）、（２２）、（２３）と放射され た音響信号（Ｓ）をカムフラージュする手段とを備えている潜水艦において、機 械的な諸要素（２１）、（２２）、（２３）から放射された第１の周波数１スペ クトル（３３）を変調するように、機械的な諸要素（２１）、（２２）、（２３ ）の干渉を行なうための手段が設けられていることを特徴とする潜水艦。 １４　請求項（１３）記載の潜水艦において、第１の周波数スペクトル（３３） が推測統計学的に変調されることを特徴とする潜水艦。 １５　特に請求項（１３）または（１４）記載の潜水艦において、機械的な諸要 素（２１）、（２２）、（２３）を干渉するための手段が第１の周波数スペクト ル（３３）における振動数位置（ｆ２）をシフトすることを特徴とする潜水艦。 １６　請求項（１５）記載の潜水艦において、機械的な諸要素（２１）、（２２ ）、（２３）が潜水艦（２０）における動きの激しい駆動要素であり、駆動中に これらの駆動要素における運動周波数を調節するための手段が設けられているこ とを特徴とする潜水艦。 １７　請求項（１６）記載の潜水艦において、駆動モータ（４１）のエネルギー 供給ユニット（４２、４４）に調節ステージ（４３）が設けられていることを特 徴とする潜水艦。 １８　請求項（１６）記載の潜水艦において、潜水艦（２０）の駆動ライン内に 調節可能なクラッチ（４５、４５ｂ）が配置されていることを特徴とする潜水艦 。 １９　請求項（１６）〜（１７）のいづれか１項または複数項に記載の潜水艦に おいて、潜水艦（２０）の駆動ラインには調節ステージ（４３ｂ）に応じて補助 エネルギーが供給可能であることを特徴とする潜水艦。 ２０　請求項（１９）記載の潜水艦において、補助エネルギー蓄積器（４７）が 調節自在なクラッチ（４６）を介して駆動ラインに接続可能ならしめられている ことを特徴とする潜水艦。 ２１　請求項（１６）〜（１９）のいづれか１項または複数項に記載の潜水艦に おいて、潜水艦（２０）の駆動ライン内に増速比（Ｕ）で調節可能な伝動装置（ ４９）が配置されていることを特徴とする潜水艦。 ２２　請求項（１６）〜（２０）のいづれか１項または複数項に記載の潜水艦に おいて、潜水艦（２０）の駆動ライン内に調節可能なクラッチ（５０）を介して 架橋され得る弾性的な伝動要素（５１）が配置されていることを特徴とする潜水 艦。 ２３　請求項（１６）〜（２２）のいづれか１項または複数項に記載の潜水艦に おいて、潜水艦（２０）の駆動ライン内には、アウトプットにおける駆動運動の 位相関係をインプットにおける駆動運動に対して調節可能ならしめるようなトラ ンスミッション要素（５２）が配置されていることを特徴とする潜水艦。 ２４　請求項（１６）〜（２３）のいづれか１項または複数項に記載の潜水艦に おいて、潜水艦（２０）の推進スクリュー（４０ｆ）における仰角（５４）を調 節するための手段が設けられていることを特徴とする潜水艦。 ２５　請求項（１６）〜（２４）のいづれか１項または複数項に記載の潜水艦に おいて、核反応炉（６０）の制御棒（６２）を周期的に出し入れする形式の原子 核技術による駆動装置（２１）を用いる場合に、制御棒（６２）のための運動ユ ニット（６３）が調節可能ならしめられていることを特徴とする潜水艦。 ２６　請求項（１３）〜（２５）のいづれか１項または複数項に記載の潜水艦に おいて、固有共振要素（７２）、（７３）、（７４）に調節可能な機械的緊締手 段が配設されていることを特徴とする潜水艦。 ２７　請求項（２６）記載の潜水艦において、緊締手段が圧電素子（７５）であ ることを特徴とする潜水艦。 ２８　請求項（１３）〜（２７）のいづれか１項または複数項に記載の潜水艦に おいて、各固有共振要素（７２）、（７３）；（７４）、（８０）の間にそれぞ れ調節可能な機械的連結手段（４３ｉ、７５ｉ）が配置されていることを特徴と する潜水艦。