JPH0450683A - 音波形のための窓及びその製造方法 - 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、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。

〔発明の背景〕

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。

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。

そのような窓は、一定の所望しない特徴を受けやすい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

〔発明の要約〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

他方、隔壁１２　、１４は、金属から形成され得る。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明のもう一つの好ましい態様が第２図に示される。

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。

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。

そのような技法は、当業界において既知である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

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。