JPH052873Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、水中航走体の頭部に装着される送受
波器に関する。

〔従来の技術〕

従来の水中航走体の送受波器としては、第３，
４，６図に示すようなものがあるが、まず第３図
に示すように、水中航走体Ｔの頭部には、海中の
目標を探知するために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。

そしてこの送受波器Ｎは、第４図若しくは第６
図に示すように、送受波用の振動子P′をそなえて
おり、同振動子P′は、縦振動の固有振動数調整用
の前方質量部材１０と後方質量部材１２との間に
積層された圧電素子１１を介装して構成されてい
る。なお、振動子P′には、前方質量部材１０およ
び後方質量部材１２の双方も含むものとする。

音響ゴム１は、振動子P′の前面に接着されてお
り、水中航走体Ｔの推進や深度圧によつて生じる
水圧をグリツドプレート３を介して剛性の高いバ
ツクプレート４に伝達し、音響ゴム１が過変形す
るのを防止している。

グリツドプレート３は層状になつており、グリ
ツドプレート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ツド９が振動防
止用として挿入されている。

バツクプレート４は、ボルト６によつて頭部外
殻５′に結合されており、振動子P′に接続された
リード線７が貫通するように、配線孔８が設けら
れている。

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。

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。

振動子P′の振動による歪は、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。

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を検出す
るようになつている。

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、第５図に示すようになつてい
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、パツド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。ここで、拘束点C′は前方質量部材１
０とグリツドプレート３との間のパツド９を指す
が、深度圧が音響ゴム面に作用すると、前方質量
部材１０はパツド９を介してグリツドプレート３
に強く押し付けられることになり、この点で振動
子P′の縦振動を拘束するのである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、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、グリツドプ
レート３にパツド９を介して拘束点C′で強く押え
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、振幅が制限さ
れたりして、送受波器の機能が損なわれるという
問題点がある。

また、水中航走体Ｔにそなえられた推進装置に
よる振動は、頭部外殻５′、バツクプレート４、
グリツドプレート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つて振動子
P′の縦振動が励起されることになり、これによつ
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。

本考案は、このような問題点を解決しようとす
るもので、外乱振動によつて振動子の縦振動を励
起させないようにしながら、しかも深度圧や着水
時の衝撃圧が圧電素子に影響を及ぼさないように
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。

〔問題点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、
水中航走体の頭部外殻に前方へ開口する穴が形成
されるとともに、この穴の内部に設けられた振動
子をそなえ、同振動子が、上記穴の前端部におけ
る内周部に外周部をＯリングを介し保持された前
方質量部材と、同前方質量部材の後端に前端を取
付けられた金属部材と、同金属部材の後端に前端
を取付けられるとともに外周部を上記穴の内周部
に固定された中央支持部材と、同中央支持部材の
後端に前端を取付けられた圧電素子と、同圧電素
子の後端に取付けられた後方質量部材とで構成さ
れて、上記前方質量部材の前面が外水に接するよ
うに配置されたことを特徴としている。

〔作用〕

上述の本考案の水中航走体の送受波器では、振
動子の縦振動モードの節の位置を中央支持部材に
よつて外殻で保持されているので、外乱振動によ
つて振動子の縦振動が励起されない。

また、外部流体の静水圧や着水時の衝撃圧を受
けた場合でも、これらの静水圧や衝撃圧は前方質
量部材、中央支持部材およびこれらの部材間に介
装されている金属部材にしか作用せず、したがつ
て中央支持部材と後方質量部材との間に介装され
ている圧電素子には作用しない。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の一実施例としての水
中航走体の送受波器について説明すると、第１図
はその縦断面図、第２図はその振動子の特性を示
す説明図であり、第１、２図中、第４，５，６図
と同じ符号はほぼ同様の部分を示している。

第１図に示すように、水中航走体の頭部外殻５
に前方へ開口するように形成された穴１７の内部
に、送受波用の振動子Ｐが設けられているが、こ
の振動子Ｐは、前方質量部材１０、中央支持部材
１３、後方質量部材１２、前方質量部材１０と中
央支持部材１３との間に介装された金属部材１６
および中央支持部材１３と後方質量部材１２との
間に介装された圧電素子１１をそなえて構成され
ている。すなわち、前方質量部材１０の後端に金
属部材１６の前端が取付けられ、同金属部材１６
の後端に中央支持部材１３の前端が取付けられて
いる。そして中央支持部材１３の後端に圧電素子
１１の前端が取付けられ、同圧電素子１１の後端
に後方質量部材１２が取付けられている。

ここで、前方質量部材１０の前面は外水に接す
るように配置されており、振動子Ｐは、そのほぼ
中央部を、ねじ結合部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。

頭部外殻５の穴１７の縮径部には、雌ねじ部１
４が形成されていて、振動子Ｐの中央支持部材１
３と螺合するようになつている。

したがつて、振動子Ｐに作用する深度圧や着水
時の衝撃圧は前方質量部材１０、金属部材１６、
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。

なお、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が介装されている。す
なわち、前方質量部材１０は、穴１７の前端部に
おける内周部に、外周部をＯリング１８を介し保
持されている。

また、振動子Ｐの後部からは圧電素子１１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。

本考案の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。

そして、圧電素子１１から中央支持部材１３、
金属部材１６および前方質量部材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。

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によつて受感され、リード
線７を通じて図示しない管制部に入力される。

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、海中の目標を探知する。

また、この縦方向の固有振動は、前方質量部材
１０、金属部材１６および中央支持部材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（第２図参照）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、第２図に示すように、その中
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となつている。

したがつて、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励起しない。

また、前方質量部材１０の前面に作用する深度
圧や着水時の衝撃圧が圧電素子１１には作用しな
いので、圧電素子１１の損傷や特性変化を防止す
ることができる。

なお、超音波振動子Ｐの縦振動の周波数は10K
Hz以上であるので、この周波数領域では外殻５は
見かけ上剛体とは見られず、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、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まで到達して反射され、また前方質量
部材１０まで返つ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５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。

また、中央支持部材１３のＣ点で振動の節が形
成され、且つ振動子Ｐの１次固有振動数が目標振
動数に一致するように、圧電素子１１や前後方質
量部材１０，１２の寸法は決定されている。これ
は一般的な振動子設計法による。

なお、振動子Ｐにおける中央支持部材１３を、
接着剤で固着してもよいし、あるいは係止ピンを
貫通させて取付けてもよいが、いずれにしても振
動子Ｐの中央支持部材１３が水中航走体外殻５の
穴１７の内壁に保持される。

〔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、水中航走体の頭部外殻５に前方
へ開口する穴１７が形成されるとともに、この穴
１７の内部に設けられた振動子Ｐをそなえ、同振
動子Ｐが、上記穴１７の前端部における内周部に
外周部をＯリング１８を介し保持された前方質量
部材１０と、同前方質量部材１０の後端に前端を
取付けられた金属部材１６と、同金属部材１６の
後端に前端を取付けられるとともに外周部を上記
穴１７の内周部に固定された中央支持部材１３
と、同中央支持部材１３の後端に前端を取付けら
れた圧電素子１１と、同圧電素子１１の後端に取
付けられた後方質量部材１２とで構成されて、上
記前方質量部材１０の前面が外水に接するように
配置されるという簡素な構成で、次のような効果
ないし利点が得られる。

(1) 拘束点Ｃで振動モード１５の節の位置になる
ので、外乱振動によつて振動子Ｐの縦振動が励
起されず、これにより送受波器の機能が損なわ
れることはない。

(2) 前方質量部材１０の前面に作用する深度圧や
着水時の衝撃圧が圧電素子１１には作用しない
ので、圧電素子１１の損傷や特性変化を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本考案の一実施例としての水中航
走体の送受波器を示すもので、第１図はその縦断
面図、第２図はその振動子の特性を示す説明図で
あり、第３〜６図は従来の水中航走体の送受波器
を示すもので、第３図はその水中航走体頭部への
装着状態を示す側面図、第４図はその縦断面図、
第５図はその振動子の特性を示す説明図、第６図
はその他の例を第４図に対応させて示す縦断面図
である。 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、
１４……雌ねじ部、１５……縦方向固有振動モー
ド、１６……金属部材、１７……穴、１８……Ｏ
リング、Ｃ……拘束点、Ｐ……振動子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水中航走体の頭部外殻５に前方へ開口する穴１
   ７が形成されるとともに、この穴１７の内部に設
   けられた振動子Ｐをそなえ、同振動子Ｐが、上記
   穴１７の前端部における内周部に外周部をＯリン
   グ１８を介し保持された前方質量部材１０と、同
   前方質量部材１０の後端に前端を取付けられた金
   属部材１６と、同金属部材１６の後端に前端を取
   付けられるとともに外周部を上記穴１７の内周部
   に固定された中央支持部材１３と、同中央支持部
   材１３の後端に前端を取付けられた圧電素子１１
   と、同圧電素子１１の後端に取付けられた後方質
   量部材１２とで構成されて、上記前方質量部材１
   ０の前面が外水に接するように配置されたことを
   特徴とする、水中航走体の送受波器。