JP4523450B2

JP4523450B2 - 船舶の放出水雑音を遮蔽する方法

Info

Publication number: JP4523450B2
Application number: JP2005048310A
Authority: JP
Inventors: 眞吾山田; 英親後藤
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: JP2006232050A

Description

本発明は、海洋観測船等の音響センサを使用する船舶において、機器冷却海水等の船外への放出水が水中に入る時に発生する水中雑音を、音響センサに対して吸音及び遮音する船舶の放出水雑音を遮蔽する方法に関する。

船舶においては、機器冷却海水や消火ライン等の船外への放出水が、水面上に放出される場合には、水中（以下又海中、湖中等も含む）に入る時に水面（以下海面、湖面等も含む）近傍で水中雑音が発生し、また、水中に放出される場合は、放出用の配管及び管内流体に乗っている管系のキャビテーション音やモータ音などの音が直接水中に放出されて水中雑音が発生する。通常の船舶では、この水中雑音が発生しても、特に問題は生じないが、漁船や海洋観測船等の魚群探知機や音響測深機等の音響センサを使用する船舶では、この水中雑音により音響観測がその影響を受けて、正確な観測データを得ることができないという問題がある。特に船が停止している時には、推進器によって発生する水中雑音が無いので、この放出水による水中雑音が目立つことになる。そのため、この船外への放出水から発生する水中雑音を遮蔽できれば、観測をより正確に又より効率良くできるようになる。

一方、気泡を含んだ気泡性流体は、水中において吸音及び遮音効果があることが知られている。つまり、吸収効率のよい周波数は気泡の固有振動数と密接な関係を持っており、また、水や海水は気泡を含むと比重や弾性率が変化し、音の伝播速度が低下し、吸収損失が増加する。また、この気泡は、水中に混合した場合、浮力により上昇し水面で消滅するが、マイクロバブルと呼ばれる１０μｍφ〜１００μｍφ程度の微細な気泡になって、気泡径が小さくなると、浮上速度が遅くなり水中に吸収だれる形で消滅するようになる。このマイクロバブルの寿命は、例えば、１０μｍφ〜４０μｍφ程度の海水マイクロバブルで１０秒〜数十秒とも言われている。

そして、マイクロバブルではないが、この気泡の性質を利用して、砂杭を取り囲むように配設された気泡発生装置から気泡群を発生させて、砂杭鋼管の振動による放射雑音を低減する水中騒音防止装置付き砂杭打船が提案されたり、トンネルタイプのサイドスラスターの前後に開口部を持つ気泡噴出装置から気泡を噴射してサイドスラスタからの放射雑音を低減する船舶におけるサイドスラスタ装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
実開平０１−１１９４３１号公報実開平０３−４０１９８号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、船外への放出水から発生する水中雑音を遮蔽できる船舶の放出水雑音を遮蔽する方法及び船舶の放出水雑音の遮蔽装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法は、船舶から外部に排出され、水中雑音を発生する放出水に対して、該放出水が水中に放出された時に発生する水中雑音を遮音する船舶の放出水雑音を遮蔽する方法であって、前記放出水にマイクロバブルを混入させて前記放出水と共にマイクロバブルを放出することにより、前記放出水が水中に放出された時に発生する水中雑音を、前記放出水に混入されて水中に供給されたマイクロバブルにより遮音することを特徴とする。
また、上記の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法において、マイクロバブル混入装置を前記放出水の放出管の外側に設けてマイクロバブル混入水を作ってから、混入管により前記放出管の前記放出水に前記マイクロバブル混入水を混入する。

なお、この「水」は海水や川水や湖水等の多種多様な水も含むものとする。つまり、「水中」は海中や川中、湖水中等を含む。また、「水中に放出」は水面上に放出した放出水が水面経由で水中に入る場合も、直接水中に放出する場合も含む。

上記の構成によれば、放出水中に含まれたマイクロバブルは暫く消えずに水中に滞留するので、マイクロバブルは放出水の拡がりにつれて拡がり、放出水が水中に入る部分を囲むことができるので、放出水が水中に入る時に生じる水中雑音を吸音及び遮音できる。

また、本発明の参考となる船舶の放出水雑音を遮蔽する方法は、船舶から外部に排出された放出水の周囲の少なくとも一部に、マイクロバブルの混入水を供給することにより、前記放出水が水中に放出された時に発生する水中雑音を、前記混入水と共に水中に供給されたマイクロバブルにより遮音することを特徴とする。

この構成によれば、既存の放出管を加工することなく、新たなマイクロバブル混入水を供給する配管を設け、放出水の周囲にマイクロバブル混入水を供給することにより、放出水にマイクロバブルを混入したり、放出水と音響センサの間にマイクロバブル混入水の壁を設けて、放出水が水中に入る時に生じる水中雑音を吸音及び遮音できる。

また、本発明の参考となる船舶の放出水雑音の遮蔽装置は、船舶から外部に排出する放出水に、マイクロバブルを混入するマイクロバブル混入装置を備えて構成される。あるいは、船舶から外部に排出された放出水の周囲の少なくとも一部に、マイクロバブルの混入水を供給するマイクロバブル混入水供給装置を備えて構成される。

これらの構成の船舶の放出水雑音の遮蔽装置により、上記の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法を実施できる。

本発明の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法及び本発明の参考となる船舶の放出水雑音の遮蔽装置によれば、船体からの放出水にマイクロバブルを含ませたり、マイクロバブル混入水の周囲に放出することにより、マイクロバブルにより、放出水から発生する水中雑音を遮蔽でき、音響センサ等に対する悪影響を低減できる。

以下図面を参照して本発明の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法及び本発明の参考となる船舶の放出水雑音の遮蔽装置の実施の形態について説明する。

図１〜図４に示すように、本発明の参考となる実施の形態の船舶の放出水雑音の遮蔽装置１０Ａを備えた船舶1は、エンジン冷却海水等の放出水Ｗを放出するための舷側２に開口部３ａを持つ放水管３を備えている。図１と図２では、この開口部３ａは水面上に配置され、図３と図４では、この開口部３ａは水面下、即ち、水中に配置されている。

この放出管３の途中に、バッファタンク１１を設け、このバッファタンク１１内に設けたマイクロバブル発生装置１２によりマイクロバブル混合水（黒い線や部分でマイクロバブルが含まれていることを模式的に示す）Ｗｂを発生させて、このマイクロバブル混合水Ｗｂを放出水Ｗに混入させて、舷側２の開口部３ａから共に放出する。

なお、図１と図３ではバッファタンク１１とマイクロバブル発生装置１２を設けてマイクロバブルを発生させているが、図２と図４のように、バッファタンク１１とマイクロバブル発生装置１２を設けずに、マイクロバブル混入装置１３を放出管３の外側に設けてマイクロバブル混入水Ｗｂを作ってから、混入管１４により放出管３の放出水Ｗにマイクロバブル混入水Ｗｂを混入してもよい。

これらの構成によれば、マイクロバブルが放出水Ｗと共に水中に放出される。このマイクロバブルはすぐに消えずに、放出水Ｗが排出された水面又は水中の近傍に滞留する。この滞留したマイクロバブルの吸音効果と遮音効果により、次々と放出されてくる放出水Ｗが水面と衝突することや渦流ができること等によって発生する水中雑音や、放出管３に乗ってしまっている音が直接水中に放出されること等によって発生する水中雑音を吸音及び遮音する。これにより、この船舶１に搭載した音響センサ４への水中雑音の影響を低減することができる。

次に、本発明の参考となる実施の形態について説明する。図５〜図８に示すように、本発明の参考となる実施の形態の船舶の放出水雑音の遮蔽装置１０Ｂを備えた船舶１は、エンジン冷却海水等の放出水Ｗを放出するための舷側２に開口部３ａを持つ放出管３を備えている。この放出管３の開口部３ａの近傍又は、放出管３から放出された放出水Ｗが水面に衝突する部分の近傍に、マイクロバブル混入装置１３で作ったマイクロバブル混入水Ｗｂを放出するマイクロバブル放出管１５を設ける。図５と図７はマイクロバブル放出管１５の開口部１５ａを水面上に設けた場合を示し、図６と図８はマイクロバブル放出管１５の開口部１５ａを水面下即ち水中に設けた場合を示す。

なお、このマイクロバブル放出管１５は船体側に必ずしも固定配管する必要はなく、必要に応じて、甲板上から延びるフレキシブルホース等を用いてもよい。このように構成すると、既存の船体に新たな開口部１５ａを設けるような工作が不要となるので、既存の船にも容易に船舶の放出水雑音の遮蔽装置１０Ｂを設けることができる。

更に、図９に示すように、放出管３の周りに、マイクロバブル放出管１５を設けた二重管構造とし、放出水Ｗをマイクロバブル混入水Ｗｂで包み込みながら放出するように構成してもよい。

このマイクロバブル放出管１５から放出されるマイクロバブルは、すぐに消えずに、一部が水中で段々小さくなり消失するが、しばらくの間、放出部分の近傍の水面の近傍や水中に滞留する。そのため、このマイクロバブルが放出水Ｗと混合し、あるいは、放出水Ｗの周囲を囲み、マイクロバブルの吸音効果と遮音効果により、次々と放出されてくる放出水Ｗが水面と衝突すること等によって発生する水中雑音や、放出管３に乗ってしまっている音が直接水中に放出されること等によって発生する水中雑音を吸音及び遮音する。これにより、この船舶１に搭載した音響センサ４への水中雑音の影響を低減する。

このマイクロバブル発生装置１２としては、加圧溶解水槽を用いて、ポンプで送られてきた液体にコンプレッサで気体を吹き込んで溶かし、加圧水を作り、これを減圧することにより、過剰となった溶解気体を気泡として析出させる装置を用いることができる。この装置は、浮上分離法で汎用されている装置であり、装置のスペースは大きくなるが、流量・圧力の調整ができ、気泡径を小さく、均一化でき、気泡数が多くなる。その一方、長時間の運転の場合に初期状態を維持できないという問題や操作が複雑であるという問題がある。

その他にも、マイクロバブル発生装置１２としては、装置の中心部に液体と気体の２層旋回流を発生させ、回転軸部分に空洞を形成し、この空洞を竜巻状に細くして強力な回転剪断力を発生させ、装置の上部から気体を空洞部に吸引し、この気体空洞部を回転制御作用で剪断・破砕することによってマイクロバブルを大量に発生するマイクロバブルエアレータ装置や、多数の微細孔に通気して気泡を作る散気板を用いた装置や、気体を含んだ液体を攪拌することにより気体を剪断し気泡化する攪拌混合装置や、加圧下で気体を液体に溶解させ、それを減圧することにより過剰となった溶解気体を気泡として析出させるポンプサクション装置等がある。

また、マイクロバブル混入装置１３としては、上記の装置を用いることもできるが、エジェクタを用いることにより、激しい気液混合により気体を液体に溶解させ剪断により気泡化する装置を使用することができる。この装置は、気液接触のための装置として用いられている装置であり、構造が簡単で、気泡径は比較的大きく、気泡数は比較的少ないが、液流量が大きく噴流が得られるという効果がある。

そして、マイクロバブル発生装置１２やマイクロバブル混入装置１３の種類やその制御によって、マイクロバブルの気泡径の分布が異なり、また、気泡径や気泡径の分布等により、吸音や遮音できる音の周波数成分が異なるため、言い換えれば、周波数毎の減衰係数が異なるため、より効率よく吸音及び遮音しようとすると、これらの装置１２，１３の制御が必要となる。なお、この減衰係数は一例ではあるが、４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚで２０ｄＢ／ｃｍ程度〜４０ｄＢ／ｃｍ程度にもなる。

そのため、これらの本発明に係る実施の形態や本発明の参考となる実施の形態において、自船所有の音響センサ４又は専用に装備したハイドロホン(図示しない)で放出音を受信して、周波数分析器１６により水中雑音の周波数解析を行い、この結果を基に出力コントローラ１７により、対象の周波数の水中雑音を低減するマイクロバブルの径や量になるように、マイクロバブル発生装置及び混入装置１２，１３を制御するように構成する。

あるいは、この対象周波数とマイクロバブルの径と量の関係と、放出水Ｗから発生する水中雑音の低減対象の周波数を予め実測や実験等により求めておいて、この対象周波数を吸音及び遮音するマイクロバブルの径と量を発生するように出力コントローラ１７によりマイクロバブル発生装置及び混入装置１２，１３の制御を行うように構成する。

上記の構成の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法及び船舶の放出水雑音の遮蔽装置によれば、マイクロバブル混入水Ｗｂを放出水Ｗに混合したり、放出水Ｗ放出の周囲、あるいは、放出水Ｗと音響センサ４の間等に供給できるので、放出水Ｗから発生する水中雑音を遮蔽でき、音響センサ４等に対する悪影響を低減できる。

また、本発明に係る実施の形態では、バッファタンク１１とマイクロバブル生装置１２により、直接放出水Ｗに混入したり、マイクロバブル混入装置１３によりマイクロバブルを混入したマイクロバブル混入水Ｗｂを作ってから放出水Ｗに混入するので、より均一にマイクロバブルを放出水Ｗに混入できる。また、放出管３だけで、新らたにマイクロバブル放出管１５を設ける必要がなくなる。

また、本発明の参考となる実施の形態では、放出水Ｗを囲うように、あるいは、音響センサ４への音響伝播路を塞ぐように、マイクロバブル混入水Ｗｂを供給するので、放出水Ｗの量の変化に依らず、略所定の濃度のマイクロバブル混入水Ｗｂを所定の部分に供給でき、安定して、放出水Ｗから発生する水中雑音を遮蔽できる。また、放出水Ｗと音響センサ４の間のみにマイクロバブル混入水Ｗｂを供給する場合は、マイクロバブル発生量が少なくて済む。

バッファタンクを用いた、水面上へ放出される放出水に対する、本発明に係る実施の形態の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法を示す図である。バッファタンクを用いない、水面上へ放出される放出水に対する、本発明に係る実施の形態の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法を示す図である。バッファタンクを用いた、水面下へ放出される放出水に対する、本発明に係る実施の形態の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法を示す図である。バッファタンクを用いない、水面下へ放出される放出水に対する、本発明に係る実施の形態の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法を示す図である。マイクロバブル放出管の出口を水面上に設け、水面上へ放出される放出水に対する、本発明の参考となる実施の形態の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法及び船舶の放出水雑音の遮蔽装置を示す図である。マイクロバブル放出管の出口を水面下に設け、水面上へ放出される放出水に対する、本発明の参考となる実施の形態の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法及び船舶の放出水雑音の遮蔽装置を示す図である。マイクロバブル放出管の出口を水面上に設け、水面下へ放出される放出水に対する、本発明の参考となる実施の形態の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法及び船舶の放出水雑音の遮蔽装置を示す図である。マイクロバブル放出管の出口を水面下に設け、水面下へ放出される放出水に対する、本発明の参考となる実施の形態の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法及び船舶の放出水雑音の遮蔽装置を示す図である。放出管の周りに、マイクロバブル放出管を設けた二重管構造を示す図である。

符号の説明

１船舶
２舷側
３放出管
３ａ開口部
４音響センサ
１０Ａ，１０Ｂ船舶の放出水雑音の遮蔽装置
１１バッファタンク
１２マイクロバブル発生装置
１３マイクロバブル混入装置
１４混入管
１５マイクロバブル放出管
１５ａ開口部
Ｗ放出水
Ｗｂマイクロバブル混合水

Claims

船舶から外部に排出され、水中雑音を発生する放出水に対して、該放出水が水中に放出された時に発生する水中雑音を遮音する船舶の放出水雑音を遮蔽する方法であって、前記放出水にマイクロバブルを混入させて前記放出水と共にマイクロバブルを放出することにより、前記放出水が水中に放出された時に発生する水中雑音を、前記放出水に混入されて水中に供給されたマイクロバブルにより遮音することを特徴とする船舶の放出水雑音を遮蔽する方法。
マイクロバブル混入装置を前記放出水の放出管の外側に設けてマイクロバブル混入水を作ってから、混入管により前記放出管の前記放出水に前記マイクロバブル混入水を混入することを特徴とする請求項1記載の船舶の放出水雑音を遮蔽する方法。