JPH0790119A - 水中音波反射低減材用樹脂組成物及び水中音波反射低減材 - Google Patents

水中音波反射低減材用樹脂組成物及び水中音波反射低減材

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JPH0790119A
JPH0790119A JP23367593A JP23367593A JPH0790119A JP H0790119 A JPH0790119 A JP H0790119A JP 23367593 A JP23367593 A JP 23367593A JP 23367593 A JP23367593 A JP 23367593A JP H0790119 A JPH0790119 A JP H0790119A
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reflection reducing
underwater acoustic
acoustic wave
reducing material
wave reflection
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Takayoshi Hyodo
孝義 兵藤
Norimichi Murakami
訓通 村上
Shigeru Akashi
茂 赤司
Kiminori Araki
公範 荒木
Hiroshi Horii
浩 堀井
Naoki Takagaki
直樹 高垣
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 音響伝搬定数を十分に変化させることが可能
で、かつ精度良く空隙量を調整することができ、有効な
反射低減効果を得ることができると共に、気泡に水が浸
透するのを有効に防止した水中音波反射低減材用樹脂組
成物及び水中音波反射低減材を提供することを目的とす
る。 【構成】 この発明の水中音波反射低減材用樹脂組成物
は、軟質の粘弾性反応性樹脂2に軟質の壁を有するマイ
クロバルーン3を分散させてなることを特徴とする。ま
たこの発明の水中音波反射低減材は、前記樹脂組成物を
硬化させてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は水中音波反射低減材用
樹脂組成物及び水中構造物や水中航走体の水深の浅い低
水圧下において使用される水中音波反射低減材に係わ
り、更に詳しくは空隙率の調整が容易な水中音波反射低
減材用樹脂組成物及び水中音波反射低減材に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】水中音響機器近傍の音響反射音低減や、
水中の構造物及び水中航走体の被探知防止のために水中
音波反射低減材が装着使用されている。図7に示すよう
に、この水中音波反射低減材10を水中の鋼板11に装
着して音波を伝搬させた際、水中音波反射低減材10の
音波の反射低減効果ER(dB)は次の(1)式で示され
る。
【0003】 ER=─20log|(zi ─zw )/(zi +zw )|……(1) ここで、zi は水と水中音波反射低減材10の界面の音
響インピーダンス密度、zw は水の音響インピーダンス
密度である。水と水中音波反射低減材10の界面の音響
インピーダンス密度zi は次の(2)式で示される。 ここで、z0 は水中音波反射低減材10の固有音響イン
ピーダンス、zL は鋼板11の固有音響インピーダン
ス、γは水中音波反射低減材10の伝搬定数、xは水中
音波反射低減材10の厚さである。
【0004】水中音波反射低減材10の伝搬定数γは次
の(3) 式で示される。 γ=α+jk=(η/2+j)・ω/c ……(3) ここで、αは減衰係数、kは波長定数、ωは角周波数、
ηは水中音波反射低減材10の弾性的損失係数、cは伝
搬速度である。水中音波反射低減材10の固有音響イン
ピーダンスz0 は次の(4) 式で示される。
【0005】 z0 =ρc ……(4) ここで、ρは水中音波反射低減材10の密度である。以
上のことから、許容される厚さにおいて、水中音波反射
低減材10の伝搬速度cと弾性的損失係数ηにより定ま
る水中音波反射低減材10の伝搬定数γ、及び水中音波
反射低減材10の密度ρを適当に調整することにより、
水中音波反射低減材10を鋼板11に装着使用したとき
の必要な反射低減効果が得られることが分かる。
【0006】ところで従来の薄型(水の波長の1/8以
下)の水中音波反射低減材は、例えば、軟質のゴム等の
粘弾性材料にアルミナ等の充填剤を混合し、その充填剤
の表面に付着した気泡を利用して粘弾性材料中に気泡を
含有させた構成となっている。気泡を粘弾性材料中に含
ませることにより水中音波反射低減材の音響伝搬定数γ
を変化させて、水中の構造物及び水中航走体に装備する
ことにより水中音波反射低減効果を得ている。
【0007】また、粘弾性材料中にガラスバルーン等の
硬質バルーンを充填して構成された水中音波反射低減材
が知られている。硬質バルーン内に有する気泡を粘弾性
材料中に含ませることにより、上述同様に水中音波反射
低減材の音響伝搬定数γを変化させている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
前者の水中音波反射低減材は、必要な空隙量を粘弾性材
料中に含有させるためには、充填剤の形状や大きさを均
一にすると共に、この充填剤と粘弾性材料との混合及び
硬化時の加工条件により気泡の付着量を調整するので、
精度良く空隙量を調整することが困難である。さらに粘
弾性材料が水中で吸水する場合には、気泡にも水が浸透
し粘弾性材料中の空隙量が減少すると言う問題があっ
た。
【0009】また後者の水中音波反射低減材にあって
は、粘弾性材料が水中で吸水しても、気泡に水が浸透し
難い反面、硬質のバルーンを充填した粘弾性材料では音
圧による粘弾性材料の変形が生じないため、十分に水中
音波反射低減材の音響伝搬定数を変化させることができ
ず、有効な反射低減効果を得ることができないと言う問
題があった。
【0010】この発明はかかる従来の課題に着目して案
出されたもので、音響伝搬定数を十分に変化させること
が可能で、かつ精度良く空隙量を調整することができ、
有効な反射低減効果を得ることができると共に、気泡に
水が浸透するのを有効に防止した水中音波反射低減材用
樹脂組成物及び水中音波反射低減材を提供することを目
的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するこの
発明の水中音波反射低減材用樹脂組成物は、軟質の粘弾
性反応性樹脂に軟質の壁を有するマイクロバルーンを分
散させてなることを要旨とするものである。またこの発
明の水中音波反射低減材は、前記樹脂組成物を硬化させ
てなることを要旨とするものである。
【0012】
【作用】この発明は上記のように構成され、軟質の粘弾
性反応性樹脂中に軟質の壁を有するマイクロバルーンを
有しているため、音圧により水中音波反射低減材に変形
が生じ、水中音波反射低減材の音響伝搬定数を十分に変
化させることができる。また、マイクロバルーンの含有
量の調整により水中音波反射低減材の体積空隙率を調整
するため、その体積空隙率を所望の値に精度良く調整す
ることができる。またさらに、マイクロバルーンの軟質
の壁により空隙部への水の浸透を有効に防止できる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。図1は
この発明の水中音波反射低減材の1例を示す一部断面拡
大正面図であり、水中音波反射低減材1は軟質の粘弾性
反応性樹脂2に軟質の壁を有するマイクロバルーン3を
均質に分散させた水中音波反射低減材用樹脂組成物を硬
化させて構成されている。
【0014】前記反応性樹脂2は、例えばウレタン樹脂
やウレア樹脂等が適して用いられる。そしてこの反応性
樹脂2のJIS硬さ(Hs)は30〜85が好ましい。
JIS硬さ(Hs)85を超えると、反応性樹脂2に空
隙が含有されても音圧による反応性樹脂2の変形が生じ
ないため、水中音波反射低減材1の音響伝搬定数を十分
に変化させることができない。JIS硬さ(Hs)30
未満であると、十分な強度を得ることができない。
【0015】前記マイクロバルーン3は反応性樹脂2中
に略均一に分散して配置され、球状の軟質壁を有し、中
が空洞となっている。このマイクロバルーン3は例え
ば、塩化ビニリデン系またはアクリロニトリル系共重合
体等の有機化合物から構成されている。マイクロバルー
ン3の径は10〜1000μm、さらに好ましくは50
〜200μmであることがよい。10μm未満では音波
反射低減効果がなく、1000μmを越えるとマイクロ
バルーン3の製造が困難である。
【0016】また前記水中音波反射低減材1の体積空隙
率は3〜60%であることが好ましい。3%未満または
60%を超える体積空隙率では、水中音波反射低減材1
の音響伝搬定数を十分に変化させることができない。前
記水中音波反射低減材1は、構造体表面に水中音波反射
低減材用樹脂組成物の硬化物をねじ止めまたは接着する
方法、あるいは、未硬化の水中音波反射低減材用樹脂組
成物を被着体表面に塗布後、硬化させ接着する方法によ
り構造体に装着することができる。
【0017】上述したこの発明の水中音波反射低減材1
は、軟質の粘弾性反応性樹脂2中に軟質の壁を有するマ
イクロバルーン3を有しているため、音圧により水中音
波反射低減材1に変形が生じ、水中音波反射低減材1の
音響伝搬定数を十分に変化させることができる。また、
マイクロバルーン3の含有量の調整により水中音波反射
低減材1の体積空隙率を調整するため、その体積空隙率
を所望の値に精度良く調整することができる。またさら
に、反応性樹脂2が水中で吸水する場合であっても、マ
イクロバルーン3の軟質の壁により空隙部への水の浸透
が阻止され、空隙量の減少を防止することができる。
【0018】次に、上述した構成よりなる水中音波反射
低減材の体積空隙率を変化させて行った伝搬速度及び反
射低減効果の測定試験について説明する。伝搬速度の測定 反応性樹脂2にJIS硬さ(Hs)が80のウレタン樹
脂を使用し、マイクロバルーン3にアクリロニトリル系
共重合体からなる内径が50〜200μmのマイクロバ
ルーン(商品名:F80ED 松本油脂製 )を使用して、上述
の水中音波反射低減材1を作製した。マイクロバルーン
3の含有量は体積空隙率が、それぞれ10%、20%、
30%となるように調整してウレタン樹脂に配合し、マ
イクロバルーン3が略均一に分散した状態で硬化させ、
厚さ6mm縦横がそれぞれ150mmの水中音波反射低減材
1を3種類得た。
【0019】この3種類の水中音波反射低減材1を、図
2に示すように水深1mの水中に配置し、水中音波反射
低減材1の中心軸yーy上に送波器Aと受波器Bが対向
するように配置した。また、送波器Aと水中音波反射低
減材1の距離は1m、受波器Bと水中音波反射低減材1
の距離は0.2mとした。測定は、送受波器間に水中音
波反射低減材1がある場合とない場合の送波器Aから送
波した音波を受波器Bで受波した波形を、デジタルオシ
ロスコープCで観察し、それぞれの波形の時間差Δtを
測定した。水中音波反射低減材1の伝搬速度cを次の
(5) 式により求めた。
【0020】 c=1/(Δt/x+1/cw ) ……(5) ここで、xは水中音波反射低減材1の厚さ、cw は水の
伝搬速度である。その結果を図5に示す。但し、横軸は
周波数(kHz)、縦軸は伝搬速度(m/s)である。反射低減効果の測定 上記と同様の構成からなる3種類の水中音波反射低減材
1を、図3に示すように厚さ16mm、縦横がそれぞれ1
50mmの鋼板4にプラスチックねじ5で取り付け、供試
体6とした。この供試体6を、図4に示すように水深1
mの水中に配置し、供試体6の中心軸zーz上に受波器
Dと送波器Eの順で配置した。また、受波器Dと水中音
波反射低減材1の距離は1m、受波器Dと送波器Eの距
離は0.5mとした。測定は送波器Eから送波した音波
の供試体6の反射波を受波器Dで受波し、受波信号の送
受波感度積ATT1(dB)を測定した。また、供試体
6の代わりに鋼板4だけの反射波の送受波感度積ATT
2(dB)も測定した。水中音波反射低減材1の反射低
減効果ER(dB)は次の(6) 式により求めた。
【0021】 ER=−(ATT1−ATT2) ……(6) その結果を図6に示す。但し、横軸は周波数(kH
z)、縦軸は反射低減効果(dB)である。図5から明
らかなように、体積空隙率が10%の水中音波反射低減
材1aの伝搬速度cは480〜670(m/s)、体積
空隙率が20%の水中音波反射低減材1bの伝搬速度c
は350〜550(m/s)、体積空隙率が30%の水
中音波反射低減材1cの伝搬速度cは300〜500
(m/s)を示し、軟質の粘弾性反応性樹脂2に軟質の
壁を有するマイクロバルーン3を含有させて水中音波反
射低減材1の体積空隙率を変化させることにより、水中
音波反射低減材1の伝搬速度cを十分に変化させうるこ
とが分かる。
【0022】即ち、水中音波反射低減材1の音響伝搬定
数γは前述の(3) 式に示すように、水中音波反射低減材
の伝搬速度cと弾性的損失係数ηとで定まる。伝搬速度
cは主に、体積空隙率を変えて変化させることができ、
弾性的損失係数ηは主に、使用する樹脂の弾性的損失係
数を変えて変化させることができる。従って、この発明
の水中音波反射低減材1は伝搬速度cを十分に変化させ
ることができるため、音響伝搬定数γを適切な値に調整
することが可能となる。
【0023】また図6から明らかなように、水中音波反
射低減材1aは周波数が55〜63(kHz)におい
て、水中音波反射低減材1bは周波数は36〜43(k
Hz)において、水中音波反射低減材1cは周波数は3
2〜38(kHz)において10dB以上の反射低減効
果を示す。このことから軟質の粘弾性反応性樹脂2に軟
質の壁を有するマイクロバルーン3を含有させて体積空
隙率を変化させることにより、良好な反射低減効果が得
られることが分かる。
【0024】
【発明の効果】この発明は上述したように軟質の粘弾性
反応性樹脂中に軟質の壁を有するマイクロバルーンを有
しているため、音圧により水中音波反射低減材に変形が
生じ、水中音波反射低減材の音響伝搬定数を十分に変化
させることができ、必要な音響伝搬定数を有する水中音
波反射低減材を容易に得ることができる。また、マイク
ロバルーンの含有量の調整により水中音波反射低減材の
体積空隙率を調整するため、その体積空隙率を所望の値
に精度良く調整することができる。従って、使用条件に
適合した水中音波反射低減効果を得ることが可能であ
る。
【0025】またさらに、マイクロバルーンの軟質の壁
により空隙部への水の浸透を有効に防止することができ
るので、水中に長時間おかれても体積空隙率が変化する
ことがなく、耐水耐久性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の水中音波反射低減材の1例を示す一
部断面拡大正面図である。
【図2】図1の水中音波反射低減材の伝搬速度の測定試
験を示す説明図である。
【図3】反射低減効果の測定に使用される供試体の断面
図である。
【図4】図1の水中音波反射低減材の反射低減効果の測
定試験を示す説明図である。
【図5】図1の水中音波反射低減材の伝搬速度の測定結
果を示すグラフ図である。
【図6】図1の水中音波反射低減材の反射低減効果の測
定結果を示すグラフ図である。
【図7】水中音波反射低減材の反射低減効果を説明する
説明図である。
【符号の説明】
1 水中音波反射低減材 2 反応性樹脂 3 マイクロバルーン 4 鋼板 6 供試体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤司 茂 神奈川県横浜市港南区大久保2−13−18 (72)発明者 荒木 公範 神奈川県平塚市追分2番1号 横浜ゴム株 式会社平塚製造所内 (72)発明者 堀井 浩 神奈川県平塚市追分2番1号 横浜ゴム株 式会社平塚製造所内 (72)発明者 高垣 直樹 神奈川県平塚市追分2番1号 横浜ゴム株 式会社平塚製造所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟質の粘弾性反応性樹脂に軟質の壁を有
    するマイクロバルーンを分散させてなる水中音波反射低
    減材用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の樹脂組成物を硬化させて
    なる水中音波反射低減材。
JP23367593A 1993-09-20 1993-09-20 水中音波反射低減材用樹脂組成物及び水中音波反射低減材 Expired - Lifetime JPH0794608B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111928736A (zh) * 2020-06-18 2020-11-13 天津科技大学 一种原位自膨胀水下伪装体
JP2020187219A (ja) * 2019-05-13 2020-11-19 三菱重工業株式会社 反射音制御構造

Cited By (3)

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JP2020187219A (ja) * 2019-05-13 2020-11-19 三菱重工業株式会社 反射音制御構造
CN111928736A (zh) * 2020-06-18 2020-11-13 天津科技大学 一种原位自膨胀水下伪装体
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