(57)【要約】  【課題】    【解決手段】  水中環境においてノイズ放出を低減するシステムを示す。このシステムは、任意の２つの流体環境における複数の用途に拡張することができ、１つの流体（気体）が取り囲まれた共振器ボリューム内に含まれ、この共振器ボリュームが外環境と前記共振器本体の開端で連結されているものである。前記共振器は、固体パネル内に構成された気体含有（例えば空気）ヘルムホルツ共振器として働くものであり、前記固体パネルはノイズ発生源近傍の流体媒体中（例えば海水中）に沈められる。前記共振器内に捕らわれた空気ボリュームの振動により、一定のノイズエネルギーが低減され、また前記システムの環境下に伝えられる一般的なノイズが低減される。  【選択図】      図９
2016538600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中ノイズを低減するシステムであって、
固体パネルであって、当該パネル上の任意の所与の位置で厚みを有するものであり、且つ、全体として対向する２つのパネル面を有するものである、前記固定パネルと、
前記パネル内に定義される複数の共振器空洞部と
を有するものであり、
それぞれの共振器空洞部は、前記パネル内の閉端と、開端とを有するものであり、前記共振器空洞部の内部は前記開端を通じて前記パネルの周囲と流通するものであり、
それぞれの共振器空洞部はさらに、前記パネル内でボリュームを定義するものであり、このボリュームは前記共振器空洞部の幾何学的構造によって形容されるものであり、
それぞれの共振器空洞部は、前記共振器空洞部の前記ボリュームの少なくとも一部が前記開端より高い位置に配置されて或る量の気体を前記共振器空洞部内に捕らえることができるように、前記パネル内に構成され且つ配置されるものである
システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、それぞれの共振器空洞部は、さらに、拡大部分を前記パネルの第１の面の近位に、且つ、より幅狭なネックを含み前記拡大部分と前記パネル周囲とを当該ネック部分を通じて連結する第２の部分を前記パネルの第２の面の近位に有するものである、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記共振器空洞部は、前記パネルの固体構造内に成形された空間を有するものである、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに前記共振器空洞部の前記閉端に近位の前記パネル面にカバー層を有するものであり、前記カバー層は部分的に透過な構造を有するものであり、少なくとも前記カバー層は前記共振器構造部の前記開端を覆うものである、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記部分的に透過な構造は、穿孔処理された格子形状を有し、液体を通過させるものである、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記パネルは水より密度の高い固体材料を有するものである、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記共振器空洞部の前記開端は、前記共振器空洞部の前記ボリューム内に捕らわれた気体と前記パネルを取り囲む液体との間の２つの流体の界面を提供するものである、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、このシステムはさらに、前記パネル上に、前記パネルを保持または牽引するための機械的な取り付けポイントを有するものである、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記共振器空洞部は、前記パネル内に上方向に開けられた穴を有するものである、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記共振器空洞部は、前記パネル内にＬ形状またはＪ形状で入れられているものであり、当該Ｌ形状またはＪ形状の部分は、垂直方向に延びる脚部を有する少なくとも１つの部分を伴い、前記パネルが前記気体よりも密度の高い液体に沈められた時に浮揚性のある気体をその中に捕らえるものである、システム。
【請求項１１】
水中ノイズを低減する方法であって、
ヘルムホルツ共振器のチャンバーを第１の流体で実質的に満たす工程と、
前記共振器を前記第１の流体とは異なる第２の流体に沈めて、前記共振器の開口部の近位に前記第１と前記第２の流体間における２つの液体の界面を作る工程と
を有する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、この方法はさらに、複数の前記ヘルムホルツ共振器を有する多共振器組立体を配置する工程を有するものである、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、この方法は、前記共振器を第１の流体で実質的に満たす工程は、前記共振器を気体流体で満たす工程を有するものである、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、この方法は、前記共振器を第１の流体で実質的に満たす工程は、前記共振器を空気で満たす工程を有するものである、方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法において、前記共振器を前記第２の流体に沈める工程は、前記共振器を前記液体流体に沈める工程を有するものである、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、前記共振器を前記第２の流体に沈める工程は、前記共振器を前記水体に沈める工程を有するものである、方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法において、この方法はさらに、前記第２の流体内の、当該第２の流体内に配置された対象物の近位に、前記共振器を配置する工程を有するものである、方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法において、前記２つの流体の界面は、前記第１と前記第２の流体間の直接的な流体―流体界面を有するものである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、航海船や水中のその他の自然音源若しくは人工音源により発生するノイズを沈められたパネルを用いて低減するものに関するものであり、このパネルは空洞部を有し、その中に共振する気体ボリュームを含むものである。
【０００２】
本出願は、２０１３年９月２４日付で出願された「水中物体のポケットに捕らえられた気体を用いることによる水中ノイズの低減」と題する米国特許仮出願第６１／８８１，７４０号に基づく優先権を主張するものであり、この参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする。
【背景技術】
【０００３】
環境的に影響を受けやすい領域または厳しく規制された領域で運行する船舶は、その船舶により発生するノイズのために、運航する方法または時間が制限される。これは石油やガス分野で起こるものであり、移動型掘削船からのノイズが北極域で移動する北極鯨にノイズとして影響を及ぼす可能性があるために、掘削時間が制限される。北極鯨が見えると、彼らが安全に通り過ぎるまで作業が中断されるであろうし、また、このプロセスは何時間もかかり得る。
【０００４】
さらに、海洋哺乳動物への船舶のノイズの影響に対する懸念は、深刻化している。いくつかの研究から、船舶のノイズが鯨のストレスホルモンレベルに大きな影響を与える可能性があることが示唆されており、それは彼らの繁殖率等に影響を及ぼす恐れがある。
【０００５】
水上船舶からノイズ放出を低減する公知の試みとしては、所謂、プレーリーマスカー（Ｐｒａｉｒｉｅ  Ｍａｓｋｅｒ）の使用が含まれる。これはホースの束を用いるものであり、このホースが小さく自由上昇する泡を生み出して船舶のノイズを和らげる。しかしながら、小さく自由上昇する泡は、通常、低周波ノイズを効率的に減衰するのには小さすぎる。さらに、プレーリー・マスカー・システムは、当該システムを通じて連続的に空気をポンプ供給する必要があり、そのプロセス自身が好ましくないノイズを生み出し、またエネルギーも消費する。また、このプレーリー・マスカー・システムは、コストが高く、扱いにくい複雑な気体循環システムを船舶のその他の操作に必要とする。最終的に、このようなシステムは、非常に深い所へ十分な空気を（例えばポンピングで）送るのが困難な結果、効果的に深い所で作動させることができない。
【０００６】
液体中の気体ポケット（例えば、エアポケット若しくは泡、または水中の封入物）の音響効果を見積もり若しくは理解するのに有利な一原理は、液体中における球状の気泡の挙動である。気泡の物理学は、比較的良く知られ、また理論的、実験的に、および計算上、よく研究されている。
【０００７】
図１は、液体（例えば、水）中における気泡（例えば空気泡）を図示したものである。図１に示す１つのモデル１０は、気泡の応答を研究するためのものであり、半径"ａ"の泡をバネシステム上の質量としてモデル化することが狙いである。この有効質量は"ｍ"であり、前記バネは有効バネ定数"ｋ"を有するものとしてモデル化されている。前記泡の半径は、その壁で感じられた圧により変化することとなり、それにより、その中の気体が圧縮および膨張するようにその泡の大きさが変化する。一部の状況では、前記泡はある共振周波数で振動若しくは共振することができ、それはバネシステム上の上記質量が、一般化されたフックの法則に従って、当該質量、バネ定数、および泡サイズにより決定される固有振動数でどのように共振できるかということに類似する。
【０００８】
液体に取り囲まれた気体ボリュームの動きは、一般的に、周囲の水中の音若しくはある環境下の音を吸収することができる。これらの現象は、他者により、また本発明者等により研究されており、また様々な目的で利用されている。例えば、米国特許第８，６３６，１０１号および類似の著作物は、カプセル化され水中の索具に縛られた浮袋のシステムによる音響エネルギーの拡散および減衰に関する。米国特許第７，９０５，３２３号および類似の著作物は、気体で満たされた空洞部において音響エネルギーを吸収する機構の研究に関し、一般的には部屋の音響に作用するものに関する。米国特許第７，１２６，８７５号および米国特許第６，５７１，９０６号ならびに類似の著作物は、水中下に浸された泡生成装置から音を減衰させる泡群を発生させるものに関する。一方、米国特許第６，５６７，３４１号は、気体注入システムを用いた音に関するものであり、その気体注入システムは水系ノイズ源周囲に配置される気泡を形成して当該ノイズ源からのノイズの伝播を低減する。
【０００９】
上記種類のシステムはそれぞれ、音響インピーダンスの不整合を引き起こすか、または気泡、泡群、若しくは気体充填風船において共振（ｒｅｓｏｎａｔｅ）を引き起きおこして、それにより前記泡若しくは風船の近くに存在する音響ノイズエネルギーを吸収および／または拡散させることを意図している。これらのシステムの機構は一般的に、音エネルギーを減衰させるように上述したような共振器を提供する前記泡−水間の相互作用に依存する。上記システムのそれぞれは、所与の効果および実用性を有するものであり、それは、いくつかの用途に適するであろうし、また、その分野のシステム設計者にとって入手可能な選択肢となっているであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
水中の物体下またはその周囲に捕らわれた気体はヘルムホルツ共振器として働くこととなり、従って、共振気泡と同様にしてノイズを顕著に低減するように機能することとなる。船上でこれがどのように機能するかということの例を挙げると、その船体に半球または筒状の空洞部を有するパネルを取り付けることができ、そして前記ポケットを、沈めている間に外部機構または内部連結管システムを介して気体で満たすことができ、あるいはそれが水の外にある時に空気が捕えられる。これらのポケットの特性は、我々が減衰させたいと考える周波数またはその付近で各ポケット内に捕らわれた気体が共振するように選択され、従ってそれらの効果が最大となることとなる。
【００１１】
このシステムは、カスタマイズ可能であり、ノイズを所望の大きさに減衰させることができる。このシステムは、また、特に大きな音である特定の目標周波数のために製造されてもよい。
【００１２】
このシステムは、作業者がノイズ規制のために以前は利用可能でなかった領域でより長い時間働くことを可能にする。このシステムは、また、内部に捕らわれた気体が目標とする水中ノイズを最大限に低減できるように各気体空洞部が構築されているため、現在の技術よりもノイズ低減においてより有効である。さらに、これは、電力または高価な支持設備を必要としない。
【００１３】
一実施形態は、水中ノイズを低減するシステムであって、固体パネルであって、当該パネル上の任意の所与の位置で厚みを有するものであり、且つ、全体として対向する２つのパネル面を有するものである、前記固定パネルと、前記パネル内に定義される複数の共振器空洞部とを有するものであり、それぞれの共振器空洞部は、前記パネル内の閉端と、開端とを有するものであり、前記共振器空洞部の内部は前記開端を通じて前記パネルの周囲と流通するものであり、それぞれの共振器空洞部はさらに、前記パネル内でボリュームを定義するものであり、このボリュームは前記共振器空洞部の幾何学的構造によって形容されるものであり、それぞれの共振器空洞部は、前記共振器空洞部の前記ボリュームの少なくとも一部が前記開端より高い位置に配置されて或る量の気体を前記共振器空洞部内に捕らえることができるように、前記パネル内に構成され且つ配置されるものである、システムに関する。
【００１４】
他の位置実施形態は、水中ノイズを低減する方法であって、ヘルムホルツ共振器のチャンバーを第１の流体で実質的に満たす工程と、前記共振器を前記第１の流体とは異なる第２の流体に沈めて、前記共振器の開口部の近位に前記第１と前記第２の流体間における２つの流体の界面を作る工程とを有する方法に関する。前記２つの流体の界面を作る前記共振器は、多共振器配置をとるように複製され、その沈められた１若しくはそれ以上の共振器を対象物の近位、例えば我々がノイズを低減したいと考えるノイズ発生体またはノイズの影響を受けやすい物体などの近位に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の特質および利点のより十分な理解のために、本発明の例示的態様および実施形態を示す添付の図面を参照する。
【図１】図１は、先行技術に従った液体中で共振する気泡の基本モデルを示す。
【図２】図２は、共振器のミンナルトおよびヘルムホルツ応答の例示的プロットを示す。
【図３】図３は、ベル共振器チャンバーの例示的な斜視図を示す。
【図４】図４は、その中に複数の共振器空洞部を有するノイズ低減パネルの様々な実施形態を示す。
【図５】図５は、その中に複数の共振器空洞部を有するノイズ低減パネルの様々な実施形態を示す。
【図６】図６は、その中に複数の共振器空洞部を有するノイズ低減パネルの様々な実施形態を示す。
【図７】図７は、音圧低減のためのモデル化された性能曲線を共振器空洞部の垂直位置の関数として示す。
【図８】図８は、牽引されるノイズ低減パネルを示す。
【図９】図９は、様々な形状の共振器空洞部を有するノイズ低減パネルの断面を示す。
【図１０】図１０は、サイズを縮められたネックを有する共振器空洞部を含むノイズ低減パネルの断面を示すものであり、また部分的に透過な格子形状を有するカバー層が共振器の開口部の開端を覆っていることを示す。
【図１１】図１１は、本内容において利用するヘルムホルツ共振器（これは、一般に第１の流体を保持し且つ第２の流体に浸される）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
水中の物体下またはその周囲のポケット内に捕らわれた気体はヘルムホルツ共振器として働き、従って、共振気泡と同様にしてノイズを十分に低減させるように機能することとなる。
【００１７】
空気空洞部は、当該空洞部において共振を引き起こして音響エネルギーを吸収することを目的とした様々な手法で達成される。図２は、本発明者等によるモデル結果２０を図示したものであり、水中における空気空洞部の共振周波数２００が当該空洞部における空気２１０のボリュームの関数としてプロットされている。水中において空気で満たされたヘルムホルツ共振器の理想化された共振周波数２２０は、以下によって与えられる。
【００１８】
2016538600.tif 000003
【００１９】
ここで、γは、前記共振器内の気体の比熱比であり、ρｌは前記共振器外の液体の密度であり、Ｐ０は、前記共振器の位置での静水圧であり、Ｓは前記共振器の開口部の断面積であり、Ｖは前記共振器内の空気のボリュームであり、Ｌ'は前記共振器の有効ネック長である。前記周波数は、ここでは、ラジアン毎秒の単位で与えられる。水中における空気泡の前記理想化された共振周波数２３０（またはミンナルト周波数）は以下によって与えられる。
【００２０】
2016538600.tif 000004
【００２１】
ここで、ａは球状の気泡の半径である。前記周波数はラジアン毎秒の単位で与えられる。
【００２２】
図３は、開端を有する例示的な実験用ステンレススチール筒状共振器３０を図示したものであり、その中には空気が捕らえられ、また、このデバイスが水下に沈められることを示す。図３（Ａ）は、前記端が開口したスチール若しくは真鍮共振器３０の斜視図である。前記共振器は、実質的に筒状の本体若しくはシェル３００と、閉端３０２および開端３０４とを有し、凡そベル本体を形成している。本体３００は、端面図である図３（Ｂ）に壁厚み３０５を示すように厚みを有する。前記共振器の重さを支持するために、例えば水中で共振器３０を浮遊させるために、ハンガー若しくはハンドル、あるいはフック若しくは穴（ｅｙｅ）を用いることができる。前記共振器３０全体は前記液体より重い材料（例えば、真鍮、亜鉛、またはスチールなどの金属）により構成されており、当該液体中で（例えば海水において）使用することができる。気体（例えば空気）ボリュームが前記共振器本体３００の内部ボリューム中に捕らわれている時であっても、幾分か浮力が与えられているとしても、前記物体全体は、金属本体３００の重い構造にかかる重力からの下方向の引力のために、依然として沈み、または液体中に入れられたままとなる。またそれは、前記物体を安定化させ且つ直立した状態で保つように作用し、それにより前記共振器の軸（ａ−ａ）が前記物体に働く重力ベクトルとほぼ直線上の関係になる。従って、共振器３０の本体３００に捕らわれた空気は、使用中、下向きの開端３０４から外に逃げない。代わりに、空気−水界面が、ベルハウジング３００の開端３０４で、またはその付近で定義されることとなる。前記空気−水界面は、共振器３０の近傍において任意の音響力に触れる領域として作用することとなり、そしてヘルムホルツ共振器として働いて前記沈められた共振器３０周囲の液体において幾つかの若しくは様々な音響エネルギー周波数成分の影響を吸収、減衰、低減、若しくは概して減らすことができる。
【００２３】
我々は、次に、周囲の液体（例えばこれに限られないが海水）に沈められた気体（例えばこれに限られないが空気）を含むヘルムホルツ共振器のその他の例に移行する。さらに、我々は、所与の用途のために適合された形状のパネルにおいて複数のこのような共振器を有する音減衰システムを考察することとする。
【００２４】
以下の図は、例示的なパネルを図示したものであり、前記パネルが、そこから得られる、複数の離間した刻み目、ポケット、またはその他のボリュームを有する空洞部を有することを示す。前記ボリュームを有する空洞部は所与の用途に適したほぼ任意のサイズまたは形状を有してよい。前記パネルは他の機能を提供してもよい。例えば、前記パネルは、実際は構造物で有ってよく、船、プラットフォーム、または、その他の工業的、軍用の、若しくはレクリエーションの機器であって対象の音響ノイズ源を生じるものやそれに近いものの設計の一部にすることができる。
【００２５】
図４は、音低減パネル４０の例示的な実施形態を図示したものである。前記パネルは、有限の厚みを有する実質的に固体で硬く若しくはほぼ硬めのパネル壁４００を有する。前記パネル壁は、その中に複数の共振器空洞部４１０を含み、若しくは当該共振機空洞部４１０を含む形状を有し、あるいは、その中に当該複数の共振器空洞部４１０を含むように形成されている。用途に応じて、パネル４０は単純な構造であってもよく、また動く部品を有さず非常に丈夫で使いやすいものであってよい。使用者は、野外にパネル４０を置くことにより、または空気を空洞部４１０内にポンピング若しくは注入することにより、気体（例えば空気）で共振器空洞部４１０を満たすことができる。そして、前記デバイスは、これを、またはこの一部若しくはこれに取り付けられている船を前記液体環境下に降ろしていくことにより、当該液体環境下（例えば、水、海洋、海、湖、港、川、貯水池、プールなどの自然若しくは人工体）に配置することができる。前記空気は前記空洞部内に捕らわれたままとなり、それが共振器（例えば、ヘルムホルツ共振器）として働き、パネル４０近傍の水中ノイズレベルを放散若しくは減衰させる。
【００２６】
図５は、類似のパネル５０を図示したものであり、このパネル５０が、固体パネルシート５０と、その中に上記図４と同様に作用する複数の筒状の空洞部５１０とを有することを示す。
【００２７】
図６は、複数の逆さまにされた丸底フラスコ形状の空洞部６１０を有する他のパネルを図示したものである。フラスコ形状の空洞部６１０は、それぞれ、本体６１２によって定義される空洞部主部と、前記空洞部の本体６１２の前記主部と流通する幅狭な'ネック'６１４とを有する。
【００２８】
本設計および実施形態において、パネル（４０、５０、６０）は所与の用途に適したほぼ任意の形状にすることができることに留意されたい。また、前記パネルは、必ずしも平らまたは四角形状若しくは三角形状である必要はなく、それらの表面において外形全体または３次元的に幾分か曲率を有していてもよい。さらに、共振器空洞部（４１０、５１０、６１０）は、所与のパネルにおいて必ずしも全て同じ形状若しくはサイズである必要はない。前記パネル上の個々の共振器空洞部のサイズ、形状、および位置は、所与の用途に適するように選択することができる。前記空洞部の配置は格子または正則空間の配置に限られない。例えば、２つの特定の予期されるノイズ成分に対処するために、２つの異なる形状またはサイズの共振器が同一のパネル設計に含められてもよい。実験的な目的、試験および設計の最適化のために、球状の加速度源が前記試験タンクの中に前記逆さまにされたパネルと共に配置することができ、その場合、前記空洞部はそれぞれ、音響刺激に応答可能な捕えられた空気ボリュームを含む。
【００２９】
図７は、各パネル中の上記種類の空洞部に対する例示的な応答を図示したものであり、従って、前記空洞部が空気で満たされ、当該空気が捕らわれている空洞部を伴う逆さまにされたパネルが前記水試験タンクの中に沈められている。この図では、音圧レベル（音減衰を示す）が、前記試験タンクの中心線深さに対する前記空洞部の深さを表す"ｚ"の関数として示されている。深さが増加するにつれ静水圧が増すために、前記共振器の物理的性質が前記深さ（ｚ）によってその他の設計要因の間で変化することとなる。
【００３０】
図８は、牽引される音響ノイズ低減システム８０を図示したものであり、このシステム８０が、本明細書に記載されるものと同様に１若しくはそれ以上のパネル８００を有し、また当該パネル８００において音響共振器８１０として作用するものを有することを示す。音響共振器８１０は、各共振器若しくは空洞部８１０において共振する空気ボリュームを保持し、且つ、システム８０の周囲若しくはそれを越えてノイズ放出を低減するように、それらの中に空気を捕らえる。個々の共振器空洞部８１０は用途に適する任意の設計に従って構成することができ、本明細書の例示的な実施形態において説明したものを含む。支持線８２０は、牽引若しくは繋留される形態において、パネル８００の牽引を可能にする。束ねられた連結点８３０は牽引線に連結されてよく、この連結線は方向８４０に沿って力を与える。従って、システム８０は、水中で移動する形態および静止する形態、またはこれら両者を組み合わせた形態で使用することができる。一実施形態において、システム８０のパネル８００は、以下にさらに記載するように、使用中、実質的に垂直となるように連結することができ、また空気で満たされた共振器８１０は、内部空洞部に空気が捕らえられるようにひっくり返された内部空洞部を有することができる。前述した種類のパネルが構成、配置されてよく、それにより、それら共振器空洞部に捕らわれた空気が、使用中、空気の密度が水より小さいために重力（または浮力）の結果、前記空洞部内で安定した状態で維持されることを理解されたい。
【００３１】
図９は、このような共振器のパネル９０における例示的なノイズ低減共振器構造の断面を図示したものである。この図面は、必ずしも１つの縮尺に限定されるものではなく、前記システムの形態および作用を明確化する目的で示されているものである。
【００３２】
他の実施形態において述べたように、システム９０は固体のパネル構造９００を有するものであり、このパネル構造９００は、その構造が幾分かの厚みおよび密度を有するシート材にすることができる。一態様では、パネル構造９００の前記シート材量の密度は、それが沈められる流体（例えば水）の密度より大きい。他の一態様では、パネル９００は、成形を用いて１若しくはそれ以上の部品に注ぎ込み又は注入することにより形成することができる。また他の一態様では、共振器空洞部９１０、９２０、９３０、９４０は、整合、化学エッチングなどにより形成されてもよい。
【００３３】
共振器空洞部９１０、９２０、９３０、９４０に関して、これらは、使用中、前記パネル９００が液体（例えば海水）中に沈められている時に、その中に気体（例えば空気）ボリュームを捕らえるように適合されている。空洞部９１０、９２０、９３０、９４０は、先験的に、パネル９００が水面より上にある時に満たされてもよいし、あるいは、例えばパネル９００が水中にある時に気体注入システム、例えば空洞部９１０、９２０、９３０、９４０内に空気を入れる空気ポンプなどを用いて満たしてもよい。前記空洞部内の空気ボリュームは、前記空洞部内に捕らわれた空気の一部がこぼれ出たり周囲の液体に溶けたりした場合に、時々、（例えば、強制注入または浸透を利用して）再び入れてもよい。
【００３４】
幾つかの共振器空洞部は、図９に示すようにパネル９００が垂直に配向されている（あるいは、その位置への鉛直高さを有する）場合、空気ボリュームを捕らえるために、前記パネルの面からのアクセスであるが当該パネル内において上昇するボリュームを有してもよい。空洞部９１０、９２０、９３０、９４０は多様な断面形状を有するように図示されている。それらは、前記空洞部と前記パネルを取り囲む水体との間で音響連結可能なネックを有するように、Ｌ形状（９１０）若しくはＪ形状、またはフック状にすることができる。筒状若しくは球根状フラスコ形状の空洞部（９２０、９３０）が、例として説明のみのために示されているが、その他も可能である。さらに、気体で満たされるメインボリューム（９３２）があってもよく、当該メインボリューム（９３２）は導管９３３を通じてパネル９００が沈められている周囲の液体と流通する。他の一例において、共振器空洞部は、穴またはスロット９４０を含んでもよく、この穴またはスロットは、前記パネルの面に対して、あるいは重力的に定義された平面９４２に対して上向きに流れていく角度でカットされている。
【００３５】
前記空洞部の内部ボリュームの相対的な高さおよびそれらの容積は、目前の目的に適するように構成することができる。前記空洞部はその中に捕らえられる気体のボリュームによって定義されると考えることができ、それは変化してもよく、また一部の液体がそれ自体を前記空洞部の少なくとも一部の中に入れ込むこともできる。海洋若しくは湾または川においてその静水圧が与えられると、前記パネルは水面下で深さによって変化するものであり、前記空洞部のサイズおよび／または形状は、前記パネルの面上の水線に対するそれらの位置に従って変化することができる。つまり、前記空洞部は、（図１の例示のように）それらのバネ定数が当該空洞部周辺における水の密度と深さに従って変化できるように、それらが沈められた深さのために当該空洞部のネックで感じる水圧の変化に適応する設計にしてもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、例えば金属スクリーン（例えば銅スクリーン）のようなメッシュ又はその他の固体スクリーンが前記パネルの面上に配置されてもよい。これは前記空洞部の空気を安定化させるように作用する。また、これは、前記空洞部の共振ボリュームにより吸収される熱エネルギーを放散するヒートシンクとして働き、また、その性能を向上させることができる。図１０はノイズ低減パネル１０００の断面を図示したものである。前記パネルは、金属層１０２０でカバーされた１つの面（空洞部１０１０の露出した端を伴うもの）を有し、この金属層１０２０は前記共振器空洞部の開端１０１４を覆うメッシュ若しくは格子状、または穿孔処理された（ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ）若しくは流体透過の穴１０３０を含む。一実施形態において、いくつかの共振器空洞部１０１０は相対的に収縮した流路１０１２を有するように設計することができ、流路１０１２は共振器空洞部の開端１０１４と気体で満たされる内部ボリュームとを連結することができる。従って、図１０は、サイズが小さなネックを有する共振器空洞部を含むノイズ低減パネルの断面を図示したものであり、部分的に透過な格子状のカバー層が共振器の開口部の開端を覆っていることを示す。また、他の一態様では、前記共振器空洞部の開端１０１４は、フランジ状の終端を有するように設計されてもよく、その場合、それらはパネル１０００の面に合う。
【００３７】
本発明は、表面若しくは表面下の船および船舶での利用に限定されるものではなく、石油およびガス会社による海洋での掘削（例えば、掘削装置（ｒｉｇｓ）や荷船）、沖合の発電所（例えば、タービンや風力基地）、橋および桟橋建設、またはその他の任意の人工的なノイズ発生構造物および行為、例えば浚渫などに用いられてよい。
【００３８】
本システムの応用である限り、上記事項に類似のパネルを、沈められる構造物体若しくは船舶への取り付けのために準備することができる。前記パネルは、複数の気体（例えば空気）空洞部を含み、水環境下における空気の浮力が当該空気を前記空洞部内に留まらせる。前記空洞部は、前記パネルまたは構造物を逆さまにして水没させる行為により満たされる。代替的に、前記空洞部は空気源を用いて積極的に満たすことができる。この空気源は前記空洞部の真下に配置することができ、それにより空気源からの空気が前記空洞部の中へ上がっていき当該空洞部内に留まる。前記空洞部は時々補充が必要な可能性がある。
【００３９】
幾つかの実施形態では、空気以外の気体で前記空洞部が満たされてもよい。前記空洞部内における前記気体の温度はそれらの性能や共振周波数に影響を及ぼす可能性があり、従って、これは幾つかの実施形態において修正されてもよい。
【００４０】
様々な船体設計が本明細書で説明したような別々のパネルを収容してもよく、あるいは、当該船体が既製品の空洞部をその側面に有するように製作されてもよい。本設計が、概して、例えば油田掘削装置、水中爆発、衝撃試験、沖合の風力基地、またはその他の自然若しくは人工的な水中源からのノイズなどの環境に適用できることを理解されよう。
【００４１】
その他の多くの設計をノイズ低減および減衰の目的のために開発することができる。他の実施形態において、前記共振する空洞部は気体流体の代わりに液体流体で満たされてもよい。例えば、前記システムが海洋の特に深いところで動作することになる場合、当業者であれば理解されるであろうが、海水とは異なる圧縮率を有する水以外の液体を使用してもよい。
【００４２】
図１１は、音響共振器１１００が２つの流体環境に適用された場合を図示したものであり、同図において、第１の流体がＡで示され、第２の流体がＢで示されている。例示のみの目的のために、前記２つの流体環境は液体−気体環境である。より詳細な例示的な例では、前記液体は水であってよく、前記気体は空気であってよい。また、さらにより詳細な例としては、前記液体は海水（またはその他の自然な水体）であってよく、前記気体は大気中の空気であってよい。
【００４３】
共振器１１００の実施形態は、外側の本体またはシェル１１１０と、その中に流体Ｂを含むためのメインボリューム１１１５とを有する。前記本体１１１０は、実質的に、球状、筒状、または球根状であってよい。一端の近くのテイパー部１１１２は、本体１１１０の壁を幅狭なネック部１１１４まで下げる。ネック部１１１４は口１１１６を有するものであり、この口１１１６は、流体ＡとＢとをネック部１１１４若しくはその周辺において２つ流体界面１１２０で互いに流通させる開口部を提供するものである。運転中、流体Ａ中において共振器１１１０外側に存在する圧振動（音響ノイズ）は、当該共振器のネック部１１１４かその近傍で感じられるであろう。拡散、収縮、圧変化、およびその他の流体力学的変化により、前記流体界面が点線１１２２で示すようにほぼネック１１１４の領域内で動き得る。
【００４４】
それゆえに、図１１の共振器は、ヘルムホルツ共振器振動を通じて共振器１１００近傍における音エネルギーを低減可能に構成されており、この共振器振動は、例えば流体Ａ、Ｂの成分、およびネック部１１１４における流体Ｂおよび／またはＡのボリュームに対する第２の流体Ｂのボリューム、開口部１１１６の断面積、およびその他の因子など、多くの因子に依存している。
【００４５】
複数の共振器１１００が、例えば船舶若しくは油田掘削装置、またはその他の自然または人工ノイズ源などの水中ノイズ源、またはその近傍に配置されてもよい。また、複数の共振器１１００が、外部ノイズ源から保護された場所（例えば水中）で、またはその近傍に配置されてもよい。すなわち、共振器１１００は、水中ノイズの影響を軽減するために任意の場所に適しており、ノイズ源近傍および／またはそのようなノイズから保護される領域の近傍のノイズ低減装置に含まれる。
【００４６】
当業者であれば本開示内容を検討することにより本明細書に示されるアイディアを目前の所与の用途に一般化または具体化できるであろうことを理解されよう。本開示内容それ自体は、上記説明した例示の実施形態に限ることを意図したものではなく、例示の目的で与えたものである。また、複数のその他の類似および均等の実施形態、ならびにこれらのアイディアの延長もこれにより理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月6日(2016.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中ノイズを低減するシステムであって、
固体パネルであって、当該パネル上の任意の所与の位置で厚みを有するものであり、且つ、全体として対向する２つのパネル面を有するものである、前記固定パネルと、
前記パネル内に定義される複数の共振器空洞部と
を有するものであり、
それぞれの共振器空洞部は、前記パネル内の閉端と、開端とを有するものであり、前記共振器空洞部の内部は前記開端を通じて前記パネルの周囲と流通するものであり、
それぞれの共振器空洞部はさらに、前記パネル内でボリュームを定義するものであり、このボリュームは前記共振器空洞部の幾何学的構造によって形容されるものであり、
それぞれの共振器空洞部は、前記共振器空洞部の前記ボリュームの少なくとも一部が前記開端より高い位置に配置されて或る量の気体を前記共振器空洞部内に捕らえることができるように、前記パネル内に構成され且つ配置されるものであり、
前記共振器空洞部は、前記パネルが前記気体よりも密度の高い液体に沈められた時に浮揚性のある気体をその中に捕らえるように、前記パネル内へのＬ形状またはＪ形状内包を有し、当該Ｌ形状またはＪ形状内包は垂直方向に延びる脚部を有する部分を少なくとも１つ有するものである
システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、それぞれの共振器空洞部は、さらに、拡大部分を前記パネルの第１の面の近位に、且つ、より幅狭なネックを含み前記拡大部分と前記パネル周囲とを当該ネック部分を通じて連結する第２の部分を前記パネルの第２の面の近位に有するものである、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記共振器空洞部は、前記パネルの固体構造内に成形された空間を有するものである、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに前記共振器空洞部の前記閉端に近位の前記パネル面にカバー層を有するものであり、前記カバー層は部分的に透過な構造を有するものであり、少なくともそこで前記カバー層は前記共振器構造部の前記開端を覆うものである、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記部分的に透過な構造は、穿孔処理された格子形状を有し、液体を通過させるものである、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記パネルは水より密度の高い固体材料を有するものである、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記共振器空洞部の前記開端は、前記共振器空洞部の前記ボリューム内に捕らわれた気体と前記パネルを取り囲む液体との間の２つの流体の界面を提供するものである、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、このシステムはさらに、前記パネル上に、前記パネルを保持または牽引するための機械的な取り付けポイントを有するものである、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記共振器空洞部は、前記パネル内に上方向に開けられた穴を有するものである、システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記種類のシステムはそれぞれ、音響インピーダンスの不整合を引き起こすか、または気泡、泡群、若しくは気体充填風船において共振（ｒｅｓｏｎａｔｅ）を引き起きおこして、それにより前記泡若しくは風船の近くに存在する音響ノイズエネルギーを吸収および／または拡散させることを意図している。これらのシステムの機構は一般的に、音エネルギーを減衰させるように上述したような共振器を提供する前記泡−水間の相互作用に依存する。上記システムのそれぞれは、所与の効果および実用性を有するものであり、それは、いくつかの用途に適するであろうし、また、その分野のシステム設計者にとって入手可能な選択肢となっているであろう。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１）  中国特許第１０２０９４９２２号明細書
（特許文献２）  国際公開第２００９／１０６０７１号
（特許文献３）  米国特許第２，５２８，０４９号明細書
（特許文献４）  米国特許第４，２４１，８０６号明細書
（特許文献５）  米国特許出願公開第２００３／０００６０９０号明細書
（特許文献６）  米国特許第３，０２２，６３２号明細書
（特許文献７）  米国特許第３，８８６，４９１号明細書
（特許文献８）  米国特許第４，５４８，２９２号明細書
（特許文献９）  米国特許第５，３９４，７８６号明細書
（特許文献１０）  欧州特許出願公開第２５４６８２９号明細書
（特許文献１１）  米国特許第５，４５７，２９１号明細書
（特許文献１２）  米国特許第５，６５８，６５６号明細書
（特許文献１３）  米国特許第５，９５９，９３８号明細書
（特許文献１４）  米国特許第６，１２５，９６５号明細書
（特許文献１５）  米国特許第６，５５０，５７４号明細書
（特許文献１６）  米国特許第６，５６７，３４１号明細書
（特許文献１７）  米国特許第６，５７１，９０６号明細書
（特許文献１８）  米国特許第６，７４３，３６７号明細書
（特許文献１９）  米国特許第６，９１８，７４０号明細書
（特許文献２０）  米国特許第６，９７７，１０９号明細書
（特許文献２１）  米国特許第７，１２６，８７５号明細書
（特許文献２２）  米国特許第７，８９６，１２６号明細書
（特許文献２３）  米国特許第７，９０５，３２３号明細書
（特許文献２４）  米国特許第８，２７６，８８９号明細書
（特許文献２５）  米国特許第８，３８７，７４６号明細書
（特許文献２６）  米国特許第８，５００，３６９号明細書
（特許文献２７）  米国特許第８，６３６，１０１号明細書
（特許文献２８）  米国特許第８，６８９，９３５号明細書
（特許文献２９）  米国特許出願公開第２００４／０１４６３９６号明細書
（特許文献３０）  米国特許出願公開第２００５／００８３７８３号明細書
（特許文献３１）  米国特許出願公開第２００５／０１６７１９３号明細書
（特許文献３２）  米国特許出願公開第２００７／０１４０５１８号明細書
（特許文献３３）  米国特許出願公開第２００９／０１４５６８８号明細書
（特許文献３４）  米国特許出願公開第２０１１／００３１０６２号明細書
（特許文献３５）  米国特許出願公開第２０１１／０１８６３８０号明細書
（特許文献３６）  米国特許出願公開第２０１２／００９７４７６号明細書
（特許文献３７）  米国特許出願公開第２０１２／０２４１０３９号明細書
（特許文献３８）  米国特許出願公開第２０１３／０００１０１０号明細書
（特許文献３９）  米国特許出願公開第２０１３／００５６２７０号明細書
（特許文献４０）  欧州特許出願公開第２６５７４１０号明細書
（特許文献４１）  国際公開第２０１３／１０２４５９号
（非特許文献）
（非特許文献１）  Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，"Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ  ｓｏｕｎｄ  ｕｓｉｎｇ  ｂｕｂｂｌｅ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｐｈｅｎｏｍｅｎａ  ａｎｄ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｍｉｓｍａｔｃｈｉｎｇ"，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｍｅｅｔｉｎｇｓ  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｎｏｖ．２０１０，ｖｏｌ．１１，Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ．
（非特許文献２）  Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，"Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ  ｓｏｕｎｄ  ｕｓｉｎｇ  ｌａｒｇｅ  ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ  ｂｕｂｂｌｅｓ  ａｎｄ  ｆｒｅｅｌｙ−ｒｉｓｉｎｇ  ｂｕｂｂｌｅ  ｃｌｏｕｄｓ"，ｐ．１−１５．
（非特許文献３）  Ｕ．Ｉｎｇａｒｄ，"Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ"，Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｎｏｖ．１９５３，ｐ．１０３７−１０６２，ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．６．
（非特許文献４）  Ｋ．Ｍ．Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，"Ｓｏｕｎｄ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｗａｔｅｒ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｌａｒｇｅ  ｔｅｔｈｅｒｅｄ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｓ  ｂｕｂｂｌｅｓ  ｗｉｔｈ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５０  Ｈｚ  ｔｏ  １００  Ｈｚ  ｒａｎｇｅ"，Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．，Ｎｏｖ．２０１１，ｐ．３３２５−３３３２，ｖｏｌ．１３０，Ｎｏ．５，Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ．
（非特許文献５）  Ｋ．Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，"Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ  ｏｆｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ  ｓｏｕｎｄ  ｕｓｉｎｇ  ｂｕｂｂｌｅ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｐｈｅｎｏｍｅｎａ  ａｎｄ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｍｉｓｍａｔｃｈｉｎｇ"，１６０ｔｈ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｎｏｖ．２０１０，ｖｏｌ．１１，Ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ  ｔｈｏｕｇｈ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ．
（非特許文献６）  ＵＳ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅａｒｃｈｉｎｇ  Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ，"Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅａｒｃｈ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｆｏｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｏ．ＰＣＴ／ＵＳ１４／７０６０２"，Ｍａｙ  ２２，２０１５，ＷＩＰＯ．
【国際調査報告】
2016538600.tif 000016