(57)【要約】  本発明は、流体弾性表面波を制御するシステムおよび装置（１０００）ならびにその使用に関する。特に、本発明は、液体（１）の表面上を伝搬する流体弾性波を制御するシステムに関し、制御システムは、少なくとも２つのゾーンＺ１およびＺ２を有し、それぞれの曲げ係数Ｄ１およびＤ２および／またはその形状が流体弾性波の伝播を制御するように適合される浮遊複合構造（１０）を含み、光学媒体の屈折率と同様のインデックスｎｉ、ｉは１または２に等しい、を定義することが可能である。したがって、制御システムは、幾何光学の法則を適用することにより、流体弾性波の伝播を制御できるようにする。
2020516802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の式によって定義されるそれぞれの曲げ係数Ｄ１およびＤ２の少なくとも２つのゾーンＺ１およびＺ２を有する複合構造（１０）を含む液体（１）の表面の流体弾性波を制御するシステムであって、
【数１】
2020516802.tif 000031
ここで、Ｅｉは前記ゾーンＺｉのヤング率、ｅｉは前記ゾーンＺｉの厚さ、νｉは前記ゾーンＺｉのポアソン比、ｉはそれぞれ１または２に等しく、内部機械的張力Ｔ１およびＴ２であり、
前記複合構造（１０）は、流体弾性表面波が、密度ρの前記液体（１）の表面に浮かぶ前記複合構造（１０）の前記第１ゾーンＺ１を伝搬し、次に前記第２ゾーンＺ２を伝搬するように前記制御システムが前記液体（１）の表面に配置される場合、また前記流体弾性波の波長λｉが、前記ゾーンＺｉ内において次の式に従う場合、
【数２】
2020516802.tif 000032
ここで、ｇは万有引力定数であり、ｉは前記流体弾性波が伝播する前記ゾーンＺｉのインデックスに対応し、前記曲げ係数Ｄｉおよび／または前記ゾーンＺｉの形状の調整により、前記流体弾性波の挙動を制御するように適合される、システム。
【請求項２】
前記ゾーンＺ１とＺ２が連続している、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記曲げ係数Ｄ１およびＤ２は、前記ゾーンＺ１およびＺ２が作製される材料の異なる厚さｅｉのため、および／または異なるヤング率Ｅｉおよび／または異なるポアソン比νｉのために異なることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
係数Ｄ１の前記ゾーンＺ１から係数Ｄ２の前記ゾーンＺ２への通路間の前記曲げ係数の変化が連続的である、請求項３の一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ゾーンＺｉのインデックスｎｉを、前記ゾーンＺｉ内の前記流体弾性波の伝播速度Ｖｉの逆数に比例するように定義し、前記伝播速度Ｖｉは、次の式によって定義され、
【数３】
2020516802.tif 000033
そのため、前記インデックスｎｉは光学媒体の屈折率に等しくなり、幾何光学の法則が前記ゾーンＺｉを伝播する前記流体弾性波の伝播に適用されるようになる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
第３ゾーンＺ３をさらに備え、
−前記ゾーンＺ１、Ｚ２およびＺ３は連続しており、
−前記ゾーンＺ１およびＺ３は、前記ゾーンＺ２のインデックスｎ２と異なる同じイン
デックスｎ１であり、Ｚ１は前記流体弾性波の到着ゾーンであり、Ｚ３は出口ゾーンであり、
−前記ゾーン間の境界面の形状は半径Ｒの円弧であるため、組｛Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３｝は、次式で定義される焦点距離ｆの光学レンズとして挙動する、
【数４】
2020516802.tif 000034
請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記組｛Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３｝によって形成された前記レンズは、
−前記組は両凸レンズ形状であり、ｎ１＜ｎ２である場合、または、
−前記組は両凹レンズ形状であり、ｎ１＞ｎ２である場合に収束する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ゾーンＺ１とＺ２が連続し、それぞれのインデックスｎ１とｎ２が次の式に従い、
【数５】
2020516802.tif 000035
前記ゾーン間の境界面は直角であり、その頂点は前記ゾーンＺ２側に向けられているため、前記ゾーンＺ１から到着する流体弾性波は、前記ゾーンＺ１とＺ２間の前記境界面との接触で反射され、入射方向に平行する軸に沿って離れる、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記ゾーンＺｉの少なくとも１つは、弾性連結手段（４０）によって接続された浮遊パッド（３０）のマトリックスで構成されることにより、前記マトリックスが、次の式で定義される有効曲げ係数Ｄｅｆｆ＿ｉの有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉとして挙動し、
【数６】
2020516802.tif 000036
ここで、Ｅｅｆｆ＿ｉは前記ゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効ヤング率、ｅｅｆｆ＿ｉは前記有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効厚さ、νｅｆｆ＿ｉは前記ゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効ポアソン比であり、ｉは１または２に等しく、有効内部機械的張力Ｔｅｆｆ＿ｉであり、
前記複合構造は、流体弾性表面波が、密度ρの前記液体（１）の表面に浮かぶ前記複合構造の前記第１ゾーンＺ１またはＺｅｆｆ＿１を伝搬し、次に前記第２ゾーンＺ２またはＺｅｆｆ＿２を伝搬するように制御システムが前記液体（１）の表面に配置される場合、またゾーンＺｉを伝播する前記流体弾性波の波長λｉが次の式に従い、
【数７】
2020516802.tif 000037
且つ前記有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉを伝搬する前記波の有効波長λｅｆｆ＿ｉが、次の式に従う場合、
【数８】
2020516802.tif 000038
ここで、ｇは万有引力定数であり、ｉは前記流体弾性波が伝播する前記ゾーンＺｉまたはＺｅｆｆ＿ｉのインデックスに対応し、前記曲げ係数ＤｉまたはＤｅｆｆ＿ｉおよび／または前記ゾーンＺｉまたはＺｅｆｆ＿ｉの形状の調整によって、前記流体弾性波の挙動を制御するように適合される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
請求項７に記載の流体弾性表面波を制御するシステムの使用であって、液体の表面を伝播する波のエネルギーを採取するために、前記波を制御する前記システムの前記複合構造（２００ａまたは２００ｂ）は、あるポイントに前記流体弾性波を集中させるように適合されている、システムの使用。
【請求項１１】
請求項８に記載の流体弾性表面波を制御するシステムの使用であって、前記液体の表面と接触する部分を有する装置を保護するために、前記システムの前記複合構造（３００）は、前記液体の表面と接触する前記部分を保護するように適合され、そのように適合されなければ前記装置に到達する前記流体弾性波を反射する、請求項８に記載の流体弾性表面波を制御するシステムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の表面上を伝播する波のエネルギーを制御するシステム、およびそのようなシステムの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に海洋環境における波のエネルギーを制御する課題は、特にこのエネルギーを電気に変換するという文脈で、数年間研究されてきた。
【０００３】
波のエネルギーを制御するシステムが現在存在し、特に、米国特許出願公開第２０１４／０２６０２３６号明細書、米国特許第４，２５５，０６６号明細書および米国特許第９，３０３，６１７号明細書の先行技術の文献で与えられているそれらの例により、当業者に知られている。後者では、採用された技術は、深度変化（水深の変化）を使用して波を制御し、これらのシステムは、特定の構成を有する固定され且つ剛性の構造を水中で構築することを提案する。
【０００４】
しかし、これらのシステムは、高価すぎて設置が難しく、移動や除去ができないため、外海や海岸近くではめったに使用されない。さらに、それらは浅い水でのみ使用可能であり、エネルギーを採取する効果のない方法であることが判明した。
【０００５】
したがって、従来技術のこれらの欠陥、欠点および障害を軽減するシステム、特に、液体の深さ、製造および設置の低減すべきコスト、後で電気に変換できるという観点から改善すべき波のエネルギーの採取に関係なく、波のエネルギーを制御できる柔軟且つ移動可能なシステムに対する真のニーズがある。
【発明の概要】
【０００６】
前述の欠点を克服するために、本発明の１つの主題は、次の式によって定義されるそれぞれの曲げ係数Ｄ１およびＤ２の少なくとも２つのゾーンＺ１およびＺ２を有する複合構造を含む液体の表面の流体弾性波を制御するシステムであって、
【数１】
2020516802.tif 000003
ここで、ＥｉはゾーンＺｉのヤング率、ｅｉはゾーンＺｉの厚さ、νｉはゾーンＺｉのポアソン比、ｉはそれぞれ１または２に等しく、内部機械的張力Ｔ１およびＴ２であり、
複合構造は、流体弾性表面波が、密度ρの液体の表面に浮かぶ複合構造の第１ゾーンＺ１を伝搬し、次に第２ゾーンＺ２を伝搬するように制御システムが液体の表面に配置される場合、また流体弾性波の波長λｉが、ゾーンＺｉ内において次の式に従う場合、
【数２】
2020516802.tif 000004
ここで、ｇは万有引力定数であり、ｉは流体弾性波が伝播するゾーンＺｉのインデックスに対応し、前記曲げ係数Ｄｉおよび／または前記ゾーンＺｉの形状の調整により、前記流体弾性波の挙動を制御するように適合されている、システム。
【０００７】
コンパクトなシステムを作成するために、ゾーンＺ１とＺ２は連続していてもよい。
【０００８】
有利には、ゾーンＺ１とＺ２の厚さｅｉが異なるため、および／またはゾーンＺ１とＺ２が作製される材料のヤング率Ｅｉおよび／またはポアソン比νｉが異なるため、曲げ係数Ｄ１とＤ２は異なる。
【０００９】
波が徐々に制御されることを可能にするために、係数Ｄ１のゾーンＺ１から係数Ｄ２のゾーンＺ２への通過間の曲げ係数の変化は連続的である。
【００１０】
有利には、ゾーンＺｉのインデックスｎｉを、ゾーンＺｉ内の流体弾性波の伝播速度Ｖｉの逆数に比例するように定義することが可能であり、伝播速度Ｖｉは、次の式によって定義され、
【数３】
2020516802.tif 000005
そのため、インデックスｎｉは光学媒体の屈折率に等しくなり、幾何光学の法則がゾーンＺｉを伝播する流体弾性波の伝播に適用されるようになる。
【００１１】
これらの関係により、レンズを製造することが可能である。この目的のために、システムはさらに、第３ゾーンＺ３を備えてもよく、
−ゾーンＺ１、Ｚ２およびＺ３は連続しており、
−ゾーンＺ１およびＺ３は、ゾーンＺ２のインデックスｎ２と異なる同じインデックスｎ１であり、Ｚ１は流体弾性波の到着ゾーンであり、Ｚ３は出口ゾーンであり、
−ゾーン間の境界面の形状は半径Ｒの円弧であるため、組｛Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３｝は、次式で定義される焦点距離ｆの光学レンズとして挙動する。
【数４】
2020516802.tif 000006
【００１２】
このように組｛Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３｝によって形成されたレンズは、
−組は両凸レンズ形状であり、ｎ１＜ｎ２、または、
−組は両凹レンズ形状で、ｎ１＞ｎ２である場合に収束してもよい。
【００１３】
同じ関係に従って、光反射器が行うように装置を保護するために、流体弾性波を偏向させることが可能である。このため、制御システムは、ゾーンＺ１とＺ２が連続し、それぞれのインデックスｎ１とｎ２が次の式に従うようにする必要があり、
【数５】
2020516802.tif 000007
ゾーン間の境界面は直角であり、その頂点はゾーンＺ２側に向けられているため、ゾーンＺ１から到着する流体弾性波は、ゾーンＺ１とＺ２間の境界面との接触で反射され、入射方向に平行する軸に沿って離れる。
【００１４】
有利には、ゾーンＺｉの少なくとも１つは、弾性連結手段によって接続された浮遊パッ
ドのマトリックスで構成されることにより、マトリックスが、次の式で定義される有効曲げ係数Ｄｅｆｆ＿ｉの有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉとして挙動し、
【数６】
2020516802.tif 000008
ここで、Ｅｅｆｆ＿ｉはゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効ヤング率、ｅｅｆｆ＿ｉは有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効厚さ、νｅｆｆ＿ｉはゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効ポアソン比であり、ｉは１または２に等しく、有効内部機械的張力Ｔｅｆｆ＿ｉであり、
複合構造は、流体弾性表面波が、密度ρの液体の表面に浮かぶ複合構造の第１ゾーンＺ１またはＺｅｆｆ＿１を伝搬し、次に第２ゾーンＺ２またはＺｅｆｆ＿２を伝搬するように制御システムが液体の表面に配置される場合、またゾーンＺｉを伝播する流体弾性波の波長λｉが次の式に従い、
【数７】
2020516802.tif 000009
且つ有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉを伝搬する波の有効波長λｅｆｆ＿ｉが、次の式に従う場合、
【数８】
2020516802.tif 000010
ここで、ｇは万有引力定数であり、ｉは流体弾性波が伝播するゾーンＺｉまたはＺｅｆｆ＿ｉのインデックスに対応し、前記曲げ係数ＤｉまたはＤｅｆｆ＿ｉおよび／または前記ゾーンＺｉまたはＺｅｆｆ＿ｉの形状の調整によって、前記流体弾性波の挙動を制御するように適合される。
【００１５】
第２の態様によれば、本発明は、上記で定義されたような液体の表面の流体弾性波を制御するレンズ型システムの使用であって、液体の表面を伝播する波のエネルギーを採取するために、波を制御するシステムの複合構造は、あるポイントに流体弾性波を集中させるように適合されている、レンズ型システムの使用に関する。
【００１６】
別の態様によれば、本発明は、上記で定義されたような液体の表面の波を制御する反射型システムの使用であって、液体の表面と接触する部分を有する装置を保護するために、制御システムの複合構造は、液体の表面と接触する部分を保護するように適合され、そのように適合されなければ装置に到達する流体弾性波を反射する、反射型システムの使用に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、単に例として与えられる以下の説明を読み、添付の図面を参照することにより、よりよく理解されるであろう。
【図１】図１は、重力毛管波の分散関係の変化を表す曲線を示す。
【図２】図２は、弾性材料のフィルムで覆われた液体の表面上を伝播する波の分散関係の変化を表す曲線を示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明の１つの一般的な実施形態による、流体弾性波を制御するシステムの複合構造の側面図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の１つの一般的な実施形態による、流体弾性波を制御するシステムの複合構造の上面図を示す。
【図４】図４は、本発明の一般的な実施形態の第１の変形例による、流体弾性波を制御するシステムの複合構造を示す。
【図５】図５は、本発明の一般的な実施形態の第１の変形例による、流体弾性波を制御するシステムを備えた液体の表面上を伝播する流体弾性波の挙動を示す。
【図６】図６は、本発明の一般的な実施形態の第１の変形例による、流体弾性波を制御するシステムを備えた、１つの特定の場合、液体の表面上を伝播する流体弾性波の挙動を示す。
【図７ａ】図７ａは、本発明の一般的な実施形態の第２の変形例による、流体弾性波を制御するシステムの複合構造の２つの変形例の一方を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の一般的な実施形態の第２の変形例による、流体弾性波を制御するシステムの複合構造の２つの変形例の他方を示す。
【図８】図８は、本発明の一般的な実施形態の第３の変形例による流体弾性波を制御するシステムの複合構造を示す。
【図９】図９は、本発明の一実施形態による流体弾性波を制御するシステムの有効ゾーンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
液体の表面上を伝播する波は、重力毛管波（ondes gravito-capillaires）と呼ばれる
。これらの波の周波数ωは、次の重力と毛管の分散関係により、波長λに関連しており、
【数９】
2020516802.tif 000011
ここで、
−ｇは万有引力定数であり、
−ｋは、次によって定義される波数であり、
【数１０】
2020516802.tif 000012
−σは液体の表面張力であり、
−ρは液体の密度である。
【００１９】
図１は、重力毛管波の分散関係（Ｅ１）の変化を、重力毛管波の周波数ωとその波長λの関数として表す曲線を示す。この関数は、２つの領域を含み、
Ａ−短波長λでの毛管現象（または張力）領域、および
Ｂ−長波長λでの重力領域である。
【００２０】
毛管現象（または張力）領域では、波に作用する主な機械的復元力は液体の表面張力であるが、重力領域では、重力が支配的である。
【００２１】
これら２つの領域を分離する波長は、重力毛管波長λｇｃと呼ばれ、次の値に等しくなる。
【数１１】
2020516802.tif 000013
【００２２】
弾性材料のフィルムが液体の表面に堆積し、液体がフィルムに及ぼす力以外の力が加えられない場合、波の分散関係は変化し、次のようになる、
【数１２】
2020516802.tif 000014
ここで、
−Ｔは、弾性材料のフィルムの内部機械的張力であり、この場合、液体の表面張力σに等しく、
−Ｄは、液体に適用されたフィルムの曲げ弾性率であり、
−Ｈは、フィルムの下にある液体の高さである。
【００２３】
曲げ弾性率は、式Ｅ５で定義された部分であり、
【数１３】
2020516802.tif 000015
ここで、
−Ｅはフィルムのヤング率であり、
−ｅはフィルムの厚さであり、
−νは、フィルムのポアソン比である。
【００２４】
図２は、液体の表面に置かれた弾性材料のフィルムを伝播する波の分散関係（Ｅ４）の変化を表す新しい曲線を示す。この新しい曲線には、第３の領域が見られ、Ｃは、主な機械的復元力が弾性材料のフィルムのものである曲げ領域または流体弾性波領域である。
【００２５】
したがって、流体弾性波は、波長λが次の式に従う波である。
【数１４】
2020516802.tif 000016
および
【数１５】
2020516802.tif 000017
【００２６】
図３ａおよび図３ｂは、本発明の第１の一般的な実施形態による、液体１の表面の流体弾性波を制御するシステムの側面図および上面図を示す。
【００２７】
それは、それぞれの曲げ係数Ｄ１およびＤ２の２つのゾーンＺ１およびＺ２を含む複合構造１０を含み、方程式Ｅ５ａによって定義される、
【数１６】
2020516802.tif 000018
【００２８】
ここで、
−ＥｉはゾーンＺｉのヤング率であり、
−ｅｉは、ゾーンＺｉの厚さであり、
−νｉは、ゾーンＺｉのポアソン係数であり、
ｉはそれぞれ１または２に等しく、内部機械的張力Ｔ１およびＴ２である。
【００２９】
複合構造１０は、流体弾性表面波が、方向２０に伝搬する、すなわち密度ρの液体１の表面に浮かぶ複合構造１０の第１ゾーンＺ１を伝搬し、第２ゾーンＺ２を伝搬するように制御システムが液体１の表面に配置される場合、またゾーンＺｉ内において流体弾性波の波長λｉが式Ｅ６ａおよびＥ７ａに従う場合、
【数１７】
2020516802.tif 000019
および
【数１８】
2020516802.tif 000020
【００３０】
ここで、ｇは万有引力定数に対応し、ｉは流体弾性波が伝播するゾーンＺｉのインデックスに対応し、流体弾性波の挙動を制御するように適合される。
【００３１】
したがって、曲げ領域では、流体弾性波は液体の表面の複合構造によって加えられる力を受け、これにより、ゾーンＺ１およびＺ２で使用される材料（したがって、ヤング率Ｅ１およびＥ２ならびにポアソン比ν１およびν２）、これらのゾーンの厚さｅｉおよび／またはこれらのゾーンの形状を選択することにより、これらの波の伝播を制御できる。
【００３２】
コンパクトなシステムを得るためだけでなく、複合構造１０の製造を容易にするために、特にゾーンＺ１およびＺ２が同じ材料で作られている場合、ゾーンＺ１およびＺ２は図３に示すように連続していてもよい。
【００３３】
有利には、曲げ係数Ｄ１およびＤ２は異なり、ゾーンＺ１およびＺ２は異なる厚さｅｉを有し、および／またはゾーンＺ１およびＺ２は、異なるヤング率Ｅｉおよび／または異なるポアソン比νｉを有する材料で作製される。図４は、本発明の第２の実施形態による、異なる厚さｅｉの２つのゾーンＺ１およびＺ２で製造される複合構造１００の場合を示す。
【００３４】
流体弾性波を徐々に制御し、複合構造１０の製造を容易にするために、係数Ｄ１のゾーンＺ１から係数Ｚ２のゾーンＺ２への通路間の曲げ係数の変化は連続的であってもよく、ゾーンＺ１およびＺ２を生成するために使用される材料の厚さは、例えば徐々に変化する。
【００３５】
光学系と比較するために、ゾーンＺｉのインデックスｎｉを、ゾーンＺｉの流体弾性波
の伝播速度Ｖｉの逆数に比例するように定義することができる。伝播速度Ｖｉは、式Ｅ８で定義され、
【数１９】
2020516802.tif 000021
そのため、インデックスｎｉは光学媒体の屈折率に等しくなり、幾何光学の法則がゾーンＺｉを伝播する流体弾性波の伝播に適用されるようになる。
【００３６】
したがって、複合構造は光学要素と同じ挙動をするが、流体弾性波に対してのみと定義することができる。
【００３７】
図４に示す実施形態によれば、ゾーンＺ１およびＺ２は同じ材料で作られているため、ヤング率Ｅｉとポアソン比νｉは等しく、厚さのみがｅ１＜ｅ２で異なる。
【００３８】
ゾーンＺｉを通る流体弾性波の伝播速度Ｖｉの逆数に比例するインデックスｎｉの定義によれば、ゾーンＺ１とＺ２のインデックスの比率は次のように表される。
【数２０】
2020516802.tif 000022
【００３９】
したがって、ｅ１＜ｅ２の場合、ｎ１＞ｎ２である。幾何光学の法則、特にスネルの法則によると、
【数２１】
2020516802.tif 000023
【００４０】
ｉ１はＺ１とＺ２の間に形成された屈折境界面の法線に対するビームの入射角で、ｉ２は屈折境界面の法線に対するビームの出射角で、ｎ１＞ｎ２はｉ２＞ｉ１と述べるのと等しい。
【００４１】
図５は、実験室で撮影され、上記で定義されたような複合構造１００上を伝播する流体弾性波の、上から見た挙動を示す。図の横にあるグレースケールは、０にある静止した液体の表面の平均位置に対する波の高さを示す。
【００４２】
この実験では、方向ｋ１の入射平面流体弾性波は、ゾーンＺ１を伝搬し、次にゾーンＺ２に伝搬する。このゾーンＺ２の流体弾性波の方向ｋ２は、ゾーンＺ１とＺ２の間の境界面で法線Ｎから確かに分岐し、すなわち、ｉ２＞ｉ１である。
【００４３】
幾何光学の法則によると、その方向ｋ１が、次の式で定義される屈折の角度限界ｉｌｉｍよりも大きい角度ｉ１を作る入射平面流体弾性波は、
【数２２】
2020516802.tif 000024
ゾーンＺ１とＺ２の間の境界面で完全に反射され、例えば海上にあるインフラストラクチャを保護できる。図６は、この特定のケースを示す。
【００４４】
これらの法則により、収束レンズを形成する複合構造を生成することもできる。
【００４５】
図７ａおよび図７ｂは、複合構造上を伝搬する流体弾性波のエネルギーをあるポイントに収束させることができる収束レンズを可能にする本発明の２つの特定の実施形態を示す。
【００４６】
図７ａに示される複合構造２００ａは、３つの連続するゾーンＺ１、Ｚ２およびＺ３から構成される。ゾーンＺ１およびＺ３は、上記で定義したように同じインデックスｎ１である（つまり、ｎｉはゾーンＺｉの伝播速度Ｖｉの逆数に比例する）。ゾーンＺ２のインデックスｎ２は、ｎ１とは異なる部分であり、ｎ１＜ｎ２である。
【００４７】
ゾーンＺ２は、曲率半径Ｒの両凸レンズの形状を有する。言い換えると、ゾーンＺ１とＺ２の間の境界面は、その湾曲がゾーンＺ１側に向けられた半径Ｒの円弧であり、そのゾーンから波が到着し、またゾーンＺ２とＺ３の間の境界面も半径Ｒの円弧であり、その湾曲はゾーンＺ３側に向けられ、そのゾーンを通って波が出る。
【００４８】
したがって、複合構造２００ａのゾーンＺ１からゾーンＺ２に伝搬し、次いでＺ３に伝播する平面流体弾性波は、このように生成されたレンズの焦点面に集束される。
【００４９】
図７ｂに示される複合構造２００ｂは、収束レンズの別の実施形態を提案している。この構成では、複合構造２００ｂもまた３つの連続するゾーンＺ１、Ｚ２およびＺ３で構成されている。ゾーンＺ１とＺ３は同じインデックスｎ１であり、ゾーンＺ２はインデックスｎ２であり、ｎ１＞ｎ２となる。
【００５０】
この構成では、ゾーンＺ２は、曲率半径Ｒの両凹レンズの形状を有する。言い換えると、ゾーンＺ１とＺ２の間の境界面は、その湾曲がゾーンＺ２側に向けられた半径Ｒの円弧であり、またゾーンＺ２とＺ３の間の境界面も半径Ｒの円弧であり、その湾曲はゾーンＺ２側に向けられる。
【００５１】
同様に、複合構造２００ｂのゾーンＺ１からゾーンＺ２、次いでＺ３に伝播する平面流体弾性波は、このように生成されたレンズの焦点面に集束される。
【００５２】
これらのレンズの焦点距離ｆは、次のように定義できる。
【数２３】
2020516802.tif 000025
【００５３】
したがって、上記で定義されたような複合構造２００ａおよび２００ｂの１つを含む流体弾性表面波を制御するシステムは、制御構造が設置されている液体の表面上を伝搬する流体弾性波のエネルギーを採取するために有利に使用でき、後者は収束レンズのように、あるポイントに波の焦点を合わせるように適合されている。
【００５４】
したがって、そのような構造は、例えば海で使用して波エネルギーを電気に変換することができる装置のような、複合構造２００ａまたは２００ｂの焦点に配置され、受け取った流体弾性波のエネルギーを電力に変換することができる装置の性能を改善することを可能にする。
【００５５】
相互に、発散レンズを作成することもできる。これを行うには、ゾーンと境界面の形状
は、ゾーンＺ２が両凸形状である場合には、インデックスｎ１はｎ２より大きくなければならず、ゾーンＺ２が両凹形状である場合には、インデックスｎ１はｎ２よりも小さくなければならないことを除いては、上述したように同じである。
【００５６】
図８は、本発明の別の特定の実施形態を示している。この実施形態では、複合構造３００は、波反射器であると考えられてもよく、上記で定義された屈折の限界角ｉｌｉｍの原理を使用する。
【００５７】
この構成では、複合構造３００は、以下の式Ｅ１３およびＥ１４に従う、それぞれのインデックスｎ１およびｎ２の２つの連続するゾーンＺ１およびＺ２で構成される。
【数２４】
2020516802.tif 000026
および
【数２５】
2020516802.tif 000027
【００５８】
ゾーンＺ１とＺ２の間の境界面は直角であり、その頂点はゾーンＺ２側に向けられているため、ゾーンＺ１から到着する流体弾性波は、ゾーンＺ１とＺ２の間の境界面との接触で光線のように２度屈折し、「コーナーキューブ」または光反射器の場合のように、入射方向に平行する軸に沿って離れる。
【００５９】
上記で定義されたような複合構造３００を含む流体弾性表面波を制御するシステムは、液体の表面と接触する部分を有する原子力発電所などの装置を保護するために有利に使用され、複合構造３００は、液体の表面と接触する部分を保護するように適合され、装置に到達する流体弾性波を反射する。
【００６０】
ゾーンＺｉが連続しており、連続フィルムとして単一の材料で作られている場合、外洋または大規模な液体上でのこの種のシステムの使用は、実装が困難で費用がかかる。したがって、上述の実施形態と互換性のある１つのオプションによれば、複合ゾーンＺｉまたは有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉを生成することが有利な場合がある。
【００６１】
図９は、そのような有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉの一実施形態を示している。
【００６２】
この実施形態では、ゾーンＺｅｆｆ＿ｉは、弾性連結手段（４０）によって接続された浮遊パッド（３０）のマトリックスで構成される。次に、式（Ｅ１５）を使用して、有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効曲げ係数を定義できる、
【数２６】
2020516802.tif 000028
【００６３】
ここで、Ｅｅｆｆ＿ｉはゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効ヤング率、ｅｅｆｆ＿ｉは有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効厚さ、νｅｆｆ＿ｉはゾーンＺｅｆｆ＿ｉの有効ポアソン比、ｉはそれぞれ１または２に等しく、有効内部機械的張力Ｔｅｆｆ＿１およびＴｅｆｆ＿２である。
【００６４】
複合構造は次に、流体弾性表面波が、密度ρの液体の表面に浮かぶ複合構造の第１ゾーンＺ１またはＺｅｆｆ＿１を伝搬し、次に第２ゾーンＺ２またはＺｅｆｆ＿２を伝搬するように制御システムが液体の表面に配置される場合、またゾーンＺｉを伝播する流体弾性波の波長λｉが式（Ｅ６ａ）および（Ｅ７ａ）に従い、且つ有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉを伝播する波の有効波長λｅｆｆ＿ｉが以下の式（Ｅ１６）および（Ｅ１７）に従う場合に適合され、
【数２７】
2020516802.tif 000029
および
【数２８】
2020516802.tif 000030
【００６５】
ここで、ｇは万有引力定数であり、ｉは流体弾性波が伝播するゾーンＺｉまたはＺｅｆｆ＿ｉのインデックスに対応する。
【００６６】
したがって、有効ゾーンＺｅｆｆ＿ｉ内の流体弾性波の有効伝搬速度Ｖｅｆｆ＿ｉに基づいて有効インデックスｎｅｆｆ＿ｉを定義することにより、曲げ係数ＤｉまたはＤｅｆｆ＿ｉおよび／または前記ゾーンＺｉまたはＺｅｆｆ＿ｉの形状の調整により、同等の制御システムを製造するために必要な材料を減らしながら、液体の広い領域で流体弾性波を集束または反射するために使用できるフレネルレンズまたはコーナーキューブ／反射器などの、幾何光学の法則に従う構成部品を作成することができる。
【００６７】
有利には、上記の制御システムおよび装置を製造するために使用される材料は、それらが設置される液体を汚染しないように生分解性であり、したがって物理的な除去を必要とせずに一定時間使用できるようにすることができ、したがって取り外しのコストを回避する。
【００６８】
本発明は、図面および上記の説明において詳細に図示および説明されている。後者は例示であり、例として与えられたと考えなければならず、本発明はこの説明のみに限定されると考えてはならない。多くの変形実施形態が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  液体
１０  第１の実施形態による液体の流体弾性表面波を制御するシステム
２０  波の伝播の方向
３０  浮遊パッド
４０  弾性連結手段
１００  複合構造
２００ａ  両凸レンズ型複合構造
２００ｂ  両凹レンズ型複合構造
３００  「コーナーキューブ」型複合構造／反射器
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
2020516802.tif 000044
【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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