プレーリー・マスカー
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プレーリー・マスカーは、オリバー・ハザード・ペリー級フリゲート艦、スプルーアンス級およびアーレイ・バーク級駆逐艦、そしてアメリカ海軍のタイコンデロガ級巡洋艦など、一部の西側諸国の軍艦に搭載されている放射騒音低減システムです。このシステムは1960年代に、第二次世界大戦後に改修されたガッピーIII型潜水艦、そしてその後ディーゼル潜水艦にも少数搭載されました。 [ 1 ]
マスカーシステムとプレーリーシステムは、他の船舶、例えば敵潜水艦による軍艦の音響シグネチャーの分類や識別を防ぐために設計されています。機械音の代わりに、パッシブソナーで雨音のような音を発します。マスカー部分は船体、通常は機関室の近くに設置されます。プレーリー部分は船のプロペラを消音するように設計されています。当初は最高機密とされていましたが、現在ではいくつかの国で対潜水艦戦システムの一部として使用されています。
背景
船舶の消音は、不要な騒音を低減する上で重要な役割を果たします。不要な騒音は、海軍艦艇の能動的および受動的な水中戦闘能力を著しく制限し、敵艦艇による探知範囲や確率を低下させる可能性があります。米海軍は、これらの問題に対処するために船舶消音プログラムを維持しています。船舶消音プログラムの目標は、受動ソナーの周波数範囲におけるソナー自己騒音の低減と、船舶の放射騒音の低減により敵潜水艦による探知を低減することです。自己騒音とは、船舶が自ら発生させ、自艦のソナーやセンサーに影響を及ぼす騒音のことです。放射騒音とは、船舶が自ら発生させ、他の船舶、特に潜水艦のセンサーに影響を及ぼす騒音のことです。マスカー・プレーリー対抗システムは、このプログラムの重要な要素であり、音源の制御や船体への伝達を制御しても低減できない放射騒音と自己騒音を低減します。[ 2 ]
気泡の利用とそれが音波伝播に及ぼす影響は、第二次世界大戦中、潜水艦戦における音響現象を理解するための総合的な取り組みの一環として、体系的に研究され始めました。アメリカ合衆国では、この研究は国防研究委員会（NDRC）の指揮の下、米海軍の様々な研究所によって実施されました。この研究の成果は1946年に『海中の音響物理学』として出版されました。この研究の中で、本稿の議論に最も関連する部分は、同書の第4部「航跡の音響特性」に掲載されています。[ 3 ] : 345
バブルカーテンは、水中爆破、杭打ち、爆発による金属成形など、さまざまな産業において、騒音や衝撃波の損傷を軽減する幅広い用途で使用されています。[ 3 ]：347
動作原理
このシステムのマスカー部分は、泡のカーテンと海水の間に音速（音響インピーダンス）の不整合を作り出すことに基づいています。音速が極端に異なる物質に遭遇した音波は、透過せず反射します。媒質中の音速は、物質の剛性を密度で割った値の平方根に依存します。泡雲では、密度は水に最も近くなりますが、剛性は空気の剛性です。その結果、水中の泡雲中における音速は、水中自体よりも約10倍遅く、空気中の音速よりも3倍遅くなります。したがって、船体（または潜水艦）内では、通常は水中に出て長距離を伝播するはずの音が船体内に反射し、最終的に消散します。これらの物理学的概念の具体例として、グラスに水、グラスに炭酸水を入れ、それぞれのグラスの側面をスプーンで軽く叩いてみましょう。水を入れた容器は鳴り響きます。容器の中に泡が入っていると、「ドスン」という音がします。
プレーリースクリューの騒音抑制は、異なる原理で機能します。スクリューの主な騒音問題はキャビテーションです。可動ブレードの背後の圧力が非常に低くなり、その深さの水の蒸気圧を下回ることがあります。その結果、水蒸気の泡が発生します。この泡は低圧領域から出るとすぐに水に戻り、その際に大きな音を発します。しかし、スクリューの後端から少量の空気が放出されると、キャビテーションの泡の中にも少量の空気が含まれます。水蒸気の崩壊によって泡が完全に閉じることはないため、余分な騒音はほとんど発生しません。
マスカ
システムのマスカー部分は、船舶のエンジン騒音を消音し、脅威となる船舶による探知を阻止するとともに、船舶自身のソナー効率を高めるために自己騒音を低減するように設計されています。マスカー部分は通常、船体外側のエンジン室に隣接する部分に取り付けられた2本のバンドで構成され、圧縮空気がバンド内に送り込まれ、機械加工された穿孔から排出されます。これにより、船体周囲の海中に気泡のバリアが形成され、機械騒音が船体内に閉じ込められ、消散されます。
草原
一方、プレーリー（略称：プロペラ空気誘起排出[ 4 ]）は、船舶のプロペラの近くまたは上に設置され、圧縮空気がプロペラの縁にある小さな穴から送り込まれます。当然のことながら、船舶や潜水艦の船底下の小さな穴に付着物が付着しないようにすることは問題となります。潜水艦の設備では、船舶が港にいる間、システムに少量の真水を流すことでこの問題を防いでいます。外洋船の船体に付着する生物のほとんどは、真水では生存できません。
同様のシステムはアグーティと呼ばれ、イギリス海軍のフリゲート艦やINS ニルギリなどの艦艇に搭載された。[ 5 ] [ 6 ]
潜水艦
潜水艦での使用では、システムの作動に必要な大量の空気を水面から供給する必要があるため、プレーリーマスカーはディーゼル潜水艦がシュノーケリング（潜水艦の航行）中にのみ使用できます。ただし、静音化が必要な主要な騒音源はシュノーケリング時のみ使用されるディーゼルエンジンであるため、これは深刻な制限ではありません。
参照
参考文献
- ^フリードマン、ノーマン（1994年）『1945年以降のアメリカ潜水艦：図解設計史』アナポリス：海軍研究所出版、41、43頁。ISBN 1-55750-260-9。
- ^情報シート、船舶消音プログラム、情報シート番号：9.7、米国海軍水上士官戦闘学校、p.1
- ^ a b水中の気泡カーテンにおける音波伝播 - パートI：歴史と理論、 SN Domenico; Geophysics、Vol 47、No.3（1982年3月）：p.345-353
- ^ Ho Seuk, Bae; Kim, Won-Ki; Su-Uk, Son; Joung-Soo, Park (2022年11月25日). 「マルチソナーアレイシステムを用いた人工気泡分布の画像化」 . Journal of Marine Science and Engineering . 10 (12): 1822. Bibcode : 2022JMSE...10.1822B . doi : 10.3390/jmse10121822 .
- ^ヒラナンダニ、GM (2017 年 10 月 9 日)。トライアンフへの移行: インド海軍の歴史、1965 ～ 1975 年。ランサーパブリッシャーズ。ISBN 97818978297212017年10月9日閲覧– Googleブックス経由。
- ^ Plumb, CM; Kendrick, AM 「水上艦の騒音低減」（PDF） . Jane's Naval Equipment . 26 (3).
外部リンク
