JP2730714B2

JP2730714B2 - 衝撃音波発生装置及び発生方法

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Publication number: JP2730714B2
Application number: JP61036498A
Authority: JP
Inventors: アドリエン・ピー・パスク
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1986-02-19
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: CA1258117A; US4735281A; EP0196754B1; NO174443C; EP0196754A2; AU5379586A; JPS61194383A; NO174443B; EP0196754A3; NO860446L; AU580386B2; DE3678475D1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、水中に於て、鋭い衝撃音波信号を周期的に
発生させる為の方法及び装置に関するものであり、特に
水面下十分な深度に於いて、急激に気泡を生成し、気泡
の膨張収縮を可能ならしめた音源に関するものである。従来例一般に、爆発、空気衝撃銃、気体爆発装置の如き地震
波発生源は、水に振動エネルギーを与える為の気泡ある
いは中空部−この明細書に於ては、“気泡”と“中空
部”は同等の物として使用する−を生成する為に、水中
深い所で爆発せしめられ、更に、その振動エネルギーは
音波の圧力波を生成する。各圧力波は、殆んどの地震調
査の作業に特に有用な第一の音波圧力パルスP₀により構
成されている。パルスP₀の後に、振巾の減少した、望ま
しくない第二の音波パルスが発生し、振動は継続する。例えば、“空気衝撃銃”として知られ、広く使用され
ている地震波発生源は、最大振巾P₀を有する、所望の一
次パルスを生成する為、高圧の気泡を水中に爆発的に放
出する。放出された高圧の気泡は瞬間的に周囲の水と接
触した後膨張し続けるが、最初は周囲の水は外側に加速
され、その後、中空部が最大直径を有し、休止するまで
減速される。そして、この時の中空部内の圧力は周囲の
水圧よりかなり小さい。膨張している気泡が最大直径に達すると、気泡内は事
実上、負圧となり、周囲の水の運動エネルギーは０とな
るが、振動の位置エネルギーは最大となり、抑制されな
ければ、振動周期Ｔを有する各サイクルの持続期間中、
運動エネルギーに変化したり、再び位置エネルギーに戻
ったりするのである。 1/2Tに於て、水は最大の位置エネルギーを有し、いつ
でも気泡内のガスを爆縮し得る状態となっている。１つ
のサイクルが完了後、即ち、時間Ｔが経過後、気泡は再
び圧縮され、比較的直径が小さくなると共に高圧にな
る。周囲の水はその後、突然停止し、その結果、最初の
正圧を有する音波二次パルスP₂を生成するが、これは主
として、内側に向かって移動する水によって得られる最
大運動エネルギーに依存する。水によって得られる運動
エネルギーが小さい程、P₂は小さい。この様にして、周囲の水が当初急激に気泡を最小径又
は最小体積に圧縮する時、二次パルスの問題が生じて来
る。運動エネルギーは再び０となり、位置エネルギーは
主として、気泡内の圧縮ガスに蓄積されると共に、気泡
はその振動形態に於て、再び爆発させ得る状態に置かれ
る。こうして、水の中に蓄積された振動エネルギーは振
巾の減少した、いくつかの連続する二次パルスを生成
し、振動エネルギーの一部が撹流等の自然現象により散
逸し、残部が望ましくない二次パルスを生成する為に消
費しつくすまで続けられる。上記の如き気泡の爆発（膨張）及び爆縮（収縮）の数
は変化するが、一般的には、一次パルスP₀が地震波発生
源により生成されて後、４乃至６個の重要な二次パルス
が予想される。こうして、地震波発生源より発生した音波エネルギー
の主要部は消耗しつくすのである。これは、放出された
ガス内に蓄積されたエネルギーの一部のみが所望の一次
地震波パルスP₀を生成する為に使用され、残りの重要な
エネルギーは、抑制すべき有害な二次地震波パルスに変
化するからである。地震調査に於ては、一次及び二次音波パルスの両方
共、異なる音波妨害物として働き、水中をあらゆる方向
に進行し、大地を貫き、一つもしくはそれ以上の岩層又
は反射物に衝突し、それから水中に戻って来るのであ
る。一次及び二次パルスは反射地震波を引き起こすが、二
次パルスとその反射波は反射一次波が地中の反射物に反
射されて戻って来る時、発生する為、二次パルスとその
反射波が反射一次波を妨害することは明白である。なぜならば、反射二次波と反射一次波は波形が同一で
あり、両者を区別する実用的方法は未だに見い出されて
いないからである。これまでの公知技術に於ては、単一爆発型地震波発生
源を使用しており、“気泡”あるいは二次パルスの問題
を処理する為の実用的解決法ばかりでなく経済的解決法
も見い出されていない。現在では、上記二次パルスをサ
イズの異なる空気衝撃銃を数多く配列することにより減
衰させている。配列された全ての空気衝撃銃は同時に発
射され、P₀のパルスは同一位相で加算される様になって
おり、二次パルスの殆んどは位相が異なり、加算すると
互いに打消し合う様になっている。一次パルスに対する二次パルスの比P₂／P₀は、全ての
海洋地震波発生源の気泡抑制に為に計測される尺度であ
り、理想的地震波発生源は０〜125Hzの周波数域に於
て、P₂／P₀＝０の比を有するものであると言われてい
る。ある地震波発生源が理想にどの程度近ずいているか
は、P₂／P₀の比を計測することにより容易に知り得る。理想的地震波発生源は、十分なエネルギーを有し、二
次パルスを伴なわず、単一の短く鋭い衝撃音波を発生す
る。衝撃を時間巾に逆比例することが望ましく、即ち、
衝撃の時間巾は大きければ大きい程、望ましくなく、従
がって、鋭い衝撃が反射地震波を明確にする為に必要と
される。ダイナマイトを、水面に近い所で爆発させると理想的
地震波発生源にかなり近いものが得られるが、これは爆
発により発生した気泡が大気中に即座に解放され、爆縮
されることがないからである。水面近傍に於て爆発しないと、爆発的地震波発生源
は、何らかの形で爆縮を抑制しなければ、好ましくない
二次パルスを生み出すことになる。過去25年間もしくはそれ以上、振動する二次パルスを
減衰させたり、その悪影響を減少させる為の数多くの試
みがなされて来た。二次パルスが垂直に水底に向かって下方に進行するの
を防ぐ為、気泡発生源を小孔を有する容器又は籠で囲む
という機械的手法がかなり以前に試みられたが、これは
膨張する気泡が小孔を通して水に働きかけることを意図
して行なわれたものであり、膨張する気泡はその内部エ
ネルギーを消散し、それに伴う二次パルスの振巾は減少
されるというものであった。この技術はFLEXOTIRという商標で地震波発生源として
使用されていたが、この技術特有の欠点があり、それは
本来の目的である一次パルスも又、小孔を通してのみ自
由に進行することが許され、強度が減少しているという
ことである。更に、小孔を有する籠は、その壁の内外に
働く差圧が大きいと、多大な応力を受けることになり、
劣化が早い。数多くのソフトウェアプログラムも開発されている
が、高価なコンピュータの使用時間及び入力が必要であ
る。これについては米国特許第3,592,286号に記載され
ている。二次パルスを修正する為、空気を膨張する気泡に噴射
させるという技術は満足な結果は得られず、その殆んど
が放棄された。例えば、米国特許第3,371,740号に於ては、中空部が
膨張している時に空気を噴射すると、水中に蓄えられて
いる運動エネルギーを減じることなくそのサイズを増大
し得るが、噴射された大気圧はあまりにも低圧である
為、P₂／P₀は40％に近ずく程度であり、許容基準10％を
はるかに超過している。又、米国特許第3,454,127号に於ては、気泡が膨張す
るかなり早い時期に亜音速で空気が噴射され始めるの
で、所定時間内に中空部内に十分な静水圧を確保するこ
とは出来ない。更に、米国特許第3,601,216号に於ては、中空部内に
確立された最終圧力は静水圧ではないし、米国特許第3,
653,460号の５欄の１〜30行には、P₂／P₀の比を14％に
下げるのに要する空気量は、主パルスを発生させるのに
必要とする空気量の6.4倍であるということが記載され
ている。公知の気泡抑制手法の非能率的あるいは非実用的理由
により、地震の関連産業は地震波発生源の配列を整合し
て使用せざるを得なかった。特に、この地震波発生源と
しては、著しくサイズの異なる空気衝撃銃が使用され
た。整合して配列された、異なったサイズの空気衝撃銃の
全てを同時に発射すると、理論的には、その結果生ずる
整合された一次パルスの振巾は配列された個々の音源よ
り発生する個々の一次パルスの振巾の総和に等しくな
り、二次パルスの振巾は減少する。それは、一つにはそ
れらの位相が異なること、二つにはそれらの発生時期が
異なること、そして三番目の理由としては、それらの周
波数が異なっているということが挙げられる。以上の理由により、気泡パルスを抑制する分野の現状
は、上記の整合された空気衝撃銃の配列に依存してお
り、現在も広く使用されている。この様な整合された空
気衝撃銃の配列の平均的特徴を以下に示す。１）出力:138バールの圧力の空気１リットルつき１バー
ル・メートル（ピーク間値０〜125Hzの周波数に於て）２）P₂／P₀比：約1/10又は10％それ故、気泡パルスのいかなる発生源も、地震産業に
於ける競争力強化の為、ピーク間値０〜125Hzの周波数
域に於けるP₂／P₀比を10％以下にする必要がある。上記配列技術は、現在のこの分野に於ては標準的では
あるけれども、重大な欠点を今尚有している。それは、
個々の地震波発生源の寄せ集めにすぎず、各々の地震波
発生源は要求される巾の狭い、鋭い音響パルスが欠如し
ているからである。更に、その様な配列は、数多くのサ
イズの異なる空気衝撃銃を必要とすると共に、それによ
って消費される約138バールの圧力の空気容量を有する
重くて高価な空気圧縮機も必要とするので、その配列を
すること自体、非常に高価である。一般的に、公知の気泡抑制装置は次の様な一つもしく
はそれ以上の欠点を有している。１）取扱いが大変である。２）過剰な支持装置とその為のスペースが必要である。３）非常に大きな空気圧縮機とその作動の為の過大なエ
ネルギーが必要である。４）維持費が高い。５）上記配列を形成する為に、現在利用されているサイ
ズの異なる地震波発生源を作動可能な状態に維持する
為、高価な取換部品の過剰な在庫が必要である。発明の目的本発明は、上記従来の欠点を解消するものであり、総
合的な気泡抑制の為、実用的、経済的、更には非常に効
果的な方法を提供するものである。本発明の他の目的は、気泡の問題のない、かなり広い
周波数域にわたり、実質的に平坦な出力スペクトルを有
し、二次パルスの無視し得る単一の鋭い衝撃音波を作り
出し、効果的な気泡抑制手段を有し、エネルギー効果の
大きい、現在の海洋地震エネルギー発生源と容易に協働
し得る地震波発生源、及び、公知の地震波発生源及び発
生方法の利点に影響を及ぼすことなく、これを使用し、
デザインが簡単で、コンパクトに使用可能で、製作費及
び維持費もそれ程高価ではなく、気泡の爆縮を抑止する
為の必要空気量を、十分な気泡抑制を達成する為、即
ち、P₂／P₀の比が10％もしくはそれ以下とする為に必要
であると一般に信じられている量よりも減少し得る方法
を提供することである。発明の構成本発明に基く方法は、水中で中空部の爆縮によって発
生する圧力パルスを、爆縮を抑えることによって、実質
的に減少させることである。爆縮は中空部の体積が最大
に達した時、中空部内で爆発を起こすことによって抑止
される。爆発は、周囲の静水圧に略等しい圧力を中空部
内に確立する為、十分なエネルギーを必要とする。中空
部の体積がその最大値の数パーセント以下の範囲内にあ
る時、爆発を開始し、静水圧を確立する必要がある。本発明に基く方法は、更に、水中で最初の爆発を起こ
させることにより、衝撃音波信号を発生させ、強力な圧
力パルス及び非常に低圧の中空部を生成し、しかる後、
中空部の体積が最大時の数パーセント以下の範囲内にあ
る時に、中空部内に於て、二次爆発を起こさせ、その内
部に静水圧を確立させることにも使用することが可能で
ある。上記の如き本発明装置は、一次及び二次爆発発生機よ
り成り、水中で連続して二回の爆発を発生させる。即
ち、最初の爆発で水中に強力な音波パルス及び非常に低
圧の膨張する中空部を生成し、その後の爆発で中空部の
体積が最大時の数パーセント以下の範囲内にある時、そ
の内部に静水圧を確立し、実質的に二次圧力パルスを減
じるというものである。実施例の説明以下、本発明の実施例を明確にする為、従来例を引用
すると共に、図面を参照しながら説明する。第１図は、従来型手法の爆発型海洋地震波発生源作動
時の気泡の挙動を示しており、最初の爆発で、水深Ｄ、
時間ｔ＝Toの時に、ガスG1,圧力Pa及び体積Vaを有する
最初の気泡１が発生する。気泡内部の圧力は、気泡１が
振動周期Ｔの間に、周期的爆縮（収縮）及び爆発（膨
張）を受けると共に、静水圧に比例して変化する。第２図は、爆発後の圧力特性を示しており、所要の圧
力ピークP₀のみならず、振巾の減少した不要な二次正圧
パルス（P₂,P₄，…）も示されている。以上より、気泡
１がｔ＝T/2でその最大直径に達する前に、気泡内部の
圧力をガス噴射により上昇させると、その後の気泡１の
爆縮及び爆発によって発生する二次圧力パルスの振巾
は、ガス噴射をしない場合の二次パルスの振巾に比べ
て、実質的に減少するということが暗示された。しかしながら、この概念は不完全かつ不正確であるこ
とが判明した。それと共に、この分野に於ける従来の技術者が、P₂／
P₀の比を約10％もしくはそれ以下にすること（第４図）
によって特徴ずけられる、単一爆発型海洋地震波発生源
に対する長期間にわたる要求を何故満足させられなかっ
たかということが意外にも判明したと同時に、理論的に
も、経験的にも、爆縮によって発生した二次圧力パルス
は中空部がつぶれる早い段階で、急激に増大するという
ことが判明した。例えば、P₂／P₀の比を10％以下に抑えたければ、中空
部の半径を１％以上縮めたり、あるいは、その体積を約
３％以上減少させてはならない。更に、実際上、要求されることは、気泡が膨張してい
る時に空気を噴射してはいけないということと、気泡は
そのサイズが最大の時の数パーセント以下の範囲内の時
にのみ空気の爆発的噴射が許されるということである。この方法を使用すれば、P₂／P₀を10％以下に抑える為
に要する噴射空気量は、主パルスP₀を発生させる為の必
要空気量の2.1倍に過ぎず、既に“従来例”に於て記載
した6.4倍に比し、十分な気泡抑制に必要な圧縮空気量
は3.05＝6.4/2.1もしくはそれ以上の割合で減少してい
る。更に、驚くべきことは、気泡への空気噴射タイミング
及び噴射期間は極端に短かく、気泡へのガス噴射は爆発
的で、気泡１はその最大サイズの近傍で安定させなけれ
ばならない、即ち、最初の爆縮により気泡１の最大直径
が１％以上収縮する前に、爆発的空気噴射により、最初
の爆縮を抑止あるいは抑制する必要があるということが
判明した。ここで、気泡の最大直径とは、第１図に於て
示される様な空気噴射をせずに得られる最大直径のこと
である。以上より、本発明は千分の数秒以下の間に、連続して
２回の爆発を発生させ、理想的な地震衝撃波を得るもの
であり、これは水面近傍で爆発を起こし、気泡が爆縮す
る前に直接大気に放出させることによって得られる衝撃
波に近似している。第３図に本発明による機宜かつ十分な気泡抑制の為の
爆発が示されており、これは短時間Tiの間に気泡１に気
泡２を瞬間的に噴射させるものである。気泡２は圧力Pb
及び体積Vbを有するガスG2により形成されており、便宜
上、PbはPaと等しいものとする。ここで、Paは気泡１を
生成する為の最初の爆発に既に使用されたガスG1の圧力
である。又、気泡１に爆発的に噴射されるガスG2の必要容量Vb
は十分に気泡を抑制する為に必要であると一般に思われ
ているガス容量に比べ非常に少ないということも判明し
ている。本発明に基く二次爆発は、最初の爆発により発生する
好ましくない二次振動圧力パルスを完全に抑止する為に
気泡２を発生させるものであり、次の様な非常に厳しい
条件を満足させる必要がある。 1.爆発的噴射の時間巾Tiは0.2Tに等しいか、もしくはそ
れ以下でなければならない。ここで、Ｔは気泡１の振動周期であり、検出された音
波信号により得られ、既に圧力特性として触れた様に既
知の値である。 2.Tiは0.4T後に開始し、0.6T以前に完了する必要があ
る。 3.二次爆発は気泡１の内部に静水圧を確立する為の十分
なエネルギーを必要とする。 Tiの時間的中心は、ほぼT/2の所、即ち、気泡１が最
大体積に達する所が最適である。最適条件下では、P₂／
P₀＝０であり、二次爆発は一次爆縮を完全に抑止する。 P₂／P₀の比を10％以下に抑える為のVbの最適値はVb＝
kVaであり、ｋの値は1.8〜2.6である。本発明による海洋音波発生源は具体例A,B及びＣで図
示されており、説明を簡単化する為、それらに共通の要
素については同じ番号を付している類似要素について
は、出来るだけプライム符号（′）を付している。具体例Ａ〜Ｃのいずれも爆発型信号発生機10及び爆発
型抑止体発生機10′を備えており、後者は前者と同じ場
合も異なる場合もあり得る。本発明は、例えば第６図の様な、信号用爆発を水中に
於ける所定のかつ十分な深度の所で発生させる為に従来
型信号発生機10を採用可能であり、第３図、第４図及び
第7A図で示される様に、ｔ＝Toに於て、気泡１及び所望
の一次パルスP₀を発生させる。しかしながら、本発明に
於ける気泡を抑制する為の爆発がなければ、気泡１は第
１図に示される様に、振動周期Ｔで一連の爆縮及び爆発
をくり返し、第２図の様な振巾の減少した望ましくない
二次ピーク（P₂,P₄…）を生み出すことになる。一次爆縮を抑止する為、本発明に於ては、爆発型抑止
体発生機10′を採用しており、時間巾0.2T以下で気泡１
の内部に、爆縮に対抗すべく、再爆発を発生させるが、
これは前記の臨界条件を満足するものである。爆発型信号発生機10は、米国特許第3,379,373号に詳
述されており、商標PARに基ずいて製作されている様な
市販の空気衝撃銃であってもよい。前記空気衝撃銃は圧
縮空気G1が満たされる容積Vaの信号室14を有しており、
該信号室14は爆発型往復弁12と直接連通していると共
に、該往復弁12は圧縮空気G1を信号室14から周囲の水に
排出口42を介して、爆発的に排出する為に駆動される。往復弁12は主ピストン70及び制御ピストン72を有して
おり、該主ピストン70は圧縮ガスG1を信号室14に充満さ
せる為、シール31に当接していると共に、該制御ピスト
ン72は主ピストン70の動きを制御する為、シール71に当
接している。両ピストン70及び72は、軸方向の孔33を有
する中空軸70′により、平行かつ一定間隔を置いて、一
体的に保持されている。地震調査船（図示せず）の甲板上に設置された圧縮機
は138バールの圧力で入口導管22より制御又は復帰室32
に空気を供給し、該空気は更に、計量オリフィス44及び
孔33を通過後、信号室14に送り込まれる。往復弁12は電磁弁20の如きコントローラにより制御さ
れつつ駆動され、該電磁弁20は地震調査船の甲板上に設
置された従来型電子駆動装置（図示せず）に於て発生し
た短い電気パルスにより、周期的に励磁される。信号発
生機10は、地震調査の為の噴射サイクルに応じて、周期
的噴射が繰り返される。電磁弁20が励磁されると、圧縮ガスはトリガ通路39を
介して導管22より流れ込み、制御ピストン72の反対面に
導かれ、制御室32に対向することになる。この様にして、制御室32内の空気圧を保持する力は一
時的にオフセット状態となり、信号室14内の圧縮ガスG1
は主ピストン70をシール31より突然開放することとな
り、その結果、排出口42が開き、信号室14と直接連通す
ることとなる。その後、信号室14からの圧縮ガスG1は排出口42を介し
て周囲の水に爆発的に放出され、長い地震音波あるいは
第２図に示される様な所望の音波一次パルスP₀とそれに
伴う望ましくない正圧パルス（P₂,P₄…）を有する圧力
特性波を発生する。信号室14よりガスG1を排出した後、制御室32内の圧力
は往復弁12をその閉止位置に戻すと共に、発生機10は次
のサイクルの為に準備状態に移行する。次に、本発明による海洋音波発生源Ａについて第５図
乃至第11図を参照しながら説明する。音波発生源Ａは、既述の空気衝撃銃PARも使用可能な
爆発型信号発生機10に加えて、容量VbのガスG2を含む抑
止室14′ａを有する爆発型抑止体発生機10′により構成
されている。発生機10′ａは発生機10に対し、心出し実
施後、固定されている。発生機10′ａも爆発型往復弁12′ａを有しており、該
弁12′ａは駆動されると、抑止室14′ａよりガスG2を信
号室14を介して、信号発生機10の排出口を囲んでいる気
泡１内に排出する。信号室14からの高圧空気は弁12′ａの軸方向に設けら
れた孔18及び計量オリフィス19を介して、遅延室36に導
かれ、弁12′ａを閉止状態に維持する。発生機10が噴射準備完了すると、信号室14は138バー
ルになっており、弁12′ａは遅延室36の138バールの圧
力により閉止状態に保たれる。ガスG1の排出後、空気作動手段により、圧縮ガスG2は
時間巾Tdだけ遅延して放出されるが、該遅延時間Tdは気
泡１の振動特性に於ける周期Ｔに依存している。第４図、第５図及び第７図を参照しながら、発生機10
の作動状態を説明すると、ｔ＝Toに於てライン11に到達
している電気パルス信号により、電磁弁20が励磁される
と、信号室14より排出口42を介して周囲の水にガスG1を
爆発的に排出し、発生機10を噴射させる。信号室14より
ガスG1が排出された後、遅延室36内の138バールの空気
は、その圧力が約13.8バールに落ちるまで、オリフィス
19を通って信号出14に次第に流れ込む。この時、弁12′
ａは爆発的に開放すると共に、ガスG2を抑止室14′ａよ
り通路34に放出し、その後、信号室14を通過し、弁12の
排出口42を介して外部に排出する。約60/1000秒後、信号室14及び抑止室14′ａの両室は
次のサイクルの為、圧力が上昇し始め、約500/1000秒
後、弁12′ａは閉止する。信号室14は常時、同じ割合で圧力が上昇するが、抑止
室14′ａは絞りオリフィス17を介して圧力は上昇する。
このオリフィス17は、信号発生機10の所定の噴射サイク
ル以内に抑止室14′ａ内を加圧し得る大きさを有する
が、圧縮空気が抑止室14′ａより信号室14を通って気泡
１に０〜35/1000秒の間に放出されない様、かなり小さ
くする必要がある。次に、作動時に於ける１サイクルを詳述するが、ある
特定容量あるいは空間部“S"に於ける圧力は、説明を簡
単にする為、“Ps"と記載する。従がって、例えば、P14
は信号室14の中に限定された空間部内の圧力を意味する
ものである。（状態1:発生器10の噴射準備完了時） 1.第６図に於て、電磁弁20は閉止している。 2.往復弁12はシール31に対して下方に付勢されており、
信号室14を密封している。 3.発生源Ａには圧力がかかっており、その時の圧力は、 P32＝P33＝P14＝P34＝P35＝P36＝P14′ａ＝P37＝138バ
ール P38＝P39＝Ph（静水圧）＝1.2バール 4.弁12′ａは最高位置にあり、抑止室14′ａを上向きの
力で密封している。この時の力をＦとすると、Ｆ＝138バール（S2-S3） 5.信号室14の容量Vaは、 Va＝V14＋V34＋V35＋V33＝0.74リットル抑止室14′ａの容量Vbは、 Vb＝V14′ａ＝1.56リットル以上より、 Vb/Va＝2.1 但し、上記容量は40及び41の如きインサートの寸法を
変更することにより変更可能である。（状態2:発生機10が噴射され、一次音波パルスP₀が発生
した時）第７図及び第7A図に於て、ｔ＝０の時、 1.ライン11の短い電気パルスで電磁弁が励磁され、発生
機10は噴射開始する。 2.往復弁12は爆発的に上方に動き、信号室14より138バ
ールの圧縮空気G1を排出口42を介して周囲の水中に排出
し、水中に気泡１を形成する。 3.信号室14より空気G1を爆発的に放出することにより、
第7A図に示される様な圧力特性を有する所望の一次音波
パルスP₀が発生する。 4.第３図の様に気泡１は膨張する。（状態3:気泡１のサイズがその最大値に接近している
時）第８図及び第8A図に於て、ｔ＝30/1000秒の時、 1.気泡１のサイズは最大値に近い。 2.気泡１内部の圧力は静水圧よりかなり低く、実際に
は、この時点に於て、気泡１の内部は負圧になっている
ものと考えられる。 3.負圧パルスP₁がｔ＝T/2に於ける圧力特性曲線上に現
われる。 4.遅延室36（Ｖ＝24cm³）からの圧縮空気は4mmの直径を
有するオリフィス19により絞られ、遅延室36は往復弁1
2′ａを閉止位置に維持するための十分な圧力を尚も有
しており、爆発型抑止体発生機10′ａは待機状態にあ
る。（状態4:発生機10′ａが気泡１の内部に爆発を発生させ
る時）第９図及び第9A図に於て、ｔ＝35/1000秒の時、 1.遅延室36内の圧力が約13.8バールに落ち、往復弁12′
ａにかかる力関係が逆転する。弁12′ａは下方に移動を
開始し、この下方に働く力は瞬間的に次の様に表わされ
る。Ｆ＝P14′ａ（S4−S2）＋P37（S3）−P36（S4）、又
は、大略Ｆ＝P14′ａ（S1−S2）＝138バール×（S1−S2） 2.往復弁12′ａは非常に軽いため、約2/1000秒以下では
あるが全開し、これにより抑止室14′ａよりガスが爆発
的に排出され、第３図に示される様に気泡１の内部に新
たな第２の気泡２を形成する。これはガスG2が信号室14
及び排出口42を通過して、気泡１内に流れ込むためであ
り、気泡２の空気量Vbは気泡１及び２の内部で圧力が平
衡状態に達した時、その内部に静水圧を確立する、すな
わち、周囲の静水圧にほぼ等しい圧力をその内部に確立
するよう決定される。 3.音圧信号は圧力特性曲線上で、上方に垂直に立ち上が
る。（状態5:静水圧に気泡内部に確立した時）第10図及び第10A図に於て、ｔ＝40/1000秒の時、 1.音波信号の振巾はほぼ０に近い。 2.弁12′ａは、第５図に於ける計量オリフィス43によ
り、小室37の圧力が急激に下がらないため、開放状態を
維持している。 3.発生機10′ａの弁12′ａに、下方に作用する力は大
略、Ｆ＝97バールＸ（S3） 4.復帰室32内の圧力は138バールであるため、発生機10
の往復弁12は下方に移動し、シール31に密着する。（状態6:気泡１は安定し、その平衡位置付近で穏やかに
振動する。） 1.気泡１の爆縮は抑止される。 2.第11図及び第11A図に於て示される様に、気泡１及び
２は安定し、振巾が非常に小さく、周波数の少ない音波
を発生する振動を、水との境界面で行う。 3.信号室14の内部は再び、オリフィス44を通して加圧さ
れる。 4.第５図に於ける部12′ａの遅延室36の圧力が69バール
前後まで上昇した時、弁12′ａは上昇し、抑止室14′ａ
を再び密封する。ガスG2が再び、2.5mmの直径を有する
オリフィス17を通して満たされる。 5.弁12′ａに作用する上向きの圧力は次の様に表わされ
る。Ｆ＝P36（S4）−P35（S4−S2）−P37（S3） 6.小室37の内部は直径1.5mmのオリフィス43で通して加
圧される。 7.発生源Ａは次のサイクルのための準備を完了する。次に、爆発型往復弁12′ａを詳しく説明する。第５図及び第６図に示される弁12′ａは完全に空気作
動型であり、本体23を備えると共に、該本体23には３個
の空気室14′ａ、36及び37と１個の水室38、更に、孔部
25及び26と密封用着座部62が設けられている。ピストン
29,30,61及び63は往復弁12′ａを形成しており、底蓋24
は孔部27を備えており、該孔部をピストン63は摺動す
る。ピストン29,30及び63は、各々孔部25,26及び27の内
側に摺動自在で且つ気密を保つ様に設けられている。抑
止室14′ａは、孔部34,35,16及び計量オリフィス17を通
して、信号室14に常時連通しているが、往復弁12′ａが
開放状態もしくは低位置にある時、抑止室14′ａは通路
64を通して環状小室35とも連通している。往復部12′ａ
が低位置にある時は、ピストン61は着座部62より離れ、
通路64は抑止室14′ａと信号室14と連通することにな
る。遅延室36は半径方向孔部28,軸方向孔部18及びオリフ
ィス19を介して、室部35と常時連通しており、空気室37
はオリフィス43及び導孔65を介して、抑止室14′ａに常
時連通している。往復弁12′ａが閉止もしくは高位置にある時、ピスト
ン61は着座部62に密着し、抑止室14′ａは室部35及び孔
部34と、導孔16の小オリフィス17を介する以外は、分離
される。続いて、往復弁12′ａの作動について説明する。作動
開始時、即ち、第４図に於てｔ＝０の時、空所34,35,1
4′a,36及び37は138バールに加圧されており、水室38は
静水圧で、水が充満している。往復弁12′ａに作用する
上向きの力により、ピストン61は着座部62に押し付けら
れ、通路64は閉止されている。爆発型信号発生機10が噴射後、空所34及び35内の圧力
は急激に下降し、着座部62に作用するピストン61の上向
きの力は上昇するが、一方、遅延室36内の空気はオリフ
ィス19により絞られて、導孔18及び28に放出されるた
め、その内部圧は徐々に減少する。これと同時に、多少の空気は抑止室14′ａより室部35
及び34にオリフィス17を介して放出される。これは、抑
止室14′ａの体積Vbがかなり大きく、その内部圧が実質
的に減少しないからである。遅延室36内の圧力が約13.8バールまで下降すると、往
復弁12′ａには下向きの力が作用し、ピストン61と着座
部62の気密性はなくなる。抑止室14′ａ内の圧力は下降
し、室部35の圧力は上昇し、これにより往復弁12′ａに
は強い下向きの力が作用する。その結果、往復弁12′ａ
の重量が軽いので、殆んど瞬間的に開放することにな
る。従って、往復弁12′ａは適当な軽いプラスチック材
料で製作するのが好ましい。抑止室14′ａからの空気は空所64,36,34及び14を介し
て放出され、排出口42より排出される。往復弁12′ａは
室部37の内部の圧力により、開放状態に保たれる。実際
には、空気は室部37より導孔65を介して、徐々に放出さ
れ、オリフィス43により絞られる。しかしながら、室部
37内部の圧力は決して83バール以下には下降しない。信
号発生機10内の往復弁12が信号室14を密封すると、発生
源Ａ内部が加圧され始める。この時、往復弁12′ａはま
だ開いており、信号室14からの空気は導孔16を介して、
オリフィス17で絞されつつ室部64に流入する。一方、遅延室36内の圧力は通路28及び18、及びオリフ
ィス19を介して上昇しる。室部37内部圧が抑止室14′ａ
の内部圧より高ければ、空気は室部37よりオリフィス43
により絞されつつ、信号室14に流入し続ける。遅延室36の内部圧が、約69バールまで上昇すると、往
復弁12′ａは上方に移動し、ピストン61は着座部62に付
勢され、抑止室14′ａは密閉される。この時、抑止室1
4′ａは孔部16及び計量オリフィス17を介してのみ、空
気が流入する。抑止室14′ａ内のガスG2が約90バールに
達すると、空気はオリフィス43により絞られつつ、導孔
65を介して、室部37に流出する。抑止室14′ａの容積が1.56リットルであれば、約５秒
後、全ての空所は再び138バールまで圧力が上昇し、発
生源Ａは次のサイクルの準備が完了する。次に第２の具体例として、発生源Ｂについて説明す
る。第12図乃至第19図に示される如く、発生源Ｂは、発生
源Ａにも同様に使用されている爆発型信号発生機10と発
生源Ａに使用されているものとは異なる爆発型抑止体発
生機10′ｂより構成されている。取外し自在の転向装置15は信号発生機10及び抑止体発
生機10′ｂに連結されており、その円筒状ハウジング73
は信号室14と４個の出口孔部66を備えており、該出口孔
部66は軸心に対して60°の所望の角度に配置されてお
り、排出口42とは円周方向の位置が同一となる様、好ま
しい状態に配備されている。発生機10の信号室14は入口
導管22により充気される。発生気10′ｂについては、フランス特許第2,158,730
号に更に詳しく開示されている。発生機10′ｂのハウジ
ング74は入口導管22′より充気される抑止室14′ｂを備
えている。弁12′ｂは、圧力の異なる入口導管57及び58
を介して、空圧作動しつつ、ピストン52上を摺動する。
トリガ室54には69バールの空気が入口導管57より供給さ
れ、復帰室56には５バールの空気が入口導管58より供給
される。パルス信号が、先ずライン11を介して、電磁弁20に送
られると、弁12が爆発的に開放する。遅延電気信号がそ
れから導管58内部のライン11′を介して、電磁弁20′に
送られるが、この時の遅延時間は35/1000秒である。作動時に於ては、弁12′ｂが開放され、空気G2は抑止
室14′ｂより転向装置15の排出孔を介して、気泡１内に
爆発的に放出される。信号室14は60/1000秒後に、抑止室14′ｂは１秒後に
再加圧される。Vaを信号室14の、Vbを抑止室14′ｂの容
積とすると、Vb/Vaの最適比は約2.1に等しく、その比は
1.8〜2.6の値をとり得る。次に、本具体的に於ける１サイクルを詳述する。（状態1:発生機10の噴射準備完了時） 1.第12図及び第13図に示される如く、発生機10及び10′
ｂは連結されている。 2.電磁部20及び20′は閉止している。 3.往復弁12及び12′ｂは、各々信号室14及び抑止室14′
ｂを密閉している。 4.発生源Ｂは以下の如く加圧されている。 P14＝P33＝P32＝P14′ｂ＝138バール P39＝P55＝Ph（静水圧）＝1.2バール P56＝５バール P54＝69バール 5.容積は次の通りである。 Va＝0.41＋0.33＝0.74リットル Vb＝14′ｂ＝1.56リットル（状態2:発生機10が噴射され、一次音波パルスP₀が発生
した時）第14図及び第14A図に於て、ｔ＝０の時、 1.ライン11の短い電気パルスで電磁弁が励磁され、発生
機10は噴射開始する。 2.往復部12は爆発的に上方に動き、信号室14より圧縮空
気G1を排出口42を介して周囲の水中に排出する。 3.信号室14より空気G1を爆発的に放出することにより、
第14A図に示される様な圧力特性を有する所望の一次音
波パルスP₀が発生する。 4.第３図の様に気泡１は膨張する。（状態3:気泡１のサイズがその最大値に近い時）第15図及び第15A図に於て、ｔ＝30/1000秒の時、 1.気泡１のサイズは最大値に近い。 2.気泡１内部の圧力は静水圧よりかなり低く、実際に
は、この時点に於て、気泡１の内部は負圧になっている
ものと考えられる。 3.負圧パルスP₁が圧力特性曲線上に現われる。 4.発生機10′ｂはまだ待機状態である。（状態4:発生機10′ｂが気泡１の内部にガスG2を噴射す
る時）第16図、第17図及び第17A図に於て、ｔ＝35/1000秒の
時、 1.遅延時間35/1000秒は、信号室14の容積Va、水深及び
／又は抑止室14′ｂ内の爆発空気圧に依存するが、この
時点に於て、電磁弁20′はライン11′を介して励磁され
る。 2.トリガ室54内のガスG2は電磁弁20′を介して、室部55
に送り込まれる。 3.往復弁12′ｂに作用する軸方向の力関係は逆転し、往
復弁12′ｂは爆発的に下降する。 4.抑止室14′ｂによりガスG2が、気泡１に囲まれた転向
装置の排出孔66を介して、気泡１に爆発的に噴射され
る。 5.音圧信号は圧力特性曲線上で、上方に垂直に立上が
る。（状態5:静水圧が気泡内部に確立した時）第18図及び第18A図に於て、ｔ＝40/1000秒の時、 1.この時点で気泡１内部に静水圧が確立される様、抑止
室の容積Vbは決定される。 2.音波信号の振巾はほぼ０に近い。 3.復帰室32の内圧が138バールであるため、発生機10の
往復弁12は下降し、シール31に対して付勢される。（状態6:気泡１は安定し、その平衡位置付近で穏やかに
振動する。） 1.気泡１の爆縮は抑止される。 2.第19図及び第19A図に於て示される様に、気泡１は安
定し、振巾が無視し得る程小さい音波信号が発生する振
巾の小さい振動を水との境界面で行う。 2.往復弁12′ｂは復帰室56の圧力により再び上昇し、ト
リガ室54の圧力は小さなオリフィス（図示せず）を介し
て、外部に逃げる。 4.発生源Ｂと再び加圧され、次のサイクルの準備を完了
する。次に、第３の具体例として、発生源Ｃについて説明す
る。発生源Ｃは爆発型信号発生機10及び爆発型抑止体発生
側装置10′ｃにより構成され、該抑止体発生装置10′ｃ
は、米国特許第3,379,373号に開示されている様な商標P
ARで知られる空気衝撃銃を２個使用することも可能であ
る。更に、発生源Ｃはガス転向装置も備えている。発生源Ｃを低静水圧の所で作動させれば、気泡１の体
積は非常に大きくなる。一方、発生源Ｃをかなりの深度
の所まで水没させれば、気泡１の体積はかなり小さいも
のとなる。深度が浅ければ、気泡１が大きいので、発生
機10′ｃの排出口42′は気泡１により包まれるが、深度
が深ければ、該排出口42′は気泡１によって包まれず、
気泡の抑止効果は達成されない。発生機10′ｃの排出口42′は、気泡１により包まれる
場合と包まれない場合があるため、発生源Ｃを使用する
ことにより、排出された圧縮空気は転向装置13を介し
て、気泡１内に導かれる。この転向装置13により、発生
源Ｃは水深に関係なく使用可能である。従って、転向装
置13は２つの機能を有している。即ち、一方では、ガス
転向装置として働き、他方では、発生機10及び10′ｃを
取外し自在に連結する役割を持つ。信号発生機10により作り出された気泡１は、実際には
球体ではなく、周知の如く、４つの突出部（図示せず）
を有している。従って、多量のガスG2を気泡１の各突出
部に、均一に、同時に且つ急激に噴射することが重要で
あり、これは転向装置13を装備することにより達成さ
れ、該転向装置13は、気泡１の各突出部に向けてガスG2
を分岐し、噴射するものである。最初のサイクルに於て、ライン11からのパルス信号は
発生機10の電磁弁20を励磁し、これにより、往復弁12は
上昇し、信号室14からの圧力は排出口42を介して水中に
爆発的に排出され、一次パルスP₀を作り出す。二次パルスは遅れてライン11′より電磁弁20′送ら
れ、弁12′ｃを作動させる。その結果、抑止室14′ｃか
らの空気圧は転向装置13の４つの出口孔を介して、気泡
１の各突出部へ排出される。 60/1000秒後、弁12は閉止し、信号室14は導管22によ
り再び充気される。弁12′ｃは約95/1000秒後に閉止し、抑止室14′ｃは
ライン22′よりの圧縮空気により再び充気される。次に、本具体例に於ける１サイクルを詳述する。（状態1:発生機10の噴射準備完了時） 1.第20図及び第22図に示される如く、発生機10及び10′
ｃは連結されている。 2.電磁弁20及び20′は閉止している。 3.往復弁12及び12′ｃは、各々信号室14及び抑止室14′
ｃを密閉している。 4.発生源Ｃは以下の如く加圧されている。 P32＝P14＝P14′ｃ＝P32′＝138バール 5.容積は次の通りである。 Va＝V14＝0.74リットル Vb＝V14′ｃ＝1.56リットル Vb/Va＝2.1 （状態2:発生機10が噴射され、一次音波パルスP₀が発生
した時）第23図及び第23A図に於て、ｔ＝０の時、 1.ライン11の短い電気パルスで電磁弁20が励磁され、発
生機10は噴射開始する。 2.往復弁12は上昇し、信号室14から空気を排出口42を介
して周囲の水中に、爆発的に排出し、気泡１及びパルス
P₀が発生する。気泡１は発生機10の排出口42により、そ
の幾何学的中心が決定され、気泡１の各突出部は各排出
口42に生じる。 3.第３図に示される如く、気泡１は膨張する。（状態3:気泡１のサイズがその最大値に近い時）第24図及び第24A図に於て、ｔ＝30/1000秒の時、 1.気泡１のサイズは最大値に近い。 2.気泡１内部の圧力は静水圧よりかなり低く、実際に
は、この時点に於て、気泡１の内部は負圧になっている
ものと考えられる。 3.負圧パルスP₁が圧力特性曲線上に現われる。 4.発生機10′ｃはまだ待機状態である。（状態4:発生機10′ｃが気泡１の内部にガスG2を噴射す
る時）第25図及び第25A図に於て、ｔ＝35/1000秒の時、 1.発生機10′ｃの電磁弁20′はライン11′からの電気パ
ルスにより励磁される。 2.抑止室14′ｃの容積Vbの容量を有するガスG2は、気泡
１の負圧中空部に爆発的に噴射される。転向装置13の出
口孔を介して、抑止室14′ｃから排出された空気は、出
口孔に対応する気泡１の各突出部へと方向づけられる。 3.音圧信号は圧力特性曲線上で、上方に垂直に立上が
る。（状態5:静水圧が気泡内部に確立した時）第３図，第26図及び第26A図に於て、ｔ＝40/1000秒の
時、 1.この時点で気泡１内部に静水圧が確立される様、抑止
室の容積Vbは決定される。 2.音波信号の振巾はほぼ０に近い。 3.往復弁12は信号室14を密封するため、下降する。（状態6:気泡１は安定し、その平衡位置付近で穏やかに
振動する。） 1.気泡１の爆縮は抑止される。 2.第３図，第27図及び第27A図に於て示される様に、気
泡１は安定し、振巾が無視し得る程小さく、低周波数の
音波を発生する振巾の小さい振動を水との境界面で行
う。 3.往復弁12′ｃは抑止室14′ｃを密封するため、移動す
る。 4.発生機10及び10′は再び138バールまで加圧され、次
のサイクルの準備を完了する。続いて、転向装置13の形状について説明する。転向装置13は第28図乃至第33図に示される様に、種々
の異なる形状のものが考えられる。例えば、第28図及び
第29図に示される様な４つの円形出口孔63、第30図及び
第31図に示される様な半円形出口孔59、又は、第32図及
び第33図に示される様な単一の円錐状出口孔68を有する
形状でもよい。発生機10′ｃの４つの排出口42′より排
出された空気は環状室部51に集められる。転向装置13は、好ましくは、２組の対称部分13′及び
13″により構成されると共に、２対の半フランジの代わ
りに締め金69を備えており、該半フランジは従来、発生
機10′ｃの上下の半組立部分品を締め付けるため使用さ
れていた。出口孔53,59及び68は排出ガスG2が信号発生
機10の各々の排出口42の方に噴射される様、その方向に
向けられている。各排出孔には直径10cmの小さなオリフ
ィスが設けられており、出口孔の内側に空気が滞留する
のを防ぐと共に、往復弁12′ｃの各ストロークの終り
に、確実に水を制動するためのものである。本発明は、上記実施例に詳述した如き構成により所期
の目的を達成し得るものである。発明の効果本発明の地震波発生源により、圧力と時間の関係が改
善されるばかりでなく、出力スペクトルと周波数の関係
に於ても大巾に改善されている。発生源の近傍、例えば、発生源の１メートル下に検出
器を配置して、圧力波形を計測すると、第34図の様な、
公知の発生機10のみを作動させた時の圧力と時間の特
性、及び、第36図の様な、抑止体発生機10′a,10′ｂ又
は10′ｃを装備する本発明による発生源A,B又はＣを作
動させた時の該特性のみならず、第35図の様な発生機10
のみ作動させた時の出力スペクトル及び第37図の様に、
本発明により発生機10及び10′を連続的に作動させた時
の該出力スペクトルも得ることが可能である。第34図及び第36図の圧力波形、更に、第35図及び第37
図の出力スペクトル波形を詳細に比較することにより、
以下のことが明白である。（１）第35図の如く、公知の発生機の出力スペクトルは
不均一であり、ある周波数に於て、スペクトルの振巾は
極大値をとり、有効域に於ける他の周波数に於ては、該
振巾は０に近い。（２）本発明による音波発生源の出力スペクトルは、第
37図の如く６〜125Hzの範囲で、しかも、有効な周波数
域に於て、比較的なめらかであり、有効信号に対するノ
イズ比等の分析値が改善されている。（３）本発明による音波発生源は一点に集中しているも
のと考えられることが出来、単一で、鋭く、巾の狭い衝
撃圧P₀、及び、比較的平坦で、６〜125Hzの範囲の出力
スペクトル波形を得ることが出来る。（４）本発明装置より発生する単一衝撃圧P₀の高周波数
成分は、地球物理学者にとっては非常に有意義であり、
接近して発生した事象の判別方法や深度の如何を問わ
ず、その解決策の改善に寄与している。（５）前記衝撃圧の低周波数成分は、地球物理学者にと
っては更に重要である。これは、地球の音波吸収量は周
波数の指数関数的に変化するから、即ち、周波数が低け
れば低い程、地球の地震波信号の吸収量は少なくなり、
より深い所まで到達し得るからである。（６）公知の発生機を本発明の抑止体発生機を使用する
ことなく作動させた時に生ずる出力スペクトルのピーク
地点に比較して、本発明装置により発生する出力スペク
トルのピークは、かなり周波数の低い所に位置してお
り、この移行も地球物理学者にとって、極めて有益であ
る。次に、音波発生源の配列について以下に言及する。（１）二次パルスを発生する従来の音波発生源は、一点
集中型発生源でないため、その配列を整合配備する必要
があり、一連の個々の気泡の振巾を、その垂直面及び直
交面に於て減少し得る様に、サイズの異なる発生源を利
用しなければならない。しかしながら、他の方向、特に
水平面に於ては、該配列は調和を欠き、ある方向に於て
は、気泡のエネルギーは増大することになる。（２）前記とは反対に、本発明による一点集中型高エネ
ルギー発生源は単独使用が可能であるばかりか、数個の
同一発生源を極めて効果的なテーパー状に配列して使用
することも可能である。（３）公知の音波発生源と違い、本発明による同一サイ
ズの音波発生源を多数配列して使用すれば、整合及び気
泡相互に打ち消し合いをさせる必要性はない。（４）本発明による発生源を配列して得られる圧力波形
は、個々の発生源の圧力波形と、振巾を除けば、同一形
状であり、該配列による圧力波形の振巾は個々の振巾の
総和であり、発生源の使用数をｎとすると、その総エネ
ルギーはn²に比例する。（５）本発明による同一の発生源を多数配列して得た圧
力波形及び出力スペクトル波形は、振巾を除外すれば、
個々の発生源のものと同一であるため、ある発生源が操
作不能になっても、振巾は変化するが、圧力波形及び出
力スペクトル波形は変死しない。（６）本発明による発生源より発生した鋭い衝撃波はそ
の位相差が小さいため、集められた地震データの解析が
極めて簡略化される。（７）本発明による同一の地震波発生源をテーパー状に
配列して使用可能であるため、メインテナンスが極めて
簡単であり、地震調査船に搭載している種々雑多の予備
品に関連する備品問題が緩和される。（８）従来型配列に於ける従来の単一型空気衝撃銃が破
損すると、配列の調和が乱れ、発生する圧力波形が本質
的に変化するため、この場合、地震調査船を停止させ、
破損した衝撃銃のある配列を水中より引き揚げ、破損し
た衝撃銃を取換え、該配列を水中に再配備し、地震調査
を続ける必要があるが、その全てが使用者にとって多大
な出費となる。（９）本発明による音波発生源の一つ若しくはそれ以上
が配列されていなくても、配列全体の調和が乱れること
なく、停船することなく、地震調査を続行し得る。以上、詳述した如く、本発明による衝撃音波発生源は
空気衝撃銃の様な従来型地震波発生機も使用可能であ
り、既存の地震調査船内に於て、大巾に変更する必要も
なく、作動させることが可能である。又、本発明の音波発生源の製作及び操作費用は従来型
の効果の薄い地震波発生源又はそのシステムを使用した
配列に必要な該費用に比べ、極めて安価であり、操作に
必要なエネルギー面に於ても、同様に本発明の音波発生
源の方がかなり有利である。更に、本発明による音波発生源が最適状態下で使用さ
れなくても、気泡は平均的振動をすることになり、二次
パルスを発生するが、周波数はかなり低く、振巾もかな
り小さいため、地震の調査記録としてあまり問題になら
ない。

【図面の簡単な説明】第１図は従来型装置により水中に発生した気泡の振動を
示した図で、第２図は第１図に於ける気泡より発生した
圧力波の圧力／時間の特性曲線で、第３図は本発明装置
により発生した第１及び第２の気泡の挙動を示す図で、
第４図は第３図に於ける気泡より発生した圧力波の圧力
／時間の特性曲線で、第５図は本発明装置の抑止体発生
機に使用されている往復弁の拡大断面図で、第６図乃至
第11図は本発明の第一実施例に於ける６態の作動状態を
示す断面図で、第7A図乃至第11A図は、各々第７図乃至
第11図に於て示される実施例より得られた圧力特性曲線
で、第12図及び第14図乃至第19図は本発明の第二実施例
に於ける６態の作動状態を示す断面図で、第13図は第12
図の切断線13-13に於ける断面図で、第14A図、第15A図
及び第17A図乃至第19A図は各々第14図に、第15図及び第
17図乃至第19図に於て示される実施例より得られた圧力
特性曲線で、第20図及び第23図乃至第27図は本発明の第
三実施例に於ける６態の作動状態を示す断面図で、第21
図及び第22図は各々第20図の切断線21-21及び22-22に於
ける断面図で、第23A図乃至第27A図は各々第23図乃至第
27図に於て示される実施例より得られた圧力特性曲線
で、第28図は第20図に示される地震エネルギー発生源に
使用される転向装置の第一実施例を示し、第29図に於け
る切断線28-28の部分断面を含む図で、第29図は第28図
の切断線29-29に於ける断面図で、第30図は第20図に示
される地震エネルギー発生源に使用される転向装置の第
二実施例であり、第31図の切断線30-30の部分断面を含
む図で、第31図は第30図の切断線31-31に於ける断面図
で、第32図は第20図に示される地震エネルギー発生源に
使用される転向装置の第三実施例であり、第33図の切断
線32-32を部分断面を含む図で、第33図は第32図の切断
線33に於ける断面図で、第34図及び第35図は各々信号発
生機のみを作動させた時の圧力／時間及び出力スペクト
ル／周波数の特性曲線で、第36図及ぶ第37図は各々信号
発生機及び抑止体発生機を共に作動させた時の圧力／時
間及び出力スペクトル／周波数の特性曲線で、第38図は
信号発生機のみを10秒間隔に作動させた時に発生する気
泡を示す図で、第39図は第39図に示される一連の爆発に
より得られた圧力特性曲線で、第40図は本発明による方
法に従って信号発生機及び抑止体発生機を各々10秒間隔
で作動させた時の一連の二重爆発を示す図で、第41図は
第40図に示される一連の二重爆発によって得られる圧力
特性曲線である。 1,2……気泡、10……信号発生機、10′a,10′b,10′ｃ
……抑止体発生機、12,12′a,12′b,12′ｃ……往復
弁、13,15……転向装置、14……信号室、14′a,14′b,1
4′ｃ……抑止室、17,19,43,44,67……オリフィス、20,
20′……電磁弁、32,32′,56……復帰室、36……遅延
室、39……トリガ通路、42,42′……排出口、52……ピ
ストン、53,59,66,68……出口孔、54……トリガ室、73,
74……ハウジング、G1,G2……ガス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭48−102001（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−14501（ＪＰ，Ａ) 米国特許3292140（ＵＳ，Ａ) 米国特許3744018（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．低圧力領域の水による爆縮を抑止する方法であっ
て、該領域が実質的に最大体積に達した時、該領域内に
第一の爆発を発生させることにより、該領域の水による
爆縮を抑制し、上記第一の爆発は周囲の静水圧に略等し
い圧力を該領域内に確立するよう調節されると共に、該
領域の体積がその最大体積の数パーセント以内の範囲に
ある時に、該領域内に上記圧力を確立すべく制御するこ
とを特徴とする方法。２．特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、上記
第一の爆発以前に上記領域は振動しており、該領域が第
一の最大体積に達した時、上記第一の爆発を発生させる
ことを特徴とする方法。３．特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、上記
第一の爆発以前に上記領域は振動しており、該領域が第
二の最大体積に達した時、上記第一の爆発を発生させる
ことを特徴とする方法。４．特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に
記載の方法であって、上記領域は爆発によって発生する
ことを特徴とする方法。５．特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、上記
領域内に第二の爆発を発生させることにより、該領域周
囲の水を振動させると共に、該振動は水中に低周波数の
単一音波信号を発生することを特徴とする方法。６．特許請求の範囲第５項に記載の方法であって、上記
第二の爆発は上記領域内に於て、第一の爆発に引き続き
繰り返されることにより、一連の低周波数の単一音波信
号を発生することを特徴とする方法。７．水中に衝撃音波信号を発生させる方法であって、第
一の爆発が水中に発生し、強力な圧力パルス及び極めて
低圧の領域を生成すると共に、該領域の体積がその最大
体積の数パーセント以内の範囲にある時に、第二の爆発
を発生させ、周囲の静水圧に略等しい圧力を上記領域内
に確立させることを特徴とする方法。８．特許請求の範囲第７項に記載の方法であって、上記
第一の爆発を高圧圧縮ガスの第一弾を爆発的に噴射する
ことにより発生させ、水中に強力な音波パルス及び第一
の気泡を発生させると共に、該第一の気泡の体積がその
最大体積の数パーセント以内の範囲にある時に、該気泡
中に高圧圧縮ガスの第二弾を噴射することにより、上記
第二の爆発を引き続き発生させ、上記第一の気泡の爆縮
及びそれに伴う二次パルスの発生を防ぐことを特徴とす
る方法。９．特許請求の範囲第８項に記載の方法であって、圧縮
ガスの上記第二弾は上記第一の気泡が正確にその最大体
積に達している時、噴射されることを特徴とする方法。１０．特許請求の範囲第８項、又は、第９項に記載の方
法であって、上記第一の気泡の体積がその最大値の数パ
ーセントの範囲内にある時に、上記第二弾を噴射開始
し、周囲の静水圧に略等しい圧力を上記第一の気泡内部
に確立することを特徴とする方法。１１．海洋地震の調査方法であって、第一の爆発を水中
に於て周期的に発生させて強力な圧力パルス及び極めて
低圧の領域を生成し、該領域の体積がその最大値の数パ
ーセントの範囲内にある時に、第二の爆発を該領域内に
周期的に発生させて周囲の静水圧に略等しい圧力を該領
域内に確立させると共に、上記爆発によって発生した地
震波信号を検出する為、地震調査用ストリーマーケーブ
ルを水中に引いていることを特徴とする方法。１２．特許請求の範囲第11項に記載の方法であって、上
記第一及び第二の爆発は高圧ガス噴射であることを特徴
とする方法。１３．水中に衝撃音波信号を発生させる方法であって、
低圧領域を水中に発生させ、該領域を水により自由に爆
縮し得る状態にすることにより該領域を振動させると共
に、該領域の体積が第二の最大体積の数パーセントの範
囲内にある時に、第一の爆発を発生させて周囲の静水圧
に略等しい圧力を上記領域内に確立することを特徴とす
る方法。１４．音波発生装置であって、単一音波発生源が水中に
爆発的に衝撃音波信号を発生し、該音波発生源は、水中
に強力なパルス及び極めて低圧の膨張領域を生成する為
の第一の爆発を発生させる第一手段と、周囲の静水圧に
略等しい圧力を上記領域内に確立する為の第二の爆発を
発生させる第二手段と、該領域がその最大体積の数パー
セントの範囲内にある時に上記第二の爆発を開始し上記
領域内に静水圧を確立させる為の制御手段から構成され
ることを特徴とする装置。１５．特許請求の範囲第14項に記載の音波発生装置であ
って、上記信号は４オクターブの周波数域にわたり10dB
以下の実質的に平坦な出力スペクトルを有することを特
徴とする装置。１６．水中に衝撃音波信号を発生させる為の海洋音波発
生装置であって、第一速動弁手段により通常閉止され、
その内部に高圧ガスの第一弾を包含する、水中への排出
口を備えた信号室と、第二速動弁手段により通常閉止さ
れ、その内部に高圧ガスの第二弾を包含する、出口通路
を備えた噴射室と、上記第一速動弁手段を爆発的に開放
して上記第一弾を放出し、水中に衝撃音波信号及び第一
の気泡を発生させ、該気泡がその最大体積の数パーセン
トの範囲内にある時に、引続き上記第二速動弁手段を開
放し、上記噴射室の出口通路より上記気泡内に上記第二
弾を放出する為の制御手段を備えたこと特徴とする装
置。１７．特許請求の範囲第16項に記載の海洋音波発生装置
であって、上記出口通路は直接水と連通していることを
特徴とする装置。１８．特許請求の範囲第16項に記載の海洋音波発生装置
にあって、上記出口通路を介して上記信号室及び上記噴
射室を連通させて流体の移動を可能ならしめ、上記第一
速動弁手段を開放させて上記信号室からの上記第二弾を
上記排出口を介して上記第一の気泡内に放出することを
特徴とする装置。１９．特許請求の範囲第16項乃至第18項のいずれか１項
に記載の海洋音波発生装置であって、上記第二速動弁手
段は上記気泡が実質的にその最大体積を有している時に
開放されることを特徴とする装置。２０．特許請求の範囲第16項乃至第19項のいずれか１項
に記載の海洋音波発生装置であって、上記気泡の体積が
その最大体積の数パーセントの範囲内にある時に、上記
第二弾を上記第二速動弁手段を介して噴射開始し、周囲
の静水圧に略等しい圧力を上記気泡内に確立することを
特徴とする装置。２１．特許請求の範囲第16項乃至第20項のいずれか１項
に記載の海洋音波発生装置であって、上記第一速動弁手
段は第一空気衝撃銃であり、上記第二速動弁手段は第二
空気衝撃銃であることを特徴とする装置。２２．特許請求の範囲第21項に記載の海洋音波発生装置
であって、上記出口通路が上記気泡に包まれていない時
は閉止されていることを特徴とする装置。２３．特許請求の範囲第16項乃至第21項のいずれか１項
に記載の海洋音波発生装置であって、転向装置により、
上記出口通路から放出された上記第二弾は上記気泡に向
けて方向ずけられることを特徴とする装置。２４．特許請求の範囲第16項乃至第22項のいずれか１項
に記載の海洋音波発生装置であって、上記制御手段は空
圧式遅延手段を包含することを特徴とする装置。