JP3131211B2 - 音響源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、海洋地震探査に使用される音響源に関する
ものである。さらに、詳しくは、本発明は強い第１音響
パルスを発生させ得るコンパクトな海洋音響源であると
共に、上記第１パルスから派生する好ましくない第２パ
ルスを実質的に抑制あるいは消滅させるものに関する。

従来の技術 海洋地震探査において、地質構造上にある海水体内
で、一連の強い音響パルスあるいは波動を発生すること
が好ましい。これらのパルスは急速に海水および地質構
造を通り抜け、起こり得る地震の分析をするために、表
面に反射される。このような音響源を使用する海水地震
探査の方法は長らく海水油や海水ガスの探求のために用
いる器具でなされていた。

上記したパルスを得るために、爆発物、エアーガン、
ガス探査器具などの地震探査源は意図的に海水下に深く
発射される。そのような発射は、ガス・バブルあるいは
キャビティを生成すること、水が音響圧力波を発生する
振動エネルギーを得ること、好ましい第１音響圧力パル
スが最も地震探査作用のために特に有益な振幅を有する
こと、また、振幅を減少する望ましくない第２（バブル
と呼ばれることがある）の音響パルスの振動が連続して
生じることが、良く知られている。尚、本分において、
“バブル”および“キャビティ”は置換して使用してい
る。

種々の装置および技術が、上記第２パルスの発達を抑
制あるいは消滅させるために、当該技術分野において開
発されている。例えば、送り穴を有するコンテナあるい
はケージで、パルス発生源の周囲を実質的に囲むことに
よって、拡大するガス・バブルが送り穴を通して、水を
抑制するために作用しなければならないようにして、第
２パルスが垂直方向の下方へ移動するのを防止するよう
にした、初期の構造的な技術がある。当該技術によれ
ば、その内部のエネルギーをガス・バブルの拡大につい
やすことによって、続いて発生する第２パルスの振幅を
減少させるようにしている。この技術はフレックスティ
ア（FLEXOTIR）の商標で、地震源探査に用いられてい
る。

発明が解決しようとする課題 上記従来の技術では、利用する送り穴を通してのみガ
スを噴射することが出来るために、強度が減少するとい
う固有の重大な制限がある。また、当該技術に使用され
る送り穴を設けたケージは、作用の間、それに対して負
荷される大きなストレスにより急速に劣化する。

他の従来技術は、第２パルスを成形するために拡大す
るバブル内に空気を噴射するようにしている。このよう
な技術の全体及び当該技術に付随する制限および欠点
が、米国特許第4,735,281および同時継続米国特許出願
第162,743に記載されている。

第１パルスを十分に発生するように設定された従来技
術の装置は、望ましくない第２パルスを抑制するための
技術を、一体化した構造として実現することが出来てい
ない。さらに、バブル抑制の問題の解決を目的とした従
来の技術は、一般に非効率で、重量であり、かつ、操作
が煩わしいものであった。また、これらの点より、船上
での修正および修繕を困難としている。

加えて、従来の装置による作用では、一般に沈める前
に地震観測船上で装置を加圧する必要があり、そのた
め、比較的危険性がある。このような船上での加圧は、
噴射する前に、ユニット内に海水の流入を防止すること
が必要とされている。

本発明は上記した従来の海洋音響装置の欠点および他
の欠点を、バブル抑制のための技術を実現できるように
設定した音響源を提供することによって解消するもので
ある。そのため、本発明は、例えば、米国特許第4,735,
281、同時継続の米国特許出願第162,743に開示された技
術にも対応して使用し之るものである。これらの技術が
用いられた場合、強力な第１パルスの発生が実現される
と共に、実質的に第２パルスの存在を減少あるいは消滅
することが出来る。

課題を解決するための手段 構造的に、本発明は、仕切あるいは障壁を中心として
長さ方向に対向配置した２つのリザーバ・チャンバーを
内部に設けた円筒状のハウジングを備えている。上記リ
ザーバ・チャンバーは主ポートを介して外部の海水に向
けて開口している。好ましくは、これらのポートは仕切
に近接して配置さる。そのような配置とすることによっ
て、１つのリザーバ・チャンバーのポートは他のリザー
バ・チャンバーのポートに非常に近接して設けられる。
両方のリザーバ・チャンバーは充填される加圧ガスを封
じ込めるように設定されている。

上記各リザーバ・チャンバー内には、ガイド・シャフ
トに摺動自在に結合されたシャトルが部分的に配置され
ており、上記ガイド・シャフト自体はハウジングの主軸
線に沿ってハウジング内を貫通して長さ方向に位置され
ている。各シャトルの移動はガイド・シャフト内に長さ
方向に設けた通路の数個の開口を通して供給される加圧
ガスによって規則的になされる。この加圧ガスは地震観
測船上などに設置した圧縮機あるいは他の適宜なガス源
から供給される。加圧ガスの放出はリザーバ・チャンバ
ーに作用的に連結されると共にハウジング内に配置され
たソレノイドあるいは同様のトリガ・チャンバーによっ
て制御されることが好ましい。ソレノイドあるいはトリ
ガ・チャンバーの作用は電気的に規則制御されると共に
地震観測船上でモニタされる。

上記各シャトルは軸方向に配置されたガイド・シャフ
ト上に取り付けられると共にガイド・シャフト上をスラ
イドする。ガイド・シャフトは両方のリザーバ・チャン
バーおよびリザーバ・チャンバーの間の仕切を通って延
在する単一の一体型シャフトとすることが好ましい。か
つ、該ガイド・シャフトは外部のガス源からリザーバ・
チャンバー内にガスを流通するために長さ方向の通路を
備えていることが好ましい。

上記した個々のシャトルは、一端に大径ピストンとな
り、他端が小径ピストンとなっている中空の円筒状部材
からなることが好ましい。上記大径ピストンの軸方向の
内面は小さい円筒状のリムあるいはピストン端面に向け
て外方へ傾斜している。該大径ピストンのバルブ面はリ
ムとピストンの中心軸の間に配置されている。各シャト
ルのピストン端は対応する各リザーバ・チャンバー内に
流体を封密の状態でスライドするように設定されてい
る。また、ピストンのリムは流体を封密するのみなら
ず、対応するリザーバ・チャンバーの外側にスライドす
るようにも設定されている。

２つのリザーバ・チャンバーのそれぞれに空気あるい
は他のガスを供給するために、シャトルがスライドする
ガイド・シャフト内に通路が直接的に設けられることが
好ましい。上記通路は本ガン装置の外部と連通して、本
ガン装置内の選定された目的位置まで延在している。そ
のため、１つの通路は２つのリザーバ・チャンバーとシ
ャトルの間にガスを導入するようにしている。他の通路
は発生器のシャトルの移動をトリガ（始動）するために
ガスを搬送し、また、他の通路は抑制器（噴射器）のシ
ャトルを同様にトリガするようにガスを搬送している。

作用時には、各シャトルは流路を閉じる着座位置、即
ち、“コック位置”と、流路を開く非着座位置、即ち、
“非コック位置”の間で往復移動され、該移動はチャン
バー・システムを通る圧縮ガスの管理および分配によっ
て決定される。シャトルがコック位置に位置した時、充
填ガスはバルブを備えたリザーバ・チャンバー内に封じ
込められて加圧される。ついで、シャトルは迅速に非コ
ック位置に移動し、それによって、チャンバーの主ポー
トを通してチャンバーから海水中に加圧ガスを放出す
る。

加圧ガスの放出は米国特許第4,735,281及び同時継続
米国出願第162,743に開示されているように、作用の設
定時間、容量、圧力および近似制限条件に応じて為され
ることが好ましい。上記技術に従って、各チャンバー・
システムはバブルの発生あるいは噴射の特有の目的を達
成することが出来る。この点において、第１チャンバー
内のシャトルの作動は、水中への充填加圧ガスのリリー
スを行わせ、それによって強い第１音響パルスを発生さ
せている。第２のチャンバー内でのシャトルの作動は、
第１のチャンバーからの加圧ガスの噴射によって生成さ
れたバブル内に第２のチャンバー内の充填ガスの噴射を
行わせ、バブルの望ましくない振動を抑制する。上記し
た点より、上記第１のチャンバー・システムは発生器と
して見なすことができ、また、第２のチャンバー・シス
テムは噴射器あるいは抑制器として見なされる。

作用時において、第１のシャトルが非コック位置に移
動すると、強い第１パルスを有する拡大したバブルを迅
速に発生させる。第２のシャトルが、非コック位置に移
動させると、噴射器あるいは抑制器に、第２のチャンバ
ーのポートを取り囲んでいる生成されたバブル内に圧縮
されたガスの第２の放出を行う次ぎの作動を、直接的か
つ積極的に生じさせる。バブルの内部に対する噴射はこ
のようにして為され、上記したように、容量、時間、圧
力などのパラメータに応じて、第２の音響パルスを減少
あるいは消滅させる。

各チャンバーが充填ガスを噴射した後、シャトルは加
圧ガスの新たな充填を受けるために、そのコック位置に
復帰する。好ましくは、各シャトルは、その対応するリ
ザーバ・チャンバー内のガス圧力が十分に低下された
時、そのコック位置に復帰するように付勢されて設定さ
れていることが好ましい。さらに、この付勢はシャトル
内で、その内部領域のガス圧力を付加することによっ
て、空圧的に達成されることが好ましい。このように、
シャトルが非コック位置にある時、シャトルの内部はバ
ルブをその閉鎖位置にバックさせる軸方向への移動力を
与えるガス圧力に受けている。各チャンバーは独立して
噴射するようにしてもよいが、各シャトルは上記噴射に
続いてコック位置に自動的に復帰される。

作用 本発明は、従来技術に対して多数の利点を有してい
る。そのような利点の１つは、時間、容量、圧力などの
パラメータを利用するバブル抑制の技術方法を用いるこ
とを、本発明は可能としていることである。

本発明の第２の利点は、比較的軽量で、コンパクトな
サイズからなることで、そのため、荒天の海上および不
良の天候状態のもとで、利用および管理を確実に出来る
ことである。本発明の装置は、海上における最小の巻き
上げ設備と、わずかな労力で、水中で噴射態勢を修正、
修繕および変位され得る。

本発明の第３の利点は、海洋環境において位置決めし
た後、加圧あるいは作動させられることであり、そのた
め、不注意な船上での加圧ガスの放出によって生じる事
故を減少することが出来る。

本発明の装置のデザインにより、位置決めは装置に危
険を与えず、かつ、効率を低下させない。

特に、各シャトル及びその対応するチャンバーは内部
にベント（抜き穴）を有しており、そのため、非常に短
時間に迅速にどんな液体もパージされる。一般に、全て
のガン装置は本質的に自己パージ性能を有している。

さらに、本発明の他の利点は、地震についての種々の
広い範囲で多様に利用し得ることである。本発明を利用
すると、組み合わせて、或は単独に、海洋地質学あるい
は他の適用分野において有益に、抑制あるいは非抑制さ
れた種々の音響パルスを発生することが可能となる。

本発明は、地下の地質構造の地震探査を可能とするた
め、海洋船から作用され、及び／あるいは海洋船にけん
引されるように設定された海洋音響源に関するものであ
る。本発明の音響源あるいは“エア・ガン”は海水の中
に置かれ、連続的に長期間作用される。このような作用
の間、装置は一連の強い第１音響パルスを発生し、その
反響および反射は地質構造の評価のために地震観測船上
に集められる。

地下の地層の分析のために強い音響衝撃波を使用する
ことは技術的に公知である。陸上では、ダイナマイトあ
るいはニトログリセリン等の他の爆発物を発射して、強
い音響波あるいはパルスを発生させている。しかしなが
ら、海上においては、地下に向けて爆発物を噴射する
と、爆発の中心点に低圧の領域、即ち、“バブル”を発
生する。このバブルは終端外径まで迅速に拡大すると共
にその後、迅速につぶれる。該つぶれが生じる時に好ま
しくない第２パルスを発生し、地質構造の基礎的な評価
に歪を生じる。

時間、圧力、容量の相互関係を使用して、種々の方法
により上記第２パルスの抑制をするようにした技術が開
発されている。この問題の主要な解決方法が、前記米国
特許第4,735,281および同時継続米国出願第162,743に開
示されており、第２のパルスの好ましい抑制あるいは消
滅を達成するように、特有のパラメータを使用して第１
のバブル内に充填加圧ガスを噴射している。

本発明は上記技術を実現するために構成された装置に
関するものである。しかしながら、本発明はバブルの抑
制が望まれない場合にも適用しえるものである。

バブル抑制に向けられた前記技術において記載されて
いるように、第１パルスの発生から生じるバブルの生成
によって生じる好ましくない第２信号あるいはパルス
を、上記バブル内に加圧ガスの第２の噴射を行うと共に
該噴射の始動時およびその期間のタイミングをとること
によって、上記バブルの領域の容量が最大に達するやい
なや、該バブルの領域内で静水圧を実質的に生じるよう
にして、実質的に減少あるいは消滅さえしえるものであ
る。

このような方法の適宜かつ最適な実行は下記の２つの
条件の存在を必要としている。

（ａ）加圧ガスの第２の噴射は、第１の圧力パルスを発
生する第１のチャージからの加圧ガスの噴射から遅延し
て行わなければならない。

（ｂ）加圧ガスの第２の噴射期間は、正確な時間に制御
されなければならない。最小の噴射されたエネルギーが
利用された時、好ましい状態において、この期間は比較
的短く、0.2Tより少ない。尚、上記Ｔはバブルを発生さ
せるための第１の加圧ガスの噴射期間である。

バブル抑制に必要な前記した条件に従って、実施する
装置に適宜な設計が付加される。上記条件を利用するた
め、本装置は第１のパルスを発射する発生器と、第２の
ガス噴射を行う噴射器あるいは抑制器を備えている。

発生器のリザーバ・チャンバーによって保持された高
圧チャージが強力な第１パルスを発生するために水中に
爆発的にリリースされた時、発生器を直接的に取り巻く
水は迅速かつ大きな圧力増加を経る。バブル抑制が望ま
れる時、第２のガスの噴射が最初の噴射によって生じる
バブル内部になされる。前記した好ましい方法に従っ
て、この噴射はこのバブル中に直接的になされなければ
ならない。この“直接的な噴射”の要求を満たすため
に、噴射器のリザーバ・チャンバーは発生器に近接して
位置させることが必要である。このように位置決めする
と、噴射器から噴射したガスは発生器からの噴射でよっ
て生成された大きな圧力増加中にバブル内に放出され
る。

効率的に作用するために、しかしながら、噴射器、お
よび充填加圧ガスを放出する発生器も同様に、作動され
るまで、完全にシールされた状態に保持する必要があ
る。このシールは通常バブルを介して効果的になされ
る。加圧ガスを完全に封じ込めるために、このバブルが
正確に作動しなければ、噴射のタイミングに決定的に影
響する。そのため、最適なバブル抑制をなすために、バ
ブル要素は外側圧力および発生器側からの圧力のような
過度の圧力に対して、実質的に非応答状態とする必要が
ある。これらの過度の圧力は発生器内での充填加圧が20
00PSI以上である限り、実質的に作用するものである。
例えば2000PSI以上の充填加圧ガスを放出した時に発生
器によって発生させられた圧力を利用するため、噴射器
のバルブ要素は、迅速に増加する外側圧力が導入する
時、バルブ・シールを締め付けるために、この過度の圧
力を作用するようにしている。このため、噴射器のバル
ブ要素はチャンバーの外部の位置に保持されるシール要
素から構成する必要がある。さらに、スペースを節約す
るために、上記バルブを位置決め保持する手段および該
バルブを移動し、その初期位置に復帰する手段をリザー
バ・チャンバー内に物理的に位置させている。当該位置
とすることによって、封じ込めの確保およびスペース節
約の両方の目的が達成される。

上記した理想的なバブル抑制の第２条件に関しては、
例えば（ａ）噴射されたエネルギーの最小値を利用し、
（ｂ）第１パルスに対するバブルの割合を５％あるいは
それ以下にすることにより、バブル抑制のための従来記
載されている技術を実現する適条件とするために、第２
の充填ガス（抑制器内の充填ガス）の噴射は発生器によ
って生成されたバブル中に直接的に噴射さらなければな
らない。ここに使用される“直接的”という言葉は、バ
ブル内部に静水圧を生成するために、第２の充填ガスを
水中にリリースするバブルの内側の方向への噴射のみな
らず、バブル内に放出される前に、中間チャンバー内に
少ない範囲で導入される場合にも使用している。

直接的な噴射の上記記載は、第１の充填ガスのリリー
スによって発生するバブルが完全に、第２のチャンバー
あるいは抑制器のガス出口あるいは主ポートを囲むこと
を前提としている。発生器の主ポートと抑制器の主ポー
トの間にスペースがあると、第１の発生器によって発生
するバブルは、抑制器の主ポートを囲むかもしれない
し、囲まないかもしれない。前記従来技術を使用する
時、いずれの噴射深さにおいても、均一で効率的なバブ
ル抑制を達成するために、使用しえるものではない。そ
のため、抑制器の主ポートが発生器の主ポートに出来る
限り近い関係で設けられ、それによって、発生器で生成
されるバブルが噴射深さが広い範囲にわたっても抑制器
のポートを完全に囲むようにすることが本発明の最も重
要な点である。

この点において、発生器と噴射器の主ポートは発生器
および噴射器の夫々の先端に位置されることが好ましい
ということは重要なことである。このような構成とする
ために、主ポートが組み付けられる時、端と端とを合わ
せて位置決めされる。

加えて、主ポートの開口は互いに独立してトリガされ
ることが好ましく、それによって、噴射が開始する時が
最適条件に調整あるいは変更され、噴射条件（例えば、
空気圧力あるいは噴射深さなど）を変える。そのような
独立のトリガ・システムを設けることにより、２つのリ
ザーバ・チャンバーの１つのみを操作者が使用すること
を可能とする。例えば、２つのソレノイド・バルブが１
つのシャトル・バルブをそれぞれトリガするために使用
し得る。

さらに、例えば、これらのバブルを作動するために使
用される上記したソレノイド・バルブおよび電気点火ラ
インは、加圧ガスがエア・ガンに供給されると時に通過
する可撓性を有するパイプと同様に、エア・ガンの同一
端に連結されることが好ましく、そのため、エア・ガン
が水中でけん引された時、これらのラインが受ける疲労
および曲げ力を最小とすることが出来る。

実施例 以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明す
る。

第１図に示すように、本発明の好ましい実施例におい
ては、円筒状のハウジング４はその内部に障壁あるいは
仕切10を中心として配置された長尺な２つのリザーバ・
チャンバー６、６′を備えている。第１図において、リ
ザーバ・チャンバー６は発生器を収容し、リザーバ・チ
ャンバー６′は抑制器あるいは噴射器を収容している。
リザーバ・チャンバー６は通常リザーバ・チャンバー
６′より小さくしているが、この関係は作用上のパラメ
ータに応じて変え得るものである。

リザーバ・チャンバー６、６′は２組あるいはそれ以
上の主ポート99、99′および、ハウジング４の壁に設け
たポートあるいはベント12、12′を介して周囲の海洋と
連通される。好ましくは、２個或いはそれ以上のベント
或はポートが上記チャンバーに設けられ、これらのポー
トがハウジング４の周囲に等辺状に配置されて、第１次
のガス放出、あるいは第２次のガス放出が以下に記載さ
れるようになされる時に、装置の反動を相殺するように
している。両方のリザーバ・チャンバー６、６′の主ポ
ート99、99′は、好ましくは、互いに近接して配置され
る。このような構造とすることにより、内部の噴射は、
バブル抑制の原理および技術方法の状態に従って種々の
圧力および深さで為され得る。

ハウジング４は好ましくは仕切10に近接して第１穴1
4、14′と、上記第１穴14、14′に連通すると共にリザ
ーバ・チャンバー６、６′内に配置された第２穴16、1
6′を備えている。第２穴16、16′は第１図および第２
図に示すようにハウジング４の先端方向に延在してい
る。第１図に示すように、各リザーバ・チャンバー６、
６′内に部分的にシャトル20、20′を配置している。シ
ャトル20、20′は主軸Ｂを中心としてハウジング４を貫
通して長さ方向に配置されたガイド・シャフト22に摺動
自在に結合している。図示のように、ガイド・シャフト
22は仕切10を貫通して配置され、以下に記載するよう
に、リザーバ・チャンバー６、６′の間に流体連通部を
設けるようにしている。

第１図に示すように、噴射器用のリザーバ・チャンバ
ー６′は好ましくは発生器用のリザーバ・チャンバー６
より大きくしている。しかしながら、上記発生器と噴射
器の両方において、シャトル20、20′を同一の寸法とす
ることが好ましい。各シャトル20、20′はガイド・シャ
フト22の両端に近接して摺動自在でかつシールを保持し
た状態で取り付けており、充填ガスが放出された時、ハ
ウジング４の主軸Ｂを同芯として、長さ方向に、ピスト
ン状の移動を為すようにしている。シャトル20、20′の
長さ方向の移動は、第10A−Ｇ図に示す通りである。第
２図に示す噴射器では、シャトル20′は好ましくはバル
ブ或いは大径ピストン30′と小径ピストン40′とを備え
ている。大径ピストン30′はリザーバ・チャンバー６′
の外周側で大きな第１穴14′内で往復作動されるように
しており、また、小径ピストン40′は小さな第２穴16′
内で往復移動されるようにしている。大径ピストン30′
と小径ピストン40′は中空連結部材あるいはスリーブ5
0′によってスペースをあけて結合されている。ガイド
用のガイド・シャフト22と組み合わされて、連結用のス
リーブ50′は、それらの間に円環状のリターン・チャン
バー52′を形成している。このリターン・チャンバー
は、発生器用チャンバー６では52で示されている。第７
図の分解図に示すように、一体化されるシャトル20、2
0′は大径ピストン、小径ピストンおよび連結シャトル
を備えている。尚、最大に構造的な一体性を得るために
シャトルを１つの部品から構成することが好ましい。

第２図および第10A−Ｇ図に示すように、シャトル20
あるい20′はそれぞれのリザーバ・チャンバー６、６′
で、着座位置であるコック位置（cocked）と非コック位
置（uncocked）のいずれかに位置する。シャトル20′が
第１位置であるコック位置にある時、噴射器用のリザー
バ・チャンバー６′では、小径ピストン40′がガイド・
シャフト22を中心として引き込まれて、実質的に小さな
第２穴16′に充填され、第２穴16′の底壁60′と接触し
ている。該底壁60′とピストン40′の封じ込められた外
端面41′との間の近接した領域は、噴射器の始動時に、
トリガ・チャンバー65′を形成しており、該トリガの作
動は後述する。

上記小径ピストン40′をシール42′によって第２穴1
6′内に摺動自在でかつシールを保持した状態に配置
し、かつ、シール44′によってガイド・シャフト22の回
りに摺動自在でシールを保持した状態に配置している。
第６図にシール42′（シール42と同一）が詳細に示され
ている。作用時、シャトル20、20′は、分当たり数回の
回数でリザーバ・チャンバー６、６′内を往復作動する
ため、全てのシール部材に対して大きなシール性を与え
ている。シャトル20′およびピストン40′は水、通常は
塩水の存在下で作用するので、潤滑油は組み付けられる
部品の種々のシール部分には一般に用いられていない。
エア・ガンの作用と組み合わせて用いるために、シール
部に対する負荷が大きく、かつ、潤滑油を用いないこと
により、公知のＯリング・シールは実用上用いることは
出来ない。シール42′はこのような厳しい条件下におい
て適宜なシールを与えるようなシールシステムに設計さ
れている。

シール42′はＯリング47′とカップ・シール48′とか
らなり、この組み合わせは、ピストン40′の外径内に形
成された特有のスロット内の軸受リング46′の間に嵌合
されるように設定されている。この高圧のシール・シス
テムは前記米国特許出願番号162,743に開示されてい
る。

第２図および第４図に示すように、コック位置（着座
位置）にある大径ピストン30′は、その閉鎖部側面32′
がリザーバ・チャンバーを形成するために、閉鎖部のシ
ール94′に対して引き込まれている。第２図に示すよう
に、噴射器用のリザーバ・チャンバー６′は内周側にあ
る内部噴射用サブチャンバー80aと外周側にある外部噴
射サブチャンバー80bを備えている。サブチャンバー80a
と80bは内部入口84と連通し、それによって、サブチャ
ンバー80aと80bの圧力を同一となるようにしている。

第２図に示すように、大径ピストン30′はガイド・シ
ャフト22の回りに摺動自在でかつシールを保持した状態
に配置されており、それによって、シャトル20′がコッ
ク位置と非コック位置との間でガイド・シャフト22に沿
って往復移動する時、リザーバ・チャンバー52′内に封
じこめられた圧力を保持するようにしている。第２図お
よび第４図に示すように、大径ピストン30′は摺動自在
であるが、第１穴14′内ではその外周に対してシール状
態で配置することが好ましい。大径ピストン30′と第１
穴14′の間に接触シールを配置しないことにより、作動
時に、仕切10の方向により速い速度でシャトル20′を移
動させることが可能となる。部分的なシール作用は、後
述するように、第１穴14′の内周面に大径ピストン30′
の外周面をメタルとメタルとを接触させて、その近接し
た許容誤差によって作り出し、それによって、加圧され
る噴射チャンバー80を形成している。

ハウジング４は多数の個々の部品からなり、これらの
部品を検査および補修のために着脱自在に結合してい
る。第１図および第７図に示すように、好ましい実施例
のハウジング４は仕切10に近接して配置されると共に、
概略的に言えば、その中間部あるいは中央部に複数のポ
ート12、12′を備える中空のシリンダからなる。第１図
に示すように、ハウジング４の一端は固定端（standing
end）230からなり、他端はけん引端（towing end）か
らなる。好ましい実施例では、固定端230を有するハウ
ジング４の部分は噴射器のリザーバ・チャンバー６′を
含み、また、けん引端240を有するハウジングの部分は
図示のように発生器のリザーバ・チャンバー６を含んで
いる。

噴射用のリザーバ・チャンバー６′内で、小さい第２
穴16′の形成は円筒スリーブ120′を挿入することによ
り設けられている。第２図および第７図に示すように、
噴射用のリザーバ・チャンバー６′では、リザーバ・チ
ャンバー６′の内径に組み付けられる円筒スリーブ12
0′が噴射用のサブチャンバー80bを形成している。噴射
用のサブチャンバー80aが前記したように入口84を介し
てサブチャンバー80aと連通している。

第１図、第３図および第７図に示すように、円筒スリ
ーブ120′は、締付具222′によって固定されたＣクラン
プ・アセンブリ220′を介してハウジング４に結合され
ることが好ましい。締付ブラケット224′（第７図に示
す）がクランプ・アセンブリ220′にパッキング、持上
用あるいは引き用の第２の手段として設けられ得る。

作動期間に、ハウジング４と円筒スリーブ120′との
間にガスあるいは流体の流通を防止するために、円筒ス
リーブ120′の両端には特別なシール表面が設けられて
いる。第２図、第３図、第４図および第７図に示すよう
に、シール表面122′はスリーブ120′の外径に沿って形
成されると共に図示のように近接して配置されたた２つ
の径方向の溝140′,142′を備えている。外側の溝142′
はハウジング４とスリーブ120′との間をガス封密する
ようにＯリング・シール143′あるいは他の適宜な高圧
シールを備えている。図示のように、内側の溝140′に
は直接的に近接した高圧ガスチャンバー80bから流入し
て充填しているが、シール要素を取り付けない方が好ま
しい。このシールの配置のタイプでは、Ｏリング・シー
ル143′に作用する流体圧力内でガスの流速あるいはそ
の変化を減少することが好ましい。該Ｏリング・シール
143′の圧力安定性および不安定性は溝140′の存在によ
って減衰するようにしている。そのため、外側のＯリン
グ・シール143′に作用するガス或は流体の圧力変化の
割合は最小とされ、より好ましいシール性能をもたら
す。

両方のシャトル20、20′において、大径ピストン30
は、最大の第１の音響パルスを作るために必要な多数の
目的を達成すると共に、バブル抑制の原理を最大限に活
用するように設定されている。第４図に示すように、大
径ピストン30′の封じ込められる側面32′はリザーバ・
チャンバー６′内に充填される圧力ガスの推進力を最大
とするように形成されており、それによって大径ピスト
ン30′およびシャトル20′がコック位置から非コック位
置へ迅速に移動されるようにし、水中へ直接的に充填圧
力ガスを放出するようにしている。大径ピストン30′の
側面32′はスリーブ50′に近接した傾斜した内面33′
と、仕切10に対して平行な表面34′と、外方に逆に傾斜
した表面あるいはリップ35′を備えている。上記３つの
表面からなるカップ形状の封じこめられた側面32′は、
その表面上の圧力ガスの推進力効果を最大として、最大
のシャトルの速度が作動時に得られるようにしている。
付加的に、リップ35′のカーブした表面が、その方向に
作用するガス流に部分的に生じる“ジェット逆流”を拡
散させる。このガス流の拡散は作動時、装置の反動を大
きく減少する作用を有する。

大径ピストン30′の前側表面36′は仕切10に対する衝
撃を最小とする形状とされている。当該形状とすること
により、ピストンおよび仕切の両方の部分の寿命を長く
することが出来る。第４図に示すように、大径ピストン
30′は外部衝突用のリング38′とピストン・チップ39′
の間にくぼみ部分37′を備えている。上記リング38′と
ピストン・チップ39′は仕切10に平行なリード面を有し
ている。上記前側のくぼみ部分37′のくぼんだ形状は、
大径ピストン30′が仕切10に接触してシャフト22に沿っ
て長さ方向に移動した時に、水の強打（slug）或はくぼ
み（pocket）の蓄積を可能としている。この水の強打或
はくぼみは大径ピストン30′が仕切10と衝突した時に水
圧ショックアブソーバあるいはダンパーとして使用され
る。

上記前側表面36′によって生成されるショックアブソ
ーバあるいはダンパー効果は作動時のシャトル20′の長
さ方向の速度に影響するが、その前に、リザーバ・チャ
ンバー６′内の加圧されたガス（或は発生器リザーバ・
チャンバー６′内の加圧されたガス）は既に実質的に放
出されていることは注目すべきことである。このような
形態において、好ましい音響の発生およびバルブ抑制
を、寿命の長い装置を得る為に犠牲とされずに、達成す
ることが出来る。

往復移動する間、ガイド・シャフト22に沿ってシャト
ル20、20′の整列状態を保持するため、シャトル20、2
0′は軸受91′（第２図および第９図）が備えられてい
る。これらの軸受91′は低摩擦係数の非圧縮メタルから
構成することが好ましい。

図示のように、軸受91′はシール要素93′に隣接して
位置される。泥あるいは砂が交じった水の研摩あるいは
腐食作用から軸受91′を保護するために、ワイパーリン
グ90′を大径ピストン30′のリードエッジ上に設けるこ
とが好ましい。作用時、ワイパーリング90′はシャトル
20′とガイド・シャフト22の間に押し込まれる全てのも
のを拭い落とすことが出来る。

特に、例えば、本装置が地震観測船に搭載された時及
びその間に、海洋環境外に本装置が偶発的に取り出され
た場合に、その接触面の損傷、即ち、前側表面36′のリ
ング38′およびチップ39′の損傷を避けるために、Ｏリ
ング・アセンブリ92′が第２図に示すように仕切10に隣
接してガイド・シャフト22との接触領域に設けられ得
る。

両方のリザーバ・チャンバー６、６′に取付られる大
径ピストン30、30′は、連続して繰り返されると共に接
近したスペースをあけて、加圧ガスの放出を生じるよう
に設定していることが望ましい。各放出間のラグタイム
を最小とするために、シャトル20を迅速にリコック位置
にする（再度着座位置とする）ための手段を設けなけれ
ばならない。そのために、リザーバ・チャンバー６、
６′内にある加圧ガスあるいは流体を、シャトル20の引
き込み或はリコック位置への移動時あるいは移動直後
に、大径ピストン30を通して放出する必要がある。第４
図に示すように、この目的は、第１穴14′の内側シール
面13′に関連する大径ピストン30′の外径範囲あるいは
外周41′の形状によって達成される。前記したように、
大径ピストン30′は第１穴14′の内側シール面13′とシ
ール状態で係合されないことが好ましい。そのため、近
接した許容誤差の金属対金属の接触がこれら２つの部品
の間でのシールの作用をしている。このように設ける
と、わずかなガスおよび流体を第４図に矢印Ａで示すよ
うに加圧過程で大径ピストン30を通しで逃がすことが出
来る。しかしながら、このような逃げは、実質的に後述
するように、リザーバ・チャンバー内に流入される加圧
ガスの割合よりも少ないため、リザーバ・チャンバー
６、６′内の圧力変化の特性を減少する程、重大なこと
ではない。しかしながら、金属対金属のシールは、リコ
ックに対する大径ピストン30′と第１穴14′（発生器側
では第１穴14）の間に形成されたシール表面を通して、
ガスおよび流体の好ましく且つしばしば生じる十分な排
出を許容し、それによって、着座作動中、さらに、圧力
ガスあるいは流体がリザーバ・チャンバーに加えられる
ことはない。

上記構成とすると、このようなわずかなガス或は流体
の逃げは、リザーバ・チャンバー６′のための好ましい
作動を妨げるように、シャトル20′の引き込みを遅くす
ることとなる。このような情況下において、コック位置
へのシャトル20′の作動を加速するために、第１穴14′
は第４図および第５図に示すように着脱自在なベント・
リング100を備えている。第５図に示すようにベント・
リング100は通常断面Ｌ形状で、リップあるいはヒール
部分102は大径ピストン30′のリップ35′の着座部を形
成している。ベント・リング100の側壁104には内径に規
則的なスペースをあけて一連の浅い長さ方向の溝106を
設けている。これら溝106はヒール部102と接触し、第２
図に示すようにベント12′内に突出している。

大径ピストン30′と組み合わせてベント・リング100
を利用すると、前記したように、リザーバ・チャンバー
６内に好ましい流体あるいはガス圧力を保持出来る。し
かしながら、ベント・リング100内の溝106は内側シール
面13′に大径ピストン30′を通して、リザーバ・チャン
バー６′内にある加圧ガスあるいは流体を迅速に排出さ
せる作用をする。

上記したように、ベント・リング100は繰り返される
作用により生じる繰り返される流体圧摩擦を受け止める
ように設定された摩耗部分である。このために、ベント
・リング100の作用期間後は、取り外す必要があること
が予測される。前記した他の作用とは別に、ヒール部10
2は特別の器具を必要とせずに、ベント・リングの取り
外しに役立つものである。また、煩雑な取り替えを減少
するために、ベント・リング100はマリン・ブロンズ或
はベリリウムの中から形成されることが好ましい。

本装置の作用は操作を介して加圧されたガスあるいは
流体をハウジング４を貫通して設置された種々のシール
された部品への導入および放出することにより為され
る。このガス操作は、シャトル20、20′のためのガイド
としてのみならずガス導管として作用するガイド・シャ
フト22にガスを通すことにより広い範囲で為される。第
１図、第８図および第９図に示すように、ガイド・シャ
フト22は主軸Ｂ−Ｂを中心として仕切10を通して長さ方
向に配置される。図示のように、ガイド・シャフト22は
その長さ方向について、２つの連続した一体のセグメン
トからなることが好ましく、その端部においてガイド・
シャフト22は小径部24、24′を備え、小径部24、24′は
その中間部分に配置される大径部26と一体とされてい
る。大径部26は第１図に示すように大きな第１穴14、1
4′内に配置される。また、図示のように、小径部24、2
4′は小さい第２穴16、16′内に配置される。全体を通
して流体流れの強さおよび継続性を得るために、ガイド
・シャフト22は１つの部材から形成されることが好まし
い。

上記したガイド・シャフト22の特有の形状は、往復作
動あるいは、作動後に、シャトル20、20′をリコックす
るために重要である。第８図および第９図に示すよう
に、大径ピストン30、30′および小径ピストン40、40′
は連続シャフト50、50′を介して間隔をあけた関係で一
体に結合されている。連結シャフト50、50′およびガイ
ド・シャフト22は共に、噴射器用のリターン・チャンバ
ー52′および発生器用のリターン・チャンバー52を形成
している。第10図に最も良く示されているが、リターン
・チャンバー52、52′の形状および寸法はガイド・シャ
フト22を中心とするシャトル20、20′の長さ方向の位置
に応じて種々に変わる。シャトル20、20′がコック位置
に位置された時、シャトル50、50′は実質的にガイド・
シャフト22の小径部24、24′を中心として位置され、そ
のため、最大容量のリターン・チャンバー52、52′を構
成する。シャトル20、20′が仕切10の方向に作動される
時、シャトル20、20′はガイド・シャフト22の大直部26
に沿って内方へ移動し、それによってリターン・チャン
バー52、52′の全体容量を限定すると共に、その内部に
高圧力状態を作り出している。

リターン・チャンバー52、52′の幾何学的形状は仕切
10の方向へシャトル20、20′を移動するために段階的な
減衰力を形成するのに役立つ。このような減衰力は、前
記したように、部品の疲労を最小とする大径ピストン3
0、30′の前側部分36によって生成される減衰効果と相
乗される。しかしながら、この減衰力はシャトル20、2
0′が実質的に十分に所定の行程を達成し、かつ主ポー
ト99、99′を通して加圧ガスを放出した時、最大とな
る。

最も重要なことは、リターン・チャンバー52、52′
が、作動後に、シャトル20、20′をコック位置に戻すこ
とに役立つことである。発生器のリザーバ・チャンバー
６に関しては、シャトル20がコック位置（着座位置）に
位置された時、リターン・チャンバー52内のガス圧は実
質的に後述するようにリザーバ・チャンバー６内のガス
圧力と等しくなる。作動時、シャトル20は迅速に仕切10
の方向に移動し、主ポート99を通して高圧ガスを放出す
ると共にベント12を通して海水２内へ放出する。排出さ
れた時、リザーバ・チャンバー６は、容量の圧縮により
さらに加圧されたリターン・チャンバー52内より実質的
に低圧となる。ガイド・シャフト22の小径部24と大径部
26の直径の相違により、シャトル20はガイド・シャフト
22に沿ってリザーバ・チャンバー６の方向に、長さ方向
の内方に向かって付勢され、それによってリコック位置
につく。

上記したリコック行程の正確な速度は、ガイド・シャ
フトの小径部24と大径部26の間の直径の差および前記し
た大径ピストン30の外径を通る流体およびガスの逃げに
対応する。通常の場合は、しかしながら、リコック行程
は0.6秒の範囲で為される。

上記したように、ガイド・シャフト22は両方のリター
ン・チャンバー52、52′内のシールされた区画を通して
および、そこからリザーバ・チャンバー６、６′への加
圧ガス流れの導管として役立つ。ガイド・シャフト22
は、第１図にその全体が示されており、かつ、第８図お
よび第９図に詳細が示されている。これらの図面に示さ
れているように、ガイド・シャフト22はガス通路300、3
10、320を備え、これらは実質的に全体を貫通して長さ
方向に延在している。第１図、第８図、第９図に示すと
共に、ハウジング４の固定端230側で前記したように、
中間通路310は孔341、通路340を介して加圧ライン344に
連通されている。上記通路340は噴射穴350を貫通してカ
ップリング343を介して上記加圧ライン344に結合され
る。加圧ライン344は地震探査船上で圧縮機（図示せ
ず）に結合される。加圧ガス、通常は通路310内にカッ
プリンク343を通して吸い上げられる空気は、後述する
ように全システムの加圧を保持するのに役立つ。システ
ムの迅速な加圧のために、噴射穴350は通路351を介して
噴射用のサブチャンバー80bと連通している。

ガイド・シャフト22内の通路310は、第９図に示すよ
うに発生器用リターンチャンバー52内のおいて終端する
まで、ガイド・シャフト22の長さのほぼ3/4の長さまで
延在している。該通路310は図示のように噴射用のリタ
ーン・チャンバー52′と連通している。このよう構造と
することにより、ガス圧力は最初に噴射用のリターン・
チャンバー52内で生成し、その後、発生器用のリターン
・チャンバー52′内で発生し、この２つのリターン・チ
ャンバー52、52′を同圧に保持している。リターン・チ
ャンバー52、52′の加圧は両方のシャトル20、20′をリ
コック位置へ移動させる。

本発明に係わる装置は、海洋環境内に置かれた後に加
圧されるようにしても良い。これは、本エア・ガンが加
圧により、どんな流体も効果的にパージ出来ることから
可能である。第８図および第９図に示すように、リター
ン・チャンバー52、52′はそれぞれリザーバ・チャンバ
ー６、６′に連通する一連の微小な出口98、98′を備え
ている。これらの出口98、98′はスリーブ50、50′内、
好ましくはその外径に沿って120度の増分で配置されて
いる。これらの出口98、98′の位置決めによって、リタ
ーン・チャンバー52、52′内に移動するどんな流体も、
リターン・チャンバーが加圧された時に、水中の装置の
方向位置にかかわらず、出口98、98′を介して移動され
る。

リターン・チャンバー52、52′が加圧されると、出口
98、98′を通して、リザーバ・チャンバー６、６′が加
圧される。よって、リターン・チャンバー52、52′とリ
ザーバ・チャンバー６、６′は通路310を通るガスの噴
射によって結果として加圧される。リザーバ・チャンバ
ー６、６′内にあるどんな水も作用の数サイクル後には
放出される。

第８図および第９図に示すように、ガイド・シャフト
22の通路300は、連結通路405を介して、装置の固定端23
0側で、発生器のソレノイド400に結合されている。装置
の牽引端240では、通路300は収束穴415と連通し、該収
束穴415は発生器用リザーバ・チャンバー６と連通して
いる。このようにして、リターン・チャンバー52を通っ
てリザーバ・チャンバー６内の保持されたガス圧力はソ
レノイド400に連通される。

ガイド・シャフト22の通路320は分離通路410を介し
て、装置の固定端230で発生器のソレノイド400と連通し
ている。通路320は発生器のチャンバー内でトリガ・チ
ャンバー65内に連通し、かつ、ガイド・シャフト22を通
して延在している。上記トリガ・チャンバー65は通路50
0を介して海洋環境と連通している。通路320は発生器用
のトリガ・チャンバー65にソレノイド400を連結する。
このように、ソレノイド400を通してリリースされた加
圧ガスはガイド・シャフト22を通ってトリガ・チャンバ
ー65内に流入され、シャトル20の移動を生じさせ、この
ため、後述する第１の音響パルスを発生させる。

噴射用のソレノイド440は第１図に示すように出口420
を通して噴射用のサブチャンバー80bと連通している。
該ソレノイド440は通路430を介して噴射用のトリガ・チ
ャンバー65′とも連通している。このような構造とする
ことにより、サブチャンバー80b内のガス圧力は通路410
を介してトリガ・チャンバー65′に伝わり、噴射用のシ
ャトル20′を作動を生じさせる。

本発明の噴射器の作用の簡単な説明は第１図、第８図
および第９図を参照して以下に記載する。

牽引ライン等を介して海洋環境２内に本装置を配置し
た後、カップリング343を通した加圧ガス、空気等の噴
射によって噴射の準備がされる。加圧ガスは連通通路34
0を介して通路31に入り、該通路310より加圧ガスは発生
器用と噴射器用のそれぞれのリターン・チャンバー52、
52′内に流入して、ほとんど同時にリターン・チャンバ
ー52、52′に加圧ガスが充填される。そのため、リコッ
ク位置にある両方のシャトル20、20′はリザーバ・チャ
ンバー６、６′を加圧するようになる。リターン・チャ
ンバー52、52′内の加圧されたガスは小さな開口98′,9
8を通してリザーバ・チャンバー６、６′に流入され
る。リターン・チャンバー52、52′内にあるどんな流体
も開口98′,98を通してリザーバ・チャンバー６、６′
に同様に流出される。このようにして、ガス圧力が発生
器と噴射器のリザーバ・チャンバー６、６′よびリター
ン・チャンバー52、52′内に生成される。噴射用のリザ
ーバ・チャンバー６′を大きな寸法としているため、こ
のリザーバ・チャンバー６′は通路351を介して加圧ラ
イン344に直接的に結合を通しているため、該加圧ライ
ン344からの加圧がリザーバ・チャンバー６′内に同時
に生成される。噴射器用および発生器用の両方のリザー
バ・チャンバーおよびリターン・チャンバーの両方に圧
力が形成された時、加圧ガスは、通路300を通って、接
触入口417および通路420を通してソレノイド400に圧入
され、ソレノイド400を加圧する。同時に、サブチャン
バー80bからのガスは通路420′を通ってソレノイド440
を加圧する。

上記したシステムの加圧が完成した時、シャトル20、
20′はそれぞれのチャンバー内のコック位置に保持され
る。該作用はこれは多数の要因による。前記したよう
に、両方のリターン・チャンバー52、52′内のガス圧力
は、シャトル20、20′がコック位置に位置された時に低
圧力状態を持つ。リターン・チャンバー52、52′によっ
て生じるこの圧力によって、大径ピストン30、30′はシ
ール・リング94、94′に対してかなり適合した位置につ
く。加えて、第２図に例に示すように、リザーバ・チャ
ンバー６′のガス圧力は小径ピストン40′の接触表面17
と大径ピストン30′の接触表面18の両方に作用する。シ
ール・リング94′に対して大径ピストン30′が保持され
た時、ガス圧力との接触表面は、該大径ピストン30′の
接触表面18の方が小径ピストン40′の接触表面17よりわ
ずかに小さくなる。リザーバ・チャンバー６′の全体の
圧力が一定であるため、大きな表面面積、この場合にお
いては小径ピストン40′の接触表面17に対して与えられ
る同一圧力が、大径ピストン30′の接触表面18に対して
作用する圧力を打ち負かし、シール・リング94′に対し
て大径ピストン30′を押圧してシールするように、シャ
トル20′を付勢する。このような形態としているため、
大径ピストン30′は内部シール手段によってリザーバ・
チャンバー６′の外周部に保持され、外側より過度の圧
力が作用しても応答作動しない。

本装置の作動時、地震観測船上でタイミング・システ
ムから電気信号がソレノイド400に出力され、発生器の
トリガ・チャンバー65内に通路320を通して高圧の圧力
ガスを放出するようにソレノイド400を作動する。トリ
ガ・チャンバー65内の高圧ガスの噴射は、シャトル20の
小径ピストン40の接触表面17に対して作動するリザーバ
・チャンバー６内の加圧されたガスに抗して、仕切10の
方向へ（下方へ）シャトル20を移動させる。大径ピスト
ン30がシール・リング94と外れる時、リザーバ・チャン
バー６内のガス圧力は大径ピストン30の接触表面18と十
分に接触する。このため、トリガ・チャンバー65の加圧
ガスにより仕切10の方向への迅速な移動を始めるシャト
ル20は、より大きく加速される。シャトル20が主ポート
99を通過した時、リザーバ・チャンバー６内の充填ガス
はベント12を通して水の中に直接的に放出される。前記
した米国特許第4735281および同時継続の米国特許出願
第162、743において記載された方法論によって規定され
た設定期間の後で、ソレノイド440は次の作動を行い、
上記第１の加圧ガスの放出によって生成されたバブル内
に充填加圧ガスの噴射する時を除いて、同一の作業を繰
り返えす。

本発明に係わる装置の作用を、以下に、より詳細に説
明する。

下記の説明は第１図および第８図、第９図、特に第10
A−Ｇ図を参照して為されるものであり、特定の寸法お
よび容量の装置を使用した１つの噴射サイクルについて
説明する。下記の説明は本発明の図示した実施例に関す
るものであり、その構造あるいは作用上の限定を課する
ものとして説明されるものではない。

前記および図示された好ましい実施例の装置におい
て、以下の順序で始められる。本装置は地震観測船等に
乗せられた流体圧源に連結されている。本装置の作用は
観測船に搭載されているタイミング・システムによって
制御されることが好ましい。本装置は、45in³の発生器
用のリザーバー・チャンバーと105in³のバブル抑圧器、
即ち、噴射器用のリザーバ・チャンバーと、約2000PSI
に加圧された流体（圧力空気）を備えるようにされてい
る。

「第１段階」（第10A図） 本装置をコックするように操作する。シャトル20、2
0′がシール・リング94および94′に対して付勢され、
上記45in³の発生器のリザーバー・チャンバー６と105in
³の噴射器のリザーバー・チャンバー６′をシールす
る。発生器及び噴射器のリターン・チャンバー52、52′
の両方が2000PSIの圧力となり、リザーバー・チャンバ
ー６と６′も同一圧力となる。発生器と噴射器のトリガ
・チャンバー65、65′の両方がノズル500、502を通して
流体静止圧力で連通される。

「第２段階」（第10B図） 電気パルスが発生器のソレノイド・バルブ400に送信
される。少量の加圧ガスが発生器のリザーバー・チャン
バー６からソレノイド・バルブ400および通路320を通し
て発生器のトリガ・チャンバー65に導入される。トリガ
・チャンバー65内の圧力が約260PSIに達した時、シール
・リンク94に対するシャトル20を保持する力は不釣り合
いとなり、そのため、シャトル20は仕切10の方向への移
動を開始する。

シャトル20とシール・リング94の間でシールが為され
なくなるやいなや、ガス圧力はシャトル20の全体に作用
し、海水中に主ポート99を通してリザーバ・チャンバー
６から加圧ガスを放出するまで、加速行程の期間中、シ
ャトル20は加速される。

リザーバ・チャンバー６内にある高圧ガスが突然的に
海水中に放出された時、強い音響パルスが発生される。
同時に、急速な拡大をはじめるバブル（泡）が生成され
る。

「第３段階」（第10C図） 上記音響パルスの発生行程の終わりに、シャトル20は
大径ピストンと仕切10の間にある水を薄い層によって穏
やかに停止される。これは、大径ピストン30の前側部分
36のくぼみ部37内にある集積した水によって発生され
る。

発生器のリザーバ・チャンバー６内にあったガスはバ
ブル内に抑圧する。他の作動なしで、バブルは振動し、
バブルは好ましくない脈動信号を発生する。この脈動信
号の発生を抑圧あるいは消滅させるために、装置の第２
の部分である“噴射器”から、第４段階において記載さ
れるようにガスが噴射される必要がある。

発生器のトリガ・チャンバー65内に噴射されるガス
は、ベント穴500を通して海水２の中に放出される。ソ
レノイド400が閉じた時に、ベント穴500を通して放出が
さらに生じる。

ガイド・シャフト22内でのヘッド・ロスのために、ト
リガ・チャンバー65への放出のために必要とされる時間
は約500m秒である。

「第４段階」（第10D図） 発生器からのガスの噴射により発生するバブルが最大
半径に達する前の数ｍ秒の時（その時、バブル内部の圧
力が零に近接している）、噴射器用のソレノイド440が
励磁される。この励磁のタイミングは後述する技術の説
明に応じて正確に制御される。

ソレノイド440が作動すると、少量の加圧ガスが噴射
器のリザーバー・チャンバー６′から噴射器のトリガ・
チャンバー65′に導入される。圧力が約260PSIに達した
時、シール・リング94′に対して噴射器のシャトル20′
を保持する力は不釣り合いとなり、そのため、仕切10の
方向にシャトル20′を推進する。

シャトル20′とシール・リング94′の間でシールが破
れた時、圧力ガスはシャトル20′の全体部分に作用し、
シャトル20′がポート99′を通過するまで加速される。
噴射器のリザーバー・チャンバー６′内にある高圧に加
圧されたガスは、その時、発生器により生じたバブルあ
るいはキャビティ（図示せず）の内部に数ｍ秒の期間で
噴射される。

米国特許４、735、281および継続米国特許出願第16
2、743の技術に応じて、噴射の期間の始め、および噴射
器内へのガスの充填量は負圧キャビティ（バブル）内に
水圧を生成するように選定されており、そのため、発生
器により生成されたバブルの脈動の実質的な消滅あるい
は抑制が為されるようになる。

「第５段階」（第10E図） 上記バブル抑制行程の終わりで、シャトル20′は大径
ピストン30′と仕切10の間の水を薄い層とすることによ
って穏やかに停止される。トリガ・チャンバー65′内に
噴射されたガスはベント穴502を通して海水２の中に放
出される。

ソレノイド440が閉じた時、放出が穴502を通して継続
して生じる。噴射器のトリガ・チャンバー65′から外部
へ放出するために必要とされる時間は約20m秒である。

「第６段階」（第10F図） リターン・チャンバー52、52′へのリターン行程にお
いて、高圧ガスによって発生される非コックの力（着座
位置から離れる力）が、リザーバ・チャンバー６、６′
およびトリガ・チャンバー65、65′内の圧力による力よ
り勝った時、シャトル20、20′は自動的に、シール・リ
ング94、94′に対するシールを離す。

「第７段階」（第10G図） 発生器および噴射器が約４秒で再加圧される。発生器
のリザーバ・チャンバー６には発生器のリターン・チャ
ンバー52から発生器のシャトル20内に配置された３つの
ノズル98（図示せず）を通して加圧ガス供給される。発
生器のリターン・チャンバー52には、直接的にガイド・
シャフト22内の穴310に設けられた開口を通してガス圧
力ライン（図示せず）から加圧ガス供給される。噴射器
のリターン・チャンバー６′は噴射器のリターン・チャ
ンバー52′からシャトル20′内に設けられた３つのノズ
ル（図示せず）とノズル351を通るラインとから加圧ガ
スが供給される。発生器のリターン・チャンバー52と同
様に、噴射器のリターン・チャンバー52′はガイド・シ
ャフト22内の通路310を通して加圧ガスが供給される。

上記装置は上記したようにコックされ、約2000PSIに
加圧されるが、他の圧力も使用し得る。2000PSIの圧力
下で、シャトル20は2300 1bsの力でシール・リング94に
対してシールされる。

装置は再度の噴射のために準備される。

尚、第８図および第９図において、リターン・チャン
バー６′およびリターン・チャンバー６内において、シ
ャトル20′、20に設けられているノズル98、98′は、本
装置の全部のチャンバーが、下記のような厳しい条件下
においても、水中で自在に作動出来るようにし、種々の
繰り返される音響サインを生じるようにしている。

・船上に流体圧力源が無い場合 ・高い湿度条件下の作用させる場合 ・圧縮空気内で非凍結噴射させる場合 前記したように、本発明に係わる装置はバブル抑制の
技術に従った作用を行うように、特別に設定されてい
る。しかしながら、第１パルスの発生から生じる第２パ
ルスを抑制あるいは消滅させることがいつも望ましいと
は限らない。これは屈折作用に本装置が使用される場合
である。そのため本発明の別の実施例では、発生器およ
び噴射器がより好ましい音響サインを得るために、これ
らより同時に、あるいは同時に噴射されないようにして
いる。

例えば、上記したような装置が６メートルの深さで20
00PSIの空気圧力で噴射をした時、下記の出力が得られ
る。

そのため、上記した装置は噴射行程に於ける修正を除
いて、３つの異なるモードに応じて作動される一つの通
常のエア・ガン装置と同様の作動を行う。

３つの異なるモードにおいて、本装置の作用は３つの
異なる出力を発生し、そのため、通常のエア・ガン装置
にも好適に適用出来る。

本発明に係わる装置の主要な部品、例えば、ハウジン
グ４、ガイド・シャフト22、シャトル20、20′は、全体
的な構造上の一体性を確保するために、単一の部品から
構成しても良い。しかしながら、ハウジング４とガイド
・シャフト22は、発生器と噴射器を独立して作用出来る
ように、着脱自在に結合されることが好ましい。これに
変えて、各部品を容易に交換しえるように多数の部品で
ハウジングを構成することが好ましいこともある。

第１音響パルスの力は、発生器によって放出されるガ
ス量によってほぼ決定される。そのため、強いパルスが
望まれる時、発生器のリザーバ・チャンバーの容量を増
加する必要がある。

この点より、噴射器用の大きなリザーバ・チャンバー
６′を発生器として使用しても良い。この場合、噴射器
のリザーバ・チャンバー６′は発生器のリザーバ・チャ
ンバー６が45in³であるのに比較して、105in³の容量を
有するものとしている。典型的には、空圧が2000PSIで
充填される時、噴射器のみにより、０−125Hz帯におい
て、約2.4バール・メータ（bar−meter）の第１圧力パ
ルスを発生する。これに対して発生器のみによって生じ
るパルスは1.6バール・メータである。しかし、上記し
たバブル抑制を行う時、発生器を噴射器として使用し、
かつ、前記した同調条件に従う時は、発生器のリザーバ
・チャンバー６の容量は、45in³から約245in³に増加さ
れる。

第11図は交換性の必要を充足するために設計された本
発明に係わる装置の他の実施例を示すものである。

第11図において、ハウジング４はフランジ887によっ
て結合された少なくとも２つの一体化したセグメントに
よって形成されている。第11図に示すように、噴射用の
チャンバー（図示せず）より通常小さい形状である発生
器のハウジング３（第１図）は、大きな容量のハウジン
グ880と取り変えられる。この構成において、ハウジン
グ880と、リザーバ・チャンバー885は発生器として作用
せず、代わりに噴射器として作用する。該状態として、
噴射器（図示せず）内にある大容量の充填ガスが大きな
第１パルスを生じるために使われ、第２パルスの減少お
よび消滅が上記リザーバ・チャンバー885内の大容量の
充填ガスによって為される。

発生器として作用するために噴射器（図示せず）を使
用する場合、大きな第１パルスを生じるためにリザーバ
・チャンバー６′の充填ガスを放出するために、噴射器
（発生器として用いられている）のソレノイド440に電
気パルスを発信するのみで良い。こうように、ハウジン
グ880をハウジング３に置き換える場合、タイミング行
程が逆とされる。ソレノイド440が第１に励磁され、そ
の後、ソレノイド400が作動される。この方法におい
て、発生する第１の音響パルスは、上記した実施例にお
けるパルスの２倍以上のエネルギーを有し、かつ、本質
的に、バブルの影響がない圧力パルスを発生し、同一の
装置を使用して、安価な部品の簡単の置換により、発生
するパルスを容易に大きくすることが可能となる。

上記交換されるハウジング880は、構造的に、ガス加
圧バルブあるいは導管850、817を有する発生器ハウジン
グ３と同様の構成である。同様に、シャトル20およびそ
れと係合するシール要素894は前記した装置と同様であ
る。

適用情況によっては、噴射器から放出されたガス量を
減少することが望ましい場合もある。これは、携帯シス
テムを用いて行う時に空気消費量が最小とされるべき、
および／あるいは同時継続米国特許162,743に開示され
た調整アレイ内で使用される数種の装置のように、一つ
の装置でバブル抑制を達成することが必要でない時、あ
るいは、このような装置が相違した容量の同調されたエ
ア・ガン・アレイを設けるために公知のエア・ガンとし
て使用された時などである。このような場合、そのた
め、噴射器のリザーバ・チャンバーの容量を変更あるい
は修正するために容易な手段を持つことが望ましい。

第13図に示すように、上記した噴射器の容量的な修正
は、スペーサーあるいはプラグ600を付加することによ
り為し得る。プラグ600は該プラグに挿入したピン610を
介して、サブチャンバー80b内に嵌合されるように設定
されている。ピン610はスリーブ120の孔630に取り付け
られる。構造的には、プラグ600は２つの半側シェルか
ら形成されることが好ましく、該半側シェルは前記した
取付部でシリーブ120の外径に近接して適合される内径
を有するものである。半側シェルのプラグ600は、ま
ず、スリーブ120の周囲に配置され、いずれの長さ方向
にも変位しないように溝640内に嵌合されている。ピン6
10は半側シェルの回転を防止するために、孔630内に嵌
合される。その後、半側シェルのプラグ600を備えたス
リーブ120はハウジング４の内部に取り付けられる。

プラグ600は種々の衝撃耐性材料により作ることが出
来、例えば、高度のプラスチック等の腐食が生じないも
のが好ましい。また、これに代えて、前記した基準を満
たすならば、金属も使用しえる。

米国特許出願第162,743に記載された発生器によって
発生するバブルに対して、噴射器より噴射されるガスが
通過する断面領域を減少することが望ましい。このよう
な減少は、第14図に示すように、円筒状のスリーブ900
をベント12′の前部にあるハウジング４内に挿入するこ
とによって達成される。第14図に示すように、円筒状ス
リーブ900のポート902は、ベント12′の断面領域より小
さい所要の断面領域を備えている。スリーブ900はリン
ク100とスリーブ120によってハウジング４の溝901内に
保持される。（第15図参照） 本発明の実施例は、図示の構造に限定されるものでな
く、特許請求の範囲に記載される範囲を逸脱しないかぎ
り、限定されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例の主軸Ｂ−Ｂ線に沿っ
た断面図、第２図は第１図の主軸Ｂ−Ｂ線に沿った噴射
器の詳細な断面図、第３図はボデイに固定されるスリー
ブの詳細な断面図、第４図は大きなチャンバー内に嵌合
されるシャトルの大径ピストンを詳細に示す断面図、第
５図はリングを取り出して示す斜視図、第６図は小径ピ
ストンと該ピストンに組み付けられるシールを詳細に示
す断面図、第７図は本発明の１つの好ましい実施例の部
品を詳細に示す分解斜視図、第８図は噴射器のチャンバ
ーと関連するガイド・シャフトを詳細に示す断面図、第
９図は発生器のチャンバーと関連したガイド・シャフト
を詳細に示す断面図、第10A−Ｇ図は作用の種々の段階
を通して本発明の好ましい実施例を示す断面図、第11図
は噴射用チャンバーを利用する発生器の変形例を詳細に
示す断面図、第12図は噴射器のチャンバー内に嵌合され
るに適した容量のプラグを示す斜視図、第13図はプラグ
を取り付けた発生器を詳細に示す断面図、第14図は出口
部分の断面領域を減少させたスリーブの斜視図、第15図
は第14図のスリーブを取り付けたハウジングを詳細に示
す断面図である。 ２……水、４……ハウジング、 ６、６′……リザーバ・チャンバー、10……仕切、 12、12′……ベント、14、14′……第１穴、 16、16′……第２穴、20、20′……シャトル、 22……ガイド・シャフト、 30、30′……大径ピストン、 40、40′……小径ピストン、 50、50′……スリーブ、 52、52′……リターン・チャンバー、 65、65′……トリガ・チャンバー、 80a、80b……サブチャンバー、 99、99′……主ポート、 230……固定端、240……けん引端、 300、310、320……通路、 400、440……ソレノイド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−222892（ＪＰ，Ａ) 欧州特許380022（ＥＰ，Ｂ１) 欧州特許出願公開193314（ＥＰ，Ａ ２) 仏国特許出願公開2307999（ＦＲ，Ａ １) 米国特許3046802（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 1/02 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加圧ガスを液中で爆発的に放出させて音響
   信号を発生させる音響源であって、 充填された加圧ガスを封じ込める２つのリザーバ・チャ
   ンバーを備え、これらリザーバ・チャンバーは共通の軸
   線に沿って対向配置されると共に仕切によって分離さ
   れ、各リザーバ・チャンバーは主ポートを備え、これら
   主ポートを通してリザーバ・チャンバーを液中と連通さ
   せるようにした１つのハウジングと、、 第１位置と第２位置の間を上記軸線に沿って移動する２
   つのシャトルと、 各シャトルを第１位置でロック及び保持し、各リザーバ
   ・チャンバー内に充填された加圧ガスを封じ込める手段
   と、 各シャトルを上記第１位置と第２位置の間で移動させ、
   上記充填された加圧ガスを各主ポートから液中に直接的
   に放出させるようにした作動力発生手段と、 上記ハウジングの壁部に設けられた少なくとも一組のポ
   ートを備えるものにおいて、 上記各主ポートは、上記仕切に近接して配置され、 上記各シャトルは、上記リザーバ・チャンバー内に配置
   され、 上記各シャトルは、上記リザーバ・チャンバーの外部に
   シール状態で係合される大径ピストンと、上記リザーバ
   ・チャンバーの内部にシールを保持した状態で摺動自在
   に取り付けられる小径ピストンとを備えることを特徴と
   する音響源。
2. 【請求項２】上記リザーバ・チャンバーは上記ハウジン
   グの対向する端部に配置され、上記各リザーバ・チャン
   バーは上記主ポートに対向する底壁を有することを特徴
   とする請求項１記載の音響源。
3. 【請求項３】上記ハウジングは大径の穴と小径の穴とを
   備え、該大径の穴に上記仕切が収容されていることを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載の音響源。
4. 【請求項４】上記主ポート及び上記仕切を通過して上記
   底壁間に延びるガイド・シャフトを備え、 該ガイド・シャフトは、上記リザーバ・チャンバーの外
   側に大径部を備えると共に、上記リザーバ・チャンバー
   内に小径部を備え、 上記各シャトルの大径ピストンは上記シャフトの大径部
   にシールを保持した状態で摺動自在に取り付けられ、 上記各シャトルの小径ピストンは上記シャフトの小径部
   にシールを保持した状態で摺動自在に取り付けられ、 上記各シャトルの大径ピストンと小径ピストンは、上記
   シャフトの周囲に移動可能に配置された中空スリーブに
   より間隔をあけて互いに連結されていることを特徴とす
   る請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音響
   源。
5. 【請求項５】上記大径ピストン及び小径ピストンは上記
   ガイド・シャフトの周囲に移動可能に配置された中空ス
   リーブにより連結され、該中空スリーブ、上記シャフ
   ト、大径ピストン及び小径ピストンがリターン・チャン
   バーを形成していることを特徴とする請求項１から請求
   項３のいずれか１項に記載の音響源。
6. 【請求項６】上記リターン・チャンバーは、上記シャト
   ルを上記第２位置から上記第１位置に復帰するように設
   定されていることを特徴とする請求項５記載の音響源。
7. 【請求項７】上記リターン・チャンバーは、上記ガイド
   ・シャフトを介して外部の加圧ガス源に接続されている
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の音響
   源。
8. 【請求項８】上記ガイド・シャフトはハウジングの外部
   からガスを供給するための少なくとも３つの通路を備
   え、 第１の通路は、上記リターン・チャンバーへ延び、 第２の通路は、上記ハウジングの端部と上記２つの小径
   ピストン間に形成されるたトリガ・チャンバーへ延び、
   かつ、 第３の通路は、各リザーバ・チャンバーへ延びることを
   特徴とする請求項４又は請求項５記載の音響源。
9. 【請求項９】駆動手段の作動により上記リターン・チャ
   ンバーから流体をパージするパージ手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項
   に記載の音響源。
10. 【請求項１０】上記駆動手段は外部加圧ガス源をさらに
    備え、トリガ・チャンバー内への上記ガスの配分をソレ
    ノイドによって制御していることを特徴とする請求項１
    から請求項９のいずれか１項に記載の音響源。
11. 【請求項１１】上記トリガ・チャンバーは、上記ガイド
    ・シャフトを介して加圧ガス源に連通可能であることを
    特徴とする請求項８から請求項８のいずれか１項に記載
    の音響源。
12. 【請求項１２】上記トリガ・チャンバーは、ソレノイド
    の作動によって上記リザーバ・チャンバーと間欠的に連
    通することを特徴とする請求項８から請求項11のいずれ
    か１項に記載の音響源。
13. 【請求項１３】上記シャトルは、 長手方向の軸線を有する中空スリーブを備え、 上記大径ピストンは、該中空スリーブより大径であり、
    中空スリーブの第１の端部に取り付けられ、上記中空シ
    リンダの内径よりも小径であるシャフトが挿通される第
    １の軸線方向の通路が形成され、 上記小径ピストンは、上記中空スリーブの内径よりも小
    径であり、中空スリーブの第２の端部に取り付けられ、
    かつ、 上記大径ピストンは、上記小径ピストンよりも小径であ
    って上記小径ピストンと対向して設けられたバルブ着座
    面を有する請求項１に記載の音響源。
14. 【請求項１４】上記大径ピストンの直径は、上記バルブ
    着座面の直径よりも大きい請求項13に記載の音響源。
15. 【請求項１５】上記シャトルは、上記大径ピストンの上
    記小径ピストンとは反対側の面が少なくとも部分的にく
    ぼんでいる請求項13又は請求項14に記載の音響源。