JPH0339742Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案の主要な用途は海洋のサイズミツク（地
震学的）探索の分野に存在する。より具体的に
は、本考案は牽引されたマリンサイズミツクスト
リーマ（吹き荒し）の位置を正確に決定するため
の装置に関するものである。

マリンサイズミツク予知においては、探索船は
複数個の通常水中聴音器と呼ばれる圧力反応検出
器を備えたサイズミツクストリーマを牽引してい
る。空気ガン又は爆薬のようなサイズミツクエネ
ルギ源が用いられて圧力波が水中を通つて下部の
海床内へと伝播させられる。エネルギの一部は海
床下の地理学的不連続部分によつて反射され、以
後水中聴音器によつて取囲む海水内の圧力変動と
して検出される。これらの圧力変動の機械的エネ
ルギは水中聴音器によつて電気的信号に変換さ
れ、ストリーマを経て船上の記録装置へと伝達さ
れる。集積されたデータは次に当業者が解釈する
ことにより、水面下の地勢についての情報を得る
ことが出来る。

前記信号が意味を持つためには、圧力波が検出
される時点における個々の水中聴音器の位置を知
ることが必要となる。船は連続的に移動してお
り、ストリーマは船の後方何千フイートにわたつ
て延びているので、ストリーマ水中聴音器の正確
な位置把握は困難である。

船の位置に関しての正確な情報を提供するため
の種々のシステムが開発されている。通常の用途
においては複数個の海中トランスポンダが船から
の照会信号に反応して明瞭な出力周波数を発生す
る。照会信号及びトランスポンダ反応信号に対す
る停留時間が測定され、各トランスポンダからの
距離乃至範囲が計算される。かくてトランスポン
ダに関する船の位置はもしもトランスポンダの位
置が知られていれば三角測量によつて算出するこ
とが出来る。

しかしなから、ストリーマが船の進路に直接追
従することはまれである。ストリーマは船の後尾
に取付けられているが、ストリーマの大部分はス
トリーマの長さ方向に沿つて設けられた深度コン
トローラの作用により水面下にもぐつている。そ
の結果、ストリーマ深度における軌道を横切る海
流の速度は船を横切る海流の速度とは異なり、ス
トリーマは船の進路に対してある角度をなして船
に追従することになる。列挙する迄もない他の種
種の因子により、船の軌道とくらべた時、トスリ
ーマの進路の変化が生ずる。

従来技術において開示されているストリーマの
位置を推定する１つの方法はストリーマの端部に
テールブイレーダ反射器を設けることに依存して
いる。この場合最適な海洋状態においては船上レ
ーダシステムを用いることにより内挿法によつて
ストリーマの端部及び個々の水中聴音器の位置を
見出すことが出来る。そのようなシステムは、し
かしながら、一般的には信頼性に欠けるものであ
り、必要とされるデータに疑問点が残る。

当業界において既知の第２の方法は船に近接し
たストリーマ端部のヨー角及びピツチ角を測定す
るための極めて微妙で高価な装置に依存してい
る。これらのデータをストリーマに沿つて取つた
磁気コンパス読み取り値と、ストリーマの既知の
深度値と組合せることにより、水中聴音器の位置
を経験的に算出することが出来る。

本考案の１つの目的は従来技術の欠点を克服す
る潜水ストリーマの位置決定のための正確な代替
的装置を提供することである。

本考案は探索船の後方に牽引された潜水マリン
ストリーマの位置を決定するのに用いる装置に関
している。当該システムは、船からの音響コマン
ド信号を発信するための装置と、船及びストリー
マに対して区別された進路を与えるべく海床上の
既知の位置に隔置された少なくとも３つのトラン
スポンダにして、各トランスポンダははつきり異
なる周波数の音響パルスを放出することにより船
からのコマンド信号に反応することが可能である
トランスポンダと、前記ストリーマにより担持さ
れた複数個の隔置レシーバにして、トランスポン
ダによつて放出された異なる音響パルスを受信
し、当該パルスに反応して明瞭な信号を船へと
個々に中継することが出来るレシーバと、前記ト
ランスポンダから発信された異なる音響パルスを
受信し、識別することの出来る船上レシーバと、
前記コマンド信号の発信開始時点からストリーマ
により収納されたレシーバより中継される信号の
受信迄の時間間隔と、コマンド信号の発信開始か
ら船上レシーバによるトランスポンダからのパル
スの受信迄の時間間隔とを測定するための装置と
を有する位置決定装置とを有している。

好ましくは、前記トランスポンダは同一直線上
にはない関係位置に配されており、各ストリーマ
レシーバはストリーマ内に収納された個別のチヤ
ンネルによつて作動し、信号を船に中継してい
る。前記レシーバは態動的、受動的のどちらとす
ることも出来るが、重量及び価格を減少させるた
めに受動的とするのが好ましい。前記装置は更に
海洋底上に位置するトランスポンダ列に関する船
の速度を測定するための装置を有することが出来
る。船の速度を測定するための前記装置はトラン
スポンダが発するパルスの周波数におけるドプラ
シフトを測定する装置を含むことが出来る。

以下付図を参照して本考案のより具体的な説明
を行なう。

本考案においては海洋底上又はその近傍におい
て複数個の音響トランスポンダを配置する必要が
ある。好ましくは、前記トランスポンダは同一直
線上にはない列をなして海床上に配置され、一列
あたりには少なくとも３つのトランスポンダが設
けられる。与えられた三つ組内の各トランスポン
ダは船と、与えられた水深内にあるストリーマレ
シーバに十分な範囲を与えるべく十分な距離離し
て配置されるのが好ましい。本考案は所定のトラ
ンスポンダ列に関して船及びストリーマの位置を
決定することに関しており、実際の地理額的位置
を決定するためのものではないが、後者の地理学
的位置をトランスポンダの配置位置がわかれば決
定することが出来る。トランスポンダ位置の決定
及び較正のための方法は当業界において周知であ
り、従つて本明細書においては言及しない。

付図の第１図を参照すると、全体として参照番
号１０，１２及び１４によつて示される３つの音
響トランスポンダからなる単一トランスポンダ列
が示されている。探索船１８はストリーマ２０を
牽引している表面上にあるのが示されている。

必要とされるタイプのトランスポンダは市販の
ものであり、海床上に係合しているベースプレー
ト２２と、当該ベースプレート２２及びトランス
ポンダボデー２６の間に取付けられたケーブル２
４とを有している。ケーブル３０によつてトラン
スポンダボデーに接続された浮子２８はトランス
ポンダボデー２６をケーブル２４によつて決定さ
れる海床上の高度に維持している。浮子２８はま
たケーブル３０が切断した時の回収装置を提供し
ている。

船１８には水中でトランスポンダへとコマンド
乃至質問音響信号を送り、トランスポンダから反
応信号を受信するための音響トランシーバ３２を
装備している。好ましくは、列内の全てのトラン
スポンダが船のトランシーバによつて放出された
単一周波数信号に反応するのが良いが、所望とあ
らばコード信号を発生させて船から個々のトラン
スポンダを作動させることも出来る。

マリンストリーマ２０は複数個の通常の深度コ
ントローラ（図示せず）によつて海面下に沈潜せ
せられており、通常は水中聴音器（図示せず）
と、船から呼掛けて情報を得ることの出来る深度
センサ（図示せず）とを収納している。

加えるに、前記ストリーマはまたその全長に沿
つて隔置された複数個の音響レシーバ３４をも収
納している。レシーバ３４はトランスポンダによ
つて発信された信号を検出して識別可能な反応信
号をストリーマに沿つて船へとリレーすることが
出来る。通常前記ストリーマは情報を伝えるべく
各レシーバから船へと通じている個別のチヤンネ
ルを備えている。前記レシーバは活性化即ち動力
化させることも出来るが当該レシーバは非動力化
のものとするのが好ましい。

レシーバ３４の位置従つてストリーマの位置を
決定するために、船の音響トランシーバ３２は音
響コマンド信号を送信するようトリガされる。水
中における伝達時間遅れの後信号を受信すると、
各トランスポンダは識別可能な周波数からなる音
響パルスを伝達する。これらのパルスはトランシ
ーバ３２及びストリーマ内に収納された音響レシ
ーバ３４とによつて検出される。簡明のために、
音響進路は第１図においては船のトランシーバ、
トランスポンダ及びストリーマ内の単一レシーバ
に対して点線としてのみ示されている。しかしな
がら、ストリーマ内に収納されたレシーバの各々
に対しても類似の進路を描くことが可能なること
を理解されたい。矢印I₁，I₂及びI₃は船からトラ
ンスポンダへとコマンドパルスが点線に沿つて進
行するのを示しており、矢印R₁，R₂及びR₃はト
ランスポンダから船への反応パルスを示し、矢印
R′₁，R′₂及びR′₃はストリーマ内に収納されたレ
シーバへのパルスラインを示している。海床上に
おけるトランスポンダの空間位置及び水中の音速
はわかつているので、レシーバの位置はそれぞれ
のトランスポンダからの各パルスの進行時間を知
れば三角測量によつて求めることが出来る。

コマンド信号の送信と、トランスポンダ及びレ
シーバからのパルスの受信間の時間間隔を測定す
るための適当な装置が船上に設けられている。

付図の第２図には時刻T₀及びその後の時刻T₁
において海面上を進行する単一の船の状態が例示
されている。図示の如く、船のトランシーバは時
刻T₀においてパルスを受信し、当該パルスは図
示した進路に沿つてトランスポンダへと一直線を
なして進行する。時刻T_dにおいてトランスポン
ダが信号を受信すると、当該トランスポンダは時
刻T₁において船によつて検出されるパルスを受
信する。図から、T_dは公式 T_d＝T₀＋（T₁−T₀）／２（１−Ｖ／Ｃ） によつて与えられる。ここに、Ｖ→はトランスポン
ダに対する船の速度であり、Ｃは音響パルスの伝
播速度である。

Ｖ／Ｃの比率は種々の方法で決定することが可能 である。しかしながら、好ましい方法はトランス
ポンダからの受信周波数のドプラシフトを測定す
る方法である。当然、このようにして速度を決定
するためには、トランスポンダは極めて安定した
周波数のパルスを発生出来なければならず、船レ
シーバは周波数の見掛け上の変化を測定出来なけ
ればならない。

前記比率はまたトランスポンダ及び船の方向範
囲における変化速度からも計算することが出来
る。この範囲速度は船の位置及びトランスポンダ
に対しての速度を知れば容易に決定出来るもので
ある。

サイズミツク操作中における通常の船速に対し
ての比率Ｖ／Ｃは通常0.002よりも小さい。というの はＶ→は約3m／秒であり、Ｃは約1500m／秒であ
るからである。もしもＶ／Ｃの項を省略するならば、 T_d＝T₀＋（T₁−T₀）／２ であり、誤差は0.2％以下である。この程度の誤
差はある種のサイズミツク操作において石油産業
が扱う海洋深度の場合許容出来るものである。

トランスポンダからのパルス発信の時刻T_dと、
パルスが船へ伝達される際ストリーマ内のレシー
バによつてパルスを検出した測定時刻を知ること
により各トランスポンダから各レシーバ迄の距離
を知ることが出来る。これらの距離を利用して三
角測量することにより、船上のコンピユータによ
つてストリーマ内の各レシーバの位置をリアルタ
イムで決定するか又は記録データによつて後に解
析して当該位置を決定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はマリンストリーマを牽引する表面探索
船に関係のあるトランスポンダ列を例示した図、
第２図はトランスポンダの間の音響路上における
船の移動の効果を図式的に例示した図である。 １０，１２，１４：トランスポンダ、１６：海
床、１８：船、２０：ストリーマ、３２：トラン
シーバ、３４：音響レシーバ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 捜索船によつて海中を牽引されている潜水マリ
   ンストリーマの、海床に関する地理学的な位置を
   決定する装置であつて、 海中を動いている間に船からの音響コマンド信
   号を発信するための装置と、 船及びこの船に牽引されたストリーマに対して
   区別された音響進路を与えるべく海床上の既知の
   位置に非共直線的関係で隔置され、それぞれが明
   確に異なる周波数の音響信号を発することにより
   船からの単一のコマンド信号に応答できる少なく
   とも３つのトランスポンダと、 前記ストリーマにより担持され、各トランスポ
   ンダにより発信された前記異なる周波数の音響信
   号を受信でき、それぞれが受信した信号に応答し
   てストリーマに沿つて船へ別個の信号を個別に中
   継できる複数個の隔置ストリーマレシーバと、 前記トランスポンダから発信された前記明確に
   異なる周波数の音響信号を受信し、これらの明確
   に異なる周波数を識別することができる船上レシ
   ーバと、 前記トランスポンダを配置した前記各既知の位
   置から前記ストリーマに担持された前記各ストリ
   ーマレシーバまでの距離を計算できるデータを得
   るため、前記船からのコマンド信号の発信開始時
   点から前記ストリーマに沿つて隔置された前記ス
   トリーマレシーバより中継される各信号の受信時
   点までの時間間隔を記録し、該コマンド信号の発
   信開始時点から前記船上レシーバによる前記各ト
   ランスポンダからの信号の受信時点までの時間間
   隔を記録する装置と、 前記各トランスポンダに関する船の速度変化率
   を測定するための測定装置と を有し、さらに 前記測定装置は前記各トランスポンダによつて
   発信された受信音響信号の周波数及び前記ストリ
   ーマレシーバにより伝達された前記各音響信号の
   既知の周波数におけるドツプラーシフトを測定す
   るための装置を有することを特徴とする位置決定
   装置。