JPS6321876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海洋の弾性波による探査手段およびそ
の操作方法に関するものである。本発明は特に複
数個の弾性波源の配列と複数個の水中聴音器が、
探査される海洋区域に亘つて位置される、海洋の
弾性波による探査技術に関するものである（例え
ば曳航船により取付けられたケーブルで曳航され
るが如きものである）。該配列は周期的に音響波
面を発生させるため作動され、かつ、該音響波は
海洋区域における地下層の屈折あるいは反射の
後、水中聴音器により探知される。

上記技術は一般に現在使用されている。しかし
乍ら、未知の源（source）からの望ましくない反
射が、屡々調査されるべき層（formation）上に
存在する水体へ戻される弾性波の受取りと干渉す
ることが発見された。

そのような望ましくない反射は、砂の堆積、底
部の表面に近い層の性質あるいは組成の相違、お
よび／または底部上または底部中にある難破船、
および水面上に浮いているブイの如き、調査され
る区域上の水体の底部中あるいは底部上の不規則
性から発生する。

本発明の目的は、この望ましくない反射の問題
を解決することである。

本発明の弾性波探査装置は、曳航船、この曳航
船に直接または可撓ケーブルで間接に取り付けら
れた複数の水中聴音器、および複数本の可撓ケー
ブルにより相互接続された細長いフロートの少な
くとも３グループを含み、各フロートは弾性波源
の配列を保持し、フロートの各グループは舵を備
えた先導フロートを有し、かつこの先導フロート
は曳航船とフロートの接続装置との間に延び出る
可撓曳航ケーブルにより曳航船に取り付けられて
いることを特徴としている。

本発明による方法によれば、各舵の位置、各接
続手段の位置、および、調査される海洋区域上の
予め定められた通路に沿つて通過する船の速度
は、該先導フロートを曳航する可撓ケーブルが本
質的に水面より上にあり、かつ、フロートのグル
ープが予め定められた通路に並行な別の通路を通
過するように調整される。弾性波源は音響波前線
を形成するため周期的に作動され、かつ、音響波
は調査される区域の表面下の層による該波の反射
あるいは屈折の後、水中聴音器により探知され
る。

本方法を実施する際、本質的に水面より上にあ
るべき可撓ケーブルは、その長さの少なくとも約
80％が水面より上にあるべきであることが観測さ
れた。しかし、最良の結果は、波の頂部により
時々部分的に水浸するかもしれないけれども、こ
れらのケーブルが完全に水面より上にある場合に
得られる。

本方法を実施するに当つて、該弾性波配列は、
曳航船および水中聴音器（一般にいわゆるストリ
ーマとして組立てられる）が追従する通路から充
分横手方向距離で移動するため、以後述べる如
く、海底上あるいは海底中の（あるいは水中の）
障害物あるいは不規則物から反射される音響波は
消殺される。

フロートの各グループは単一のフロートよりな
つてもよい。また、フロートにより保持される弾
性波源の各配列は単一の弾性波源よりなつてもよ
い。

グループの最少量は３つであり、一方最大量
は、海上で遭遇する状態によつて制限される。一
般に、４つ乃至８つのフロートのグループを使用
した際によい結果が得られる。

本発明を実施例によつて、図面を参照して詳細
に述べる。

複数個の水中聴音器（図示していない）を保持
するストリーマ（第１図および第２図参照）は、
可撓ケーブル２により曳航船３で曳航される。該
ケーブル２は音響波を感知した際、水中聴音器に
より発信される電気信号の伝送のために必要な電
気導線（図示していない）を含むものである。ス
トリーマは調査される海洋区域上の水中４を通つ
て曳航されるに際し、それに保持される水中聴音
器が本質的に一直線に配置されるような形態にさ
れている。

ストリーマ１は、電子信号増巾器、曳航深さを
制御するための制御機器、ストリーマのコースを
制御する装置のように、それ自体既知の装置を有
する。

さらに曳航船３は細長いフロート６，７および
８の６つのグループ５を洩航し、かつ、各フロー
トは弾性波源の配列９を保持している。第１およ
び第２図の例では各弾性波源はそれ自体エヤガン
（air gun）として知られているものよりなつてい
る。

フロートの各グループのフロート６は、曳航船
３へ可撓ケーブル１０（引張りロードを伝達する
に適応した鋼索、ナイロンロープあるいは適切な
可撓手段の如き）により接続された先導フロート
である。各ケーブル１０はフロートに取付けられ
た接続装置１１と協働してフロート６に取付けら
れている。さらに可撓ケーブル１２および１３
は、夫々フロートの対６，７および７，８を相互
接続し、フロート６が曳航船３により水中を曳航
されると、関係グループの先導フロートにフロー
ト７，８が夫々追従する。

ケーブル１０，１２および１３はエヤガンに高
圧流体を供給するため高圧導管が組込まれてい
る。さらにケーブルは信号伝達のため電気導線を
含んでいる。

接続装置１１とは別個に、各先導フロートは舵
１４を有し、フロート６がケーブル１０により水
中を曳航されると、曳航船３が進む通路に対し、
並行な通路を追従するよう舵の位置をセツトする
ことができる。

フロート６の舵１４の位置（すなわ舵１４の面
がフロート体に対してセツトされる角度）、フロ
ート６の接続装置１１の位置、および、曳航船３
の速度は、船３とフロート６を相互接続している
曳航ケーブル１０が本質的に水４の表面より上に
あるよう調整される。

ケーブル１０は水面より上にあるため、水によ
る抗力（drag）が働かず、その結果、２つの外
側のグループ５は曳航船３が進む通路から（例え
ば10から250m）かなり横手方向距離に位置する。
外側フロートグループ間に位置するその他のグル
ープ５は互に等距離に配列され、かつ、グループ
５間の比較的大きい巾間隔のため、フロートのグ
ループにより保持される弾性波配列が発生した波
面からなる音響波は水平面あるいはほぼ水平面に
おいて互に消殺し合い、それにより水４の底部上
あるいは底部中にある障害物１５にあたつて反射
する波は小さな振幅を持つことになる。そのよう
な反射の影響は（それは砂の堆積、ブイ、その他
によつて生じることもある）、調査される海洋区
域の表面下の層から由来する反射の弾性波記録に
対してかなり減少される。弾性波記録は既知のス
トリーマ１の水中聴音器、さらに、電気増幅器、
フイルタ、記録計（既知のためここでは示してい
ない）および可撓ケーブル２の電気導線等の適切
な装置による、それ自体既知の方法で得られる。

本発明の応用に当つては、目的に適切な如何な
る設計の細長いフロートを使用することもできよ
う。フロート７，８は、舵１４と調整可能接続装
置１１を別にすれば、先導フロート６と同様の設
計のものであつてもよい。しかし、フロート７，
８はトリムすなわち釣合い調整のため、舵または
フインを設けることができる。

先導フロート２０の適切な設計は第３，４およ
び５図に示してある。フロートはカタマランすな
わち双胴船式のもので、適切な材料（金属あるい
は合成材料の如き）から作られた２つの細長い浮
揚性シリンダ２１および２２よりなり、フレーム
２３により相互接続され、フレームの下部は弾性
波配列を形成する複数個の弾性波源２４を支持す
るため適応されている。

シリンダ２１および２２間でフレーム２３の上
部にハウジング２５が位置している。既知の設計
の操縦機構がハウジング２５中に格納され、該機
構は舵２６を操作するよう接続されている。操縦
機構は、所望の角度に舵２６の位置を調整すべく
操縦でき、かつ、舵をこの位置に保持するか、命
令信号によりまた別の角度に再調整（矢印Ａを参
照）することができる。これらの命令信号は、フ
ロート２０と曳航船（図示していない）間を接続
しているケーブル２７中の電気導線を通してか、
あるいは無線の形式で、曳航船からハウジング２
５へ伝達される。

第６図は図式的に例により、舵２６の位置を調
整するための操縦機構を示す。該機構は舵２６が
接続しているシヤフト３０を作動するための電気
モータ２８と歯車２９よりなる。モータ２８を作
動させる信号は電気ケーブル３１によつて供給さ
れる。

曳航ケーブル２７（第３図および第４図参照）
はフロート２０のフレーム２３上の接続装置３２
に取付けられている。該接続装置は操縦目的のた
め、フロート２０の長手方向軸に沿つて一定の距
離変位することができる。示された例では、該接
続装置３２はフロートの長手方向軸に並行な方向
に変位できるように配置されている（矢印Ｂを参
照）。しかし、本発明はこれに制限されるもので
はない。所望すれば、該装置３２がそれに沿つて
変位できる軌道は、目的に適切な如何なる所望形
態を有することもできる。

第７図は図式的に例により、真直ぐな軌道に沿
う接続装置３２の調整のための操縦機構を示す。
電気モータ３３は電気ケーブル３４を通して供給
される命令信号により制御され、回転に対して固
定されているナツト３６と協働する回転ねじエレ
メント３５を作動させる。該ナツト３６は接続装
置３２を保持し、モータ３３を作動させて、接続
装置３２の位置をフロートの長手方向軸に並行な
予め定められた距離上に亘つて調整することがで
きる。接続装置３２を調整するための操縦機構
は、フロートのフレーム２３上に取付けられたハ
ウジング３７に内蔵されている。

第３〜５図に示されたフロート２０はさらに、
それにケーブル３９を接続するアイ（eyes）ある
いはフツク３８を有し、該ケーブルはある特定の
グループにおける先導フロートに追従するフロー
ト（図示していない）に取付けられる。

第３〜５図のフロート２０を曳航ケーブル２７
により水中を曳航する際、ケーブルと曳航船４０
の長手方向軸間の角度Ｃ（第３図参照）は、該フ
ロートの通路と該曳航船およびそれにより曳航さ
れるストリーマにより追従される通路との横方向
距離を調整するため、所望値に調整されなければ
ならない。舵２６の位置、および／または、接続
装置３２の位置を調整することにより、オペレー
タは必要な弾性波作業を遂行するのに適切な、曳
航船の速度における所望角度Ｃを得ることができ
る。船の速度は弾性波作業中ケーブル２７が浸水
しないよう、ケーブルが充分張つている程度でな
ければならない。これはケーブル２７に抗力
（drag）がかかるからである。この抗力のため、
各ケーブルの角度Ｃの値は望ましくない小さな角
度に減少し、それにより、フロートの各グループ
の先導フロートは互に接近し過ぎ、そのため、弾
性波配列により水平方向に発散された音響エネル
ギーは増大する。その結果、該水体の底部上ある
いは底部中の水体中の障害物あるいは遮蔽物に当
つた音響波の反射の振幅は増大し、調査される区
域の表面下の層から発せられる反射と望ましくな
い程度に干渉する。

調整可能の舵とは別に、各先導フロートは、作
業中フロートの水平方向および／または垂直方向
の釣合いを調整する目的を持つて、１つまたはそ
れ以上の固定舵あるいはフイン（fin）を設ける
こともできる。

第９図および第１０図はフロートの各グループ
が単一のフロート４１のみよりなつている本発明
による手段を示している。各フロートは４つの弾
性波源よりなる弾性波配列４２を保持している。
水中聴音器を保持するストリーマ４３は、曳航船
４５の通路を追従するフロート４１Ｃに取付けら
れた曳航ケーブル４４により曳航される。曳航ケ
ーブル４６の各操出し長さにおいて、ケーブル４
６は水面より上にあり、かつ、フロート４１Ａ−
Ｅは本質的に互に等間隔にあり、ストリーマ４３
の長手方向軸に対して本質的に直角に一列に配置
されるように、曳航ケーブルは、フロートのその
ような位置に取付けられ、フロートの舵４７はそ
のように調整される。

第８図および第９図に示した弾性波配列の同時
作動に際して、弾性波源によつて発生される音響
波は該波面が水体中を移動する限りにおいて、一
定の線状の源から発散されるように見える。弾性
波源配列が位置している通路に対して横方向に位
置している障害物あるいは遮蔽物から反射される
波は、その結果、比較的小さな振幅を有し、該障
害物あるいは遮蔽物から反射され、ストリーマ４
３により探知されると、調査されている海洋区域
の表面下の層から反射された波の振幅に対して無
視できる小さな値を有する信号を発生する。

配列４２を小時間々隔で逐次作動させると、そ
れにより発生する波面は円筒状波面と相違する。
一方の列から他方の列の側へ配列を作動させる
と、円錐状波面が発生する。

最後に第１０図は、各々フロート５１，５２よ
りなる６列で、各列はＶ字形に配置され、可撓ケ
ーブル５３により洩航されるフロートの形態を示
している。船５２は、さらに可撓ケーブル５５に
よりストリーマ５４を洩航する。

フロートが曳航船の進む通路に対してある距離
並行した位置の通路を追従するならば、弾性波配
列を保持するフロートの他の多くの形態を使用で
きることが理解されよう。本発明による方法にお
いて、水中を曳航される複数個のフロートにより
カバーされる区域の境界が第１０図に示してあ
る。区域の幅Ｗは20から400mであり、一方、長
さＬは少なくとも単一のフロートの長さに等し
い。１列当り１つ以上のフロートよりなるフロー
トの列を採用する際は、長さＬは大きくなり、た
とえば400mまで達する。

ストリーマの長さは一般に75から1000mで、ス
トリーマの先端とフロート形態の最先端の先導フ
ロート間の距離は通常０から500mである。

先導フロートを曳航するケーブルの長さは、ケ
ーブルの極端なたるみを防止するためできるだけ
短く選ぶべきである。該長さはフロート形態の外
側先導フロートを曳航するケーブル中の過度の張
力を防止するため、フロート形態の幅Ｗの増大す
る値に対して、増大しなければならないことが理
解されよう。

本発明の応用はフロートのグループ数が少なく
とも３つで、グループの量がシステムが作動しな
くなる程大きくならなければフロートのグループ
数により制約されないことが理解されよう。

さらに各種グループに使用されるフロートの量
は、互に相違してもよい。フロートの形態は、曳
航船により追従される通路に対して対称的であつ
てもあるいは非対称的であつてもよい。

目的に適切な如何なる量および形態の弾性波源
も適用されよう。同様なことは使用される弾性波
源の種類にも適用される。

望ましければ、複数個のフロートのグループを
洩航する１つ以上の曳航船を使用することによ
り、配列形態の幅Ｗを増大することができる。そ
の際、それらにより洩航されるフロートが単一の
配列形態を形成するように該曳航船は運転されな
ければならない。

調査される区域から戻つてくる反射波を受取る
ため、１つ以上のストリーマを使用することがで
きよう。ストリーマは互に側方関係において、あ
るいは前後して、またあるいは目的のために適切
な他の如何なる形態においても、曳航することも
できる。

水中でフロートおよびストリーマを引張るため
に使用される可撓ケーブルは、たとえば、回転ケ
ーブルドラムの如き、目的にかなり適切な方法に
より曳航船に接続できる。弾性波源に所要のエネ
ルギーを供給するため、流体用導管および／ある
いは電線用導管がその中に組込まれている。さら
に曳航船とフロートのグループ間の信号伝達のた
め、電気導線が組込まれる。

細長いフロートのグループの位置は、所望の軌
道に沿つてフロートのグループが通過するよう、
監督者により手動により制御される。すなわち、
監督者は遠隔制御で各舵の位置、および／または
先導フロートの接続装置の位置、および／または
可撓曳航船ケーブルの長さを調整してこれを実施
する。しかし、別な方法において、フロートの位
置は、連続的にフロート位置をモニタ
（monitor）し、連続的に舵の位置、および／ま
たは接続装置の位置、および／または先導フロー
トの曳航ケーブルの長さを調整することにより自
動的に制御される。そのような自動制御は下記の
３つのシステムにより遂行される。

ａ 曳航船に対する各（先導）フロートの位置を
確認し、計算するモニタシステム。そのような
システムは、たとえば、曳航船上のレーダ送信
および探知器、および、（先導）フロート上の
レーダ反射器を含み、それによりフロートグル
ープの距離および関係位置が連続的に（あるい
は周期的に）測定される。また別の配置におい
ては、そのようなシステムは、フロートグルー
プの距離および位置関係に対する所要データを
得るため、高周波水中音響伝達手段を含むこと
もできる。

ｂ 所望配列形態に対して、各（先導）フロート
の方位および距離が予め定められる比較測定シ
ステム。これらのデータは、弾性波作業中、モ
ニタシステムにより測定される実際の方位およ
び距離と比較するため、電子あるいは他の記憶
装置へ挿入される。

ｃ 所望の位置およびコースへ先導フロートを戻
す修正を導入するため、舵の作動手段、およ
び／または先導フロートおよび／または曳航ケ
ーブルが巻いてあるドラムの接続手段、およ
び／または曳航船の速度および／またはコース
を制御する手段へ、信号を供給する誘導システ
ム。

望むならば、該システムは、フロートのグルー
プおよび／またはストリーマを混乱させることな
く、曳航船の自動旋回および／あるいは操縦を可
能にするためのプログラミングを行なうことがで
きる。

フロートにより保持される個々の弾性波源の性
能はモニタされ記録される。１つあるいはそれ以
上の源が、作業中正しく性能を発揮しない場合
は、そのような誤作動の結果を修正するため、後
で記録信号の処理中に、補正手段が取られるが、
これらの補正手段は弾性波探査装置の操作中に集
められたデータに基礎を置いている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による手段の図式的平面図を示
し、第２図は第１図の矢視の図式的側面図を示
し、第３図は本発明による手段に使用するための
先導フロートの図式的平面図を示し、第４図は第
３図の矢視の図式的側面図を示し、第５図は第
４図のフロートの矢視Ｖの図式的側面図を示し、
第６図は先導フロートの舵位置を制御するための
操縦機構を図式的に示し、第７図は先導フロート
に取付けられた可撓ケーブルの接続装置の位置を
制御するための操縦機構を図式的に示し、第８図
は、本発明の別な実施例の図式的平面図を示し、
第９図は第８図の具現の矢視の図式的側面図を
示し、かつ、第１０図はまた別な具現の図式的平
面図を示している。 １……ストリーマ、２……可撓ケーブル、３…
…曳航船、５……グループ、６，７，８……フロ
ート、１０……可撓ケーブル、１５……障害物、
２０……先導フロート、２１，２２……浮揚性シ
リンダ、２３……フレーム、２４……弾性波源、
２５……ハウジング、２６……舵、２７……ケー
ブル、２８……電気モータ、２９……歯車、３０
……シヤフト、３１……電気ケーブル、３２……
接続装置、３３……電気モータ、３４……電気ケ
ーブル、３５……回転ねじエレメント、３６……
ナツト、３８……フツク、３９……ケーブル、４
０……曳航船。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 曳航船、該曳航船に直接または可撓ケーブル
   で間接に取り付けられた複数の水中聴音器、およ
   び複数本の可撓ケーブルにより相互接続された細
   長いフロートの少なくとも３グループを含み、各
   フロートは弾性波源の配列を保持し、フロートの
   各グループは舵を備えた先導フロートを有し、か
   つ該先導フロートは曳航船とフロートの接続装置
   との間に延び出る可撓曳航ケーブルにより曳航船
   に取り付けられている弾性波探査装置。 ２ フロートの各グループの先導フロートが操縦
   機構を有する特許請求の範囲第１項記載の弾性波
   探査装置。 ３ 前記操縦機構が、舵の位置を制御するため舵
   と協働する特許請求の範囲第２項記載の弾性波探
   査装置。 ４ 前記操縦機構が、フロートに対する接続装置
   の位置を制御するため接続装置と協働する特許請
   求の範囲第３項記載の弾性波探査装置。 ５ フロートの各グループが先導フロートのみか
   らなる特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項
   に記載の弾性波探査装置。 ６ 各フロートが単一の弾性波源を保持する特許
   請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の弾
   性波探査装置。 ７ 細長いフロートの４乃至８つのグループから
   なる特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項に
   記載の弾性波探査装置。 ８ 曳航船、該曳航船に直接または可撓ケーブル
   で間接に取り付けられた複数の水中聴音器、およ
   び複数本の可撓ケーブルにより相互接続された細
   長いフロートの少なくとも３グループを含み、各
   フロートは弾性波源の配列を保持し、フロートの
   各グループは舵を備えた先導フロートを有し、か
   つ該先導フロートは曳航船とフロートの接続装置
   との間に延び出る可撓曳航ケーブルにより曳航船
   に取り付けられている弾性波探査装置の操作方法
   で、各舵の位置、各接続装置の位置および調査す
   る海洋区域上の予め定められた通路に沿つて通過
   する曳航船の速度は、先導フロートを曳航する可
   撓ケーブルが事実上水面上にあり、かつフロート
   のグループが予め定められた通路に平行な別の通
   路を通過するように調整され、弾性波源は音響波
   面を形成するために周期的に作動され、かつ音響
   波は、調査される区域の表面下の層による前記音
   響波の反射または屈折の後、水中聴音器により探
   知される前記弾性波探査装置の操作方法。 ９ 曳航船、該曳航船に直接または可撓ケーブル
   で間接に取り付けられた複数の水中聴音器、およ
   び複数本の可撓ケーブルにより相互に接続された
   細長いフロートの少なくとも３グループを含み、
   各フロートは弾性波源の配列を保持し、フロート
   の各グループは舵を備えた先導フロートを有し、
   かつ該先導フロートは曳航船とフロートの接続装
   置との間に延び出る可撓曳航ケーブルにより曳航
   船に取り付けられており、操縦機構が、舵の位置
   を制御するため舵と協働するか、または前記操縦
   機構がフロートに対する接続装置の位置を制御す
   るため前記接続装置と協働するようになつている
   弾性波探査装置との組み合わせにおいて、少なく
   とも１つの先導フロートの操縦機構が、曳航操作
   中少なくとも２つの平行通路間の横手方向距離を
   変化させる様に操作される特許請求の範囲第８項
   記載の弾性波探査装置の操作方法。