JPH0118396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海洋環境に音響信号を発生する装置、
特に、パルスが迅速に継続する状態で生ずる、水
中で連続音響パルスを発生する水中音響源に関す
る。

本発明は特に、信号型式または信号コードに従
つて高サイクル速度及び正確なタイミングにより
多数のパルスの伝送が望まれ、また正確な時間で
複数個のソースを同期的に作動しなければならな
いような地球物理学的踏査目的用の海洋地震性信
号源にたいする使用に適している。このような装
置は、共に本願と同じ譲受人に譲渡された、1976
年10月７日に出願されたジヨン・ヴイ・ボイオウ
コス名義の米国特許出願第730752号及び1977年８
月29日に出願されたデービツド・イー・ネルソン
名義の米国特許出願第828698号に記載されてい
る。

1966年10月４日にジヨン・ヴイ・ボイオウコス
に付与された米国特許第3277437号には、部分真
空が引き超こされるシリンダの開口端に放射ピス
トンを設けた水中音響信号源が記載されている。
ピストンが解放されると、周囲圧力（包囲水の水
頭）によるピストンにかかる圧力差によりピスト
ンを内方に加速してそれが急停止（すなわちピス
トンの速度は早急に零になる）する位置になる。
この位置を衝撃位置（Impact position）という。
ピストンが内方に加速するとシリンダ内に残留す
る空気の圧力は高くなり、バネ作用をして、衝撃
を緩和すると共にピストンをはね返す。ピストン
が内方に急動して衝撃位置になると包囲水中の音
響圧力パルスが発生され、ピストンははね返り運
動方向を反転する。ピストン方向の反転は弾性衝
撃を特徴ずける。発生される圧力パルスは音響信
号であり、エコー位置（潜水艦探知機）、地球物
理学的踏査及び他の信号送り目的用の地震性信号
として有用である。他のパルスを発生するには、
信号源は再装備しなければならず、時間がかか
る。ボイオウコス米国特許第3277437号に記載さ
れた記号源の変型は多数あり、このような変型の
いくつかを示す下記特許を参照されたい。1971年
２月16日発行の米国特許第3564492号、1971年10
月５日発行の同第3610366号、1972年７月25日発
行の同第3679021号及び1973年３月20日発行の第
3721211号である。

米国特許第3277437号に記載されたような信号
源及びそれらの変形は低サイクリング速度による
単パルス作動に好適である。すなわち、これらは
再装備して、再点弧され他のパルスを発生する前
に圧力水頭に抗してピストンを外方位置にセツト
しなければならない。また、放射ピストンが停止
部に抗して外方位置にリセツトされたとき生ずる
過渡振動のための時間を許容しなければならな
い。従つてこのような信号源は点弧間隔が約１秒
以上の低サイクリング速度での作動に限定され
る。

しかし、上記引用特許出願に記載の通信を改善
するためには、例えば、20から100ヘルツまたは
40から200ヘルツまでの所望の地球理学的呼掛
（interrogation）周波数範囲にわたり、高いレベ
ルでエネルギーを均一に分配するように持続時間
が例えば約４秒から15秒の伝送間隔中、多くのパ
ルスを含むシーケンスを発生する。このようなシ
ーケンスでは、伝送間隔中に数百回の衝撃が行な
われて毎秒平均20ないし40の速度でパルスを発生
しなければならない。これらパルスは正確なタイ
ミングと振幅で伝送されかつ整列して使用される
他の信号源からのパルスと同期しなければならな
い。

さらに、パルスの発生に続き信号源の両装備を
伴う非制御音響過渡の振幅を低くすることが重要
である。特に、このような非制御圧力過渡の振幅
は、符号シーケンス処理における相関ノイズが得
られる震動図その他の出力デイスプレイにおいて
好ましいまたは劣化しないようにするため所望パ
ルスの振幅以下少なくとも20dBでなければなら
ない。

パルスの音響圧力Ｐ（ｔ）はピストンの加速の
関数であり、この音響圧力は次式で表わされる。

Ｐ（ｔ）＝（ρs／4πr）（dv／dt） (1) ここで、ρは流体密度、ｓはピストン面積、ｒ
はピストンからの半径距離、dv／dtはピストン
加速度である。振幅を大きくするには、大型ピス
トン（直径が数フイート）が必要となり、これは
本発明の特徴により得られる。本発明の特徴によ
り得られる音響パルスの一定振幅を生ずるため
に、衝撃位置への加速度を制御しなければならな
い。また衝撃事象のタイミングは正確に制御され
ねばならない。この制御も本発明の特徴により得
られる。最後に、パルスを迅速なサイクル速度で
発生させることができ中継周波数で掃引できるよ
うにするため、パルスが発生されるサイクル特続
期間はスプリアス信号を発生することなく制御か
つ減少しなければならない。このような持続期間
の制御及びスプリアス信号の不在も本発明の特徴
によつて達成される。ピストンにかかる圧力差
（海水圧力頭）及びピストンの質量により加速度
が定まる。加速度によりパルス振幅が定まり、加
速度及びパルス振幅の制御は本発明の特徴によつ
て得られる。各個パルスの形状によりスペクトル
幅が定まる。形状がパルスからパルスまで同じ
で、かつ各パルスの発生源を装備するため使用さ
れる装置によつて悪影響をうけないことが望まし
い。

上記ボイオウコス特許及びその変型例に記載さ
れたような衝撃源は各衝撃の発生毎に大きな振幅
シヨツクを受ける。この衝撃源は水中にて使用さ
れ回収されて保修されねばならないので作動の信
頼性及び反復性が必須事項である。上記引用のゴ
ールドベルグ特許に記載されたような高い圧力と
力を受けるハウジング部分を有する衝撃源は、作
動に信頼性を失わせるような故障をしばしば生ず
る。

従つて、本発明の主たる目的は、スプリアスま
たは非制御過渡のない、振幅が大きく迅速なサイ
クル速度で生ずる音響パルスを制御可能に発生で
きる、海洋環境において使用される改良衝撃事象
源を提供することにある。

本発明の他の目的は、伝達間隔中に正確なタイ
ミングを有する地震性信号をシーケンス状に発生
するようにした水中源を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、振幅が制御された
地震性信号を発生するようにした改良海洋源を提
供することにある。

本発明のさらに他の目的は、同期性がコードに
従う命令信号の発生により衝撃を発生するよう制
御され得る改良海洋源を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、各々が他方にたい
し正確に調時されている多数の形状音響信号を発
生できる水中地震踏査に使用される改良信号源を
提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、各個振幅が大きく
ても、単一事象で実用されるよりも多い音響エネ
ルギを送り出すように伝達間隔中に多数の衝撃事
象を発生する改良地震性信号源を提供することに
ある。

本発明のさらに他の目的は、従来得られた同様
な型式のパルス源よりも、駆動パワーから音響パ
ワーへのパワー変換効率が高い改良音響パルス源
を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、地球物理学的踏査
に使用するのに望ましい周波数範囲にわたり一様
に分配されるスペクトル・エネルギを発生できる
改良音響パルス源を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、作動に信頼性があ
り、高いサイクル速度でかつ高い音響圧力により
音響パルスを発生できる改良パルス源を提供する
ことにある。

簡単に説明すると、本発明による水中音響パル
ス源は、内方位置と外方位置との間を移動しうる
少なくとも１つのピストンを有する。内方位置は
衝撃位置である。ピストンが衝撃位置に達すると
衝撃事象が生ずる。このピストンは質量バネ装置
の１部分をなし、ソースによつて発生されるパル
ス列のパルス間の最短間隔よりも短かい共振周期
を有する。言い換えれば、質量バネ装置の共振周
波数は、衝撃事象が伝達間隔中に生ずる最高速度
よりも高い。パルスのスペクトル形状は質量バネ
装置によつて設定される。高度の地球物理学的踏
査に望ましい周波数範囲にわたり一様にエネルギ
を分配するコードまたはシーケンスに従つて伝達
されると、各個パルスの持続時間は約0.003秒で、
200ヘルツ以上のスペクトルエネルギを得、例え
ば、５から10ヘルツまたは20から40ヘルツまでの
やや低い帯域の掃引を使用できるが、パルスの反
復周波数は、例えば40から80ヘルツという広い帯
域で掃引される。典型的には、４秒の伝達間隔は
200事象以上使用する。

１対の放射ピストンが設けられている。ピスト
ンが、これらが配置されている周囲の水の圧力水
頭により内方に互い方向に移動すると、これらピ
ストンは互い方向に加速して衝撃位置で衝撃状態
になる。この衝撃はピストン間に収容されたガス
によつて緩和される。ピストンはその後、はね返
り運動方向を反転して外方に移動して互いに離れ
て外方位置になる。この内外方移動によりサイク
ルを構成し、このサイクル中衝撃事象及びその結
果の音響パルスが発生される。サイクルの持続時
間を制御し、パルスを調時し、さらに、パルスの
振幅と形状とを保持するため、圧力制御・作動装
置である流体圧力手段を設けて、ピストンが内方
に互い方向に加速されて衝撃位置へ移動すること
を制御して、それでピストンが所定のパルス時間
に相当する一定時間で衝撃位置に達するようにす
る。パルスに応答して検出される衝撃事象が生ず
ると、ピストンは外方に加速されて衝撃位置から
離れた後、それらの軌道の外方部分で減速され
て、ピストンはほぼ零速度で外方位置に達する。
ピストンは外方位置に達してなるべく短時間に次
のサイクルの準備をするが、このとき、ピストン
が外方位置に達したときの急激な減速による非制
御過渡音響信号は発生しないようにされる。

本発明の実施例によれば、流体圧力作動手段
は、例えば、音響パルスの振幅に応答する変換器
から得られるピストンの加速に応答して制御さ
れ、衝撃後作動されて、正味の水力（水圧と包囲
水の圧力水頭との差による力）を第１に、再装備
サイクル部分の完全回復よりも少ない間ピストン
を加速して互いに離す方向に、第２に、残りの軌
道にわたりピストンを減速する方向に加え、それ
でピストンがほぼ零速度で外方位置へ達するよう
にする。このようにして、パルスの形状及び振幅
は保持され、スプリアス衝撃は、ピストンが急激
に外方位置にリセツトされていても回避される。

本発明の他の実施例によれば、水力はサイクル
の完全回復部分中に加えられてピストンを外方に
加速するが、この力は、包囲水の圧力水頭に抗し
てピストンを外方位置に保持するのに必要な力よ
りも小さい。しかし、正味の力は十分であり、そ
れで質量バネ装置によるはね返り力に加えられる
と、ピストンはほぼ零速度で外方位置に移動され
る。すると、水力が増大してピストンを外方位置
に保持して次のサイクルの開始準備ができる。

本発明のもう１つの実施例によれば、ピストン
が零速度に達したとき、正味水力が加えられてピ
ストンのはね返り完了時ピストンを外方に押圧す
る。これら正味水力を発生する流体の流量は、ピ
ストンが同時に零に近づく速度で外方位置に近づ
くように制御される。

本発明の前記及び他の目的、特徴及び利益は、
その実施例と共に、図面についての以下の説明か
らより完全に理解されよう。

特に第１図及び第２図を参照すると、海洋源が
示され、この海洋源は海上で水中に浸漬時、作動
して反復音響パルスを発生する。この海洋源はハ
ウジング１０を有し、ハウジング内に１対の放射
ピストン１２，１４が対称背面関係に支持されて
いる。すなわち、ピストン１２，１４は互いに対
向する面部１６，１８を有する。ハウジング１０
には、これに溶接されたブラケツト２０，２２に
よつて、弁機構をなす流体圧制御装置用ハウジン
グ２４が取り付けられている。この弁機構は、ハ
ウジング２４の本体に配設された主動力ステージ
弁と、ハウジング２４の船外部２５に配設された
案内弁とを有する。

海洋源は圧力流体、なるべくは圧油によつて作
動され、この圧油は（図示せざる）水力源から海
洋源に送られる。この水力源は、夫々水圧路２
６，２８を経て供給圧及び戻り圧の圧力流体を送
る。水圧路２６は入口フイルタ３０によつて弁ハ
ウジング２４に取り付けられる。水圧路２６は、
例えば約140〜210Kg／cm²（2000から3000psi）の
供給圧で圧力流体を供給する。水圧路２８は、溜
めである水力源の戻り側に接続されている。そこ
で圧力流体は水力源から供給路２６へ流れて戻り
路２８から出る。圧力流体のエネルギは海洋源に
よつて音響パルスエネルギに変換される。第５図
についてさらに説明される海洋源の油圧回路は、
この回路の供給及び戻り側と連動するアキユムレ
ータ装置３２，３６を含む。

供給路２６、戻り路２８及び入口フイルタ３０
は、図示を簡単にするため第１図には示されてい
ない。海洋源は水力源と一諸に（図示せざる）フ
レームに取り付けられ、数千フイートほどに及ぶ
動作深度まで水中に浸漬される。組立体全体は、
地震調査を行なうのに使用されかつ、それだけま
たはこのような海洋源を２つ以上配置してなるグ
ループと一諸に使用される船舶によつて曳航され
る。第１図及び第２図に示す海洋源に使用した対
称性により、ハウジング、弁類、支持フレーム及
び水圧路に加わる加速を減ずることによつて海洋
源構造の信頼性を高める。

ハウジング１０は形状が円筒形のスリーブ４０
を有する。１対の腹材４２，４４がスリーブ４０
の両側に設けられている。これら腹材は円筒形中
心ハブ４６，４８及び４つの支柱５０，５２，５
４，５６を有し、これら支柱はハブ４６から半径
方向外方に延長し、４つの支柱のうち２つの支柱
５８，６０は第１図に示すように、他方のハブ４
８から半径方向外方に延長している。これら支柱
は、支柱とスリーブ４０の縁部との間に介在され
たリング６２，６４内に嵌合し、４本の棒材によ
つて一体に組み付けられ、これら棒材のうちの２
本６６と６８は第１図に示され、他方の２本７０
と７２は第２図に示されている。これら棒材の外
端にネジが付されている。これらネジ端部のナツ
ト７４によりハウジングを一体に組立てる。

放射ピストン１２，１４はリム７６，７８を有
し、これらリムは、シエブロン・シール８０，８
２等のシールを設けたカツプを含む。これらシー
ルは、放射ピストン１２，１４の両面部１６，１
８とスリーブ４０の内周との間に室８４が形成さ
れるように、スリーブ４０と係合する。スリーブ
４０の端部間の中央部に設けた開口８６は管路８
８に接続される。この管路は、室８４内のガス、
なるべくは空気の圧力が調節できるように真空ま
たは低圧源に結合される。この調節は、部分真空
が室６４内に存在するような表面で行なわれる。
海洋源が浸漬されると、放射ピストン１２，１４
の各々に圧力差が形成され、これは、室内の圧力
と海水頭による圧力との差に等しい。海洋頭によ
りピストンに加わる力はピストンの面積及び差圧
に左右される。ピストンに形成される力によりピ
ストンは内向き衝撃位置へ向けて駆動される。こ
の衝撃は室８４内の残留圧縮ガスによつて緩和さ
れる。この衝撃位置で、これらピストンは物理的
に接触しないで、第１図に示すように互いにわず
かに分離されている。

放射ピストン１２，１４はハブ４６，４８内に
支持されている。腹材４２，４４の全体構造の強
さにより、それらの共通中心軸線に沿つてピスト
ン１２，１４を、ピストンから腹材４２，４４に
向けて外方に延長する軸９０，９２に支持する。
ハブ４６，４８はライナ１００，１０２に設けた
孔９６，９８を有する。これらライナは軸９０，
９２のブツシングとして作用する。軸９２はその
重量を軽くするため中心孔１０４を備えている。
孔１０４は軸９２の外端で開口し、管状延長部１
０６を貫通している。この延長部１０６はボルト
１０８によつてハブ４９の外端部に固定される。
この延長部１０６は軸９２の保護部材となる。ボ
ルト１１２によつてハブ４６に固着された同様な
延長部も同様に他方の軸９０の保護部材となる。

軸９０は中心孔１１４を有し、この中心孔は軸
の外端近くで端部分１１６によつて密閉される。
端部分１１６に隣接する孔１１４の部分の直径は
孔の内端よりもいく分大きい。孔１１４内に棒材
１１８が摺動自在に配設されている。棒材１１８
の端部と、端部分１１６と孔１１４とによつて、
圧力流体用室１２０を形成する。流体が室１２０
から逃げないようにするため、シエブロン・シー
ル１２２，１２４等のシールを使用し、ライナー
１００の孔９６内で軸９０を内方及び外方に摺動
させるようにする。ライナーの周りのＯリングシ
ール１２６等シールも、圧力流体が逃げないよう
に保護する。孔１１４の開口端近くの他のシール
１３０によつて圧力流体の逃げを防止する一方、
棒材１１８を軸９０にたいし内方及び外方に移動
させる。

ライナー１００には周みぞ１３２が形成され、
この周みぞは軸９０の変位と少なくとも等しい距
離だけ軸方向に延長する。このみぞ１３２は、穴
１３４によつて室１２０に接続されるギヤラリー
を形成する。一方、このギヤラリー１３２は多数
の穴１３８（第１図に２つの穴を示す）によつて
流体供給管１３６に接続される。これら穴により
ギヤラリー１３２をハブ４６の内周のみぞ１４０
に接続して密封状態にさせる（第４図も参照）。

圧力流体が室１２０に供給されると、棒材１１
８は内方に押圧され、一方軸９０は外方に押圧さ
れることによつて、放射ピストン１２，１４を互
いに分離する。ピストン１２，１４の肩部１４
８，１４９は停止部として作用し、ピストンが外
方位置に達したときハブ４６，４８の内端に係合
する。放射ピストンが分離されてそれらの位置に
セツトされた後、室１２０内の圧力は弁ハウジン
グ２４内の弁機構によつて供給圧力から戻り圧力
へ切換えられる。加速及びパルス振幅制御の目的
で、主弁を作動させ、室１２０を完全に開口しな
い位置まで戻す。正味圧力流体はピストンを、こ
れを内方に駆動する方向に押圧する。

海水頭による正味力により放射ピストンを互い
方向に内方に付勢すると、棒材１１８は外方に移
動し圧力流体を室１２０から押出す。主弁が完全
に開口しないで戻りピストンへの正味力が減ずれ
ば、流れは絞られる。よつてピストンを互い方向
に加速してそれらの衝撃位置での衝撃は戻りに比
例して主弁を開くことによつて制御される。加速
は音響パルス振幅（第一式参照）に比例するか
ら、パルス振幅は制御される。さらに、加速の制
御により衝撃時間を制御する。

衝撃位置に達すると、ピストンは各々に対して
一方が他方から離れるようにはね返る。衝撃位置
に達したときのピストンの速度は逆になる（すな
わち、衝撃位置のピストン速度V₀は約−V₀にな
る）。このピストンの反転が生ずるのは、ピスト
ンの質量及び剛度と、ピストンの対向面１６，１
８間の室８４内の圧縮空気によるバネとを含む質
量・バネ装置の共振周波数の約半サイクルに比例
する時間である。剛度は主として室内の圧縮空気
により非線型であるが、一次近似であり（first
approximation）共振周波数は次式で表わされ
る。

f₀＝√／2π (2) ここで、Ｍはピストン１２，１４及びその軸９
０，９２に関連する質量で、Ｋは圧縮空気バネの
有効剛度である。加速は衝撃位置で最大であり、
ここでV₀は−V₀となり、装置における音響パル
ス特性の振幅を設定する。

最大加速点は、第７図について後述するよう
に、制御装置によつて検出され、衝撃位置に達し
たときを表わす。ピストンが回復し外方位置へ外
向きに移動する時間の一部であつて全部でないと
き、圧力流体が室１２０内に流入してピストンを
分離する。この作動は、主弁を作動して、これを
完全に開口して供給させる位置にする。はね返り
サイクルの残り部分において、主弁が作動され、
それが開いて戻る位置になる。ピストンに加わる
正味力により外向き運動を減じて、ピストン走行
の外方限度に相当する位置で速度を零にする。こ
のようにして、ピストンの軌道における運動は、
供給圧と戻り空間で主弁を切換えることによつて
加減速される。従つて、弁口の水力ロスは少なく
され高電力変換効率を向上させる。

弁機構は、放射ピストン１２，１４が互い方向
に移動して衝撃位置になる毎に反復パルスを発生
するように制御されかつ、室８４内の圧縮空気の
バネ特性及び（または）外方にはね返るピストン
１２，１４自身のバネ特性によつて方向反換され
る。ピストンが摺動可能に支持されて腹材４２，
４４内のハウジング１０のハブ４６，４８内に固
定される一方、外周がスリーブ４０によつて案内
される構成により、海水頭による力に耐えかつ衝
撃により発生する力に耐えることができることで
高度な構造的一体性及び作動の信頼性が得られる
構造を提供する。弁機構と、夫々高速度で音響パ
ルスを発生する制御装置とを有する圧力流体装置
は第５図ないし第８図について以下詳細に説明す
る。

第３図は地震調査船から曳航されるよう組立て
られた水中音響源を示す。管状部材により製作さ
れた骨組２３は、ハウジング１０を内設した開口
箱を形成する。ブラケツト２９によつて腹材４
２，４４に組付けられた耳部２７によりハウジン
グ１０を骨組２５に取付ける。骨組の一側に取付
けられたスパイダ３１により水中聴音器３３を支
持する。水中聴音器とピストン１２，１４とは同
一軸線に沿つて取付けられ、水中聴音器が、海洋
源によつて発生される音響圧力パルス通路に直接
配設されるようになつている。水中聴音器３３
は、パルスに相当する電気信号を出力し、これ
は、以下詳述するように、海洋源を制御するため
使用される。

電気制御信号用導管３５と、圧力流体路２６，
２８と、空気管路８８は上記海洋源に接続され
る。これら管路は剛性管よりなり骨組２５から
（図示せざる）可撓ホースに通じている。導管３
５は（図示せざる）可撓ケーブルに通じている。
このケーブルの両端及びホースはキヤリエジに取
り付けられ、このキヤリエジはワイヤロープによ
り骨組に固定され、導管及び管路に至るホースの
遊びを制限する。骨組は引綱ケーブルによつて船
舶に固定され、ホース及び電気ケーブルに十分な
たるみをもたせ、そこに荷重支承応力がかからな
いようにする。

可動自在な棒材１１８を除去して簡単化した衝
撃源の他の実施例が第４図に示されている。第１
図及び第２図に示す衝撃音と同様な第４図に示し
た衝撃源の部分には同じ符号を付した。第４図に
示す実施例における棒材１１８ａは軸９２ａと一
体をなし、この軸は放射ピストン１４に固定され
ると共に、放射表ピストン１２を支持する軸９０
の孔９６を内方に貫通する。棒材１１８と同様
に、棒材１１８ａはピストンの役目をし、供給圧
力の圧力流体が棒材１１８ａ後方の室１２０内に
流入したとき放射ピストン１２，１４を分離させ
る。棒材１１８ａの孔は、軸９２ａと放射ピスト
ン１４との組立体の重量を軽減する。第４図に示
す放射ピストン１２，１４は外方位置にあり、放
射ピストンが軸９０と９２に接合する場合、肩部
１４８，１４９をハブ４６，４８の内端に停止さ
れている。

単室・複動軸・棒材と連通する単弁機構を使用
する両ピストンの作動がここで好ましいが、別個
室及び単動棒材と同時に作動される別個弁機構を
本発明の実施に際し使用される。

第５図及び第６図において、第５図に示す動力
用主弁１５０は、孔１５４内で軸方向に可動なス
プール１５２を有する。このスプール孔１５４は
弁ハウジング２４内に収容されるブロツク１５６
に設けられる。孔１５４の両端はネジプラグ１５
８，１６０によつて密閉される（第１図及び第２
図も参照されたい）。孔１５４において、スプー
ル１５２の対向端に制御室１６２，１６４を有す
る。通路１６６，１６８によりこれら制御室１６
２，１６４を案内弁１５１に接続し、この案内弁
は、これら制御室内の圧力を供給圧力または戻り
圧力に切換えるかまたは、これら制御室を密閉す
る。室１６２内が供給圧力で室１６４内が戻り圧
力であると、スプール弁は左方に移り（第６図
下）、開口１７３を開く。第５図に示すように、
完全に戻るかどうか、開口１７３が開かれる度合
は、室１６２内の圧力が切換わり供給圧力に、室
１６４内の圧力が切換わり戻り圧力になる時間に
よる。すなわち、案内弁１５１内の１８１で略示
する接続部がどれほど長いかにより弁開口度が定
まる。従つて、主弁１５０の戻り通路は可変抵抗
１７７で示されている。

供給管１３６はスプール弁孔１５４の中央室１
７０に接続されている。供給管路及び戻り管路は
夫々、中央室１７０の両側の室１７２，１７４に
接続されている。供給及び戻りアキユムレータ３
６，３２は弁の供給室１７２及び戻り室１７４に
接続されている。アキユムレータ３２，３６はガ
ス入り可動ピストンアキユムレータでよい。アキ
ユムレータへの管路２６，２８は一方逆止め弁１
６７，１６９を内設する。

案内弁１５１は電動油圧装置で、電磁駆動装置
によつて両方向に駆動される。この駆動装置は１
対のソレノイド１７６，１７８として示されてい
る。サーボ弁に使用されるトルクモータ等他の電
磁駆動装置を使用してよい。第７図に示す制御装
置によつて発生される制御信号はソレノイドへ送
られる。案内弁には、３つの状態または位置があ
り、これらは、３つの状態の各々にある接続部１
７９，１８０及び１８１によつて略示されてい
る。ソレノイド１７６，１７８がバネにより不導
通にされたとき弁１５１が自動的に押圧される位
置１８１にあると、制御室１６２，１６４は密閉
され、主弁１５０は選択的位置になりこの選択位
置に保持される。

第７図に制御装置が示され、第８図にその作動
態様が示されている。ソース伝達音響パルス圧力
波形が第８ｅ図に描かれている。夫々第８ａ図及
び第８ｂ図に音響パルス波形を発生する案内弁１
５１及び主弁１５０の位置が示されている。

前述のように、案内弁１５１は命令により、つ
ぎの３つの位置のうち１つだけの位置をしめる。
S_Sは第６図の１７９で示す全開による供給を、S_R
は第６図の１８０で示す全開による戻りを、また
は、S_Nは第６図の１８１で示す中心（無流）状
態を表わす。この弁１５１への電気制御信号によ
り弁を作動し、弁は、全制御電流を一方のソレノ
イド１７６または他方のソレノイド１７８へ供給
するか、もしくは、いずれへも全く制御電流を供
給しないで、これら３つの位置を占める。

主弁１５０は、下降時間と呼ばれる、ピストン
１２，１４が内方に移動して衝撃位置になる時間
中及び、主弁１５０が全戻りよりもわずかに短か
い位置へ駆動されたときを除き、普通命令により
全供給位置S_Sまたは全戻り位置S_Rのいずれかにな
る。この間隔はT₂からT₃で示されている。

サイクル開始時、伝達命令がT₀で出される。
ソース変化を明らかにするため短時間遅れた後、
案内弁１５１はT₁で制御装置により発生される
戻り命令を受ける。持続時間、T₁からT₂により、
どの位流体が主弁１５０の制御室１６２，１６４
従つてスプール１５２位置へ送られたかを制御す
る。T₂で、案内弁１５１は閉弁される中心位置
１８１になり、主弁はT₃になるまで一部開弁戻
り位置に留まつている。T₂からT₃の時間間隔中、
ピストンは内向き加速して衝撃位置になる。開口
１７５が全開していないので、空胴１２０（第８
ｄ図参照）内の圧力は降下するが戻り圧力p_Rには
ならない。空胴１２０内の圧力は戻りアキユムレ
ータ３２（第６図）により変動する。T₃で案内
弁１５１は切換えられて供給S_S（位置１７９）に
なり、主弁１５０はその最大速度で続く。両開口
１７３，１７５（第４図）が、零流体の流れ状態
に相当する最大伝達圧時に閉じて主弁のスプール
１５２がその中心位置を通ることをタイミングに
より設定する。主弁は供給S_S位置を占め続け、供
給圧力によりエネルギ（力と流れ）を送りピスト
ン１２，１４を作動する間の時間間隔T₃−T₅後、
案内弁１５１はT₅で再び切換えられ戻りS_R（位置
１８０）になり、主弁が続く。次の間隔T₅−T₆
中、室１２０内の圧力は切換えられて戻りP_R位
置になり、流体の流れは、両ピストンがそれらの
外方位置（第８ｃ図参照）に向けて減速するので
室１２０からの戻り管路で減少する。この間隔
T₆後、案内弁１５１は再び切換えられ供給S_S（位
置１７９）になり、主弁が開弁して供給位置S_Sに
なつて室１２０内の圧力を切換えて供給圧力P_Sに
なり、ピストンをそれらの外方位置に保持して次
の伝達命令を待機する。主弁１５０がT₇で供給
位置S_Sに達するとサイクルは完全に完了し、室１
２０は供給圧力P_Sになる。

制御装置（第７図）の入力部２００は伝達タイ
ミング命令T₀と振動制御命令レベルA_Cとを受け
る。制御信号発生部２２０は中間命令タイミング
信号を発生する。検出部２３０は、海洋源付近に
設けられ（第８ｅ図に示す）圧力波形を得る、聴
音器３３（第３図）等水中変換器２０２を有す
る。検出部２３０は音響パルスT_Pとその振幅A_P
との伝達実時間を表わす制御信号を発生する。信
号発生部２４０は、案内弁１５１のソレノイド１
７６，１７８を作動する信号を発生する。変換器
２０２の特徴は信頼性と簡単さにある。他の検出
器を使用して、ピストンのその内方位置（すなわ
ち、衝撃位置）への到達を検出する。これら検出
器は変位、速度または加速に応答する。

伝達命令T₀が到来すると、これは単発（ワン
シヨツト）２１１へ送られる。この単発２１１の
遅延時間は、整列されているすべてのソースまた
は、１つだけ使用される場合には個別ソースのた
め伝達命令と伝達された信号との間に、これらソ
ースの作動中期待される変化を表わす小時間変化
よりも小さい期待遅延T_deを表わす。この時間間
隔T_deが終結すると、微分反転回路１８５によつ
て検出される単発出力パルスの負行縁（negative
going edge）によりフリツプフロツプ２１２が
セツトされる。フリツプフロツプ２１２はその後
T_pでリセツトされる。T_Pは、ピストンの加速が
最大になつたとき生ずる音響パルスのピークであ
る。この状態は衝撃位置で生じ、衝撃事象時間及
び伝達の実瞬時と考えられる。T_deの端部とT_Pと
の間の間隔中、アナログゲート２１３による電流
スイツチにより電流源１８６から積分器２１４内
に電流を流し、この積分器２１４は所望衝撃事象
時間との間の時間間隔を表わすアナログ・タイミ
ング誤り信号を発生する。積分器２１４はその
後、誤り信号T_Eの測定達成直前にフリツプ・フ
ロツプ２１６と他のアナログゲート２１７による
スイツチとを使用しT₂で放電される。

アナログ振幅制御命令A₀は測定振幅A_Pレベル
の差動増幅器２１５に送られる。増幅器２１５か
らの差出力（A_C−A_P）は振幅誤り信号A_Eであ
る。

測定出力T_PとA_Pは検出器２３０で引き出され
る。変換器２０２信号は微分回路２３１で微分さ
れる。ピーク伝達圧力で生ずるゼロ微分は、微分
した信号をT_Pにおける比較回路２３２のゼロ基
準レベルと比較して測定される。同時に、サンプ
ル・アンド・ホールド回路２３４はこの同じ時に
圧力信号を抽出し、ソースによつて伝達されたピ
ーク圧力のアナログ表示A_Pを発生する。

制御信号発生部２２０は、被制御単発２２１，
２２２，２２３及び他の単発２２７，２２８等一
連の可変時間遅延（VTD）回路を有する。これ
ら単発は各々、微分・反転回路１８７−１９０に
よつて前の単発からのパルスの下降終端部
（falling and trailing edges）によりトリガされ
る。列の他の微分・反転回路１９１はT₆で最終
タイミング信号を発生する。VTD２２１をトリ
ガする伝達命令T₀によりシーケンスが開始する。
VTD２２１（T₁−T₀）の遅延時間は、後でサイ
クル中、ソースが所望時に正確に伝達するように
タイミング誤り信号T_Eによつて調節される。こ
の間隔（T₁−T₀）の終結時、S_R（位置１８０−第
５図）にたいする案内弁命令がT₁で出され、ソ
ースはその伝達サイクルを開始する。

T₁−T₂間隔はVTD２２２によつて発生され、
これは振幅誤り信号A_Eによつて調節され、それ
でソースはA_Cによつて設定されたピーク圧力レ
ベルを得る。この間隔T₁からT₂に変えることに
より、主弁１５０戻り開口１７３の開度を変え、
下降時間中、室１２０（第８ｄ図参照）内の圧力
とそこからの流量及び、ピストン１２，１４に加
わる正味圧力流体力を制御する。T₁からT₂の間
隔を長くすると伝達圧力パルスはさらに強くな
る。

T₂で案内弁１５１はS_N中心位置へ復帰し、こ
こで、下降時間（第８ａ図及び第８ｂ図参照）を
介し、T₁からT₂への案内弁切換時間によつて設
定された位置で主弁１５０のスプール１５２を保
持する。実際下降時間よりもわずかに少ない、
T₂からT₃への間隔の後、T₃での制御信号が得ら
れる。この信号による命令により案内弁１５１は
供給S_S（位置７９）となる。主弁１５０はその回
転速度で続く。主弁が正確にT_P（第８ｂ及び第８
ｃ図）でその中心位置を通過するT_Pの前の時間
においてタイミング信号がT₃で発生されるよう
VTD２２３の遅延時間が制御される。スリツプ
フロツプ２２４は、案内弁１５１が命令により供
給S_S（位置１７９）になつたときセツトされ、イ
ンバータ２３３からのレベルが正になつたとき検
出伝達時間T_Pでリセツトされる。アナログゲー
ト２２５は電流スイツチとして、電流源１９２か
ら積分器２２６を充電し、この電流源１９２は、
T₃の案内弁命令とT_Pの伝達パルスとの間の時間
間隔に比例するアナログ誤り信号T_peを発生す
る。この誤り信号を使用してVTD２２３の遅延
時間を調節しそれで弁命令T₃は正しい時間間隔
によつて圧力パルスに先立つ。積分器２２６は、
積分器と、誤り測定を調整するためのスイツチと
して作用するアナログゲート２２８とによつて時
間T₂でリセツトされる。

T_Pでの衝撃事象後、ピストンは、ハブ４６，
４８の内端部と肩部１４８，１４９（第１図）と
によつて形成される停止部に抗して、はね返り反
転して外方位置へ外方に移動する。この外方移動
部分の接続時間は、サイクル部分は供給部の水圧
を導入することによつて制御され最小にされて、
正味水力を得てピストンをその内方衝撃位置から
外方に加速してからピストンをそれらの軌道の外
方部分において減速し、それでピストンはほぼ速
度が零で外方位置に達する。この実施例におい
て、正味水力は、外向き移動期間ないし持続期間
よりも短かい期間だけ軌道の外方部分の始まりで
外向き方向にある。この時間は、ピストンが、大
体零速度のとき停止部に抗して外方位置に達する
ように調節される。それによつて、ピストンの振
動及び支持構造体の鳴りによるスプリアス信号等
音響パルスの過渡現象は回避される。外向方向の
水力が発生する時間は単発２２７，２２８により
得られる。これら単発は予め調節されて、夫々、
間隔T₃−T₅及びT₅−T₆において所望のエネルギ
を移送し回復する。

信号T₅，T₆により案内弁に命令を与えて、戻
りS_R位置にした後、供給S_S位置にする。主弁１５
０は第８ｂ図に示すように続く。T₇の後でサイ
クルの終りに、両弁１５０，１５１は供給状態S_S
にあり、室１２０内の供給圧力により、停止部
（第８ｄ図参照）に抗してピストンを外向き位置
に保持する。

弁命令装置２４０には、案内弁１５１のソレノ
イド１７６，１７８が示されている。ソレノイド
１７８が導通されると、供給位置S_Sへの移動を生
ぜしめる。他方のソレノイド１７６は、導通され
ると、戻りS_R位置への移動を生ぜしめる。いずれ
のソレノイドにも信号が送られないと、案内弁は
中心位置S_Nないし閉弁位置（１８１−第６図）
になつている。レベルは、タイミング信号T₁，
T₂，T₃，T₅及びT₆に応答して、フリツプフロツ
プ２４１〜２４４及びオアゲート２４５，２４６
より成る論理回路によつて発生される。これらレ
ベルはソレノイド１７６，１７８への増幅器２４
７，２４８へ送られる。

第８ａ図に示すように、案内弁は間隔T₃−T₅
及びT₆−T₁において開弁し、供給S_S位置になる。
フリツプフロツプ２４１，２４２は夫々期間T₃
−T₅及びT₆−T₁中セツトされる。これらフリツ
プフロツプ２４１，２４２のＱ出力はオアゲート
２４５，２４６において組合わされて、案内弁は
これら間隔内で増幅器２４７を介して適切に命令
される。同様に、フリツプフロツプ２４３，２４
４は夫々、間隔T₁−T₂及びT₅−T₆中にセツトさ
れ、これら間隔中、弁命令信号を発生して戻りS_R
位置にさせる。

第９図及び第１０図は、二種類の放射ピストン
を示し、これらは共に曲げ構造である（すなわ
ち、ピストンは屈撓性のデイスクである）。第９
図において、ピストン１２ａ，１４ａは凹状で、
係合により曲げられながらその中心近くで支持さ
れる。

第１０図において、ピストン１２ｂ，１４ｂは
凸状で係合により曲げられながらその中心近くで
支持される。質量バネ装置及びソースの剛度はそ
のバネ・パラメータにより室８４内の圧縮空気に
左右されない。装置の剛度は、音響パルスの形状
がピストン自身の剛度特性によつて制御されるよ
うに、屈撓性ピストンの線状剛度によつて制御か
つ線状化される。

次に、第１１図、第１２図及び第１３図におい
て、本発明の他の実施例による水中音響パルス源
３００を示す。このパルス源３００は第１図、第
２図及び第４図について上述した海洋源１０とい
くつかの点で同様である。両源１０と３００の同
じ部分には同じ符号を付した。第１１図及び第１
２図におけるパルス源３００の例示は説明の都合
上簡単化されている。

このパルス源は、３つの異なる圧力、すなわ
ち、P_Lで表わす高ラツチング（またはホールデ
イング）圧力、P_Sで表わす中間圧力及びP_Rで表
わす低圧力の圧力流体を供給する付加圧力装置を
有することを特徴とする。これら圧力は同一また
は異なる水力源によつて供給される。P_Rは戻り
圧力で、一方P_S及びP_Lは高圧力である。中間圧
力P_S及び戻り圧力P_Rは、主弁１５０と、流体供
給管１３６と、ギヤラリ１３２と、穴１３４とを
有する圧力回路を介し放射ピストン１２，１４へ
供給される。

室１２０は、弁１５０によつて切換えられるP_S
またはP_R圧力の圧力流体を受ける。ラツチング
圧力P_Lは、狭小オリフイス３０４によつて制限
される通路３０２を有する低水力回路によつて室
１２０内に導入される。オリフイス３０４は、ギ
ヤラリ３０６のあるハブ４６の軸方向孔９６にお
ける周みぞに接続されている。ギヤラリ３０６
は、P_S及びP_R圧力を室１２０に流入させるギヤ
ラリ１３２から外方に間隔をおいている。ラツチ
ング圧力P_Lの圧力流体が穴１３４を経て室１２
０に流入できるのは、放射ピストン１２，１４が
その外方位置にあるときだけである。放射ピスト
ンが外側位置にあるとき、主弁１５０は無効位置
ないし中心位置にあり、戻り及び供給管路への開
口１７３，１７５は密閉されている。高圧ラツチ
回路に流れが必要な唯一の理由は、第１２図に示
すように、無効位置にある主弁１５０からの洩れ
に打勝つためである。この流れはさらに制限オリ
フイス３０４によつて制限される。従つて、ラツ
チ回路からは低水力を要するだけである。ラツチ
圧力P_Lの圧力流体は連続的に通路３０２へ供給
される。

パルス源３００の作動を第１３図について説明
する。放射ピストン１２，１４は最初、第１２図
に示すように外方位置にあるものとする。する
と、ラツチング圧力P_Lは室１２０に存在し、棒
材１１８に加えられるラツチング圧力による水力
によりピストン１２，１４を、海水の圧力水頭に
抗して外方位置に保持する。約Taで、音響パル
ス発生命令によつて、案内弁１５１（第６図参
照）をして主弁１５０の制御室１６２，１６４内
の動作圧力を供給し、弁を左動させ第１２図に示
す無効位置から離す。作動サイクル中の弁位置は
第１３ｃ図に示されている。室１２０内の圧力
P_Rを変えて得られる音響パルスの振幅を制御す
るに、戻り開口１７３は第６図及び第７図につい
て説明したように制御される。戻り圧力変化は第
１３ａ図のダツシユ線３０８で示されている。

間隔TaからTP中に、放射ピストン１２，１４
は互い方向に内方に突進して第１１図に示す衝撃
位置になる。音響パルスはそのT_Pにおける最大
振幅で発生する。ピストンはまたT_Pで速度が零
になる。時間T_Pは第７図について説明したよう
に検出され、主弁のスプールは右側へ移る。供給
口１７５が開き、戻り口１７３が閉じ、従つて、
両ピストンがその内方位置付近にあるとき室１２
０内の圧力はP_RからP_Sに切換わることによつて
ピストンのはね返りを助ける。放射ピストン１
２，１４が外方位置に達する時間T_Cまで圧力P_S
が維持される。時間T_Cにおいて、主弁のスプー
ル１５２は無効位置に戻り、ラツチング圧力P_L
になり、ピストン１２，１４を外方位置に保持す
る。ピストンがほぼ速度が零で外方位置になるよ
うに、圧力P_Sにより、ピストンがその外方位置へ
のはね返り中、エネルギを供給する。圧力P_Sはラ
ツチ圧力P_Lよりも低く、これのみでは、放射ピ
ストン１２，１４をその外方位置に保持できな
い。時間T_Cでラツチング圧力P_Lがないと、ピス
トンは第１３ｂ図のダツシユ線軌道５００に沿つ
て内方に後退する。

しかし、圧力P_Sにより、ほぼ速度零で放射ピス
トンをその外方位置に移動させる。従つて、肩部
１４８，１４９が、放射ピストン１２，１４の外
向き移動を制限するハブ４６，４８の内端に達す
ると、サイクルの全体戻りまたは回復部分（すな
わち、T_PからT_C）中に、ピストンを外方位置に
保持させる圧力が加えられる場合のように音響圧
力パルスの発生に際し過渡現象が生じないよう両
ピストンはほぼ零速度で係合する。これによつ
て、放射ピストンの外方位置へのはね返り及び、
その結果生ずる音響パルス波形の望ましくない過
渡現象が排除される。高ラツチング圧力は例えば
中間圧力P_Sの約２倍である。直径が約３フイート
の放射ピストンを有するソースの場合、P_L圧力
は約180Kg／cm²（2600psi）で、中間圧力P_Sは約84
Kg／cm²（1200psi）である。これら圧力は、放射
ピストン、軸９０及び棒１１８に使用される寸法
を適用するソースの設計により異なる。

第１１図ないし第１３図に示すパルス源３００
において、室１２０内圧力の切換えはピストン１
２，１４の速度が零のとき行なわれる。その結
果、弁作用域のキヤビテーシヨンが回避される。
パルス源を始動するとき、コツク圧力は、供給管
１３６に接続された（図示せざる）始動弁によつ
て加えられる。または高圧ガスが、ピストン１２
と１４間の室８４内に圧入されピストンを分離す
る。このガスはその後排気され、それで、連続音
響パルスの伝達前に室３４内は低圧または分真空
となる。

第１４図ないし第１７図に示す水中音響パルス
源４００は、ラツチング圧力P_Lの圧力流体を室
１２０に供給するための別途圧力回路を要しない
という利益がある。このパルス源４００は３圧力
選択主弁４０２を利用する。その他については、
パルス源４００は第１図ないし第２図について説
明したパルス源１００と同じであるので、同じ部
分は同じ符号で表わす。

弁４０２は４つのランドと３つのみぞとを備え
るスプール４０４を有する。これらランドとスプ
ール４０２の左側のみぞは、通路４０６によつて
ラツチング圧力P_Lを供給管１３６に切換える。
左から第３のランドは、P_SとP_R間の圧力を切換
える開口１７３と１７５を形成する。弁４０２
は、案内弁１５１（第５図）を介し制御室１６
２，１６４に切換えられる制御圧力によつて作動
されて左または右へ転移される。

パルス源４００の作動は第１８図より理解され
よう。始動時（すなわち、パルス源に動作圧力が
供給される前）、放射ピストン１２と１４は第１
４図に示すように夫々の内方位置にある。つい
で、案内弁１５１が作動され弁４０２のスプール
４０４を右側へ転移させ（第１５図及び第１８ａ
図参照）、ラツチング圧力P_Lが室１２０に導入さ
れる。ピストン１４と１２は海水圧力水頭に抗し
て第１５図に示す位置へ外方に移動する。そこで
パルス源は所定位置になり一連のパルスを伝送し
はじめる。

時間Taで、第１パルスの伝送命令によりスプ
ール４０４は左側へ転移される。通路４０６は閉
じ、戻り圧力管路は戻り開口１７５によつて供給
管１３６へ接続される（第１６図参照）。ついで
ピストン１２と１４は互い方向内方に急動しT_P
で衝撃位置に達する。音響パルスの振幅はT_Pで
最大となる。この振幅は検出されて弁機構を制御
するのに使用される。ピストン速度がゼロ近くの
期間中、右側へ転移され、開口１７３を開き、開
口１７５を閉じる。通路４０６は閉じたままで、
圧力はP_RからP_Sに切換えられる。従つて、第１
７図に示すように、ピストン１２と１４がはね返
つている間、室１２０内の中間圧力によりピスト
ンを外方位置へ駆動する（第１８ｂ図参照）。ピ
ストンは時間T_Cにおいて零速度でそれらの外方
位置に達する（第１８ｃ図参照）。従つて、肩部
１４８と１４９がヘツド４６と４８に合流する停
止部に対するはね返りが回避されかつ、音響パル
ス列の転換が排除される。時間T_Cで、スプール
４０４はさらに右側へ転移される（第１５図参
照）。ついで通路４０６は開路されるので圧力流
体P_Lが供給管１３６に導入されてピストン１２，
１４をその外方位置に保持するようにする。P_S及
びP_Rへの供給及び戻り管路は閉じられる（開口
１７３及び１７５は閉止位置にある）。次の音響
パルス伝送命令を受けるとサイクルは繰返えされ
る。第１３図及び第１８図に示すサイクルにおい
て、第８図に示すサイクルとは逆に、ピストン１
２と１４の速度が低いとき、供給圧力と戻り圧力
との間で主弁は切換わる。ピストンの低速は供給
及び戻り開口１７３と１７５を介し低流速従つ
て、これら開口に対応する低電力損失に相当す
る。第８図のサイクルにおいて、ピストン速度が
なおかなりあるとき、時間T₅における供給と戻
り間が切換わる。（いく分大きな機械的及び圧力
的複雑性を犠牲にして）第１図の装置よりも高い
効率が望ましい場合には、第１１図及び第１４図
に示す装置が有利である。

第１９図は、室１２０内の圧力の切換えが衝撃
点T_Pでは生じないが、切換え点近くの速度変化
率がT_Pほど高くない場合のサイクルにおける他
の零速度時に生ずるサイクルを示す。構造は第１
図ないし第４図に示されている。案内弁への命令
は、第７図についての上記構成の装置による伝送
命令後に発せられる。Taにおいて、戻り命令に
より主弁を急激に位置S_Rの方へ転移させる。戻り
開口１７５は主弁１５０を介し流量を制御するこ
とによつて音響パルスの振幅を制御するため完全
（100パーセント）に開弁されない。

ピストン１２と１４は外方位置から内方に加速
しバネ装置からはね返る（例えば、ピストン主要
部及びピストン間の室８４内の圧縮空気）。T_Pで
音響パルスはその最大振幅に達し、ピストンは内
方衝撃位置にあり、零速度に達するが（第１９ｂ
図参照）、加速は大きい。ピストンはバネ装置か
らはね返る。すると室１２０内の圧力は戻りなの
で、正味圧力は内向き方向である。室８４内の圧
縮ガスによるピストンに加わる外向き力がピスト
ンに加わる正味内向き圧力より小さくなると、ピ
ストンは減速する。はね返りが完了するとピスト
ンは再び零速度に達する。この状態は第１９ｂ図
に示すように軌道の外方部分の中間に生ずる。つ
いで、時間T_Cにおいて、案内弁１５１への命令
により該弁を迅速に位置S_Sに転移した後S_Nに戻
す。これにより主弁１５０の供給開口１７３はほ
んのわずか開かれる（第１９ａ図参照）。

室１２内の圧力は第１９ｃ図に示すようにゆつ
くり上昇して、ピストン１２，１４にかかる約零
の正味外向き力を得、周囲海水頭の力と室８４内
の空気力とにより棒材１１８に加わる圧力を平衝
させる（第１図参照）。室１２０内への流れは供
給開口内の大きい抵抗によつて制御される抵抗で
ある。ピストン１２と１４は、停止部１４８と１
４９に抗して時間下で外向位置に達するまで加速
しないで動いて離れる。室１２０内の圧力はP_Sで
ある（第１９ｃ図参照）。音響パルスの形状は第
１９ｄ図に示されている。ピストンが外向位置に
達するときピストン速度はほぼ零になるから、大
きな音響過渡はない。

以上の説明から、地震信号源が向上されること
は明らかである。この信号源は、パルスが早急連
続して発生される場合、一連のパルスを発生する
ことができる。種々の実施例を説明したが、当業
者にたいし、この発明の範囲内での変更及び変型
がなしうることを確かに示さするものである。従
つて、前述の説明は例示としてかつ限定するもの
ではないと考えるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による水中音響パル
ス源の一部断面正面図、第２図は第１図の右側か
らみた第１図に示すパルス源の端面図、第３図は
圧力源装置となる関連装置と共に第１図及び第２
図に示すパルス源の斜視図、第４図は、本発明の
他の実施例により得られる第１図及び第２図に示
したパルス源と同様な衝撃源の部分断面図、第５
図は、第１図及び第２図に示したパルス源に使用
される動力ステージ弁とこれに関連するアキユム
レータとを示す部分断面図、第６図は第１図及び
第２図に示したパルス源に使用される圧力回路の
略線図、第７Ａ図及び第７Ｂ図は第１図及び第２
図に示したパルス源に使用される制御装置のブロ
ツク線図、第８図は第７図に示す制御装置の作動
中における圧力、ピストン変位、弁位置及び音響
圧力パルスの波形図、第９図及び第１０図は第１
図に示すパルス源と同様であるが、夫々凹凸形状
の放射ピストンを有するパルス源部分の部分正面
図、作動中異なる位置にある本発明の他の実施例
による水中音響パルス源を略示する断面図、第１
１図及び第１２図は、本発明の別の実施例による
それぞれ動作中の別の位置（内側、外側位置）に
ある水中音響パルス源の断面図、第１３図は第１
１図及び第１２図に示すパルス源の作動サイクル
中における圧力、ピストン変位及び弁位置の波形
図、第１４図、第１５図、第１６図、及び第１７
図は作動サイクル中異なる位置にある本発明のさ
らに他の実施例による水中音響パルス源を略示す
る断面図、第１８図は、第１４図、第１５図、第
１６図及び第１７図に示したパルス源の作動サイ
クル中における第８図と同様な波形図、第１９図
は本発明のさらに他の実施例によるパルス源の作
動サイクルを示す第１８図と同様な波形図であ
る。 １０……海洋源、１２，１４……ピストン、１
６，１８……ピストンの面部、４０……スリー
ブ、８４……室、９０，９２……軸、１１８……
棒材、１２０……室、１４１，１５０，１５１…
…流体圧力手段、２００……入力部、２０２……
変換器、２２０……制御信号発生部、２３１……
微分回路、２３２……比較回路、２１５……差動
増幅器、２４０……信号発生部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 海洋環境に浸つた時に、連続的コマンドに基
   づいて、制御された振幅とスペクトル形を有する
   音響パルスを正確に調時されたパルス列となるよ
   うに発生するよう動作する水中音響源において、 (a) 前記海洋環境に露出した外側表面をそれぞれ
   有し、内側位置と外側位置との間で相反する２
   方向に移動可能であり、内側位置に到達した時
   に前記連続したパルス列を発生する対をなした
   ピストン１２，１４； (b) 前記ピストン１２，１４の周囲に該ピストン
   との間で摺動可能に配置され、それによつて前
   記ピストン１２，１４の内側表面及びスリーブ
   ４０によつて仕切られる領域８４であり前記音
   響源が浸つている海洋環境の圧力よりも低い圧
   力に最初設定されている領域を画成するハウジ
   ング１０；及び (c) 前記ピストン１２，１４を包囲して少なくと
   も前記パルス列内のパルス間の最短の間隔と同
   じ程度の短い共鳴周期を有する質量ばねシステ
   ムを規定する手段を備え、 (d) 前記ピストン１２，１４は、駆動シヤフト９
   ０，９２を有し、そのシヤフトの一方は該ピス
   トン１２の中心軸に沿つて前記ハウジング１０
   内の室１２０に入り、該室内では水力学的流体
   圧力が該シヤフトに作用して該ピストンを前記
   海洋環境の周囲圧力に抗して前記内側及び外側
   位置の間で移動させることができ； (e) 前記室に連結するチヤネル１３６； (f) 第３の圧力、該第３の圧力より高い第２の圧
   力、及び該第２の圧力より高い第１の圧力の与
   圧された水力学的流体を与える手段； (g) 前記与圧された水力学的流体を与える手段に
   結合したチヤネル内にあり、前記室を前記第
   １、第２及び第３の与圧された水力学的流体に
   選択的に接続し、かつ前記流体圧力手段と前記
   室との間の水力学的流体流を制御する電子制御
   水力学的弁１５１，１５０；及び (h) 前記水力学的弁を電子的にプログラム制御す
   る弁作動手段２００，２２０，２３０を備え、
   該弁作動手段により、弁が、(i)前記第１の圧力
   を前記室に加えて前記シヤフトに加わる力を発
   生し、前記ピストンを前記外側位置に移動さ
   せ、(ii)前記コマンドの第１のものに応じて前記
   室内の圧力を前記第３の圧力に急激に切り替
   え、かつ前記ピストンが前記外側位置から内側
   に向けて移動するに従つて前記弁を介しての流
   れを制御し、それによつて前記パルス列に対応
   した所定の時間に前記ピストンのはね返りが起
   こるようにし、(iii)前記ピストン１２，１４が前
   記内側位置付近にありかつピストンの速度が近
   似的に零である期間内に前記室の圧力を前記第
   ２の圧力に切り替えて、前記ピストンのはね返
   りを促進し、前記第２の圧力は、ピストン変位
   のはね返り行程がピストンが零速度まで減速さ
   れた時に前記外側位置に到達するような大きさ
   となつており、更に前記弁作動手段により弁
   は、(iv)室の圧力を前記第１の圧力に切り替え、
   それによつて前記ピストンを次のコマンドが生
   じるまで外側位置に保持することを特徴とする
   水中音響源。 ２ 前記弁作動手段が、前記ピストンが前記内側
   位置に到達したことを検出する手段２０２を備え
   て前記室の前記圧力の切り替えを調時することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の水中音
   響源。 ３ 前記検出手段２０２が、前記ピストンの加速
   に応答する手段であることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の水中音響源。 ４ 前記加速に応答する手段が、前記音響信号に
   応答して出力信号を発生する水中トランスジユー
   サであることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   に記載の水中音響源。 ５ 前記電子制御水力学的弁１５１，１５０は、
   動力用主弁１５０と電子的に作動されるパイロツ
   ト弁とを備え、前記動力用主弁が前記チヤネル内
   に配置され、前記動力用主弁は、制御室と前記パ
   イロツト弁を前記制御室１６２，１６４に接続す
   る手段とを備え、前記制御室に加わる加圧及び減
   圧される前記水力学的流体を選択的に開閉して前
   記動力用主弁１５０を作動させることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の水中音響源。 ６ 前記弁作動手段は、前記音響パルスの振幅に
   応じて前記パイロツト弁を作動させて前記室を出
   る流れを制御してピストンの内側方向加速を制御
   し、前記パルスの振幅及びタイミングを制御する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   水中音響源。 ７ 前記室１２０は、前記対をなしたピストンの
   一方のシヤフトの軸方向穴１１４によつて画成さ
   れ、前記穴はその外側端で閉じ、該対をなしたピ
   ストンの他方のシヤフト９２は該穴内に摺動でき
   るように配置され内側に伸びて該対をなしたピス
   トンの他方に係合しているピストン棒１１８であ
   り、該棒の外側端、該穴の外側端及び該穴の内側
   周縁が前記室を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の水中音響源。 ８ 前記ピストン棒１１８は前記対をなしたピス
   トンの他方と一体的であることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項に記載の水中音響源。 ９ 前記ハウジングは、前記室に沿つて軸方向に
   伸びる通路を形成する円形溝１３２を有し、前記
   対をなしたピストンの前記一方の前記シヤフト９
   ０が半径方向の通路１３４を有し、該通路は、前
   記シヤフトが前記ハウジング内で軸方向に摺動す
   る時に前記室を前記通路に連続的に接続し、前記
   チヤネル１３６は前記溝１３２に接続されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の
   水中音響源。 １０ 前記ハウジングが前記中央軸に沿つて外側
   に伸びる穴９６を有し、前記ピストン駆動軸９０
   が該穴内に該穴の内側周縁と摺動するように配置
   され、前記室１２０が該穴内に配置され、該穴は
   その内側周縁に第１及び第２の溝１３２，１４０
   を備え、該第２の溝は該第１の溝から該外側位置
   に向かう方向に離れ、ピストン１２が前記外側位
   置に向けて移動するに従つて前記室を前記第１の
   溝１３２及び前記第２の溝１４０に順次接続する
   ためのポート手段１３４を前記軸上に備え、前記
   ピストンが前記外側位置に到達した時に前記第２
   の室との間の接続が生じ、前記第１の圧力を前記
   第２の溝に連続的に接続するための手段１３０を
   備え、及び前記チヤネルが前記第１の溝に接続さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の水中音響源。 １１ 前記ピストン１２，１４は一対備えられ、
   該ピストンの一方は前記シヤフト９０に接続さ
   れ、前記シヤフトは第２の穴１１４を有し、前記
   ピストンの他方は前記第２の穴に摺動可能に配置
   された第２の駆動棒１１８を有し、前記室１２０
   は前記第１及び第２の駆動軸の端部間の前記第２
   の穴に配置され、前記第１のシヤフトは前記室と
   前記第１の穴との間で半径方向に伸びているポー
   ト孔１３４を有し、前記ポート孔は前記ポート手
   段を与えることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ０項に記載の水中音響源。