JPH02679B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ (a) シリンダ１４を有するハウジング１２
と、 (b) 両方向に移動するように上記シリンダ１４に
滑動自在に配置され、上記シリンダ１４を両側
で第１室２４と第２室２６とに分割するピスト
ン２２とを備え、 (c) 上記第２室２６には、上記ピストン２２が第
２室２４の方向に移動するときに圧縮されるガ
スが閉じ込められており、 (d) 加水圧P_sを上記第１室２４に供給するための
装置と、 (e) 上記ハウジング１２を通つて上記第１室２４
の中へ延びている水ジエツト形成用孔６０と、 (f) 上記ジエツト孔６０と開閉関係で上記第１室
２４内に滑動可能に配置され、上記ピストン２
２を上記圧縮ガスの力で上記第１室２４の方向
に移動させて水ジエツトを上記孔に通すことが
できるように上記孔６０を開放する弁部材３８
とを備え、 (g) 上記ピストン２２または上記孔６０と開閉関
係で配置されており、上記孔６０を上記弁部材
３８によるその開放後に閉じて上記ジエツトを
停止させ、上記ハウジング１２の外側に、つぶ
れると地震信号を生じる水蒸気空洞を発生させ
るようになつており、 (h) 地震信号源１０の再設定のために上記第１室
２４中の加圧水により上記ピストン２２を上記
第２室２６の方向に駆動させることができるよ
うに上記ジエツトの停止後に上記孔６０を閉
じ、又次の地震信号を発生させるべきときに上
記孔６０を開くために上記弁部材３８を作動す
る装置を備えていることを特徴とする、水面下
で用いる地震信号源。

２ 上記ジエツト孔６０の軸線は上記ピストン２
２の移動方向に対して約90度に設けられているこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の地震信
号源。

３ 上記孔６０は少なくとも１対設けられ、これ
らの孔は直径方向に互いに対向して配置されてい
ることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項
に記載の地震信号源。

４ 上記孔６０は上記ハウジング１２の壁部にお
ける円形ポトであることを特徴とする請求の範囲
第１項ないし第３項のうちのいずれかの項に記載
の地震信号源。

５ 上記弁部材３８は上記ピストン２２の移動距
離より可成り小さいストロークで両方向に移動で
きることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第
４項のうちのいずれかの項に記載の地震信号源。

６ 上記弁３８作動装置は上記弁部材３８を上記
両方向に移動させるために液圧力を発生させるた
めの流体圧作動部分と、この流体圧部分を指令信
号に応答して制御するための電動液圧制御装置５
４とよりなることを特徴とする請求の範囲第１項
ないし第５項のうちのいずれかの項に記載の地震
信号源。

７ 上記流体圧作動部分は上記弁部材３８とこれ
を滑動自在に配置した上記シリンダの壁部とによ
り形成される制御室よりなり、上記弁部材３８は
これを移動させるための加圧流体の力が発生され
る弁部材３８の移動方向に直角な平面における第
１表面積を上記制御室５２に現わしており、上記
電動液圧装置は高圧および低圧の加圧液圧流体を
上記制御室５２に選択的に与えるための弁５４よ
りなることを特徴とする請求の範囲第６項に記載
の地震信号源。

８ 上記高圧P_s上記第１室２４に供給される水の
圧力と同じであり、上記弁部材３８は上記第１室
２４内のその両端にその移動方向に直角な平面に
おける表面積を有し、これらの表面積の一方が他
方よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第７
項に記載の地震信号源。

９ 上記弁部材３８の大きい方の端部４２は上記
ジエツト孔６０に隣接して配設され、かつ上記ピ
ストン２２が上記ジエツト孔６０を閉じるときに
上記ピストンに重なつて、上記孔６０と、上記ピ
ストン２２と、上記弁部材３８の大きい方の端部
４２およびこれに対向した上記ハウジングの部分
とにより囲まれた領域を上記ハウジング内に形成
するように配置されており、この領域は上記ハウ
ジング１２を取巻く水の圧力にあることを特徴と
する請求の範囲第８項に記載の地震信号源。

１０ 上記弁はスリーブであり、該スリーブの外
壁部は上記ハウジング１２と滑動関係に配置され
ており、上記スリーブの内壁部は、上記ピストン
２２が上記他方の方向に移動して上記孔６０を閉
じかつ上記ジエツトを停止するときに、上記外壁
部と内壁部との密封関係で上記ピストン２２を受
入れる開口部４０を形成することを特徴とする請
求の範囲第１項ないし第９項のうちのいずれかの
項に記載の地震信号源。

１１ 上記シリンダ１４の横断面積は上記水ジエ
ツトが上記孔６０に形成されるように上記孔６０
の横断面図よりかなり大きいことを特徴とする請
求の範囲第１０項に記載の地震信号源。

１２ 上記弁部材（スリーブ３８）から離れる上
記一方の方向および上記弁部材に向う反対方向に
おける上記ピストン２２の移動を制限するための
手段を上記ハウジング１２に備えており、上記ジ
エツト孔６０は上記制限手段間に配置されてお
り、上記ピストン２２が上記孔６０を閉じる位置
まで移動する距離が少なくとも約上記ピストンの
直径であるようになつていることを特徴とする請
求の範囲第９項に記載の地震信号源。

１３ 上記ハウジング１２はその内壁部に溝２０
を有しており、上記スリーブ３８はその上端部４
２の方がその下端部４４より外径が大きく、上記
上端部は上記溝２０に配置されていて、制御室５
２を形成しており、上記孔６０は上記制御室５２
の上で上記溝２０の中へ延びており、上記溝２０
の上端部４２は上記スリーブが上方に移動する
と、上記孔を閉じる密封リツプを形成し、上記弁
部材３８作動装置は上記スリーブに作用する正味
の力が上向きまたは下向き方向にあるように供給
圧力および戻り圧力の加圧流体を選択的に上記制
御室５２に与えるための装置よりなることを特徴
とする請求の範囲第１０項ないし第１２項のうち
のいずれかの項に記載の地震信号源。

１４ 上記弁の移動方向に直角な平面における上
記スリーブ３８の上端部４２の面積は上記スリー
ブ３８の下端部４４の面積の約２倍であり、上記
スリーブ３８の移動方向に直角な平面における上
記スリーブが上記制御室５２に現す面積は上記ス
リーブ３８の上端部４２の上記面積の約半分であ
り、上記第１室２４に供給される上記圧力および
上記供給圧力は互いにほぼ等しいことを特徴とす
る請求の範囲第１３項に記載の地震信号源。

明細書 本発明は、地震源に関するものであり、詳しく
は水の自由ジエツト柱が水中に発射されたときに
形成される水蒸気空洞がつぶれることによつて地
震信号を発生する形式の地震源に関するものであ
る。

本発明は、いわゆる水銃形式の改良地震源を提
供するのに用いるために特に適当であり、上記水
銃形式において、高速の水ジエツトが地震源のハ
ウジングから出るとき、これを急激に終らせて、
ハウジングから離れて空洞又は空所を発生させ、
この空洞が、つぶれて圧力の過渡現象を生じ、地
震信号をつくる。

従来用いられた水銃地震源は、急速に作動する
弁へ圧縮空気を供給する空気圧縮機を必要として
いた。弁が開放されたとき、圧縮空気は、ピスト
ンを駆動するために使用され、このピストンは、
ジエツトを形成するためのノズルを通して水を押
し出す。圧縮空気は、また、水銃のピストンを作
動準備位置とし、すなわちリセツトする。水銃を
作動させるための圧縮空気の装填は、各サイクル
において消費され、不充分な作動および長いサイ
クル時間（すなわち低い発動率）、例えば、大き
な水銃のためには８秒ごとに１回の発射となる。

本発明の目的は、上述の欠点を除去し、地震信
号を発生するために水の１つまたはそれ以上の自
由ジエツト柱を形成する形式の改良地震源を提供
することである。

本発明の別の目的は、エネルギー源として圧縮
空気によらないで、高圧水によつて作動され、し
たがつて従来示唆された水銃源よりも高い作動効
率を有する水銃形式の改良地震源を提供すること
である。

本発明のさらに別の目的は、作動時期を正確に
制御でき、かつ同時に作動できまたは正確な時間
順序で作動できる多数の源を包含する列にして用
いることができる水銃形式の改良地震源を提供す
ることである。

要約すると、水面下で用いるために本発明によ
つて提供された地震信号源は、シリンダを有する
ハウジングを包含している。ピストンは、前向き
および後向きの両方向に移動するためにシリンダ
に滑動自在に配置され、かつピストンの前向きお
よび後向きの両側の第１室と第２室とにシリンダ
を分割している。第２室は、ピストンが後向き方
向に移動するとき圧縮された気体を中に閉じ込め
ている。高圧水は、第１室に供給される。水ジエ
ツト形成用開口は、ハウジングを通つて第１室中
に延びている。この開口は、直径方向で互いに対
立する１対の開口であつてもよい。弁部材は、ジ
エツト開口を開放するためにこの開口に対する開
閉関係をもつて第１室に滑動自在に配置され、開
口を通して水のジエツトを押し出すために前向き
方向において圧縮空気の力のもとにピストンを移
動できるようになつている。ジエツトは、軸線が
ピストンの移動方向に対し90゜をなす開口におい
て形成されるので、ジエツトがそらされることは
ない。ピストンは、また、ジエツトが終結してハ
ウジング外側の水中に水蒸気空洞を発生するため
に、弁部材によるジエツト開口の開放後に、この
開口を閉じるために開口に対する開閉関係をもつ
て配置されている。この空洞がつぶれると、地震
信号が生じる。この目的のために、弁部材は、ス
リーブであつてもよく、このスリーブは、ピスト
ンの前方縁がスリーブに入るときに開口が閉じら
れるように、ピストンを密封関係をもつて受け入
れる。弁部材は、ジエツトが終結した後にジエツ
ト開口を閉じるように作動される。これは、第１
室における加圧水がピストンを後向き方向に駆動
することを可能にし、これによつて源を再設定す
る。指令によつて弁は、開口を開放するために作
動され、したがつて、次の地震信号が発生する。

本発明の上述の目的およびその他の目的および
利益および本発明の現在選ばれた実施例は、添付
図面を参照しての以下の説明を読むことによつて
一層明らかになるであろう。

図面において、第１図ないし第４図は、本発明
を具体化する地震源の断面図であり、その各々
は、その作動のサイクル中の異なる位置における
上記源を示す。

第５図は、第１図ないし第４図に示された上記
源の断面図であり、この断面は、第１図における
線５−５に沿つてとられている。

図面を一層詳しく参照すると、水銃１０は、密
閉シリンダ１４を形成する内孔を有する円筒形ハ
ウジング１２を有する。シリンダは、段１６およ
び１８を形成する異なる直径の区域を有する。円
筒形みぞ２０は、段１８の下方のシリンダ１４の
内壁に置かれている。段１８は、一部にテーパを
もち、一部にリツプを形成している。

ピストン２２は、シリンダ１４に滑動自在に配
置され、ピストンのそれぞれ前向きおよび後向き
の両側の第１室２４と第２室２６にシリンダを分
割している。ピストンの外壁は、その前方端３０
に内向きテーパ２８を有する。Ｏ−リング３２
は、第２室２６から第１室２４を密封している。
ピストンの後方端は、そのところに、ピストンの
重量を軽くする為の大きなめくら開口３４を有す
る。段１６は、後向き方向におけるピストンの移
動のためのストツプとしての役目を有する。ハウ
ジングの底から上向きに延びる円筒形スタブすな
わちストツパー３６は、ピストンの前方移動の停
止部材としての役目を有する。

円筒形スリーブの形状の弁部材３８は、第１室
２４に滑動自在に配置され、みぞ２０に適合して
いる。スリーブ形の弁部材３８の開口４０は、ピ
ストンと同じ直径のものである。スリーブ形の弁
部材３８の後方部分４２は、その前方部分４４よ
り大きい直径のものであり、段４６を形成してい
る。後方部分４２の外径は、みぞ２０に滑り適合
し、密封は、Ｏ−リング４８によつて行われてい
る。前方部分４４は、シリンダ１４に滑り適合
し、密封は、別のＯ−リング５０によつて行われ
ている。制御室５２は、ハウジング１２の壁と、
段４６と、スリーブ形の弁部材３８の下方部分４
４の外径部分との間のみぞ２０に形成されてい
る。

スリーブ形の弁部材３８を作動するために作動
する源のための電動流体圧制御装置は、電動流体
圧弁５４によつてつくられる。この弁は、ソレノ
イド５６によつて移動されるスプールを包含する
ことができ、このソレノイドは、これに適用され
る電気指令信号によつて作動される。弁５４は、
制御室５２中への高圧P_Sおよび低圧P_R間の加圧
流体を切り換える。この流体は、好ましくは水で
あり、ポンプから供給することができる。高圧P_S
は、作動深さにおける周囲の水の圧力より高い、
適当な圧力は、2000psiで一定である。高圧側は、
供給圧P_Sの流体を提供するとともに、低圧側すな
わち戻り圧力は、P_Rである。戻り圧力は、また、
ポンプの戻り側に連結された溜めから来てもよ
い。

好ましくは、同じ圧力P_Sであり、かつ同じポン
プから適当に供給される高圧水は、第１室２４へ
連続的に供給される。ハウジング１２の底を通
り、ストツパー３６の中を通つて延びる導管は、
第１室２４への高圧流体のための入口をつくつて
いる。ストツパー３６の上方端は、ピストンの前
方端３０がストツパー３６に向かつて移動すると
き、室２４への高圧水の供給停止を防ぐための切
欠５８を有する。

圧縮気体、適当なものとしての空気は、第２室
２６へ供給される。好ましくは、室２６は、圧縮
空気を所望圧力で充満した後に、止コツクによつ
て、密封される。以下の説明から一層明らかにな
るように、圧縮空気は、エネルギー貯蔵手段とし
てのみ用いられる。深い水中での動作のために、
室２６は、その表面において密封してもよいこと
が注目できる。これは、エネルギー貯蔵のため、
および源が発動されたときにピストンに圧縮空気
の力を作用させるために、充分な空気圧を室２６
につくる。ピストンを作動準備にするための（す
なわち、第１図に示したように、ストツパー３６
に対してピストンを所定位置に再設定するため
の）エネルギーは、P_Sの高圧水によつて流体的に
供給される。高速ジエツトは、開口６０から形成
される。これらの開口は、ピストン２２の移動方
向に対し90゜に（すなわち、シリンダ１４の軸線
に対し直角に）配置されている。シリンダ内にジ
エツトを形成するための開口すなわちノズルはな
い。ジエツトは、ピストン移動方向に対し90゜で
形成され、90゜にジエツトをそらせることは、必
要でない。ジエツト開口６０は、対をなして配置
され、２枚が図示されている。開口は、直径方向
で互いに対立し、対の開口の軸線は、ピストン移
動方向の軸線に直角である同一平面に配置されて
いる。開口６０は、断面が円形であつてもよく、
代表的には、ピストン２２の前方端３０の面積の
１／４ないし1/10の全体面積を有してもよい。源１
０によつて発現される運動エネルギーの大部分
は、ジエツトにあるが、小部分のみは、ピストン
２２の運動に伴なわれる。ジエツトが終結する位
置までのピストンの前向きストロークは、長くつ
くることができるから、源１０の形状は、望まし
い長さのジエツト柱の発生を提供する。例えば、
第１図に示した再設定位置からジエツト開口６０
までのピストン移動は、ピストンの直径の数倍に
することができる。

第１図は、発動するために準備された源を示
す。制御弁５４は作動されていない（すなわち、
ソレノイド５６は、指令信号を受けていないで、
引かれていない）。したがつて、ばね６２は、供
給圧力P_Sの水が空洞５２に供給される位置に弁を
置いている。弁部材３８は、その後方位置にあ
り、その後方端（図面に示した上方端）はハウジ
ング１２の密封リツプ１８に当つている。スリー
ブ形の弁部材３８の上方端の面積は、室２４内の
弁部材の下方端の面積の約２倍であり、かつ段４
６の面積の約２倍であるとする。また、弁が閉じ
ると、密封リツプ１８を横切つて直線的に圧力が
低下する。したがつて、弁を閉じようとする弁部
材の下方端上、および段４６上の圧力による力
は、弁を開けようとする弁部材３８の上方端上の
力の約２倍である。弁は、ジエツト開口６０を覆
い、これらの開口は、弁３８が指令を受けて前向
き方向に作動されるまで、閉じたままである。こ
のような作動に先立つて、加圧水は、ストツパー
１６に対してピストン２２を背後に押し、室２６
におけるピストン背後の気体は圧縮される。

指令信号がソレノイドに与えられたとき、弁５
４は、第２図に示した位置へ急速に移動される。
制御室５２内の圧力は、P_Rに降下する。密封リ
ツプ１８を横切つて直線的に圧力が低下しても、
前向き方向における大きな正味の力は、弁部材３
８上に発現され、弁部材は、第２図に示した位置
へ前向き方向（すなわち下向き）において急速に
移動する。ジエツト開口６０は開放される。ピス
トンは、前向きにおいて加速し、室２６の圧縮気
体の圧力をピストン２２を介して室２４内の水に
与える。水は、ジエツトを介して押し出され、ハ
ウジング１２を取巻く海中周囲に高速ジエツト柱
を形成する。

ピストンの前方端３０が、ジエツト開口６０を
通過し、スリーブ形の弁部材３８の開口４０に入
ると（第３図参照）、ジエツト開口６０は、ピス
トン２２に対する開閉関係によつて、急速に閉じ
られる。ジエツトは、急速に終結し、自由ジエツ
ト柱は、ハウジング１２を取巻く水の中へ投入さ
れる。１組の水蒸気空洞は、ハウジング１２の外
側壁の外方に発生する。これらの干渉性をもつた
つぶれが圧力の過渡現象を形成し、地震信号をつ
くる。

ピストンの前方縁のテーパ２８は、ピストンが
スリーブ形の弁部材３８の開口４０に入るとき、
ピストンの減速を制御するために設けられてい
る。したがつて、減速は、制御されて、ハウジン
グ１２内側の高圧は避けられる。ピストン２２
は、スリーブ形の弁部材の開口４０に入るとき、
開口６０を包含するピストンの外壁の間の区域を
密封止めしようとするから、スリーブ形の弁部材
３８の上方端上の圧力は、P_S以下に減少し、弁が
開口６０を再び閉じるようにさせる。また、ジエ
ツト開口と、ピストンと、弁部材３８のより大き
い方の上方端と、この上方端と反対の側のハウジ
ング１２の部分とによつて囲まれた区域は、P_Sよ
り小さい周囲海水の圧力にある。P_Sが段４６に与
えられると、弁部材３８は、上向きに容易に作動
されて、密閉を行う。

第４図に示したように、弁５４は、その最初の
位置に戻すことができる。（すなわち、ソレノイ
ド５６が滅勢される）。制御室５２の圧力は、P_S
へ戻る。弁３８およびピストン２２の両者は、後
向きに移動する。弁は、その上方端が密封リツプ
１８に当ると、停止する。ピストンは、段１６に
達するまで、その戻りストロークに沿つて移動す
る。したがつて、源は、準備され、次の指令が制
御弁５４のソレノイド５６に与えられたときに次
の信号を生じるための発動のために準備される。

上述の説明から、改良地震源が提供されたこと
は明らかであろう。流体の作動および制御によつ
て、かなりの効率が得られ、急速な作動が可能と
なつた。ここに記載した源における変更および変
形は、当該技術における当業者に疑いなく示唆さ
れるであろう。したがつて、上述の説明は、単に
例示としてなされ、なんら限定の意味のものでな
い。