JPH0552955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空圧式水中衝撃音波発生装置に関
し、特に、例えば地震研究などのために水中音響
を発生させる、一般に「ウオーター・ガン（水中
衝撃銃）」と称せられる空圧式水中衝撃音波発生
装置に関する。

従来の水中衝撃音波発生装置（以後、「水中衝
撃銃」と略称する。）としては、例えば、米国特
許第3369627号、第3642090号、第3642089号、第
3711824号、第4131178号、第4185714号、第
4303141号公報や、フランス国特許第2307999号、
第2308112号公報に開示されたものがある。

米国特許第4303141号公報に開示されている衝
撃銃は、第１および第２移動子を収納し、径大お
よび径小中空部が形成されているとともに、底端
に水中にて音響を発生させるために銃弾に相当す
る加圧水を噴射させる噴射孔を備えた筐体で構成
されている。第２移動子は筐体の径大中空部に摺
動自在に収納されているが、第１移動子は径小中
空部に摺動自在に収納されていて、筐体の底端と
の間に、銃弾に相当する加圧水となる水をとじこ
める噴射室を形成している。併せて、各サイクル
の動作ごとに第１および第２移動子を別々に駆動
し、その後、互いに連繋して移動させるのに要す
る油圧式および空圧式手段が筐体と連結されてい
る。そこで、第１移動子を駆動させると、噴射室
にとじこめられている水が噴流となつて筐体の底
端における噴射孔から勢よく噴射される。そこで
用いられる空圧式手段は、第１および第２移動子
を共に静止位置に保持し、かつ、ロツクする作用
を行うとともに、第１移動子を第２移動子から急
激に引離し、かつ、第１移動子を筐体の底端に向
つて駆動することにより、噴射室の水を激しく噴
射させるようになつている。他方、油圧式手段
は、第１移動子に向つて第２移動子を移動させる
ようになつている。第１移動子が筐体の底端へ向
つて移動し、その後、第２移動子が第１移動子の
方へと移動させられると、空圧式手段により両移
動子は互いにロツクされるとともに、先の静止位
置へ復帰させられる。このように、第１移動子の
駆動から始まつて、第１移動子と第２移動子とが
共に元の静止位置へ復帰されることで、従来の衝
撃銃の動作の１サイクルが終る。

本発明の目的は、従来の水中衝撃音波発生装置
のように油圧式手段と空圧式手段との両方を用い
ることなく、空圧式手段のみで全てが作動する装
置を提供するのを目的とするものである。

本発明による装置は、径小中空部と径大中空部
とを備え、水中に浸漬されるようになつた噴射孔
を底端部に形成されている筐体からなる。この筐
体内には、第１および第２移動子が摺動自在に収
納されていて、噴射すべき水をとじこめておく噴
射室が筐体内で第１移動子により形成されてい
る。ことに、第１および第２移動子は、夫々、径
小中空部と径大中空部に摺動自在に収納されてい
る。後述のように第１および第２移動子を駆動す
るために空圧式押出し手段が用いられており、こ
の空圧式押出し手段は、圧縮空気源と空圧式弁装
置とで構成されている。空気源と弁装置とはとも
に、第１および第２移動子を空気圧により互いに
ロツクし、その状態で初期位置に維持したり、第
１移動子を第２移動子より急激に解放したり、解
放した第１移動子に向つて第２移動子を移動させ
て第１移動子と互いにロツクさせたり、また、互
いにロツクされた第１および第２移動子を初期位
置へ復帰させたりするために、空気路を介して筐
体の内部と接続されている。

以後、添付図面を参照しながら本発明の一実施
例を詳述する。尚、以後の説明においては、水中
衝撃銃により急激に噴射され、それにより、水中
にて衝撃を発生するもととなるものは水中衝撃銃
が浸漬されている水（海、河、湖などの水）その
ものに他ならず、従つて、浸漬されている時の周
囲の水と、噴射されると水とを区別するために、
後者を「水弾」と称すことにする。

第１図から第５図までは、本発明による水中衝
撃銃の縦断面図を示すものにして、１サイクルの
動作中の夫々を異つた状態を順に示している。水
中衝撃銃９は完全に空圧式であつて、第２図にて
矢印８ａで示した下方向に水弾１２を高速にて噴
流８として周囲の水中に噴射することにより衝撃
音波を発生させる水中音波発生器１０よりなる。
この発生器１０は、径小中空部１５と径大中空部
１６とが内部に形成され、また、上端に頂端壁１
７が、下端に底端壁１８を備えた円筒形筐体１４
で構成されている。底端端１８には、水中衝撃銃
を使用する時に水中７に浸漬される噴射孔１９
が、また、頂端壁１７には頂孔２１が形成されて
いる。径小中空部１５と径大中空部１６には、第
１および第２移動子２０，２２を摺動自在に夫々
収納させる。

圧縮空気源としてのコンプレツサー４１を含む
空圧装置を第６図にて、５０を以つて示す。この
空圧装置５０は、後述のように第１および第２移
動子２０，２２を移動させるべく周期的に作用す
るようになつている。

第１移動子２０は、第１ピストン２４と第２ピ
ストン２６とからなり、第１ピストン２４は、シ
ールリング２５を介して径小中空部１５内で摺動
自在であるとともに、両ピストン２４，２６は連
結ロツド２７により互いに一体的に連結されてい
る。他方、第２移動子２２は、連通孔２９を備え
た第３ピストン２８と第４ピストン３０とからな
り、両ピストン２８，３０は、軸芯方向に延在す
る中空部３２を有する連結ロツド３１により互い
に一体的に連結されている。第１ピストン２４は
前述のように径小中空部１５の内部を摺動自在で
あるが、第２、第３、第４ピストン２６，２８，
３０は、夫々、連結ロツド３１の中空部３２、径
小中空部１５、径大中空部１６の内部を摺動する
ように配置されている。

径小中空部１５は、底端壁１８と第１ピストン
２４と協働して噴射室３３を形成している。後述
から明らかなように、この噴射室３３の体積は第
１ピストン２４の移動に応じて変る。第３および
第４ピストン２８，３０との間で、しかも、連結
ロツド３１の外周と筐体１４の内周との間に気槽
室（reservoir）３４が形成されている。また、
底端壁１８と第３ピストン２８とに、第１ピスト
ン２４の下部および上部テーパー面２４ａ，２４
ｂに夫々応じて傾斜させた斜面を有する着座部１
８ａ，２８ａが形成されており、底端壁１８は第
１ピストン２４に対するストツパーの役をなす
が、第２図に示すように第１ピストン２４が着座
部１８ａに着座していると、第１ピストン２４は
第３ピストン２８に対するストツパー役をなす。

中空部３２の内部であつて、しかも、第２ピス
トン２６と第４ピストン３０との間には、第１ま
たは第２移動子２０，２２の移動に応じて体積が
変るトリガー室３５が形成されている。第４ピス
トン３０の内部にはトリガー室３５と連通する導
管３６が形成されており、この導管３６は、第４
ピストン３０の内部に形成した導管３７を介して
気槽室３４に連通している。導管３６と３７の接
続点にはソレノイド弁４０が設けられており、こ
の弁４０は第４ピストン３０から上方へと一体的
に延在し、頂孔２１を摺動自在に貫通するスリー
ブ２２ａにおさまつている。この弁４０のソレノ
イドには、電線３８を介して制御パルス３８ａが
供給されるようになつており、この制御パルスの
有無に応じて、導管３６と３７とが接続された
り、遮断されたりする。尚、気槽室３４は、外部
導管４２を介して空圧装置５０と直結されてい
る。

第２移動子２２が初期位置（第１図、第２図）
から移動し始めるに伴つて、第４ピストン３０と
頂端壁１７との間に復帰室４９が形成され、ま
た、第１ピストン２４が第３ピストン２８とは独
立して駆動されると、両ピストン２４，２８間に
排出室４４が形成される。この排出室４４は、第
２移動子２２の内部を長手方向に沿つて延在する
導管４３を介して空圧作動弁５１に連通してい
る。第１図、第４図、それに第５図に示すよう
に、排出室４４の体積が最小になつていると、こ
の排出室４４は、機械的作動式常閉弁４５と、第
２移動子２２に形成した導管４６とを介して外部
と連通するようになる。詳述すれば、弁４５は第
３ピストン２８に担持されているとともに、常時
弁座４８に当接して排出室４４と導管４６との連
通を遮断するプランジヤー４７を備えているの
で、第２移動子２２が第１ピストン２４の方へと
移動し、排出室４４の体積がそれに伴つて最少に
なると、プランジヤー４７がピストン２４と当接
して上昇することから、排出室４４は外部と連通
されるのである。

第６図に示したコンプレツサー４１の出力吐出
口は、圧力調整弁３９を介して導管４２に接続さ
れており、この導管４２は前記した気槽室３４に
連通している。

排出室４４と連通する導管４３の他端は空圧作
動弁５１に接続されている。空圧作動弁５１は、
第６図において拡大して示すように、互いに一体
形成、もしくは、連結することにより第３移動子
５２を構成するピストン７１，７２，７３が夫々
収納されている中空部６１，６２，５６を有する
本体２３よりなるものである。尚、ピストン７１
と７２とは中空部６１と６２に夫々摺動自在にシ
ールリングを介して嵌入させられているが、ピス
トン７３だけは、その外径が対応する中空部５６
よりも小さいので遊嵌されている。

ピストン７１の上方には上端室６３が、また、
ピストン７２の下方には下端室６４が形成されて
いる。上端室６３は、第３移動子５２の内部に形
成した軸路６６と、放射路６５と、導管５８と、
導管４２とを介して、常時空圧装置５０と連通し
ている。他方、下端室６４は導管４３を介して排
出室４４に常時連通している。

そこで、第１図と第６図とに示すように第３移
動子５２が下降位置にあると、中間部のピストン
７３が下部弁座５３に着座する傍ら、上部弁座５
４を解放するので、導管５５、中空部５６、排出
管５７を介して復帰室４９内の圧力が排出され
る。

他方、第３移動子５２が第２図に示すように上
昇位置にあれば、ピストン７３は下部弁座５３を
解放して上部弁座５４に着座しているので、復帰
室４９は外部との連通は遮断されるが、導管５
５、中空部５６、導管５８、導管４２を介して空
圧装置５０に再び接続される、。従つて、空圧作
動弁５１は復帰室４９、導管５５と５７とを介し
て外部と接続したり、または、導管５５，５８，
４２を介して空圧装置５０と接続したりする作用
をなす。

更に、第１図、第４図、第５図に示すように排
出室４４の体積が最少になつていると、プランジ
ヤー４７は弁座４８から離れて上昇しているの
で、弁４５は開いて、導管４６を介して排出室４
４を外部と連通させることになる。同時に、空圧
作動弁５１の下端室６４も、導管４３，排出室４
４、弁４５、それに導管４６とを介して外部と連
通する。トリガー室３５は、第４ピストン３０に
第２図に示したように設けたブリード口３５ａを
介して、常時、導管４６と連通している。

水中衝撃銃９を「発射」させるには、導管４
２，５８，６５，６６、それに気槽室３４、上端
室６３に圧縮空気を供給する。第３移動子５２の
断面寸法は、その移動子５２に圧力が作用する
と、下降位置へと下方へ移動することにより、導
管５５、中空部５６、排気管５７を介して復帰室
４９を外部と再び連通しうるように選ばれてい
る。

以後、水中衝撃銃９の１サイクルの作用を第１
図から第５図までを順に参照しながら説明する。

第１移動子２０の前進駆動について説明すれ
ば、第１図に示した状態では、水中衝撃銃９は
「発射」準備完了の状態になつている。この状態
においては、空圧作動弁５１の第３移動子５２は
下降位置にある一方、気槽室３４には圧縮空気が
とじこめられ、ソレノイド弁４０は閉じている。

そこで、ソレノイド弁４０に電線３８を介して
制御パルス３８ａを供給すると、弁４０はそのパ
ルス３８ａのパルス期間だけ開いて気槽室３４と
トリガー室３５とを連通させ、それにより、第１
移動子２０の第２ピストン２６の頂面に直ちに押
下げ力が作用することになり、それに伴つて第１
ピストン２４の上部テーパー面２４ｂが着座部２
８ａから離れる。

しかし、前述のようにピストン２４の上部テー
パー面２４ｂが着座部２８ａから離れると、気槽
室３４内の圧縮空気はピストン２４の上部テーパ
ー面２４ｂ全体に作用するから、第１移動子２０
はそれにより急激に下方へ駆動される。このよう
に第１移動子２０が第２移動子２２に対して離れ
ると、排出室４４の体積が増大するとともに、気
槽室３４の圧縮空気が流入し、その後、プランジ
ヤー４７の下降に伴つて弁４５が閉じることによ
り、排出室４４との連通が遮断されるようにな
る。第２図がこの状態を示すものである。

第２図に示すように第１移動子２０が前進し終
えると、噴射室３３にあつた水弾１２は高速にて
噴射されて噴流８として周囲の水中に「発射」さ
れたことになり、それにより水中衝撃銃音波が発
生するのである。

第１移動子２０が前進し終えると、次に第２移
動子２２も前進するのではあるが、これについて
説明すると、制御パルス３８ａのパルス期間は、
第１移動子２０の前進ストロークが終る直前に弁
４０を閉じるようになつているから、弁４０が閉
じると、排出室４４には気槽室３４から圧縮空気
が送られ、その後、導管４３を介して空圧作動弁
５１の下端室６４に送り込まれる。ところが、空
圧作動弁５１のピストン７２の断面積は、ピスト
ン７１の断面積よりも大きいので、第３移動子５
２を上昇させる力が生じることになり、それによ
り第３移動子５２が上昇位置へ移動する。このよ
うに上昇すると、上部弁座５４にピストン７３が
着座することになり、それにより排出管５７と導
管５５および中空部５６との連通が断たれる。そ
の結果、復帰室４９が周囲の水中７から遮断され
る一方、導管５５、中空部５６、導管５８、導管
４２とを介して空圧装置５０と再び接続されるよ
うになる。

従つて、コンプレツサー４１からの圧縮空気が
復帰室４９に供給されることにより、復帰室４９
内の圧力が増大する。ところが、第２移動子２２
の断面積は、室３４，４４，４９における圧力が
安定すると、第３図に示すように第２移動子２２
を押下げる力が作用するように選ばれているの
で、その力により第２移動子２２がすでに前進を
終えた第１移動子２０の方へと前進させられ、や
がて、第４図に示すように第１移動子２０と連係
させられる。この時、第１ピストン２４の上面に
プランジヤー４７が当接するから、弁４５は開
く。第２移動子２２が前進を終える時には、着座
部２８ａはピストン２４の上部テーパー面２４ｂ
と当接するから、排出室４４は、その時開いた弁
４５と導管４６とを介して完全に排出されること
になる。同時に、トリガー室３５もブリードロ３
５ａと導管４６とを介して徐々に排出される。

その後、第１移動子２０と第２移動子２２とは
共に連係して初期位置へ復帰するのではあるが、
これはソレノイド弁４０が閉じた後に下記のよう
にして行なわれる。即ち、第１移動子２０の前進
終了に応じて、制御パルス３８ａの期間経過に伴
つて弁４０が閉じると、気槽室３４に圧縮空気が
導管４２を介して供給される。ところが、この時
弁４５は開いているから、排出室４４と、導管４
３を介してこの排出室４４に連通している空圧作
動弁５１の下端室６４とは、導管４６を介して外
部へ排出されており、そのため前述のように第３
移動子５２が下降する。第３移動子５２が下降す
ると、復帰室４９は空圧装置５０との連通を断た
れ、導管５５、中空部５６、排出管５７を介して
外部と連通するようになる。

従つて、第２移動子２２を前進させるのに用い
た復帰室４９内の圧縮空は外部に放出されること
になる。このように復帰室４９が充分排出される
と、ピストン２８と３０の表面面積の差により、
第１および第２移動子２０と２２が互いにくつつ
いたまま初期位置へ復帰するようになる。それに
伴つて、水中衝撃銃９は、次のサイクルの動作を
行う態勢に入る。

要するに、圧縮空気源と空圧作動弁５１とを水
中音波発生器１０に接続して、気槽室３４に圧縮
空気を常時供給するようにしてある。

そして、気槽室３４とトリガー室３５との間に
常閉型電磁弁装置、即ち、ソレノイド弁４０を設
けて、この弁４０が励磁されると、気槽室３４内
の圧力がこの弁４０を介してトリガー室３５に供
給され、それにより、第１移動子２０が前進駆動
される。このように第１移動子２０が前進駆動さ
れれば、噴射室３３の内部における水、即ち、水
弾１２が噴射孔１９を介して周囲の水中に噴流８
として発射されるのである。

その後空圧作動弁５１が作動して、復帰室４９
に圧縮空気がコンプレツサー４１より送られるよ
うになり、それにより第２移動子２２が前進し
て、すでに前進した第１移動子２０と連係し、そ
れに伴つて、気槽室３４に再び圧縮空気が送られ
るようになる。気槽室３４にこのように再び圧縮
空気が送り込まれると、第１図移動子２０と第２
移動子２２とが共に連れ立つて初期位置へ復帰す
るようになり、復帰とともに水中衝撃銃の１サイ
クルの動作が終る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置を示すものであつ
て、第１および第２移動子が共に初期位置にある
状態を示す縦断面図、第２図は、第１図の装置に
おいて、第１移動子のみが前進を終えたところを
示す縦断面図、第３図は、第１図の装置におい
て、第２移動子が前進の途上にあるところを示す
縦断面図、第４図は、第１図の装置において、第
２移動子も前進を終えたところを示す縦断面図、
第５図は、第１および第２移動子が共に復帰行程
の途上にあるところを示す縦断面図、第６図は、
第１図の装置に用いた空圧装置と空圧作動弁の拡
大詳細図を示す。 １４……筐体、１５……径小中空部、１６……
径大中空部、２０……第１移動子、２２……第２
移動子、２４……第１ピストン、２６……第２ピ
ストン、２８……第３ピストン、３０……第４ピ
ストン、３３……噴射室、３４……気槽室、３５
……トリガー室、４０……ソレノイド弁、４４…
…排出室、４５……常閉弁、４９……復帰室、５
０……空圧装置、５１……空圧作動弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１および第２中空部を備え、一端に水弾噴
   射孔を有するほぼ筒状の筐体と、前記第１中空部
   に摺動自在に収納された第１ピストンおよび該第
   １ピストンと連結された第２ピストンとからなる
   第１移動子と、前記第１中空部に摺動自在に収納
   された第３ピストンおよび前記第３ピストンと連
   結されて、前記第２中空部に摺動自在に収納され
   た第４ピストンとからなり、その内部に前記第２
   ピストンを摺動自在に収納する第３中空部が形成
   されている第２移動子とで構成され、前記第１お
   よび第３ピストンとの間に排気室が、また、前記
   第２中空部において、前記第４ピストンと筐体の
   他端との間に復帰室が、更に、第１および第２移
   動子との間に気槽室が形成され、前記第２および
   第４ピストンとの間に形成されるトリガー室と前
   記気槽室とを連結する流体回路上に常閉型電磁弁
   を設けてなる水中音波発生器よりなる装置におい
   て、前記水中音波発生器に圧縮空気源と空圧作動
   弁装置をと接続して前記気槽室に圧縮空気源から
   の圧縮空気が常時供給されるようにする一方、前
   記常閉型電磁弁が励磁されると、気槽室から前記
   トリガー室に圧縮空気を導入し、それにより前記
   第１中空部の一部であつて、前記水弾噴射孔に連
   なる水弾噴射室内の水弾を高速噴流として噴射す
   べく前記第１移動子を急激に前進させるように
   し、前記空圧作動弁装置は、前記復帰室へも圧縮
   空気源からの圧縮空気を供給して前記第１移動子
   に向かつて第２移動子を前進させて、その第１移
   動子と連係させた後に、第１および第２移動子を
   共にもとの位置に戻すように構成したことを特徴
   とする水中衝撃音波発生装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のものであつ
   て、前記空圧作動弁装置は、１サイクルの動作中
   に、前記復帰室を外気と連通させたり、圧縮空気
   源からの圧縮空気を前記復帰室に供給するように
   なつていることを特徴とする水中衝撃音波発生装
   置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載のものであつ
   て、前記排気室は、前記第２移動子の内部を延在
   する管路を介して前記空圧作動弁装置の圧縮空気
   出力供給管路と連通していることを特徴とする水
   中衝撃音波発生装置。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
   一項に記載のものであつて、前記空圧作動弁装置
   が、第４、第５、第６中空部を備えた本体と、前
   記第４中空部と第５中空部に摺動自在に収納され
   た第５および第６ピストン、並びに前記第６中空
   部に遊嵌された第７ピストンとで構成された第３
   移動子とからなり、前記本体の内部にその本体の
   一方端と前記第５ピストンとの間に第１作動室
   が、また、前記本体の他端と前記第６ピストンと
   の間に第２作動室が形成されており、前記第１室
   には、第３移動子の内部に形成した軸路と放射路
   とを介して前記圧縮空気源からの圧縮空気が常時
   供給され、また、前記排気室と前記復帰室とは、
   夫々、前記第２作動室と前記第６中空部に常時連
   通していることを特徴とする水中衝撃音波発生装
   置。