JPS6314311B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はエネルギを急激に放出するのに使用
される装置に関し、特に、本発明は、弾性波探鉱
中に生ずる反射波または屈折波を観測するため、
空気等加圧気体を水中に放出するのに使用される
エヤガン等震音源に関する。

従来のエヤガンは、500〜8000lb／in²（3.448×
10⁶〜15.16×106ニユートン／m²）に圧縮された
普通空気である、圧力気体を含む。弁機構は機械
的、空気圧力または流体圧力により作動され数ミ
リ秒間にわたり圧縮空気を急激に放出して音響衝
撃を発生する。

一般に、従来のエヤガンは少なくとも２つの
室、制御室と発射室とを有する。普通、これら２
つの室は制限調整通路を介し互いに流体連通して
いるので、空圧は２室間で均圧される。発射室に
は排気口を備え、これら排気口は、ガンを開けた
とき、摺動スリーブ、ピストン、またはプランジ
ヤ弁等弁によつて密閉される。どんな型の弁も面
積の異なる面を２つ有する。制御室内の空気圧を
うける弁面の方が面積が大きい。従つて、２つの
弁面に作用する差力による弁を閉弁し排気口を密
閉する。ガンを発射するには、制御室内の圧力を
下げるか、または発射室内の圧力をわずかに上げ
るかして差力は反転される。発射室内の空気が排
気口から爆発的に逃げるように発射室内の圧力に
より弁を急激に開弁させる。排気口を開くには、
弁を一方向にのみ移動させる。反対方向に移動す
ると、弁は排気口を閉じる。

上記のように、エヤガンに使用される弁部材は
スリーブまたはプランジヤ型及びピストン型であ
る。スリーブまたはプランジヤ弁部材は作動体ま
たは駆動機構によつてシートにたいし移動され、
排気口を通つて高圧空気が逃げないようにする。
ついで、作動体は、排気口の平面と平行な方向に
弁部材を移動させシートから離す。ピストン型に
おいて、弁部材は排気口の平面と垂直に移動す
る。すべての弁型において、作動または駆動機構
は弁部材を一方向に駆動して排気口を開く。その
後、作動体は弁部材の運動方向を逆転してシート
に戻すので発射室は再装填される。弁作動体は大
きな力を制御しなければならず、典型的には、そ
の機能を果すためにいくつかの複雑な拡大段階が
必要である。

ウエークフイールド所有の米国特許第3638752
号は、シートに当接して排気口を閉じる円筒形摺
動スリーブ弁を使用したエヤガンを開示してい
る。オツテストツド所有の米国特許第3039292号
はプランジヤ型弁部材を開示している。典型的な
ピストン型弁はエウイング所有の米国特許第
3276534号及びシエルミンスキ所有の第3310128号
に示されている。

従来の上記ガンの２つの大きな欠点は、作動速
度と、大きな力を制御するのに必要な弁作動体ま
たは駆動機構の複雑性とである。

従来のエヤガンは、作動速度が低いため空気を
無駄にしていた。弁部材の運動反転、すなわち、
弁を開弁する第１方向運動及び弁を開弁する逆方
向運動が必要なため、排気口が開いたままでいる
時間が不可避的に長くなる。もちろん、圧縮空気
は、発射サイクル中弁が開いている全期間中発射
室から発出する。有用な音響エネルギを発生する
のは、丁度弁部材が最初、排気口を開くときにみ
られる、空気が最初発散するときだけであること
は知られている。さらに空気を放出しても音響パ
ルスの強さに寄与することはなく、無駄である。

この発明の一般的目的は、各発射サイクル中に
圧縮空気の消費量が少なくなるように弁を早く作
動させることによつて、従来可能とされていた空
気圧縮機よりも小型のものを使用させるようにし
たエヤガンを提供することにある。この発明の他
の目的はガンの複雑性を少なくすると共に、調整
通路及び多段ポペツト・ソレノイド案内弁を排除
することにある。

この発明は、各発射サイクル中の圧縮気体の消
費量を少なくしかつ、可動部分を少なくした、高
圧気体を水中に放出する震音源を提供する。

圧縮気体を収容する室を設け、この室は気体が
放出される排気口を有する。弁部材は室内に運動
するように取付けられ、排気口を閉塞するように
いくつかの密封位置に排気口にたいし位置決めさ
れる。弁部材には貫通オリフイスを有する。弁部
材は、オリフイスが排気口と整列する発射位置を
介し、一方の密封位置から他の密封位置へ、方向
を逆にしないで、連続運動状に作動体によつて移
動される。

ガンを再び発射させるには、弁部材を第１密封
位置に復帰させる。さらに発射させるには、弁部
材を交互行程で２位置間で前後に駆動し、各行程
で一回発射するようにする。

本発明の一実施例において、弁部材は、作動体
によつて、直線運動で排気口の平面と平行に移動
される、オリフイスを有する弾性的に取付けられ
た低摩擦パツドを含む。

この発明の他の実施例において、室内の圧縮気
体の一部を使用して弁作動体を駆動する。

この発明の他の特徴と利益とは図面と以下の説
明とによりさらに理解される。

この発明の震音源は、水中をボート１２によつ
て引かれ水中で音響パルス１６を発生するエヤガ
ン１０（第１図）である。音響パルスがガン１０
から外方に移動すると、パルスは表面下の層１８
に突き当つてから、そこから反射されて震音波ま
たは信号２０となる。

反射した震音波２０は長いストリーマ・ケーブ
ル２２に取付けた（図示せざる）水中聴音器によ
つて検出される。ストリーマ・ケーブル２２はボ
ート１２によつて引かれて深さ調整器２４によつ
て所望深さに保持される。検出された震音波は電
気信号に変換され、周知の手段によつてボート１
２上の記録装置２６に伝達される。

エヤガン１０は取付け枠または添ロープ２８に
よつてボート１２から懸垂され、添ロープ２８は
ガンの対向端の突片３０，３２によつてガン１０
に固定されている。

一実施例において、ガン１０（第２図）は円筒
形外側ハウジング３４を有し、このハウジング
は、タイボルト４０，４２とナツト４４，４６，
４８，５０とによつて一体に固定される２つの端
板３６，３８間に締付けられている。実際には、
４組のタイボルト及びナツトが使用されるが第２
図には２組だけが示されている。ハウジング３４
は、夫々端板の内面に加工されている肩部４９，
５１に嵌合する。肩部４９，５１の周囲に設けた
Ｏリング５２，５４によりハウジング３４と端板
３６，３８との間を気密密封する。外側ハウジン
グと端板３６，３８とにより密閉室を画成する。
外側ハウジング３４には、その円周に半径方向に
配設された４つの長穴形状排気口５６，５８，６
１，６２を有する。図示のものは長穴であるが、
他の形状としてもよい。また、組立て法はボル
ト・ナツトが好ましいが他の構造としてもよい。

中空円筒形ボス５７，５９が端板３６，３８の
内面に固定されている。これらボスは所定位置に
溶接された後、所望の大きさに加工される。ボス
の外径はハウジング３４の内径よりもいく分小さ
くし、後述する摺動シヤツトル組立体または作動
体６０のため及びこれを支持するあき場所を作
る。突片３０，３２は端板３６，３８に溶接され
て引き添ロープ２８（第１図）を収容する。ハウ
ジング３４と端板３６，３８とは鋼等大きな抗張
力を有する金属で作られ、ガンが後述のように圧
力をうけたとき破裂しないようになつている。

管状シヤツトルまたは作動組立体６０はボス５
７，５９のまわりのハウジング３４内に嵌合し、
そして、端板３６，３８上の肩部４９，５１の一
部を形成する停止部６３，６４間で前後自在に摺
動する。ハウジングとボスとの間及びシヤツトル
６０の端部６６，６８と停止部６３，６４との間
の空間は、外側ハウジング３４と端板３６，３８
とによつて画成される室内に環状副室７０，７２
を形成する。シヤツトル６０の各端部に取付けた
Ｏリング７４，７６，７８，８０により副室７
０，７２が、ボス５７，５９の内部と管状作動体
６０とによつて形成される内室８２との流体連通
を密封する。作動体６０は、ハウジング３４を介
しキーみぞ８６にねじ込んだスタツド８４によつ
て半径方向の回転が抑制され、キーみぞ８６は作
動体の外面の一部に沿つて加工形成されている
（第２図及び第５図）。作動体６０は、それが前後
摺動するとき最小慣性を表わすようになるべくア
ルミニウムで作られる。

２つの端部６６と６８との中間で４つの開口８
８，９０，９２，９４が作動体６０に判径方向に
切込まれている（第２図及び第３図参照）。図示
のように、これら開口は矩形であるが、他の形状
にしてもよい。長穴形状オリフイスまたは通気口
１０４，１０６，１０８，１１０を有する４つの
密封パツド９６，９８，１００，１０２は、シヤ
ツトル６０の対応開口８８，９０，９２，９４内
にすべり込むように取付けられている。これら密
封パツドは作動体６０の弁部材を形成する。これ
ら密封パツドは、ニラトロン（Nilatron）等硬
質耐久性低摩擦プラスチツクで都合よく作られ
る。パツドは切込まれてその対応する開口に滑り
ばめする。外面はわん曲されてハウジング３４の
内側わん曲壁面３５の曲面と一致している。パツ
ドは所定位置に保持され、バネ保持部材１１２，
１１４によつてハウジング３４の内壁３５に抗し
て浮かぶ。バネ保持部材が好ましいが、ブラケツ
ト等他の手段を使用して、ガンが使用されていな
いとき、パツドが作動体の開口から落ちないよう
にする。後述するように、使用時、内部空気圧に
よりハウジング壁にパツドを所定位置に保持す
る。作動体６０の壁厚は、ボス５７，５９とハウ
ジング３４の内壁３５との間に小さいすきまが形
成されそれでシヤツトルが摺動自在になる厚みと
する。長穴オリフイスまたは通気口１０４，１０
６，１０８，１１０の大きさはハウジング３４の
長穴付排気口５６，５８，６２と同じにするかま
たは、設計条件により、それよりも大きくまたは
小さくする。同様に、円形穴等他の形状にしても
よい。

端板３６は作動流体入口１１６と発射空気入口
１１８とを備えている。端板３８は作動流体入口
１２０があるだけである。第６図の配管図で後述
するように、圧縮空気または圧力流体が（第２図
には示されていない）ホースを介し前記入口に供
給される。

ガンの作動原理はつぎの通りである（作動流体
は圧縮空気とする）。ガンを作動させる可きとき
には、圧縮空気は入口１２０から導入される。環
状副室７２に進入して、圧縮空気は作動体６０を
右側へ駆動することにより端面６６は停止部６３
に接する。第４図において、密封パツドまたは弁
９６は、第１密封位置において、ハウジング３４
の排気口５６を閉塞する。なお、他の３つの排気
口ももちろん同様に対応するパツドによつて閉塞
される。排気口が密閉されると、発射空気が、入
口１１８を介してシヤツトル６０内の中央室８２
に導入される。発射空気圧は2000〜6000psi（140
Kg／cm²〜420Kg／cm²）の範囲である。室８２内の
空気の力により４つの密封パツドをハウジング３
４の内壁３５に押圧すると、排気口５６，５８，
６１，６２はしつかり密閉される。そこでガンは
準備ができる。

ガンを発射すると、空気は環状副室７２から急
激に放出され、同時に圧縮空気は入口１１６を介
し副室７０内に導入され、作動体６０と停止部６
４に抗して衝撃的に左側へ加速させ。密封パツド
または弁は第２密封位置にされる。オリフイス１
０４，１０６，１０８，１１０が排気口５６，５
８，６１，６２を通ると、排気口は瞬時開き、室
８２の圧縮空気の一部は爆発的に逃げて所望の音
響パルスを創成する。従つて、一直線運動におい
て、シヤツトルは連続迅速に、一方の密封位置か
ら他方の密封位置へ移動する。排気口が開く実際
の時間は約数ミリ秒である。ガンを２度目に発射
するには、上記行程を逆にし、環状副室７０内を
空気を排出し、環状副室７２を再加圧してシヤツ
トルを駆動し右側に戻せばよい。シヤツトルが、
はじめ一方向に、つぎに他方向へ交互に前後行程
で駆動されるとガンは繰返し駆動されて、密封パ
ツドオリフイスが各行程中対応する排気口を通つ
てこれに整列する毎に音響パルスを発する。

ボス５７，５９の長さは重要ではない。これら
ボスはただ作動体６０の案内となつたり、作動体
６０及び弁部材または密封パツド９６，９８，１
００，１０２が一方または他方の位置にあると
き、環状副室７０または７２を作るだけである。
実際に、２つのボスは延長し、外側ハウジング３
４の排気口５６−６２の直向いの１つまたは複数
の通気口を有する（図示せざる）連続管状部材を
形成することができ、それで圧縮空気は、作動体
６０が前後行程を行うとき、排気口を介し内室８
２から逃げ得る。従つて、ガン組立体は、端板３
６，３８によつて両端を密閉された外側管状ハウ
ジング３４と、ハウジング内で同心かつ運動する
よう取付けられた第１内側管状部材６０と、管状
部材６０の内面に密封され、２部分５７と５９に
分割された第２管状部材とより成ることが出来
る。

パルス形状、放出エネルギ及び消費空気量は、
排気口の形状及び大きさならびにシヤツトルの移
動速度の設計パラメータによつて調節できる。一
方、シヤツトル速度は、環状室７０または７２の
一方からの放出空気の速度及び、対向室内への新
しい圧縮空気の流量によつて調整される。作動空
気（または、もし使用されれば圧力流体）の圧力
は重要ではないが、この圧力は、密封パツドまた
は弁９６，９８，１００，１０２及びハウジング
３４の内壁３５にたいし押圧するＯリングの付着
及び摩擦に打勝てる大きさでなければならない。
十分な圧は1500〜2000psi（105Kg／cm²〜140Kg／
cm²）間である。

ガン１０を作動するのに有用な配管図が第６図
に示されている。空気圧縮機１２２（第１図及び
第６図）は所望発射空気圧の圧縮空気を供給す
る。空気は接続部１２４に送られ、ここで空気の
一部は管路１１８を通つてガン１０の室８２（第
２図）内に送られる。空気の他部分は減圧弁１２
６を介して２位置、３方弁１２８に流入する。一
方の位置において、空気は管路１１６を介しガン
１０の一端から排気されまた管路１３２を介し通
気され、同時に空気は管路１２０を介しガン１０
の他端に導入されガンを発射する。３方弁１２８
の他方の位置において、逆作動を行う。図示の弁
１２８は手動弁であるが、実際には、この弁は適
当な手段によつて動力駆動される。圧力駆動流体
が好ましい場合には、第６図の配管系統は公知手
段によつて適切に変型してよい。

この発明は以上、浮動密封パツドまたは弁を使
用し排気口を閉塞する一実施例について説明し
た。これら密封パツドを排除して、オリフイス１
０６〜１１０の各側に１つずつ２つのＯリングに
代用させ、シヤツトルの外周を取り囲み、ハウジ
ング３４の内壁３５に当接させてもよい。第７図
及び第８図は他の実施例の断面図を示し、作動体
６０は第７図では開放され、第８図では閉じてい
る。第７図において、オリフイス１０４，１０６
（オリフイスは２つ図示されているが４つまたは
それ以上を使用してもよい）は作動体６０の壁に
直接切り込まれている。Ｏリング１４０，１４２
はハウジング３４の排気口５６をまたいでシヤツ
トルを取り囲んでいる。オリフイスまたは通気口
１０４，１０６が第７図のように排気口５６と５
８に整列するときを除き、ハウジング３４の内壁
３５に当接するＯリング７８，８０，１４０，１
４２，７４及び７６は排気口５６が、環状副室７
０，７２及びシヤツトル６０の内室８２と連通し
ないよう閉塞する。作動体６０が停止部６３に駆
動されると（第８図）、Ｏリング７８と１４０は
排気口５６と５８を閉塞させる。シヤツトル６０
が反対の停止部（第７図または第８図には示され
ていない）に駆動されると、排気口５６と５８は
Ｏリング７４と１４２によつて閉塞される。

同様に、図示の排気口は長穴であるが、各々を
比較的大径の単一円形穴としてもよく、または、
１組の半径方向に設けた小さい穴を長穴の代りに
使用してもよい。または、排気口を長穴とし、密
封パツドのオリフイスを、長穴の長辺部に沿つて
分配された小さい穴としてもよい。

図示例では、相手オリフイスを有する１組の４
つの半径方向に設けた排気口のみが示されてい
る。しかし、各々、排気口及び相手オリフイスを
４つ以上有する数組をガンの長手に沿つて間隔を
おいて分配してもよい。

本発明は圧縮空気を使用してシヤツトルを作動
する形式について説明された。なお、シヤツトル
は加圧流体によつても同じく作動されるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は弾性波探鉱にエヤガンを使用する方法
を示す略図、第２図は第１図に略示したガンの詳
細横断面図、第３図は第２図の線３−３′につい
ての横断面図、第４図は密閉位置にあるシヤツト
ルの部分横断面図、第５図は第２図の線５−５に
ついての横断面図、第６図はこの発明のガンを作
動するのに使用する配管線図、第７図はシヤツト
ルを中心にして示しＯリングを使用する他の実施
例の断面図、第８図は排気口を閉塞した第７図と
同様な断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕、１０……エヤガン、
１２……ボート、１６……音響パルス、２２……
ストリーマ・ケーブル、３４……外側ハウジン
グ、５２，５４，７４，７６，７８，８０，１４
０，１４２……Ｏリング、５６，５８，６１，６
２……排気口、５７，５９……中空円筒形ボス、
６０……作動体（シヤツトル）、７０，７２……
副室、８２……内室、８８，９０，９２，９４…
…開口、９６，９８，１００，１０２……密封パ
ツド（弁部材）、１０４，１０６，１０８，１１
０……通気口（オリフイス）、１１２，１１４…
…ばね保持部材、１１６，１２０……流体入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気体を水中に圧力放出する震音源において、
   気体を放出させる排気口５６を有し気体を収容す
   る室８２と、この室内で運動するよう取付けられ
   かつ複数の密封位置において排気口にたいし位置
   決めできるようにし該室からの気体の放出を阻止
   し、さらに貫通オリフイス１０４を有する弁部材
   ９６と、オリフイス１０４が排気口５６と整列し
   て気体の一部を放出する開放位置を介し第１密封
   位置から第２密封位置へ弁部材を連続運動状に急
   速に移動させる作動体６０とを有することを特徴
   とする震音源。 ２ 作動体は、気体の一部を再び放出する開放位
   置を介し第２密封位置から第１密封位置へ連続運
   動状に弁部材を急速に復帰させる手段を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の震
   音源。 ３ 弁部材は、室内の気体の圧力によつて第１密
   封位置の排気口に押圧される可撓的に取付けられ
   た密封面を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の震音源。 ４ 密封面は、弁部材の運動に抵抗する摩擦が減
   少されるように室と接触する低摩擦材よりなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の震
   源音。 ５ オリフイス１０４は低摩擦材に貫通すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれかに記載の震音源。 ６ 作動体手段は、第２密封位置に第２副室７２
   を形成するため第１密封位置の該室に第１副室７
   ０を形成する密封手段７４，７６，７８，８０
   と、第１密封位置の第１副室７０にたいし及び第
   ２密封位置の第２副室７２にたいし圧力流体を加
   えて２位置間の弁部材を駆動する手段１１６，１
   ２０とを有する特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の震音源。 ７ 該室は細長であり、作動体はその内部で弁部
   材を直線運動状に移動させることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記
   載の震音源。 ８ 前記弁部材の運動は前記排気口の平面に平行
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第７項のいずれかに記載の震音源。 ９ 前記加圧流体は圧縮可能な気体であり、前記
   駆動手段は水圧作動されることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の震信号発生機。 １０ 両端部が密閉され内部に該室８２を形成す
   る外側管状ハウジング３４を有し、該作動体６０
   は外側ハウジングと同心をなす内外表面を有し前
   記ハウジング内で運動するように取付けられた第
   １内側管状部材を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第９項に記載の震音源。 １１ 弁部材は、外側ハウジングの内面３５と摺
   動接触する内側部材の外面に取付けられたオリフ
   イスを包囲する１対の密封リング１４０，１４２
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項に記載の震音源。 １２ 内側管状部材６０は開口８８を有し、弁部
   材は、オリフイス１０４を有し開口に取付けられ
   る弾性材よりなる密封パツド９６を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第９項及び第１０項に
   記載の震音源。 １３ 外側ハウジング３４の内面３５にたいし開
   口内のパツドを押圧する保持部材１１２を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項及び第１
   ０項に付加された場合の特許請求の範囲第１２項
   に記載の震音源。 １４ 前記外側ハウジング３４に固定されかつ前
   記第１管状部材６０の内面にたいし密封される通
   気口を有する第２内側管状部材５７，５９を備え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記
   載の震音源。 １５ 水中に音響パルスを発生する震信号発生機
   において、排気口５６を有する密閉ハウジング３
   ４と、加圧気体を収容し前記ハウジング内に前後
   運動するように取付けられ開口８８を有するシヤ
   ツトル６０と、前記排気口を解放可能に密封す
   る、前記開口に取付けられオリフイス１０４を有
   する密封パツド９６と、前記密封パツド・オリフ
   イス１０４が前記排気口５６を通るごとに、前記
   排気口と整列しこれを開いて前記加圧気体の一部
   を放出するように前記シヤツトルを交互前後行程
   に駆動する手段とを有することを特徴とする震信
   号発生機。