(57)【要約】      （修正有）【課題】深海ナビゲーションに対する位置決めシステム用の水中音源を提供する。【解決手段】水中音源は、音響ドライバと、音響ドライバの制御装置と、音響ドライバに音響的に結合された共振管とを含む。共振管は、１対のスロット付き部分を有し、各スロット付き部分は、共振管の長さに沿った、共振器管の高調波の節に対応する位置に配置される。音システムは、共振管の二重共振特性により規定された帯域幅に含まれる出力信号を放出するように構成される。音源はまた、共振管の周りに配置された１対の同軸の管状スリーブを含むことができ、各スリーブは、スロット付き部分の１つを摺動可能に覆い、かつ広範囲にわたって管の共振周波数を調整するように構成される。高周波数端部において、スロットが開かれたとき共振管の周波数応答は二重共振の形態をとる。【選択図】図１
2018198419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管と、を備え、前記共振器管が、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分、をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第１の位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第２の位置に位置し、
前記音響ドライバの前記制御装置は、前記水中音源の出力信号が、前記共振器管の周波数応答によって規定される帯域幅内になるように制御すべく構成される、水中音源。
【請求項２】
前記共振器管は、前記共振器管の前記全長の１０分の１から、前記共振器管の前記全長の半分までの範囲内にある外径を有する、請求項１に記載の水中音源。
【請求項３】
前記第１のスロット付き部分の前記第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのそれぞれは、前記共振器管の半径の１０分の１と前記共振器管の前記半径の半分の範囲に含まれる幅を有し、
前記第２のスロット付き部分の前記第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのそれぞれは、前記共振器管の前記半径の１０分の１と前記共振器管の前記半径の半分の範囲に含まれる幅を有する、請求項１に記載の水中音源。
【請求項４】
前記第１のスロット付き部分および前記第２のスロット付き部分は、それらの間に前記共振器管の中間セクションを規定し、
前記共振器管の前記第１のスロット付き部分および第１の端部は、それらの間に前記共振器管の第１の端末セクションを規定し、また、
前記共振器管の前記第２のスロット付き部分および第２の端部は、それらの間に前記共振器管の第２の端末セクションを規定する、請求項１に記載の水中音源。
【請求項５】
前記第１の端末セクションは第１のセクション長さを有し、前記第２の端末セクションは第２のセクション長さを有し、前記中間セクションは中間セクション長さを有しており、前記中間セクション長さは、前記第１のセクション長さとは異なり、かつ前記中間セクション長さは、前記第２の長さとは異なる、請求項４に記載の水中音源。
【請求項６】
前記第１のスロット付き部分の前記少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのうち第１のものは、前記中間セクションの第１の端部と、前記第１の端末セクションの第１の端部とを接続する第１のブリッジによって分離され、
前記第２のスロット付き部分の前記少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのうち第２のものは、前記中間セクションの第２の端部と、前記第２の端末セクションの第１の端部とを接続する第２のブリッジによって分離される、請求項４に記載の水中音源。
【請求項７】
前記共振器管の周波数応答は、第１の共振周波数および第２の共振周波数により規定される二重共振伝達関数を含み、前記帯域幅は、前記第１の共振周波数と前記第２の共振周波数との平均として規定される中間周波数の１０％〜１５％の間である、請求項１に記載の水中音源。
【請求項８】
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分、をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置する、前記共振器管と、
第１の同軸の管状スリーブおよび第２の同軸の管状スリーブであって、
前記共振器管は、前記第１の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の外側表面の第１の部分と、前記第１の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第１の間隙を形成し、
前記共振器管は、前記第２の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の前記外側表面の第２の部分と、前記第２の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第２の間隙を形成し、
前記第１の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の第前記１の部分の上を摺動するように構成され、前記第２の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第２の部分の上を摺動するように構成される、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと、を備え、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより覆われ、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより覆われたとき、第１の音響モードで動作するように構成され、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより露出され、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより露出されたとき、第２の音響モードで動作するように構成される、水中音源。
【請求項９】
前記第１の間隙は、１ｍｍ〜５ｍｍの間の範囲の幅を有し、前記第２の間隙は、１ｍｍ〜５ｍｍの間の範囲の幅を有する、請求項８に記載の水中音源。
【請求項１０】
前記音響ドライバの前記制御装置は、前記水中音源が前記第１の音響モードで動作するように構成されたとき、少なくとも部分的には前記第１の同軸の管状スリーブの位置および前記第２の同軸の管状スリーブの位置に基づいて決定される管の共振周波数になるように、前記音響ドライバの出力周波数を制御すべく構成される、請求項８に記載の水中音源。
【請求項１１】
前記音響ドライバの前記制御装置は、前記共振器管の周波数応答により規定される帯域幅内になるように、前記水中音源の出力信号を制御すべく構成される、請求項８に記載の水中音源。
【請求項１２】
水中音システムであって、
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置する、前記共振器管と、
第１の同軸の管状スリーブおよび第２の同軸の管状スリーブであって、
前記共振器管は、前記第１の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の外側表面の第１の部分と、前記第１の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第１の間隙を形成し、
前記共振器管は、前記第２の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の前記外側表面の第２の部分と、前記第２の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第２の間隙を形成し、
前記第１の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第１の部分の上を摺動するように構成され、かつ前記第２の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第２の部分の上を摺動するように構成される、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと、を備え、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより覆われ、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより覆われたとき、第１の音響モードで動作するように構成され、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより露出され、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより露出されたとき、第２の音響モードで動作するように構成される、前記水中音源と、
前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと機械的な伝達状態にあるリードねじを備える伝動機構と、
前記伝動機構と機械的な伝達状態にあり、かつ前記リードねじに回転運動を与え、それにより前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブを移動させるように構成された、モータと、
水圧ハウジングであって、その外側表面が、前記伝動機構および前記モータと機械的な伝達状態にあり、かつその内側が、前記モータを制御し、かつ前記モータに電力を供給するように構成された１つまたは複数の電気的な構成要素を収納するように構成される、水圧ハウジングと、を備える、
水中音システム。
【請求項１３】
前記リードねじは、前記リードねじが前記モータにより回転されたとき、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブを反対方向に対称的に移動させるように構成される、請求項１２に記載の水中音システム。
【請求項１４】
前記伝動機構は、水が前記伝動機構と接触するのを防止するように構成された、オイルで充填された１つまたは複数のベローズで覆われる、請求項１２に記載の水中音システム。
【請求項１５】
水中で信号を送信する方法であって、
水中音源を提供するステップであって、前記水中音源が、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の全長に沿った第１の位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第２の位置に位置する、前記共振器管と、を備える、前記ステップと、
前記制御装置により、前記水中音源の出力信号を、前記共振管の周波数応答により規定される帯域幅内になるように制御するステップと、を含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
本出願は、２０１７年４月１３日に出願された「ＬＯＷ−ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＢＲＯＡＤＢＡＮＤ  ＳＯＵＮＤ  ＳＯＵＲＣＥ  ＦＯＲ  ＵＮＤＥＲＷＡＴＥＲ  ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国特許仮出願第６２／４８５，１７７号の優先権の利益を主張するものであり、その開示を全体的に、かつすべての目的に対して参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
政府利益に関する陳述
本発明は、深海ナビゲーションに対する位置決めシステム（ＰＯＳＹＤＯＮ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｄｅｅｐ  Ｏｃｅａｎ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）、正確な海洋問合せ、ナビゲーション、およびタイミング（ＰＯＩＮＴ：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｏｃｅａｎ  Ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ、ａｎｄ  Ｔｉｍｉｎｇ）プロジェクトに関する、米国国防総省の国防高等研究計画局（ＤＡＲＰＡ）により与えられた契約番号Ｎ６６００１−１６−Ｃ−４００３に関連する下請け契約番号１４６０３の下で米国政府の支援を受けて行われたものである。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
本出願は、「ＢＲＯＡＤＢＡＮＤ  ＳＯＵＮＤ  ＳＯＵＲＣＥ  ＦＯＲ  ＬＯＮＧ  ＤＩＳＴＡＮＣＥ  ＵＮＤＥＲＷＡＴＥＲ  ＳＯＵＮＤ  ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ」と題する米国特許第８，６７０，２９３号、「ＶＥＮＴＥＤ−ＰＩＰＥ  ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ」と題する米国特許第４，８５５，９６４号、および２０１６年９月のＯＣＥＡＮＳ  ２０１６  ＭＴＳ／ＩＥＥＥ  ＭｏｎｔｅｒｅｙにおけるＡｎｄｒｅｙ  Ｋ．Ｍｏｒｏｚｏｖ他による「Ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｔｕｎａｂｌｅ  ｓｏｕｎｄ  ｓｏｕｒｃｅｓ  ｆｏｒ  ｏｃｅａｎ  ａｎｄ  ｂｏｔｔｏｍ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、１５  ｙｅａｒｓ  ｏｆ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｈｉｓｔｏｒｙ」と題する非特許文献の開示に関連し、その開示を全体的に、かつすべての目的に対して参照により本明細書に組み込む。
【０００４】
調整可能な水中オルガン管音源の一態様の最初のテストが、２００１年１１月９日に成功裏に行われた。調整可能な音源は、任意の深さの水中で動作するその能力を含む多くの有用な特性を有していた。加えて、その出力は、基本的に、望ましくない高周波数の高調波を含まなかった。音源の音響ドライバは、基準の周波数変調信号の周波数および位相に一致するように調整された。やがて、この調整可能な水中オルガン管は、様々な関連するデバイスの基礎を形成した。いくつかの例では、関連するデバイスは、約２００〜３００Ｈｚの帯域幅を有するように設計された。いくつかの他のデバイスは、その出力の周波数を線形に掃引するように設計された。いくつかの例では、掃引範囲は、約１４０Ｈｚから約２０５Ｈｚであった。いくつかの例では、掃引範囲は、約５００Ｈｚから約１０００Ｈｚであった。いくつかの他の例では、掃引範囲は、約８００Ｈｚから約１２００Ｈｚであった。いくつかの例では、音源は、約１秒間、周波数範囲を掃引することができた。一例では、音源は、数分間、出力周波数の範囲を掃引するように構成された。一例では、１３５秒間にわたって線形にその出力範囲を掃引するように構成された調整可能な音源が、海洋音響トモグラフィ測定を行うために使用された。別の例では、調整可能な音源は、８０秒の狭帯域チャープを放出するように構成された。
【０００５】
別の例では、調整可能な水中音源が、掃引周波数アレイの底部に配置されて、深い水中の地質学的形態の高解像度地震イメージングを生成している。このようなイメージングは、ビーム形成およびビーム操作された地震信号を使用して、地質学的構造の高解像度イメージングを生成することにより得られ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様では、水中音源は、音響ドライバと、前記音響ドライバの制御装置と、前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管と、を含んでもよい。前記共振器管は、第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを含む第１のスロット付き部分、および、第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを含む第２のスロット付き部分、をさらに含んでもよい。前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定してもよい。前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第１の位置に位置し、前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第２の位置に位置してもよい。前記音響ドライバの前記制御装置は、前記水中音源の出力信号が、前記共振器管の周波数応答によって規定される帯域幅内になるように制御すべく構成されてもよい。
【０００７】
前記水中音源の一つの態様では、前記共振器管は、前記共振器管の前記全長の１０分の１から、前記共振器管の前記全長の半分までの範囲内にある外径を有する。
【０００８】
前記水中音源の一つの態様では、前記第１のスロット付き部分の前記第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのそれぞれは、前記共振器管の半径の１０分の１と前記共振器管の前記半径の半分の範囲に含まれる幅を有し、前記第２のスロット付き部分の前記第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのそれぞれは、前記共振器管の前記半径の１０分の１と前記共振器管の前記半径の半分の範囲に含まれる幅を有する。
【０００９】
前記水中音源の一つの態様では、前記第１のスロット付き部分および前記第２のスロット付き部分は、それらの間に前記共振器管の中間セクションを規定し、前記共振器管の前記第１のスロット付き部分および第１の端部は、それらの間に前記共振器管の第１の端末セクションを規定し、また、前記共振器管の前記第２のスロット付き部分および第２の端部は、それらの間に前記共振器管の第２の端末セクションを規定する。
【００１０】
前記水中音源の一つの態様では、前記第１の端末セクションは第１のセクション長さを有し、前記第２の端末セクションは第２のセクション長さを有し、前記中間セクションは中間セクション長さを有している。前記中間セクション長さは、前記第１のセクション長さとは異なり、かつ前記中間セクション長さは、前記第２の長さとは異なってもよい。
【００１１】
前記水中音源の一つの態様では、前記第１のスロット付き部分の前記少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのうち第１のものは、前記中間セクションの第１の端部と、前記第１の端末セクションの第１の端部とを接続する第１のブリッジによって分離され、前記第２のスロット付き部分の前記少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのうち第２のものは、前記中間セクションの第２の端部と、前記第２の端末セクションの第１の端部とを接続する第２のブリッジによって分離される。
【００１２】
前記水中音源の一つの態様では、前記共振器管の周波数応答は、第１の共振周波数および第２の共振周波数により規定される二重共振伝達関数を含み、前記帯域幅は、中間周波数の１０％〜１５％の間である。
【００１３】
一つの態様では、水中音源は、音響ドライバと、前記音響ドライバの制御装置と、前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管と、第１の同軸の管状スリーブと、第２の同軸の管状スリーブと、を含んでもよい。前記共振器管は、第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分、をさらに含んでもよい。前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定してもよい。前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置してもよく、前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置してもよい。前記共振器管は、前記第１の同軸の管状スリーブ内に配置されてもよく、それにより、前記共振器管の外側表面の第１の部分と、前記第１の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第１の間隙を形成し、前記共振器管は、前記第２の同軸の管状スリーブ内に配置されてもよく、それにより、前記共振器管の前記外側表面の第２の部分と、前記第２の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第２の間隙を形成する。前記第１の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の第前記１の部分の上を摺動するように構成されてもよく、前記第２の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第２の部分の上を摺動するように構成されてもよい。前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより覆われ、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより覆われたとき、第１の音響モードで動作するように構成されてもよく、前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより露出され、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより露出されたとき、第２の音響モードで動作するように構成されてもよい。
【００１４】
前記水中音源の一つの態様では、前記第１の間隙は、１ｍｍ〜５ｍｍの間の範囲の幅を有し、前記第２の間隙は、１ｍｍ〜５ｍｍの間の範囲の幅を有する。
【００１５】
前記水中音源の一つの態様では、前記音響ドライバの前記制御装置は、前記水中音源が前記第１の音響モードで動作するように構成されたとき、少なくとも部分的には前記第１の同軸の管状スリーブの位置および前記第２の同軸の管状スリーブの位置に基づいて決定される管の共振周波数になるように、前記音響ドライバの出力周波数を制御すべく構成される。
【００１６】
前記水中音源の一つの態様では、前記音響ドライバの前記制御装置は、前記共振器管の周波数応答により規定される帯域幅内になるように、前記水中音源の出力信号を制御すべく構成される。
【００１７】
一つの態様では、水中音システムは、水中音源と、リードねじを備える伝達機構と、前記伝達機構と機械的な伝達状態にあり、かつ前記リードねじに回転運動を与えるモータと、水圧ハウジングと、を含んでもよく、前記水圧ハウジングは、その外側表面が、前記伝動機構および前記モータと機械的な伝達状態にあり、かつその内側が、前記モータを制御し、かつ前記モータに電力を供給するように構成された１つまたは複数の電気的な構成要素を収納するように構成される。前記水中水源は、音響ドライバと、前記音響ドライバの制御装置と、前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管と、第１の同軸の管状スリーブと、第２の同軸の管状スリーブと、を含んでもよい。前記共振器管は、第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分をさらに含んでもよい。前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定してもよい。前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置してもよく、前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置してもよい。前記共振器管は、前記第１の同軸の管状スリーブ内に配置されてもよく、それにより、前記共振器管の外側表面の第１の部分と、前記第１の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第１の間隙を形成し、前記共振器管は、前記第２の同軸の管状スリーブ内に配置されてもよく、それにより、前記共振器管の前記外側表面の第２の部分と、前記第２の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第２の間隙を形成する。前記第１の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第１の部分の上を摺動するように構成され、かつ前記第２の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第２の部分の上を摺動するように構成されてもよい。前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより覆われ、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより覆われたとき、第１の音響モードで動作するように構成されてもよく、かつ、前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより露出され、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより露出されたとき、第２の音響モードで動作するように構成されてもよい。前記リードねじは前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと機械的な伝達状態にあってもよい。前記リードねじに与えられた前記回転運動は、それにより、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブを移動させてもよい。
【００１８】
前記水中音システムの一つの態様では、前記リードねじは、前記リードねじが前記モータにより回転されたとき、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブを反対方向に対称的に移動させるように構成される。
【００１９】
前記水中音システムの一つの態様では、前記伝動機構は、水が前記伝動機構と接触するのを防止するように構成された、オイルで充填された１つまたは複数のベローズで覆われる。
【００２０】
一つの態様水中で信号を送信する方法は、水中音源を提供するステップであって、前記水中音源が、音響ドライバと、前記音響ドライバの制御装置と、前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管と、を含む、前記ステップと、前記制御装置により、前記水中音源の出力信号を、前記共振管の周波数応答により規定される帯域幅内になるように制御するステップと、を含んでもよい。前記共振器管は、第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分をさらに含んでもよい。前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定してもよい。前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の全長に沿った第１の位置に位置してもよく、前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第２の位置に位置してもよい。
【００２１】
本明細書で述べられる諸態様の様々な特徴は、添付の特許請求の範囲において詳細に記載される。しかし、動作の編成と方法の両方に関する様々な態様は、その利点と共に、添付図面と併せて以下の説明により理解されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本開示の態様による３年間海底に配置された後に回収された水中で作動可能なオルガン管音源を示す図である。
【００２３】
【図２】本開示の他の態様による調整可能な共振源の概略図である。
【００２４】
【図３Ａ】本開示の他の態様による二重共振音源の長手方向横断面図である。
【００２５】
【図３Ｂ】図３Ａで示された二重共振音源のＡ−Ａにおける横断面図である。
【００２６】
【図４Ａ】本開示の他の態様による調整可能な共振源内の音波の第１の共振モードを示す図である。
【図４Ｂ】本開示の他の態様による調整可能な共振源内の音波の第２の共振モードを示す図である。
【００２７】
【図５Ａ】本開示の他の態様による調整可能な共振源の同軸の管状スリーブの半径方向横断面を示す図である。
【図５Ｂ】本開示の他の態様による調整可能な共振源の同軸の管状スリーブの長手方向横断面をそれぞれ示す図である。
【００２８】
【図６】本開示の態様による図５Ａ〜図５Ｂに示された同軸の管状スリーブを含む、図２で示す実現された調整可能な共振音源の図である。
【００２９】
【図７】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブの位置を調整するためのリードねじおよび伝動機構を含む図６で示された調整可能な共振音源を含む調整可能な共振音システムの技術的な（ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）図である。
【００３０】
【図８】本開示の態様による図７で示されたシステムの実現された調整可能な共振音システムの図である。
【００３１】
【図９Ａ】本開示の態様による完全に閉じた構成における共振器スロットに対する調整可能な同軸の管状スリーブの配置を概略的に示す図である。
【００３２】
【図９Ｂ】本開示の態様による部分的に開いた構成における共振器スロットに対する調整可能な同軸の管状スリーブの配置を概略的に示す図である。
【００３３】
【図１０】本開示の態様による図６で示された調整可能な共振音源の有限要素解析に使用されるメッシュ構造を概略的に示す図である。
【００３４】
【図１１Ａ】本開示の態様による５００Ｈｚで動作する図６で示された調整可能な共振音源の音圧レベルの軸対称近似における有限要素解析シミュレーションを図式的に示す図である。
【図１１Ｂ】本開示の態様による１０００Ｈｚで動作する図６で示された調整可能な共振音源の音圧レベルの軸対称近似における有限要素解析シミュレーションを図式的に示す図である。
【００３５】
【図１２】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブにより、それぞれが完全に露出された共振器スロットを有する図６で示された調整可能な共振音源の音圧レベルの有限要素解析シミュレーションを図式的に示す図である。
【００３６】
【図１３】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示された音源の有限要素解析シミュレーションによる音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【００３７】
【図１４Ａ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｂ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｃ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｄ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｅ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｆ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｇ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｈ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｉ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【図１４Ｊ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが共振器スロットに対して動いたときの、図６で示す音源から測定された音圧レベル対周波数のグラフを図式的に示す図である。
【００３８】
【図１５Ａ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが移動して、共振器スロットを完全に開いたときの、図６で示された音源のアドミッタンス測定値の実数成分および虚数成分をそれぞれ図式的に示す図である。
【図１５Ｂ】本開示の態様による調整可能な同軸の管状スリーブが移動して、共振器スロットを完全に露出させときの、図６で示された音源のアドミッタンス測定値の実数成分および虚数成分をそれぞれ図式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
調整可能な水中トランスデューサは、１５年にわたる動作の歴史において、特に優れた性能を示している。しかし、調整可能なトランスデューサを任意の波形に対して使用した場合には限界がある。それらは、周波数変調信号を送信できるに過ぎない。このような周波数変調信号の例は、チャープ信号および線形掃引信号を含んでもよい。二重共振オルガン管は、はるかに広い周波数帯域にわたって任意の波形の送信を行う。単一共振管と同様に、供給源はあらゆる深さで使用することができ、また複合材料から作られる場合、効率的であり、かつ非常に軽量である。二重共振オルガン管は、より大きな直径の管により囲まれた、一定周波数に調整された薄い壁を備える内側の共振器管を備える（Ｍｏｒｏｚｏｖ２０１４年、米国特許第８，６７０，２９３号）。二重共振フリーフラッド管は、良好な性能を有し得るが、その帯域幅は、調整可能な周波数掃引プロジェクタによりカバーされる周波数範囲よりもはるかに小さい可能性がある。例えば、このようなトランスデューサの一態様は、５００Ｈｚの中心周波数付近に約３４Ｈｚに過ぎない帯域幅を有している。このような狭帯域幅は、同じ直径を有し、かつ同じ球形音響ドライバを用いる管から作られる調整可能なオルガン管トランスデューサにより実際に達成された５００Ｈｚ帯域幅（約５００Ｈｚ〜約１０００Ｈｚの間）と比較することができる。
【００４０】
上記で開示されたように、このような調整可能な周波数音源は、約１４０Ｈｚから約２０５Ｈｚ、約２０Ｈｚから約３００Ｈｚ、約５００Ｈｚから約１０００Ｈｚ、および約８００Ｈｚから約１２００Ｈｚの範囲にわたる音を放出するように構成し得る。したがって、調整可能な周波数音源は、約１４０Ｈｚから約１２００Ｈｚの範囲に含まれる音を放出するように構成し得る。いくつかの非限定的な例では、調整可能な周波数音源は、約１４０Ｈｚ、約１６０Ｈｚ、約１８０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２０５Ｈｚ、約２２０Ｈｚ、約２４０Ｈｚ、約２６０Ｈｚ、約２８０Ｈｚ、約３００Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６００Ｈｚ、約８００Ｈｚ、約９００Ｈｚ、約１０００Ｈｚ、約１１００Ｈｚ、約１２００Ｈｚ、および端点を含む、それらの間の任意の値もしくは値の範囲の周波数で音を放出するように構成し得る。
【００４１】
広帯域の調整可能な共振器から構成されるシステムは、高精度の海洋学的トモグラフィ測定およびナビゲーションを提供するのに有用であり得ることが理解されよう。上記で開示されたように、ローカルな二重共振システムを使用して、任意の信号送信を生成することができる。したがって、このような任意の音響信号を水中デジタル通信に対するベースとして使用し得ることが理解される。水中ナビゲーションに関して、ローカルな位置決めを決定するための調整可能な共振システム、および位置推定の精度を向上させるのに必要なパラメータを送信するための広帯域二重共振システムを有することが必要になり得ることが理解されよう。
【００４２】
したがって、（１）正確な音響海洋トモグラフィを求めるための大きな周波数帯域をカバーでき、かつ、（２）通信のために任意の信号を生成する能力を有する、ハイブリッドの水中音源は、望ましい多目的デバイスになることが理解できる。ハイブリッド・システムの合計される効果は、高精度のナビゲーション、海洋トモグラフィ機能、およびデジタル通信のサポートの組合せを含み得る。２つの機能を組み合わせることにより、単一のデバイスが、ナビゲーション情報およびトモグラフィ情報を求めることを可能にし、かつナビゲーション・ビーコン位置および識別、ならびに海洋特性の変動に関連する予測、に関するさらなるデータを送信できるようにする。このようなシステムは、時間遅延計算による位置と、放送衛星に関するさらなる情報とを共に提供する衛星ＧＰＳシステムと類似の機能を有し得る。組み合わされた機能は、水中ナビゲーションの精度を劇的に高め得る。
【００４３】
いくつかの態様では、従来の調整可能なオルガン管音源（図１を参照のこと）は、基準信号の周波数および位相に一致させるために、共振器管（またはオルガン管）を機械的に調整することにより、周波数掃引信号を送信する。図２は、調整可能なオルガン管音源２００の態様を概略的に示している。オルガン管音源２００は、任意の海洋深さで動作する、簡単であり、効率的な狭帯域の中出力プロジェクタとして動作する共振器管２１０を備える。共振器管２１０は、同軸の管状スリーブ２２０を対称的に摺動させることにより、順次覆われる、または露出される共振器スロット２１５（または通気口）を有する。共振器管２１０は、同軸の管状スリーブ２２０のそれぞれの内部に配置される。調整可能なオルガン管音源２００の出力周波数は、スリーブ位置と共に変化する。コンピュータ制御の電気機械式作動器が、円筒形のスリーブ２２０を共振器管２１０に沿って移動させる。さらに、音響ドライバ２２５を駆動する電圧および／または電流は、音響ドライバ２２５が、円筒形スリーブ２２０の位置により決定される共振周波数で音を出すことができるように、制御デバイス（例えば、位相ロックループ）により調整してもよい。このように、オルガン管音源２００は、出力の共振を維持するために、音響ドライバ２２５の入力電圧を調整することにより、掃引周波数信号の範囲にわたり、瞬時周波数において共振状態に維持し得る。
【００４４】
オルガン管音源２００の音は、体積速度音響ドライバ２２５により駆動し得る。いくつかの例では、音響ドライバ２２５は、圧電セラミック球２であってもよい。他の例では、音響ドライバ２２５は、トンピルツ（ｔｏｎｐｉｌｚ）型圧電ドライバであってもよい。コンピュータは、駆動制御装置の１つまたは複数の構成要素により、音響ドライバ２２５を駆動するために、周波数変調信号を合成してもよい。いくつかの例では、駆動制御装置は、共振管における水中聴音機からの出力信号と、音響ドライバ２２５の入力信号との間の位相を比較してもよい。いくつかの例では、駆動制御装置は、位相ロックループ（ＰＬＬ）システムを使用して、共振器管２１０の周波数を駆動信号の周波数と同じに維持してもよい。いくつかの例では、推定されるＰＬＬ精度は、３度の位相誤差よりも良好である。ＰＬＬシステムを使用することは、動作周波数帯域にわたり、一定のＱファクタを有するオルガン管音源２００の出力の高レートの周波数変化中に、わずかな誤差量を維持し得る。
【００４５】
図３Ａ、図３Ｂは、デュアル周波数音システムで使用され得る共振器管２１０の技術的な図面を示す。いくつかの態様において、共振器管２１０は、例えば、アルミニウムなどの金属から作られていてもよい。共振器管２１０は、第１の端部から第２の端部までの全長３０５によって規定され得る。共振器管２１０はまた、外径３１０および内径３１５により規定され得る。共振器管２１０はまた、共振器管２１０の全長３０５に沿って配置された１つまたは複数のスロット付き部分３２０ａ、ｂを含んでもよく、各スロット付き部分３２０ａ、ｂは、１つまたは複数の共振器スロットを備える。いくつかの態様では、スロット付き部分の共振器スロットは、すべてコラジアル（ｃｏ−ｒａｄｉａｌ）であってもよい。共振器スロットは、幅３２２ａ、ｂにより規定され得る。スロット付き部分３２０ａ、ｂは、共振器管２１０を複数のセクションに分割してもよい。図３Ａは、２つのスロット付き部分３２０ａ、ｂが示されている例を図示している。スロット付き部分は、共振器管２１０を、中間部分３４０と、２つの端末部分３３５ａ、ｂへと分割し得る。中間部分３４０は、スロット付き部分３２０ａ、ｂの一方によりいずれかの側に規定され得る。第１の端末部分３３５ａは、第１のスロット付き部分３２０ａにより、共振器管２１０の一方の側で第１の端部に規定され得る。第２の端末部分３３５ｂは、第２のスロット付き部分３２０ａにより、共振器管２１０の一方の側で第２の端部に規定され得る。中間部分３４０は、中間部分長さ３４２により規定することができ、また２つの端末部分３３５、ｂの各々は、端末部分長さ３３７ａ、ｂによりそれぞれ規定され得る。
【００４６】
図３Ｂは、線Ａ−Ａで第２のスロット付き部分３２０ｂを通る図３Ａの共振器管２１０の横断面図を示している。図３Ｂは、スロット付き部分３２０ｂを構成する３つのスロット３２１ａ〜３２１ｃを示す。共振器スロット３２１ａ〜３２１ｃのそれぞれは、スロット幅３２２ｂを有する。いくつかの例では、共振器スロット３２１ａ〜３２１ｃは、コラジアルであってもよく、またスロット付き部分３２０ｂにおいて共振器管２１０の回りに等しく配置されていてもよい。共振器スロット間には、ブリッジ３５２ａ〜３５２ｃが存在していてもよい。図３Ａを参照すると、ブリッジ３５２ａ〜３５２ｃは、第２の端末部分３３５ｂを共振器管２１０の中間部分３４０に接続し得る。スロット付き部分３２０ａを通る同様の横断面が、図３Ｂで示された複数のブリッジにより分離された複数の共振器スロットを示し得ることが理解されよう。さらにスロット付き部分３２０ａを通る同様の横断面は、第１の端末部分３３５ａを中間部分３４０に接続するように構成された複数のブリッジを示し得る。
【００４７】
いくつかの例では、共振器管２１０は、約５２．５インチの全長３０５、約８．９４インチの外径３１０、および約８．００インチの内径３１５を有していてもよい。このような例では、共振器管２１０は、約０．４７インチの厚さを有していてもよい。さらに、いくつかの例では、スロット付きセクション３２０ａ、ｂの各共振器スロット（例えば、第２のスロット付きセクション３２０ｂの共振器スロット３２１ａ〜３２１ｃ）は、約２．０インチの幅３２２ａ、ｂを有していてもよい。共振器管２１０の第１の端末部分３３５ａは、第１のスロット付き部分３２０ａの外側縁部により規定されてもよく、また第１の端末部分長さ３３７ａを有していてもよい。同様に、共振器管２１０の第２の端末部分３３５ｂは、第２のスロット付き部分３２０ｂの外側縁部により規定されてもよく、また第２の端末部分長さ３３７ｂを有していてもよい。中間部分３４０は、第１の端末部分３３５ａと第２の端末部分３３５ｂの間に配置された共振器管２１０の一部として規定されてもよい。いくつかの例では、第１の端末部分３３５ａの長さ３３７ａは、第２の端末部分３３５ｂの長さ３３７ｂと同じ長さであってもよい。いくつかの代替例では、第１の端末部分３３５ａの長さ３３７ａは、第２の端末部分３３５ｂの長さ３３７ｂとは異なっていてもよい。
【００４８】
一例では、２つの端末部分３３５ａおよび３３５ｂのそれぞれの長さ３３７ａおよび３３７ｂは、約１５．６０インチであってもよい。一例では、中間部分３４０の長さ３４２は、約２１．３インチであってもよい。いくつかの例では、スロット付き部分の共振器スロットの幅３２２ａ、ｂは、約２．０インチであってもよい。各スロット付き部分における共振器スロットの数は、図３Ｂで示された３２１ａ〜３２１ｃなど、３つの共振器スロットに限定されないことも理解されよう。例えば、スロット付き部分は、１つの共振器スロット、２つの共振器スロット、３つの共振器スロット、４つの共振器スロット、または本明細書で開示される機能を得ることのできる任意の数の共振器スロットを有していてもよい。複数の共振器スロットは、コラジアルであり、かつ共振器管２１０の長手方向軸回りに対称的に配置されていてもよく、もしくは、共振器管２１０の長手方向軸回りに非対称的に配置されていてもよい。ブリッジ３５２ａ〜３５２ｃなどの各ブリッジの長さは、共振器スロット（例えば、共振器スロット３２１ａ〜３２１ｃ）の数、配置、および長さにより決定され得る。例えば、各ブリッジ３５２ａ〜３５２ｃは、約１．５インチの同じ幅を有していてもよい。１つのスロット付き部分内の複数のブリッジは、すべて同じ幅を有していても、または異なる幅を有していてもよいことが理解されよう。さらに第１のスロット付き部分内の複数のブリッジは、第２のスロット付き部分内の複数のブリッジの厚さと同じ厚さ、または異なる厚さを有していてもよい。
【００４９】
上記で開示された寸法に対する値は単なる例に過ぎず、したがって、共振器管２１０の代替の態様の寸法を限定することを意図するものではないことを理解されたい。例えば、共振器管２１０の外径３１０は、共振器管２１０の全長３０５により決定されてもよい。例えば、外径３１０は、共振器管２１０の全長３０５の０．２０倍の値と、共振管２１０の全長３０５の約０．５０倍の値の間の範囲であってもよい。共振器管の外径３１０の非限定的な例は、共振器管２１０の全長３０５の約０．２０倍、共振器管２１０の全長３０５の約０．２５倍、共振器管２１０の全長３０５の約０．３０倍、共振器管２１０の全長３０５の約０．３５倍、共振器管２１０の全長３０５の約０．４０倍、共振器管２１０の全長３０５の約０．４５倍、共振器管２１０の全長３０５の約０．５０倍、または端点を含む、それらの間の任意の値もしくは値の範囲を含んでもよい。
【００５０】
別の例では、共振器スロットの幅３２２ａ、ｂは、共振器管２１０の半径により決定されてもよい。例えば、共振器スロットの幅３２２ａ、ｂは、共振器管２１０の半径の０．１０倍と共振器管２１０の半径の約０．５０倍の値の間の範囲であってもよい。共振器スロットの幅３２２ａ、ｂの非限定的な例は、共振器管２１０の半径の約０．１０倍、共振器管２１０の半径の約０．１５倍、共振器管２１０の半径の約０．２０倍、共振器管２１０の半径の約０．２５倍、共振器管２１０の半径の約０．３０倍、共振器管２１０の半径の約０．３５倍、共振器管２１０の半径の約０．４０倍、共振器管２１０の半径の約０．４５倍、共振器管２１０の半径の約０．５０倍、または端点を含む、それらの間の任意の値もしくは値の範囲を含んでもよい。
【００５１】
例えば、上記のように、端末部分３３５ａ、ｂの長さ３３７ａ、ｂは、同じであっても、異なっていてもよい。いくつかの代替例では、中間部分３４０の厚さは、端末部分３３５ａ、ｂの両方の厚さと同じであってもよい。いくつかの態様では、端末部分３３５ａ、ｂは、同じ厚さを有していてもよいが、中間部分３４０の厚さと異なっていてもよい。さらにいくつかの他の態様では、第１の端末部分３３５ａは、第２の端末部分３３５ｂの厚さとは異なる厚さを有していてもよい。さらにいくつかのさらなる態様では、第１の端末部分３３５ａ、中間部分３４０、および第２の端末部分３３５ｂのそれぞれは、他の部分の厚さと異なる厚さを有することができる。
【００５２】
スロット付き部分３２０ａ、ｂの位置を考慮する上で、両端を開放させた管状のオルガン管の自然な高調波を考え得る。図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、オルガン管共振器４００の第１の音響モードと第２の音響モードとを示している。オルガン管共振器４００は、長さ４０５（ｌで示される）、および直径４１０（ｄで示される）を有し得る。長さ５２．５インチ、および直径８インチの寸法を有する共振器管５００の場合、第１の高調波ｆ１は、海水中で約５００Ｈｚであり得る。同様に、第２の高調波ｆ２は、ｆ１の３倍、すなわち、約１５００Ｈｚであり得る。
【００５３】
図４Ａは、第１の音響的高調波に対応する第１の共振波形４１５を示している。第１の共振波形４１５は、２つの安定な節４１７ａ、ｂを有し、安定な節４１７ａ、ｂのそれぞれは、オルガン管共振器４００の端部に位置することが観察できる。図４Ｂは、第２の音響的高調波に対応する第２の共振波形４２５を示している。第２の共振波形４２５も２つの安定な節４２７ａ、ｂを有し、安定な節４２７ａ、ｂのそれぞれは、オルガン管共振器４００の端部に位置することが観察できる。さらに第２の共振波形４２５は、内部節と表現することのできる第２の対の安定な節４３７ａ、ｂを有する。第２の対の安定な節のうち第１のもの４３７ａは、共振器の第１の端部から共振器４００の長さ４０５の約１／３の距離に位置し得る。第２の対の安定な節のうち第２のもの４３７ｂは、共振器の第２の端部から共振器管４００の長さ４０５の約１／３の距離に位置し得る。
【００５４】
点線４２０ａは、図３Ａにおける３２０ａと等価な第１のスロット付き部分の位置を示し、また点線４２０ｂは、図３Ａにおける３２０ｂと等価な第２のスロット付き部分の位置を示している。したがって、スロット付き部分３２０ａ、ｂは、オルガン管共振器４００の第２の高調波ｆ２の内部節４３７ａ、ｂに対応するように位置し得ることが理解されよう。一例では、第１のスロット付き部分３２０ａの内側縁部は、第１の内部の安定な節４３７ａの位置に対応してもよい。別の例では、第２のスロット付き部分３２０ｂの内側縁部は、第２の内部の安定な節４３７ｂの位置に対応してもよい。代替的に、第１のスロット付き部分３２０ａの外側縁部が、第１の内部の安定な節４３７ａの位置に対応し、また第２のスロット付き部分３２０ｂの外側縁部が、第２の内部の安定な節４３７ｂの位置に対応してもよい。
【００５５】
図２に関して上記で開示されたように、調整可能なオルガン管音源２００は、共振器管２１０および複数の同軸の管状スリーブ２２０を含んでもよい。図３Ａ、図３Ｂは、共振器管２１０の態様を示している。図５Ａ、図５Ｂは、同軸の管状スリーブ５２０の態様を示している。図５Ａは、１対の同軸の管状スリーブ５２０の一方の半径方向横断面図を示す。各同軸の管状スリーブ５２０は、外径５１０、内径５１５、および長さ５０５を有していてもよい。同軸の管状スリーブ５２０はまた、１つまたは複数のボルト孔５５０ａ〜５５０ｄを含んでいてもよい。ボルト孔５５０ａ〜５５０ｄは、１つまたは複数の直線作動器を同軸の管状スリーブ５２０に固定するためのボルトを受け入れるように構成され得る。このような直線作動器は、１つまたは複数の伝動機構に関連付けることができ、各伝動機構は、リードねじおよびモータを備える。いくつかの態様では、直線作動器は、その端部にホイールを有する金属棒を含んでもよい。各金属棒のホイールは、共振器管２１０の外側表面上で回転するように構成されてもよく、一方、同軸の管状スリーブ５２０は、共振器管２１０の長手方向軸に沿って変位される。限定することなく、同軸の管状スリーブ５２０は、共振器管２１０が、管状スリーブ５２０の内側に位置し得るような寸法であってもよい。
【００５６】
動作においては、同軸の管状スリーブ５２０は、１つまたは複数の直線作動器により、共振器管２１０の外側表面上を摺動するように構成される。いくつかの例では、１つまたは複数の直線作動器は、リードねじを備える伝動機構により動かされてもよい。いくつかの例では、リードねじは、電気的な動力源により電力が供給されたモータによって作動させられてもよい。さらにモータは、１つまたは複数の電子的な制御装置により制御されてもよい。各同軸の管状スリーブ５２０は、スロット付き部分３２０ａ、ｂの一方を覆う、または露出させるように設計される。調整可能なオルガン管音源２００にあるスロット付き部分３２０ａ、ｂと同数の同軸の管状スリーブ５２０が存在することが理解されよう。いくつかの例では、２つのスロット付き部分３２０ａ、ｂ、および同軸の管状スリーブ５２０が存在してもよい。いくつかの他の例では、３つのスロット付き部分３２０ａ、ｂ、および同軸の管状スリーブ５２０が存在してもよい。いくつかの他の例では、４つのスロット付き部分３２０ａ、ｂ、および同軸の管状スリーブ５２０が存在してもよい。いくつかの態様では、偶数のスロット付き部分３２０ａ、ｂ、および同軸の管状スリーブ５２０が存在してもよい。いくつかの例では、共振管２１０の中心に関して対称的に配置された偶数のスロット付き部分３２０ａ、ｂ、および同軸の管状スリーブ５２０が存在してもよい。
【００５７】
いくつかの態様では、同軸の管状スリーブ５２０は、１つまたは複数の直線作動器により、独立して作動させてもよい。いくつかの態様では、同軸の管状スリーブは、リードねじ伝動機構を介して１つの直線作動器により作動され、共振管の中心から対称的に反対方向に移動することができる。いくつかの態様では、第１の同軸の管状スリーブ５２０は、第２の同軸の管状スリーブ５２０の方向とは反対の方向に摺動するように作動され得る。いくつかの態様では、第１の同軸の管状スリーブ５２０は、第２の同軸の管状スリーブ５２０と同じ方向に摺動するように作動され得る。いくつかの態様では、複数の同軸の管状スリーブ５２０を、協動する直線作動器によって共に作動させ得る。いくつかの態様では、同軸の管状スリーブ５２０は、すべてが同じ距離だけ移動するように、すべてを協調させて移動させ得る。
【００５８】
いくつかの例では、同軸の管状スリーブ５２０は、約９．２５インチの長さ５０５を有していてもよい。いくつかの例では、同軸の管状スリーブ５２０は、約１０．０インチの外径５１０を有していてもよい。いくつかの例では、同軸の管状スリーブ５２０は、約８．９７６インチの内径５１５を有していてもよい。いくつかの例では、内径５１５は、約９インチとであってもよい。このような例では、同軸の管状スリーブ５２０は、約０．５インチの厚さを有していてもよい。上記で開示されるように、調整可能なオルガン管音源２００のいくつかの例では、共振器管２１０の外径は、約８．９４インチであってもよい。同軸の管状スリーブ５２０の内径５１５が約８．９７６インチである場合、共振器管２１０の外側表面と、同軸の管状スリーブ５２０の内側表面との間に、約０．０１８インチ（約０．４５ｍｍ）の間隙があってもよい。いくつかの他の例では、間隙は約１ｍｍであってもよい。さらに他の例では、間隙は約１．５ｍｍであってもよい。共振器管２１０の外側表面と、同軸の管状スリーブ５２０の内側表面との間の間隙は、調整可能なオルガン管音源２００の機能に一致する任意の値を有することが理解されよう。いくつかの例では、間隙の値は、限定することなく、約０．４ｍｍ、約０．４５ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．６ｍｍ、約０．７ｍｍ、約０．８ｍｍ、約０．９ｍｍ、約１．０ｍｍ、約１．１ｍｍ、約１．２ｍｍ、約１．５ｍｍ、約１．７５ｍｍ、約２．０ｍｍ、約２．５ｍｍ、約３．０ｍｍの値を含む約０．４ｍｍと約３．０ｍｍの間、または端点を含む、それらの間の任意の値もしくは値の範囲であってもよい。いくつかの例では、間隙は、限定することなく、約１．０ｍｍ、約１．５ｍｍ、約２．０ｍｍ、約２．５ｍｍ、約３．０ｍｍ、約３．５ｍｍ、約４．０ｍｍ、約４．５ｍｍ、約５．０ｍｍを含む約１．０ｍｍと約５．０ｍｍの間、または端点を含む、それらの間の任意の値もしくは値の範囲の寸法を有していてもよい。
【００５９】
調整可能なオルガン管音源２００を水中に入れたとき、水が、共振器管２１０の内側の少なくとも一部を満たし得ることが理解されよう。共振器管２１０の内側の少なくとも一部内に入った水は、スロット付きセクション３２０ａ、ｂにおける水、および共振器管２１０の外側面と、同軸の管状スリーブ５２０の内側表面との間の間隙を満たしている水を介して、オルガン管音源２００の外側にある自由な水と流体連通状態にあり得る。
【００６０】
図６は、転がるジャッキ・スタンド上に置かれた共振器管および２つの同軸の管状スリーブを含む調整可能なオルガン管音源を実現したものを示す。
【００６１】
図７は、水中音システム７００の一態様の概念図である。音システムは、オルガン管音源７０５、伝動機構組立体７５０、および深い水中用圧力ハウジング７６０によって構成され得る。オルガン管音源７０５は、１対の同軸の管状スリーブ７３０ａ、ｂ内に配置された共振器管７１０を含み得る。共振器管７１０は、２つのスロット付き部分７２０ａ、ｂにより、第１の端末部分７１２ａ（共振器管７１０の第１の端部と、第１のスロット付き部分７２０ａの第１の縁部とにより境界が示される）と、第２の端末部分７１２ｂ（共振器管７１０の第２の端部と、第２のスロット付き部分７２０ａの第１の縁部とにより境界が示される）と、中間部分７１４（第１のスロット付き部分７２０ａの第２の縁部と、第２のスロット付き部分７２０ｂの第２の縁部とにより境界が示される）と、に分割され得る。例として、第１のスロット付き部分７２０ａは、１つまたは複数のスロット７２２ａおよび１つまたは複数のブリッジ７２４ａから構成される。１つまたは複数のブリッジ７２４ａは、１つまたは複数の共振器スロット７２２ａの端部境界を形成し、かつ第１の端末部分７１２ａを、中間部分７１４と機械的に連結するように構成される。第１のスロット付き部分７２０ａが、複数のスロット７２２ａから構成される場合、複数のスロット７２２ａは、コラジアルであり得る。第２のスロット付き部分７２０ｂは、１つまたは複数の共振器スロット７２２ｂ、および１つまたは複数のブリッジ７２４ｂから構成されることが理解されよう。１つまたは複数のブリッジ７２４ｂは、１つまたは複数の共振器スロット７２２ｂの端部境界を形成し、かつ第２の端末部分７１２ｂを中間部分７１４と機械的に連結するように構成される。第２のスロット付き部分７２０ｂが、複数のスロット７２２ｂから構成される場合、複数のスロット７２２ｂは、コラジアルであり得る。同軸の管状スリーブ７３０ａ、ｂのそれぞれは、共振器管７１０の外側表面上を摺動し、かつスロット付き部分７２０ａ、ｂのそれぞれの一方を摺動可能に塞ぐように構成される。
【００６２】
伝動機構組立体７５０は、リードねじ７５４を回転させるように構成されたモータ７５２を含み得る。リードねじ７５４の回転は、スリーブ・ブラケット７５６ａ、ｂを直線運動させ得る。スリーブ・ブラケット７５６ａの直線運動は、同軸の管状スリーブ７３０ａを共振器管７１０の外側表面に沿って摺動させ、かつスロット付き部分７２０ａを覆う、または露出させ得る。スリーブ・ブラケット７５６ｂの直線運動は、同軸の管状スリーブ７３０ｂを共振器管７１０の外側表面に沿って摺動させ、かつスロット付き部分７２０ｂを覆う、または露出させ得る。いくつかの態様では、スリーブ・ブラケット７５６ａ、ｂの運動を協調させて、反対方向に対称的に動かしてもよい。図７では示されていないが、リードねじ７５４または伝動機構は、水中に沈められとき、リードねじ７５４を腐食から保護するためにオイルで満たされた１つまたは複数のゴムのベローズで覆ってもよい。
【００６３】
深い水中用圧力ハウジング７６０は、伝動機構組立体７５０および／またはオルガン管音源７０５に対する機械的な取付け構造として働き得る。深い水中用圧力ハウジング７６０はまた、モータ７５２用の電源、電子制御組立体、汎用コンピュータ・システム、および通信システムを含む様々な構成要素を収容し得る。電子制御組立体は、モータ回転の方向、ならびにモータ回転の速度および加速度を含む、モータ７５２の運動を制御するように構成された電子構成要素を含み得る。汎用コンピュータ・システムは、限定することなく、１つまたは複数のプロセッサもしくはマイクロプロセッサ、１つまたは複数のメモリ構成要素（限定することなく、１つまたは複数のスタティックもしくはダイナミックメモリ構成要素を含む）、および１つまたは複数のインターフェース構成要素を含むことのできる任意の１つまたは複数の構成要素を含み得る。メモリ構成要素は、プロセッサもしくはマイクロプロセッサにより実行されたとき、プロセッサもしくはマイクロプロセッサに、水中音システム７００の動作に関するパラメータを計算させる命令を含み得る。命令はまた、プロセッサもしくはマイクロプロセッサが、限定することなく、制御システムを介して同軸の管状スリーブ７３０ａ、ｂの位置を調整し、かつ制御可能な音響ドライバの出力周波数を調整するようにモータに指示することを含む、水中音システム７００の構成要素の動作を指示できるようにしてもよい。インターフェース構成要素はまた、１つまたは複数のプロセッサもしくはマイクロプロセッサが、通信システムを介してデータを送信し、かつ／または受信できるようにしてもよい。
【００６４】
図８は、図７で示された水中音システム８００を実現したものを示している。図８で示された構成要素は、深い水中用圧力ハウジング８６０、作動器モータ８５２、共振器管の中間部分８１４および２つの端末部分８１２ａ、ｂ、ならびに同軸の管状スリーブ８３０ａ、ｂである。図８はまた、同軸の管状スリーブ８３０ａ、ｂと機械的に関連付けられたホイールの付いたスタビライザ・バー８７０を示している。スタビライザ・バー８７０は、共振器管の外側表面上のスライドとして、同軸の管状スリーブ８３０ａ、ｂの運動を安定化させるのに役立ち得る。特にそれは、同軸の管状スリーブ８３０ａ、ｂの一方の縁部が、スロット付き部分における共振器スロットの縁部にひっかかるのを阻止し得る。
【００６５】
図９Ａは、同軸の管状スリーブ９２０ａがスロット付き部分９２１を完全に覆った第１の構成９０５ａにおけるオルガン管音源を示している。図９Ｂは、同軸の管状スリーブ９２０ｂがスロット付き部分９２１を完全に露出させた第２の構成９０５ｂにおけるオルガン管音源を示している。第１の構成９０５ａでは、同軸の管状スリーブ９２０ａは、スロット付き部分９２１を完全に覆っている。活動化すると、駆動発振器９２５は、振動する圧力による力を共振器管の内側９３２にある水に加える。圧力による力は、主として、管の端部で共振器管の外側に伝達される。しかし、圧力による力の何らかの量は、共振器スロット９２２を介して、かつ同軸の管状スリーブ９２０ａの内側表面と、共振器管９１０の外側表面との間の間隙９３４を通って、共振器管の外側に伝達される。間隙９３４は、共振器スロット９２２の中心から同軸スリーブ９２０ａ、ｂのより近い端部まで測定された長さ９３６を有し得る。２つの面に対する水の表面張力に起因して、間隙９３４における水は、共振器管９１０の外側への高インピーダンスの音響経路を示すことが理解されよう。共振器管９１０の内側９３２における水の圧力による力に対する主な経路は、低い音響インピーダンスの共振器管９１０端部を通るものであるため、水の振動は、主として、共振器管９１０の第１の共振周波数におけるものである。
【００６６】
図９Ｂで示すように、同軸の管状スリーブ９２０ｂは、共振器スロット９２２を完全に露出させるように構成される。その結果、共振器スロット９２２は、共振器管の外側の水に対する直接かつ低インピーダンスの経路を提示する。共振器スロット９２２は、共振器管のほぼ第２の共振周波数の内部節に位置するので、共振器管は第２の共振周波数における音波を放出する。共振器スロット９２２に対する同軸の管状スリーブ９２０ａ、ｂの動きにより、間隙９３４の長さ９３６に変化が生ずることが理解されよう。理論に拘束されることなく、同軸の管状スリーブ９２０ａ、ｂの動きは、したがって、間隙９３４の長さ９３６を変化させるため、間隙９３４を介する音響インピーダンス結合を変化させることが理解されよう。このインピーダンス結合は、共振器スロット９２２およびスロット付き部分９２１が完全に覆われた構成９０５ａにおいて最大になる。このインピーダンス結合は、共振器スロット９２２およびスロット付き部分９２１を完全に露出させた状態の構成９０５ｂにおいて最小になる。
【００６７】
概ね図２、図３Ａ、図３Ｂ、図５Ａ、および図５Ｂにおいて上記で開示されたようなオルガン管音源の出力を求めるために、有限要素解析シミュレーションが計算されている。このシミュレーションの目的で、表１は、計算に使用されたオルガン管構成を表示している。
【表１】
2018198419.tif 000003
シミュレーションの具体的な結果は、計算で使用された寸法（表１を参照のこと）を反映することができるが、シミュレーションの結果の解析は、上記で開示されたものに対する任意の１つまたは複数の代替寸法を有するオルガン管音源へと一般化され得ることを理解されたい。
【００６８】
図１０は、上記の表１で開示された寸法を有するオルガン管音源の音圧出力を計算するために使用される有限要素解析（ＦＥＡ）メッシュを示す。オルガン管音源は軸方向に対称であるので、２次元の軸対称シミュレーションが行われた。図１０で示されるように、オルガン管音源の中心（ｘ／ｙ座標で０／０に相当する）は、共振器管の２つの端部のそれぞれから等しくオフセットされており、共振器管の中心の長手方向軸に沿って位置する。Ｘ軸およびＹ軸は、音源の中心からメートル単位でラベル付けされる。シミュレーションは、同軸スリーブが、共振器スロットを完全に覆う位置から、共振器スロットを完全に露出させる位置まで、摺動可能に移動されたときの同軸スリーブの位置に対応するステップで実施された。最初は、各同軸スリーブは、同軸スリーブの長手方向中心が、スロット付き部分の各中心の上に直接位置決めされるように配置された。各スリーブは、次いで、２ｃｍの増分で、共振器管の各端末の端部へと摺動可能に移動された。スリーブは、シミュレーション中、対称的に移動された。
【００６９】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、同軸スリーブにより完全に覆われた共振器スロットを有するオルガン管音源に対するＦＥＡシミュレーション結果（図１１Ａ）と、同軸スリーブにより完全に露出された共振器スロットを有するオルガン管音源に対するＦＥＡシミュレーション結果（図１１Ｂ）とを示す。図１１Ａでは、共振器スロットが完全に閉じたときの約５００Ｈｚの初期周波数における音圧レベル（ＳＰＬ）がｄＢで示されており、図１１Ｂでは、共振器スロットが完全に開いたときの最終周波数における音圧レベル（ＳＰＬ）がｄＢで示されている。最初に、共振器スロットが同軸スリーブによって覆われたとき、管は、約５００Ｈｚで半波長共振器として動作し、開放された端末の端部を介して音を放出した。共振器スロットが露出されたとき、音源は、４素子アレイと同様に動作し、端末の端部から、ならびに開放された共振器スロットを介して音を放出する。完全に覆われた状態から、完全に露出された状態への移行は、周波数応答における急激な変化を生ずることなく、滑らかに行われる。指向性パターンはまた、すべての周波数範囲において、水平方向にほぼ９０度のままである。図１２は、完全に露出された共振器スロットを有する共振器管に対してＦＥＡシミュレーションにより生成された絶対圧力（Ｐａ）等高線の別のグラフを示す（約１０６３Ｈｚの周波数）。
【００７０】
共振器スロットは、共振器管縁部から約１／３の距離に対称的に位置しており、そこで、共振器管の第２の高調波は内部の節を有する。シミュレーションによれば、共振器スロットに対する同軸スリーブの動きは、第２の高調波周波数に対してわずかな影響を有するはずである。さらに、第１の高調波の共振周波数は、第２の高調波の共振周波数に向けて移動され得る。同軸スリーブのシフトに対する音システムの周波数応答の組である挙動が、図１３で示されている。これらのシミュレーションにおいて、スリーブ長さは９．５インチ（２４ｃｍ）であり、第１の構成（図９Ａで示すように、スロット付き部分が完全に覆われた状態）から第２の構成（図９Ｂで示すように、スロット付き部分が完全に露出された状態）へとシフトされた。周波数応答は、２つの同軸の管に関して１ｃｍの対称的なシフトについて計算された。第１の共振（第１の高調波）は、約５００ＨＺから約１０５０Ｈｚへと変化するが、第２の共振（第２の高調波）は、約１２５０Ｈｚから約１４００Ｈｚへと変化し、それは、共振ピーク間における約１２％の変化に対応するに過ぎず、圧力レベルの振幅は１０倍を超えて低下する（−２０ｄＢ）ことが観察され得る。理論に拘束されることなく、第１の高調波の共振周波数における変化は、管の内側における水と、間隙中の水を介する外側との間の音響的結合の変化に起因する可能性がある。図９Ａ、図９Ｂを参照して上記で開示されたように、間隙の長さが減少するにつれて、それらを介する音響インピーダンス結合は減少する。
【００７１】
したがって、シミュレーションによれば、調整可能なオルガン管音システムは、第１の高調波と第２の高調波に対応する２つの共振間に広帯域の周波数領域を生成できる可能性のあることが示される。この手法は、Ｂ．Ｌ．ＦａｎｎｉｎｇおよびＧ．Ｗ．ＭｃＭａｈｏｎに付与された、「Ｖｅｎｔｅｄ−Ｐｉｐｅ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ」と題する特許、米国特許第４，８５５，９６４号で述べられている。
【００７２】
オルガン管音源の周波数帯域を、その範囲の高周波数端において拡大するために、実験的な作業が開始された。表１において、上記で開示されたものと実質的に同じ寸法を有する試験機器の音響出力に関して測定が行われた。図１４Ａ〜図１４Ｊは、共振器スロットが完全に覆われている初期構成（同軸スリーブの中心が最初は共振器スロットの中心上に位置する）から、同軸スリーブを、同調させて、２ｃｍの増分で対称的に移動させたときの試験デバイスの音響出力の振幅に対する周波数の測定である。
【００７３】
第１の高調波の共振周波数は、図１３（シミュレーション値）で示されたものと同様に、同軸スリーブが移動すると増加することが観察され得る。しかし、第１の高調波の共振周波数が、約８７４．３７１８９Ｈｚ（図１４Ｇ）の値に達したとき、第２の共振が出現し始める。図１４Ｇで示される二重共振は、同軸スリーブの各々が、１２ｃｍ変位した後に生ずる。同軸スリーブ（全長９．２５インチ、すなわち、約２３．５ｃｍ）の中心が、最初に共振器スロット（幅が約２インチ、すなわち、約５ｃｍ）の中心に位置する場合、第２の共振のピークは、同軸スリーブの縁部が共振器スロットの約２．７５ｃｍを露出させたときに観察される。この結果は、二重共振の第１の高調波ピークが観察されない図１３で示されたシミュレーションを考慮すると驚くべきことであり、予想外のことである。図１４Ｇ〜図１４Ｊを参照すると、二重共振特性の第２のピークは、Ｂ．Ｌ．ＦａｎｎｉｎｇおよびＧ．Ｗ．ＭｃＭａｈｏｎにおいて開示された第２の高調波モードに関連する周波数に対応していないことが観察される。図１４Ｇ〜図１４Ｊで示された二重共振の音響放出は、共振器スロットの幅と、同軸スリーブにより露出された共振器スロットの量に関連するように見える。例えば、共振器スロット幅が、管の軸に沿った幅よりもはるかに大きく、共振器スロットが広く開いている（例えば、２インチを超える）場合、複数の共振が出現する。例えば、一態様では、共振器スロットの幅を、共振器管の内径の半径の約１／２となるように形成することができる。
【００７４】
図１４Ａ〜図１４Ｊにおける実験的結果と、図１３におけるシミュレーション結果との間のさらなる差は、より高い値への第２の高調波共振のシフトの明確な表示である。システムの初期構成では（図１４Ａ）、第２の高調波のピークが、グラフの右側で明確に見ることができる。しかし、同軸スリーブが共振器スロットに対して移動するにつれて（図１４Ａ〜図１４Ｆに進行すると）、第２の高調波のピークは、ピークのすそ部のわずかな部分だけが図１４Ｆで観察されるまで、高い周波数へと移動する。この挙動は、図１３で示されたシミュレーションでは予測されていないため、驚くべきことである。同様に、この挙動は、第１の高調波の周波数のピークを、第２の高調波の周波数ピークの任意の近くに存在するように調整され得ることを示唆したＢ．Ｌ．ＦａｎｎｉｎｇおよびＧ．Ｗ．ＭｃＭａｈｏｎにより予想されていない。
【００７５】
理論により拘束されることなく、第１の高調波に関連する複数の共振ピークに対する説明は、以下のように考えることができる。同軸スリーブが、広い（すなわち、約２インチもしくはそれよりも広い）幅を有する共振器スロットの少なくとも主要部分を覆うように配置されたとき、共振器管は共振器管の２つの端末部分と中間部分とが、強力に音響的に結合された単一の共振器として動作する。しかし、同軸スリーブが、共振器スロットの半分以上を露出させるように配置された後、３つの管部分（２つの端末部分および中間部分）の間の結合はかなり弱くなり、その部分が独立した共振器として動作し始める。本シミュレーションは、共振器管の内側および間隙にある水を含む、水を介した音響結合を考慮するだけであり、金属ブリッジを介する管部分の間の音響結合を含まないため、本シミュレーションは、この効果を予測していないことが示唆され得る。
【００７６】
再度、理論により拘束されることなく、図１４Ｇ〜図１４Ｊで示された２つの第１の高調波の共振ピークは、中間部分および２つの端末部分の独立した共振に起因するものと考えられる。２つの端末部分が、等しい管長さを有し、かつ中間部分の長さは２つの端末部分の長さと異なる例では、第１の高調波の共振は、２つの共振ピークへと分割され得る。周波数の差は、管部分の長さの相対的な差に関連する可能性がある。管部分が、すなわち、第１の端末部分、中間部分、および第２の端末部分が、共通の管長さを有しない場合、３つの第１の高調波の共振ピークが、オルガン管音源により生成される可能性のあることが示唆され得る。
【００７７】
加えて、第１の高調波における周波数はまた、部分を構成する管の相対的な厚さに依存する可能性がある。例えば、共振器管の部分の任意の１つまたは複数のものは、共振器管の内径の半径の約１／８の壁厚を有することができる。異なる管の厚さで共振器管部分を製作することによって、第１の高調波における複数の周波数に対してさらなる調整を得ることもできる。複数の第１の高調波の周波数を、動作周波数帯域にわたって非常にわずかな振幅変動で互いに近接して調整できることが理解されよう。
【００７８】
図１４Ａ〜図１４Ｊに関して上記で示した結果は、その範囲の高周波数端部における共振器管の周波数応答により規定され得る広帯域出力を備えた調整可能な音源を製作するための簡単な方法を提案している。上記で開示されたオルガン管音源は、第１の高調波の二重共振を生成できるが、同じ手法を使用して、三重もしくはそれを超える広帯域の共振音源を製作することができる。
【００７９】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、スロット付き部分の共振器スロットが、同軸スリーブにより完全に露出された、上記で開示された調整可能なオルガン管音源のアドミッタンスの実数成分および虚数成分をそれぞれ示している。この構成における調整可能なオルガン管音源は、したがって、共振器管の周波数応答により規定される出力を有する広帯域音源として動作し得る。図１５Ａで示されるように、共振器管の周波数応答は、第１の共振周波数および第２の共振周波数により規定された二重の共振伝達関数から構成され得る。この構成における音源の出力は、共にほぼ同じ振幅を有する二重共振周波数（１５０５および１５１０）を有することが観察され得る。図１５Ａで示される例では、より高い周波数共振ピーク１５０５は、約９４０Ｈｚの周波数を有し、またより低い周波数共振ピーク１５１０は、約８９０Ｈｚの周波数を有する。２つの共振は、共振管の（約５００Ｈｚにおける）第１の高調波と、（約１５００Ｈｚにおける）第２の高調波の間に配置され得る。第１の共振ピーク１５０５および第２の共振ピーク１５１０は、１つまたは複数の情報を含む信号を水中で送信するための通信帯域幅１５３０を規定し得る。非限定的な例として、通信帯域幅１５３０は、約１００Ｈｚであってもよく、また約８４５Ｈｚの下限１５２５と約９５５Ｈｚの上限１５２０の間にありかつ約９１５Ｈｚの中間周波数１５１５に中心がある周波数を含んでもよい。いくつかの態様では、中間周波数１５１５は、第１の共振ピーク１５０５の周波数と、第２の共振ピーク１５１０の周波数との平均であってもよい。概して、通信帯域幅１５３０は、中間周波数１５１５の約１０％から約１５％の周波数を有するように選択されてもよい。いくつかの非限定的な例では、通信帯域幅は、中間周波数１５１５の約１０％、中間周波数１５１５の約１１％、中間周波数１５１５の約１２％、中間周波数１５１５の約１３％、中間周波数１５１５の約１４％、中間周波数１５１５の約１５％の周波数、または端点を含む、それらの間の任意のこのようなパーセンテージもしくはパーセンテージの範囲の周波数を有してもよい。この帯域幅は、正確な水中位置決めサポートを行うための長距離水中通信システムに対して十分なものであり得る。
【００８０】
図１５Ｂは、スロット付き部分の共振器スロットが、同軸スリーブにより完全に露出されている、上記で開示された調整可能なオルガン管音源の虚数成分または位相に関連する成分を示す。測定された周波数範囲にわたり、広帯域モードで動作しているオルガン管の特徴的な共振周波数に対応する２つの共振ピーク（１５０５および１５１０）に相当する周波数において、位相変動がほとんど観察されないことに留意されたい。
【００８１】
広帯域のオルガン管音源は、上記で開示されたように、単に、共振管、音響ドライバ、および音響ドライバ制御装置から構成され得ることが理解されよう。このようなデバイスは、帯域幅の広い範囲内で任意の音響信号を供給する単一の信号送信モードで動作することができる。
【００８２】
第２の、調整可能なオルガン管音源は、同軸の管状スリーブ内に配置された広帯域のオルガン管音源から構成され得る。このようなデバイスは、２つの信号送信モードで動作し得る。第１のモードで動作するとき、スロット付き部分は、共振出力周波数を選択するために、共振管の外側表面に沿って摺動できる同軸の管状スリーブで覆われてもよい。音響ドライバの制御装置は、同軸の管状スリーブの位置によって決まる共振出力周波数に一致するように、音響ドライバの周波数出力を制御してもよい。この第１のモードでは、調整可能なオルガン管音源は、単一の周波数パルス、風波数変調パルス、チャープ、または線形掃引周波数信号を送信するようにプログラムされ得る。このような信号は、水中のトモグラフィ測定に有用であり得る。第２の信号送信モードで動作するとき、同軸の管状スリーブは、共振管のスロット付き部分のスロットを開く位置で固定され得る。この構成では、調整可能なオルガン管音源は、上記で開示された広帯域のオルガン管音源と同様に機能し得る。
【００８３】
本明細書の全体を通して「様々な実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一実施形態」、「実施形態」、「一態様」、「態様」、または同様のものに対する参照は、その実施形態に関して述べられた特定の機能、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通していくつかの場所で、「様々な実施形態で」、「いくつかの実施形態で」、「一実施形態で」、もしくは「実施形態で」、または同様の句の出現は、必ずしもすべて同じ実施形態を参照するものではない。さらに、特定の機能、構造、または特徴は、１つまたは複数の態様において、任意の適切な方法で組み合わられてもよい。さらに、特定の機能、構造、または特徴は、１つまたは複数の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせられてもよい。したがって、１つの実施形態に関して示された、または述べられた特定の機能、構造、または特徴は、限定することなく、１つまたは複数の他の実施形態の機能、構造、または特徴と、全体的もしくは部分的に、組み合わせられてもよい。このような修正形態および変形形態を本発明の範囲に含めるように意図されている。
【００８４】
前の記述で、様々な細部が述べられてきたが、本開示の様々な態様は、これらの特有の細部なしに実施できることが理解されよう。例えば、簡潔および明確にするために、選択された態様は、詳細にではなく、ブロック図形式で示されている。本明細書で提供される詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータ・メモリに記憶されているデータに対して動作する命令により提示され得る。このような説明および表現は、当業者により、その作業の内容を他の当業者に説明し、かつ伝えるために使用される。
【００８５】
前述の論議から明らかなように、別段の指定のない限り、前の記述を通して、「処理する」、「計算する（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「計算する（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、「決定する」、「表示する」、または同様のものなどの用語を用いる論議は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理的（電子的）な量として表されるデータを、コンピュータ・システムのメモリもしくはレジスタ、または他のこのような情報記憶、送信、もしくは表示デバイス内の物理量として同様に表される他のデータへと操作し、かつ変換するコンピュータ・システム、または同様の電子的なコンピューティング・デバイスの動作およびプロセスを指すものと理解される。
【００８６】
様々な実施形態が本明細書で述べられてきたが、これらの実施形態に対する多くの修正、変形、置換え、変更、および均等化を実施してもよく、かつ当業者により想到されよう。さらに、いくつかの構成要素に対して材料が開示される場合、他の材料が使用されてもよい。したがって、前の説明および添付の特許請求の範囲は、このような修正および変形のすべてを、開示される実施形態の範囲に含むものとして包含するように意図されていることを理解されたい。添付の特許請求の範囲は、このような修正および変形のすべてを含むように意図されている。
【００８７】
本明細書で述べられた実施形態のうちのいくつか、またはすべては、概して、様々な態様に対する技術を含む、あるいは本明細書で述べられた技術によってもよい。一般的な意味において、当業者であれば、広範囲なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せにより、個々に、かつ／または集合的に実施され得る本明細書で述べられた様々な態様は、様々なタイプの「電気回路」から構成されるものと見ることができることが理解されよう。したがって、本明細書で使用される場合、「電気回路」は、これだけに限らないが、少なくとも１つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータ・プログラムにより構成された汎用コンピューティング・デバイス（例えば、本明細書で述べられたプロセスおよび／またはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータ・プログラムにより構成される汎用コンピュータ、または本明細書で述べられたプロセスおよび／またはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータ・プログラムにより構成されたマイクロプロセッサなど）を形成する電気回路、メモリデバイス（例えば、ランダムアクセス・メモリの形態など）を形成する電気回路、および／または通信デバイス（例えば、モデム、通信スイッチ、または光電機器など）を形成する電気回路を含む。当業者であれば、本明細書で述べられる主題は、アナログもしくはデジタル的に、またはその何らかの組合せで実施できることが理解されよう。
【００８８】
前の詳細な記述は、ブロック図、フローチャート、および／または例を使用することによって、デバイスおよび／またはプロセスの様々な実施形態を記載している。このようなブロック図、フローチャート、および／または例が、１つまたは複数の機能および／または動作を含む限りにおいて、このようなブロック図、フローチャート、または例に含まれる各機能および／または動作は、広範囲なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質的にそれらの任意の組合せにより、個々に、かつ／または集合的に実施され得ることが当業者には理解されよう。一実施形態では、本明細書で述べられる主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または他の集積された形式により実施され得る。しかし、当業者であれば、本明細書で開示された実施形態のいくつかの態様は、全体的に、または部分的に、１つまたは複数のコンピュータで動作する１つまたは複数のコンピュータ・プログラムとして（例えば、１つまたは複数のコンピュータ・システムで動作する１つまたは複数のプログラムとして）、１つまたは複数のプロセッサで動作する１つまたは複数のプログラムとして（例えば、１つまたは複数のマイクロプロセッサで動作する１つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、または実質的にそれらの任意の組合せとして、集積回路において等価的に実施できること、かつ回路を設計し、かつ／またはソフトウェアおよび／またはファームウェアに対するコードを記述することは、この開示を考慮すれば、当業者の技術に十分含まれるはずであることを理解されよう。さらに当業者であれば、本明細書で述べられる主題の機構は、様々な形態のプログラム製品として配布できること、および本明細書で述べられる主題の例示的な実施形態は、配布を実際に実行するために使用される特定タイプの信号担持媒体にかかわらず適用されることが理解されよう。信号担持媒体の例は、これだけに限らないが、以下のものを含む、すなわち、フロッピーディスク、ハードディスク・ドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータ・メモリなどの記録可能タイプの媒体、ならびにデジタルおよび／またはアナログ通信媒体（例えば、光ファイバ・ケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク（例えば、送信機、受信機、送信論理、受信論理など）など）などの送信タイプの媒体を含む。
【００８９】
本明細書で参照され、かつ／またはいずれかの出願データ・シートにリストされた、上記で述べられた米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、非特許刊行物のすべて、または任意の他の開示資料は、本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。したがって、必要に応じて、本明細書で明示的に記載された開示は、本明細書に参照により組み込まれたいずれかの競合資料に取って代わるものである。本明細書に参照により組み込まれると述べたが、既存の定義、記述、または本明細書に記載の他の開示資料と競合する任意の資料もしくはその部分は、組み込まれた資料と既存の開示資料の間に競合が生じない程度に組み込まれるに過ぎない。
【００９０】
当業者であれば、本明細書で述べられる構成要素（例えば、動作など）、デバイス、目的、およびそれらに伴う論議は、概念的な明確さのための例として使用されること、および様々な構成の修正が企図されることが理解されよう。したがって、本明細書で使用される場合、記載される特定の類例、および付随する論議は、それらのより一般的なクラスを表すように意図されている。概して、任意の特定の類例を使用することは、そのクラスを表すように意図されており、特定の構成要素（例えば、動作など）、デバイス、および目的を含めないことは、限定と解釈されるべきではない。
【００９１】
本明細書において、実質的に任意の複数および／単数の用語を使用することに関して、当業者であれば、コンテキストおよび／または用途に合わせて適切に、複数から単数に、かつ／または単数から複数に変換することができる。様々な単数／複数の置換えは、分かりやすくするために、本明細書において明示的に記載されていない。
【００９２】
本明細書で述べられる主題は、異なる他の構成要素に含まれる、またはそれに接続される異なる構成要素を示すことがある。このように示されたアーキテクチャは、例示的なものに過ぎないこと、および実際に、同じ機能を達成する他の多くのアーキテクチャを実施できることを理解されたい。概念的な意味において、同じ機能を達成するための構成要素の任意の構成は、実質的に、望ましい機能が達成されるように「関連付けられる」。したがって、特定の機能を達成するように組み合わされた本明細書の任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間の構成要素にかかわらず、望ましい機能が達成されるように互いに「関連付けられている」として見ることができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素はまた、望ましい機能を達成するために互いに対して、「動作可能に接続される」、または「動作可能に結合される」ものと見ることができ、またそのように関連付けることのできる任意の２つの構成要素はまた、望ましい機能を達成するために互いに対して「動作可能に結合可能である」と見ることができる。動作可能に結合可能な具体的な例は、これだけに限らないが、物理的に係合可能かつ／または物理的に相互作用する構成要素、および／または無線で相互作用可能かつ／または無線で相互作用する構成要素、および／または論理的に相互作用するかつ／または論理的に相互作用可能な構成要素を含む。
【００９３】
いくつかの態様は、「結合される」および「接続される」という表現を、それらの派生語と共に用いて述べることができる。これらの用語は、互いに対する同義語として意図されるものではないことを理解されたい。例えば、いくつかの態様は、２つ以上の要素が、互いに直接、物理的または電気的に接触していることを示すために、「接続される」という用語を用いて記述することができる。別の例では、いくつかの態様は、２つ以上の要素が直接、物理的または電気的に接触していることを示すことを指示するために「結合される」という用語を用いて記述することができる。しかし、「結合される」という用語はまた、２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、なお互いに協動する、または相互作用することを意味することができる。
【００９４】
いくつかの例では、１つまたは複数の構成要素は、本明細書で、「〜のように構成される」、「〜のように構成可能である」、「〜のように動作可能である／動作する」、「適用される／適用可能である」、「〜ようにできる」、「〜のように準拠可能／準拠する」などと称することができる。当業者であれば、「〜ように構成される」は、文脈が他の形を要求しない限り、一般に、アクティブ状態の構成要素、および／または非アクティブ状態の構成要素、および／またはスタンバイ状態の構成要素を包含できることが理解されよう。
【００９５】
本明細書に記述された本主題の特定の態様が示され、かつ述べられてきたが、当業者には、本明細書の教示に基づき、本明細書に述べられた主題から逸脱することなく、変更および修正を行うことができること、またその広い態様、したがって添付の特許請求の範囲は、本明細書で述べられた主題の真の趣旨および範囲に含まれるものとして、すべてのこのような変更および修正をその範囲内に含めることは明らかであろう。当業者であれば、一般に、本明細書で、特に添付の特許請求の範囲で（例えば、添付の請求項の本文など）使用される用語は、概して「開放的な」用語として意図されている（例えば、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、「含んでいるがこれだけに限らない」と解釈されるべきであり、「有する」という用語は、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、「含むがこれだけに限らない」と解釈されるべきであるなど）ことが理解されよう。当業者であれば、導入される請求項の記載の特定の数が意図される場合、このような意図は、明示的に請求項に記載されるものであり、そのような記載がない場合、このような意図は存在しないことがさらに理解されよう。例えば、理解を助けるために、以下で添付された特許請求の範囲は、請求項の記載を導くために、導入句「少なくとも１つの」、および「１つまたは複数の」の使用を含むことができる。しかし、このような句を使用することは、不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」による請求項の記載の導入が、このように導入された請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、同じ請求項が導入句「１つまたは複数の」、または「少なくとも１つの」を、かつ不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」などの含む場合であっても（例えば、「１つの（ａ）」および／または「１つの（ａｎ）」は、通常「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味するものと解釈されるべきである）、１つだけのこのような記載を含む請求項に限定することを示唆するように解釈されるべきではなく、請求項の記載の導入するために使用される定冠詞の使用に対しても同じことがいえる。
【００９６】
さらに、導入された請求項の記載の特定の数が明示的に記載されている場合であっても、当業者であれば、このような記載は、通常、少なくとも記載された数を意味する（例えば、他の修飾語のない単なる「２つの記載」は、通常、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）ものと解釈すべきであることが理解されよう。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つなど」に類似した表記法が使用される例では、概して、このような構成は、当業者がその表記法を理解するはずの意味が意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、これだけに限定されないが、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、かつ／またはＡ、Ｂ、およびＣを共になどを有するシステムを含むことになる）。「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つなど」に類似した表記法が使用される例では、概して、このような構成は、当業者がその表記法を理解するはずの意味が意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、これだけに限定されないが、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、かつ／またはＡ、Ｂ、およびＣを共になどを有するシステムを含むことになる）。当業者であれば、通常、２つ以上の選択的用語を提示する選言用語および／または句は、説明、特許請求の範囲、または図面のいずれであろうと、文脈がその他の形で指定しない限り、用語のうちの１つ、用語のいずれか、または用語を共に含む可能性を企図するものと理解すべきであることをさらに理解されよう。例えば、句「ＡまたはＢ」は、通常、「Ａ」、または「Ｂ」、または「ＡおよびＢ」の可能性を含むものと理解されよう。
【００９７】
添付の特許請求の範囲に関して、当業者であれば、そこに含まれる記載された動作は、概して、任意の順序で実施できることが理解されよう。さらに様々な動作の流れは、シーケンスで示されるが、様々な動作は、示されたものとは異なる順序で実施できる、または同時に実施できることを理解されたい。このような代替の順序付けの例は、文脈がその他の形を指定しない限り、重複、交互配置、割り込み、再順序付け、増加させる、前に置く、補足する、同時に行う、逆にする、または他の異なる順序付けを含むことができる。さらに、文脈が他の形を指定しない限り、「〜に応じて」、「〜に関連して」、または他の過去時制の形容詞などの用語は、概して、このような異形のものを排除することを意図していない。
【００９８】
様々な実施形態が本明細書で述べられてきたが、これらの実施形態に対する多くの修正、変形、置換え、変更、および均等化を実施することができ、かつ当業者により想到される。さらに、いくつかの構成要素に対して材料が開示される場合、他の材料も使用することができる。したがって、前述の説明および添付の特許請求の範囲は、開示された実施形態の範囲に含まれるものとして、このような修正および変形のすべてを含むように意図されていることを理解されたい。添付の特許請求の範囲は、このような修正および変形のすべてを含むように意図されている。
【００９９】
要約すると、本明細書で述べられた概念を使用することにより得られる数多くの利点が述べられてきた。１つまたは複数の実施形態に関する前述の説明は、例示および説明目的で提示されている。それは、開示される正確な形態に対して網羅的であること、または限定するものであることを意図していない。上記の教示に照らせば、修正または変形が可能である。原理および実際的な用途を例示して、それにより、企図される特定の用途に適した様々な修正を用いて、当業者が様々な実施形態を利用できるようにするために、１つまたは複数の実施形態が選択され、述べられている。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が、全体の範囲を定義するように意図されている。
【０１００】
様々な実施形態が、以下の番号を付した例において述べられる。
【０１０１】
［例１］
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管と、を備え、前記共振器管が、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分、をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第１の位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第２の位置に位置し、
前記水中音源の出力信号が、前記共振器管の周波数応答によって規定される帯域幅内になるように制御すべく構成される、水中音源。
【０１０２】
［例２］
前記共振器管は、前記共振器管の前記全長の１０分の１から、前記共振器管の前記全長の半分までの範囲内にある外径を有する、例１に記載の水中音源。
【０１０３】
［例３］
前記第１のスロット付き部分の前記第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのそれぞれは、前記共振器管の半径の１０分の１と前記共振器管の前記半径の半分の範囲に含まれる幅を有し、
前記第２のスロット付き部分の前記第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのそれぞれは、前記共振器管の前記半径の１０分の１と前記共振器管の前記半径の半分の範囲に含まれる幅を有する、例１又は例２に記載の水中音源。
【０１０４】
［例４］
前記第１のスロット付き部分および前記第２のスロット付き部分は、それらの間に前記共振器管の中間セクションを規定し、
前記共振器管の前記第１のスロット付き部分および第１の端部は、それらの間に前記共振器管の第１の端末セクションを規定し、また、
前記共振器管の前記第２のスロット付き部分および第２の端部は、それらの間に前記共振器管の第２の端末セクションを規定する、例１から例３のいずれか一項に記載の水中音源。
【０１０５】
［例５］
前記第１の端末セクションは第１のセクション長さを有し、前記第２の端末セクションは第２のセクション長さを有し、前記中間セクションは中間セクション長さを有しており、前記中間セクション長さは、前記第１のセクション長さとは異なり、かつ前記中間セクション長さは、前記第２の長さとは異なる、例４に記載の水中音源。
【０１０６】
［例６］
前記第１のスロット付き部分の前記少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのうち第１のものは、前記中間セクションの第１の端部と、前記第１の端末セクションの第１の端部とを接続する第１のブリッジによって分離され、
前記第２のスロット付き部分の前記少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのうち第２のものは、前記中間セクションの第２の端部と、前記第２の端末セクションの第１の端部とを接続する第２のブリッジによって分離される、例４又は例５に記載の水中音源。
【０１０７】
［例７］
前記共振器管の周波数応答は、第１の共振周波数および第２の共振周波数により規定される二重共振伝達関数を含み、前記帯域幅は、前記第１の共振周波数と前記第２の共振周波数との平均として規定される中間周波数の１０％〜１５％の間である、例１から例６のいずれか一項に記載の水中音源。
【０１０８】
［例８］
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分、をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置する、前記共振器管と、
第１の同軸の管状スリーブおよび第２の同軸の管状スリーブであって、
前記共振器管は、前記第１の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の外側表面の第１の部分と、前記第１の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第１の間隙を形成し、
前記共振器管は、前記第２の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の前記外側表面の第２の部分と、前記第２の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第２の間隙を形成し、
前記第１の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の第前記１の部分の上を摺動するように構成され、前記第２の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第２の部分の上を摺動するように構成される、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと、を備え、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより覆われ、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより覆われたとき、第１の音響モードで動作するように構成され、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより露出され、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより露出されたとき、第２の音響モードで動作するように構成される、水中音源。
【０１０９】
［例９］
前記第１の間隙は、１ｍｍ〜５ｍｍの間の範囲の幅を有し、前記第２の間隙は、１ｍｍ〜５ｍｍの間の範囲の幅を有する、例８に記載の水中音源。
【０１１０】
［例１０］
前記音響ドライバの前記制御装置は、前記水中音源が前記第１の音響モードで動作するように構成されたとき、少なくとも部分的には前記第１の同軸の管状スリーブの位置および前記第２の同軸の管状スリーブの位置に基づいて決定される管の共振周波数になるように、前記音響ドライバの出力周波数を制御すべく構成される、例８又は例９に記載の水中音源。
【０１１１】
［例１１］
前記音響ドライバの前記制御装置は、前記共振器管の周波数応答により規定される帯域幅内になるように、前記水中音源の出力信号を制御すべく構成される、例８から例１０のいずれか一項に記載の水中音源。
【０１１２】
［例１２］
水中音システムであって、
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置する、前記共振器管と、
第１の同軸の管状スリーブおよび第２の同軸の管状スリーブであって、
前記共振器管は、前記第１の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の外側表面の第１の部分と、前記第１の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第１の間隙を形成し、
前記共振器管は、前記第２の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の前記外側表面の第２の部分と、前記第２の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第２の間隙を形成し、
前記第１の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第１の部分の上を摺動するように構成され、かつ前記第２の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第２の部分の上を摺動するように構成される、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと、を備え、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより覆われ、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより覆われたとき、第１の音響モードで動作するように構成され、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより露出され、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより露出されたとき、第２の音響モードで動作するように構成される、前記水中音源と、
前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと機械的な伝達状態にあるリードねじを備える伝動機構と、
前記伝動機構と機械的な伝達状態にあり、かつ前記リードねじに回転運動を与え、それにより前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブを移動させるように構成された、モータと、
水圧ハウジングであって、その外側表面が、前記伝動機構および前記モータと機械的な伝達状態にあり、かつその内側が、前記モータを制御し、かつ前記モータに電力を供給するように構成された１つまたは複数の電気的な構成要素を収納するように構成される、水圧ハウジングと、を備える、
水中音システム。
【０１１３】
［例１３］
前記リードねじは、前記リードねじが前記モータにより回転されたとき、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブを反対方向に対称的に移動させるように構成される、例１２に記載の水中音システム。
【０１１４】
［例１４］
前記伝動機構は、水が前記伝動機構と接触するのを防止するように構成された、オイルで充填された１つまたは複数のベローズで覆われる、例１２又は例１３に記載の水中音システム。
【０１１５】
［例１５］
水中で信号を送信する方法であって、
水中音源を提供するステップであって、前記水中音源が、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の全長に沿った第１の位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第２の位置に位置する、前記共振器管と、を備える、前記ステップと、
前記制御装置により、前記水中音源の出力信号を、前記共振管の周波数応答により規定される帯域幅内になるように制御するステップと、を含む、
方法。
【図１】
2018198419.tif 000004
【図２】
2018198419.tif 000005
【図３Ａ】
2018198419.tif 000006
【図３Ｂ】
2018198419.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2018198419.tif 000010
【図５Ｂ】
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【図６】
2018198419.tif 000012
【図７】
2018198419.tif 000013
【図８】
2018198419.tif 000014
【図９Ａ】
2018198419.tif 000015
【図９Ｂ】
2018198419.tif 000016
【図１０】
2018198419.tif 000017
【図１１Ａ】
2018198419.tif 000018
【図１１Ｂ】
2018198419.tif 000019
【図１２】
2018198419.tif 000020
【図１３】
2018198419.tif 000021
【図１４Ａ】
2018198419.tif 000022
【図１４Ｂ】
2018198419.tif 000023
【図１４Ｃ】
2018198419.tif 000024
【図１４Ｄ】
2018198419.tif 000025
【図１４Ｅ】
2018198419.tif 000026
【図１４Ｆ】
2018198419.tif 000027
【図１４Ｇ】
2018198419.tif 000028
【図１４Ｈ】
2018198419.tif 000029
【図１４Ｉ】
2018198419.tif 000030
【図１４Ｊ】
2018198419.tif 000031
【図１５Ａ】
2018198419.tif 000032
【図１５Ｂ】
2018198419.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月7日(2018.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管と、を備え、前記共振器管が、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分、をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第１の位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第２の位置に位置し、
前記音響ドライバの前記制御装置は、前記水中音源の出力信号が、前記共振器管の周波数応答によって規定される帯域幅内になるように制御すべく構成される、水中音源。
【請求項２】
前記共振器管は、前記共振器管の前記全長の１０分の１から、前記共振器管の前記全長の半分までの範囲内にある外径を有する、請求項１に記載の水中音源。
【請求項３】
前記第１のスロット付き部分の前記第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのそれぞれは、前記共振器管の半径の１０分の１と前記共振器管の前記半径の半分の範囲に含まれる幅を有し、
前記第２のスロット付き部分の前記第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのそれぞれは、前記共振器管の前記半径の１０分の１と前記共振器管の前記半径の半分の範囲に含まれる幅を有する、請求項１又は２に記載の水中音源。
【請求項４】
前記第１のスロット付き部分および前記第２のスロット付き部分は、それらの間に前記共振器管の中間セクションを規定し、
前記共振器管の前記第１のスロット付き部分および第１の端部は、それらの間に前記共振器管の第１の端末セクションを規定し、また、
前記共振器管の前記第２のスロット付き部分および第２の端部は、それらの間に前記共振器管の第２の端末セクションを規定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の水中音源。
【請求項５】
前記第１の端末セクションは第１のセクション長さを有し、前記第２の端末セクションは第２のセクション長さを有し、前記中間セクションは中間セクション長さを有しており、前記中間セクション長さは、前記第１のセクション長さとは異なり、かつ前記中間セクション長さは、前記第２の長さとは異なる、請求項４に記載の水中音源。
【請求項６】
前記第１のスロット付き部分の前記少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのうち第１のものは、前記中間セクションの第１の端部と、前記第１の端末セクションの第１の端部とを接続する第１のブリッジによって分離され、
前記第２のスロット付き部分の前記少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットのうち第２のものは、前記中間セクションの第２の端部と、前記第２の端末セクションの第１の端部とを接続する第２のブリッジによって分離される、請求項４又は５に記載の水中音源。
【請求項７】
前記共振器管の周波数応答は、第１の共振周波数および第２の共振周波数により規定される二重共振伝達関数を含み、前記帯域幅は、前記第１の共振周波数と前記第２の共振周波数との平均として規定される中間周波数の１０％〜１５％の間である、請求項１から６のいずれか一項に記載の水中音源。
【請求項８】
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分、をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置する、前記共振器管と、
第１の同軸の管状スリーブおよび第２の同軸の管状スリーブであって、
前記共振器管は、前記第１の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の外側表面の第１の部分と、前記第１の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第１の間隙を形成し、
前記共振器管は、前記第２の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の前記外側表面の第２の部分と、前記第２の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第２の間隙を形成し、
前記第１の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の第前記１の部分の上を摺動するように構成され、前記第２の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第２の部分の上を摺動するように構成される、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと、を備え、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより覆われ、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより覆われたとき、第１の音響モードで動作するように構成され、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより露出され、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより露出されたとき、第２の音響モードで動作するように構成される、水中音源。
【請求項９】
前記第１の間隙は、１ｍｍ〜５ｍｍの間の範囲の幅を有し、前記第２の間隙は、１ｍｍ〜５ｍｍの間の範囲の幅を有する、請求項８に記載の水中音源。
【請求項１０】
前記音響ドライバの前記制御装置は、前記水中音源が前記第１の音響モードで動作するように構成されたとき、少なくとも部分的には前記第１の同軸の管状スリーブの位置および前記第２の同軸の管状スリーブの位置に基づいて決定される管の共振周波数になるように、前記音響ドライバの出力周波数を制御すべく構成される、請求項８又は９に記載の水中音源。
【請求項１１】
前記音響ドライバの前記制御装置は、前記共振器管の周波数応答により規定される帯域幅内になるように、前記水中音源の出力信号を制御すべく構成される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の水中音源。
【請求項１２】
水中音システムであって、
水中音源であって、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った位置に位置する、前記共振器管と、
第１の同軸の管状スリーブおよび第２の同軸の管状スリーブであって、
前記共振器管は、前記第１の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の外側表面の第１の部分と、前記第１の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第１の間隙を形成し、
前記共振器管は、前記第２の同軸の管状スリーブ内に配置され、それにより、前記共振器管の前記外側表面の第２の部分と、前記第２の同軸の管状スリーブの内側表面との間に第２の間隙を形成し、
前記第１の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第１の部分の上を摺動するように構成され、かつ前記第２の同軸の管状スリーブは、前記共振器管の前記外側表面の前記第２の部分の上を摺動するように構成される、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと、を備え、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより覆われ、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより覆われたとき、第１の音響モードで動作するように構成され、
前記水中音源は、前記第１のスロット付き部分が前記第１の同軸の管状スリーブにより露出され、かつ前記第２のスロット付き部分が前記第２の同軸の管状スリーブにより露出されたとき、第２の音響モードで動作するように構成される、前記水中音源と、
前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブと機械的な伝達状態にあるリードねじを備える伝動機構と、
前記伝動機構と機械的な伝達状態にあり、かつ前記リードねじに回転運動を与え、それにより前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブを移動させるように構成された、モータと、
水圧ハウジングであって、その外側表面が、前記伝動機構および前記モータと機械的な伝達状態にあり、かつその内側が、前記モータを制御し、かつ前記モータに電力を供給するように構成された１つまたは複数の電気的な構成要素を収納するように構成される、水圧ハウジングと、を備える、
水中音システム。
【請求項１３】
前記リードねじは、前記リードねじが前記モータにより回転されたとき、前記第１の同軸の管状スリーブおよび前記第２の同軸の管状スリーブを反対方向に対称的に移動させるように構成される、請求項１２に記載の水中音システム。
【請求項１４】
前記伝動機構は、水が前記伝動機構と接触するのを防止するように構成された、オイルで充填された１つまたは複数のベローズで覆われる、請求項１２又は１３に記載の水中音システム。
【請求項１５】
水中で信号を送信する方法であって、
水中音源を提供するステップであって、前記水中音源が、
音響ドライバと、
前記音響ドライバの制御装置と、
前記音響ドライバに音響的に結合された共振器管であって、
第１の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第１のスロット付き部分、および、
第２の少なくとも２つのコラジアルな共振器スロットを備える第２のスロット付き部分をさらに備え、
前記共振器管の全長が、前記共振器管の複数の高調波を規定し、
前記第１のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第１の節に対応する前記共振器管の全長に沿った第１の位置に位置し、
前記第２のスロット付き部分が、前記複数の高調波のうち１つの第２の節に対応する前記共振器管の前記全長に沿った第２の位置に位置する、前記共振器管と、を備える、前記ステップと、
前記制御装置により、前記水中音源の出力信号を、前記共振管の周波数応答により規定される帯域幅内になるように制御するステップと、を含む、
方法。
【外国語明細書】
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