CN1283274A - 用于缆索的减阻装置 - Google Patents

Abstract

一种用于减少由用于构成宽拖缆阵列部分的两个或两个以地震拖缆的引入缆产生的曳引力的减阻装置,它具有多个减阻装置部分,每个减阻装置部分有一其中可容纳该引入缆的中央孔及一种流线形外轮廓。减阻装置部分用允许这些部分彼此可相对转动的旋转联接器对接在一起,从而使每个减阻装置部分能够采用对于减少曳引力来说为最佳的取向。曳引力减少还用分别提供给每个减阻装置部分前缘上、下表面一组沿纵长方向延伸的隆脊/沟槽来保证。

Description

用于缆索的减阻装置

本发明涉及用于缆索的减阻装置，具体地说涉及用于、但又不只是用于在进行海洋地震勘测期间的地震拖缆(Streamer)曳引阵列的引导缆减阻装置。

为了进行海洋地震勘测，每个通常有数千米长的地震拖缆的阵列被以5节的速度在一地震勘测船后曳拉着。在这些拖缆的全长上设置有水下听音器阵列及有关的电子装备。勘测船还曳拉着一个或多个如喷枪那样的地震源。由地震源产生的声音信号通过水向下进入地下，并在地下被各地层反射。反射出的信号被水下听音器接收、数字化后送至地震勘测船，这些信号在船中被记录并至少部分地被处理，其目的是建立所勘测区域内的地层图表。

在这样的拖缆阵列中，每个拖缆均可以由自己的引入缆曳引，此缆为一铠装的电缆，它将动力供应给拖缆并从拖缆处接收数字信号。通过采用这种方法，可以曳引八个拖缆的宽700米的一阵列，每个拖缆长4000米。

曳引速度为5节的这种阵列产生的曳引力约为40-45吨。由于沿横向延伸曳引缆，该曳引力的高比例部分是交叉曳力而不是由拖缆本身产生的成一直线的曳引力。在与此类勘测有关的运作成本中，此曳引力是一个十分重要的因素。

为了提高这类海洋勘测的效率，可以希望采用含有大数量拖缆的更宽的拖缆阵列。但是在采用当前的曳引技术的情况下，例如包含10个拖缆的1440米宽的一阵列仅能产生70吨以上的曳引力，这使得对采用包含更多个拖缆的更宽的这种阵列没有吸引力。

本发明的目的是缓解此种问题。

本发明的一个方面是提供一种用于缆索，尤其是用于地震拖缆阵列引入缆的减阻装置，此装置具有：多个减阻装置部分，减阻装置部分有其内可容纳引入缆的一中央孔及一种流线形外轮廓，在引入缆沿相对其长度为横侧方向在水中运动时，该轮廓起作用减少曳引力，及至少一个连接组件，它们以允许相邻的减阻装置部分彼此可相对转动的方式将这相邻的减阻装置部分连接在一起。

在本发明的一优选实施例中，连接组件具有一对端连接器，每个端连接器被固紧在一对相邻减阻装置部分之一的一端部，而且其上有沿径向外突的突缘形成；及一环状压紧圈，此圈由低摩擦材料制作，它把形成在端连接器上的突缘紧固在一起的同时，还允许突缘彼此相对转动。

而且环状压紧圈是由两个其截面上有U形部分的半圆形件构成，从而可将端连接器的突缘放置在U形部分内。

根据本发明的另一方面，提供一种用于缆索，尤其是用于地震拖缆阵列引入缆的减阻器，它具有一接纳引入缆用的中央孔及一种流线形轮廓，此轮廓在引入缆在水中沿相对其长度为横向的方向运动时起减少曳引力的作用，其中，在减阻器的一部分上配置多个沿纵向延伸的隆脊，在使用中，该隆脊会处于减阻器的前缘或其附近处。

将结合附图通过举例的方式来详细介绍本发明。其中：

图1是本发明一实施例的一减阻装置部分的局部剖视图；

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线剖切的剖面；

图3是用来将图1中的减阻装置部分连接在一起的一端连接器的侧视图；

图4是一旋转轴承的立体图，此轴承构成用来将图1所示减阻装置部分连接在一起的一连接组件；

图5是构成用来将图1所示减阻器部分连接在一起的一压紧圈的透视图；

图6是包括图3的端连接器、图4的旋转轴承及图5的压紧圈的一装配后的连接组件的剖视图；

图7是用于沿轴向将相邻的减阻装置部分组合紧固于一引入缆的一固定组件局部剖视图；

图8是构成图7所示固定组件部件的一固定圈立体图；

图9是图3-6所示连接组件的一替换形式的剖视图，它展示了本发明另一实施例两相邻减阻装置部分的连接。

本发明组装成的减阻装置具有多个大体上为长管状的减阻装置部分10，部分10在其相邻的端部用合适的连接组件25连接在一起而构成一环绕引入缆的连续减阻装置。

减阻装置部分10的一优选形式展示于图1和图2中。每个减阻装置部分10具有一大体上为圆柱形的部分12，沿其一侧延伸而形成一大体上为三角形截面的尾部14。圆柱形部分12构成一环绕未示出的引入缆的套筒，大体上为空心的三角形截面的尾部14沿径向从该缆起延伸，在此缆索在水中被曳拉时形成尾部边缘。尾部14被制成空心是为了改善减阻装置部分10之轮廓相对其回转中心(亦即是引入缆索之轴线)的重量平衡，也为了减小贮存体积。如可从图2看到的那样，每个减阻装置部分10的总的轮廓成“泪滴”状，以便提供比光滑圆柱形缆索小得多的曳引力。

另一个曳引力减低特征制作在使用中的减阻装置前缘邻近处的圆柱形部分12上。两组沿纵长方向平行延伸的隆脊或肋18相对尾部14的沿半径向的中心线对称设置。隆脊18的作用是使减阻装置部分10的前缘表面变粗糙，因此，根据水力学原理激发产生薄紊流界面层而控制减阻装置部分外壳上面的层流分散。事实上，此相同的粗糙效果是由沟槽而不是由隆脊产生的。这里使用的术语“隆脊”可以理解为包含着隆脊和沟槽两者。

每个减阻装置部分10在其每个端部均配置圆柱形孔20，此孔的直径比贯通减阻装置部分10的本体主要部分12的圆柱孔的大。

减阻装置部分可以方便地用EPDM橡胶由压力加工方法来制造，在本体部分12的圆柱形壁内有注册商标为Kevlar的增强纤维。减阻装置部分10之长度在3-10米之内，其尺寸定得使之环绕引入缆有2毫米间隙。此间隙足以允许减阻装置环绕该缆自由摆动，并足以与此缆紧密配合而避免引入缆在减阻装置内过度运动。此过度运动可能会导致危险。

减阻装置部分能环绕引入缆摆动是合乎希望的，这样能使减阻装置部分相对该缆在水中运动的方向取得减少曳引力的最佳位置。但不会使此缆在水中扭转来适应这种趋势。因为这一原因，相邻减阻装置部分10能够彼此相对着自由扭转也是合乎期望的。为了做到这些，相邻的减阻装置部分10被用图3-6所示出的旋转联接器即组件25来连接。

旋转联接器25有四个构件：一个图3所示的端连接器30，一个图4所示的旋转轴承40及两个压紧圈50，在图5中展示了两圈之一。

端连接器30例如可以用不锈钢制造及由配置了多个沿圆周方向延伸槽34的一连接头32构成。在端连接器30的一端部配置有向外延伸的环状突缘36。连接头32被插入设置于减阻装置部分10端部的圆柱形插孔20中，然后采用一种未示出的由软金属制作的挤压圈用挤压方式将连接头紧固。连接头32上的沟34有助于确保挤压作业将端连接器30牢固地紧固在减阻装置部分10上。如果一个部分10与两个这样的部分邻接，在这个减阻装置部分10的两个端部上均配置一个端连接器30。别的联接器结构也适合于用在引入缆的端部，在这些地方的减阻装置部分10可与别的装备连接或者什么也不接，其情况会在下面更详细地介绍。

处于两相邻减阻装置部分10的相邻端部上的一对端连接器30间安置一旋转轴承40。旋转轴承40通常是一个由铝青铜制作的环，该环的截面大体上呈U形并有两个平行的环状突缘42，如在图6上最清楚地看到的那样，在使用中的旋转轴承40被置于两相邻减阻装置部分10的端连接器30之间。旋转轴承40两平行突缘42的环状端面贴靠着在此两端连接器30的环状突缘36，从而提供端连接器30能靠贴着它旋转的一支承面。

按下列配置将会更好：在组装完整的减阻装置中，在每个减阻装置部分10被用螺纹连接在引入缆后，将两个端连接器以相互及相对减阻装置部分10合适的定向、用螺纹方式拧在该引入缆上，并用一旋转轴承40分隔开。

每对相邻减阻装置部分之间的联接25是由图5所示的压紧圈50来实现的。

每个压紧圈50由两个半圆部分组成，两个半圆部分一起构成一有两个朝内突缘的圈，这样就使压紧圈有一U形截面部分。每个联接器有两个压紧圈50，其中的每个圈都将一个端连接器30上的环状突缘36和旋转轴承40上的两个朝外的突缘42中的一个压紧在一起。每个压紧圈50的两半部分用传统的合适螺钉或螺栓的传统方式紧固在一起，这些螺钉或螺栓穿过制作在每个压紧圈两半部分上的孔52。

完整的压紧圈50将端连接器30的突缘36与旋转轴承40的突缘42卡在其U形截面中，其卡持的方式使两者不能相对着自由转动。

如在前指出的那样，多个相邻的减阻装置部分10只是在这些部分10的两个自由端处才以机械方式紧固于引入缆。这样就可阻止这些相邻的减阻装置部分10堆叠或套叠。

将减阻装置部分紧固于引入缆是用图7-8所示的结构来实现的。如图7所示，引入缆有配置了增强纤维72的一层护铠70包围着。环74是由增强纤维72制作。在使用中，环74安置并保持在如图8所示的一固定架80上形成的四条马蹄形沟82中。在固定架80远离马蹄形沟82的一端部上设置一向外延伸的突缘84，突缘84在结构上与制作在端连接器30上的环状突缘36相似。

突缘84以与相邻端连接器30的环状突缘36彼此相互紧固相同的方式固定在最外端的一个减阻装置部分10的端连接器环状突缘36上。

形成于引入缆所环绕的护铠70上的连接环74与该最外端的减阻装置部分10通过固定架80和相邻端连接器30的相互结合，用来使相邻接的多个减阻装置部分10相对引入缆或多或少地维持一固定的轴向位置。

图9展示图1-6所示减阻装置的一改进形式。在图9中，相应的构件给予与图1-6中所用的相同标号，但各标号后均加尾标a。图9中所示的改进的减阻装置由减阻装置部分10a构成。减阻装置部分10a除了在它们各自的加大的联在一起的端部，即在含有插孔20a的圆柱形本体部分12a的加大区域中，尾部14a也被加大外，其余的基本上与减阻装置部分10相似。此种加大是为了维持圆柱形本体12a的直径与从其前缘到尾缘的长度的比例大体上恒定。此外，相邻减阻装置部分间的间隙90被大大地减小，并且是倾斜的，从而使得在使用中其长度可以更精确地与减阻装置在水中通过的运动方向对准。

联接器25a被大大地简化。在此联接器中，旋转轴承40被省略，一单独的两构件压紧圈50a安置在相邻的端连接器30a上、并将其突缘36a卡住。压紧圈50a起原先由旋转轴承40实现的轴承作用，此端部用硬的低摩擦塑料、最好用聚氧甲撑(叉)(polyoxy methylene)(POM)制成。

上面介绍的减阻装置明显地减低由使用来拖引地震拖缆阵列的横侧向延伸引入缆引起的曳引力。这样就使运行成本，尤其是整个成本降低，以及/或允许经济地使用大阵列。

Claims (11)

1．一种用于缆索，尤其是用于地震拖缆阵列的减阻装置，包括：多个减阻装置部分，每个减阻装置部分均有接纳缆索于其内的一中央孔及流线形外轮廓，在缆索在水中沿相对其长度方向的横向运动时，此外轮廓可减低曳引力；以及至少一个连接组件，它们用来以允许相邻的减阻装置部分彼此相对旋转的方式将此相邻的减阻装置部分连接在一起。

2．如权利要求1所述减阻装置，其特征在于，连接组件有一对端连接器，每一个端连接器被紧固于一对相邻减阻装置部分之一的一端部上，而且其上制有一沿径向外突的突缘；还有一环状压紧圈，该环状压紧圈由低摩擦材料制作，在该环状压紧圈将制作在端连接器上的突缘紧固在一起的同时，还允许那些突缘彼此相对转动。

3．如权利要求2所述减阻装置，其特征在于，端连接器是通过卡紧来固定在减阻装置部分上的。

4．如权利要求2或3所述减阻装置，其特征在于，该环状压紧圈由两个半圆部分组成，它们被紧固在一起，压紧圈有U形截面部分，用以将端连接器的突缘卡紧在U形部分中。

5．如权利要求2-4的任一项所述的减阻装置，其特征在于，该压紧圈是用聚氧甲撑(POM)那样的塑料轴承材料制作的。

6．如前述权利要求的任一项所述的减阻装置，其特征在于，至少在一个减阻装置部分的在使用时会邻近其前缘的一部分上设置多个沿纵长方向延伸的隆脊。

7．一种用于缆索，尤其是用于地震拖缆阵列的引入缆的减阻装置，包括：其上有一中央孔的多个减阻装置部分，中央孔中可接纳缆索，减阻装置部分有流线形轮廓，当缆索沿相对其长度方向的横向运动通过水时，此轮廓起减少曳引力的作用，其特征在于，至少一个减阻装置部分在使用中在其前缘上或其前缘邻近区域的一部分上设置多个沿纵长方向延伸的隆脊。

8．如权利要求6或7所述减阻装置，其特征在于，所述减阻装置部分环绕在其使用中的前缘基本上对称地设置两组沿纵长方向延伸的隆脊。

9．如前述权利要求的任一项所述的减阻装置，其特征在于，至少该减阻装置部分的一端部与引入缆固紧，以便基本上防止此减阻装置部分相对引入缆沿轴向运动。

10．如权利要求9所述减阻装置，其特征在于，所述减阻装置部分的该端部借助一与引入缆的护铠结合的固定组件固紧于引入缆。

11．如权利要求10所述减阻装置，其特征在于，固定组件包括一其上至少形成一个用于容纳所述护铠组成纤维的马蹄形槽。

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