CN1481314A - 偏导装置 - Google Patents

Abstract

一种供牵引索使用的偏导装置，该偏导装置位于牵引船与船后方水中的被拖物之间，特别的，该被拖物为浮缆或浮缆阵列，该装置包括一垂直定向的翼状体，用于在将该翼状体拉过水中时产生一种横向力，以及包括一适合于把翼状体连接到牵引索上的拖缆，该拖缆包括第一及第二连接件，该第一及第二连接件位于牵引索与各自沿翼状体高压侧的纵向间隔点之间。所述翼状体包括一个或多个使其具有些微正浮力的浮性元件，以及通过远程控制可调节至少一条所述连接件的长度，以转动该翼状体。这给横向力提供了一垂直分力，从而可以控制该偏导装置的深度以及其相对于船的横向偏移。

Description

偏导装置

技术领域

本发明涉及一种偏导装置，该偏导装置用在拖引船与水中的被拖物之间以将该被拖物拉至船的一侧，从而使该被拖物相对于船的行进路线横向偏移一预定距离，该被拖物可以是例如震动浮缆、震动浮缆阵列、或震动源阵列。

背景技术

美国专利No.5,357,892中详细描述了一个这种类型的偏导装置，该偏导装置包括一个翼状偏导体，该翼状偏导体具有一个可遥控的枢转杆或“臂”，该枢转杆或“臂”自翼状体的后缘中间附近的一点起向后延伸。使用时，将翼状体悬挂在一浮体之下，从而使该翼状体完全浸没在水中且通常垂直地位于水中，并利用拖缆使该翼状体与拖引船连接，而被拖物与该臂的远离翼状体的一端连接。随着在水中拉过该偏导装置，翼状体就产生了一种横向力或“拉力”，使得被拖物横向移动。通过调节该臂相对于船的角度，可改变这种拉力，从而可在使用时改变被拖物相对于船行进路线的横向偏移。

作为一种单翼偏导装置(MONOWING deflector device)，美国专利No.5,357,892的申请人已经使该偏导装置成功地进入市场。在使用时，该装置的转动稳定性要通过与浮体的连接来获得，而该装置绕垂直轴的稳定性要通过被拖物产生的拉力来获得。

目前所使用的这种单翼偏导装置都相当庞大，一般都有7.5米高、2.5米宽且重达几十吨。通常利用例如一种纤维绳将它们悬挂在浮体下大约2米至8米处，还给它们提供安全链以防止在绳断裂的情况下浮体与翼状体分离。在暴风雨天气时，翼形体的上部可以升出水面，使得连接翼状体与浮体的绳子变得松弛。如果翼状体突然地下降，绳子甚至安全链会断裂，和/或严重损坏它们在翼状体上的连接点。

另外，利用使偏导装置与浮体相连接的绳子的长度，可有效地确定现行这种偏导装置的操作深度。结果，在该装置伸入水中后，就不易于改变该偏导装置的操作深度。由于现行这种偏导装置的正常操作深度通常只有几米，在突然出现恶劣天气的情况下，该装置和所有浮缆以及其它直接或间接与该装置连接的设备都必须收回至拖引船上。

发明内容

本发明的一个目的是克服由偏导装置与浮体之间的连接所产生的缺陷。

依照本发明，提供了一种供牵引索使用的偏导装置，该偏导装置位于牵引船与船后方水中的被拖物之间，该装置包括翼状体，以及适合于连接该翼状体与牵引索的拖缆，该拖缆包括第一及第二连接件，该第一及第二连接件具有各自的第一端和第二端，该第一端沿翼状体的高压侧与各自的纵向间隔点连接，该第二端适合于与牵引索连接，以及该翼状体的形状用以在使用时产生一横向力，该横向力促使该牵引索相对于牵引船的移动方向横向移动，还包括设置在翼状体的上部内和/或固定在翼状体上部的一个或多个浮性元件，以及用于调节至少一条连接件长度的遥控装置，以转动该翼状体，从而给该横向力一垂直分力，由此控制偏导装置的深度以及其相对于船的横向偏移。

应认识到的是，由于本发明的该偏导装置可产生一种可控制的垂直力，这个力以及一个或多个浮性元件的浮力都是可以选择以及调节的，这样就不再需要单独的水面浮子，且可在偏导装置位于水中的同时，远程控制该偏导装置的操作深度。特别的，在突然出现恶劣天气的情况下，可使偏导装置及其被拖物潜入水中更深的位置直至恶劣天气过去，其中，在该更深位置可以大大减小恶劣天气的影响。

优选的，该一个或多个浮性元件选择具有这样一种浮性，该浮性给整个装置提供一较小的正浮力。

优选的，该可遥控的调节装置包括可液压操纵的可伸缩元件，该可伸缩元件与连接件之一串联，该连接件最好为钛链。

在本发明的第一实施例中，该偏导装置还包括：自翼状体起向后延伸的臂，在使用时该臂的一端远离与被拖物连接的该翼状体，以及用于调节该臂与翼状体间角度的遥控装置，以改变翼状体产生的横向力。

在本发明的第二实施例中，该偏导装置还包括：自翼状体起向后延伸的臂；小于该前述或主翼状体的辅翼状体，该辅翼状体固定在臂的远离主翼状体的一端，且该辅翼状体的形状用以在使用时产生一横向力，辅翼状体产生的横向力通常与主翼状体产生的横向力方向相反；以及用于调节臂与翼状体间角度的遥控装置，用于改变主翼状体产生的横向力。

在本发明的第三及优选实施例中，该偏导装置还包括：自翼状体起向后延伸的臂；小于该主翼状体的辅翼状体，该辅翼状体固定在该臂的远离主翼状体的一端，且该辅翼状体的形状用以在使用时产生一横向力，辅翼状体产生的横向力通常与主翼状体产生的横向力方向相反；以及用于调节辅翼状体角度的遥控装置，用于改变辅翼状体产生的横向力，并由此改变主翼状体产生的横向力。

优选的，辅翼状体具有尾端折翼，该尾端折翼自所述臂起弯曲通常大约35°。

本发明还包括一种进行海洋地震勘测的方法，该方法包括在所要勘测的区域上方牵引许多横向间隔的震动浮缆，其特征在于，利用前述本发明任一种偏导装置来控制至少一条浮缆的横向位置及深度。

附图说明

现在将参照附图仅以例子的方式描述本发明，其中：

图1是一种进行海洋地震勘测的地震勘测船的示意图；

图2是依照本发明的一种偏导装置的第一实施例的局部剖视图，该偏导装置用于执行图1中的勘测；

图3A和3B分别是图2所示偏导装置的透视图；

图3C为图2所示偏导装置的一部分的更详细示图；

图4A为依照本发明的一种偏导装置的第二实施例的局部剖视图，该偏导装置用于执行图1中的勘测；以及

图4B和4C表示部分图4A所示偏导装置的不同操作位置。

具体实施例

图1所示地震勘测船通常标识为10，且在我们的PCT专利申请No.PCT/GB98/01832(WO99/00295)中对其作了更详细的描述。所示的该船10牵引着一震动源15和一阵列16，该震动源15典型地为在我们的美国专利No.4,757,482中描述的那种TRISOR多气枪源，以及该阵列16由基本上相同的四条浮缆18组成。但是应认识到的是，实际上，例如通过采用我们在PCT专利申请No.PCT/IB98/01435(WO99/15913)中所描述的方法，可牵引多于四条的浮缆。利用四条浮缆18各自的引线20(例如，高强度钢缆或纤维强化电缆或电光缆，用于在船10与浮缆之间传送电力、控制信号及数据信号)来牵引该浮缆，利用两个标识为22的偏导装置来控制该浮缆的伸展，该两个偏导装置22分别与最靠外的两条浮缆18的前端24连接。偏导装置22与各自的伸展线26协作，以保持浮缆间具有基本上一致的间距，其中，该伸展线26连接在最靠外的每条浮缆18的前端24与其相邻浮缆的前端24之间。

图2局部地表示了其中一个偏导装置22。该偏导装置22在一般原理上类似于我们的美国专利No.5,357,892中的偏导装置，但却是对美国专利No.5,357,892中的偏导装置作了大量改进的一种方案。具体的，该偏导装置22具有一主翼状体28，在使用时该主翼状体28与各自的引线20连接，以及该主翼状体28对应于美国专利No.5,357,892中的偏导体2。但是，该主翼状体28具有一种经改进的流体动力截面形状，并包括一个有着固定角度的尾端折翼29，该两特征都有助于牵引。同时，该主翼状体28具有控制涡流的端板30(参见图3A和3B)，这样一种端板30描述在我们的PCT专利申请No.PCT/FR99/02272中，该端板用于减少水流阻力和提高稳定性，且大部分由钛制成以减轻重量。

另外，利用一个以固定角度向后延伸的臂32来代替美国专利No.5,357,892中的角杆10，该臂32的一端34可拆卸地连接在尾端折翼29附近、翼状体28低压侧36的安装架38上。该臂32为一种夹层构造且由两块形状相同的板39制成，该两块板39栓接在一起且沿两板的长度方向相隔一定距离，同时将安装架38夹在它们之间。典型的，为了便于贮存，只要偏导装置22在船上就拆下该臂32。该臂32的另一端40具有一牵引环42，在使用时该牵引环42与两最靠外的浮缆18中的相应一个的前端24连接。

一个长度、厚度以及翼弦(chord)都远远小于主翼状体28的辅翼状体44可枢转地固定在臂32的端部40上，随后将对此进行说明，且该辅翼状体44的纵轴(位于同图2平面相垂直的一个平面上)平行于主翼状体28的纵轴延伸。将该辅翼状体44的形状设计成在使用时产生一横向力，该横向力的方向近似与主翼状体28产生的横向力方向相反(近似相反，因为显而易见的，在使用时力的方向会发生变化)。通过给该辅翼状体44提供一固定尾端折翼46，可增大该横向力，该尾端折翼46偏离臂32的角度大约为35°。

如在图3A和3B中所清晰看到的，该辅翼状体44具有两个对称的半部44a和44b，每个半部都具有用于减少涡流的端板45且分别位于臂32的相对侧面上。辅翼状体44的这两个半部44a，44b可围绕着与臂32平面相垂直的一公共轴一致转动，从而改变该辅翼状体44相对于该臂32的基准角。该辅翼状体44的转动可通过一可伸缩致动器48来实现，该可伸缩致动器48可枢转地安装在臂32的板39之间，同时该致动器48可枢转地与一杆臂或偏心装置47连接，该杆臂或偏心装置47固定在辅翼状体44的两半部44a和44b上(参见图3C)。通过一可遥控的电动液压控制组件49来液压操纵该可伸缩致动器48，该控制组件49同样也安装在臂32的板39之间。

应认识到的是，改变偏导装置22中辅翼状体44的角度就将改变主翼状体28相对于被拖物方向的角度，从而改变主翼状体产生的拉力。这反过来又改变了偏导装置22所产生的横向偏移。

依照本发明，通过给偏导装置22提供在该偏导装置22内部自顶部纵向延伸至底部、类似于充气管的浮性元件58，或者通过在偏导装置22的上端提供一种整体浮性元件，来使该偏导装置22近似中立地浮着，该整体浮性元件类似于但小于我们在未决的英国专利申请Nos.0023775.0，0025719.6以及0029451.2中所描述的浮性元件。实际上，最好将偏导装置22设计成具有些微正浮力，这样在出现故障的时候，该偏导装置22会上浮而不会下沉。

另外，偏导装置22的主翼状体28经由一拖缆50与各自的引线20连接，该拖缆50包括两条钛链52和54，链54具有串联连接在其上的一可遥控且液压驱动的可伸缩支柱56。

由于可伸缩支柱56位于其中间长度位置，链54及支柱56的长度和基本上等于链52的长度，这样就使主翼状体28基本上垂直地立于水中，从而该主翼状体28产生的所有力或“拉力”基本上都为横向，如同现有技术的单翼偏导装置，同时还具有足够的向下分力以抵抗以上所提到的些微正浮力。但是，改变该支柱56的长度就易于倾转主翼状体28，使其不再垂直，这样就给该主翼状体28所产生的横向力提供了相当大的向上或向下的垂直分力，从而可以允许该装置的深度发生变化。

应认识到的是，使该偏导装置22近似中立地浮着并使其能够产生一种可遥控的垂直力的结果是，不再需要单独的水面浮子，且可在偏导装置位于水中的同时，远程控制该偏导装置的操作深度。特别的，在突然出现恶劣天气的情况下，可使偏导装置22及与其连接的浮缆18潜入水中更深的位置直至恶劣天气过去，在该更深位置可以大大减小恶劣天气的影响。

图4A至4C所表示的60为图2和3A至3C所示偏导装置22的一种替换实施例，相应部件使用的参考数字同图2和3A至3C中使用的参考数字相同。该替换实施例与图2和3A至3C中所示实施例的主要差异在于在偏导装置60内，臂32可枢转地与主翼状体28低压侧36的安装架38连接，而辅翼状体44的后缘62中点或后缘62附近固定地安装在臂32的端部40上，且辅翼状体44的前缘64倾离主翼状体28，使辅翼状体44的翼弦相对于该臂倾斜大约10°。

利用一种机构来控制该臂32的枢转运动，该机构包括第一及第二支柱66，68以及一伸长的液压驱动器支柱72，该第一及第二支柱66，68可枢转地相互连接于70且分别与臂的每端连接于71a和71b，从而第一及第二支柱66，68与该臂一起形成一个三角形，该液压驱动器支柱72可枢转地连接在三角形的顶点即支柱66，68的枢转连接点70与一枢转连接点74之间，该枢转连接点74位于主翼状体28的低压侧36上且位于主翼状体28的中点与其尾缘之间。可利用一个位于主翼状体28内且可遥控的液压控制系统(未表示)来操纵该驱动器支柱72。

应认识到的是，液压驱动器支柱72的伸展将自图4A相对于主翼状体28的低压侧36向外移动该臂32，在图4A中，该液压驱动器支柱72位于其未伸展的位置，且臂32位于最靠近该低压侧36的位置。向外移动的界限最好为大约20°，如图4B和4C所示。

随着该臂32枢转离开主翼状体28，辅翼状体44产生的横向力将作为一种回复力，由此改变主翼状体28相对于被拖物方向的角度，并从而改变主翼状体28产生的拉力。这种回复力增大了由牵引被拖浮缆18所产生的回复力(特别的，减少了在牵引过程中任何会降低稳定性的偏差或变形的影响)。实际上，即使没有连接任何浮缆，例如扯断或切断该浮缆18的前端24，该偏导装置60也将保持稳定(对于图2和3A至3C所示的偏导装置22也是如此)。

应认识到的是，可对所描述的本发明实施例作出各种变型。

特别的，可用由高强度纤维例如Kevlar纤维制成的缆索来代替拖缆50的钛链52，54，而可伸缩支柱56可用其它任何用于改变链或缆索相对长度的合适液压或电力机构来代替，可将该机构装入主翼状体28内，且将该机构设置成可缩回或放出该链或缆索中的一条或两条。辅翼状体44可由一种经高强度纤维例如Kevlar纤维加固的塑料材料制成，且在偏导装置22内采用电力驱动而不是利用液压驱动器48来驱动。

另外，偏导装置22及60可用于除浮缆之外的其它被拖物，例如震动源，且该被拖物不需要与臂32的端部40连接(相反，其在靠近绳索24与引线20的连接点处与该引线连接)。同时，如果需要的话，本发明可用作同美国专利No.5,357,892所述相类似的一种偏导装置，即一种没有辅翼状体44的偏导装置。

最后，尽管相对于这样一种偏导装置对本发明进行了描述，该偏导装置的拉力可通过改变装置相对于被拖物方向的角度而得以改变，但就本发明的最宽方面而言，本发明还可应用于角度固定的偏导装置，例如那种称为“门”的偏导装置。

Claims (12)

1.一种供牵引索使用的偏导装置，所述偏导装置位于牵引船与所述船后方水中的被拖物之间，所述装置包括翼状体，以及适合于把所述翼状体连接到所述牵引索上的拖缆，所述拖缆包括第一及第二连接件，所述第一及第二连接件具有各自的第一端和第二端，所述第一端沿所述翼状体的高压侧与相应的纵向间隔点连接，所述第二端适合于连接到所述牵引索上，所述翼状体的形状形成为在使用时产生一横向力，所述横向力促使所述牵引索相对于所述牵引船的移动方向横向移动，所述装置还包括设置在所述翼状体的上端内的和/或固定在所述翼状体上端的一个或多个浮性元件，以及用于调节至少一条所述连接件的长度的遥控装置，以转动所述翼状体，从而给所述横向力一垂直分力，由此控制所述偏导装置的深度以及其相对于所述船的横向偏移。

2.如权利要求1所述的偏导装置，其特征在于：所述一个或多个浮性元件具有一种浮性，该浮性选择为给所述整个装置提供一较小的正浮力。

3.如权利要求1或2所述的偏导装置，其特征在于：所述可遥控的调节装置包括可伸缩元件，所述可伸缩致动器与所述连接件中的一个串联连接。

4.如权利要求3所述的偏导装置，其特征在于：所述可伸缩元件是液压操纵的。

5.如前述任一权利要求所述的偏导装置，其特征在于：所述连接件为链条。

6.如权利要求5所述的偏导装置，其特征在于：所述链条为钛链。

7.如前述任一权利要求所述的偏导装置，还包括一自所述翼状体向后延伸的臂，在使用时所述臂的远离所述翼状体的一端与所述被拖物连接，以及与用于调节所述臂与所述翼状体之间角度的遥控装置连接，以改变所述翼状体产生的横向力。

8.如权利要求1至6中任一所述的偏导装置，还包括：自所述翼状体向后延伸的臂；小于所述主翼状体的辅翼状体，所述辅翼状体固定在所述臂的远离所述主翼状体的一端，且所述辅翼状体的形状形成为在使用时产生一横向力，该辅翼状体产生的横向力通常与所述主翼状体产生的横向力方向相反；以及用于调节所述臂与所述主翼状体之间角度的遥控装置，用于改变由所述主翼状体产生的横向力。

9.如权利要求1至6中任一所述的偏导装置，还包括：自所述翼状体向后延伸的臂；小于所述主翼状体的辅翼状体，所述辅翼状体固定在所述臂的远离所述主翼状体的一端，且所述辅翼状体的形状形成为在使用时产生一横向力，该辅翼状体产生的横向力通常与所述主翼状体产生的横向力方向相反；以及用于改变所述辅翼状体角度的遥控装置，用于改变由所述辅翼状体产生的横向力，并由此改变由所述主翼状体产生的横向力。

10.如权利要求8或9所述的偏导装置，其特征在于：所述辅翼状体具有弯离所述臂的尾端折翼。

11.如权利要求10所述的偏导装置，其特征在于：所述辅翼状体具有尾端折翼，所述尾端折翼自所述臂弯离大约35°。

12.一种进行海洋地震勘测的方法，所述方法包括在所要勘测的区域上方牵引多个横向间隔的震动浮缆，其特征在于：利用前述权利要求中任一项所述的偏导装置来控制至少一条所述浮缆的横向位置及深度。

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