DE1119526B - Verfahren und Einrichtungen zur seismischen Vermessung von Flachwassergebieten - Google Patents

Verfahren und Einrichtungen zur seismischen Vermessung von Flachwassergebieten

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DE1119526B
DE1119526B DEP23434A DEP0023434A DE1119526B DE 1119526 B DE1119526 B DE 1119526B DE P23434 A DEP23434 A DE P23434A DE P0023434 A DEP0023434 A DE P0023434A DE 1119526 B DE1119526 B DE 1119526B
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DE
Germany
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hose
water
cable
measuring
measuring cable
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Dr-Ing Habil Pascal Vetterlein
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PRAKLA GmbH
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PRAKLA GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3817Positioning of seismic devices

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Description

  • Verfahren und Einrichtungen zur seismischen Vermessung von Flachwassergebieten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur seismischen Vermessung von Flachwassergebieten mittels eines an sich schwimmfähigen Hochsee-Meßkabels und Einrichtungen dazu.
  • Derartige Hochsee-Meßkabel bestehen aus dem eigentlichen Kabel, das an geeigneten Stellen mit Körperschallempfängern, sogenannten Hydrophonen, versehen ist. Da die Hydrophone schwerer als Wasser sind, muß, um das Schwirnmkabel in seiner Gesamtheit schwimmfähig zu halten, das Kabel selbst neben den üblichen elektrisch benötigten Adern und dem Zugseil aus einem Körper gefertigt werden, der wesentlich leichter als Wasser ist. Durch geeignete Aufteilung von Hydrophon-Massen, Zusatzgewichten und Schwimmkörpern sowie geeignete Auswahl des eigentlichen Kabelmantels wird erreicht, daß das Kabei nicht nur schwimmfähig ist, sondern auch unter Vermeidung vorspringender Teile leicht auf eine Kabeltrommel gewickelt werden kann. Während bei Hochseemessungen mit großer Wassertiefe mit einem solchen Kabel, bei dem sich die Hydrophone normalerweise selbsttätig auf eine Wassertiefe von einigen Metern einregulieren und beim Schleppen des Kabels mit an die Oberfläche des Wassers gezogen werden, keine Schwierigkeiten entstehen, ist es unter Wandnähe im flachen Wasser nötig, gegebenenfalls die Hydrophone bis auf Grund abzusenken, beim Schleppen jedoch, um Beschädigungen von Kabel und Hydrophonen zu vermeiden, die ganze Anlage vom Grund zu heben. Die Erfindung zeigt einen praktischen Weg zur Benutzung von üblichen schwimmfähigen Hochseekabeln sowohl in tiefen als auch in flachen Gewässern.
  • Es sind bereits Anordnungen zur Regelung der Auftriebskraft von See-Schleppkabeln bekannt. Bei einer derartigen Anordnung wird mit Hilfe von regelbar zugeführten Luft- oder Gasmengen zwischen den Meßstellen das ein spezifisches Gewicht größer als Wasser aufweisende Kabel angehoben und durch Ablassen von Luft oder Gas an den Meßstellen infolge seiner natürlichen Schwere zum Absinken gebracht.
  • Die Luft wird dabei in Hohlräume des Kabels, der Hydrophone oder von mit dem Kabel verbundenen Schläuchen und Schwimmkörpern gedrückt bzw. vom Wasser wieder verdrängt, um das Kabel aufschwimmen oder absinken zu lassen.
  • Die Nachteile dieses bekannten Verfahrens bestehen darin, daß bei Defektwerden des Kabels oder der Luftdruckanlage das Kabel absinkt und mühsam geborgen werden muß, daß ferner beim Füllen von Hohlräumen mittels Preßluft sehr vorsichtig vorgegangen werden muß, um stehende Wellen im Füll- schlauch zu vermeiden, so daß schon der Füllgeschwindigkeit erhebliche Grenzen gesetzt sind, und daß schließlich der Absenkvorgang sehr viel Zeit in Anspruch nimmt, da zum Auspressen der in den Hohlräumen enthaltenen Luft nur eine geringe Druckdifferenz zur Verfügung steht, so daß mit der Messung so lange gewartet werden muß, bis keine Strömungswirbel mehr in den Hohlräumen erzeugt werden. Da das hier benutzte Kabel schwerer als Wasser ist, muß es bei einer Verwendung auf hoher See an Zusatzschwimmern aufgehängt werden, die ihrerseits die Einsatzfähigkeit auf hoher See stark einschränken.
  • Es ist weiterhin bekannt, mit Hilfe von in das Kabel einbringbaren Flüssigkeiten durch entsprechende Änderung des Füllungsgrades eines in dem Kabel enthaltenen Schlauches vor dem Auslegen ein bestimmtes spezifisches Gewicht des Kabels in Anpassung an den Salzgehalt des jeweiligen Seemeßgebietes einzustellen. Infolge der auftretenden Strömungsturbulenzen und der auch hier nur geringen möglichen Druckdifferenzen zum Entleeren des Schlauches ist ein schnelles Fluten und Tauchen, wie es während einer seismischen Messung von Meßpunkt zu Meßpunkt erforderlich ist, nicht möglich.
  • Diese Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, indem ein an sich schwimmfähiges Hochsee-Meßkabel zur Durchführung der einzelnen Messung dadurch abgesenkt wird, daß während der Meßfahrt zum abwechselnden Absenken und Aufschwimmen des Meßkabels ein mit dem Meßkabel lösbar verbundener Schlauch abwechselnd mit zwei fließbaren Stoffen verschiedenen spezifischen Gewichtes gefüllt wird.
  • Zweckmäßig wird dabei der parallel zum Meßkabel geführte Schlauch einmal mit Wasser gefüllt.
  • Das Kabel ist mit diesem mit Wasser gefüllten Schlauch noch voll schwimmfähig, da der Mantel des Zusatzschlauches entweder aus einem Material mit dem spezifischen Gewicht von eins oder kleiner besteht oder aber, falls größer als eins, eine Wandstärke hat, daß es noch von dem normalen Auftrieb des Seekabels getragen wird. Selbstverständlich ist auch eine Grundfüllung mit einer anderen, nicht zu schweren Flüssigkeit, z. B. ö1, möglich. Dieser Schlauch wird nun zum Absenken des Kabels mit einer Flüssigkeit oder Flüssigkeitsemulsion gefüllt, deren spezifisches Gewicht größer als eins, gegebenenfalls sogar erheblich größer als eins ist. Unter Emulsion wird hier eine Aufschwemmung in Art der in der Tiefbohrtechnik gebräuchlichen Dickspülung verstanden, oder es wird eine Einschwemmung von Festkörpern, die in Wasser unlöslich sind, darunter verstanden, z. B. kleine Glas- oder Stahlkugeln. Die Durchführung des Verfahrens sieht dann auf dem Meßschiff nur eine Wasserpumpenanlage vor, die in der Lage ist, das in dem parallel zum Meßkabel geführten Schlauch befindliche Wasser auszupumpen und die Flüssigkeit oder Flüssigkeitsemulsion durchzupumpen. Es ist selbstverständlich, daß die zum Absenken des Kabels gewählte Flüssigkeit möglichst so beschaffen ist, daß sie mit Wasser nicht mischbar ist, da man dann eine klare Trennung der beiden Flüssigkeiten ohne störende Vermischungszone erhält.
  • Dabei kann der Umlauf durch die Hin- und Rückleitung des Schlauches sowohl durch eine Pumpe in Verbindung mit Behältern vorgenommen werden als auch durch zwei Behälter, die abwechselnd angehoben bzw. abgesenkt werden.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung kann auch nur ein einziger Schlauch beigegeben werden, der an der vom Meßschiff abgewandten Seite nur für Wasser (z. B. durch ein Sieb) offen ist. Hierbei wird zum Absenken eine Wasser-Festkörpermischung in den Schlauch gepumpt, so daß die Festkörper in dem Schlauch verbleiben. Durch entsprechendes Rückpumpen können dann die Festkörper wieder aus dem Schlauch in einen Vorratsbehälter befördert werden.
  • Schließlich kann der Schlauch durch für Wasser durchlässige Siebe oder Ventile in einzelne Abschnitte unterteilt werden, in denen sich Festkörper befinden. Durch Hin- und Herpumpen des Wassers kann dabei die Lage der Festkörper von einem Ort zwischen den Hydrophonen zu einem Ort neben oder unter den Hydrophonen verändert werden. Da die Hydrophone und damit die Meßkabelabschnitte in unmittelbarer Nachbarschaft der Hydrophone schwerer als das übrige Meßkabel sind, läßt sich bei entsprechender Wahl der Auftriebs- und Gewichtsverhältnisse eine selektive Absenkung der Hydrophone erreichen.
  • In den Zeichnungen sind einige Beispiele erfindungsgemäßer Einrichtungen schematisch dargestellt.
  • Sie werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt Abb. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem zu einer Schlaufe geschlossenen Schlauch, Abb. 2 eine Einrichtung nach Abb. 1, bei der statt der Pumpe zwei Behälter auf verschiedenem Niveau angeordnet sind, und Abb. 3 eine Einrichtung mit einem mit Sieb verschlossenen einfachen Schlauch.
  • In dem Meßschiff 1 befinden sich nach Abb. 1 eine Wasserpumpe 2 und ein Vorratsbehälter 3, dessen Volumen gleich oder größer ist als das Gesamtvolumen des Schlauches 4, der parallel zum Meßkabel 5, aber lösbar mit diesem mittels der Verbindungsstücke 6 geführt ist.
  • Das vom Meßschiff abgewandte Ende des Schlauches 4 ist durch ein Krümmerstück 7 mit der Rückführung des Schlauches verbunden. Die Pumpe 2 hat die Aufgabe, den im Gesamtschlauch befindlichen Flüssigkeits- oder Flüssigkeits-Emulsions-Inhalt in den bzw. aus dem Behälter 3 zu pumpen. Es besteht demnach folgender Kreislauf: Kabel schwimmend, Schlauch gefüllt mit Wasser, Behälter 3 gefüllt mit Flüssigkeit schwerer als Wasser; nach dem Pumpen: Kabel abgesenkt, Schlauch gefüllt mit Flüssigkeit schwerer als Wasser, Behälter 3 gefüllt mit Wasser.
  • Es kann somit eine einfache und anspruchslose Wasserpumpe nicht zu hohen Druckes Verwendung finden, durch die nur reines Wasser befördert werden muß, so daß Beschädigungen durch die Flüssigkeit, schwerer als Wasser, mit Sicherheit vermieden werden.
  • Der Behälter 3 kann unter Umständen in zwei Behälter aufgeteilt werden, so daß der Transport der betreffenden Flüssigkeiten in je einem Behälter erfolgt, wobei sich die Pumpenanlage vereinfachenläßt.
  • Eine Möglichkeit, die Pumpe einzusparen, besteht in dem Aufteilen der Behälter, wie es in Abb. 2 dargestellt ist. Hier ist für den hinführenden und den rückführenden Schlauch je ein Behälter 3 a und 3 b mit einem Absperrhahn 8, 9 vorgesehen. Durch Heben und Senken der Behälter 3 a und 3 b kann bei wechselseitigem Schließen und Öffnen der Hähne 8 und 9 der Schlauch entweder mit dem Inhalt des Behälters 3 a oder mit dem Inhalt des Behälters 3 b gefüllt werden. Statt Heben und Senken der Behälter 3 a und 3 b können natürlich auch andere physikalische Methoden, wie z. B. Drehen oder Beschweren der Oberflächen der Behälter durch eine Art Stempel oder ein Luftdruckpolster, benutzt werden.
  • Eine andere Ausführungsart gemäß der Erfindung ist in Abb. 3 dargestellt, bei der nur ein einfacher Schlauch 4 dem Meßkabel 5 parallel geführt ist, in dessen Lauf zwei Siebe 11 undl2 eingebaut sind.
  • Zum Beschweren des Schlauches dienen in diesem Falle kleine Festkörper, z. B. Glas- oder Stahlkugeln, die von dem durch die Pumpe 2 erzeugten Flüssigkeitsdruck in den Schlauch 4 gleichmäßig verteilt eingeschwemmt werden und bei Umschalten der Pumpe auf Saugen in den Vorratsbehälter 10 eingesaugt werden, wo sie sich an der Stelle 14 ablagern.
  • Die abgesaugte Flüssigkeit wird von der Pumpe direkt nach außen gefördert. Siebe an den Stellen 11 und 12 verhindern ein Hinausschwemmen der Festkörper bzw. eine Beschädigung der Pumpe. Es ist auch möglich, nicht nur an den Stellen 11 und 12 derartige Siebe anzubringen, sondern auch an mehreren Stellen des Kabels, z. B. an den Stellen, an denen sich Hydrophone befinden. Es ist dann durch kurzes Pumpen möglich, die Festkörper von einer Stelle des Schlauches zwischen entsprechenden Sieben hin- und herzuschwemmen, so daß bestimmte Stellen des Kabels zum Absenken bzw. Aufsteigen gebracht werden können.
  • Es ist zweckmäßig, bei Auswahl des Schlauch materials neben dessen Festigkeits- und Gewichtseigenschaften auch die optischen Eigenschaften zu beachten. So besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß das Schlauchmaterial durchsichtig oder durchscheinend gemacht ist und gleichzeitig die verwendeten Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsemulsionen oder die verwendeten Festkörper so angefärbt sind, daß sie sich merklich von Wasser unterscheiden. Man ist dann in der Lage, auch optisch vom Schiff aus jederzeit die Füllung der Schläuche zu überwachen, und kann bei eventuell auftretenden Fehlern schnell den Fehlerort lokalisieren.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur seismischen Vermessung von Flachwassergebieten mittels eines an sich schwimmfähigen Hochsee-Meßkabels, das jeweils zur Durchführung der einzelnen Messung abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Meßfahrt zum abwechselnden Ab senken und Aufschwimmen des Meßkabels ein mit dem Hochsee-Meßkabel lösbar verbundener Schlauch abwechselnd mit zwei fließbaren Stoffen verschiedenen spezifischen Gewichtes gefüllt wird.
  2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des Schlauches über Ventile (8, 9) mit je einem Behälter (3 a, 3 b) für die beiden fíießbaren Stoffe verbunden sind.
  3. 3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (4) an dem vom Meßschiff abgewandten Ende (13) eine durch ein nur für Wasser durchlässiges Sieb verschlossene Öffnung(ll) besitzt und daß in dem Schlauch oder dem Behälter eine Emulsion oder eine Festkörper-Wasser-Mischung vorhanden ist, deren vom Wasser verschiedene Teile ein gegen Wasser größeres spezifisches Gewicht aufweisen.
  4. 4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlauch jeweils neben einem Meßwandler ein nur für Flüssigkeiten durchlässiges Sieb angeordnet ist und daß sich in jedem der so gebildeten Schlauchabschnitte durch Hin- und Herpumpen bewegbare Festkörperteilchen befinden, wobei das spezifische Gewicht der die Meßwandler enthaltenden Teile des Meßkabels größer ist als die übrigen Teile des Meßkabels.
  5. 5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oder Teile der im Schlauch umlaufenden Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsemulsionen eine vom Wasser abweichende Färbung besitzen.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2772405.
DEP23434A 1959-08-27 1959-08-27 Verfahren und Einrichtungen zur seismischen Vermessung von Flachwassergebieten Pending DE1119526B (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2772405A (en) * 1954-03-24 1956-11-27 California Research Corp Pressure detector

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2772405A (en) * 1954-03-24 1956-11-27 California Research Corp Pressure detector

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