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Meßkabelanordnung für seismische Seemessungen Die Erfindung betrifft
eine Meßkabelanordnung für seismische Seemessungen zur Erkundung des Aufbaues der
Erdschichten unter wasserbedeckten Gebieten.
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Während seismische Seemessungen seit einiger Zeit durchgeführt wurden,
hat das in jüngster Zeit außerordentlich gestiegene Interesse an der Erkundung der
Schelfmeergebiete zur Forderung nach einer für derartige in großem Stil erfolgende
Messungen geeigneten Meßkabelanordnung geführt. Es ist bekannt, daß die hierbei
benutzten Wasserschaliempfänger möglichst in einer Tiefe von 5 bis 15 m unter der
Wasseroberfläche schwimmen sollen, damit die durch die Wellen an der Wasseroberfläche
erzeugten störenden Schallwellen genügend gedämpft sind, um einen Empfang der Reflexionen
zu ermöglichen. Ebenso ist die Erzeugung von Störgeräuschen an dem die Schallempfänger
enthaltenden Meßkabel selbst zu vermeiden. Diese Forderungen lassen sich relativ
gut durch sogenannte Streamer-Kabel erfüllen, da diese in Form eines die Hydrophone
enthaltenden, meist öl gefüllten Schlauches eine geringe eigene Turbulenz erzeugen
und in der geforderten Wassertiefe auch arbeiten. Die Einhaltung einer bestimmten
Tiefe ist dagegen bei diesen Kabeln bisher nicht in einwandfreier Weise gelöst.
So ist versucht worden, das Kabel genau auf das spezifische Gewicht des Ozeanwassers
einzutarieren und unmittelbar am Heck des ziehenden Schiffes mittels einer Stange
am Anfang auf die gewünschte Tiefe von z. B. 10 m einzustellen. Da die Meßkabel
eine Länge von etwa 1000 m und mehr aufweisen, ist durch die im offenen Meer stets
vorhandenen vertikalen Wasserbewegungen schon relativ kurz hinter der Anlauflänge
eine nicht mehr tolerierbare Abweichung von der Solltiefe vorhanden. Da der Schall
im Wasser für 1,5 m Weg etwa 1 ms benötigt, verfälscht sich der gemessene Laufzeitwert
der Reflexionen bei Abweichung von der Solltiefe entsprechend. Daher sollte z.B.
für eine zu fördernde Mindestgenauigkeit in der Laufzeit von 2 ms das Meßkabel an
keiner Stelle mehr als + 1,5 m von der Solltiefe abweichen.
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Da diese maximale Abweichung mit der oben angegebenen Methode nicht
eingehalten werden kann, sind zahlreiche andere Lösungsversuche, z. B. mit vom Wasserdruck
auf Solltiefe gesteuerten Servo-Schwimmkörpern, welche längs des Kabels verteilt
sind oder durch Herabhängenlassen von Ketten auf dem Meeresgrund usw., angegeben
worden. Diese Lösungen haben sich nicht durchsetzen können, da durch diese weitere
unüberwindliche Schwierigkeiten entstanden. So wurden die Servo-Schwimmkörper
durch
den einer Minenexpiosion in der Stärke nahlekommenden Wasserschalischlag durch die
laufend neben dem Kabel zur Explosion gebrachten Dynamifladungen zerstört.
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Man hat auch schon versucht, das Meßkabel durch auf der Wasseroberfläche
schwimmende Bojen, Auftriebsschläuche usw. zu steuern. Hierbei treten vor allem
zwei neue Schwierigkeiten auf. Die eine besteht in der Erzeugung eines besonders
intensiven Störgeräusches durch die in einer Gischtwelle auf der Oberfläche dahinfahrenden
Bojen, welches besonders durch das zum nunmehr schwerer als Wasser ausgebildeten
Streamer laufende, straffgespannte Tragkabel auf dessen Schaliwandler direkt übertragen
wird. Die andere ist in der bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten weiterhin verschiedenen
Tiefenlage des Streamers zu sehen, da sich mit zunehmender Geschwindigkeit die Tragkabel
zu den Bojen immer schräger stellen. Hierzu ist ein Versuch bekanntgeworden, wenigstens
den letztgenannten Nachteil durch die Anordnung je einer weiteren scherbrettartig
nach unten ziehenden Boje unterhalb der Aufhängestelle des Tragseiles das Meßkabel
stets auf gleicher Tiefe zu halten. Dabei müssen die oberen Bojen natürlich entsprechend
vergrößert werden, so daß die Ausstrahlung und Übertragung von Störgerauschen durch
die zusätzliche Tiefensteuerboje und die noch straffere Spannung der Tragseile für
eine zu fördernde höhere Meßgeschwindigkeit zu groß wird. Ebenso werden auch die
Schwierigkeiten beim Auslegen und Einholen. der Anlage größer.
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Die Anordnung nach der Erfindung vermeidet die oben angegebenen Nachteile
und ermöglicht die Durchführung von Seemessungen mit genau auf Solltiefe eingestelltem,
unter Wasser schwimmendem Meßkablel, indem die auf der Wasseroberfläche schwimmenden
Tragkörper mit je einem senkrecht verlaufenden Tragseil und einem in Zugrichtung
mit geringem
Neigungswinkel verlaufenden Zugseil an dem etwas schwerer
als Wasser ausgebildeten Meßkabel befestigt sind.
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Durch diese Trennung des waagerechten von dem senkrechten Zug treten
eine Reihe nicht ohne weiteres vorhersehbarer vorteilhafter weiterer Wirkungen ein.
Da das Tragseil nicht mehr, wie bei den bisher bekannten Anordnungen, auch die zum
Ziehen der Boje benötigte Kraftkomponenten in einem steilen Winkel zu übertragen
hat, wird es nur noch durch das etwas schwerer als das Wasser ausgebildete Meßkabel
beansprucht. Diese Beanspruchung kann ohne weiteres so klein gehalten werden, daß
das Tragseil durch den bei Fahrt durch das Wasser an ihm angreifenden Strömungswiderstand
merklich bogenförmig nach hinten verläuft. Damit ist aber der Weg der direkten Schallübertragung
von der Boje nach unten fast vollständig unterbrochen, denn diese Seildurchbiegung
wirkt wie ein Tiefpaß. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Durchbiegung auch noch
die Auf- und Abbewegung der Boje bei bewegterer See so auffängt, daß keine Rucke
auf das Meßkabel übertragen werden. Da das Zugseil von der Boje unter geringer Neigung
nach vorn verläuft, greift an dem Meßkabel am Anschlußpunkt des Zugseiles eine geringe,
nach oben gerichtete Kraftkomponente an, welche infolge der Durchbiegung des Zugseiles
unter dem Strömungswiderstand gegen das Wasser verkleiner wird. Infolge der nur
geringen auszugleichenden Kräfte und der günstigen Verteilung der Angriffspunkte
der Trag- und Zugseile läßt sich eine genaue Tiefensteuerung schon mit relativ wenigen
;Bojen bewerkstelligen, so daß beim Auslegen und Einholen auch durch die verhältnismäßig
klein ausgebildeten wenigen Bojen keine besonderen Schwierigkeiten entstehen.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Anordnung wird die Aufhängevorrichtung
des Tragseiles am Mefikabel um die Meßkabelachsle in an sich bekannter Weise drehbar
ausgebildet, so daß auch bei Dralldrehungen des Meßkabels die Tiefenlage des Kabels
erhalten bleibt.
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Nachstehend werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine erfindungsgemäße seismische Seemeßanordnung und F i g. 2
eine drehbare Tragseilbefestigung.
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Ein Meßschiff 1 schleppt ein an einer Trommel 3 befestigtes Meßkabel
6 durch die See 2. Der erste Teil 4 des Meßkabels 6 weist keine Schaliwandler auf
und endet an einer Kupplung 5, welche ein vorbestimmtes Gewicht besitzt, so daß
die Kupplung 5 z. B. 10 m unter der Wasseroberfläche schwimmt. Das daran anschließende
Meßkabel 6 ist in einzelne auswechselbare Abschnitte unterteilt, welche Körperschaliwandler
enthalten.
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Um das Meßkabel 6 auch in seinem weiteren Verlauf innerhalb der geforderten
Grenzen auf Solltiefe zu halten, sind erfindungsgemäß Bojen 7 und 8 in größeren
Abständen an das Meßkabel 6 gekoppelt.
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Jede Boje 7 odier 8 ist mit einem langen Zugseil 11 und einem kurzen
Tragseil 12 mit dem Meßkabel 6 verbunden. Da das Meßkabel 6 nur wenig schwerer als
Wasser ausgeführt ist, bildet das Tragseil 12
während der Meßfahrt einen Durchhangsbogien,
so daß das Meßkabel 6 in der vorbestimmten Tiefe an den Aufhängestellen schwimmt.
Die Anhängeweite der Bojen7, 8 ist so gewählt, daß der Durchhang des Meßkabels zwischen
denselben die aus meßtechnischen Gründen gesetzte Grenze von 3 m nicht überschreitet.
Auch das Zugseil 11 bildlet während der Meßfahrt einen Durchhang, welcher weitere
günstige Wirkungen ergibt. Einmal greift dadurch der Zug an der Anlenkstelle 9 des
Zugseiles 11 nahezu in Richtung der Meßkabelachse an, so daß das Meßkabel 6 nur
wenig angehoben wird und! auf diese W;eise eine etwa gerade Lage zwischen der Anlenksteile
9 und der Anlenkstelle 10 des Tragseiles 12 einnimmt. Dadurch kann die Anhängeweite
der Bojen entsprechend größer gehalten werden. Da auch das Zugseil 11 einen Bogen
aufweist, ist praktisch eine Isolation gegen die an den Bojen entstandene Störschall
(Wellen, Fahrtgeräusch) gebildet. Ebenso kann die Boje dem Seegang ohne weiteres
folgen, ohne jedesmal das Meßkabel ruckartig anzuheben, wie dies bei bekannten Anordnungen
der Fall ist.
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Eine Fahne 8 auf der Boje erleichtert die Einorientierung des seitlich
von der Meßkabelanlege laufenden Spreugbootes.
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Die in der Fig. 2 dargestellte drehbare Aufhängung für das Tragseil
besteht aus einem Grundkörper 14, auf dem ein rohrförmiges Drehstück 15 leicht drehbar
aufgesetzt ist. Der Grundkörper 14 ist mit dem im Meßkabel 6 angeordneten Zugseil
kraftschlüssig verbunden und mit den Dichtungsringen 16 wasserdicht an das Meßkabel
6 angeschlossen. In ein am Drehstück 15 angeordnetes Auge 17 ist das Tragseil 12
eingespleist. Die drehbare Aufhängung ist so schwer ausgeführt, daß stets eine genügende
Straffung des Tragseiles 12 vorhanden ist, so daß sich dieses nicht um das Meßkabel
6 wickelt, sondem das Drehstück 15 in der dargestellten Lage hält.