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Verahren und Vorrichtung zur seismischen Messung von wasserbedeckten
Gebieten Die Erfindung bezicht sich auf ein Verfahren und eine im Wasser schwimmende
Vorrichtung zur ausführung von hochwertigen seismischen Messungen von wAsserbedeckten
Gebieten und insbesondere auf einen verbesserten ölgefüllten Strömungskörper, welcher
im WAser eingetaucht ist, um die Eigenschaft@ des von den unter den Wasser liegenden
geologischen Formationen in Abhängigkeit von einem innerhalb des WAsers ausgegebenen
und durch eine Mehrzahl von innerhalb des Strömungskörpers angeordneten Anzeigevorrichtungen
aufgenommenen akustischen Impuls reflektierten seismischen Siganls zu verbessern,
wobei der Strömungskörper von einem Schiff längs eines vorgegebenen
Kurses
geschleppt wird und die Verbesserung im seizmischen signal sich aus der ausschaltung
von unerwünschten Signalen, welche unterhalb der Trennfläche Luft-Wasser reflektiert
werden, und anderer zufälliger Geräuschsignale, welche von den Detektoren empfangen
werden, ungeachtet der Eintauchtiefe des Strömungskörpers ergibt.
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Bei modernen Anlagen dieser Art, beispielsweise de rin der USA-Patentschrift
24 465 696 beschriebenen, war es bisher üblich, die seismischen Signale durch eine
Mehrzahl von druckempfindlichen Detektoren zu empfangen, welche innerhalb eines
Strömungskörpers angeordnet sind und von einem Schif durch das Wasser geschleppt
werden. Eine solche Anlage ist zwar im Betrieb allgemein zufriedenstellend. sie
empfängt jedoch sekundäre Signale, welche von der Wasserboerfläche infolge einer
Fehlanpassung der akustischen Imfpedanz an der Trennfläche Luft-WAsser reflektiert
werden, was die durch die Detektoren von den unterirdischen Strukturen, von welchen
die seismischen signale reflektiert werden, empfangenen seismischen Signale verzserren
oder sonst nachteilig beeinflussen kann. Da die Druckwelle einer Phasenverschiebung
vo 180° unterzogen wird, wenn sie an der Trennfläche Luft-Waser reflektiert wird,
kann nahezu sine vollständige Auslöschung des seismischen Signals erfolgen, wenn
der strömungskörper zu nahe an der Oberfläche
geschleppt wird. Diese
Bedingung machte es bisher bei Druckanzeige-Strömungskörpern notwendig, daß sie
in einer im wesentlichen vorgegebenen Tiefe unterhalb der Oberfläche, beispielsweise
9,14 m (30 feet), zur Erzielung optimaler Ergebnisse betrieben werden müssen. Die
Tiefe entspricht einer Viertelwellenlänge des seismischen Signals. Abweichungen
in der Tiefe des Strömungskörpers von dieser vorgegebenen Tiefe sind jedoch mit
einer Verschlechterung des aufgezeichneten seismischen Signals verbunden, welche
durch die Einiflüsse der sekundären Wellenreflexion an der Oberfläche des Wassers
bewirkt wird In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Strömungskörpertiefe
infolge von Ölundichtigkeiten im Strömungskörper, Temperaturänderungen, Geschwindigkeitsschwenkungen
und anderen Gründen nicht über seine ganze Länge konstant bleibt, insbesondere wenn,
wie es manchmal der Fall ist, die Länge des Strömungskörpers vom Kopf bis zum Schwanzende
über 823 m (2 700 feet) beträgt.
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Ein woiterer Nachteil beruht in der Tatsache, daß sich, wenn die Eigenschaft
des signales sich von Stelle zu Stelle entsprechend verschiedenen Abschußpunkten
ändert, auch die Zeitsteuerung des Signals ändert. Um die Zeit auf der Signalaufzeichnungskarte
zu messen, ist es nötig, daß eine beständige Beziehung der Signale von Stelle zu
Stelle des Strömungskörpers
besteht, wenn die Explosionen nacheinander
gezündet werden.
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Eine genaue messung dieser ZSeiten und entweder geschätzste oder bekannte
Fortpflanzungsgeschwindigkeiten sind für die Vorbereitung einer genauen karte der
vom Strömungskörper gemessenen Untergrundschicht wesentlich. Die nach unten reflektierten
Sekundärsignale haben in gewissen Fällen die von den Druckdetektoren nachgewiesenen
seismischen signale so stark nachteilig beeinflußt, daß der Seiamologe beträchtliche
Schwierigkeiten beim Erkennen und Deuten der aufgezeichneten graphischen Darstellungen
der seismischen Signale hatte.
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Die erfindungsgemäße Anlage besitzst alle Vorteile der bekannten Anlagen,
welche innerhalb eines langgestreckten, biegsamen, ölgefüllten, im Wasser eingetauchten
Strömungskörpers angeordnete Druckdetektoren verwenden, und sie weist keine der
genannten Nachteile auf.
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Erfindungsgemäß ist der Anzeigeströmungskörper mit einer Mehrzahl
von Teilchengeschwindigkeits-Nachweisdetektoren oder Tongeräten versehen, welche
innerhalb des Strömungskörpers angeordnet und zwischen die Druckdetektoren gesetzt
sind, wobei die elektrischen ausgänge der Geschwindigkeits- und Druckdetektoren
derart angeschlossen sind, daß die Art des von der Untergrundschicht reflektierten
und von den Druckdetektoren empfawngenen seismischen Signals durch die reflektierte
Sekundärwelle
von der Trennfläche Luft-Wasser nicht nachteilig beeinflußt wird. Die Erfindung
befaßt sich weiter mit einer zweiten Gruppe von geschwindigkeitsempfindlichen Detektoren
innerhalb des Strömungskörpers, welche elektrisch mit den auf Teilchengeschwindigkeit
ansprechenden Detektoren derart verbunden sind, daß unerwünschte Signale ausgeschaltet
werden, welche auf Bewegungsstörungen beruhen, die durch restliche Trägheitswirkungen
erzeugt werden.
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Es wird daher eine Anordnung geschaffen, bei welcher die Eigenschawft
der aufgezeichneten seismische Welle, welche dem von der Untergrundschicht nach
oben zum eingetauchten Strömungskörper reflektierten Siganl entspricht, von dem
nach unten von der Trennfläche Luft-WAsser zum Strömungskörper reflektierten Welle
nicht geändert wird und* wenn gewünscht, Rauschwirkungen unerwünschter Bewegungsursachen
ausgeschawltet werdne. Die Art, in welcher dieses erwünschte Ergebnis erzeilt wird,
wird aus der nachfolgenden Beschreibung vollständig klar werden.
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Eines der Ziele der Erfindung besteht in der Schaffung eines langgestreckten,
biegsamen Anzeigeströmungskörers, welcher in verschiedenen Eintauchtiefen unterhalb
der Oberfläche einer Wassermasse geschleppt werden kann und Einrichtungen zur Erzeugung
eines hochwertigen elektrischen ausgAngssignals, welches
mit der
Eigenschaft einer von de rUntergrundschicht unterhalb des Strömungskörpers reflektierten
seismiochen Welle übereinistimmt, und zur Ausschließung der nachteiligen Einflüsse
einer von der Trennfläche Luft-Wasser nach unten reflektierten sekundären Welle,
wolche auf den sträömungskörper auftrifft, aus dem elektrischen ausgangssignal unabhänig
von der Eintauchtiefe des Strömungskörpers enthält.
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Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines Anzeigeströmungskörpers
vom Diakriminatortyp zur Unterwassermessung mit Einrichtungen, um den Strömungskörper
für seismische Wellen empfindlich zu machen, wolche sich dem Strömungskörper von
unten nähern, und denselben im wesentlichen für in Richtung nach unten ankommende
Wellen unempfindlich zu machen, welche von der Oberfläche des Wassers an der Trennfläche
Luftp-Wasser reflektiert werden.
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Noch ein weiteres ziel ist die Schaffung eines verbesserten biegsamen,
ölgefüllten Strömungskörpers für eine seismische Wasseranlage mit einer Mehrzahl
von druckempfindlichen Detektoren und einer Mehrzahl von auf Teilchengeschwindigkeit
ansprechenden Einrcichtungen, welche so angeschlossen sind, daß ein elektrisches
ausgAngssignal erzeugt wird, welches der Eigenschaft einer von der Untergrundschicht
reflektierten seismischen Welle entspricht und für Wellenbewegungen des WAssers
unempfindlich
ist, welche durch sekundäre Reflexionen der seismischen
Welle an der Oberfläche des Wassers erzeugt werden, derart, daß eine Verschlechterung
des seismischen Signals infolge der akustischen Impulse, welche durch die von der
Trennfläche Luft-Wasser nach unten reflektierten Wellen erzeugt und durch die druckempfindlichen
Detektoren aufgenommen werden, verhindert wird.
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Ein weiteres Ziel besteht in einem verbesserten, ölgefüllten Anzeigeströmungskörper,
welcher in verschiedenen Tiefen im Wasser eintauchbar ist und Einrichtungen aufweist,
um ein elektrisches seismisches ausgangssignal zu erzeugen, welches mit, einer von
der Untergrundschicht unterhalb des, Strömungskörpers reflektierten seismischen
Welle übereinstimmt, und welcher strömungskörpr auf die Teilchengeschwindigkeit
ansprechende Einrchtungen, um eine Verschlechterung des seismischen Signals durch
Reflexionen der seismischen Welle an der Wasseroberfläche zu verhindern, sowie weitere
Einirichtungen enthält, um die Einwirkungen der Tragheit auf die auf die Teilchengeschwindigkeit
ansprechenden Einrchtungen r auszuschalten, welche auf unerwünschten Bewegungsstörungen
des Strömungskörpers beruhen.
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Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
und einer Vorrichtung zur Ausschawltung
einer sekundären seismischen
Welle, welche von der Wasseroberfläche nach unten reflektiert wird, durch Verwendung
einer Mehrzahl von Teilchengeschwindigkeitsdetektoren, welche innerhalb eines ölgefüllten,
im Wasser eingetauchten Strqmungskörpers angeordnet sind und zwischen welche eine
Mehrzahl von Druckabtastdetektoren im Strömungskörper angeordnet und mit denselben
derart verbunden sind, daß die Ausgangseigenschaft der Druckabtastdetektoren außerordnetlich
treu der Eigenschaft der primären, von der Untergrundschicht unterhalb des Strömungskörpers
reflektierten seismischen Welle chen Entstellung durch Sekundärwellen-Reflexionen
und unabhängig von der eintauchtiefe des Strömungskörpers entspricht.
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Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen Figur 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen
Anlage, wobei der anseigeströmungskörper von einem Schiff geschleppt wird und die
vom Untergrund und von der Trennfläche Luft-Wasser reflektierten akustischen und
Druckwellen in gestrichelten Linien dargeastellt sind, Figur 2 eine Draufsicht auf
die in Figur 1 dargestellte Anlage,
Figur 3 einen vergrößerten
Teilschnitt des Schleppkabels und des Kopfendes des in Figur 1 gezeigten anzeigeströmungskörpers,
Figur 4 einen vergrößerten, teilweise aufgebrochenen Schnitt des Kopf- oder Vorderabschnittes
des in Figur 1 dargestellten Strömungskörpers, Figur 5 einen vergrößerten Schnitt
des hinteren Endes des Strömungskörpers, Figur 6 eine vergrößerte Seitenansicht
der Schwimm- und Senkanordnung gemäß Figur 1, Figur 7 eine Endansciht der in Figur
6 dargestellten Vorrichtung, Figur 8 eine ansicht der Senkeinrichtung längs der
Linie 8-8 in Figur 6, Figur 9 einen vergrößerten Teilschnitt des hinteren Endes
der Schleppleine, in welchem die Verbidnungen zum Straqmungskörper, zum Schwimmer
und zur Senkeinrichtung dargestellt sind, Figur 10 ein vergrößerter Teilschnitt
des hinteren Endes des Strömungskörpers,
Figur 11 ein Schnitt längs
der Linie 11-11 in Figur 10, Figur 12 cine teilweise geschnittene ansicht der auf
Druck ansprechenden Vorrichtungen, welche innerhalb des Strömungskörpers befestigt
sind, Figur 13 einen vergrößerten Schnitt länge der Linie 13-13 in Figur 12, Figur
14 einen der Figur 13 ähnlichen Schnitt im wesentlichen längs der Linei 14-14 in
Figur 13, Figur 15 einen Schnitt im wesentlichen länge der Linie 15-15 in Figur
12, Figur 16 eine vergrößerte Ansicht eines der im Strömungskörper befestigten Teilchengeschwidnigkeit-Detektoren,
Figur 17 einen etwas vergzößerten Schnitt längs der Linie 17-17 in Figur 16, Figur
18 eine teilweise geschnitene Ansicht im wesentilichen länfge der Linie 18-18 in
Figur 17, Figur 19 eine ansicht im wezentlichen längs der Linie 19-19 in Figur 18,
Figur
20 eine ansicht im wesentlichen länge der Linie 20-20 in Figur 16, Figur 21 einen
stark vergrößerten Schnitt der mit den auf die Teilchengeschwindigkeit und die Bewegung
ansprechenden Vorrichtungen verwendeten Signalanzeige- und elektrischen Generatoreinrichtung,
Figur 22 eine ansicht des erfindungsgemäß vorzugsweise verwendeten Transformators
und des Aufbaus zur Befestigung des Transformators zwischen einem Paar von Abstandahltern,
Figur 23 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 23-23 in Figur 22, Figur
24 einen der Figur 23 änlichen Schnitt längs de,r Linie 24-24 in Figur 22, Figur
25 einen Scjhnitt im wasentlichen längs der Linie 25-25 i Figur 23, Figur 26 einen
Schnitt im wesentlichen längs der Linie 26-26 in Figur 22, Figur 27 einen Schnitt
im wesentlichen länge der Lnie 27-27 in Figur
Figur 28 einan der
Figur 27 ähnlichen Schnitt im wesentlichen länge der linie 28-28 in Figur 26, Figur
29 einen stark vergrößerten Teilschnitt der Endabdichtung eines Anzeigeströmungskörpers
sowie der Einrichtung zur Füllung des Strömungskörpers mit Öl und zur nachfolgenden
Abdichtung des Öls innerhalb des Strömungskörpers, Figur 30 einen Schnitt im weswentlichen
längs der Linie 30-30 in Figur 29, Figur 31 einen schnitt im wsentlichen längs der
Linie 31-31 in Figur 29.
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Figur 32 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 32-32 in Figur
29, Figur 33 eine Teilansicht der Ölabdichtringe, welche in der in Figur 29 dargestellten
Vorrichtung verwendet werden, Figur 34 eine teilansicht, in welcher die Enden von
zwei aufeinanderfolgenden, miteinander verbundenen zugekablen dargestellt sind,
Figur 35 eine Draufsich auf die in Figur 34 dargestellte Einrichtung,
Figur
36 eine der Figur 34 ähnliche Ansicht, wobei die Kabel voneinander getrennt sind,
Figur 37 eine Ansicht der Teilchengeschwindigkeits- und Geräuschunterdrückungsdetektoren
gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 38 einen Schnitt im
wesentlichen längs der Linie 38-38 in Figur 37, Figur 39 einen vergrößerten Schnitt
im wesentlichen längs der Linie 39-39 in Figur 38, Figur 40 eine zur Verwendung
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignetes Schawltschema und Figuren 41, 42
und 43 Aufzeichnungen von Druckwellen, Teilchengeschwindigkeitswellen und von Wellen,
welche auf zufälligen Bewegungswirkungen alleine und in verschiedenen Kombinationen
in Tiefen gerade unterhalb der Oberfläche, 9,14 m (30 feet) bzw. 21,95 m (72 feet)
unterhalb der Oberfläche beruhen.
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In den Figuren sind durchwegs die gleichen Bezugszeichen für gleiche
Teile verwendet. In Figur 1 ist schematisch eine seismische Meßanlage dargestellt,
bei welcher ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet wird
und welohe einen Anzeigeströmungskörper aufweist, der allgemein mit 10 bezeichnet
und aus einer Mehrzahl von ölgefüllten Abschnitten 11 zusammengesetzt ist und von
einem Schif unterhalb der WAssercherfläche geschleppt wird. Der Strömungsmkörper
ist mit einem Einführungs- oder Schleppkabel 12 verschen, welches von einer Winde
13 abläuft und eine Schloppverbindung zwischen dem Strömungsköper und dem Schiff
herstellt. Weiter ist ein Schwimmer 14 vorgeschen, welcher von einem Stück Leine
15 geschleppt wird, dasmit einem Ende am Schiff bei 16 befestigt ist. Ei Stück Leine,
wie die Kette 17, verbindet den Schwimmer mit einem Ring 18, innerhalb dessen der
hintere Endteil des Schloppkabels 12 angeordnet ist, wie in Figur 9 besser zu sehen
ist. Der Hing ist mit einem nach unten stehenden organ 19 versehen, welches eine
Öffnung 21 zur herstllung einer Verbindung mit einem Gehänge 22 aufweist, um eine
schwere Senkeinrichtung 23 im Wasser zu tragen. Der Ring 18 besteht vorzugzweise
aus zwei Stücken, um die Befestigung am Schleppkable 12 zu erleichtern, wobei die
Teile beispielsweise durch Bolzen, Nieten oder dergleichen zusammengehalten werden,
welche in Bohrungen 24 angeordnet sind.
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Daudrch wird eine Einrcihtung geschaffen, durch welche dAs vorder
oder Kopfende des Strömungskörpers in jeder vorgegebenen Tiefe geschleppt wird,
die durch die Länge der Kette 17 gesteuert wird. Die Senkeinrichtung ist mit einem
hinteren
Endteil 25 versehen, welches an einer Leine oder einem
Kettenstück 26 aufgehängt ist, das mit einem Ende an einem Ring 27 befestigt ist,
welcher das Schleppkabel 12 umgibt. Jeder Abschnitt 11 weist eine Stück sines biegsamen
Schlauches aus Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, und abgedichtete Enden auf, wie
in den Figuren 4 und 5 dargestellt, um eine bestimmte Ölmenge darin zu halten.
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Wie aus Figur 3 ersichtlich, besteht das Schleppkawbel aus einem biegsamen
Schlauchstück, wie einem Benzinschlauch 28, innerhalb dessen ein zugkabel 29 angeordnet
ist, dessen hinteres Ende bei 31 zum Eingriff mit einem komplementären sockel innerhalb
einer Klemme 32 verbreitert ist, welche aus einem für den Zweck geeigneten metall,
wie beispielsweise zink, besteht und an welcher der Schlauch 28 durch die Kalmmer
33 festgektlemmt ist. Eine Dichtungahülse 34 ist fest in den Schlauch beispielsweise
durch die dargestellten Klammern eingepaßt, um das Zugkabel 29 und eine Mehrzahl
von Signalleitern 35, welche neben diesem angeordnet sind, abzudichten, Ein Stück
Neopranschlauch 30 umgibt vorzugsweise die Signalleiter als Schutzummantelung.
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AWn der Klemme 32 sind beispielsweise durch die dargestellten Ösenbolzen
3 im gelichen Abstawnd voneinander angeordnete zugkabel 36 von ausreichender Länge
befestigt, so daß zie sich etwas über das hintere Ende des Schleppkabels hinaus
erstrocken, wobei
jedes Zugkabel mit einem umgebogenen Teil eng
um eine Kausche 37 geführt und in derselben beispielsweise durch die in Figur 34
dargestellten Neoprenülsen festgkelemmt ist. Jede der Kauschen enthält ein exzentrisches
kleines Auge 38t mittels dessen die tatsähcliche Länge der Zugkabel je nach Wunsch
durch drehung des Auges innerhalb der Kausche eingestellt werden kann, bevor das
Auge in derselben festgektlemmt wird. Ein allgemein mit 39 bezeichnetes Klemmgelenk
wird in Verbindung mit den exzentrischen Augen zur herstellung einer Schleppverbindung
von jedem zsugkabel zum nächstfolgenden zugkabel verwendet. Die Signalleiter innerhalb
des Schleppkabels erstrecken sich ebenfalls über das hintere Ende der Schleppleine
und enden vorzugsweise in zwei oder mehreren Mehrkontaktbuchsen 41 zur Hrstellung
eienr elektrischen Verbindung zu den Signallsitern des Strömugnskörpers, wenn die
zugehörigen Stecker mit den Buchsen in Eingriff stehen.
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Das hintere Ende des Schleppkabel sist an ein mit Öfnungen versehenes
Einschraubstück 42 gekelemmt, welches seinerseits an eine Ende eines kurzen Schlauchstückes
43 geklemmt ist, das mit seinem anderen Ende an dem vorderen Ende der biegsamen
Hülse des ersten oder vorderen Abschnittes 11 des Strömungskörpers zur herstellung
einer wasserdichgen Verbindung zwischen diesen Teilen festgeklemmt ist. Eine Mehrzahl
von
Abstandselementen 132 sind in Abständen längs der Schleppleine,
etwa wie in Figur 3 dargestellt, angeordnet, um die Zugkable und Signalleiter im
richtigen Abstand voneinander zu halten. Da das Zuführ- oder Schleppkabel an sich
keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt, wird eine weitere Beschreibung
desselben für unnötig gehalten.
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In Figur 4 ist eine teilweise geschnittene und teilweise weggebrochene
Ansicht des Kopf- oder vorderen Detektorabschnittes 11 des Strömungskörpers dargestellt,
dessen vorderes Ende in eine Dichtungshülse 45 eingepaßt ist. Wie besser aus Figur
29 ersichtlich ist* besitzt diese Dichtungshülse eine allgemein zylindrische Form
und ist mit einer Mehrzahl von Ringnuten 46 an ihrer Außenseite verschen, um eine
öldichte Abdichtung mit dem äußeren Rohr 47 des Strömungskörperabschnittes herzustellen,
wenn der Schlauch 43 darübergeschoben und durch die Klammern 48 festgektlemmt ist.
Die Klammern 33 und 48 können von jeder für den Zweck geeigneten Art zein, beispielsweise
vom Typ der Punch-Lock-Klammern.
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Die Dichtungshülse 45 besteht aus einer Rohrhülse 49, Figur 29, mit
einer mehrzahl von Ringnuten 51 und einem Paar von ringförmigen ausnehmungen 52.
ein Paar von Halteringen 53, weche durch Federwirkung eingesetzt werden können,
sind in die ausnebmungen 52 eingesetzt. an jeden haltering 53 liegt eine Abstandsring
54
an. Ein Phenol-Abstandselement 55 liegt am hintersten Ring 54 an und ein zweites
Phenolabstandselement 56 liegt am vorderen Ring 54 an. Eine Neopren-Abdichtung 57
ist zwischon den Elementen 55 und 56 angeordnet und kann durch diese ausreichend
zusammengedrückt werden, um die Abdichtung 57 in Dichtungseinriff mit den Nuten
51 zu drücken und die Signalleiter und Zugkabel 58 innerhalb der dichtungshülse
abzudichten. Jedes Abstandselement 56 und 55 und die Dichtung 57 sind mit geeineten
Öfnungen versehen, durch welche die Leiter und die Zugkawbel geführt sind, wie aus
den Figuren 30, 31 bzw. 33 ersichtlich. aneinem Rohrbolzen 59 ist eine Festlegscheibe
60 vorgesehen, welche dem Kopf desselben angepaßt und bei e61 am Abstandselement
55 angebolzt ist, wobei sie zwischen dem Kopf des Bolzens und dem Abstandselement
angeordnet, ist, Um eine Drchung des Bolzens zu verhindern, wenn die Mutter 62 festgezogen
ist. Eine Beilagscheibe 63 ist orzugsweise zwischen der Mutter 62 und der vorderen
Abstandzeinheit 56 angeordnet.
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Die Befestigungsmutter 62 drückt die Neoprendichtung 57 in strömungsmitteldichte
Berührung mit dem Bolzen und bewirkt eine Dichtungsverbindung mit den Zugkabeln
und Leitern.
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Vor der Benützung wird der Strömungskörperabschnitt mit Öl gefüllt,
indem ein Ölanschluß am hohlen Bolzen 59 angebracht
wird. Wenn
der Strömungskörper mit Öl gefüllt ist, wird eine Stahlkugel 64 auf einem verjüngten
Sitz 65 innerhalb des Bolzens angeordnet. Sodann wird die Kapzelmutter 70 auf den
Bolzen geschraubt und' ausreichend festgezogen, um die Kugel in festen Dichtungseingriff
mit dem Sitz zu drücken und dadurch dae Öl im Strömungskörper abzudichten.
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Das entgegengesetzte Ende des Strömungskörpers ist mit einer ähnlich
aufgebauten und angeordneten dichtungshülse versohen, um das hintere Ende des Strömungskörperabschnittes
und die sich dAdurch erstreckonden Signaldrähte und Zugkabel abzudichten. sie wird
in den Strömungskörperabschnitt Rücken an Rücken in bezug auf die Dichtungshülse
45 im vorderen Ende des Strömungskörpers eingeführt, so daß der Strömungskörper
mit Öl von jedem Ende her gefüllt werden kann, oder es kann, wenn gewünscht, ein
fester Bolzen anstatt des hohlen Bolzens 59 verwendet werden, um die Teile zusammenzuklemmen,
wodurch der Strömungskörper unveränderlich vom vorderen Ende her zu füllen ist.
Wenn dies ausgeführt ist, wird ein dünner Ölschlauch mit einem abgeflachten Endteil
unterhalb des kurzen Schlauches 43 an einem Endteil desselben eingeführt und der
Schlauch 43 wird mit Öl gefüllt, wonach der Ölschlauch herausgezogen wird und die
Klammern 48 festgezsogen werden. Die zugkabel 58 erstrecken sich etwas über das
hintere Ende des Strömunskörperabschnittes 11 hinaus und sind mit Kauschen
und
Augen versehen; wie in den Figuren 34 bis 36 gezeigt, um die Zugkabel des nächstfolgenden
Abschnittes anzuschließen.
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Die vorderen Enden dieser Zugkabel erstrecken sich gleichermaßen über
das vordere Ende des Strömungskörperabschnittes hinaus und ihre : Enden sind zum
Anschluß an die Zugkabel 36 des Schleppkabels oder, je nachdem, des vorangehenden
Strömungskörperabschnittes mit gleichen Endte,ilen versehen.
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Die Signalleiter 66 erstrecken sich durch die rückwärtige Dichtungshülse
und enden in einer Buchse 67 zur Verbindung mit dem Mehrkontaktstecker 68, um eine
elektrische Verbindung mit den Leitern des nächstfolgenden Abschnittes her, zustellen.
Da Jeder Abschnitt einen Signalausgangskreis von zwei Leitern verwendet, welche
sich zur Verstäkrer- und aufzoichnungsvorrichtung auf dem Schiff erstrecken, ist
offensichtlich, daß die tatsächliche Zahl von Signalleitern, welche sich von jedem
Abschnitt nach rückwärts erstrecken, mit der tatsächlichen Zahl von Signalleitern
übereinstimmt, welche sich vom nächstfolgenden AWbschnitt nach vorne erstrecken
und jeder Abschnitt weist zusätzlich zu seinem eigenen Paar von Signalleitern die
Paare von Signalleitern aller folgenden Abschnitte auf, welche sich von diesen nach
vorne erstrekcen.
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Jeder der Anzeigeströmungskörper-Abschnitte trägt eine Mehrzahl
von
piezoelektrischen Mikrophonen, welche in Abständen über die Länge desselben verteilt
sind, um Druckänderungen des umgebenden Wassers anzuzeigen, welche durch seismische
Signale bewirkt werden, die von einer unter dem Wasser liegenden Reflexionsfläche
empfangen werden. Diese piezoelektrischen Einrchtungen können den anzeigeeinrichtungen
gleich oder ähnlich sein. welche in derUSA-Patentschrift 2 465 696 beschrieben sind
und auf Änderungen im Druck des Öls oder eines ähnlichen Strömungsmittels ansprechen,
mit welchem der Anzeigeströmungskörper gefüllt ist.
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In den Figuren 12 bis 15 sind die auf Druck ansprechenden Detektoren
dargestellt, welche allgemein mit 69 bezeichnet sind, und jeweils ein becherartiges
metallisches Gehäuse 80 aufweisen, in welchem ein Stapel von piezoelektrischen Kristallen
71 angeordnet ist. Die kristalle sind an ihren Endflächen mit einem Paar von Isolatorelementen
72 und 72' verbunden, welche aus für den Zweck geeignetem Material, beispielsweise
leinenbakelit, bestehen und an welchen die Kristalle angeklebt sind. die Boden-
oder Endwand des Gehäuses ist mit einem Paar von Kelmmen 73 verschen, welche bei
74 gegen dieselbe isoliert sind und ein Paar von biegsamen Leitern aufweisen, welche
zsur herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem kristallstapel mti denselben
verbunden sind. Das Element 72' ist so ausgebildet, daß eine Behinderung der Klemmen
73 vermieden wird, und ist am Boden
des Gehäuses 80 angeklebt,
um den Kristallstapel in demselben zu tragen. Eine dünne biegsame Membran 75 aus
metall, beispielsweise Phosphorbronze oder dergelichen, ist durch ein Lötmittel
an ihrem Umfang mit der Lippe des Bechers dicht verbunden. diese Membran stcht mit
dem Isolatorelement 72 in Berührung, wodurch Veränderungen im Strömungsmitteldruck,
welcher auf die Außenfläche der Membran ausgeübt wird, eine Ausübung von Druckimpulsen
auf den Kristallstapel bewirken, welcher elektrische Signale erzeugt, die den Druckveränderungen
entsprechen, welche von der Membran 75 empfangen werden.
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Das Gebäuse ist mit einer Mehrzahl von nach außen stehenden Metallösen
76 versehen, welche mit seiner Außenseite, wie dargestellt, zur Verbindung mit den
zugkabeln 58 verbunden sind, wobei die Verbindung durch zusammenlöten der Teile
festgemacht ist.
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Während die Anzeigs- oder Detektorströmungskörper-abschnitte irgendeine
gewünschte Länge aufweisen können, wird zum Zweck der Beschreibung angenommen, daß
der hier dargestellte Detektorströmungskörper etwa 30,48 m (100 feet) lang ist und
zwanzig druckempfindliche Detektrovorrichtungen 69 in gleichen Abständen über die
Länge des Strömungskörpers verteilt enthält und daß der dargestellte Druckdetektor
69 der
dritts derartige Detektor vom Kopf- oder Vorderende des
Strömungskörperabschnittes ist.
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Die Teilchengeschwindigkeits-anzeigevorrichtungen 77. welche, hier
als akustisch empfindliche Teilchengeschwindigkeits-Tongeräte bezeichnet werden,
weisen jeweils eine Bewegungsawbtasteinheit auf, welche allgemein mit 78 bezeichnet
und am besten aus Figur 21 ersichtlich ist, welche Einheit eine Magnetanordnung
aufweist, die aus einem Ringmagneten 79 mit einem kreisförmigen oberen Polsohuh
81 und einem hohlen unteren Polschuh 82, welcher im wesentlichen wie dargestellt
aufgebaut und an den Enden des Magneten in irgendeiner geeigneten Weise befestigt
ist, zusawmmengesetzt ist, um einem schmalen Ringluftspalt zwischen denzelben zu
erzeugen. Der obere Polschuh ist mit einer ringförmigen, nach oben stehenden Lippe
83 versehen, an welcher ein ringförmiges, biegsames Federorgan 84 in irgendeiner
geeigneten Weise, beispielsweise durch den Klemmring 85, befestigt ist, Am Ring
85 ist an seinem inneren ringförmigen Teil ein dünnes, festes, dachartiges Organ
86 befestigt, welches vorzugsweise aus Stoff besteht und mit einem Phenolharz ausreichend
behandelt ist, um demselben die nötige Steifheit zu erteilen.
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Am dachartigen Organ ist weiter längs eines Umfangsteiles desselben
ein zylindrisches Rohr 87 befestigt, welches vorzugeweise
aus
Papier mit einer dicke von 0,076 mm (0,003 inch) bis 0,127 mm (0,005 inch) besteht,
mit einem Versteifungsmittel behandelt ist und eine Drahtspule oder Windung 88 trägt,
die um dAsswelbe gewickelt und daran. angeklebt ist.
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Die spule ist durch zwoi beigsawme Leiter 89 mit zwei Klemmen 91
verbunden, um eine äußere elektrische Verbindung zur Spule herzustellen. so wird
eine anordnung geschaffen, bei welcher die Spule gesignet ist, in vortikaler richtung
innerhalb des magnetischen Luftapalten in Abhängigkeit von der Toilchenbewegung
des auf die entgegengesetzten Seiten der mombran wirkanden Mediume bewegt zu werden,
wobei diese Bewogung vorzugsweise durch eine Mehrzahl vo Prforationen 92 orleichtert
wird, welche ringförmig innorhalb des Federorgans 84 angeordnt sind. Die Perforationen
92 dienen zu dem weiteren Zweck, die Kammer 93 zu bestrümen, wenn die Membran bewegt
wird. Der untere Polschuh 82 ist mit einer verhältnismäßig großen Öffnung versehen,
welche sich in axialer Richtung durch denselben erstreckt, wodurch die Membran auf
von oben oder von unten kommende Wellen anspricht.
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Eine Mehrzahl von Bohrungen 94 ist innerhalb des unteren Polschuhes
in querrichtung mit dieser großen Öffnung kommunizerend ausgebildet, um dne Druck
in der Kammer 95 mit dem Druck des Mediums innerhalb der Öffnung auszugleichen.
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Der Aufbau zur Befestigung de rEinheit 78 und zur Halterung
derselben
in einer vertikalen Lage besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 96, welches etwa
bei 97 perforiert und mit einer Mehrzahl von nach außen stehenden Ösen 98 versehen
ist, in deren Löchern die Zugkabel 58 angeordnet sind. Eine axiale Bewegung des
Gehäuses längs der Zugkabel wird durch eine Mehrzahl von Hülsen 99 verhindert, welche
im Gesenk angearbeitet oder auf andere 1<, eine an den Zugkabeln befestigt, sind.
An der Hülse oder » Gehäuse 96 ist ein Paar ton Endplatten 101 bzw. 102 angebracht,
welche innerhalb der Endteile desselben angeordnet sind und in ihrer lage durch
eine Mehr-Zahl von Schrauben 103 gehalten werden. die vorteilhaft auch zur Befestigung
der Ösen 98 am Gehäuse verwendet werden. Jede dar Platten101-102 ist mit einer Mehrzahl
von Öffnungen 104 versehen, um zu ermöglichen, daß das Öl das Gehäuse 96 vollständig
füllt, sowie mit einer zentralen Bohrung 105, um ein Lagerorgan 106 aufzunehmen
und zu halten, welches, wie dargestellt, ein Kugellager sein kann. Die Bewegungs-Abtasteinheit
78 ist in einen Träger 107 eingebaut und durch eine Schurabe 110 an diesem festgeklemmt,
wie dargestellt.
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Zwei Lagewellen 108 und sind in gegenseitiger Fluchtung in den Träger
107 eingesetzt und an diesem etwa durch die Schrauben 111 befestigt. Die äußeren
Enden der Wellen sitzen in den Kugellagern 106. Der Träger 107 ist mit einer Öffnung
versehen, innerhalb welcher die Bewegungs-Abtasteinheit 78 angeordnet und beispielsweise
duroh die Schraube 110 festgeklemmt
ist, so daß der Schwerpunkt
der Einhelt 78 unterhalb der Drehachse des Trägers liegt und die Einheit daher in
einer im wesentlichen vertikalen Lage gehalten wird, wie in Figur 18 dargestellt,
während der Strömungskörperabschnitt im Wasser geschleppt wird.
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Die Welle 109 ist etwas länger als die Welle 108 und trägt zur Ausführung
einer Drchung mit derselben ein Paar von Schleifringen oder Scheiben 113 und 114,
welche von derselben isoliert sind, und mit Bürsten 115 bzw.1 16 im Eingriff stehen,
die mit den Klemmen 117 und 118 vorbunden sind. die Schleifscheiben 113-114 sind
elektrisch mit Klemmen 91 durch kurze Leiterstücke verbunden, wie es in der Elektrotechnik
bekannt ist. Dadurch wird eine anordnung zur Erzeugung eines äußeren elektrischen
anschlusses zur spulenwindung 88 ungeAchtet einer drehenden oder hin- und hergehenden
Bewegung des Teilchengeschwindigkeits-Detektors um die Drehachse deszelben geschaffen.
Die Signaldrähte, welche sich über die ganze Länge des Detektor-Strömungskörpers
erstrcken, können zweckmäßigerweise um die Toilchengeschwindkgiet-Detektroen 77
angeordnet werden, wie in Figur 17 dargestellt.
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Bei dem angenommenen Ausführungsbeispiel eines Strömungskörpers mit
Detektorabschnitten, welche awanzig druckempfindliche anseigeeinrichtungn enthalten,
hat sich eine anordnung mit vier Teilchengeschwindigkeits-Detektornen, welche nahe
dem
dritten, achten, dreizehnten und achtzehnten Druckdetektor,
vom Kopfende aus gezählt, angeordnet sind, als ausreichend herausgestellt.
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Vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, wird weiter eine Mehrzahl
von akustisch unempfindlichen, auf Bewegung ansprechenden TonginheiZen vorgesehen,
welche allgemein mit 119 bezeichnet sind und die gleiche bewegungsempfindliche Einheit
78 verwenden wie die akustisch empfindlcihen, auf' die Teilchengeschwindigkeit ansprechenden
Einheiten 77, sich jedoch von diesen in der Bauweise des äußeren, rohrförmigen Gehäuses
96 unterscheiden. Während das Gehäuse 96 der akustisch empfindlichen Einheit 77
mit einer Mehrzahl von Perforationen 97 versehen ist, um eine freie Wellenbewegung
in jeder vertikalen Richtung des flüssigken Übertragungsmediums zu ermöglichen,
in welchem die Vorrichtung eingetaucht ist, welche sowohl der Größe als auch der
Art der Teilchengeschwindigkeit einer durch die Vorrichtung 77 aufgenommenen akustischen
Welle entspricht, ist das äußere rohrförmige Gehäuse der auf Bewegung ansprechenden
Einrichtung 119 nicht perforiert, ist jedoch andererseits mit einer äußeren zylindrischen
akustischen Blende 121 versehen, welche sich über die ganze Länge des Gehäuses derart
erstreckt, daß eine luftgefüllte er dazwischen gebildet wird* um die Reflexion einer
akustischen Welle zu bewirken
und dadurch zu verhindern, daß die
akustische Welle das dachförmige Organ 86 und die demit verbundene Spule 88 betätigt.
die allgemeine Bauweiss dieser Blende is tin den figuren 37 und 38 dargestellt.
Die ukustische blende umschließt zwar eine luftgefüllte Kammer. Es wird jedoch bemerkt,
daß, wenn gewünscht, für den Zweck geeignetes, geräuschabeorbierendes material verwendet
werden kann, wie es in der akustischen Technik bekannt ist, um die Bewegungsabtasteinrichtung
gegen akustische Wellen zu isolieren, weiche auf die äußere zylindrische Fläche
der Blende auftreffen. Dadurch apricht die Vorrichtung nur auf uorwänschte, auf
Bowegungsstörungen boruhende Signale im gleichen Ausmaß en, wie der Detektor 77
für die akustische Toilchengeschwindigkeit auf den Ausschluß einer akustischen Welle,
Die auf Bewegung ansprechenden Vorrichtungen sind in gleicher Anzahl wie die akustischen
Detektoren vorgesehen und innerhalb des Detekotr-Strömungskörpers so befestigt,
daß jede auf Bewegung ansprechende Vorrichtung in engem Abstand von einom anderen
akustischen Detektor 77 angeordnet und mit diesem entgegengesetzt in Reihe geschaltet
ist, Diese anordnung erzeugt eine Löschung der elektrischen signale, welche durch
die Teilchengeschwindigkeitadetektoren in Abhängigkeit von Bewegungsstörungen erzeugt
werden,w elche auf restlichen Träghitawirkungen beruhen, und dadurch werden entsprechende
elektrische Signale aus den seismischen Ausgangssignalen, welche vom Detektor-Strömungskörper
durch das
Gerät auf dem Schleppschiff empfangen werden, ausgeschlossen,
Diese auf Bewegung ansprechenden Detektoren 119 werden daher hier aus den genannten
Gründen als Gerauschunterdrückungsdetektoren bezeichnet.
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In Figur 37 ist eine andere Anordnung gezseigt, bei welcher der teilchengeschwindigkeitsdetektor
und die Geräuschunterdrückungsdetektoren Seite an Seite auf einem einzigen Träger
122 befestigt sind, weloher zur Ausführung einer drehenden oder hin- und hergehenden
Bawegung in bezug auf den Tragerblock 107 schwenkbar gelagert ist, wie @@@@ beschrieben.
Die Spulen der Bewegungsabtasteinheiten 78 sind entgegengesetzt in Reihe mit den
Schleifscheiben und daher mit einem Paar von Ausgangsklemmen durch die dargestellten
Bürsten und Leiter geschaltet. Die Endplatten 101 und 102 sind in die Endteile eines
langgestreckten Gehäuses oder einer Hülse 123 eingepaßt und an derselben sowie an
Ösen 98 durch mehrere Schrauben befestigt, wodurch die Vorrichtung von den Zugkabeln
58 gehalten wird. Das Gehäuse ist mit einer mehrzahl von Öffnungen verzchen, welche
sich in umfangsrichtung um dasselbe gegenüber dem Teilchengeschwindigkeitadetektor
erstrecken, und eine äußere akustische Blende 121 ist um den Geräuschunterdrückungsdetektor
119 angeordnet, welche wirksam die Betätigung des dachartigen Organes 86 des Geräuschunterdrückungsdetektors
durch eine akustische Wells verhindert.
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In den Figuren 22 - 25 ist ein Transformator 12 $mit einem Kunststoff-Befestigungsteil
125 durch zwei Schrauben 126 verbunden. Der Befestigungsteil ist vorzugsweise so
ausgebildet, wie dargestellt, und ist mit drei Öffnungen 127 zur Aufnahme der Zugkabel
58 und einer vergrößerten Öffnung für die Einführung eines mehrkontaktsteckers 128
versehen, welcher mit komplementären Gleitverbindungen in der Buchse 129 im Eingriff
steht, die an einem Ende des Transformators befestigt ist. Der Transformator ist
vor den Druckdetektoren nahe dem vorderen oder kopfende des Strömungskörperabschnittes
angeordnet und an den dazu benachbarten signalleitern festgemacht, welche in zwei
Arme aufgeteilt sind und sich längs des Transformaters auf entgegengezetzten Seiten
desselben erstrecken, wie bei 131 in Figur 23 gezeigt.
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Der transformator kann von irgendeiner für den Zweck gesigneten Art
sein, beispielsweise ein Zweiwicklungs-Transformator mit einer Bandaßfrequenz oberhalb
45 Hz. Es hat sich herausgestellt, daß seismisch reflektierte Signale innerhalb
des Frequenzbereiches von etwa 20 bis 45 Hz liegen, und da die Frequenm der refloktierten
Signale innerhalb der Bandpaßfrequenz des Transofrmators liegt, wird keine Phasenverschiebung
infolge der transformatorwirkung erzseugt, wenn der Transformator in den Ausgangskreis
des Detektor-Strömungskörperabschnittes geschaltet wird.
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Weiter ist der Detektor-Strömungskörperabschnitt mit einer Mehrzahl
von Abstandshaltern oder Schwimmern 132 versehen, welche in Abständen in demselben
angeordnet und mit den zugkabeln 58 verbunden sind, welche durch gleichmäßig verteilte
Öffnungen 133 in den Schwimmern geführt sind. Die Schwimmer bestehen vorzugsweise
aus einem Material, welches im handel als Tyril-Kusntstoff bekannt ist, und besitzen
eine allgemein zylindrische äußere Form, welche bündig in de Strömungskörper paßt,
und sidn mit einer Mittelbohrung 134 versehen, in welcher die Signalleiter angeordnet
sind (Figuren 27-28). Der Schwimmer besteht aus zwei Teilen, welche längs einer
in Querrichtung verlaufenden Mittellinie neinander gebunden sind, und ist mit einem
ausgeschnittenen Teil 135 versehen, weicher mit jeder der Öffnungen 133 zur Einiführung
eines Klupens von gescmolzenem Lötmittel mit ausreichender Abmessung kommuniziert,
um die Zugkabel zu binden und eine Längsbewegung des Schwimmerz in bezug auf diese
zu verhindern.
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Wie am besten aus Figur 26 ersichtlich, ist jeder Schwimmer mti eienr
Mehrzahl von radialen Wänden 136 versehen, welche mit einr hohlen Nabe derawrt in
Verbindung stehen, daß eine Mehrzahl von abgedichteten Luftkammern 137 erzeugt und
denselben ein verhältnismäßig großer Auftrieb erteilt wird, wenn die Schwimmer in
Öl getaucht sind. Die Schwimmer
sind so engeordnet, daß ein Schwimmer
in einem Abstand an beiden Enden jedes Detekters in den Strömungskörperabschnitten
sitzt, um eine mögliche Vorletzung oder Beschädigung der Detektroen infolge der
mechanischen handhabung oder des Aufwickelns auf eine Winde zu vormeiden. Eine austreichende
Anzhal von Schwimmern wird verwendet, um de Strömungskörper auftriebemäßig im wesentlichen
neutral zu machen, wenn er in Wasser eingetaucht ist. Der Ausdruck "auftriebsmäßig
neutral", welcher hier verwendet wird, kann als ein zustand definiert werden, in
welchem das Gewicht des Strömmgsmittels, welches von einem vollständig in demselben
eingetauchten Gegenstand vordrängt wird, gleich dom Gewicht des Gegenstandes ist.
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In Figur 5 ist der am hinteren Ende gelegene Detektor-strömungskörperabschnitt
11 gezeigt, welcher sich von den anderen Strömungskörperabschnitton dadurch unterscheidet,
daß ein Pfropfen 138 im Endteil des Abschnittes festgkelemmt ist.
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Wie am besten aus Figur 10 ersichtlich, weist dr Pfrropen ein nach
innen vorstchendes Organ 139 mit drei im gleichen Abstand voneinander angeordneten
Flächen 140 auf, an welchen die Enden der zugkabel 38, beispielsweise durch Schrauben
141, befestigt sind. Das organ 139 ist am Pfropfen 138 beispielsweise durch Schrauben
142 befestigt. Der APfropfen 138 weist, vorzsugeweise wie dargestellt, eine Auenchmung
auf, um eine Gelenkverbindung aufzunehmen, die in einem Ösenbolzen 143 endet, an
welchem
eine Markierungsboje beispielsweise durch die Leitung 144 befestigt werden kann,
um eine sichtbare Anzeige der lage des hinteren Endes des Strömungskörpers im WAsser
zu eraielen.
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In Figur 40 ist ein Schalt schema gezeigt, welches zur Verwendung
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ist. Die Schaltung enthält einen
Transformator 124 mit einer Primärwicklung 145 und einer Sekundärwicklung 146. Die
Primärwicklung ist mit einem Widerstand 147 und den auf Druck ansprechenden Detektoren
69 innerhalb des Strömungsmkörperabschnittes 11, welche alle parallel geschaltet
sind, verbunden, wobei der Widerstand zm Glätten des Signals verwendet wird. Ein
Ende der Sekundärwicklung ist mit einem Leiter des Ausgangskreises des Strömungskörpers
verbunden und das andere Ende der Wicklung ist mit den Paaren von Teilchengeschwindigkeitsdetektoren
77 und Gewäuschunterdrückungsdetektoren 119, welche alle in Reihe liegen, verbunden,
von wo die Schaltung sich zW anderen Leiter des ausgangskreises fortzetzt. Die Geschwindigkeits-
und Geräuschuntordrückungsdetektoren, welche ein paar darstellen, sind umgekehnt
miteinander verbunden, wie in der Schaltung angegeben, so daß gleiche, von jedem
der Detektroen des Paares erzeugte signale gelöscht werden. In gewissen Fällen,
in welchen das Merkmal der Geräuschunterdrückung unnötig oder nicht gewünscht ist,
können die Geräuschunterdrückungsdetektroen weggelessen werden und die Sekundärwicklung
des Transformators würde daher
nur in Reihe mit den Teilchengeschhwindigkeitsdetekteren
geachaltet werden.
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Die in Figur 40 gezeigte Schaltung wird im folgenden näher erläutert.
Die Geschwindigkeits- jnd Geräuscyhunterdrückungsdetektoren sind mit der Sekundärwicklung
des transformators aus den grund in Reihe geschaltet, daß die Spannungsmepfindlichkeit
diesr in Reihe geschawltten Detektoren etwa die gleiche ist wie die ausgangsspannung
an der Sekundärwicklung infolge der Verbindung der Druckdetektoren mit der Primärwicklkung.
Wenn die Empfindlichkeit und Impedanz der Teilchengeschwindigkeitsdetektoren ausreichend
erhöht würde, könnten sie in Reihe mit den Druckdetektoren hoher Impendanz gelegt
werden und es würden zufriedenstellende Ergebnisse erzelt werdem. auch die Geschwindigkeitsdetektoren
können parallel zur Primär- oder Sekundärwicklung des Transformators geschaltet
werden, wenn sie die geeignete Empfindlichkeit und Impedanz besitzen, und die Anlage
würde zufriedenstellend arbeiten, um die gewünschten Ergebnsise zu erhalten. Die
Druckdetektoren weisen allgemein sowohl hohe IMpedanz als auch hohe ausgangsspannung
auf, während die Impedanz und di Ausgangsspannung der Teilchengeschwindikgeitsdetektoren
beide verhältnismäßig niedrig sind.
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Bever die seismischen Aufzeichnungen oder graphsichen Daratellungen,
welche
in den Figuren 41, 42 und 43 dargestellt sind, ausführlich beschrieben werden,w
ird eine kurzse allgemeine Erläuterung der Art und Eigenschaft von seismischen Wellen,
welche von einer Untergrundschicht und von der Trennfläche Luft-Wasser reflektiert
werden, in der genannten ordnung für ein besseres VErständnis der Erfindung für
geeignet gehalte Wenn ein seismisches Unterwasser-Signal von einer unter dem Boden
liegenden oder untergrundschicht reflektiert wird, wandert es nach oben, bis es
die Oberfläche des Wassers erreicht, zu welchem Zeitpunkt es eine starke Reflexion
an der Trennfläche Luft-Wasser mit einer Phasenverschiebung von 180° erfährt. Dieses
reflektierte Signal läuft nach unten durch das WAsser und wirk auf den UnterwAsserdetektor
mit einer derartigen Phasenverschiebung zum ursprünglichen signal, daß es dasselbe
auszulöaschen aucht. In bekannten Anlagen dieser Art, welche nur druckempfindliche
Geräte oder Detektoren verweenden, wie beispielsweise die in der USA-Patentschirft
2 465 696 beachriebenen Anlag,e werdn optimale Ergebnisse erzielt, wenn die Detektoranlage
etwa 9,14 m (30 fest) unterhalb der WAsseroberfläche angeordnet wird, was einer
Viertelwellenlänge oder mehr des seismischen Signals entspricht.
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Da es bei langen Detkeotr-Strömungskörpern, welche i bestimmten Fällen
eine Länge von 524 m (1 720 feet) erreichen,
außerordentlich schwiorig
ist, diese vorbestinnte Eintaucktiefe über die ganzo Länge des Strömungskörpere
aufrechtzuerhalten, kann die Güte des aufgozeichneten, von der Untorgrundzchicht
erkaltenen soismischen Signals infolge der Vorschlschtorung durch die sekundäre
reflektierto Welie von der Tronnfläoks Luft-Wasser stark nachteilig booinflußt werden@
wonn der Detektorströumungskörper von der uraprünglichen Eintencktiofo von 9,14
m (30 feet) abweicht, wobei sich beispiolsweise praktisch eine vollstndige Auslöschung
orgibt, wenn sich der Strömungskörper zu dicht an die Wassereberfläche bewegt hat.
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Wonn zunmeh das durch das WAsser empfangens soionische Signal als
akustische Welle betrachtet wird, so sind die Anplituden der Druck- und der Teilchengeschwindigkeitswelle
in Phase. Der Ausdruck "Amplitude" wird hier aus dem Grund verwendet, da Druck bekanntlich
eine skalare Größe ist, während Geschwindigkeit eine Voktergräße ist. Waiter werde
zum Zweck der Beschreibung angenammen, daß die Teilchengeschwingikeit in Phase mit
der Druckwelle an der Stelel entlang der nelle ist. wo der Druck maximal ist. Wellen,
welche von unterhalt des Detoktorströmungskörpers konnen, sind Reflexionen von der
Untergrundschicht und es sit erw2nscht, diesolben mit maxiumaier Traue aufzuzeichnen,
währnd Wellen von obezhalb sekundäure Reflexienen von der Trennfläche Luft-
Wasser
und daher unerwünscht sind, da sie eine zerstörende Interferenz mit den von unten
kommenden Wellen bilden.
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In figur 41 ist die Druck- und Geschwindigkeitswelle, welche sich
dem Detektor-Strömungskörper durch das Wasser zuerst nach oben und sodann nach unten
nähert, wenn sich der Strömungskörper nahe der Oberfläche des Wassers befindet,
sowie das Ausgangssignal dargestellt,w enn diese Wellen empfangen und erfindungsgemäß
kombiniert werden. Es sei beipiselaweise angenommen, daß der Strömungskörper nur
3,05 m (10 feet) unterhalb der Wasseroberfläche liegt und daß die Aufzeichung oder
die Kurve A der Ausgang der Druckdetektoren in Abhängigkeit von einer vom Untergrund
reflektierten Welle ist, welche sich dem Detektorströmungskörper von unten nähert.
Diese Kurve besitzt die eigenschaft des seismischen Signals, welches mit großer
Genauigkeit aufgezeichent werden soll.
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Die Kurve B ist der Ausgang der Geschwindigkeitsdetektoren entsprechend
der von dem Untergrund reflektierten Welle.
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Da, wie oben bemerkt, die Druck- und Teilchengeschwindigkeitsamplituden
in Phase sind und die Detektoren im angenommenen Beispiel richtig in Phas gesetzt
sind und gleichen Empfindlichkeiten haben, ist die Kurve b mit der Kurve A nach
Zeit und Eigenschaft identisch. Der zusammengesetzte Ausgang der Wellen A und B
ist als Kurve C dargestellt, welche sich von
den Kurven A und B
leidglich in der Amplitude unterscheidet.
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Die Kurve D ist der signalausgang des Druckdetektors in Abhängikeit
von einer von der Trenfläche Luft-Wasser refloktierten Welle, wolche sixch dem Strömungskörper
in Richtung nach unten nähert. Es wird bemorkt, daß diese reflektierte Welle um
180° gegenüber dem Signal a, wlches auf der von unten kommenden Welle beruht, inifolge
der Tatsache phasenverschobon ist, daß die Druckwelle einer Phasenverschiebung von
180° bei der Ro9floxion an der Trennfläche Luft-Wasser unterworfen wird. Es sit
daher offensichtlich, daß, wenn der sträömungskörper nur Druckdetektoren enthielto,
dar ausgang bei dieser Eintauchtiefe vernachlässigbar sein würde.
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Die Kurve E ist eine aufzeichnung, welche dem ausgang der Geschwindigkeitadetektoren
infolge der von oben reflektierten Welle entspricht. Dieses Signal befindet sich
in Phase mit dem signal von unten,w elches von den Geschwindigkeitsdetektoren empfangen
wird, und zwar aus dem Grund, daß die Teilchengeschwindigkeit bei Reflexion an der
Trennfläche einer Phesenverschiebung von 180° in bezug auf die Fortpflanzugnsrichtung
unterworfen wird. Da die Fortpflansungsrichtung jedoch ebenfalls umgekehrt wird,
ist die rflektierto Teilohengoschwindigkeitswelle in Phase mit der ursprünglichen
Welle.
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Wenn numehr die Kurven A, B, D und E zusammengefaßt werden, ergibt
sich die kombinierte Kurve oder Aufzeichnung F. Diese Kurve ist nach Art und Zeit
der ursprünglichen Kurve A gleich und stellt eine wichtige und entscheidende Verbesserung
gegenüber der Kurve dar, welche durch den Strömungskörper erfhalten wird, bei welchem
nur druckempfindliche Vorrichtungen verwendet werden, wenn der Strömungskörper gerade
unterhalb der Wasseroberfläche arbeitet, und zwar aus dem Grund, daß die Art des
signals von unten durch das Signal von oben nicht verändert wird, Es ist aus dem
Vorstchenden klar, daß der erfindungsgemäße Strqmungskörper eine starke Richtungscharakteristik
besitzt.
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In Fugur 42 ist eine Reihe von Kurven oder Aufzeichnungen dargestellt,
welche der Figur 41 im allgemeinen ähnlich sind und einer Eintauchtiefe des Detektorströmungskörpers
ovn 9,14 m (30 feet) entsprechen. Die Kurven G und H asind die Ausgänge der Druck-
bzw. geschwindkgieitsdetektroen in Abhängigkeit von der nach obe ankommenden seismischen
Welle gemäß Figure 41.
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Die Kombination der Kurven G und H ist in der Kurve I gezeigt.
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Der durch die von oben kommende Welle erzeugte Signalausgang ist in
der grpahischen Darstellung J für die Druckdotektoren und in der Kurve K für die
Geschwinsdigkeitsdetektoren dargestellt, wobei die Kuven J und K infolge dres vergrößerten
Abstandes und der vergrößerten Laufzeit der Welle von den Detektoren zur Trennfläche
und wieder zurück etwas verzögert
aind. Die Zusammenfassung der
in den Kurven G, H, J und K dargestoliten Wellen ist in der Kurve L gezeigt, welche
nach Zeit und Art der Kurve I gleich is.t Auch i vorliegenden Fall ist klar erwiesen,
daß der Signalausgang des Detektorstrümungskärpers durch die Sekundarwelle von oben
nicht geändert worden ist.
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Wenn in diesen angenonnenen Fall der Detektorströmungskörper nur
Druckdetektoren enthalten würdo, so würde der Ausgang aus der Kurve M bestoben,
welohe die Zusammonfassung der Kurven G und J bildet. Es wird bemerkt, daß die Kurve
M der Kurve, G 9dem ursprünglichen signal von unten) weder nach Zeit noch nach Art
gileich ist.
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In Figur 43 ist eine Reihe von Kurven dargestellt, welche der Figur
42 im allgemeinen ähnlich sind und einer Einauchtiefe des Detektorströnungskörpers
von 21,95 m (72 feet) entsprechen. Die Kurven N und 0 stellen die Ausgänge der Druck-
bzw. Geschwindigkeitedetektoren in Abhängigkeit von dor nach oben ankommenden seismischen
welle gemäß Figur 41 dar. Die Zusamenfassung der Kurven N und O ist in der Kurve
P dargestellt. Die wElle von oben bewirkt ausgäng, welche durch die Kurve Q für
die Druckdetektoren und durch die Kurve R für die Geschwindigkeitedetektoren dargestellt
sind. Die zusammenfassung der Kruven n, O, Q und R ergibt die Kurve S, welche nach
Zeit und Art mit der Kurve P identisch ist. Daher
hat der Signalausgang
wiederum die gleiche Art , welche er hätte, wenn keine Welle von oben ankäme. Wenn
der Detektorströmungsköprer nur mit Druckdetektoren verwendet würde, würde er einen
Ausgang haben, wie er in der Kurve T dargestellt ist, welche die Zusammenfassung
der Kurven N und Q darstellt. Es wird bemerkt, daß die Art der Kurve T von der Kvve
X vollständig verschieden ist* wobei nur Druckdetektoren in einer Tiefe von 9,14
m (30 feet) verwendt werdne.
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In Figur 40 ist zwar eine Schaltung zum Kombinieren der Ausgänge der
Druck- und Geschwindigkeitsdetektoren dargestellt, welkche innerhalb eines Strömungskörpers
angeordnet sind, der eine Wellenanzeigestation aufweist, um einen kombinierten Ausgang
aus derselben ru erzielen, welcher mit hoher Genauigkeit- die ursprüngliche, nach
oben durch da Wasser an einer Untergrundschicht reflektierten seismischen Welle
wiedergibt und weder nach Zeit noch nach Art durch eine nach unten durch das Wasser
an der Trennfläche Luft-Wasser reflektierte sekundäre Welle verzerrt ist. dieses
Ergebnis kann jedoch auch durch eine andere Schaltung oder andere Einrichtungen
erzielt werden oder, es können, wenn gewünscht, die zusammengefäten Kurven von Hand
aus den getrennten Kurven der Druck- bzw. Teilchengeschwindigkeitsdetektoren aufgezeichnet
werden.
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Da die vorliegende Erfindung zur Anwendung bei Strömungskörpern mit
einer Mehrzahl von druckempfindlichen akustischen Wandlern
als
aufnahmeeinheiten in einem langen, ölgefüllten, auftriebsmäßig neutralen Schlauch
zur Abtastung von seismischen Unterwassersignalen unabhängig von der Eintauchtiefe
des Strümungskörpers im Wasser geeignet ist, ist sie auch nur Verwondung bei der
in der USA-Patentschrift 2 729 300 dargestellten Anlage geeignet, bei welcher der
Strömungskörper längs dem Bett der Wassermasse in engem Abstand von demselben geschleppt
wird. Bei dieser Anlage ändert sich die Eintauchtiefe des Strömungskörpers mit der
Bodentiefe, wenn sich der Strömungskörper während eines Schleppvorganges längs desselben
bewegt. Diese Anlage besitzt einen Vorteil gegenüber der in der USA-Patentschrift
2 465 696 beschirebenen anlag,e welcher darin beruht, daß der am Boden geschleppte
strömungskörper ein seitliches Abtreiben oder eine seitliche Bewegung des strqmungskörpers
infolge von Wasserhewegungen vawrmeidet, welche durch Oberflächen-Flutwellen oder
Querströmungen verursacht werden.