DE1448706C - Stromungskorper fur die Seeseismik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungskörper für die Seeseismik, welcher ölgefüllt, biegsam, langgestreckt und auftriebsmäßig neutral ausgebildet ist und in verschiedenen Eintauchtiefen unterhalb der Oberfläche einer Wasserinasse geschleppt werden kann, mit einer Mehrzahl von druckempfindlichen Detektoren, welche in Abständen innerhalb des Strömungskörpers über dessen ganze Länge angeordnet sind und ein elektrisches Ausgangssignal abgeben, welches der Art einer an einer Untergrundschicht unterhalb des Strömungskörpers reflektierten seismischen Welle entspricht. .

Ein derartiger Strömungskörper, wie er beispielsweise durch die USA.-Patentschrift 2 465 696 bekannt ist, ist im Betrieb allgemein zufriedenstellend, empfängt jedoch sekundäre Signale, welche von der Wasseroberfläche infolge einer Fehlanpassung der akustischen Impedanz an der Trennfläche Luft— Wasser reflektiert werden. Dies kann die seismischen Signale verzerren, die in den Detektoren aufgenommen werden. Da eine Druckwelle eine Phasenverschiebung von 180° erfährt, wenn sie an der Trennfläche Luft-^-Wasser reflektiert wird, kann nahezu eine 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 von etwa 9 m, zur Erzielung optimaler Ergebnisse betrieben werden müssen. Diese 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 Einflüsse 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, Geschwindigkeitsschwankungen 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 beträgt.

Ein weiterer Nachteil beruht in der Tatsache, daß sich, wenn die Eigenschaft des Signals sich von Stelle zu Stelle entsprechend verschiedenen Abschlußpunkten 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. Eine genaue Messung dieser Zeiten und entweder geschätzte oder bekannte Fortpflanzungsgcschwindigkeiten sind für die Vorbereitung einer genauen Karte der vom Strömungskörper gemessenen Untcrgrundschicht wesentlich. Die nach unten reflektierten Sekundärsignale haben in gewissen Fäl- , len die von den Druckdetektoren nachgewiesenen seismischen Signale so stark nachteilig beeinflußt, daß der Seismologc - beträchtliche Schwierigkeiten beim Erkennen und Deuten der aufgezeichneten graphischen Darstellungen der seismischen Signale hatte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den ,Strömungskörper derart auszubilden, daß der Verlauf des von der Untergrundschicht reflektierten und von den Druckdetektoren empfangenen seismischen Signals durch die reflektierte Sekundärwelle von der Trennfläche Luft—Wasser nicht nachteilig beeinflußt wird.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch innerhalb des Strömungskörpers. angeordnete Teilchengeschwindigkeitsdetektoren, in denen je ein dünnes, starres nachgiebig befestigtes, mechanisches Element angeordnet ist, dessen beide Seiten dem Zutritt akustischer Wellen ausgesetzt sind und das eine im Luftspalt eines Magneten angeordnete Spule trägt, und diese Detektoren in einem von den druckempfindlichen Detektoren gesteuerten elektrischen Ausgangskreis derart in Reihe geschaltet sind, daß sie abhängig von der Richtung der auf treffenden reflektierten seismischen Welle ein Spannungssignal erzeugen, um das unerwünschte elektrische Signal auszulöschen, welches durch die druckempfindlichen Detektoren in Abhängigkeit von der an der Trennfläche Luft— Wasser in jeder Eintauchtiefe reflektierten Sekundärwelle erzeugt wird.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispiels- *■ weise näher erläutert. Es zeigt. *

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen, von einem Schiff geschleppten Strömungskörpers,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Strömungskörper,

F i g. 3 einen vergrößerten Teilschnitt des Schleppkabels und des Kopfendes des in Fig. 1 gezeigten Strömungskörpers, .'"...

Fig. 4 einen vergrößerten, teilweise aufgebrochenen Schnitt des Kopf- oder Vorderabschnittes des in Fig. 1 dargestellten Strömungskörpers,

F i g. 5 einen vergrößerten Schnitt des hinteren Endes des Strömungskörpers, ι

F i g. 6 eine vergrößerte Ansicht eines der im Strömungskörper befestigten Teilchengeschwindigkeitsdetektoren,

Fig. 7 einen etwas vergrößerten Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6,

F i g. 8 eine teilweise geschnittene Ansicht im wesentlichen längs der Linie 8-8 in F i g. 7,

F i g. 9 eine Ansicht im wesentlichen längs der Linie 9-9 in F i g. 8,

Fig. 10 eine Ansicht im wesentlichen längs der Linie 10-10 in Fig. 6,

Fig. 11 einen stark vergrößerten Schnitt der mit. den auf die Teilchengeschwindigkeit und Bewegung ansprechenden Vorrichtungen verwendeten Signalanzeige- und elektrischen Generatoreinrichtung,

Fig. 12 eine Ansicht des erfindungsgemäß vorzugsweise verwendeten Transformators und des Aufbaüs zur Befestigung des Transformators zwischen einem Paar von Abstandshaltern,

Fig. 13 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 13-13 in F-ig. 12,

Fig. 14 einen" der Fig. 13 ähnlichen Schnitt längs der- Linie 14-14 in Fi g. 12,

Fig. 15 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 15-15 in Fig. 13,

Fig. 16 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 16-16 in Fig. 12,

Fig. 17 eine Ansicht der Teilchengeschwindigkeits- und Geräuschunterdrückungsdetektoren gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

FJ£?. 18 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie"18-18 in Fig. 17,

Fig. 19 einen vergrößerten Schnitt im wesentlichen längs der Linie 19-19 in Fig. 18,

F i g. 20 ein zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignetes Schaltschema und

F i g. 21, 22 und 23 Aufzeichnungen von Druckwellen, Teilchengeschwindigkeitswellen und von Wellen, welche auf zufälligen Bewegungswirkungen allein und in verschiedenen Kombinationen in Tiefen gerade unterhalb der Oberfläche, 9,14 bzw. 21,95 m unterhalb der Oberfläche beruhen. '

Gemäß F i g. 1 weist der Strömungskörper 10 eine Mehrzahl von ölgefüUten Abschnitten 11 auf. Ein Schleppkabel 12 läuft von einer Winde 13 ab und stellt eine_; Verbindung zwischen dem. Strömungskörper und dem Schiff her. Ein Schwimmer 14 wird von einer Leine 15 geschleppt, die mit einem Ende am Schiff bei 16 befestigt ist. Eine Kette 17 verbindet den Schwimmer mit einem Ring 18, innerhalb dessen der hintere Endteil des Schleppkabels 12 angeordnet ist. Der Ring ist mit einem nach unten ragenden Element 19 (F i g. 3) versehen, welches eine öffnung

21 zur Herstellung einer Verbindung mit einer Kette

22 aufweist, um eine schwere Senkeinrichtung 23 (Fig. 1) im Wasser zu tragen. Der Ring 18 besteht vorzugsweise aus zwei Stücken, um die Befestigung 'am Schleppkabel 12 zu erleichtern, wobei die Teile beispielsweise durch Bolzen, Niete od. dgl. zusammengehalten werden, welche in Bohrungen 24 angeordnet sind. .· ■,■·.',■:·.■■.'■'A.·' :

Dadurch wird eine Einrichtung geschaffen, durch welche das vordere 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 ein Stück eines biegsamen Schlauches aus Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, und abgedichtete Enden auf, wie in den; Fig. 4 und 5 dargestellt, um eine bestimmte ölmenge darin zu halten. ; ■

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, besteht das Schleppkabel aus einem biegsamen Schlauchstück, wie einem Benzinschlauch 28, innerhalb dessen ein Zügkabel 29 angeordnet ist, dessen hinteres Ende bei 31 zürn 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 Klammer 33 festgeklemmt ist. Eine Dichtungshülse 34 ist fest in den Schlauch, beispielsweise durclr die dargestellten klammern, eingepaßt, um das Zugkabel 29 und eine Mehrzahl von Signalleitern 35, welche neben diesem angeordnet sind, abzudichten. Ein Stück Neoprenschlaucly 30 umgibt vorzugsweise die Signalleiter als Schutzummantelung.

An der Klemme 32 sind ini gleichen Absta'nd voneinander angeordnete Zugkabel 36 befestigt. Ein Klemmgelenk 39 wird zur Herstellung einer Schleppverbindung von jedem Zugkabel zum nächstfolgenden Zugkabel verwendet. Die Signälleiter innerhalb des Schleppkabels erstrecken sich ebenfalls über das hintere Ende der Schleppleine und enden vorzugsweise in zwei oder mehreren Mehrkontaktbuchsen 41 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu den Signalleitern des Strömungskörpers, wenn die zugehörigen Stecker mit den Buchsen im Eingriff stehen.

Das hintere Ende des Schleppkabels ist an ein mit öffnungen versehenes Einschraubstück 42 geklemmt, welches seinerseits an ein 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 wasserdichten Verbindung zwischen diesen Teilen festgeklemmt ist. Eine Mehrzahl von Abstandselementen 132 sind in

ίο Abständen längs der Schleppleine, etwa wie in F i g. 3 dargestellt, angeordnet, um die Zugkabel 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. In,Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene und teilweise weggebrochene Ansicht des Kopf- oder vorderen Detektorabschnittes 11 des Strömungskörpers dargestellt, dessen vorderes· Ende in eine Dichtungs-

ao hülse 45 eingepaßt ist. Diese Dichtungshülse besitzt eine allgemein zylindrische Form und ist mit einer Mehrzahl von Ringnuten an ihrer Außenseite versehen, um eine öldichte Abdichtung mit dem äußeren Rohr 47 des Strömungskörperabschnittes herzustel-

»5 len, wenn der Schlauch 43 darübergeschoben und durch Klammern 48 festgeklemmt ist.

Das entgegengesetzte Ende des Strömungskörpers ist mit einer ähnlich aufgebauten und angeordneten Dichtungshülse versehen, um das hintere Ende des Strömungskörperabschnittes und die sich dadurch erstreckenden Signaldrähte und Zugkabel abzudichten. Die Signalleiter erstrecken sich durch die rückwärtige Dichtungshülse und enden in einer Buchse 67 zur Verbindung mit dem Mehrkontaktstecker 68, um

eine elektrische Verbindung mit dSn . Leitern des nächstfolgenden Abschnittes herzustellen.

·..·' Jeder der Strömungskörperabschnitte 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 Einrichtungen können den Anzeigeeinrich-

tungen gleich oder ähnlich sein, welche in der USA.-Patentschrift 2 465 696 beschrieben sind und auf Änderungen im Druck des Öls oder eines ähnlichen

■■:■ Strömungsmittels ansprechen, mit welchem der Strömungskörper gefüllt ist.

Gemäß Fig. 4 weisen die druckempfindlichen Detektoren 69 jeweils ein becherartiges metallisches Gehäuse 80 auf, in welchem ein Stapel von piezoelektrischen Kristallen 71 angeordnet ist. : ■
Während die Strömungskörperabschnitte irgendeine gewünschte Länge aufweisen können, wird zum Zweck der Beschreibung angenommen, daß der hier dargestellte Strömungskörper etwa 30 m läng ist und zwanzig druckempfindliche Detektoren 69 in gleichen Abständen über die Länge des Strömungskörpers verteilt enthält.

Die Teilchengeschwindigkeitsdetektoreii 77 weisen jeweils eine Bewegungsabtasteinheit 78 auf, welche gemäß F i g. 11 eine Magnetanordnung enthält, die aus einem Magneten 79 mit einem kreisformigen oberen Polschuh 81 und einem hohlen unteren Polschuh 82 zusammengesetzt ist, um einen schmalen Ringluftspalt zwischen denselben zu erzeugen. Der obere Polschuh ist mit einer ringförmigen; nach oben

.„•hcndcn 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, starres, dachartiges Element 86 befestigt, welches vorzugsweise aus Stoff besteht und mit einem Phenolharz ausreichend behandelt ist, um demselben die nötige Steifheit zu erteilen.

Am dachartigen Element ist weiter längs eines Umfangsteiles desselben ein zylindrisches Rohr'87 befestigt, welches vorzugsweise aus Papier mit einer Dicke von 0,076 bis 0,127 mm besteht, mit einem Versteifungsmittel behandelt ist und eine Spule 88 trägt, die um dasselbe gewickelt und daran angeklebt ist. . ■" .. '

Die Spule ist durch zwei biegsame Leiter 89 mit zwei Klemmen 91 verbunden/um eine äußere elektrische Verbindung zur Spule herzustellen. So wird eine Anordnung geschaffen, bei welcher die Spule geeignet ist. in vertikaler Richtung innerhalb des magnetischen Luftspaltes in Abhängigkeit von der Teilchenbewegimg des auf die entgegengesetzten Seiten der Membran wirkenden Mediums bewegt zu werden, wobei diese Bewegung vorzugsweise durch eine Mehrzahl von Perforationen 92 erleichtert wird, welche ringförmig innerhalb des Federorgans 84 angeordnet sind. Die Perforationen 92 dienen zu dem weiteren Zweck, die Kammer 93 zu beströmen, 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. Eine Mehrzahl von Bohrungen 94 ist innerhalb des unteren Polschuhes in Querrichtung mit dieser großen Öffnung kommunizierend ausgebildet, um den Druck in der Kammer 95 mit dem Druck des Mediums innerhalb der öffnung auszugleichen. J

Der Aufbau zur Befestigung der Einheit78 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 Weise an den Zugkabeln befestigt sind. An der Hülse oder am Gehäuse 96 ist ein Paar von Endplatten 101 bzw. 102 angebracht, welche innerhalb der Endteile desselben angeordnet sind und in ihrer Lage durch eine Mehrzahl von Schrauben 103 gehalten werden, die vorteilhaft auch zur Befestigung der Ösen 98 am Gehäuse verwendet werden. Jede der Platten 101-102 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 Bewegungsabtasteinheit 78 ist in einen Träger 107 eingebaut und durch eine Schraube 110 an diesem festgeklemmt, wie dargestellt.

Zwei l.agerwellen 108 und 109 sind in gegenseitiger Flüchtling 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 Bcwegungsabtasteinheit 78 angeordnet und beispielsweise durch die Schraube 110 festgeklemmt ist, so daß der Schwerpunkt der Einheit 78 unterhalb der Drehachse des Trägers liegt und die Einheit daher in einer im wesentlichen vertikalen Lage gehalten wird; wie in Fig. 8 dargestellt, während der Strömungskörperabschnitt im Wasser geschleppt wird. ' Die Welle 109 ist etwas langer als die Welle 108 und trägt zur Ausführung einer Drehung, mit derselben ein Paar von Schleifringen oder Scheiben 113 und 114, welche von derselben isoliert sind, und mit Bürsten 115 bzw. 116 im Eingriff stehen, die mit den Klemmen 117 und 118 verbunden sind. Die Schleifscheiben 113-114 sind elektrisch mit Klemmen 91 durch kürze Leiterstücke verbunden, wie es in der' Elektrotechnik bekannt ist. Dadurch wird eine Anordnung zur Erzeugung eines äußeren elektrischen Anschlusses zur Spule 88 ungeachtet einer, drehenden oder hin- und hergehenden Bewegung des Teilchengcschwindigkeitsdetektors um die Drehachse desselben geschaffen. Die Signaldrähte, welche sich über die ganze Länge des Strömungskörpers erstrek- ■ ken, können- zweckmäßigerweise um die Teilchen- " geschwindigkeitsdetektoren 77 angeordnet werden, wie in Fig. 7 dargestellt.

Bei dem angenommenen Ausführungsbeispiel eines Strömungskörpers, welcher zwanzig druckempfindliche Detektoren enthält, hat sich eine Anordnung mit vier Teilchengeschwindigkeitsdetektoren, welche nahe dem dritten, achten, dreizehnten und achtzehnten druckempfindlichen Detektor, vom Kopfende aus gezählt, angeordnet sind, als ausreichend herausgestellt. .

. Vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, wird weiter eine Mehrzahl von akustisch unempfindlichen, auf Bewegung ansprechenden Geräuschunterdrückungsdetektoren 119 vorgesehen, welche die gleiche bewegüngsempftndliche Einheit 78 verwenden wie die akustisch empfindlichen. .Teilchen-' geschwindigkeitsdetektoren 77, sich jedoch von diesen in der Bauweise des äußeren, rohrförmigen Gehäuses 96 unterscheiden. Während das Gehäuse 96 des akustisch empfindlichen Teilchengeschwindigkeitsdetektors 77 mit einer Mehrzahl von Perforationen 97 versehen ist, um eine freie Wellenbewegung in jeder vertikalen Richtung des flüssigen Übertragungsrriediums zu ermöglichen, in welchem die Vorrichtung eingetaucht ist, welche sowohl der Größei.als auch der Art der Teilchengeschwindigkeit einer durch den Detektor 77 aufgenommenen akustischen Welle entspricht, ist das äußere rohrförmige Gehäuse des Geräüschuriterdrückungsdetektors 119 nicht perforiert, ist jedoch andererseits mit einer äußeren zylindrischen Abschirmung 121 versehen, welche sich über die ganze Länge des Gehäuses derart erstreckt, ^>!l > daß eine luftgefüllte Kammer dazwischen gebildet wird, um die Reflexion einer akustischen Welle zu bewirken und dadurch zu verhindern, daß die akustische Welle das dachförmige Element 86 und die damit verbundene Spule 88 betätigt. Die allgemeine Bauweise dieser Abschirmung ist in den Fi g. 17 und 18 dargestellt. Die Abschirmung umschließt zwar eine luftgefüllte Kammer. Es wird jedoch bemerkt, daß, wenn gewünscht, für den Zweck geeignetes, geräuschabsorbierendes Material verwendet werden kann, wie es in der akustischen Technik bekannt ist, um die Bewegungsabtasteinrichtung gegen akustische Wellen zu isolieren, welche auf die äußere zylin-

drische Fläche der Blende auftrelTen. Dadurch spricht die Vorrichtung nur auf unerwünschte, auf Bewegungsstörungen beruhende Signale im gleichen Ausmaß an wie der Teilchengeschwindigkeitsdetektor 77 unter Ausschluß einer akustischen¹ Welle. Die Geräuschimterdrückungsdetektoren sind in gleicher Anzahl wie die Teilchengeschwindigkeitsdetektoren vorgesehen und innerhalb des Strömungskörpers so befestigt, daß jeder Geräuschunterdrückungsdetektor in engem Abstand von einem anderen Teilchengeschwindigkeitsdetektor 77 angeordnet und mit diesem entgegengesetzt in Reihe geschaltet ist. Diese Anordnung erzeugt eine Löschung der elektrischen _:,i. Signale, welche durch die Teilchengeschwindigkeitsdetektoren in Abhängigkeit von Bewegungsstörungen erzeugt werden, welche auf restlichen Trägheitswir-.kungen beruhen, und dadurch werden entsprechende elektrische Signale aus den seismischen Ausgangssignalen, welche vom Strömungskörper durch das Gerät auf dem. Schleppschiff empfangen werden, ausgeschlossen. ·

In Fi g. 17 ist eine andere Anordnung gezeigt, bei welcher der Teilchengeschwindigkeitsdetektor und der Geräuschunterdrückungsdetektor Seite an Seite auf einem einzigen Träger 122 befestigt sind, welcher zur Ausführung einer drehenden oder hin- und hergehenden Bewegung iri bezug auf den Trägerblock 107 schwenkbar gelagert ist, wie oben beschrieben. Die Spulen der Bewegungsabtasteinheiten 78 sind einander entgegengesetzt in Reihe geschaltet und über Schleifscheiben und Bürsten mit ein Paar Ausgangsklemmen verbunden. Die Endplatten 101 und 102 sind in die Endteile eines langgestreckten Gehäuses oder einer Hülse 123 eingepaßt und an derselben so-^. wie an Ösen 98 durch mehrere Schrauben befestigt, wodurch die Vorrichtung von den Zugkabeln 58 gehalten wird.

In den Fig. 12 bis 15 ist ein Transformator 124 mit einem Künststoff-Bfestigungsteil 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 Gleitverbiridungen 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 Transformators auf entgegengesetzten Seiten desselben erstrecken, wie bei 131 in Fig. 13 gezeigt. .

Der Transformator kann von irgendeiner für den Zweck geeigneten Art sein, beispielsweise ein Zwei- · Wicklungstransformator mit einer Bandpaßfrequenz oberhalb 45 Hz. Es hat sich herausgestellt, daß seis.-" misch reflektierte Signale innerhalb des Frequenzbereiches von etwa 20 bis 45 Hz liegen, und da die Frequenz der reflektierten Signale innerhalb der Bandpaßfrequenz des Transformators liegt, . wird keine Phasenverschiebung infolge der Transformatorwirkung erzeugt, wenn der Transformator in den Ausgangskreis des Detektor-Strömungskörperabschnittes geschaltet wird. > '

Weiter ist der 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 in den Schwimmern geführt sind. Die Schwimmer bestehen vorzugsweise aus einem Material, welches im Handel als Tyril-Kunststoff bekannt ist, und besitzen eine all-' gemein zylindrische äußere Form, welche bündig in den Strömungskörper paßt, und sind mit einer Mittelbohrung 134 versehenj in welcher die Signalleiter angeordnet sind (Fig. 16). Der Schwimmer besteht aus zwei Teilen, welche längs einer in Querrichtung verlaufenden Mittellinie aneinandergebunden sind, und ist mit einem ausgeschnittenen Teil 135 versehen, welcher mit jeder der Öffnungen 133 zur Einführung eines Klumpens von geschmolzenem Lötmittel mit ausreichender Abmessung kommuniziert, um die Zugkabel zu binden und eine Längsbewegung des Schwimmers in bezug auf diese zu verhindern.

Wie am besten aus Fig. 16 ersichtlich, ist jeder Schwimmer mit einer Mehrzahl von radialen Wänden 136 versehen, welche mit einer hohlen Nabe derart 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.

In F i g. 5 ist der am hinteren Ende gelegene Detektor-Strömungskörperabschnitt 11 gezeigt, welcher sich von den anderen Strömungskörperabschnitten dadurch unterscheidet, daß ein Pfropfen 138 im Endteil des.Abschnittes festgeklemmt ist, an welchen an einem Teil 139 die Enden der Zugkabel beispielsweise durch Schrauben 141 befestigt sind. Der Pfropfen 138 weist eine Ausnehmung auf, um eine Gelenkverbindung aufzunehmen_v die in einem ösenbolzen 143 endet, an welchem eine Markierungsboje beispielsweise durch die Leitung 144 (Fig. 1) befestigt werden kann, um eine sichtbare Anzeige der Lage des hinteren Endes des Strömungskörpers im Wasser zu erzielen. ■ .

In Fig. 20 ist ein elektrisches Schaltschema für den erfindungsgemäßen Strömungskörper dargestellt. 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 Strömungskörperabschnittes 11, welche alle parallel geschaltet sind, verbunden, wobei der Widerstand zum 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 Geräuschunterdrückungsdetektoren 119, welche alle in Reihe liegen, verbunden,) von wo die Schaltung sich zum anderen Leiter des Ausgangskreises fortsetzt. Die Geschwindigkeitsund Geräuschunterdrückungsdetektoren, welche ein Paar darstellen, sind umgekehrt miteinander verbunden, wie in der Schaltung angegeben, so daß gleiche, von jedem der Detektoren des Paares erzeugte.Signale gelöscht werden. In gewissen Fällen, in welchen das Merkmal der Geräuschunterdrückung unnötig oder nicht gewünscht ist, können die Geräuschunterdrükkungsdetcktoren weggelassen werden, und die Sekundärwicklung des Transformators würde daher nur in Reihe mit" den Teilchcngeschwindigkeitsdetektoren geschaltet werden.

Die in Fig. 20 gezeigte Schaltung wird im foliicn-

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den näher erläutert. Die Teilchengeschwindigkeits- druck »Amplitude« wird hier aus dem Grund ver- und Geräuschunterdrückungsdetektoren sind mit der wendet, da Druck bekanntlich eine skalare Größe Sekundärwicklung des Transformators aus dem ist, während Geschwindigkeit eine Vektorgröße ist. Grund in Reihe geschaltet, daß die Spannungsemp- Weiter werde zum Zweck der Beschreibung angenomfindlichkeit dieser in Reihe geschalteten Detektoren 5 men, daß die Teilchengeschwindigkeit in Phase mit etwa die gleiche ist wie die Ausgangsspannung an der der Druckwelle an der Stelle entlang der Welle ist, Sekundärwicklung infolge der Verbindung der Druck- wo der Druck maximal ist. Wellen, welche von unterdetektoren mit der Primärwicklung. Wenn die Emp- halb des Detektorströmungskörpers kommen, sind findlichkeit und Impedanz der Teilchengeschwindig- Reflexionen von der Untergrundschicht, und es ist keitsdetektoren ausreichend erhöht würde, könnten io erwünscht, dieselben mit maximaler Treue aufzusie in Reihe mit den Druckdetektoren hoher Impe- zeichnen, während Wellen von oberhalb sekundäre danz gelegt werden, und es würden zufriedenstellende Reflexionen von der Trennfläche Luft—-Wasser und Ergebnisse erzielt werden. Auch die Teilchen- daher unerwünscht sind, da sie eine zerstörende Intergeschwindigkeitsdetektoren können parallel zur Pri- ferenz mit den von unten kommenden Wellen bilden, mär- oder Sekundärwicklung des Transformators ge- 15 In Fig. 21 ist die Drück- und Geschwindigkeitsschaltet werden, wenn sie die geeignete Empfindlich- welle, welche sich dem Detektor-Strömungskörper keit und Impedanz besitzen, und die Anlage würde durch das Wasser zuerst nach oben und sodann nach zufriedenstellend arbeiten, um die gewünschten Er- unten nähert, wenn sich der Strömungskörper nahe gebnisse zu erhalten. Die Druckdetektoren weisen der Oberfläche des Wassers befindet, sowie das Ausallgemein sowohl hohe Impedanz als auch hohe ao gangssignal dargestellt, wenn diese Wellen empfan-Ausgangsspannung auf, während die Impedanz und gen und erfindungsgemäß kombiniert werden. Es sei die Ausgangsspannung der Teilchengeschwindigkeits- beispielsweise angenommen, daß der Strömungsdetektoren beide verhältnismäßig niedrig sind. körper nur 3,05 m unterhalb der Wasseroberfläche Bevor die seismischen Aufzeichnungen oder gra- liegt und daß die Aufzeichnung oder die Kurve A phischen Darstellungen, welche in den Fig. 21, 22 25 der Ausgang der Druckdetektoren in Abhängigkeit und 23 dargestellt sind, ausführlich beschrieben wer- von einer vom Untergrund reflektierten Welle ist, den, wird eine kurze allgemeine Erläuterung der Art welche sich dem Strömungskörper von unten nähert.. und Eigenschaft von seismischen Wellen, welche von Diese Kurve besitzt die Eigenschaft des seismischen einer .Untergrundschicht und von der Trennfläche Signals, welches mit großer Genauigkeit aufgezeich-Luft—Wasser reflektiert werden, in der genannten 30 net werden soll.

Ordnung, für ein besseres Verständnis der Erfindung Die Kurve ß ist der Ausgang der Geschwindigkeitsfür geeignet gehalten, detektoren entsprechend der von dem Untergrund Wenn ein seismisches Unterwassersignal von einer reflektierten Welle. Da, wie oben bemerkt, dieDruckuriter dem Boden liegenden oder Untergrundschicht und Teilchengeschwindigkeitsamplituden in Phase reflektiert wird, wandert es nach oben, bis es die 35 sind und die Detektoren im angenommenen Beispiel Oberfläche des Wassers erreicht, zu welchem Zeit- richtig in Phase gesetzt sind und gleiche Empfindlichpunkt es eine stärke Reflexion an der Trennfläche keiten haben, ist die KurveB mit der Kurvet nach Luft—Wasser mit einer Phasenverschiebung von 180° Zeit und Eigenschaft identisch. Der zusammenerfährt. Dieses reflektierte Signal läuft nach unten gesetzte Ausgang der Wellen Λ und ß ist als Kurve C durch das Wasser und wirkt auf den Unterwasser- 40 dargestellt,' welche sich von den Kurven- und B detektor mit einer derartigen Phasenverschiebung lediglich in der Amplitude unterscheidet, zum ursprünglichen Signal, daß es dasselbe auszu- Die Kurve D ist' der Signalausgang des Drucklöschen sucht. In bekannten Anlagen dieser Art, detektors in Abhängigkeit von einer von der Trennweiche nur druckempfindliche Geräte oder Detek- fläche Luft—Wasser reflektierten Welle, welche sich toren verwenden, wie beispielsweise die in der USA.- 45 dem Strömungskörper in Richtung nach unten Patentschrift 2 465 696 beschriebene Anlage, werden nähert. Es wird bemerkt, daß diese reflektierte Welle optimale Ergebnisse erzielt, wenn die Detektoranlage um 180° gegenüber dem Signale, welches auf der etwa 9 m unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet von unten kommenden Welle beruht, infolge der wird, was, einer Viertelwellenlänge oder mehr des Tatsache phasenverschoben ist, daß die Druckwelle seismischen Signals entspricht. _r 5° einer Phasenverschiebung von 180° bei der Reflexion Da es bei langen Strömungskörpern, welche in be- an der Trennfläche Luft—-Wasser, unterworfen wird, stimmten Fällen eine Länge von 524 m erreichen, Es ist daher offensichtlich, daß, wenn der Strömungsaußerordentlich schwierig ist, diese vorbestimmte körper nur Druckdetektoren enthielte, der Ausgang Eintauchtiefe über die ganze Länge des Strömungs- bei dieser Eintauchtiefe vernachlässigbar sein würde, körpers aufrechtzuerhalten, kann die Güte des auf- 55 Die Kurve E ist'eine Aufzeichnung, welche dem gezeichneten, von der Uritergrundschicht erhaltenen Ausgang der Geschwindi<»keitsdetektoren infolge der seismischen Signals infolge der Verschlechterung von oben reflektierten Welle entspricht. Dieses Signal durch die sekundäre reflektierte Welle von der befindet sich in Phase mit dem Signal von unten, Trennfläche Luft—Wasser stark nachteilig beeinflußt welches von den Geschwindigkeitsdetektoren empwcrden, wenn der Detektorströmungskörper von der 6b fangen wird, und zwar aus dem Grund, daß die Teilursprünglichen Eintauchtiefe von etwa 9 in abweicht, chengeschwindigkeit bei Reflexionen an der Trennwobei sich beispielsweise praktisch eine vollständige fläche einer Phasenverschiebung von 180° in bezug Auslöschung ergibt, wenn sich der Strömungskörper auf die Fortpflanzungsrichtung unterworfen wird. Da zu dicht an die Wasseroberfläche bewegt hat. die Fortpflanzungsrichtung jedoch ebenfalls um-Wcnn nunmehr das durch das Wasser empfangene 65 gekehrt wird, ist.die reflektierte Teilchengeschwindigscismische Signal als akustische Welle betrachtet keitswelle in Phase mit der ursprünglichen Welle, wird, so sind die Amplituden der Druck-.und der Wenn nunmehr die Kurven A, B, D und E zu-Teilchengeschwindigkeitswelle in Phase. Der Aus- sammengefaßt 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 erhalten 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 Vorstehenden klar, daß der erfindungsgemäße Strömungskörper eine starke Richtungscharakteristik besitzt. .

In Fig. 22 ist eine Reih'fe von Kurven oder Aufzeichnungen dargestellt, welche der F i g. 21 im allgemeinen ähnlich sind und einer Eintauchtiefe des Detektorströmungskörpers von etwa 9 m entsprechen. Die Kurven G und H sind die Ausgänge der Druck-, bzw. Geschwindigkeitsdetektoren in Abhängigkeit von der nach oben ankommenden seismischen Welle gemäß Fig. 21. Die Kombination der Kurven G und H ist in der Kurve / gezeigt. Der durch die von oben kommende Welle erzeugte Signalausgang ist in der graphischen Darstellung / für die Druckdetektoren und in der Kurve K für die Geschwindigkeitsdetektoren dargestellt, wobei die Kurven J und K infolge des vergrößerten Abstandes und der vergrößerten Laufzeit der Welle von den Detektoren zur Trennfläche und wieder zurück etwas verzögert sind. Die Zusammenfassung der in den Kurven G, H, J und K dargestellten Wellen ist in der Kurve L gezeigt, welche nach Zeit und Art der Kurve/ gleich ist. Auch im vorliegenden Fall ist klar erwiesen, daß der Signalausgang des Strömurigskörpers durch die Sekundärwelle von oben nich'f geändert worden ist.

Wenn in diesem angenommenen Fall der Strömungskörper nur Druckdetektoren enthalten würde, so würde der Ausgang aus der Kurve M bestehen, welche die Zusammenfassung der Kurven G und / bildet.. Es wird bemerkt, daß die Kurve M der Kurve G (dem ursprünglichen Signal von unten) weder nach Zeit noch nach Art gleich ist.

In Fig. 23 ist eine Reihe von Kurven dargestellt, welche der Fi g. 22 im allgemeinen ähnlich sind und einer Eintauchtiefe des Strömungskörpers von etwa 22 m entsprechen. Die Kurven N und O stellen die Ausgänge der Druck- bzw. Geschwindigkeitsdetektoren in Abhängigkeit von der nach oben ankommenden seismischen Welle gemäß Fig. 21 dar. Die Zusammenfassung der Kurven N und O ist in der Kurve P dargestellt. Die Welle von oben bewirkt Ausgänge, welche durch die Kurve Q für die Druckdetektoren und durch die Kurve R für die Geschwindigkeitsdetektoren dargestellt sind. Die Zusammenfassung der Kurven 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, weiche'fei hätte, wenn keine Welle von oben ankäme. Wenn der Strömungskörper 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 Kurve M vollständig verschieden ist, wobei nur Druckdetektoren in einer Tiefe von etwa 9 m verwendet werden.

In Fig. 20 ist zwar eine Schaltung zum Kombinieren der Ausgänge der Druck- und Geschwindigkeitsdetektoren dargestellt, welche innerhalb eines Strömungskörpers angeordnet sind, der eine Wellenanzeigestation aufweist, um einen kombinierten Ausgang aus derselben zu erzielen, welcher mit hoher Genauigkeit die ursprüngliche, nach oben durch das 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

ίο durch' eine andere Schaltung oder andere Einrichtungen erzielt werden, oder es können, wenn gewünscht, die zusammengefaßten Kurven von Hand aus den getrennten Kurven der Druck- bzw; Teilchengeschwindigkeitsdetektoren aufgezeichnet werden.

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 Strömungskörpers im Wasser geeignet ist, ist sie auch zur Verwendung bei der in der.USA.-Patentschrift 2 729 300 dargestellten Anlage geeignet, bei welcher der Strömungskörper Tangs 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 beschriebenen Anlage, weicher darin beruht, daß der am Boden geschleppte Strömungskörper ein seitliches Abtreiben oder eine seitliche Bewegung des Strömungskörpers /infolge von Wasserbewegungen vermeidet, welche durch Oberflächen-Flutwellen oder Querströmungen verursacht werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   .1. Strömungskörper für die Seeseismik, welcher ölgefüllt, biegsam, langgestreckt und auftriebsmäßig neutral ausgebildet ist und in verschiedenen Eintauchtiefen unterhalb der Oberfläche einer Wassermasse geschleppt werden kann, mit einer Mehrzahl von druckempfindlichen Detektoren, welche in Abständen innerhalb des Strömungskörpers über dessen ganze Länge angeordnet sind und ein elektrisches Ausgangssignal abgeben, welches der Art einer an einer Untergrundschicht unterhalb des Strömungskörpers reflektierten seismischen Welle entspricht, gekennzeichnet durch innerhalb des Strömungskörpers (10) angeordnete Teilchengeschwindigkeitsdetektoren (77), in denen je ein dünnes, starres nachgiebig befestigtes mechanisches Element (86) angeordnet ist,<-dessen beide Seiten dem Zutritt-akustischer Wellen ausgesetzt sind und das eine im Luftspalt eines Magneten (79) angeordnete Spule (88) trägt, und diese Detektoren (77) in einem von den druckempfindlichen Detektoren (69) gesteuerten elektrischen*Ausgangskreis (146) derart in Reihe geschaltet sind, daß sie abhängig von der Richtung der auftreffenden reflektierten seismischen Welle ein Spannungssignal erzeugen, um das unerwünschte elektrische Signal auszulöschen, welches durch die druckempfindlichen Detektoren (69) in Abhängigkeit von der an der Trennfläche

   Luft—Wasser in jeder Eintauchtiefe reflektierten Sekundärwellc erzeugt wird.
2. 2. Strömungskörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen schwenkbar gelagerten Träger (107) für jeden Teilchengeschwindigkeitsdetektor (77), welcher den Detektor oberhalb seines Schwerpunktes zur Ausführung einer freien Drehbewegung des Detektors um eine in Längsrichtung innerhalb des Strömungskörpers angeordnete Achse abstützt, so daß das Element (86) auf die vertikale Teilchenbewegung des umgebenden Mediums anspricht.
3. 3. Strömungskörper nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch aus akustischen Wandlern mit Abschirmung (121) bestehenden Geräuschunterdrückungsdctektoren (119) innerhalb des Strömungskörpers (10), welche zwischen die Drück- und die Teilchengeschwindigkeitsdetektoren (69; 77) eingesetzt sind und Spannungserzeugungseinrichtungen aufweisen, die elektrisch jeweils mit ao den Teilchengeschwindigkeitsdetektoren in Reihe und Gegenphase liegen. .
4. 4. Strömungskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler vertikal innerhalb des Strömungskörpers (10) angeordnet sind as und in der Anzahl den Teilchengeschwindigkeitsdetektoren (77) entsprechen.
5. 5. Strömungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (79) ringförmig und permanent ist, mit ringförmigem Luftspalt, und die axiale öffnung des Magneten für eine hindurchtretende akustische Welle keinen wesentlichen Widerstand bildet, mit einer federnden Anordnung von relativ geringem Widerstand, der nachgiebig von dem nicht federnd befestigten Magneten gehalten wird und die im Luftspalt bewegliche Spule (88) trägt, das Element (86) dachartig ausgebildet und mit der genannten öffnung ausgerichtet und an seinem Umfang mit der Spule verbunden ist und die Anordnung sich in einem flüssigen Ubertragungsmedium befindet.
6. 6. Strömungskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges oberes Polstück (81) an einem Ende des Magneten (79) Befestigt ist und einen zylindrischen Luftspalt an der Innenfläche des oberen Polstücks bildet, die axiale Öffnung des Magneten an einem unteren Polstück (82) angeordnet ist und das dachartige Element (86) mittels einer biegsamen Vorrichtung am oberen Polstück koaxial zum Luftspalt und in einem geringen Abstand davon befestigt ist.
7. 7. Strömungskörper nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von hintereinanderliegenden ölgef üllten Strömüngskörperabschnitten (11), in welchen jeweils eine Anzahl von Zugkabeln (36) über die ganze Länge angeordnet und mit den entsprechenden Kabeln des jeweils nächstfolgenden'. Abschnittes verbindbar sind, mit einem Transformator (124) als elektrischem Ausgangskreis, der jeweils innerhalb des Kopfendes jedes Abschnittes liegt, und die druckempfindlichen Detektoren (69) innerhalb jedes Abschnittes in Abständen angeordnet und parallel mit der Eingangswindung des Transformators innerhalb des Abschnittes verbunden sind und ferner die Teilchehgeschwindigkeitsdetektoren in Abständen innerhalb des Strömungskörpers zwischen den druckempfindlichen Detektoren (69) angeordnet sind.
8. 8. Strömungskörper nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine biegsame, festgeklemmte, ölgefüllte Hülse (45), welche die aneinanderliegenden Enden jedes Paares von Detektor-Strömungskörperabschnitten (11) verbindet.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen