DE1623401B1

DE1623401B1 - Tiefensteuerungsgerät für ein seeseismisches Messkabel

Info

Publication number: DE1623401B1
Application number: DE1967C0043637
Authority: DE
Inventors: Paul Leon Buller; Jimmy Ray Cole
Original assignee: Continental Oil Co
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1966-12-27
Filing date: 1967-10-23
Publication date: 1970-11-19
Also published as: DE6603328U; NL6713168A; OA02558A; ES344938A1; BE707668A; DK134007C; GB1164217A; DK134007B; SU519149A3; NL7809377A; CY522A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur automatischen Steuerung der Tiefe, in der ein seeseismisches Meßkabel durch ein Gewässer geschleppt wird, mit einem Gerätegehäuse und einer Tiefensteuerungsvorrichtung.

Es ist bekannt, für seismische Untersuchungen auf dem Meer oder größeren Gewässern Schwingungsaufnehmer oder Hydrophone zu verwenden, die in ein Meßkabel eingebaut sind und mit diesem durch das Wasser geschleppt werden (USA.-Patentschrift

2 465 699). Ein bisher nicht befriedigend gelöstes Problem besteht dabei darin, das von einem Untersuchungsschiff durch das Wasser geschleppte Meßkabel in einer vorgegebenen Tiefe unter der Wasseroberfläche zu halten. Das Meßkabel kann in der Praxis nämlich verhältnismäßig lang sein (z. B. bis über

3 km) und für die Brauchbarkeit der Meßergebnisse ist es sehr wesentlich, daß die längs des Kabels verteilten Schwingungsaufnehmer während der Messung in der vorgegebenen Tiefe gehalten werden.

Es ist in der Praxis nicht möglich, das spezifische ,w Gewicht des Kabels so zu bemessen, daß das ganze m Kabel in einer gewünschten Tiefe unter der Wasser- W Oberfläche schwebt. *

Um ein seeseismisches Meßkabel in einer vorgegebenen Tiefe unter der Wasseroberfläche zu halten, jjjs& ist es aus den USA.-Patentschriften 2 607 842 und ffs 2 610 240 bekannt, das für sich allein nicht schwimmfähige, gegebenenfalls mit Ballast versehene Meßkabel an einer Reihe von Schwimmern aufzuhängen, die es in der gewünschten Tiefe tragen sollen. Die Schwimmer werden jedoch, durch Wellen hin- und hergeschleudert, so daß bei bewegter See praktisch keine Messungen durchgeführt werden können. Wegen des navigatorischen Risikos durch die vielen Schwimmer lassen sich mit einer solchen Anordnung auch normalerweise nur bei Tageslicht Messungen durchführen. Schließlich verursachen die Schwimmer, die beim Schleppen des Kabels und unter der Wirkung des Seegangs auf die Wasseroberfläche schlagen, starke Geräusche, die in erheblichem Umfange zu den von den Schwingungsaufnehmern im Kabel aufgenommenen Störgeräusch beitragen.

Es ist ferner aus der USA.-Patentschrift 2 465 696 bekannt, vom Heck des Schleppschiffes einen Baum ins Wasser zu senken, der das vordere Ende des Meßkabels in der gewünschten Tiefe hält und am hinteren Ende des nur etwa 100 m langen Meßkabels ein Tiefensteuerungsgerät anzubringen, das dieses Ende in der gewünschten Tiefe halten soll. Die Arbeitstiefe des Hauptteiles des Kabels zwischen den beiden Enden kann bei einer solchen Anordnung jedoch erheblich schwanken, und für größere Kabellängen ist sie ganz unbrauchbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Tiefensteuerungsgerät für seeseismisches Meßkabel anzugeben, mit dem auch ein sehr langes, durch ein Gewässer geschlepptes Kabel sehr genau in einer gewünschten Tiefe gehalten werden kann, ohne daß dabei in nennenswertem Umfang Störgeräusche erzeugt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem ein Gerätegehäuse und eine Tiefensteuerungsvorrichtung aufweisenden Gerät zur automatischen Steuerung der Tiefe, in der ein seeseismisches Meßkabel durch ein Gewässer geschleppt wird, dadurch gelöst, daß das Gerätegehäuse eine Längsbohrung, deren Innenwand das sich durch die Bohrung erstreckende Kabel mit Abstand umschließt, aufweist und durch Drehlager bezüglich des Kabels verdrehbar, in Längsrichtung des Kabels jedoch unverschiebbar an diesem befestigbar ist.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das Gerät gemäß der Erfindung, von dem vorzugsweise mehrere mit Abstand voneinander längs des Meßkabels an diesem angebracht sind, ermöglicht eine sehr exakte Regelung der Arbeitstiefe des Meßkabels, auch wenn sich das Kabel verdreht. Die erzeugten Störgeräusche sind vernachlässigt.

Die Erfindung wird in folgendem an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer seeseismischen Meßanordnung mit einem Meßkabel, das durch eine Reihe von Tiefensteuerungsgeräten gemäß der Erfindung in einer vorbestimmten Wassertiefe gehalten wird,

F i g. 2 eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Tiefensteuerungsgerätes gemäß der Erfindung, das an einem Meßkabel montiert ist,

F i g. 3 eine Vertikalschnittansicht längs der Längsachse des Gerätes gemäß F i g. 2, wobei auch ein Teil des Meßkabels geschnitten dargestellt ist,

F i g. 4 einen Schnitt in einer Ebene 4-4 der

einen Schnitt in einer Ebene 5-5 der einen Schnitt in einer Ebene 6-6 der

Fig. 3,

ι Fig.

Fig. 3, Fig. 6
Fig. 3,

F i g. 7 eine schematische Stirnansicht eines auf einem seeseismischen Meßkabel angebrachten Tiefensteuerungsgerätes gemäß einer etwas abgewandelten zweiten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 8 eine teilweise im Axialschnitt dargestellte Seitenansicht eines auf einem Meßkabel angeordneten Tiefensteuerungsgerätes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 9 eine schematische Querschnittsansicht eines auf einem Meßkabel angeordneten Tiefensteuerungsgerätes., gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 10 eine schematische Querschnittsansicht in einer Ebene 10-10 der F i g. 9 und

Fig. 11 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer fünften Ausführungsform eines auf einem Meßkabel angeordneten Tiefensteuerungsgerätes gemäß der Erfindung.

In F i g. 1 ist ein seeseismisches Meß- oder Schwingungsaufnehmerkabel 20 dargestellt, das von einem Untersuchungsschiff 24 durch ein Gewässer 22 geschleppt wird. Das Untersuchungsschiff 24 schleppt außerdem eine Schwingungsquelle 26 durch das Wasser. Die Schwingungsquelle 26 erzeugt entweder kontinuierlich oder in periodischen Abständen Schallwellen, die als seismische Schwingungssignale in die unter dem Wasser befindliche Erdoberfläche 28 eintreten und an den verschiedenen Schichten in der Erde in bekannter Weise reflektiert werden, wie es durch gestrichelte Pfeile angedeutet ist. Die reflektierten Signale werden von einer Reihe von im Kabel 20 angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Schwingungsaufnehmern oder Hydrophonen aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt, die ihrerseits durch das Kabel 20 zu einer Aufzeichnungsvorrichtung auf dem Beobachtungsschiff 24 geleitet

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werden. Gemäß der Erfindung wird das Kabel 20 im ist und mittels eines Hilfslagers 68, das beim hinteren Wasser 22 in einer vorbestimmten Tiefe mittels einer Ende 36 des Gehäuses angeordnet ist, gelagert. Das Reihe von Tiefensteuerungsgeräten 30 gehalten, die Hilfslager 68 kann lediglich aus einem geteilten Ring in Abständen voneinander längs des Kabels angeord- aus Kunststoff bestehen, der mit der röhrenförmigen net sind. 5 Wand 44 so verbunden ist, daß er das Kabel 20 ziem-

Wie Fig. 2 zeigt, enthalten die Tiefensteuerungs- lieh lose" umgibt und das rückwärtige Ende 36 des geräte 30 gemäß der bevorzugten Ausführungsformen Gehäuses 32 bezüglich des Kabels 20 einigermaßen der Erfindung jeweils ein längliches Gehäuse 32 mit zentriert.

vertikalen und horizontalen unverstellbaren Stabili- Wie die F i g. 3 und 6 zeigen, enthält das Haupt-

sierungsrudern 34, die am rückwärtigen Ende 36 des io oder Axiallager 64 einen inneren Laufring 70 und Gehäuses angeordnet sind sowie Tauchrudern 38, die einen äußeren Laufring 72. Der innere Laufring 70 von Wellensturnmeln 40 auf den gegenüberliegenden ist geteilt und seine Hälften sind durch Bolzen oder Seiten des Gehäuses getragen werden, was später Schrauben 74 fest an der Oberfläche des Kabels 20 noch genauer erläutert wird. Vorzugsweise sind an befestigt. Vorzugsweise ist außerdem innerhalb des den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 32 un- 15 Laufrings 70 ein Verstärkungsring 76 in das Kabel mittelbar vor den Innenkanten der Tauchruder 38 20 eingelassen, um das Kabel in dieser Stelle zu ver-Vorsprünge oder Schutznasen 42 vorgesehen, um die stärken und eine feste Halterung des Laufrings 70 an Gefahr, daß sich Pflanzen od. dgl. zwischen den dem Kabel zu gewährleisten. Der innere Laufring 70 Tauchrudern 38 und der Außenfläche des Gehäuses weist in seiner Außenfläche eine Umfangsnut 78 auf, 32 festsetzen, nach Möglichkeit auszuschalten. 20 die den äußeren Laufring 72 lose aufnimmt, Der

Das Gehäuse 32 ist im wesentlichen hohl und be- äußere Laufring 72 ist ebenfalls geteilt und durch steht vorzugsweise aus einem leichten Material, wie Halter 80 fest mit dem angrenzenden Teil der röhrenz. B. aus einem Kunststoff. Beispielsweise kann das förmigen Wand 44 verbunden. Vorzugsweise bestehen Gehäuse32 aus Polyetrafluoräthylen oder Nylon der innere Laufring70 aus Leichtmetall, z.B. einer gepreßt und gegebenenfalls in geeigneter Weise ver- 25 Aluminiumlegierung und der äußere Laufring 72 aus stärkt sein. Das Gehäuse 32 wird in Längsrichtung Kunststoff, bei welchem es sich um das gleiche Matevon einer röhrenförmigen Innenwand 44 (F i g. 3) rial handeln kann, aus dem auch das Gehäuse 32 durchsetzt, die eine längs durch das Gehäuse ver- besteht, so daß die Lagerflächen des inneren und des laufende Axialbohrung 46 solchen Durchmessers äußeren Laufringes gut zusammenarbeiten,
bildet, daß das seismische Schwingungsaufnehmer- 30 Wie oben erwähnt wurde, paßt der äußere Lauf-_ kabel 20 lose umschlossen wird. Wie am deutlichsten ring 72 lose in die Nut 78 des inneren Laufrings 70, in den Fig. 4 und 6 zu sehen ist, besteht das Ge- so daß er sich frei auf dem inneren Laufring70 drehäuse 32 aus einem oberen Teil 48 und einem unteren hen kann, ohne daß jedoch nennenswerte Längsbewe-Teil 50 gleicher Größe. Die Trennstelle 52 zwischen gungen des Gehäuses 32 auf dem Kabel 20 möglich dem oberen und unteren Gehäuseteil 48 bzw. 50 liegt 35 sind. Aus F i g. 3 ist auch zu ersehen, daß die röhrenalso im wesentlichen an der Mittellinie der durch das förmige Wand 44 des Gehäuses 32, wenn es erforder-Gehäuse verlaufenden axialen Bohrung 46 und die lieh ist, beim Hauptlager 64 eine Ausbauchung 81 zur freien Oberflächen des Gehäuses 32 oberhalb und Aufnahme dieses Lagers aufweisen kann. Sowohl das unterhalb der Mittellinie der Axialbohrung 46 haben Hauptlager 64 als auch das Hilfslager 68 haben so gleiche Größen, um die Neigung des Gehäuses 32, 40 viel Spiel, daß sich im Betrieb der Druck des das sich unter der Einwirkung seitlicher Wasserströmun- Tiefensteuerungsgerät 30 umgebenden Wassers in gen zu drehen, auf ein Minimum zu verringern, was Längsrichtung durch das Gehäuse 32 in den ausgenoch eingehender erläutert wird. schnittenen Teil 60 der röhrenförmigen Wand 44 fort-

Die Gehäuseteile 48, 50 werden mit einer Anzahl pflanzen kann.

von Metallbändern 54, die am unteren Gehäuseteil 45 Wie am besten in den F i g. 3 und 4 zu sehen ist, 50 angebracht sind und ihrerseits mit ihren oberen enthält die druckempfindliche Vorrichtung 62 eine Enden durch Halter 56 am oberen Gehäuseteil 48 Kammer 82, die mit Luft unter Druck gefüllt ist. Der festgemacht sind, um das Kabel 20 befestigt. Die Luftdruck wird mittels eines Ventils 84 eingestellt, Halter 56 können eine beliebige Form haben und welches beispielsweise ähnlich wie ein Autoreifensollen leicht entfernbar sein, um das Gehäuse 32 50 ventil gebaut sein kann. Im Oberteil der Kammer 82 leicht auf dem Kabel montieren bzw. von diesem ab- befindet sich eine Öffnung 86, die durch eine Memnehmen zu können. In Fig. 6 ist auch zu sehen, daß brane88 aus elastischem Material geschlossen ist. Die die röhrenförmige Innenwand 44 des Gehäuses 32 an Membrane 88 kann beispielsweise aus Kunstgummi der Trennstelle 52 zwischen den Gehäuseteilen 48, 50 bestehen und ihre Ränder sind luftdicht mit den angeschlitzt ist und daß die jeweiligen Hälften der 55 grenzenden Teilen des Oberteils der Kammer 82 röhrenförmigen Wand 44 an der Außenwand des Ge- verbunden, z. B. verklebt oder verschweißt. An der häuses 32 durch Stege 58 befestigt sind. In diesem Ober- und Unterseite des Mittelteils der Membrane Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, daß die 88 sind je eine Verstärkungsplatte 90 angeordnet, röhrenförmige Wand 44 in einem Abschnitt 60 im die eine Art Druckkolben bilden, der vom Luftdruck Mittelteil des Gehäuses 32 weggeschnitten ist, wie 60 in der Kammer 82 nach oben von dem Wasserdruck F i g. 3 zeigt, damit das Wasser in der das Kabel 20 im Gehäuse 32 nach unten gedrückt wird. Von den umgebenden Axialbohrung 46 Zutritt zu einer druck- Verstärkungsplatten 90 erstreckt sich eine Stange 92 empfindlichen Vorrichtung 62 hat (Fig. 3). Die nach unten durch eine Öffnung94 im oberen Teil eines druckempfindliche Vorrichtung 62 wird unten genauer Bügels 96. Der Bügel 96 ist fest am Boden der Kammer beschrieben. 65 82 befestigt. Quer durch das untere Ende der Stange

Das Gehäuse 32 ist auf dem Kabel 20 mittels eines 92 erstreckt sich ein Anschlagstift 98, der am oberen Hauptlagers 64, das aus einem Axiallager besteht und Ende des Bügels 96 angreifen kann und die Aufwärtsam vorderen Ende 66 des Gehäuses 32 angeordnet bewegung der Verstärkungsplatte 90 begrenzt.

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An der oberen Verstärkungsplatte 90 ist das untere Wenn die Kammern 82 auf den gewünschten Druck geschlossene Ende 102 eines U-fÖrmigen Bügels 100 gebracht werden, drehen sich die Tauchruder 38 der befestigt, dessen Schenkel 104 von den Verstärkungs- jeweiligen Geräte in Tauchstellung, da dem Luftdruck platten 90 an den gegenüberliegenden Seiten der in der Kammer nur der Atmosphärendruck auf der Axialbohrung 46 nach oben führen. Aus F i g. 4 ist 5 Oberseite der jeweiligen Membrane 88 und der Verzu ersehen, daß die Schenkel 104 des Bügels 100 so stärkungsplatten 90 entgegenwirkt. Der mit den Verweit voneinander entfernt sind, so daß sie das Kabel stärkungsplatten verbundene Anschlagstift 98 ver-20 nicht berühren, wenn der Bügel mit den Verstär- hindert jedoch, daß die Membrane 88 überdehnt wird, kungsplatten 90 nach oben bewegt wird. Das obere wenn sich das Gerät innerhalb des Wassers befindet. Ende jedes Bügelschenkels 104 ist mit einem Hebel io Die Geräte 30 werden üblicherweise um das Kabel 1©6 verstiftet, der im wesentlichen horizontal ver- 20 befestigt, wenn das Kabel 20 vom Untersuchungsläuft, wenn sich die Verstärkungsplatten 90 in ihrer schiff 24 abgefiert wird. Die verschiedenen Geräte Mittelstellung befinden, wie es in den Fig. 3 und 4 lassen sich leicht um das Kabel20 montieren, indem gezeigt ist. Das vordere Ende jedes Hebels 106 ist die oberen und unteren Gehäuseteile 48 bzw. 50 um jeweils an den Seiten des Gehäuses 32 fest mit einer 15 das Kabel gelegt werden, wobei der äußere Laufring Welle 40 eines Tauchruders verbunden. Wie in F i g. 5 72 in den inneren Laufring 70, der um das Kabel 20 gezeigt, ist jede Tauchruderwelle 40 an den Seiten des befestigt ist, eingreift, und dann die Halter 56 ange-Gehäuses 32 in einem Lager 108 gelagert, wobei die bracht werden. Normalerweise werden die inneren Achsen der Wellen 40 die Achse der Axialbohrung Lager-Laufringe unversehrt auf dem Kabel 20 ge-46 schneiden. Wenn sich also die Verstärkungsplatten 20 lassen, wenn die Geräte 30 wieder entfernt werden, 90 nach oben oder nach unten bewegen, werden die obwohl diese inneren Lager-Laufringe für den Fall, Hebel 106 so geschwenkt, daß die Tauchruderwellen daß das Kabel repariert werden muß, entfernt werden um gleiche Beträge und in denselben Richtungen ge- können.

dreht werden und die Tauchruder 38 entsprechend Wenn ein Gerät 30 mit dem Kabel 20 in das Wasser

verstellen. 25 22 gelassen wird, stehen die Tauchruder 38 in Tauch-

Mit den Tauchraderwellen 40 sind vorzugsweise stellung, so daß das Gerät 30 auf die durch den Luftdie freien Enden eines U-förmigen Bügels 110 druck in der Kammer 82 bestimmte Tiefe zu tauchen (s. Fig. 5) fest verbunden, der unten um die Axial- strebt. Wenn ein Gerät 30 hinter dem Untersuchungsbohrung 46 reicht, ohne mit dem Kabel 20 in Be- schiff 24 in das Wasser gelassen wird, wird das Kielrührung zu kommen. Der Bügel 110 gewährleistet 30 wasser des Beobachtungsschiffes manchmal das Gerät gleichzeitige und gleichartige Bewegungen der Tauch- 30 kipplig machen und das Gerät 30 wird während ruder auch bei Verschleiß der Verbindung des Bügels einer kurzen Zeitspanne dazu neigen, sich auf dem 100 mit den Hebeln 106. Am unteren Endteil des Kabel 20 zu drehen. Da jedoch das Gerät 30 auf dem Bügels 110 ist ferner vorzugsweise eine Feder 112 Kabel 20 drehbar gelagert ist, bewirkt ein kurzzeitiges angebracht, die an einem benachbarten Teil der Kam- 35 Rotieren des Gerätes 30 kein Verdrehen des Kabels, mer 82 verankert ist und die Tauchruder 38 in eine Sobald das Gerät 30 durch kontinuierliches Ablaufen-Stellung dreht, bei der das Gerät 30 automatisch auf- lassen des Kabels 20 aus dem Kielwasser des Beobsteigt, wenn die Membrane 88 versagt. Durch die achtungsschiffes freikommt, gewinnt das Gerät seine Feder 112 wird außerdem ein Hysteresiseffekt in der Stabilität wieder und die Tauchraderwellen 40 stellen Membrane 88 verhindert oder auf ein Minimum re- 40 sich horizontal. Die Tauchruder 38 steuern das Gerät duziert, indem die Membrane 88 in einer bekannten 30 dann nach unten bis zu der vorbestimmten Arbeits-Stellung gehalten wird, und es wird gewährleistet, daß tiefe.

eine gegebene Änderung des Druckunterschiedes an Wenn das Kabel 20 mit daran befestigten Tiefen-

der Membrane eine entsprechende Bewegung des aus Steuerungsgeräten 30 bis zu der gewünschten Länge

den Verstärkungsplatten 90 gebildeten Kolbens er- 45 freigegeben ist, wirkt der Druck des die verschiedenen

zeugt. Geräte umgebenden Wassers auf die Membrane und

Im unteren Teil des Gehäuses 32 ist Ballast in die obere Verstärkungsplatte 90 und die Verstär-

Form eines Bleigewichts 114 angeordnet, um zusatz- kungsplatten werden in eine Null- oder Mittellage

lieh zu gewährleisten, daß sich das Gerät bei der gedrückt, wenn der Druck auf den gegenüberliegen-

Bewegung durch das Wasser nicht dreht und daß die 50 den Seiten der Membrane 88 gleich wird. Die Tauch-

Tauchruderwellen 40 in horizontaler Lage bleiben. ruder 38 stehen dann horizontal, vorausgesetzt, daß

Vorzugsweise ist das Gehäuse 32, mit Ausnahme die Tauchraderwellen 40 auf die Mittellinie des

des Teils 118 des Gehäuses um den ausgeschnittenen Kabels 20 und die Mittellinie der Axialbohrung 46

Teil 60 der röhrenförmigen Wand 44 mit schwimm- ausgerichtet sind.

fähigem Material 116 gefüllt. Das Material 116 ver- 55 Wenn sich ein Tiefensteuerungsgerät 30 z. B. durch

hindert, daß sich das Gehäuse 32 mit Wasser füllt Einwirkung einer Wasserströmung unter die vorbe-

und steigert hierdurch die Schwimmfähigkeit des Ge- stimmte Tiefe bewegt, wird der hydrostatische Druck

rätes. Das Gerät wird jedoch normalerweise einen des Wassers größer als der Druck in der Kammer 82.

geringfügig negativen Auftrieb haben. Hierdurch werden die Verstärkungsplatten 90 nach

Die beschriebene bevorzugte Ausführungsform 60 unten bewegt und sie bewirken über den Bügel 100

arbeitet wie folgt: Wie erwähnt, wird eine Anzahl von und die Hebel 106 eine Drehung der Tauchruder 38

Tiefensteuerungsgeräten 30 auf einem Kabel 20 an- in die Auftriebsstellung. Das Gerät 30 wird daher

geordnet. Bevor das Kabel 20 in das Wasser 22 ge- durch die Tauchrader 38 nach oben bewegt, bis es die

lassen wird, wird bei jedem Gerät 30 der Luftdruck gewünschte Tiefe erreicht hat. Hierauf werden die

in der Kammer 82 auf die gewünschte Tauchtiefe und 65 Tauchrader 38 in ihre Nullstellungen zurückgedreht,

damit auf die gewünschte Arbeitstiefe des Kabels 20 Wenn das Gerät 30 im umgekehrten Fall über die

eingestellt. Wie oben angegeben, kann dieser Luft- vorbestimmte Arbeitstiefe hochsteigt, wird der Druck

druck leicht mittels des Ventils 84 eingestellt werden. in der Kammer 82 größer als der auf die Membrane

Verdrehen des Kabels 20 umzukippen, besser zu stabilisieren, und daher ist eine solche Anordnung unter manchen Arbeitsbedingungen zu bevorzugen. Andererseits sind die dem Wasser ausgesetzten 5 Flächen des Gerätes 120 unterhalb der Mittellinie des Kabels 20 größer als oberhalb der Mittellinie des Kabels 20, so daß das Gerät 120 durch Querströmungen leichter verdreht werden kann als das Gerät gemäß den F i g. 1 bis 6.

Ein noch weiter abgewandeltes Gerät 130 ist schematisch in F i g. 8 dargestellt. Dieses Gerät 130 besteht aus einem im allgemeinen oval geformten Gehäuse 132, das mit Hilfe von vorderen und hinteren Lagern 134 symmetrisch auf dem Kabel 20 befestigt

88 und auf die obere Verstärkungsplatte 90 wirkende hydrostatische Druck des Wassers 22, worauf die Tauchruder 38 in ihre Tauchstellung zurückkehren und das Gerät 30 auf die gewünschte Arbeitstiefe zurückbringen.

Die Membrane 88 kann so bemessen sein, daß sie die Arbeitstiefe des Gerätes 30 mit einer Plus- oder Minusabweichung steuert, welche die durchzuführenden seismischen Messungen nicht beeinträchtigt. Eine Tiefenänderung um 1 m im Wasser 22 bewirkt eine io Änderung des hydrostatischen Druckes von etwa 1 kp/cm². Die Fläche der Membrane 88, die dem hydrostatischen Druck des Wassers 22 und dem Druck in der Kammer 88 ausgesetzt ist, bestimmt

dementsprechend die Betätigungskraft, die im Betrieb 15 ist. Jedes Lager 134 besteht aus einem äußeren die Tauchruder 38 verstellt. Bei einer Ausführungs- Lager-Laufring 136, der fest mit der Innenfläche einer form wurde eine Membrane 88 mit einer Arbeits- röhrenförmigen Wand 138 des Gehäuses 132 verbunfläche von 45 cm² verwendet. Mit dieser Membran- den ist, und aus einem inneren Laufring 140, der fest fläche wird das Gerät 3© im Betrieb innerhalb von um das Kabel 20 befestigt ist. Der innere Lager- ± 0,6 m von der gewünschten Arbeitstiefe gehalten. 20 Laufring 140 weist an seiner Außenfläche eine Ring-Wenn jedes Tiefensteuerungsgerät 30 in einer vor- nut 142 auf, welche den äußeren Lager-Laufring 136 bestimmten Arbeitstiefe gehalten wird, wird der um- in ähnlicher Weise wie oben beschrieben, lose aufschlossene Teil des Kabels 20 ebenfalls in der ge- nimmt, so daß sich das Gehäuse 132 auf dem Kabel wünschten Tiefe gehalten, da sich jegliche vertikale 20 drehen, nicht jedoch längs des Kabels verschieben Bewegung der Geräte 30 auf den umschlossenen Teil 25 kann.

des Kabels 20 überträgt und umgekehrt. Anderer- Das Gehäuse 132 ist im wesentlichen hohl und beseits kann irgendein Verdrehen des Kabels 20 die sitzt einen oberen Schenkel ,144 und einen unteren Orientierung der Geräte 30 nicht beeinträchtigen, da Schenkel 146. In den oberen Schenkel 144 ist ein das Kabel 20 sich in der Axialbohrung 46 des Geräts Zylinder 148 fest eingebaut/in dem ein Kolben 150 drehen kann und nur den inneren Laufring 70 in 30 dicht gleitend angeordnet ist. Der Kolben 150 ist bezug auf den äußeren Laufring 72, jedoch nicht das durch eine Feder 152 in der einen Richtung vorge-Gerät 30 selbst dreht. Das Gerät 30 wird im allge- spannt. Die Federkraft ist durch eine Einstellschraube meinen von Strömungen nicht beeinträchtigt, außer 154 einstellbar, die in ein Gewinde in einem Ende wenn es sich, wie oben erwähnt, im Kielwasser des 156 des Zylinders 148 eingeschraubt ist. Das gegen-Beobachtungsschiffes befindet, so daß das Gerät seine 35 überliegende Ende des Kolbens 150 ist im Betrieb Orientierung beibehalten wird, in der die Wellen 40 dem hydrostatischen Druck des Wassers ausgesetzt, der Tauchruder horizontal verlaufen und die Tauch- in welches das Tiefensteuerungsgerät 130 eintaucht, ruder 38 die Arbeitstiefe des Gerätes ordnungsgemäß da das Wasser zu dieser Seite des Kolbens 150 durch steuern können. Öffnungen 158 in den Wänden des Schenkels 144 Da das Kabel 20 so durch die Tiefensteuerungs- 40 Zutritt hat. Die Einstellschraube 154 ist durch eine geräte 30 in der gewünschten Arbeitstiefe gehalten Öffnung 168 im Gehäuseschenkel 144 zugänglich, die wird, besteht keine Gefahr, daß es durch ein anderes normalerweise mit einer entfernbaren Platte 170 be-Schiff, das die Achterlinie des Beobachtungsschiffes deckt ist. Vom Kolben 150 springt eine Stange 172 24 kreuzt, abgeschnitten oder beschädigt wird und vor, die mit ihrem freien Ende 174 mit einem Hebel das Kabel 20 kann daher auch in der Nacht im 45 176 verbunden ist. Der Hebel 176 ist seinerseits fest Wasser 22 verbleiben, so daß gegebenenfalls auch mit einer Welle 178 verbunden, welche Tauchruder die seismischen Messungen weitergeführt werden 180 trägt, die an den entgegengesetzten Seiten des können. Da das Kabel 20 unterhalb der Oberflächen- Gehäuseschenkels 144 angeordnet sind,
turbulenz gehalten wird, ist auch das von den Der untere Schenkel 146 des Gehäuses 132 enthält Schwingungsaufnehmern in dem Kabel aufgenom- 50 Ballast 182, z. B. in Form eines Bleigewichts, welcher mene Geräusch minimal. In der Praxis wurde bei das Gehäuse 132 in der in Fig. 8 dargestellten Lage einem Versuch mit einem Kabel, das durch Geräte halten soll, in der die Tauchruderwellen 178 hori- 30 gemäß der Erfindung in der vorbestimmten Tiefe zontal verlaufen. Das Gehäuse 132 besteht zum Ergehalten wurde, eine Geräuschverringerung von 10 :1 leichtern des Aufsetzens und Entfernens des Gerätes gegenüber einem ähnlichen Versuch mit einem Kabel, 55 130 am bzw. vom Kabel 20' in ähnlicher Weise wie. das durch an der Oberfläche des Wassers befindliche das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 bis 6 aus Schwimmer getragen wurde, festgestellt. einem oberen und einem unteren Teil.

Ein geringfügig abgewandeltes Gerät 120 ist sehe- Bevor das Gerät 130 mit dem Kabel 20 ins Wasser

matisch in Fig. 7 dargestellt. Dieses Gerät 120 ist gelassen wird, wird die Feder 152 mittels der Schraube

wie das oben beschriebene Gerät 30 aufgebaut, mit 60 154 auf die gewünschte Arbeitstiefe eingestellt. Da

der Ausnahme, daß der Ballast 122 für das Gerät der durch die Feder 152 ausgeübten Kraft praktisch

120 unterhalb des Gehäuses 32 durch einen Steg oder Träger 124 getragen wird, anstatt in dem Gehäuse angeordnet zu sein, wie in der vorherigen Ausführungsform.

Die Anordnung des Ballastes weiter unterhalb des Kabels 20, wie in F i g. 7, hat den Zweck, die Orientierung des Gerätes, das dazu tendieren kann, beim

keine Kraft entgegensteht, solange sich das Gerät 130 außerhalb des Wassers befindet und auch anfänglich wenn das Gerät 130 ins Wasser gelassen wird, wird 65 der Kolben 150 durch die Feder 152 in die eine Endstellung bewegt, in der die Tauchruder 180 in der Tauchhaltung stehen. Das Gerät wird daher schnell tauchen. I ·

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Wenn das Gerät 130 taucht, wird der durch die horizontaler Lage im Gehäuse 202 gehalten wird, so Öffnungen 158 auf den Kolben 150 ausgeübte hydro- daß das Pendel 226 jederzeit leicht in Querrichtung statische Druck wachsen und den Kolben 150 gegen zum Kabel 20 schwingen kann, wenn sich die Winkeldie Kraft der Feder 152 bewegen. Nach und nach lage des Gehäuses 202 ändert. Wie schematisch in wird die Tauchstellung der Tauchruder 180 abneh- 5 F ig. 10 gezeigt, ist das Pendel 226 mit einer elektrimen. Wenn das Gerät 130 die gewünschte Arbeits- sehen Energiequelle 234, z. B. einer Batterie, vertiefe erreicht, wird der hydrostatische Druck des bunden. An den gegenüberliegenden Seiten des Pen-Wassers auf den Kolben 150 die Kraft der Feder 152 dels 226 sind ferner einander gegenüberliegende ausgleichen, so daß der Kolben in eine Stellung ge- Kontakte 236 und 238 angeordnet, die jeweils mit drückt wird, die als Nullstellung bezeichnet werden io Zuführungen 240 und 242 für den Vorwärts- und kann. Die Tauchruder 180 werden dabei in solche Rückwärtsgang des Elektromotors 224 verbunden Stellungen gedreht, daß das Gerät 130 auf der Soll- sind.

tiefe bleibt. Ein vollständiges Gerät 200 enthält außerdem Wenn die Arbeitstiefe des Gerätes 130 zunimmt, Tauchruder und eine druckempfindliche Vorrichtung, z. B. infolge von Kräften, die auf das Kabel 120 ein- 15 wie sie an Hand der Fig. 1 bis 6 und 8 beschrieben wirken, wird der hydrostatische Druck im Wasser wurden, um die Arbeitstiefe des Geräts zu steuern, steigen und den Kolben in einer solchen Richtung i_m Betrieb des Geräts 200 bleibt das Pendel 226 verschieben, daß die Feder 152 weiter zusammen- _so i^gg _m ^_6x Vertikalstellung, als das Gehäuse 202 gedrückt wird und die Tauchruder 180 in solche _seme Soll-Lage bezüglich der Vertikalen einnimmt, Stellungen gedreht werden, welche das Gerät auf- 20 d. h. solange das Gehäuse 202 nicht um das Kabel 20 steigen lassen. Wenn andererseits das Gerät 130 un- gedreht wird. Wenn das Gehäuse 202 sich in einer gewollt im Wasser nach oben steigt, nimmt der hydro- Richtung zu drehen beginnt, berührt das Pendel 226 a statische Druck ab und die Feder 152 wird den KoI- _einen der Kontakte 236 oder 238, so daß der Motor ben 150 in einer solchen Richtung bewegen, daß die 224 in der entsprechenden Richtung anläuft. Der Tauchruder 180 in Tauchstellung gebracht werden, 25 Motor 224 dreht dann das mit ihm verbundene Ritzel wodurch das Gerät wieder auf die gewünschte Arbeits- 2IO in einer gegebenen Richtung. Das jeweilige Ritzel tiefe zurückgebracht wird. 210 dreht seinerseits das Gehäuse 202 über das ring-Die Lager 134 verhindern, daß sich eine Dreh- förmige Zahnrad 208 in die richtige Winkellage zubewegung des Kabels 20 auf das Gehäuse 132 über- _rjjck. Wenn das Gehäuse 202 beginnt, sich in der entträgt; das Gerät 130 bleibt daher im Wasser so 30 gegengesetzten Richtung zu drehen, wird das Pendel orientiert, daß die Tauchruderwellen 178 horizontal 226 den anderen der gegenüberliegenden Kontakte verlaufen und die Tauchruder 180 die Arbeitstiefe zu 236 oder 238 berühren und den Motor 224 in der steuern vermögen. Andererseits werden alle auf das entgegengesetzten Richtung anlaufen lassen, um das Kabel 20 ausgeübten vertikalen Kräfte dazu neigen, Gehäuse 202 durch das mit dem Motor 224 verbundas Gerät 130 zu heben oder zu senken, so daß das 35 dene Ritzel 210 in die gewünschte Lage zurückzu-Gerät 130 den anliegenden Teil des Kabels 20 in der drehen. Die restlichen Ritzel wirken als Stütz- oder gewünschten Arbeitstiefe hält. Zwischenräder und gleichen die auf das ringförmige

Ein Teil eines Tiefensteuerungsgerätes 200 gemäß Zahnrad 208 ausgeübten Kräfte aus.

einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist _{Nocll eine we}i_tere Ausführungsform eines Tiefen-

schematisch in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Das 40 Steuerungsgerätes 300 ist schematisch in Fig. 11 dar-

Gerät200 besitzt ein hohles Gehäuse 202, welches gestellt. Dieses Gerät 300 enthält einen oberen Ge-

aus mehreren Teilen bestehen kann, die entlang einer häuseteil 302 und einen unteren Gehäuseteil 304, die

Linie 204 verbunden sind, so daß das Gerät leicht miteinander durch einen vorderen und einen rück- _Ä

um das Kabel 20 zu montieren ist. Das Gehäuse 202 wärtigen röhrenförmigen Teü 306 verbunden sind.

ist auf dem Kabel 20 auf Lagerteilen 206 gelagert, 45 Die röhrenförmigen TeUe 306 umgeben das Kabel 20

die beim vorderen und hinteren Ende des Gehäuses ^ _si_nd _m diesem beispielsweise durch Lager 134

schematisch dargestellt sind. des in Fig. 8 gezeigten Typs gelagert. Der untere

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist in- Gehäuseteil 304 enthält einen Ballast 308, welcher

nerhalb des Gehäuses 202 um das Kabel 20 ein ring- bewirkt, daß sich der untere Gehäuseteil 304 unter-

förmiges Zahnrad 208 befestigt, in welches eine Reihe 50 halb des Kabels 20 nach unten und der obere Ge-

von Ritzeln 210 eingreifen, die in gleichen Abständen häuseteil 302 oberhalb des Kabels 20 nach oben er-

sat einem Kreis angeordnet sind. Jedes Ritzel 210 streckt.

besitzt an seinen gegenüberliegenden Enden Flansche _Die wände des oberen Gehäuseteils 302 bilden 214, die so groß sind, daß sie sich mit den entspre- _eineri Einlaßkanal 310, der in Verbindung mit dem chenden Enden des ringförmigen Zahnrades 208 über- 55 vorderen Ende 312 des Gehäuses steht, einen nach lappen und eine Bewegung des Gehäuses 202 längs rückwärts und nach oben verlaufenden Kanal 314, des Kabels 20 verhindern. Jedes Ritzel 210 ist auf welcher den Einlaßkanal 310 mit der Außenfläche einer Welle 216 befestigt, deren gegenüberliegende des Gehäuseteils 302 verbindet; und einen nach unten Enden in Lagern 218 gelagert sind. Jedes Lager 218 und nach rückwärts verlaufenden Kanal 316, der den wird seinerseits im Gehäuse 202 mittels einer Platte 60 Einlaßkanal 310 mit der Außenfläche des Gehäuse-220 gehalten, die von den Außenwänden des Ge- teiles 302 verbindet. Im Gehäuseteil 302 ist ein häuses nach innen verläuft, pie Welle 216 eines Ventil 318 durch eine Welle 320 drehbar in einer Ritzels 210 ist über einen Treibriemen 222 mit der solchen Lage befestigt, daß wahlweise die Kanäle Abtriebswelle eines reversierbaren Elektromotors 224 314 und 316 zumindest teilweise von dem Einlaßverbunden. Der Motor 224 ist im Gehäuse 202 be- 65 kanal 310 abgeschlossen werden können. Wenn, mit festigt. anderen Worten gesagt, das Ventil318 in Fig. 11 Ein Pendel 226 ist auf einer Welle 228 gelagert, entgegen Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Kanal welche mit Hufe zweier Lager 230 und Stützen 232 in 314 zumindest teilweise abgeschlossen und wenn das

Ventil 318 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Kanal 316 zumindest teilweise von dem Einlaßkanal 310 abgeschlossen. Die Welle 320 ist mit einer druckempfindlichen Vorrichtung, wie sie in F i g. 3 oder in F i g. 8 gezeigt ist, verbunden, so daß das Ventil 318 durch Änderungen des hydrostatischen Drucks des Wassers, in dem das Gerät 300 betrieben wird, gedreht wird.

Wenn das Gerät 300 mit einem Kabel ins Wasser gelassen wird, bewirkt die druckempfindliche Vor-■richtung eine solche Drehung der Welle 320, daß das Ventil 318 in eine Stellung gedreht wird, in der der Kanal 316 wenigstens teilweise von dem Einlaßkanal 310 abgeschlossen ist. Wenn das Gerät 300 durch das Wasser geschleppt wird, wird daher das durch den Einlaßkanal 310 und dann nach oben und rückwärts durch den Kanal 314 strömende Wasser eine Kraft auf das Gerät ausüben, die es auf die vorbestimmte Arbeitstiefe tauchen läßt. Wenn die vorbestimmte Tiefe erreicht ist, wird das Ventil 318 in die Nullstellung gebracht, wie es in F i g. 11 gezeigt ist. Wenn das Gerät 300 die gewünschte Arbeitstiefe unterschreitet, wird das Ventil 318 von der druckempfindlichen Vorrichtung so gedreht, daß der Kanal 314 teilweise von dem Einlaßkanal 310 abgetrennt wird. Das durch den Einlaßkanal 310 strömende Wasser wird dann durch den Kanal 316 nach unten gelenkt und erzeugt eine Kraft, welche das Gerät 300 zurück auf die gewünschte Arbeitstiefe hebt.

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur automatischen Steuerung der Tiefe, in der ein seeseismisches Meßkabel durch ein Gewässer geschleppt wird, mit einem Gerätegehäuse und einer Tiefensteuerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerätegehäuse (32 in Fig. 2 bis 7; 132 in Fig. 8; 202 in Fig. 9 und 10; 302, 304 in Fig. 11) eine Längsbohrung (46), deren Innenwand (44) das sich durch die Bohrung erstreckende Kabel (20) mit Abstand umschließt, aufweist und durch Drehlager (64, 68 in Fig. 3; 134 in Fig. 8; 206 in F i g. 9 und 10) bezüglich des Kabels verdrehbar, in Längsrichtung des Kabels jedoch unverschiebbar an diesem befestigbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (32) aus zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen (48, 50) besteht, die jeweils einen Teil der Innenwand (44) der das Kabel umschließenden Längsbohrung (46) bilden.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb beziehungsweise oberhalb der Mittellinie der Längsbohrung (46) liegenden, dem Wasser ausgesetzten Teile der Oberfläche des Gehäuses gleich groß sind.

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4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehlager einen inneren, das Kabel (20) umgebenden und an diesem befestigbaren Laufring (70) und einen auf diesem laufenden und in der Längsbohrung (46) am Gehäuse (32) befestigten äußeren Laufring (72) enthalten.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Laufring (72) beim vorderen Ende der Längsbohrung (46) des länglichen Gehäuses (32) angeordnet ist.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere .Laufring geteilt ist.

7. Gerät nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim rückwärtigen Ende des Gehäuses (32) in der Längsbohrung (46) ein zweites Lager (68) angeordnet ist, welches das Kabel (20) lose umgibt.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (302 in Fig. 11) einen am vorderen Ende. (312) des Gehäuses mündenden Einlaßkanal (310) aufweist, der mit einem nach hinten und oben verlaufenden ersten Auslaßkanal (314) und einem nach hinten und unten verlaufenden zweiten Auslaßkanal (316) in Verbindung steht und ein Ventil (318) enthält, daß das-im Betrieb des Gerätes durch den Einlaßkanal (310) eintretende Wasser unter Steuerung durch eine druckempfindliche Vorrichtung wahlweise in einen der beiden Auslaßkanäle (314, 316) leitet.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (202 in F i g. 9 und 10) ein schwingungsfähig gelagertes Pendel (226) und beidseits dieses Pendels angeordnete Kontakte (236, 238) enthält, die durch das Pendel bei einer Drehung des Gehäuses in der einen oder anderen Richtung betätigbar sind und einen reversierbaren Motor (224) steuert, der über Ritzel (210) mit einem das Kabel (20) umgebenden und an diesem befestigten Zahnrad derart gekoppelt ist, daß eine zu einer Kontaktbetätigung führende Verdrehung des Gehäuses aus seiner durch das Pendel (226) bestimmten Soll-Lage durch den Motor wieder rückgängig gemacht wird.

10. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerätegehäuse einen ersten Gehäuseteil (302), in dem sich der Einlaßkanal (310), das Ventil (318) und die Auslaßkanäle (314, 316) befinden, einen zweiten Gehäuseteil (304), in dem sich ein Ballast (308) befindet, und zwei diese beiden Gehäuseteile vorn und hinten verbindende rohrförmige Teile (306) enthält, durch die sich das Kabel (20) erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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