DE1673903A1 - Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen von seismischen Wellen unter Wasser - Google Patents

Description

Für diese Patentanmeldung wird die Priorität aus der US - Anmeldung, Ser.No. 614,307 vom 6» Februar 1967 und aus der . US - Anmeldung, Ser.No. 653,284 vom 5. Juni 1967 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Erzeugen von seismischen Wellen für die Erkundungsseismik in Gewässern, insbesondere solche, bei denen ein explosives Gasgemisch einem Behälter zugeführt wird, der einen biegsamen, ausdehnbaren Elastomer aufweist»

Bei der seismischen Untergrunderferschung von Gewässern wird als Quelle seismischer Wellen üblicherweise Dynamit verwendet. Obwohl die Anwendung von Dynamit als Quelle elastischer Wellen durchaus brauchbare Ergebnisse liefert, ist Dynamit bei Unterwassererkundungen mit einer Anzahl von schwerwiegenden Nachteilen behaftet. Durch Dynamit erzeugte seismische Wellen haben ein breites FrequenzspektruM, bei dem die Frequenzen im oberen Ende des Bereiches konzentriert sind, der im allgemeinen als der nutsbare

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seismische Frequenzbereich angesehen wird. Bas ist insbesondere bei Untersuchungen unter Wasser zu beobachten, da die bein Explodieren des Dynamits im Wasser auftretende Hohlraum- und Blasenbildung Wellen hoher Frequenz hervorruft« Da außerdem die von Blasen und Hohlräumen herrührenden seismischen Wellen nick^J in eine feste Zuordnung zu dem Nullzeitpunkt oder dem Zeitpunkt der Detonation des Dynamits zu,bringen sindj können sie dazu führen, die verwendbaren seismischen Informationen auf den Seismogrammen in einer solchen Weise zu überlagern, daß die Auswertung der Seismogramme außergewöhnlich erschwert wird. Das wird außerdem dadurch begünstigt, daß die Hohlraum» und Blasenbildung nach der Detonation des Dynamits noch über eine längere Zeit hinweg anhält, insbesondere, wenn das Dynamit in einer größeren Wassertiefe zur Explosion gebracht wird«

Es sind bereits Erzeuger von seismischen Wellen bekannt, die für ihre Energiequelle nicht auf Dynamit angewiesen sind. Die am «eisten erfolgversprechenden Quellen oder Einrichtungen dieser Art verwenden als Energiequelle explosive Gasgemische» Das Gas ist im allgemeinen unter einer nach unten hin offenen Haube oder inner- W halb eines Behälters, der einen Elastomer enthält, eingeschlossen und wird darin zur Explosion gebracht. Die Verbrennungrückstände werden zur Wasseroberfläche hin entlüftet, um eine Blasenbildung zu vermeiden, oder werden auch in das Wasser hinein abgelassen. Diese Einrichtungen sind, insbesondere bei rauher See, schwierig zu handhaben, weil sie im allgemeinen mehr als dreißig Meter lang oder sehr groß und schwer sind. Bei den Einrichtungen, welche die Abgase in das Wasser abgeben, tritt außerdem das Problem der Blasenimpulse auf· Das durch diese erzeugte Spektrum seismischer Wellen _ liegt in vielen Fällen weit außerhalb des Frequenzbandes, das

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allgemeinhin als das nützlichste für die seismische Untergrunderforschung angesehen wird* Saraus ergibt sich, daß die von diesen Quellen erzeugten seismischen Wellen die Brdkruste nicht sehr weit durchdringen können» Wenn von Tiefen, die eine größere Durchdringung erfordern, seismische Angaben angestrebt werden, müssen die Seismiker im allgemeinen auf Dynamit zurückgreifen und dieses als Quelle seismischer Wellen verwenden·

Die Erfindung bezweckt daher, eine einfach zu bedienende Hinrichtung zum Erzeugen seismischer Wellen anzugeben, die einen verformbaren Elastomer enthält, und bei der ein explosives Gasgemisch als Energiequelle verwendet wird, welche die Erdkruste bis zu großen Tiefen durchdringen kann. Die Einrichtung soll auch bei bewegter oder stürmischer See leicht einsetzbar sein und nur sehr geringer Wartung bedürfen« Es soll weiterhin ein Verfahren angegeben werden, nach dem die Erzeugung seismischer Wellen vermittels der erfindnngsgemäßen Einrichtung auf eine sichere, wirkungsvolle Weise ohne das Auftreten störender Hohlraun- und Blasenbildung möglich ist*

Erfindungsgeaäß weist eine Einrichtung zum Erzeugen seismischer Wellen unter Wasser einen aus- einem oder mehreren Bohren und einer Brennkammer bestehenden Aufbau auf, in welchem' wärmeleitfähige Bohre so angeordnet sind* daß sie bei einer Fortbewegung des Aufbaues durch das Wasser Durchströmkanäle bilden* SHt dew Aufbau ist ein elastisch aufbläbbares Glied verbüflden, des wenigstens einen Teil der Oberflaehe des Aufbaues bedeckt und &m diesem' befestigt ist« Mit dem Gehäuse des Aufbaues sind Vorrichtungen verbunden, durch «eiche ein explosives Gasgemisch x& das Gehäuse und¹ in das Innere des Elastomers einführbar ist, und eine Vorrichtung^ durch welche da» Grasgemisch: gezündet werden kann. Es hat sich gezeigt, daß beim Ziehen der vor-

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stehend beschriebenen Einrichtung durch Wasser die durch die Verbrennungsgas« erzeugte Warne hinreichend schnell abgeleitet wird, so daß an den Elastomer keine große Wärmemenge abgegeben * wird· Demzufolge kann der Elastomer gedehnt werden, ohne daß seine Lebensdauer nachteilig beeinträchtigt wird· Vorzugsweise ist an das Gehäuse eine Abgasleitung angeschlossen, die dazu dient, Gase zur Wasseroberfläche zu leiten, und in der Abgasleitung befindet sich ein Einwegventil, durch welches Gas nur von dem Gehäuse zur Abgasleitung hin durchgelassen wird· Dieses Einwegventil weist vorzugsweise ein durch eine Feder beaufschlagtes Ventilglied hoher Trägheit auf, das in einer solchen Weise gegen einen Ventilsitz gedruckt wird, daß'ein Druckimpuls abgegebenworden ist, bevor das federbeaufschlagte Schließglied Gas· aus dem eingeschlossenen Baum entweichen lassen kann. Wenn die Gase unmittelbar nach dem Erzeugen der seismischen Wellen aus dem eingeschlossenen Baum, der von dem Gehäuse und dem Elastomer gebildet wird, entlüftet werden, entsteht infolge der raschen Abkühlung der in dem Gehäuse befindlichen Gase ein Unterdruck in dem Gehäuse·

Einige Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung ™ sollen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen sind:

Fig.l Eine Einheit zur Durchführung seismischer Untergrund« erforsehung in einem Gewässer, gemäß der Erfindung,

Fig,2 Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Fig.3 und 4 Querschnitte entlang der Schnitte A-A und B-B von Fig.2,

Fig.5 Eine Seitenansicht der Einrichtung der Fig.2 von

rechts,

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Fig.6 Ein Querschnitt entlang des Schnittes B-B, kurz nach der Detonation des explosiven Gemisches innerhalb der Einrichtung von Fig.2,

Fig.7A bis 7E Die äußere Gestalt der seismischen Quelle von Fig.2 in verschiedenen Zeitpunkten nach der Detonation,

Fig«8 Ein Längsschnitt durch eine andere Ausführung der Erfindung,

Fig.9 und 10 Querschnitte entlang des Schnittes A-A, bzw» B-B von Fig.8,

Fig.11 Eine Seitenansicht der Einrichtung der Fig.8 von rechts,

Fig·12 Ein Längsschnitt durch eine noch andere Ausführung der Erfindung,

Fig.13 Ein Querschnitt entlang des Schnittes A-A von Fig»12,

Fig.14 Ein Querschnitt entlang des Schnittes A-A von Fig. 12, kurz nach der Detonation des explosiven Gemisches innerhalb der Einrichtung von Fig.12,

Fig.15 Eine teilweise im Aufriß und teilweise im Querschnitt gehaltene Darstellung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung,

Fig.l6 Ein Querschnitt entlang des Schnittes A-A von Fig.15, und

Fig»17 Ein Querschnitt entlang des Schnittes B-B von Fig.15

In Fig«l der Zeichnungen ist ein Wasserfahrzeug 1 dargestellt, das zum Transport von Personal und Ausrüstung für seismische Uniersuchungen dient« Kine Einrichtung zum Erzeugen von seismischen

Wellen, die im folgenden kurz seismische Quelle genannt werden soll

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und nit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist, hängt vermittels eines Seiles 5 an eine« Ladebaum 18, der sich auf dem Deck des Wasserfahrzeuges oder Schiffes 1 befindet« Behälter für Sauerstoff und ein explosives Gas, wie beispielsweise Propan oder Azetylen, sind alt den Bezugszeichen 11 und 13 bezeichnet und an Bord des Schiffes gelagert. Die Behälter 11 und 13 sind jeweils über Zumefi-Solenoidventile 15» bzw* 1? und Gaszuführleitungen 19» bzw* 21 mit der seismischen Quelle verbunden· Eine Zündvorrichtung 23 bekannter Bauart ist über elektrische Leitungen 24 »it der seismischen Quelle verbunden und dient dazu, eine Zündkerze elektrisch zu erregen, um somit das explosive Gas innerhalb .der seismischen Quelle 7 zur Explosion zu bringen· Die Solenoidventile 15 und 17 und die Zündvorrichtung 23 sind durch Leitungen 15A, 19A und 23A mit einem seismischen Aufzeichnungsgerät 25 verbunden und werden durch eine elektrische Stromquelle und über noekenbetätigte Schalter in dem Aufzeichnungsgerät betätigt, welche in bestimmten Zeitpunkten während des Aufzeichnungszeitraumes die Solenoidventile öffnen und der Zündvorrichtung eine Spannung zuführen» Die Solenoidventile und 17 werden au Ende des Aufzeichnungszeitraumes und die Zündvorrichtung >u Beginn desselben betätigt· Das Seil 5» die Gaszuführleitungen 19 «ed 21, die Abgasleitung 27 und die elektrischen Leitungen 24 sind in einem Kabel zusammengefaßt, an welchem die Quelle 7 durch das Wasser gezogen wird· Das Kabel wird durch den Ladebaum 18 van der Seite des Schiffes weggehalten· Ein mit einem weiteren Ladebaum 3 verbundenes Seil dient dazu, die Quelle in bezug auf das Schiff in einer bestimmten Lage zu halten. Ein mit Gewichten versehenes Kabel 31 für die Geophone weist mehrere aktive Kabelftbschnitte 33 (d*h· Abschnitte, welche Geophone enthalten) auf und ist mit einer herkömmliehen Kabeltrommel 29 in einer solchen Weise

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verbunden, daß es auf dieser aufgewickelt werden kann. Mehrere Schwimmkörper 35 für das Kabel dienen dazu, die aktiven Abschnitte des Kabels in einer bestimmten Wassertiefe schwebend zu halten· Die elektrische Verbindung zwischen den Aufzeichnungsgerät 25 und den aktiven Kabelabschnitten 33 ist durch elektrische Leitungen 28 zwischen den Gerät und der Trommel und durch weitere Leitungen gegeben, die in bekannter Weise innerhalb des Kabels verlaufen.

In den Fig« 2, 3 und 4 ist eine Schallquelle dargestellt, die aus einen ftaar von starren Gehäusen 43 und 59 besteht, die durch langgestreckte Bohre 51, welche durch die Gehäuse 43 und 59 hindurchgeführt sind, miteinander verbunden sind* Eine Manschette 61 aus einem biegsamen, dehnbaren Elastomer, wie beispielsweise Gummi oder Neopren ist durch Ringklammern 44, 62 in abdichtender Weise mit den Enden der Gehäuse 43 und 59 verbunden« Zwischen den Gehäusen 43 und 59 ist oberhalb und unterhalb der Bohre 51 jeweils eine Metallplatte 53, 57 befestigt. Die Platten 53, 57 weisen mehrere Ausnehmungen oder Perforationen auf, welche einen Gasdurehgang zu dem Gebiet unterhalb des Elastomers gestatten. Eine Ausnehmung 66 in dem Gehäuse 43 und eine Ausnehmung 67 in dem Gehäuse M 59 bilden eine Verbindung für Strömungsmittel zwischen der durch das Gehäuse 43 gebildeten Kammer, dem Baum zwischen den Platten 53, und dem Gehäuse 59« In der Endplatte des Gehäuses 43 befindet sich ein Paar von Durchlässen 42 und 52, die zum Einführen von Gas in die durch das Gehäuse 43 gebildete Kammer und zur Abgabe von Gasen aus dieser Kammer dienen. -

Die Gaszuführleitungen 19 und 21 sind jeweils über ein Einwegventil 37, bzw. 39 Bit der Mischkammer 41 verbunden und gestatten, einen Gasdurchgang nur τοη den Leitungen 19» 21 in die Mischkammer. Die Mischkammer 41 steht in Verbindung mit dem Durchlaß 42, so daß

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in die durch das Gehäuse 43 gebildete Kammer ein explosives Gasgemisch einführbar ist. Die Abgasleitung 2? steht über ein Einwegventil mit dem Gehäuse in Verbindung. Dieses Einwegventil besteht aus einem Gehäuseglied 45, einem Ventilsitz 48 und einem beweglich gelagerten Ventilglied 49, das auf dem Ventilsitz aufsitzt und durch eine Schraubenfeder 47 gegen diesen beaufschlagt ist. Das bewegliche Ventilglied 49 besitzt eine große Trägheit und wiegt vorzugsweise wenigstens etwa 2,2 kg·

Sin Paar Ösen 65 sind mit der Endplatte 63 des Gehäuses 59 verbunden und dienen dazu, daß das v#m Ladebaum 3 kommende Seil mit der Schallquelle 7 verbunden werden kann«

Die Schraubenfeder 47 ist zwischen einer Mutter '46 und dem beweglichen Ventilglied 49 angeordnet* Der innerhalb der Kammer des Gehäuses 43 erforderliche Druck zum Abheben des Ventilgliedes 49 ist vermittels der Mutter 46 einstellbar» Ein Teil des Gehäusegliedes 45 ist zur Aufnahme der Mutter 46 mit einem Innengewinde versehen·

Die Zumeß-Solenoidventile 15 und 17 werden zunächst so lange betätigt, bis das explosive Gemisch von Sauerstoff und Gas, das in die Kammer des Gehäuses 43 eingeführt wird, ausreicht, um das Ventilglied 49 abzuheben. In diesem Zeitpunkt wird das Aufzeichnungsgerät 25 in Tätigkeit gesetzt und zu Beginn des Aufzeichnungszeitraumes des Gerätes wird die Zündkerze 50 betätigt, indem die Leitung 24 durch die Stromquelle des Aufzeichnungsgerätes in der bekannten Weise unter Spannung gesetzt wird. Aus big jetzt noch nicht ganz theoretisch zu begründenden Ursachen veranlaßt die Detonation des explosiven Gasgemisches, daß der Elastomer 61 nacheinander die in den Fig, 7A bis 7)E dargestellten Formen annimmt· Es scheint, daß das Gas in Axialrichtung der Manschette gezündet wird, da sich

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die Manschette zunächst an ihren Enden an den Gehäusen 43 und 49 ausdehnt, wie in Fig· 7B dargestellt ist. Sann beginnt der mittlere Teil der Manschette, sieh in der in den Fig« 7C und ?B gezeigten Weise nach außen auszudehnen» Schließlich dehnt sich der mittlere Teil der Manschette vollständig nach außen bis zu seiner größtmöglichen Ausdehnung, wie in Fig, 7S und in Fig»6 dargestellt ist· Bei Verwendung einer seismischen Quelle, die bei einem Druck τοη 0,91 at 0,028 m des explosives Gasgemisches aufnehmen kann, hat sich gezeigt, daß sich die Manschette 0,053 see nach der Detonation eines Propan-Sauerstoffgemisches vermittels der Zündkerze 50 auf - «| ihre maximale Größe ausdehnt* Während dieses Interyalles tritt eine Volumenänderung von 0,028 nr auf 0,118 ar auf.

In den Fig.8, 9» 10 und 11 ist eine weitere Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt, in welcher die Platten 53 und 57 entfallen» Die beiden Gehäuse 43 und 59 sind nur durch die Rohre 51 miteinander verbunden« Die Endplatte 63 der Ausführung von Fig.2 ist weggelassen und die Halterungsösen 65 sind durch Schweißen oder auf andere Weise unmittelbar an dem Inneren des Gehäuseabschnittes 59 befestigt« Der Elastomer 6l weist in seiner entspannten, normalen Form den in Fig» IO dargestellten Quersehnitt auf· Die einander gegenüberliegenden Innenseiten des Elastomers können sich zwischen den Bohren 51 beruhten» Das Gehäuse 43 weist mehrere Durchlässe oder Perforationen 43A an einem Ende auf, durch welche explosives Gas von der innerhalb des Gehäuses 43 befindlichen Kammer in den Baum innerhalb des dehnbaren, biegsamen Elastomers einströmen kann· Der zum Abheben des beweglichen Ventilgliedes 49 erforderliche Druck kann durch die Mutter 46 eingestellt werden, so daß in einer gewählten Sprengtiefe «ine beliebig einstellbare Gasmenge in die Einrichtung eingeführt werden kann.

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Eine dritte Ausführung der Erfindung ist in den Fig. 12, 13 und 14 dargestellt· Die in Fig«2 dargestellten ebenen Platten 53» 57 sind hier durch gewölbte Metallplatten 53A» 57A ersetzt, wobei der Ton den Bohren 51 und den Platten 53A und 57A eingenommene Querschnitt im wesentlichen oval ausgebildet ist· Die Platten 53A und 57A sind an ihren Enden an den Gehäusen 43» 59» und an ihren seitlichen Längskanten an den Bohren 51 befestigt» Innerhalb der bogenförmigen Abschnitte und in der Mitte zwischen den Bohren 51 kann ein zusätzliches Paar von Bohren 51A angeordnet sein, das der zusätzlichen Kühlung dient· Die Bohren sollen an den Abströmkanten an den Abschnitten 68 und 68A so gebogen sein, daß sie sich durch die Seiten der Kammer 59 hindurcherstreeken. Im übrigen entspricht der Aufbau im wesentlichen der Ausführung von Fig_e2 Wenn die Einrichtung zur Detonation gebracht wird, nehmen die Elastomermanechette und die anderen Teile der Quelle im Zeitpunkt des größten Volumens der Elastomermansehette in wesentlichen die in Fig· 14 dargestellte Fora an·

Wie bereits ausgeführt wurde, soll das Ventilglied 49 eine hohe Trägheit aufweisen,, damit es nicht unmittelbar nach erfolgter Detonation vermittels der Zündkerze 50 von seinem Sitz abgehoben wird« Dadurch wird das Entstehen eines verhältnismäßig kräftigen Druckiapulses ermöglicht, indem sieh die Elastomermanschette bis zu einer gewünschten Größe ausdehnen kann« Wenn sich das bewegliche Ventilglied 49 abgehoben hat» strömen die Gase schnell aus dem Baum des Gehäuses 43 innerhalb der Elastomermansehette durch die Abgasleitung 27 ab« Die durch das in den Bohren 51 (und 51A in Fig.9) fließende Wasser erfolgende Kühlung erzeugt innerhalb der Kammer einen Unterdruck, so daß die Elastomermanechette enganliegend gegen das Gehäuse und die Kühlrohre gedrückt wird· Der auf diese Weise erzielte Unterdruck bewirkt den zusätzlichen Vorteil, daß er das

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Vermischen von Gas und Wasserstoff begünstigt, wenn diese Gase in die durch das Gehäuse 43» den Zwischenraum zwischen den gewölbten Platten 53A und 57A und dem Gehäuse 59 gebildete Kammer eingeführt werden·

In den Fig« 15, 16 und 1? ist eine bevorzugte Ausführung nach der Erfindung dargestellt« Gleiche Teile in diesen und in den vorangegangenen Figuren sind mit den gleichen Bezugezeichen bezeichnet· Ee sind hier zwölf Rohre 51 dargestellt, die kreisförmig angeordnet sind« Es können aber auch nur sechs Bohre verwendet werden* Die Bohre 51 werden durch Abstandsstücke 73, die mit den Bohren verschweißt oder hartverlötet sind, In gegenseitigen Abständen und parallel zueinander gehalten. Xn den Abstandestücken befinden sieh mittige Ausnehmungen, wie am besten aus der Darstellung ven Fig. 16 zu sehen ist. Die Rohre 51 werden durch ein geschlossenes Endglied 74 ebenfalls parallel zueinander gehalten, welches außerdem die Aufgabe hat, die Gase innerhalb der Brennkammer zu halten« Mit anderen Worten, das Endglied 74 verhindert das Entweichen von Gasen aus dem aus dem hinteren Teil des Aufbaues. Dieses Endglied 74 ist an einer Endglocke 63 befestigt. Am vorderen Ende des Aufbaues sind die Rohre 51 an einem Paar von glockenförmigen Teilen 75, 77 befestigt, wobei die. Rohre selbst nur an dem Teil mit dem kleineren Durchmesser befestigt sind. Die Teile 75, 77 werden durch mehrere Abstandsstücke 79 an ihrem einen Ende und durch die Rohre 51 an ihrem anderen Ende koaxial in einem gegenseitigen Abstand voneinander gehalten. Der aus den 'feilen 75» 77 und den Rohren 5I bestehende Aufbau stellt einen Durchströmkanal für Wasser dar, das durch den Zwischenraum zwischen den Teilen 75 und 77 und den Abständestücken 79 eintritt und den Aufbau durch die Rohre 51 und die Endglocke 63 wieder verläßt« Mehr »der minder ringförmig ausgebildete Hebeösen

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81 und 65 sind jeweils an dem glockenförmigen Teil 75 und as der Endglocke 63 befestigt· Die Hebeösen 81 and 65 stellen Befeetigunge-

Vorrichtungen für das mit dem Ladebaum 3 rerbundene Seil dar· Die Gaszuführleitungen 19₉ 21 sind in der vorstehend beschriebenen Weise über Einwegventile 37» 39 mit der Mischkammer 4IA verbunden. Die Mischkammer 41A unterscheidet sich etwas von der bereits beschriebenen Mischkammer 41, indem die hier zur Bede stehende Aus« führung eine Verrichtung zur Aufnahme der Zündkerze 50 enthält, die so ausgebildet ist» daß die Gase nach dem Durchgang durch die Ein··

^V wegventile 37 und 39 unmittelbar an den Elektroden der Zündkerze vorbe !geführt' werden, bevor sie in den übrigen Teil der Brennkammer gelangen können« Diese Anordnung der Zündkerze 50 in der Mischkammer 41A gewährleistet, daß die Gase unmittelbar nach dem Mischen an der Zündkerze vorbeigeführt werden und somit eine einwandfreie Zündung des explosiven Gasgemisches erfolgt» Es ist anzunehmen, daß genügend Gas in der Mischkammer verbleibt, um eine Zündung sicherzustellen. Wenn jedoch der Durchlaß 42 sich in einem Abstand von der Zündkerze 50 befindet, kann unter Umständen manchmal eine

^ Fehlzündung vorkommen« Die Abgasleitung 27, das Gehäuseglied 45 des Einwegventils und die übrigen Bestandteile der hier beschriebenen Einrichtung entsprechen den in Verbindung mit den Fig*2, 8 und 12 bereits beschriebenen Teilen« Um einen Teil des Gehäusegliedes des Einwegventil8, der Brennkammer 41A, um die Einwegventile 37 und und die Zündkerze 50 ist eine Verkleidung 71 herumgeführt, die dazu dient, diese Teile vor einer Beschädigung zu schützen. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Verkleidung nicht größer als der Durehmesser des inneren, glockenförmigen Teils 77» damit das Einströmen von Wasser in den Baum zwischen den Teilen 75 und 77 nicht behindert wird« An dem Ende der Verkleidung, das an die Verschlußplatte 82

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anstößt, sind mehrere Durchlässe 80 vorgesehen, durch welche Wasser in den Baum zwischen den Gehäusen der Einwegventile 45 und der Verkleidung 71 einströmen und wieder ausströmen und dabei die Mischkammer 41A und die anderen Bestandteile innerhalb der Verkleidung kühlen kann·

Die Wirkungsweise der in den Fig.« 15* 16 und 17 dargestellten Einrichtung entspricht im wesentlichen derjenigen der besehriebanen Ausführungen* Der Vorteil der hier gezeigten Ausführung besteht darin, daß alle Teile von Wasser gekühlt werden, wenn diese Ein«· richtung durch ein Wasserfahrzeug durch das Wasser gezogen wird« ^v Das durch die Verkleidung 71 einströmende Wasser kühlt den Teil der Brennkammer, der die Mischkammer 4IA enthält, und verhütet damit eine vorzeitige Entzündung des explosiven Gases· Alle Metallteile, die mit dem Elastomer 61 in Berührung kommen, werden ununterbrochen durch Wasser gekühlt, das auf der dem Elastomer abgewandten Seite des Metalls durchgeführt wird« Auf diese Weise wird die entstehende Wärme kontinuierlich durch das hindurchfließende Wasser abgekühlt und ein Temperaturanstieg der Metallteile auf ein Minimum gebracht« Es läßt sich zeigen, daß die Ausführung der Fig. 15-17 zum Erzeugen Λ eines seismischen Impulses in Abständen von' 6 Sekunden in einem 24-stündigen Betrieb mit einem Minimum an Ausfallzeit für das Ersetzen des Elastomers eingesetzt werden kann.

Ganz allgemein gesehen braucht zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse weniger als 0,028 or Gas unter einem Druck von 0,91 nt in die vorstehend beschriebene Einrichtung eingeführt su werden« Ein ausreichend starker seismischer Impuls wird erhalten, wenn sich das Volumen der Manschette von 0,028 m bis auf etwa 0,113 ar , d.h, in einen Verhältnis von etwa 1 s 4 ausdehnt« Mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung lassen sich Durchdringungen der Erdkruste

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duroh seismische Wellen his zu 6000 m und mehr erreichen· Die Elastomermanschette ist sehr einfach zu ersetzen und liefert zufriedenstellende Ergebnisse bei 5000 und mehr Zündvorgängen· Manschetten der Ausführung von Fig„15 sind bereits für mehr als 14 Zündvorgänge zur vollsten Zufriedenheit verwendet worden, wobei sie immer noch in einem guten Betriebszustand waren.

Mit seismischen Quellen der vorstehend beschriebenen Art sind zahlreiche Versuche angestellt worden, um die Abmessungen zu ermitteln, bei denen seismische Wellen erhalten werden, deren Frequenz-Spektrum am besten geeignet ist· Es hat sich herausgestellt, daß die geeignetsten seismischen Wellen und die wirksamste Umwandlung von chemischer Energie in nutzbare seismisch· Energie erhalten

angenähert werden, wenn der Elastomer im Buhezustand/einen Durchmesser von 25,4 cm und eine Länge von 122 cm besitzt«

• Patentansprüche -

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1« Einrichtung zum Erzeugen seismischer Wellen unter Wasser, bei der ein explosires Strömungsmittel innerhalb eines abgeschlossenen Baumes zur Explosion gebracht wird, gekennzeichnet durch einen abgeschlossenen Raum, der einen Einlaß für die Zufuhr τοη brennbarem Strömungsmittel, einen Auslaß für Verbrennungsrückstände, und Durchlässe für das Strömungsmittel zwischen dem Innenraum und der Außenseite des abgeschlossenen Raumes aufweist, ein elastisch ausdehnbares Glied (6l), das mit dem abgeschlossenen Raum rerbunden ist und die Durchlässe auf der Außenseite des Raumes gegenüber dem umgebenden Wasser abdichtet, eine an dem abgeschlossenen Raum angeordnete Zündvorrichtung (50), die dazu dient, eingeleitetes, brennbares Strömungsmittel zur Entzündung zu bringen und dabei das elastomere Glied auszudehnen, und durch wenigstens einen Kanal (5I) innerhalb des abgeschlossenen Raumes, durch den zwecks Kühlung des Raumes und der Verbrennungsrückstände ein Kühlmittel strömen kann.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei langgestreckt ausgebildete, wärmeleitfähige Rohre (51) an ihren beide-n Enden offen sind bei der Fortbewegung der Einrichtung durch das Wasser einen unbehinderten Durchfluß τοη Wasser durch die Rohre gestatten, ein starre* Gehäuse (43) Bit dem einen Ende der Bohr· rerbmnden ist, eine erste Verrichtung eine biegsam ausdehnbar·, aus einem Elastomer bestehende Manschette (6I)

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   aufweist, die an dem Gehäuse befestigt und mit den Bohren in eine« Abstand von dem Gehäuse in einer solchen Weise verbunden ist, daß sie diese über einen großen Teil ihrer Länge umgibt, und das Gehäuse einen Durchlaß (66) aufweist, der eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Gehäuseinneren und dem Teil der Elastomer-Manschette bildet, welcher die Behre umgibt·

   3» Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse eine Vorrichtung (45,27) zum Entlüften von Gas angeordnet ist·

   4« Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verrichtung zum Entlüften von Gas eine mit dem Gehäuse verbundene Abgasleitung (27), durch welche Gase ven dem Inneren des Gehäuses zur Wasseroberfläche gelangen können, und ein Einwegventil (45) in dieser Leitung aufweist, durch welches Gas nur von dem Gehäuse in die Leitung durchgelassen wird.

   5« Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil einen Ventilsitz (48), der sich auf der Innenseite des Gehäuses befindet, und ein federbeaufschlagtes Ventilglied (49) enthält, das auf diesem Ventilsitz aufsitzen kann und ein großes Trägheitsmoment besitzt«

   6« Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied wenigstens 2,2 kg. wiegt·

   - ■ ■ . '--■-.■ 7« Einriohtmng nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   die erste Vorrichtung mit einem starrenGehäuse (59) versehen 1st,

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   das an dem Ende der Bohre, welches dem erstgenannten Gehäuse (43) abgewandt ist, befestigt ist, und die Elastomer-Manschette in abdichtender Berührung mit diesem Gehäuse angeordnet ist.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Gehäusen langgestreckte, starre Träger zum Lagern des Elastomers angeordnet sind, sich zwischen den wenigstens zwei Bohren erstrecken und an deren Längsrändern, sowie mit den Enden der Gehäuse verbunden sind, und mehrere Öffnungen aufweisen.

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   9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (53A, 57A) gewölbt sind.

   10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (53, 57) eben und im wesentlichen rechteckig sind»

   11« Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse(43) oin inneres und ein äußeres Kanalglied (77, bzw. 75) in einem gegenseitigen Abstand voneinander aufweist, die an einem Ende an den Bohren (51) befestigt sind und einen Strömungskanal für ™ Wasser durch die Kanalglieder und durch die Bohre bilden, wobei das innere Kanalglied (77) *it dem Gehäuse und mit den Bohren vor«· bunden ist*

   12. Einrichtung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet, daß wenigstens sechs Bohre (51) in einer kreisförmigen Anordnung und im

   wesentlichen parallel zueinander vorgesehen sind*

   _o 13· Einrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß ein aus einer Brennkammer und einem odor mehreren Bohren bestehender

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   Amibaa γοη dem elastisch ausdehnbaren Glied (61), das an diesen Aufbau befestigt ist, wenigstens teilweise umgeben ist, das oder die Rohre wärmeleitfähig und in einer solchen Weise angeordnet sind, daß sie bei Fortbewegung der Einrichtung durch Wasser einen Wasserdurchfluß gestatten, eine Vorrichtung (41) »um Einleiten eines brennbaren Gemisches in die Brennkammer, und eine Vorrichtung (45) zur Abgabe τβη Verbrennungsrückständen nach der Aus« dehnung des ausdehnbaren Elastomere aus der Brennkammer rergesehen sind·

   14« Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau mehrere langgestreckte, im wesentlichen parallele Bohre (51) und Endglieder aufweist, die mit einem Ende der Bohre in einer selchen Weise rerbanden sind, daß Wasser in die Bohre und das brennbare Gemisch zwischen die Bohre gelangen kann·

   15« Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Abgabe ron Verbrennungsrückständen eine mit dem Aufbau rerbundene Abgasleitung (27), durch welche Gase τοη dem Inneren des Aufbaues zur Wasseroberfläche gelangen können, und ein BiBwegrentil (45) in dieser Leitung aufweist, durch welches Gase nur τοη dem Aufbau in die Leitung durchgelassen werden«

   16· Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegrentil einen Ventilsits (48) auf der Innenseite des Aufbaues, und eia federbeaufschlagtes Ventilglied (49) mit großem Trägheitsmoment enthält, das auf diesem Ventilsita aufsitzen kann·

   17« Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

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   der Aufbau ein inneres und ein äußeres Kanalglied (77» bzw» 75) in einem gegenseitigen Abstand voneinander aufweist, die an einen Ende an den Rohren (51) befestigt sind und einen Ströarangskanal für Wasser durch die Kanalglieder und durch die Bohre bilden, wobei das innere Kanalglied (77) mit dem Gehäuse und mit den Bohren verbunden ist, und wenigstens sechs Bahre im wesentlichen parallel zueinander und in einer kreisförmigen Anordnung vorgesehen sind.

   18. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste biegsame Strömungsmittelleitung (l9> 21) mit dem Einlaß des Behälters verbunden ist und dazu dient, von einem Wasserfahrzeug ein explosives Gas in den Behälter (abgeschlossener Baum) ein·· zuleiten, eine zweite biegsame Strömungsmittelleitung (27) »it dem Auslaß des Behälters verbunden ist und dazu'dient, Verbrennungerückstände nur von dem Behälter zu dem Fahrzeug zu leiten, um diese Bückstände zur freien Atmosphäre hin zu entlüften, elektrische Leitungen (24) mit der Zündvorrichtung (50) verbunden sind und die Strömungsmittelleitungen mit den elektrischen Leitungen zusammenge·» faßt sind und dazu dienen, den Behälter durch das Fahrzeug zu ziehen»

   19· Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strömungsmittelleitung (27) mit einem Einwegventil versehen ist, dessen bewegliches Ventilglied (49) durch eine Feder (47) gegen einen Ventilsitz (48) beaufschlagt ist und ein großes Trägheitsmoment besitzt,

   20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied wenigstens 2,2 kg wiegt.

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   21«, Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Raum mehrere, parallel zueinander kreisförmig angeordnete Rohre, ein inneres und ein äußeres Kanalglied (77, bzw.75) in einem gegenseitigen Abstand voneinander aufweist, die an einem Ende an den Rohren befestigt sind und einen Strömungskanal für Wasser durch die Kanalglieder und durch die Rohre bilden« wobei das innere Kanalglied (77) mit dem Gehäuse und mit den Rohren verbunden ist, brennbare Gase in den Innenraum dieses ^-analgliedes einführbar sind, und der Elastomer an der Außenseite des äußeren Kanalgliedes a (75) befestigt ist.

   22» Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß eine mit einem ersten Strömungskanal versehene Vorrichtung das ausdehnbare Glied (61) trägt und einen Durchflußweg für Kühlmittel zur Kühlung der Oberflächen der Vorrichtung aufweist, die eich in Berührung mit dem ausdehnbaren Glied befinden, wobei die Vorrichtung zusammen mit dem ausdehnbaren Glied eine geschlossene und gegenüber den Kanälen für das Kühlmittel abgeschlossene Brennkammer bildet, und über erste Strömungsmitteldurchlässe (42) mit dem Gaseinlaß in Verbindung steht«

   23· Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit zweiten Strömungsmittelleitungen (19, 21) verbunden ist, durch welche ein brennbares Gas in die Brennkammer ein- _» führbar ist.

   24« Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß

   _o die Vorrichtung mit einer dritten Strömungsmittelleitung (27) ver»

   ο bunden ist, durch welche Gase von dem Inneren der Vorrichtung zur

   Wasseroberfläche %thm§en kfanen_f and ein Einwegventil (45) in

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   in dieser Leitung vorgesehen ist, durch welches Gase nur von de» Gehäuse in die Leitung durchgelassen werden, wobei die Abgabe ron Gasen oder Verbrennungsrückständen aus der Brennkammer in die dritte Strömungsmittelleitung erst nach Ablauf eines vergegebenen Zeitintervalles gestattet ist*

   25, Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungskanal aus mehreren, parallel zueinander in gegenseitigen Abständen angeordneten Bohren (5i) besteht, ein inneres (77) und ein äußeres (75), in eines gegenseitigen Abstand " angeordnetes, glockenförmig ausgebildetes Teil jeweils mit dem einen Ende der Bohre in einer solchen Weise verbunden ist, daß zwischen den glockenförmigen Teilen hindurchgehendes Wasser nur in die Behre ge« langen kann, das innere Teil (77) an dem den Bohren abgewandten Ende geschlossen.ist, und eine Abdichtvorrichtung (73) die Bohre an der den glockenförmigen Teilen zugewandten Seite in abdichtender Weis· miteinander verbindet, um ein Sindringen τοη Wasser in den Baum * zwischen den Bohren und dem ausdehnbaren Glied zu verhindern.

   26· Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daB die Bohre auf einer krummlinigen, in fleh geschlossenen Bahn ange* ordnet sind· '

   27· Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des inneren, glockenförmigen Teils (77) durch eine VersehluBplatte (82) gegeben ist, und ein drittes glockenförmiges Teil (71) an der VersehluBplatte befestigt ist und τοη dieser in einer dem inneren und äußeren glockenförmigen Teil entgegengesetzten Biehtung naoh aufien versteht,

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   28, Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die dritte Strömungsmittelleitung in einer Einheit miteinander verbunden sind, die dazu dient, die Einrichtung durch das Wasser zu ziehen,

   29· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein tragender Aufbau das elastisch ausdehnbare Glied stützt, wenigstens teilweise von diesem umgeben wird, und mit diesem zusammen den abgeschlossenen Baum bildet·

   30» Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch ausdehnbare Glied die Form einer Manschette aufweist,

   31· Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das dem abgeschlossenen Baum zugeführte Gas ein Gemisch aus einem Brennstoff und Sauerstoff ist»

   32« Einrichtung nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß der tragende Aufbau und der erste Strömungskanal das kleinstmögliche ρ .Volumen der Kammer bestimmen und eine nach innen gerichtete Verschiebung des ausdehnbaren Gliedes begrenzen·

   33· Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal aus mehreren» parallel nebeneinander angeordneten Bohren besteht»

   34· Einriehtang nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau «in inneres und ein äußeres, glockenförmig ausgebildetes Teil (77» biw» 75), die in einem gegenseitigen Abstand voneinander eingerichtet sind, aufweist, die jeweils mit dem einen Ende der

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   Rohre in einer solchen Weise verbunden sind» daß zwischen den glockenförmigen Teilen hindurchgehendes Wasser nur in die Rohre gelangen kann, das innere Teil (77) an dem den Rohren abgewandten Ende geschlossen ist, und eine Abdichtvorrichtung (63, 73) die Rohre an der den glockenförmigen Teilen zugewandten Seite in abdichtender Weise miteinander verbindet, um ein Eindringen von Wasser in den Raum zwischen den Rohren und dem ausdehnbaren Glied zu verhindern, und das elastisch ausdehnbare Glied auf dem äußeren glockenförmig ausgebildeten Teil (75) und an der Abdichtvorrichtung (63, 73) befestigt ist.

   35· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungsmittelleitung (27) an dem Auslaß des geschlossenen Raumes angeschlossen ist und dazu dient, Verbrennungerückstände zur Wasseroberfläche zu entlüften und innerhalb der Strömungsmittel« leitung ein Ventil (45) angeordnet ist, das die Abgabe von Yer» brennungsrückständen aus dem geschlossenen Raum in die Strömungsmittelleitung erst nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalle gestattet»

   36« Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß ein federbeaufschlagtes Ventilglied mit großem Trägheitsmoment in dem Ventil vorgesehen ist und eine größere Ausdehnung des elastischen Gliedes ermöglicht, bevor die Verbrennungsrückstände von dem ge· schlossenen Raum abgegeben werden«

   37« Verfahren zum Erzeugen seismischer Wellen vermittels der Einrichtung nach den Aniprüchen 1 - 36, dadurch gekennzeichnet, daß ein explosives, brennbares Strömungsmittel in einen ausdehnbaren, geschlossenen Baus oder Behälter eingeführt wird, der in einem

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   flüssigem Medium untergetaucht ist, das Strömungemittel zur Explosion gebracht wird, um den Behälter auszudehenen und dabei eine seismische Welle zu erzeugen, und eine Kühlflüssigkeit durch den Behälter hindurchgeleitet wird, um die Verbrennungsrückstände abzukühlen und den Druck innerhalb des Behälters zu senken«

   38* Verfahren nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungerückstände nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalle nach erfolgter Detonation aus dem Behälter entlüftet werden, wodurch eine größere Ausdehnung des Behälters ermöglicht wird, und daß die Verbrennungsrückstände von dem Behälter zur Wasseroberfläche abgeleitet werden«

   39· Verfahren nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet, daß dea Behälter über getrennte Strömungsmittelleitungen Sauerstoff und ein brennbares Gas zugeführt wird.

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