DE1798485B1 - Von einer aeusseren Umhuellung umgebenes schleppbares seismisches Streamerkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein von einer äußeren Umhüllung umgebenes, schleppbares seismisches Streamerkabel, in dem mehrere elektrische Ausgangssignale liefernde piezoelektrische Druckaufnehmer angeordnet sind und bei dem die Druckaufnehmer über Beschleunigungen dämpfende elastische Schwingungsdämpfer mit der äußeren Umhüllung verbunden sind.

Aus der Zeitschrift »Umschau«, Heft 21, 1953, Seiten 650 bis 651 ist es bekannt, bei seimischen Aufschlußverfahren Geophonen entsprechende Hydrophone zu verwenden, die elastisch an Kabeln aufgehängt werden. Eine Weiterentwicklung dieser Technik stellen die Streamerkabel dar, die in der US-PS 27 72 405 beschrieben werden. Bei diesen bekannten Streamerkabeln werden bereits aus der US-PS 2465696 bekannte piezoelektrische Druckaufnehmer verwendet, die innerhalb des Streamerkabel über Beschleunigungen dämpfende elastische Schwingungsdämpfer mit der äußeren Umhüllung verbunden sind. Es hat sich nun in der Praxis gezeigt, daß diese Aufhängung nicht immer zufriedenstellend ist

Selbst wenn das Streamerkabel theoretisch unbeweglich im Wasser hängt, sind die Druckaufnehmer verschiedenen Bewegungen ausgesetzt, die beispielsweise durch Strömungen erzeugt werden. Wenn das Streamerkabel hinter dem Schiff hergeschleppt wird, so sind die Beschleunigungen, die durch die Gegen- oder Stauströmungen erzeugt werden und die durch die Zugwirkungen erzeugt werden, noch ausreichend groß genug und erzeugen in den Druckaufnehmern elektrische Störsignale, welche die Nutzsignale überdecken können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Streamerkabel zu schaffen, bei welchem derartige Störsignale ausgeschaltet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die piezoelektrischen Druckaufnehmer durch wenigstens zwei radial polarisierte Rohre gebildet sind, deren Wandungen derart angeordnet sind, daß der Druck der Flüssigkeit die im Streamerkabel enthalten ist ausschließlich auf die Außenwand des einen Rohres und auf die Innenwand des anderen einwirkt und daß diese beiden Druckaufnehmer elektrisch miteinander verbunden sind.

In vorteilhafter Weise können demnach praktisch die Einwirkungen von sogenannten Restbeschleunigungen auf das Streamerkabel in der Weise ausgeschaltet werden, daß der Druck auf die druckempfindlichen Elemente im entgegengesetzten Sinn einwirkt während die Beschleunigungen auf diese im gleichen Sinne einwirken.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Druckaufnehmers, der zwei hohlzylindrische piezoelektrische Elemente aufweist

Fig.2 eine Teilansicht des in Fig. 1 dargestellten Streamerkabels, bei der die elektrischen Anschlüsse der piezoelektrischen Elemente gezeigt sind und

Fig.3 eine Ansicht einer Ausführungsform einer elastischen Verbindung zwischen den Druckaufnehmern und dem Kabel.

Um praktisch die Einwirkung von sogenannten Restbeschleunigungen auszuschalten, wird ein elektrischer Aufbau in der Weise geschaffen, daß wenigstens zwei druckempfindliche Elemente verwendet werden, die derart angeordnet werden, daß der Druck auf diese im entgegengesetzten Sinne einwirkt während die Beschleunigung auf diese im gleichen Sinne einwirkt Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen elektrischen Kompensationssystems ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt Bei dieser Ausführungsform besteht jedes druckempfindliche Element aus einem Rohr aus einem piezoelektrischen keramischen Material welches radial polarisiert ist Ein Druck, der auf das Rohr von außen nach innen ausgeübt wird, erzeugt eine positive Spannung zwischen der inneren Oberfläche 17 und der äußeren Oberfläche 18 dieses Rohres.

F i g. 1 zeigt die Verbindung zweier gleicher Rohre 16 und 19 mit einem starren Träger 20, die derart ist daß der Druck auf das Äußere des Rohres 16 und auf das Innere des Rohres 19 ausgeübt wird, wobei die elektrischen Ausgänge dadurch parallel geschaltet werden, daß die äußere Fläche des Rohres 16 mit der inneren Fläche des Rohres 19 und umgekehrt verbunden werden oder dadurch in Serie geschaltet werden, daß die äußere Fläche des Rohres 16 mit der so äußeren Fläche des Rohres 19 verbunden wird und umgekehrt Die Fig.2 zeigt eine Serienschaltung. Die Drucksignale, die den entgegengesetzten Deformationen der Rohre 16 und 19 entsprechen, werden aufrechterhalten, während die Signale, die durch identische Deformationen der beiden Rohre 16 und 19 hervorgerufen werden, unterdrückt werden.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein spezielles einfaches

Ausführungsbeispiel einer Verbindung der beiden piezoelektrischen keramischen Rohre, wobei der Träger 20 durch die Zusammenfügung der drei Teile 21,22 und 23 gebildet wird. Diese Teile sind derart miteinander verbunden, daß eine feste Halterung der keramischen Rohre 16 und 19 erzielt wird und derart daß lediglich eine Seite dieser Rohre dem Druck ausgesetzt wird, und zwar die Außenseite beim Rohr 16 und die Innenseite beim Rohr 19.

Der Druckaufnehmer, der durch den Zusammenbau der beiden keramischen Rohre und des Trägers gebildet

wird, ist innerhalb eines Rohres 24 aus einem biegsamen oder deformierbaren Material, das elastisch ist, angeordnet Dieses Rohr stellt die Übertragung des äußeren Druckes auf ein fluides Medium sicher, welches innerhalb des Rohres angeordnet ist Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, jeglichen Kontakt der Elemente der Druckaufnehmer mit dem das Streamerkabel umgebenden Wasser auszuschalten.

Um den Druckaufnehmer im Rohr zu befestigen, ist der größte Außendurchmesser der Teile 21, 22 und 23 im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Rohres 24, in welchem der Druckaufnehmer mit Paßsitz oder mit kraftschlüssigem Sitz angeordnet wird

Der Teil 21 weist eine kreisförmige Basis 25 auf, die Offnungen 26 hat Die Öffnungen 26 sind zum Durchtritt der Flüssigkeit bestimmt, die im Rohr 24 enthalten ist Weiterhin weist diese kreisförmige Basis 25 öffnungen 27 auf, und diese öffnungen ermöglichen es, daß in den ringförmigen Hohlraum 28 ein Material eingegossen wird, welches nach seiner Verfestigung elastische Eigenschaften aufweist wie beispielsweise ein natürlicher Kautschuk oder ein synthetischer Kautschuk.

• Die Basisplatte 25 des Bauteils 21 weist ebenfalls eine kreisförmige Schulter 29 auf, die einen Durchmesser hat, der mit engem Spiel dem Innendurchmesser des piezoelektrischen Rohres 16 entspricht Im mittleren Teil ist der Basisabschnitt 25 durch einen Rohransatz 30 verlängert dessen Ende ein Gewinde 31 aufweist. Dieser rohrförmige Abschnitt erstreckt sich durch eine mittlere Öffnung im kappenförmigen Teil 22 hindurch. Dieser kappenförmige Abschnitt hat längs einer radialen Ebene eine U-förmige Querschnittsform. Der äußere Durchmesser des Bauteiles 22 ist in der Hülle der U-förmigen Arme gleich dem äußeren Durchmesser der Basis 25 des Bauteiles 21.

Die Basis des Bauteiles 22 weist eine ringförmige Schulter 32 auf, die den gleichen Durchmesser hat wie die Schulter 29. Diese Schulter ist koaxial zur Mittelöffnung angeordnet durch die hindurch sich der rohrförmige Abschnitt 30 des Bauteiles 21 erstreckt Innen weist der Bauteil 22 eine Schulter 33 auf, die ebenfalls koaxial zur Mittelöffnung verläuft und die einen Durchmesser hat der mit engem Spiel dem äußeren Durchmesser des piezoelektrischen Rohres 19 L.' entspricht Das piezoelektrische Rohr entspricht dem Element 16. Der Bauteil 23, dessen Außendurchmesser gleich dem Durchmesser des Basisabschnittes 25 des Bauteiles 21 ist weist eine Mittelöffnung 34 auf, die mit einem Gewinde versehen ist, so daß der Bauteil 23 auf das äußere Gewinde 31 des rohrförmigen Abschnittes 30 des Bauteiles 21 aufgeschraubt werden kann. Der Bauteil 23 weist ferner eine ringförmige Schulter 35 auf, die koaxial zur öffnung 34 verläuft und die den gleichen Durchmesser hat wie die Schulter 33 des Bauteiles 22

Die Montage des Druckaufnehmers kann in sehr einfacher Weise so erfolgen, daß das Element 16 zwischen den Bauteilen 21 und 22 eingesetzt wird, die derart aufeinander zu bewegt werden, daß das Element 16 zwischen den kreisförmigen Schultern 29 und 32 festgehalten wird. Dann wird das Element 19 in die eo kreisförmige Schulter 33 eingesetzt und der Bauteil 23 wird derart aufgeschraubt daß das Element 19 zwischen den Schultern 33 und 35 eingespannt wird.

Wie die Fig. 1 zeigt wird durch diesen Aufbau innerhalb des Rohres 24 eine außerhalb des Elementes 16 liegende Ringkammer 36 gebildet die mit dem übrigen Teil des Rohres 24 über die öffnungen 26 in Verbindung steht

Es sind weiterhin im Bauteil 22 Durchlässe 37 vorgesehen, welche die Ringkammer 36 mit einer Ringkammer 38 verbinden, die iu dem Raum ausgebildet ist der innerhalb des Elementes 19 vorhanden ist und die den rohrförmigen Teil 30 des Bauelementes 21 umgibt Weiterhin sind öffnungen 39 im Bauteil 23 derart vorgesehen, daß diese öffnung eine freie Verbindung zwischen der Ringkammer 38 und dem übrigen Teil des Rohres 24 sicherstellen.

Durch diese öffnungen ist der Druck, der auf die Innenfläche des Elementes 19 ausgeübt wird, immer gleich dem Druck, der auf die Außenfläche des Elementes 16 ausgeübt wird. Der Ringraum 40, der zwischen dem Element 19 und dem Bauteil 22 vorhanden ist ist mit einem elastischen Material gefüllt welches von der gleichen Art ist wie das Material, welches in dem Ringraum 28 enthalten ist

Die Druckaufnehmer sind weiterhin in großem Maße dadurch gegen die Einwirkungen von Beschleunigungen gesichert daß sie gegenüber dem Streamerkabel 24 mechanisch durch eine elastische Aufhängung isoliert sind

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform eines elastischen Verbindungssystems, welches bei einem Druckaufnehmer angewendet wird der zwei keramische piezoelektrische Rohre 16 und 19 aufweist

Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem, der in den Fig. 1 und la dargestellt ist und die gleichen Bezugszeichen werden zur Kennzeichnung gleicher Elemente verwendet Die beiden keramischen Rohre 16 und 19 sind längs der Achse des rohrförmigen Abschnittes 30 des Bauteiles 21 den gleichen Drücken ausgesetzt und der Bauteil 23 ist auf das Gewindeende 31 des rohrförmigen Teiles aufgeschraubt

Bei dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt das keramische Rohr 16 ein Rohr 44 aus einem kompressiblen Material, dessen Außendurchmesser ohne axiale Kompression im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des keramischen Rohres 16 ist und dessen Länge größer ist als die Länge des keramischen Rohres 16.

Das keramische Rohr 19 ist in das Innere eines Rohres 45 aus einem kompressiblen Material eingesetzt dessen Länge größer ist als die Länge des keramischen Rohres, und dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des keramischen Rohres 19 ist wenn keine axiale Kompression des Rohres vorhanden ist

Beim Aufschrauben des Bauteiles 23 auf das Gewindeende 31 des rohrförmigen Teiles 30 des Bauteiles 21 werden die beiden rohrförmigen Elemente 44 und 45 in einer Richtung parallel zu deren Achse zwischen der Basis 25 des Bauteiles 21 und den Bauteilen 22 und 23 zusammengepreßt

Diese Kompression führt zu einer leichten Aufblähung eines jeden der Rohre 44 und 45, welche die in der Fig.3 dargestellten Form annehmen, und die beiden keramischen Rohre 16 und 19 werden auf diese Weise fixiert oder blockiert

Die beiden Rohre 44 und 45 aus dem kompressiblen Material sind wesentlich länger als die Rohre oder Ringe 16 und 19, so daß die Rohre oder Ringe 16 und 19 zwischen dem Bauteil 22 und der Basis 25 des Bauteiles 21 oder dem Bauteil 23 nicht zusammengepreßt werden, wenn der Bauteil 23 auf den Bauteil 21 aufgeschraubt wird

Die piezoelektrischen Rohre 16 und 19 befinden sich nicht in direktem Kontakt mit den Bauteilen 21,22 und

23, sondern sind von diesen Bauteilen durch die Zwischenschaltung der kompressiblen Rohre 44 und 45 getrennt Dies führt dazu, daß die piezoelektrischen Rohre oder Bauteile in außerordentlich geringem Maße gegen Schwingungen empfindlich sind, die vom Schlepprohr 24 auf das Gehäuse übertragen werden, welches durch die Bauteile 21,22 und 23 gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Von einer äußeren Umhüllung umgebenes, schleppbares seismisches Streamerkabel, in dem mehrere elektrische Ausgangssignale liefernde piezoelektrische Druckaufnehmer angeordnet sind und bei dem die Druckaufnehmer über Beschleunigungen dämpfende elastische Schwingungsdämpfer mit der äußeren Umhüllung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Druckaufnehmer durch wenigstens zwei radial polarisierte Rohre (16, 19) gebildet sind, deren Wandungen derart angeordnet sind, daß der Druck der Flüssigkeit, die im Streamerkabel enthalten ist, ausschließlich auf die Außenwand des einen Rohres (16) und auf die Innenwand des anderen (19) einwirkt, und daß diese beiden Druckaufnehmer elektrisch miteinander verbunden sind.

2. Streamerkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand eines jeden Rohres (16, 19), die der gegenüberliegt, auf die der Druck ausgeübt wird, am Streamerkabel mittels kompressibler Rohre (44,45) befestigt ist