DE2147827B2

DE2147827B2 - Vorrichtung zum Erzeugen akustischer Wellen

Info

Publication number: DE2147827B2
Application number: DE2147827A
Authority: DE
Inventors: Jean Saint Germain-En- Laye Laurent; Pierre Vernouillet Magneville, (Frankreich)
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2147827A1; GB1322823A; NL7113166A; FR2106820A5; CA953015A; DE2147827C3; JPS544881B1; NL171628B; US3770080A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen akustischer Wellen in einer Flüssigkeit durch Implosion mit einem in die Flüssigkeit eintauchbaren Körper, der mit einem verformbaren Element und mit Einrichtungen zum Erzeugen von Überdruck und Unterdruck in bezug auf die den Körper umgebende Flüssigkeit derart zusammenarbeitet, daß ein unter Beteiligung des Körpers und des verformbaren Elements verdrängtes Volumen der Flüssigkeit abrupt verringerbar ist.

Beispielsweise in der DE-OS 1810010 wird Implosion zur Erzeugung akustischer Wellen ausgenutzt. Die im Betriebszustand getauchte Vorrichtung umfaßt im wesentlichen zwei bezüglich einander bewegbare Elemente mit einer an sie an ihrem Umfang verbindenden nachgiebigen Wandung sowie eine dichte Kammer, deren Volumen zwischen einem Maximalwert entsprechend einer Entfernungsstellung der beweglichen Elemente und einem Minimalwert, indem diese Elemente in Kontakt miteinander kommen, variieren kann. Nach Auseinanderfahren der beiden Elemente, die in ihrer Stellung gehalten werden, wobei das Vakuum im Innern der Kammer hervorgerufen wird, wird die Vorrichtung ausgelöst. Die beiden beweglichen Elemente nähern sich einander unter der Wirkung der hydrostatischen Kraft bis in ihre Näherungsstellung an, in der sie in Kontakt miteinander treten. Starke akustische Wellen werden dann in der Flüssigkeit erzeugt, wenn die plötzliche Annäherungsbewegung unterbrochen wird,
ί Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, möglichst ohne in solche schnelle Bewegung zu versetzende mechanische Teile auszukommen.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch folgende ίο Merkmale:

a) der Körper ist ein mit einem Boden versehener Hohlkörper,

b) das verformbare Element ist innerhalb eines Teils des Hohlkörpers zur Bildung einer Kammer variablen Volumens derart angeordnet, daß diese so durch das verformbare Element formbare Kammer im aufgeblähten Zustand als Dichtungselement gegen die innere Wandung des Hohlkörpers drückt,

c) die Einrichtungen zum Erzeugen von Überdruck und Unterdruck sind sowohl mit der Kammer als auch mit dem von ihr nicht einnehmbaren Teilraum im Innern des Hohlkörpers verbindbar. Vorzugsweise besteht das verformbare Element aus einer am Umfang eines hohlen mit Öffnungen versehenen Rohres angebrachten Membran, wobei die Öffnungen das Innere der Kammer variablen Volumens mit den Einrichtungen zur Erzeugung von Unterdruck und Überdruck in Verbindung setzen.
ω Die akustischen Wellen werden also durch plötzliches Eindringen der Flüssigkeit in das Innere des Körpers, in dem vorher ein Unterdruck hergestellt wurde, erzeugt. Dieses plötzliche Eindringen wird dadurch hervorgerufen, daß das verformbare Element ein-)5 klappt und damit den Zugang in das Innere des Hohlkörpers freigibt. Die in rascher Bewegung befindliche Flüssigkeit wird plötzlich gestoppt und schlägt gegen den Boden des Hohlkörpers. Akustische Wellen werden aufgrund dieser Tatsache erzeugt.
4(i Erstaunlich ist, daß aufgrund der Maßnahmen nach der Erfindung kein mechanisches in Bewegung befindliches Bauteil mehr vorhanden ist, das aufschlagen bzw. wenn zwei Teile vorhanden sind, gegeneinanderprallen würde, da der Zugang in den im leeren oder Unterdruckzustand befindlichen Hohlraum gesteuert wird durch das verformbare Element, das vorzugsweise aus einem nachgiebigen Material besteht. Die Vorrichtung ist von erstaunlich einfacher Ausbildung; der Herstellungsaufwand ist gering. Die Vorrichtung -,ο ist auch leichter. Günstig ist auch, daß aufgrund der Maßnahme nach der Erfindung die für das Eindringen von Wasser vorgesehene Öffnung ausreichend groß bemessen ist; so kann sich keine Kavitation an den Wandungen des Hohlkörpers einstellen.
5-, Auch wird die in der Anordnung gelieferte Energie auf diese Weise vollständig zur Erzeugung der Stoßwelle benutzt: Es braucht keine Energie verwendet werden, um den hydrostatischen Druck sowie die Reibungskräfte zu überwinden, die durch die schnelle ho Verschiebung etwa einer Platte hervorgerufen werden.

Die Erfindung soll nun genauer mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden, in denen

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Aus_h5 führungsform der Vorrichtung zeigt, bei der die Membran sich in Dichtungsstellung befindet und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung veranschaulicht, wobei die Membran die Abdichtung nicht

mehr sicherstellt.

Nach Fig. 1 ist ein an einem Ende durch einen Boden 2 geschlossener Hohlkörper 1 vorgesehen. Ein metallisches Rohr 3, das im Innern des zylindrischen Körpers 1 angeordnet ist und eine größere Länge als dieser aufweist, durchsetzt den Boden 2.

Über einen Teil seiner Länge ist es von öffnungen 4 gegen das offene Ende des Körpers 1 hin durchsetzt. Ein durch eine halbrhigförmige nachgiebige Membran 7 gebildetes Dichtungselement ist in dichter Weise an die Außenwandung des Rohres 3 auf zwei zu diesem unterschiedlichen Niveau durch die Befestig;ingsanordnung 5 bzw. 6 zu beiden Seiten des Teils des die öffnungen 4 enthaltenden Rohres 3 angeordnet.

Ein anderes Rohr 8 durchsetzt den Boden des zylindrischen Körpers und mündet in diesem. Es ist einerseits über einen Schieber mit drei Stellungen an den Druckluftauslaß eines Druckluftaggregats 9 über einen Speicher für Druckluft 10, andererseits mit der Saugseite des Aggregats 9 und mit einer Unterdruckkammer 11 verbunden. Der Schieber V₁ besitzt eine Schließstellung. Das Rohr 3 ist über einen Schieber K₂ einerseits mit dem Druckluftspeicher 10 und andererseits mit der Unterdruckkammer 11 verbunden. Ein Magnetventil EV ist auf dem Rohr 3 zwischen dem Schieber V₂ und dem der Membran zugeordneten Teil des Rohres angeordnet.

Die Elemente 9,10,11, V₁ und K₂ sind auf einem Schiff angeordnet, während die Gesamtanordnung dr.r am zylindrischen Körper festen Elemente getaucht ist und mit dem Schiff beispielsweise über ein nicht dargestelltes flexibles Rohr verbunden ist, welches Schleppeinrichtungen, wie z. B. die Leitungen 3 und 8, enthält.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung soll mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 näher erläutert werden, welche die Vorrichtung in zwei unterschiedlichen Arbeitsstufen zeigen.

In einer ersten Stufe, in der sich die Membran 7 in Ruhestellung bzw. in nicht-abdichtender Stellung befindet, wird der getauchte zylindrische Körper 1 mit Wasser gefüllt. Die Membran 7 ist gegen das Rohr 3 dicht befestigt. Ihr Innenvolumen ist gegen die Flüssigkeitsumgebung isoliert.

Befindet sich der Schieber K₁ in geeigneter Lage, so gibt man in das Innere des zylindrischen Körpess 1 über das Rohr 8 Druckluft bei einem Druck höher als dem hydrostatischen Druck. Das Wasser, das den Körper 1 füllte, wird ausgeschoben. In einer zweiten Verfahrensstufe, das Wasser ist bereits aus dem zylin drischen Körper gedruckt, öffnet man das Magnetventil EV und schickt in das Rohr 3 über das Ventil V₂ Druckluft, die durch die öffnungen 4 in die durch die Membran begrenzte Kammer 12 eindringt. Diese bläht sich und legt sich gegen die Innenwandung des zylindrischen Körpers 1 (Fig. 1) und schließt so einen Raum 13, der andererseits durch den Boden 2 und die Innenwandung des Körpers 1 begrenzt ist. Wenn der Druck in der Kammer 12 ausreichend ist, um eine gute Abdichtung sicherzustellen, schließt man das Magnetventil EKwieder. Der Raum 13 ist dann gegen die äußere Flüssigkeit isoliert.

In einer dritten Stufe, der Schieber V₁ befindet sich in der Verbindung mit der Ur.^rdruckkammer 11, saugt man über das Rohr 8 die im Ra^m 13 enthaltene Luft an und stellt im wesentlichen ein Vakuum in diesem her. Gleichzeitig stellt man ein Vakuum im Teil des Rohres 3 her, der zwischen dem Magnetventil EV und Schieber V₂ liegt, wobei dieser Schieber sich dann ebenfalls in Saugsteliung befindet.

Man stellt dann den Schieber K₁ in Schließstellung; der Schieber K₂ befindet sich imraer noch in Saugsiellung und das Magnetventil EV in Schließstellung.

In einer vierten Arbeitsstufe, in dem für den Schuß bzw. das Abtun der Vorrichtung gewählten Augenblick, öffnet man das Magnetventil EV. Die durch die Membran 7 begrenzte Kammer 12 entleert sich plötzlich von ihrer Luft durch die öffnungen 4 und die Membran 7, die nachgiebig ist, legt sich gegen das Rohr 3 und öffnet so einen großen Ringdurchlaß im zylindrischen Körper 1, in den das Wasser plötzlich eindringt. Es stellt sich dann auf dem Booen 2 des Hohlkörpers 1 im Augenblick, wo die Wassermasse hier gegenschlägt, eine Druckwelle ein, die gut brauchbar für die seismische Prospektion ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen akustischer Wellen in einer Flüssigkeit durch Implosion mit einem in die Flüssigkeit eintauchbaren Körper, der mit einem verformbaren Element und mit Einrichtungen zum Erzeugen von Überdruck und Unterdruck in bezug auf die den Körper umgebende Flüssigkeit derart zusammenarbeitet, daß ein unter Beteiligung des Körpers und des verformbaren Elements verdrängtes Volumen der Flüssigkeit abrupt verringerbar ist, ge ken η ze ich net durch folgende Merkmale:

a) der Körper ist ein mit einem Boden (2) versehener Hohlkörper (1),

b) das verformbare Element (7) ist innerhalb eines Teils des Hohlkörpers (1) zur Bildung einer Kammer (12) variablen Volumens derart angeordnet, daß diese so durch das verformbare Element (7) formbare Kammer (12) im aufgeblähten Zustand als Dichtungselement gegen die innere Wandung des Hohlkörpers (1) drückt,

c) die Einrichtungen zum Erzeugen von Überdruck und Unterdruck sind sowohl mit der Kammer (12) als auch mit dem von ihr nicht einnehmbaren Teilraum (13) im Innern des Hohlkörpers (1) verbindbar.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Element aus einer am Umfang eines hohlen mit Öffnungen (4) versehenen Rohres angebrachten Membran (7) besteht, wobei dk öffn„ngen das Innere der Kammer (12) variablen Volumens mit den Einrichtungen (9; 10) zur Erzen ung von Unterdruck und Überdruck in Verbindung setzen.