DE2202289A1

DE2202289A1 - Quelle zur Emission von Schallwellen durch Implosion

Info

Publication number: DE2202289A1
Application number: DE19722202289
Authority: DE
Inventors: Jacques Cholet
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1971-01-19
Filing date: 1972-01-18
Publication date: 1972-08-03
Also published as: DK136381B; FR2122676A5; NO130083B; DE2202289C2; YU10772A; AU457145B2; NL176495C; AU3792872A; US3833087A; DK136381C; JPS5536954B1; YU293879A; YU40091B; BE778107A; GB1335495A; NL7200678A; NL176495B; ES398978A1; BR7200282D0

Description

IKS¹I¹I¹JtUT PRAIiGAIS DU PJi¹L¹ROLÜ DES CAKBURAli'fS Ja¹J KJBttlPIAN'l'S ttUÜIL-IiALMAISOlJ / Frankreich

Quelle zur Jimisaion von Schallwellen durch Implosion

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgabe von Schallwellen durch Implosion und insbesondere zur Abgabe von Schallwellen in Wasser in Anwendung auf die seismische Prospektion im Heer. Diese Vorrichtung ist insbesondere dazu bestimmI,, hinter ein^m Meeresfahrzeug für eine praktisch kontinuierliche Lxploration eines getauchten unterirdischen Bodenabochnitteo geschleppt üu werden-

209832/0774

Der Stand der Technik auf diesem Fachgebiet läßt Bich am besten anhand einer bekannten Einrichtung zur Abgabe von Schallwellen erläutern, deren Arbeitsprinzip darin besteht_fLuft unter oehr starkem Druck in einar geeigneten getauchten Kammer zu speichern und dann sehr plötzlich diese Luft in dae umgebende Wasser freizusetzen, wobei auf diese Weise eine akustische V/elle erzeugt wird. Eine Vorrichtung dieeer Art ist in der US-Patentschrift 3 249 177 beschrieben.

Bei dieser Art Vorrichtung führt die Tatsache, daß Luft unter einem sehr starken Druck gespeichert werden muß, zur Verwendung von Kompressoren, deren Preis hoch liegt. Andererseits ist der energetische Wirkungsgrad einer Vorrichtung dieser Bauart nicbt zufriedenstellend und man erhält ein zur Benützung für die seismische Prospektion nicht günstiges pulsierendes Signal.

Erfindungsgemäß soll nun eine Vorrichtung zur Abgabe von Schallwellen mittels Implosionen, die in schnellem Rhythmus aufeinanderfolgen können, weiter gebildet werden, wobei eine praktisch kontikunierliche Exploration des unter Wasser befindlichen Erdbodens ohne Entfernungsbegrenzung und unter grüßten Sicherheitebedingungen stattfinden kann, wobei der Transport von Explosivladungen ausgeschlossen werden soll.

Die Vorrichtung nach der Erfindung nun erzeugt Implosionen, wenn sie getaucht ist, indem sie den durch die Verschiebung eines gegen das offene Ende eines Zylinders gleitenden Kolben erzeugten Unterdruck ausnutzt, wobei das Innere des Zylinders gegen das umgebende Außenmedium durch Dichtungeeinrichtungen isoliert ist. Wird der Kolben freigegeben, so füllt das umgebende Wasser sehr plötzlich den Hohlraum des Zylinders und führt zu einer Implosion, die eine Schallwelle erzeugt. Die Vorrichtung umfaßt Einrichtungen,

209832/0774

um Intermittierend das Medium außerhalb und das Medium innerhalb des Zylinders in Verbindung zu etzen.

Der energetische? Wirkungsgrad einer solchen Vorrichtung hat eich als aus^e? ■ ■».chnet erwiesen und das erhaltene Signal ist in eauberfvi und nicht-pulßiereuder Forin besonders günstig für eiiifi Verwendung be j der seiamiochen Prospektion.

Die Vorrichtung hat im übrigen als weiteren Vorteil eine einfache Betriebsweise sowie einen Preis geringer Höhe.

Beispielsweise Aueführungsformen der Erfindung sollen nun an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:

Pig. 1 schematisch einen 'i¹ eil schnitt durch eine erste Aus fülirungs form der Vorrichtung in einer Lage , wo der Kolben im Zylinder aitzt;

Pig. 2 zeigt scheraatiseh einen Vei 1 Hclm.i tt durch die erste Ausführungsform in einer Lage, wo der Kolben vom Zylinder freigegeben ist;

Pig. 3 zeigt schematisch einen l'eilschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung;

Pig. 4 zeigt schemat.isch einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Voirichtung; und

Fig. 5 zeigt schematise» eine). Schnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung,

209832/0774

_ eingegangen am

Kach der in VIp,, ι dargestellten aueführungsform der iipf indan . ist em f-reter Zylinder "« vorgesehen, in deeeen Innere« ein eroter Kolben 2 gleitet. Dieeer Kolben wird mittel β eines zwoiten Kolbens 3 mittels einer Stange 4 bewegt, die über Befestigungselemente 5 gegen den Kolben 2 festgelegt iet. Tⁱer Kolben ? gleitet in einem aeiten feet mit dem ersten 7yj.?.nder verbundenen Zylinder 6. Der Kolben verschiebt si cb im Zylinder fc infelge Wirkung einee hydraulischen Sye temH bei apielewe.iae mit Kanälen 7 und θ zur Zuführung dee Fluid*» jeweils in die rtäume 9 und 'O, die Rjch zu beiden Seiten dee Kolbens 5 befinden. Dor Kolben 2 ist alt Ventilen 11, beispielsweise in Kugelgestalt, zum VeecblieOen der Kanäle 1? versehen, die In de« Fleisch bzw. in dar Tiefe dee Kolbens ausgenommen sind. Die Verschiebung der Ventile in den Kanälen wird einerseits mittels einer Schulter 1? begrenzt, die am Jände des gegen den Boden des Zylinders 1 vorgesehenen Kanals ausgebildet ist, und andererseits mittels im Kanal angeordneten Anschlägen 14·

Der Kolben 2 ist ait Dichtungselementen 15 versehen, die für eine günstige Abdichtung swlsohen Kolben 2 und Z/llr.der sorgen· Der Zylinder 1 und der Kolben 2 können einen kreisförmigen Querschnitt auf «reisen, und die Elemente 15 können Toruadichtungen aus elastischem Material sein.

Der Kolben 3 ist mit Dichtungeelementen 16 versehen.

Der aus einem widerstandsfähigem Material hergestellte Kolben kann eins gewisse Dicke aufweisen und zum i'sil, ua die Yorriohtung leichter/machen, hinsichtlich seiner 'üiefe ausgehöhlt sein.

Dl· Yersealebung des Kolbens 3 im Inneren das Zylinders 6 1st größer als die Verschiebung des Kolbens 2 im Inneren des Zylinders 1.

209832/0774 ^BAD original

Die Arbeitsweise einer solchen Vorrichtung ist die folgende: Wenn der Kolben 3 sich am Boden des Zylinders 6 befindet, was einer StelLung des Kolbens 2 am Boden des Zylinders 1 entspricht, ao gib": man FIuJd (Wasser, Öl oder beispielsweise Luft)in den Raum 9 über den Kanal 7. Der Kolben 3 gleitet, im Zylinder 6 und entfernt si oh von dessen Boden und nimmt über die Stange 4 den Kolben 2 mit, der sich vom Boden des Zylinders ^l entfernt. Da dia Kanäle 12 mit der äußeren Umgebung in Verbindung stehen, drückt der Druck des V/asaers die Ventile 11 gegen die Schultern Ό der Kanäle und sorgt für deren Verschließen« Auf diese Weise bildet sich, wenn der Kolben 2 wasserdicht im Zylinder 1 gleitet, in diesem ein Hohlraum 17.

Da die Verschiebung des Solana 3 1« Inneren des Zylinders 6 größer als die Verschiebung des Kolbens 2 im Inneren des Zylinders 1 iat, gibt es einen Augenblick, wo der Kolben 2 aus dem Zylinder 1 (Pig. 2) austritt. In diesem Augenblick bricht d.is Wasser aus der Außenumgebung in diesen !'!anal ein und aor^t 'ü> a nie Implosion, welche eine Schal Lv/öU.e erzeugt,, da sich Unterdrück im tfaura 17 eingestellt hat«

Nach dieser 'implosion läßt man Fluid in den Raum 10 des Zylinders 6. Der Kolben 3 kehrt gegen dan Boden des Zylinders 6 zurück und nimmt den Kolben 2 mit, der gegen den Boden des Zylinders 1 zurückkehrt. Die Ventile 11 entfernen sich von den Schultern 13 und geben die öffnungen der mit dem Zylinder 1 in Verbindung stehenden Kanäle 12 frei. Das im Baum 17 enthaltene Wasser wird dann gegen die äußere Umgebung über die Kanäle 12 abgezogen.

ilach der in den Piguren 1 und 2 dargestellten Ausführungeform der Erfindung befindet sich der zweite Zylinder 6 im Inneren des ersten Zylinders 1 und ist konzentrisch zu diesem.

209832/0774

Nach einer zweiten Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung erfolgt die Dichtung zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinder 1 mittels einer Lippendichtung!8, die auf dem Umfang des Kolbens 2 befestigt ist. Diese Dichtung ist in nur einer Richtung verformbar. Sie übernimmt die Holle eines Ventils, indem sie das im Kaum 17 enthaltene Wasser aus dem Zylinder entweichen läßt, wenn der Kolben 2 sich gegen den Boden dieses Zylinders verschiebt und veriieibt in einer Dichtungastellung, wenn der Koten 2 sich gegen das Öffnen des Zylinders 1 vorschiebt. In diesem Fall ißt der Übergang intermittierender Verbindung zwischen dem Inneren des Zylinders und dem äußeren flüssigen Medium der Ringübergang, der zwischen dem Zylinder 1 und dem Kolben 2 existiert.

Nach einer dritten in Pig. 4 dargestellten Ausführungsform <ler Erfindung befindet sich der zweite Zylinder 6 nicht im Inneren des Zylinders 1. Er liegt ihm gegenüber; die beiden Zylinder sind fest miteinander verbunden und über einen gemeinsamen Boden vereinigt, 3er von der dem Kolben 3 mit dem Kolben 2 verbindenden Stange 4 durchsetzt wird.

Der Kolben 2 und der Zylinder 1 haben eine Profilform, die für dae plötzliche Kindringen des Wassers in den Zylinder günstig ist. Der Kolben 2 umfaßt Auslaßkanäle 12, die intermittierend durch Ventile geschlossen werden, welche durch Platten 19 aus einem verformbaren Material gebildet sind, von denen ein £nde am Kolben 2 befestigt ist.

209832/0774

Nach einer vierten Aueführungsform der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung nach der Erfindung liegt der den Kolben 3 enthaltene Zylinder 6 dem Zylinder 1 auf der Seite von dessen öffnung gegenüber. Die beiden Zylinder sind fest miteinander, beispielsweise über Stäbe 20, verbunden. Der Kolben 3 ist immer mit dem Kolben über eine Stange 4 verbunden.

Jede dieser Einrichtungen ist dazu bestimmt, hinter einem See- oder Meereefahreeug in im wesentlichen kontinuierlichem Betrieb geschleppt zu werden. Um den Eintritt des Wassers in den Zylinder 1 zu erleichtern, bevorzugt man, die öffnung dieses Zylinders gegen die Portbewegungsrichtung dee Schiffes zu legen.

Patentansprüche

209832/0774

Claims

.. ^-.. eingegasnon ^ Patentansprüche

1.) Vorrichtung zur Abgabe von Schallwellen durch Implosion mit einem ersten an einem soiner Enden offenen Zylinder, der an seinem anderen Lnde geschlossen ist, mit einem j.ei ersten Zylinder gleitenden Kolben und mit Einrichtungen zur Bewegung dieses Kolbens beeüglich des ersten Zylinders über eine Yerechiebungsentfernung, die größer ale die Länge dieses ersten Zylinders 1st, gekennzeichnet durch Dichtungseinrichtungen, um das Teil des Zylinders zwischen dem geschlossenen Ende und den ersten Kolben gegen das äußere Medium wenigstens während der Vera chiebungsphase des letzteren gegen das offene Ende dieses ersten Zylinders zu isolieren,· und durch Einrichtungen, um intermittierend das äußere Medium und daa 'nnere doa ersten Zylinders in Verbindung zu aetsen.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Einrichtungen, die intermittierend das Äußere Mediu« alt dein Inneren des ersten Zylinders in Verbindung seteen, durch wenigstens einen VerbindungsdurchlaB gebildet sind, der durch den ersten Kolben hindurch ausgebildet ist, wobei der Durchlaß einen SohlleßYentil eugeordnet ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Schließventi! durch eine Freikugei gebildet wird; und daß dieser VerbindungRdurchlaß Aneohlegselementen für diese Kugel zugeordnet ist.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben dick ist und daß diene Einrichtungen, die intermittierend das äußere Medium mit den. Inneren des ersten Zylinders in Verbindung netzen, durch wenigstens einen Kanal gebildet sind, der in der l'iefe oder im Fleisch des ersten Kolbens ausgearbeitet ist, und mit Verbindungsöffnungen zwischen diesem äußeren Medium und dem Inneren des ersten Zylinders versehen sind,

20 98 32/0774

wobei diener Kanal einem Schlioßventil zugeordnet ist.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtungen und die Binrichtungen, um intermittierend das äußere Medium und das Innere diesee ersten Zylinders in Verbindung zu setzen, wenigstens eine elastische Dichtung aufweisen, die den Ringdurchlaß zwischen dem ersten Zylinder und dem ersten Kolben während dieser Verschiebungsphase des letzteren gegen das offene Ende dieses ersten Zylinders verschließen.

6„) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Dichtungseinrichtungen durch wenigstens eine in einer einzigen Richtung verformbare Lippendichtung .gebildet sind, die auf dein Umfang des ersten Kolbens angeordnet ist.

7.) Vorrichtung nach Anspruch ^?, wobei die JS.inrichtungen zur Bewegung diesen ersten Kolbens bezüglich des ersten Zylinders einen dem ersten Kolben zugeordneten zweiten Kolben aufweisen, der in einem zweiten dem ersten Zylinder zugeordneten Zylinder gleitet_ä dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zylinder sich im Inneren des ersten Zylinders und konzentrisch zu diesem befindet«,

8.) Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Einrichtungen zur Bewegung dieses ersten Kolbens bezüglich des ersten Zylinders einen zweiten dem ersten Kolben zugeordneten Kolben aufweisen, der in einem zweiten dem ersten Zylinder zugeordneten Zylinder gleitverschieblich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser zweite Zylinder gegenüber dieeem ersten Zylinder auf dessen Öffnungsseite angeordnet ist.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, welche intermittierend das äußere Medium und das Innere des ersten Zylinder in Verbindung setzen durch wenigstens eine ringförmige, in einer Richtung verformbare Lippendichtung gebildet ist, die auf dem Umfang des ersten Kolbens angeordnet ist.

209832/0774