DE2514665A1

DE2514665A1 - Seismischer schleppstrang

Info

Publication number: DE2514665A1
Application number: DE19752514665
Authority: DE
Inventors: Jun George M Pavey
Original assignee: Whitehall Corp
Current assignee: Whitehall Corp
Priority date: 1974-04-09
Filing date: 1975-04-04
Publication date: 1975-10-23
Also published as: NL7504188A; FR2267557A1; AU7978275A; DE2514665C2; NL169230B; IT1035233B; NL169230C; FR2267557B1; US3930254A; CA992191A; GB1470148A

Description

Seismischer Schleppstrang

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf seismische Unterwasser-Schleppstränge, die in einer vorgegebenen Tiefe für die seismische Untersuchung für die Erkundung von Lagerstätten

geogeschleppt werden, um unter Wasser liegende \Logisehe Formationen zu untersuchen und um ölhaltige unter der Oberfläche liegende terrestrische Strukturen zu erkunden, indem seismische Signale erfaßt werden, die von einer Vielzahl von Unterwassermikrophon-Anordnungen in dem Schleppstrang empfangen werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf seismische Unterwasserschleppstränge, bei denen eine Vielzahl von Unterwassermikrophonen enthaltenden Schleppstrangabschnitten in Reihe miteinander verbunden sind, wobei die Abschnitte Anordnungen zur Beseitigung oder weitgehenden Verringerung von Schalldruckfeldern einschließen, die in dieser Form von Schwingungsbewegungen der verschiedenen Bauteile innerhalb der Schleppstrangabschnitte und innerhalb der Unterwassermikrophone selbst erzeugt werden.

Es wurde bereits eine große Anzahl von seismischen Unterwasser-Schleppsträngen entwickelt, um seismische Untersuchungen von terrestrischen unter der Oberfläche liegenden Strukturen durch-

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zuführen, die unter Wasser liegen. Im allgemeinen haben die Unterwasser-Schleppstränge, die bei modernen seismischen Unterwasser-Untersuchungssystemen verwendet werden, einen allgemeinen Aufbau, wie er beispielsweise in den US-Patentschriften 2 465 oder 2 729 300 beschrieben ist. Bei diesen Konstruktionen schließen die Schleppstränge ein Zuführungskabel und eine lange Reihe von in Reihe geschalteten aktiven Schleppstrangabschnitten ein, die jeweils üblicherweise aus einem Plastikrohr gebildet sind, das mit einer Flüssigkeit mit ausgewählten Auftriebseigenschaften gefüllt ist und eine Anordnung von Unterwassermikrophonen, Zugseilen, Verstärkungsabstandsstüeke, Transformatoren und Transforina torhalter, mechanische und elektrische Leitungen oder Verbindungen sowie Endkappen umgibt« Derartige seismische Unterwasserschleppstränge können in vielen Fällen eine Länge von 1,5 km und mehr aufweisen, wobei jeder Abschnitt typischerweise eine Länge von 30 m oder mehr aufweist. Während der seismischen Untersuchungen oder während der Erkundung von Lagerstätten werden derartige Schleppstränge von einem Schiff für seismische Untersuchungen mit einer ausgewählten Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche geschleppt und werden in der gewünschten Unterwassertiefe mit Hilfe irgendeiner von verschiedenen Arten von Einrichtungen gehalten£ wie ZeB« Äuftriebsregelsysteme oder Tiefensteuerungseinriehtungen.

Es wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, das Verhältnis des Signals zu unerwünschten Störungen bei derartigen unter Wasser geschleppten akustischen Anordnungen für die seismische Untersuchung zu verbessern. Die Störquellen* die den elektrischen Signalausgang von den Unterwassermikrophonen bei seismischen Untersuchungsanwendungen überdecken oder teilweise überdecken können, sind das Rauschen in dem Vers tärkungssys tem, das in dem Medium erzeugte thermische Rauschen, von anderen Quellen abgestrahlte Störungen, der Störausgang von den Unterwassermikrophonen auf Grund der unregelmäßigen Bewegung, die dem Unterwassermikrophon durch die turbulente Strömung des Wassers gegenüber dem Gehäuse des Unterwassermikrophons erteilt wird,

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und Schwingungsstörungen, die über die Befestigungs-Halte- und/ oder Schleppseile übertragen werden. Die letzten beiden Arten von Störungen ergaben bei einigen bekannten seismischen Schleppsträngen erhebliche Beeinträchtigungen der aufgefangenen Nutz-Schallinformation und es ergab sich eine Einschränkung der Schleppgeschwindigkeit. Selbstverständlich kann die Auswirkung dieser letzten beiden Arten von Störungen dadurch verringert werden, daß die räumliche Größe des Unterwassermikrophons verringert wird, eine derartige Verringerung der Größe ruft Jedoch eine Verringerung der Empfindlichkeit hervor, was schließlich bedeutet, daß der Störausgang auf Grund des Rauschens in dem Verstärkersystem und des thermischen Rauschens gleich den Störungen auf Grund anderer Ursachen wird oder diese sogar übersteigt. Weil die Geschwindigkeit, mit der eine Unterwasseruntersuchung in einer gewissen Tiefe mit einem Schleppstrang durchgeführt werden kann, durch das Signal-/Störverhältnis begrenzt ist, ergibt eine Verbesserung des Signal-/Störverhältnisses entweder einen verbesserten Signalausgang von den Unterwassermikrophonen in den Schleppstrangabschnitten wenn dieser mit der gleichen Geschwindigkeit wie vorher geschleppt wird oder es wird ein Schleppen mit höheren Geschwindigkeiten ermöglicht, so daß sich verringerte Untersuchungskosten ergeben, obwohl elr-o Ar-rfTgssignalqualität erzielt wird, die so gut ist, wie sie bei bekannten seismischen Schleppsträngen möglich 1st. In der deutschen Auslegeschrift 2 132 033 ist ein spezieller Unterwassermikrophon-Aufbau beschrieben, der die Beschleunigungsempfindlichkeit der Unterwassermikrophon-Elemente verringert, ohne daß deren Druckmeßfähigkeit beeinträchtigt wird, so daß sich eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Schalldruckänderungen in dem erforderlichen Frequenzbereich und eine niedrige Empfindlichkeit gegenüber Beschleunigungen ergibt, die durch Vibrationen in dem Schleppstrangsystem hervorgerufen werden.

Nachdem das Ansprechen des Unterwassermikrophones auf Grund von Trägheitseffekten durch die Unterwassermikrophon-Konstruktion nach der deutschen Auslegeschrift 2 132 033 praktisch beseitigt

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wurde, verbleibt ein unerwünschtes Ansprechen auf Grund tatsächlicher Schalldruckfelder, die durch Schwingungsbewegungen der verschiedenen Bauteile in dem Schleppstrang unter Einschluß der Endkappen oder Kopplungseinrichtungen, der Abstandsstücke, der Transformatoren und der Transformatorenhalter sowie der Unterwassermikrophone selbst hervorgerufen werden. Diese Störungen sind nur unter großen Schwierigkeiten von den gewünschten seismischen Signaleizu unterscheiden, die auf Grund von Schalldrücken entstehen, die von außerhalb des Schleppstranges kommen, weil beides tatsächliche Schalldruckfelder sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen seismischen Unterwasser-Schleppstrang der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine Anordnung zur Befestigung von Unterwassermikrophonen in den Abschnitten des Schleppstranges derart aufweist, daß ein unerwünschtes Ansprechen der Unterwassermikrophone auf Schalldruckfelder, die durch Schwingungsbewegungen der Bauteile innerhalb der Schleppstrangabschnitte erzeugt werden, beseitigt oder weitgehend verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung ge13st.

Weitere vorteilhafte'"Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung eingeben sich aus den Ünteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des seismischen Schleppstranges und insbesondere durch die neuartige Befestigungsanordnung der Unterwasserraikrophone in den Abschnitten des Schleppstranges ergeben sich gleiche uüq entgegengesetzte Signale von dem ungewünsehten Schalldruckfeld in einem zugehörigen Paar von Unterwassermikrophonen derart _s daS die unerwünschten Signale sich aufheben, ohne daß die gewünschten seismischen Signale beeinträchtigt werden, die aus Schalldrücken entstehen, die von außerhalb des Schleppstranges kommen»

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine schematische Ansicht eines seismischen

Unterwasser-Schleppstranges, der aus einer Vielzahl von in Reihe miteinander verbundenen Schleppstrangabschnitten besteht, die Unterwassermikrophon-Anordnungen enthalten, wobei der Schleppstrang während des Schleppbetriebes gezeigt ist>

Pig. 2 eine bruchstückhafte Längsschnittansicht eines

Teils einer Ausführungsform eines Schleppstrangabschnittes, in dem die Unterwassermikrophone befestigt sindj

Fig. 3 eine bruchstückhafte Querschnittsansicht entlang

der Linie 3-3 nach Pig. 2, die Einzelheiten der Konstruktion einer Befestigungshalterung für jedes ünterwassermikrophon zeigtj

Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht

durch die Befestigungshalterung.

In den Zeichnungen ist in Fig. 1 in schematischer Form ein seismischer Unterwasser-Schleppstrang 10 gezeigt, der mit einer Trommel oder einer ähnlichen schematisch mit 1OA bezeichneten Einrichtung auf einem Schleppschiff 11 verbunden ist, so daß der seismische Schleppstrang 10 in üblicher Weise in einer vorher ausgewählten Tiefe durch Süß- oder Seewasser mit Hilfe des Schleppschiffes 11 geschleppt werden kann. Es ist verständlich, daß der Schleppstrang entweder ein seismischer Schleppstrang sein kann, der bei der seismischen Erkundung beispielsweise von

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Lagerstätten verwendet wird oder der Schleppstrang kann ein passiver Unterwasser-Schleppstrang zur Erfassung von Schall für andere Zwecke sein, beispielsweise zur Verwendung in AntiU-Boot-Erfassungssystemen und ähnlichem. Der Schleppstrang 10 schließt ein Zuführungskabel 12 ein, das eine Umkleidung aufweist und typischerweise die von den Unterwassermikrophonen in den aktiven Abschnitten des Schleppstranges führenden Signaldrähte sowie Zugseile und andere Verbindungselemente enthält, die für den Betrieb erforderlich sind. Auf das Zuführungskabel folgt typisoherweise beispielsweise ein elastischer Abschnitt 13$ der von der Konstruktion sein kann, wie sie in der US-Patentschrift 3 319 7J4 beschrieben ist, um nachteilige Auswirkungen zu verringern, die sich aus Schwingungen in dem Zufuhr-Schleppseil auf die Feststellung der seismischen Signale ergeben und auf den elastischen Abschnitt 13 folgen die aktiven Abschnitte 14, die in Reihe miteinander verbunden sind und jeweils eine Anzahl von Unterwassermikrophonen enthalten, die dazu bestimmt sind, auf akustische Druckänderungen anzusprechen, die die seismischen au-erfassenden Signale bilden. Die aktiven Schleppstrangabsctoltte Ik können an gewünschten Stellen durch inaktive Schleppstrangafosahnitte 15 von üblicher Konstruktion getrennt sein. Nicht gezeigte Tiefensteuereinrichtungen würden typischerweise mit dem Schlsppsfcrang verbunden sein, um den Schleppstrang in der gewünschten Arbeitstiefe zu halten und diese Tief ens teuer einrieb tungen ΐ€δηηβη die Form von Steuerflachen-Tiefensteuereinriohtungen oder Druckmeßeinrichtungen zur Regelung des Auftriebes des Schleppstranges in gut bekannter Weise aufweisen.

Die allgemeine Betriebswelse derartiger seismischer Schleppstränge bei der Verwendung für seismische Arbeiten ist in der US-Patentschrift 2 465 696 beschrieben. Die Schleppstrangabschnitte 14, von denen viele in Reihe entlang des Schleppstranges angeordnet sind, und die miteinander Über verschiedene Arten von Kopplungseinrichtungen verbunden sind, bilden typischerweise einen Schleppstrang mit einer Länge von ungefähr 1,5

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oder mehr, wobei die Anordnungen oder Gruppen von Unterwassermikrophonen .in den jeweiligen aktiven Abschnitten in einer gewünschten Anordnung mit Abstand entlang des zugehörigen Schleppstrangabschnittes angeordnet sind. Die Ausgänge der Unterwassermikrophone in jedem Abschnitt können in der üblichen Weise parallelgeschaltet und einem Impedanzanpaßtransformator zugeführt werden, um die elektrischen Spannungssignale von den Unterwassermikrophonen, die in Abhängigkeit von den akustischen von den Unterwassermikrophonen festgestellten Schalldruckänderungen erzeugt werden, Signalverarbeitungseinrichtungen auf dem Schleppschiff 11 zuzuführen oder die Unterwassermikrophone können mit den Signalverarbeitungsgeräten auf andere Weise beispielsweise über lange verdrillte Leiterpaare verbunden werden, die sich durch das Zuführungskabel zu den Signalverarbeitungsgeräten erstrecken und an ihren von den Unterwassermikrophonen entfernten Enden mit Verstärkereinrichtungen verbunden sind, die für derartige Anwendungen geeignet sind. Die Signaldrähte von den Unterwassermikrophonen, den Unterwassermikrophonanordnungen und/oder den Transformatoren für jeden Abschnitt sowie die Signaldrähte, die durch einen speziellen Schleppstrangabschnitt für die Verbindung mit Signaldrähten Jn zugehörigen weiter zum Ende hin gelegenen aktiven Schleppstrangabschnittei;, u. . ?;u den speziellen Unterwassermikrophoneinheiten führen, sind in irgendeiner Weise mit Kopplungseinrichtungen verbunden, die zwischen aneinander angrenzenden Schleppstrangabschnitten vorgesehen sind und die üblicherweise durch Mehrfachkontaktstecker und -büchsen gebildet werden.

Jeder Schleppstrangabschnitt besteht typischerweise aus einer äußeren rohrförmigen Hülse oder einem Sehlauch, der in gewissem Ausmaß flexibel ausdehnbar ist und der beispielsweise aus PoIyvinylmaterial hergestellt ist und die inneren Bauteile des aktiven Schleppstrangabschnittes, wie z.B. die Zugseile, die Signalkabel, die Unterwassermikrophoneinheiten uaw. umgibt und einschließt. Die Hülse oder die Hülsensegmente für jeden aktiven

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Schleppstrangabschnitt sind vorzugsweise an jedem Ende mit dem Endkopplungsteilen dicht verbunden, durch die die Signalleiter und Zugseile hindurchlaufen, so daß jeder Schleppstrangabschnitt eine oder mehrere abgedichtete Kammern bildet, die mit öl oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt sind, um dem Schleppstrang einen im wesentlichen neutralen Auftrieb zu erteilen, wenn er mit der Flüssigkeit gefüllt und in das Wasser mit der gewünschten Tiefe eingetaucht ist. Der Druck der Flüssigkeit innerhalb des Schleppstrangabscnnittes reicht vorzugsweise aus, um die Hülsen der Schleppstrangabsohnitte etwas gegenüber dem anfänglichen Zusammenbauzustand zu dehnen und, wenn dies erwünscht ist, können Auftriebsflüssigkeitsventile, Tiefenmeßeinrichtungen und Steuerschaltungen verwendet werden, um die Menge der Flüssigkeit in dem Schleppstrangabschnitt in Abhängigkeit von dem Druck zu steuern, der von der Tiefenmeßeinrichtung gemessen wird, um automatisch einen vorgegebenen Auftriebsgrad aufrechtzuerhalten. Ein Beispiel derartiger Steuereinrichtungen ist in der US-Patentschrift 3 371 793 beschrieben, während ein weiteres Beispiel in der US-Patentanmeldung 332 8ΐβ vom 16. Februar 1973 beschrieben ist.

In Fig. 2 ist ein bruchstückhafter Längsschnitt eines Teils eines■aktiven Schleppstrangabsehnittes gezeigt, der zwei Unterwassermikrophoneinheiten einschließt· Die äußere rohrförmige Hülse ist mit 16 bezeichnet, die Zugseile;, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Stahl-Zugseile umfassen^ die dreieckförmig der Betrachtimg in Querrichtung angeordnet sind, sind mit der Besugsziffer 17 bezeichnet und die Unterwassermikrophoneinheiten oder Unterwassermikrophonelemente sind mit dem Bezugsseichan 18 bezeichnet.

Die Unterwassermikrophon-Elemente 18 sind vorzugsweise von der Konstruktion, wie sie in der deutschen Auslegeschrift 2 132 beschrieben ist und umfassen ein ringförmiges piezoelektrisches Element 19, an dem zwei metallische Membranen 20 angeklebt oder

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befestigt sind, die so geformt sind, daß sie nach innen gewölbte konkave oder scheibenförmige Mittelteile aufweisen, wie dies in der vorstehend genannten Auslegeschrift näher erläutert ist. Diese Unterwassermikrophon-Anordnung hat praktisch die Empfindlichkeit der Unterwassermikrophonelemente gegenüber Beschleunigungen oder Trägheitseffekte beseitigt, ohne daß die Druckmeßeigenschaften beeinträchtigt werden. Es verbleibt jedoch ein unerwünschtes Ansprechen auf tatsächliche Schalldruckfelder, die durch Schwingungsbewegungen der verschiedenen Bauteile in dem Sehleppstrang hervorgerufen werden und dieses Ansprechen soll durch die erfindungsgemäße Anordnung beseitigt werden.

Erfindungsgemäß sind die Unterwassermikrophone 18, die ein benachbartes aufeinanderfolgendes Paar gemäß Pig. 2 bilden, jeweils mit den Bezugsziffern l8a und l8b bezeichre t und in zwei Unterwassermikrophon-Anordnungen 22A und 22B eingefügt, die nahe beieinander an den gegenüberliegenden Stirnflächen von zwei fest eingesetzten geformten Stopfen 23 befestigt sind, die im einzelnen in Fig. 2 mit 2J5A und 2j5B bezeichnet sind und die fest anjden Stahl-Zugseilen 17 befestigt sind. Zu diesem Zweck weisen die Stopfen 23 axiale Löcher oder Bohrungen auf, die sich vollständig durch diese Stopfen hindurch erstrecken und von denen drei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind. Diese Bohrungen verlaufen parallel zur Mittelachse der geformten Stopfen 23, wie dies bei 24 gezeigt ist und nehmen die Zugseile 17 auf. Die Bohrungen 24 weisen einen vergrößerten Bohrungsabschnitt 24A auf, die sich zu einer Stirnfläche des Stopfens hin öffnet und sich nur über einen Teil der axialen Länge des Loches 24 erstreckt, um ein geeignetes Dichtungsmaterial, wie z.B. ein Eppxy-Klebemittel aufzunehmen, das in den Bohrungsteilen 24A der Bohrungen 24 ausgehärtet wird, die die Zugseile 17 umgeben, um die Zugseilöffnungen 24 abzudichten. Weiterhin sind zur Verankerung der zylindrischen Stopfen 23 an den Zugseilen an den richtigen Längslagen in Axialrichtung der Schleppstranghülse sich nach außen öffnende Hohlräume 25 in dem zylindrischen Umfang jedes geformten Stopfens vorgesehen, die sich nach innen er-

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strecken und auf die einen kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnitte der Löcher 24 für die Zugseile treffen und mit diesen in Verbindung stehen. Diese Hohlräume 25 dienen zur Aufnahme von Lot oder einem ähnlichen Material, das eingegeben wird, um sich mit dem Zugseil zu verbinden, wenn der Stopfen an der richtigen Stelle .bezüglich dieses Zugseils angeordnet worden ist. Die beiden Stopf en teile 2jj5A und 2^B, die das zugehörige Paar von Unterwassermikrophon-Anordnungen 22A und 22B haltern, liegen nahe beieinander und weisen beispielsweise einen Abstand von ungefähr 10 cm auf, so daß die einem Stopfen durch die Stahlzugseile I? erteilte Bewegung in Phase, Amplitude und Frequenz nur sehr wenig von der Bewegung abweicht, die dem anderen Stopfen des zugehörigen Paares erteilt wird« Das nächste Paar von stopfen und zugehörigen Unterwassermikrophoneinheiten weist dann einen

zu geeigneten Abstand, beispielsweise ungefähr 1,8 m von dem^erst erwähnten Paar entlang des Schleppstranges auf, so daß das zugehörige Paar von Unterwassermikrophon-Einheiten mit Abstand von dem nächsten zugehörigen Paar von Unterwassermikrophon-Einheiten entsprechend der üblichen Praxis mit Abstand angeordnet ist.

Der Zwischenraum am zylindrischen Umfang der Stopfen 23 ist gegen eine Strömung des Öls oder einer anderen FUllflüssigkeit zwischen der zylindrischen Umfangswand der Stopfen und der Innenoberfläche der äußeren Hülse 16 dadurch abgedichtet, daß die äußere Hülse auf den Stopfen mit Hilfe einer üblichen Schlauchschelle aufgepreßt ist, die bei 26 angedeutet ist und die beispielsweise eine Preßschelle sein kann. Obwohl das hier gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel Schlauohschellen 26 verwendet, um eine Abdichtung am zylindrischen Umfang der Stopfen zu erzielen, ist es verständlich, daß die Stopfen einen ausreichend großen Außendurchmesser aufweisen können, damit der Preßsitz zwischen der äußeren Hülse l6 und der zylindrischen Wand des Stopfens ausreicht, um eine Strömung des Öls oder einer anderen Füllflüssigkeit von einer Seite des Stopfens zur anderen zu verhindern und in diesem Fall sind keine Schlauchschellen erforderlich.

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Es ist zu erkennen, daß die Stopfen 23 in dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel weiterhin eine zentrale Axialbohrung 27 aufweisen, die Über einen Teil ihrer axialen Länge erweitert ist, wie dies bei 27A gezeigt ist, um den Durchgang eines Bündels von Signaldrähten zu ermöglichen, das in Fig. 2 mit 28 bezeichnet ist, wobei sich dieses Bündel von dem Stecker oder einer anderen Verbindungseinrichtung in der Endkupplung des Schleppstrangabschnittes zu den Unterwassermikrophon-Anordnungen in diesem Schleppstrangabschnitt erstreckt. Dieses Bündel von Signaldrähten kann weiterhin Drähte einschließen, die sich vollständig durch den Schleppstrangabschnitt hindurch erstrecken, um mit Unterwassermikrophoneinheiten in anderen zugehörigen Schleppstrangabschnitten verbunden zu werden. Der verengte Teil der Mittelbohrung 27 ist so bemessen, daß er im wesentlichen den Durchmesser des Leiterbündels 28 entspricht, während der erweiterte Abschnitt 27A zur Füllung mit einem Dichtungsmittel bestimmt ist, das dem ähnlich ist, das in dem erweiterten Teil 24A der Zugselllöcher verwendet wurde, damit eine flüssigkeitsdichte Abdichtung erzielt wird, die das Bündel von Leitern an der Stelle umgibt, wo es den Stopfen durchläuft.

Um am Ausgang des durch die Unterlassermila-'ophon-Elemente 18A und 18 B gebildeten Unterwassermikrophonpaares das unerwünschte Ansprechen auf Grund der tatsächlichen Schalldruckfelder zu beseitigen, die durch Schwingungsbewegungen der Bauteile in dem Schleppstrang und die Bauteile in den Unterwassermikrophonen selbst hervorgerufen werden, sind die Unterwassermikrophon-Elemente l8A und 18b Jeweils in einem zylindrischen Teil einer sternförmigen Unterwassermikrophon-Halterung 30 befestigt. Die Unterwassermikrophon-Elemente l8A und l8B sind in diesen Halterungen gegen eine Axialbewegung gegenüber dem Schleppstrangabschnitt durch eine Anzahl von langgestreckten Haltestücken 31 befestigt, die die Form von leicht gebogenen oder bogenförmig langgestreckten Stäben mit einer Länge aufweisen können, die der axialen Länge des zylindrischen Teils 32 der Halterung 30 ent-

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spricht und die eine querverlaufende kanalförmige Ausnehmung in der Mitte ihrer LMnge aufweisen, die so bemessen ist, daß sie den Randteil des Unterwassermikrophon-Elementes fest aufnimmt. Die sternförmige Unterwassermikrophon-Halterung ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein geformter Plastikkörper, der beispielsweise aus Polykarbonat hergestellt ist und einen zylindrischen Schalenteil 32 aufweist, der das zugehörige Unterwassermikrophonelement umgibt und aufnimmt. Dieser zylindrische Schalenteil 32 ist durch eine zylindrische Wand 33 und eine kreisförmige Endwand 34 gebildet, die ein Muster von Öffnungen aufweist, wie dies durch die Löcher 35 angedeutet ist. Drei L-förm'ige Beine 36 erstrecken sich von einem Ende des zylindrischen Schalenteils entgegengesetzt zur Endwand 34 und enden in sich radial nach außen erstreckenden Flanschteilen. Diese Flanschteile weisen Öffnungen zur Aufnahme von Schrauben zur Befestigung der Beine gegen die Stirnfläche des zugehörigen Stopfens 23 auf, um das Unterwassermikrophon-Element in geringem Abstand von der Stirnfläche des benachbarten Stopfens zu halten, beispielsweise in einem Abstand von ungefähr 3»3 cm von der Stirnfläche des Stopfens.

In dem dargestellten Atisführungsbeispiel beträgt die gesamte axiale Länge der sternförmigen Halterung ungefähr 4,5 cm von der Berührungsfläche der Beinflansche bis ssur äußeren Oberfläche der zylindrischen Endwand 34 und der Außendurchmesser des zylindrischen Schalenteils kann beispielsweise tangefMter 2₅85 cm betragen, während die axiale Länge des schalenförmig©*! Teils ungefähr 2,3 om beträgt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine kreisförmige Y-förmige sich nach innen öffnende Ausnehmung am Ende der zylindrischen Schale entgegengesetzt Eur Endwand 34 ausgebildet, die in Fig„ 4 mit 37 bezeichnet ist und die das Einsetzen einer entfernbaren kreisförmigen inneren Endwand 38 unter Reibsitz ermöglicht. Wenn dies erwünscht ist, kann die entfernbare innere Endwand 38 dann eingeklebt, durch Wärme verschweißt oder auf andere Weise an ihrem Platz befestigt

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werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Endwand J>k mit vier einen größeren Durchmesser aufweisenden Löchern Versehen, die beispielsweise einen Durchmesser von 0,63 om aufweisen, um die-Druckwellen im Inneren der zylindrischen Schale zuzuführen, damit das zugehörige Unterwassermikrophon-Element aktiviert wird. Weiterhin kann die Endwand j?4 zwei einen geringeren Durchmesser aufweisende Bohrungen zur Befestigung von Leiteranschlüssen aufweisen, an denen Leiterdrähte zu den Leitungen des zugehörigen Unterwassermikrophon-Elementes angeschlossen werden. Die sternförmige Unterwassermikrophon-Halterung 30 ist an den benachbarten gegenüberliegenden Stirnflächen des zugehörigen Stopfens 23 durch Befestigungsschrauben 39 oder andere geeignete Befestigungseinrichtungen befestigt.

Weil die beiden Stopfen 23A und 23B für die Halterung der zugehörigen Ünterwassermikrophoneleniente 22A und 22B fest an den Stahl-Zugseilen I7 befestigt sind und nahe beieinander angeordnet sind, beispielsweise in einem Abstand von 10 cm, unterscheidet sich die einem Stopfen durch die Zugseile erteilte Bewegung in Phase, Amplitude und Frequenz nur sehr wenig von der Bewegung, die dem anderen Stopfen des zugehörigen Paares erteilt wird. Weil die Stopfen 23A und 23B gegenüber dem äußeren Schlauch oder der Hülse l6 und den Zugsellen 17 sowie dem durch die Stopfen hindurchlaufenden Leiterbündel 28 abgedichtet sind, kann nur eine schwache Schallfeidwanderung in dem Schleppstrangabschnitt durch die Stopfen 23 in den Zwischenraum zwischen diese Stopfen erfolgen ohne daß beiden Stopfen eine gleichmäßige Bewegung erteilt wird. Entsprechend bewegen sich die beiden Stopfen 23A und 23B des zugehörigen Paares zusammen, und zwar beide in Abhängigkeit von den Schwingungen, die in dem Schlauch, den Stahlseilen oder in der Flüssigkeit in dem Schleppstrangabschnitt Übertragen werden. Damit bewirkt irgendein unerwünschtes Schalldruckfeld, das in dem Schleppstrang erzeugt oder weitergeleitet wird und das unerwünschte Signale hervorrufen könnte, daß die Stirnflächen der Stopfen 23A und

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2j5B, die einander gegenüberliegen und in Richtung auf das Paar von zugehörigen Unterwassermikrophon-Anordnungen gerichtet sind, sich derart bewegen, daß die beiden gegenüberliegenden Stopfen Stirnflächen und die daran befestigten Unterwassermikrophonelemente gleichzeitige Schallfelder mit entgegengesetztem Vorzeichen erzeugen, so daß, wenn die Ausgänge der beiden Unterwassermikrophon-Elemente 22A und 22B addiert werden, der durch die unerwünschten Schalldruckfelder auf Grund der Schwingungsbewegung der Schleppstrangbauteile hervorgerufene resultierende Ausgang gleich 0 ist. Der Schalldruck, der von außen auf den Schleppstrang trifft und der von den Unterwassermikrophonen festgestellt werden soll, ist jedoch an beiden Unterwassermikrophon-Elementen 22A und 22B in Phase und daher addieren sich die Ausgangssignale auf Grund derartiger von außen kommender Schalldrüake. Die Wirkung dieser von auSen kommenden Schalldrücke ist derart, daß die Stirnflächen der Stopfen sowie das daran befestigte Paar von Unterwassermikrophon-Elementen sich derart bewegt, daß gleiche und entgegengesetzte Signale von den unerwünschten Schalldruckfeldern erzeugt werden, so daß die unerwünschten Signale aufgehoben werden, ohne daß die gewünschten Signale beeinträchtigt werden^ die aus Schalldruckänderungen außerhalb des Schleppstrsnges entstehen.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche

.J Seismischer Schleppstrang aus einer Vielzahl von Schleppstrangabschnitten, die in Reihe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schleppstrangabschnitt eine langgestreckte Schleppstranghülse (16) mit allgemein zylindrischer schlauchförmiger Form und vorgegebenem innerem und äußerem Durchmesser konzentrisch zu einer Schleppstangachse umfaßt, daß die Hülse (16) Signaldrähte (28) und Zugseile (17) einschließt, die sich durch das Innere der Hülse (16) erstrecken, daß eine Anordnung von Unterwassermikrophon-Einheiten (22A, 22B) in dem Schleppstrangabschnitt in nahe benachbarten Paaren von zueinander zugeordneten Unterwassermikrophoneinheiten angeordnet ißt, die auf Schalldruckänderungen ansprechen, die außerhalb des Schleppstrangabschnittes entstehen und elektrische Ausgargssignale erzeugen, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Ausgangssignale von jedem zugehörigen Paar von Unterwassermikrophoneinheiten additiv miteinander verbinden, um einen addierten Ausgang des Unterwassermikrophon-Paares zu liefern, daß Einrichtungen (23, 30) zur Halterung i^- Unterwassermikrophon-Einheiten (22A, 22B) in der Hülse (16) derart vorgesehen sind, daß unerwünschte Ausgangssignale, die durch Schalldruckfelder auf Grund von Schwingungsbewegungen von Bauteilen des Schleppstrangabschnittes hervorgerufen werden, in dem addierten Ausgangssignal von den zugehörigen Unterwassermikrophonen aufgehoben werden, daß diese Halterungeeinrichtungen zwei zylindrische Körper umfassen, die Stopfenteile (23A, 23B) bilden, die konzentrisch zur Schleppstrangachse angeordnet sind und einen äußeren Durchmesser aufweisen, der im wesentlichen dem inneren Durchmesser der Hülse (l6) entspricht und die fest in dieser Hülse eingepaßt sind und öffnungen (24, 27) aufweisen, durch die die Zugseile (17)

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und die Signaldrähte (28) abgedichtet hindurchlaufen, daß Abdichteinrichtungen vorgesehen sind, die die Stopfen (2^A, 23B) gegen die Oberflächen der Drähte und Zugseile und gegenüber der Hülse (l6) abdichten, um im wesentlichen ein Eindringen von Schalldruekfeidern, die in dem Schleppstrangabschnitt wandern, in den Zwischenraum zwischen dem zugehörigen Paar von Stopfenteilen (23A, 2j3B) zu verhindern, daß Einrichtungen (25) zur festen Befestigung der Stopfen (23A, 2^B) an den durch sie hindurchlaufenden Zugseilen (17) vorgesehen sind, daß zwei mit Abstand angeordnete Unterwassermikrophon-Befestigungsteile (30) fest in dem Zwischenraum zwischen dem Paar von Stopfen (23A, 23B) angeordnet ist, die auf Befestigungsflächen der jeweiligen Stopfenteile (2]5A, 2JB) des Paares quer zur Schleppstrangachse befestigt sind, wobei diese Stirnflächen nach innen in diesen Zwischenraum ragen und einander gegenüberliegen, daß die Befestigungsteile (30) die Unterwassermikrophon-Einheiten in festem Abstand von den zugehörigen Befes&gungsstirnflächen der Stopfen (23A, 23B) halten, wodurch eine den Befestigungsflächen erteilte und durch die Schwingungsbewegung der Schleppstrangbauteile hervorgerufene Bewegung an beiden Stirnflächen im wesentlichen identische Phase, Amplitude und Frequenz aufweist, so daß identische Schalldruckfelder mit entgegengesetztem Vorzeichen hervorgerufen werden, die das Paar von Unterwassermikrophon-Einheiten derart erregen* da@ Signale mit entgegengesetztem Vorzeichen erzeugt werden, die sich in eiern addierten Ausgang aufheben, daS jedes der Befestigungsteile (30) ©in starrer Körper mit einem zylindrischen schalenförmig©!! Teil (33) ist, der mit Abstand von der Befestigungsflache des zugehörigen Stopfens angeordnet ist und die g-ugefeOrige Unten-iasserndkrophoneinheit (l8) umgibt vnü am Umfang iiaites't«, irobei die Unterwasssrmikrophon-SlnhQifcen glelefeasfisig mit sters sohalenförmigen Teil angeordnet sind waü wobei in d®r dasugeiiefe'igen Befestigungsstirnfläoh© ent@eg@&g@sQtgt@n Indwasd (34) elos schalenförmigen Teils Schallcli-xiGlc-Terbinäiingsiffiiiingen (55)

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vorgesehen sind, und daß der starre Körper (30) mehrere Schenkel (36) aufweist, die sich einstückig von dem schalenförmigen Teil aus konzentrisch zur Schleppstrangachse zu der* zugehörigen Befestigungsfläche erstrecken und starr an dieser befestigt sind.
2. Schleppstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterwassermikrophon-Einheiten jeweils eine allgemein zylindrische Form mit einer äußeren zylindrischen Oberfläche aufweisen, die konzentrisch zur Schleppstrangachse angeordnet ist und daß an dem die zylindrische Oberfläche bildenden Ring Membran-Endkappen am Umfang befestigt sind.
3. Sohleppstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterwassermikrophon-Einheiten eine allgemein zylindrische Form mit einem ringförmigen piezoelektrischen Ring aufweisen, der eine äußere zylindrische Oberfläche aufweist, die konzentrisch zur Schleppstrangachse angeordnet ist, und daß die entgegengesetzten Enden des Ringes durch zwei dünne kreisförmig nach innen konkave schalenförmige Membranen bedeckt sind.

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