DE2831472A1 - Ozeanographische geraete tragende tauchvorrichtung mit selbsttaetiger tiefensteuerung - Google Patents

Description

Ozeanographische Geräte tragende Tauchvorrichtung mit selbsttätiger Tiefensteuerung

Die Erfindung betrifft eine "Fisch" genannte Tauchvorrichtung mit zwei Rümpfen positiver Schwimmfähigkeit, deren Form besonders so ausgebildet ist, daß der gesamten Anordnung eine hydrodynamische Stabilität verliehen wird. Sie dient als Träger für ein oder mehrere ozeanographische Studiengeräte wie beispielsweise Quellen zur Emission seismischer Wellen, seismische Empfänger und Flöten, Sonare, Echosonden oder andere Meßgeräte, in Zuordnung zu einem System zur Steuerung eines beweglichen tauchenden Querruders zur Regelung der Tauchtiefe.

Dieser Fisch kann allein verwendet werden oder in einer Folge von Fischen, die so beispielsweise eine Emissionsvorrichtung oder eine Empfangsvorrichtung sehr großer Länge bilden können.

Der oder die Fische sind einer Anordnung von Kabeln zugeordnet, nämlich Zug-, Energiespeise- und Steuerkabel für das Steuer- und Betätigungssystem sowie Kabel für die Steuerung der Emissions-, Empfangs- oder Meßelemente, wobei diese Anordnung von Kabeln mit einem Schiff verbunden ist, das die Gesamtheit der Vorrichtung schleppt.

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Nach der US-PS 3 704 681 ist ein Tauchkabel vorgesehen, welches einerVorrichtung zur Einstellung oder Regelung seiner Tauchtiefe zugeordnet ist. Diese Vorrichtung umfasst eine Schwimmeinrichtung, die das Kabel völlig umgibt und welche eine Drehung um dieses mittels eines Steuersystems mit einem Kolben durchführen kann, der durch eine elektrische Anordnung gesteuert ist₃ deren Funktion an die Änderungen der Tauchtiefe geknüpft ist. Diese Vorrichtung ist besonders für Kabel geeignet.

Ausgehend von einer ozeanographische Geräte tragenden Tauchvorrichtung, die von einem Fahrzeug auf eine selbsttätig geregelte Tauchtiefe schleppbar ist und mit diesem über Verbindungseinrichtungen verbunden ist und die wenigstens eine Gruppe aus wenisgstens zwei Elementenpositiver Schwimmfähigkeit umfasst und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um diese fest miteinander zu verbinden und mit einem beweglichen Tauchquerruder, das von einer Steuervorrichtung betätigt ist, die empfindlich für die Veränderungen der Tauchtiefe ist und dazu bestimmt ist, die Trägervorrichtung auf einer Bezugstiefe zu halten;

die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die beiden Elemente positiver Schwimmfähigkeit durch Rümpfe gebildet werden, deren Volumen über ihren größten Teil gegen den oberen Teil der aus den beiden Elementen bestehenden Anordnungen konzentriert ist und daß das bewegliche Querruder zwischen den beiden Elementen mit positiver Schwimmfähigkeit und vor diesen angeordnet ist und daß die Einrichtungen zur steifen Verbindung der beiden Elemente positiver Schwimmfähigkeit miteinander wenigstens eine ozeanographische Geräte tragende Profilplattform umfassen.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung können also eine große Vielzahl ozeanographischer Geräte unter vollkommener Stabilität gelagert werden. Eine Drehung um die Längsachse

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ist nicht möglich; die Ausbildung ist derart, daß gegen den Boden oder die Oberfläche gerichtete Tauchbewegungen durchgeführt werden. Die ihr zugeordnete Steuervorrichtung ist sehr empfindlich gegen Änderungen der Tauchtiefe und reagiert schnell durch eine Rückstellung des "Fisches" auf eine gewählte Bezugstiefe.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines "Fisches" nach der Erfindung mit einer Quelle zum Aussenden seismischer Wellen und ihrer Betätigungsanordnung zeigt und mit einer Steuereinrichtung mit zwei Zylindern versehen ist; zeigt schematisch eine Steuereinrichtung mit einem mit Druckluft gespeisten Zylinder; stellt schematisch eine Steuervorrichtung mit einem mit Druckluft gespeisten Balgen dar; zeigt schematisch eine Steuervorrichtung mit einem Balgen in dem Unterdruck hergestellt wurde; ist ein Schnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Fisch; ist eine Draufsicht auf den Fisch nach Fig. 1; zeigt einen Fisch nach der Erfindung mit mehreren Quellen zur Abgabe seismischer Wellen, jeweils mit Betätigungsanordnung;

Fig. 8 zeigt einen "Fisch" nach der Erfindung mit zwei Quellen zur Abgabe seismischer Wellen, die gleichzeitig von einem einzigen Steuer- und Betätigungssystem aus betätigt werden; und

Fig. 9 zeigt eine Anordnung mit mehreren "Fischen", die durch eine Kabelanordnung hinter einem Schiff geschleppt wird.

Nach den Figuren 1 und 6 besteht ein Fisch nach der Erfindung im wesentlichen aus einer Verkleidung mit zwei Rümpfen 1 positiver Schwimmfähigkeit. Jeder dieser Rümpfe hat eine Neigung des vorderen Teils nach hinten und nach unten sowie eine große Breite des oberen Teils und läuft im unteren Teil

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sehr schmal zu, derart, daß eine ausgeglichene Anordnung gebildet wird, deren Schiffsmitte oder Schwimmfähigkeitszentrum klar oberhalb des Schwerpunktes liegt. Eine solche Anordnung ist im Wasser sehr stabil und hat nur eine einzige Gleichgewichtslage.

Die beiden Rümpfe 1 sind über profilierte Querstege 2 und 3 verbunden, von denen wenigstens einer, der vordere Quersteg 2, mit einem beweglichen Tauchruder 4 versehen und dazu bestimmt ist, die Tauchtiefe des "Fisches" zu regeln, wenn dieser sich im Wasser bewegt. Ein anderer mittiger Quersteg 5, der an den beiden Rümpfen fest ist, trägt nach dem gewählten Beispiel eine Quelle zur Abgabe seismischer Wellen 6 von der in der französischen Patentschrift 1 583 737, genannfFLEXICHOC", beschriebenen Art. Diese Implosionsquelle wird hydraulisch vom Schiff aus betätigt. Eine Magnetventilsteueranordnung ist in einer abgedichteten Kammer 7, die am hinteren Quersteg 3 des Fisches befestigt ist, angeordnet. Sie ist mit der seismischen Quelle über flexible Betätigungsleitungen 8 verbunden.

Das bewegliche Querruder 4 ist einem aus zwei Teilen bestehenden Steuergerät 9 zugeordnet, das dazu bestimmt ist, den Fisch auf der gewählten Tiefe zu halten. Eine Ausführungsform dieses Steuergerätes wird unten genauer beschrieben.

Die Gesamtheit der elektrischen und hydraulischen Betätigungskabel zur Betätigung der verschiedenen dem Fisch zugeordneten Elemente ist in einer Hülle 10 zusammengefasst und mit dem Schiff verbunden, auf dem sich eine nicht dargestellte elektrische Betätigungsanordnung befindet.

Das Steuergerät 9 kann nach den Figuren 1 und 2 aus einem Zylinder 11 bestehen, in welchem ein Kolben 12 gleitet, der mit einer sehr kurzen Stange 20 versehen ist. Ein Arm 13 ist an einem Ende an der Stange 20 mittels einer Achse 14 und am anderen Ende an einem fest mit dem beweg-

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lichen Querruder 4 verbundenen Hebel 15 mittels einer Achse 16 angelenkt. Das Querruder 4 kann um die Achse 17 verschwenken. Eine Rückstellfeder 25 ist einerseits am Zylinder 11, andererseits am Hebel 15 befestigt. Die geschlossene Kammer 18 des Zylinders 11 enthält Luft bei einem Druck, der einen Ausgleich zum hydrostatischen Druck auf der für den Fisch gewählten Tiefe schafft. Auf dieser Tiefe ist das Querruder 4 auf eine neutrale Stellung eingestellt. Eine mit einem Ventil 27 versehene Leitung 26 erlaubt es, die Kammer 18 mit Druckluft zu speisen.

Geht der Fisch unter diese Tiefe, so nimmt der hydrostatische Druck zu und wird größer als der Druck der Luft in der Kammer 18. Er beaufschlagt den Kolben 12, der in den Zylinder 11 eindringt und bei seiner Bewegung die Stange 20, den Arm 13 und den Hebel 15 mitnimmt, wobei letzterer, indem er sich kolbenseitig bewegt, das Querruder 4 um seine Achse 17 verschwenken lässt.

Die Anströmkante des Querruders 4 wird so angehoben, der Fisch geht nach oben. Wenn beim Aufsteigen die gewünschte Höhe überschritten wird, nimmt der hydrostatische Druck ab, der Kolben verschiebt sich gegen das offene Ende des Zylinders 11 und nimmt bei seiner Bewegung die Kolbenstange 20, den Arm 13 und den Hebel 15 mit. Während sich dieser auf der dem Kolben abgelegenen Seite verschiebt, lässt er das Querruder 4 verschwenken; die Anströmkante geht nach unten und sorgt für ein Tauchen des "Fisches". Es ist Aufgabe der Feder 25, das Aufsteigen des Fisches an die Oberfläche für den Fall eines Luftaustritts in der Kammer 18 zu sorgen, indem sie die Anströmkante des Querruders nach oben zurückstellt.

Nach einer ersten in Fig. 3 gezeigten Variante der Steuervorrichtung ist ein Balgen 19 mit Druckluft gefüllt und

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schafft den Ausgleich zum hydrostatischen Druck auf der für den Fisch gewählten Tiefe. Dieser Balgen, der in einem Zylinder 11, an dem er an einem Ende befestigt ist, angeordnet ist, kann sich in diesem entsprechend seiner Längsachse ausziehen. Er ist fest mit einer Stange 20 verbunden, an der um eine Achse 14 ein Arm 13 gelenkig angebracht ist, dessen anderes Ende bei 16 an einem fest mit dem Querruder 4 verbundenen Hebel 15 verschwenkt, wobei das Querruder um seine Achse 17 selbst verschwenkbar ist. Eine mit einem Ventil 27 versehene Leitung 26 ermöglicht es, den Balgen 19 mit Druckluft zu speisen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist im wesentlichen gleich der in Fig. 2 dargestellten; der Balgen 19 geht zusammen, wenn der hydrostatische Druck zunimmt und dehnt sich, wenn der hydrostatische Druck abnimmt.

Nach einer zweiten in Fig. 4 dargestellten Ausführungsvariante des Steuergerätes umfasst dieses die gleichen Elemente wie in Fig. 3 dargestellt, nur daß der Balgen dem Vakuum ausgesetzt ist und nicht mit Druckluft wie im vorhergehenden Fall gefüllt ist. Das Evakuieren von Luft erfolgt über eine mit einem Ventil 27 versehene Leitung

Das Gerät ist im übrigen mit einer Anordnung mit einer Feder 21 versehen, die an einem Ende an der Achse 16 und am anderen Ende an einem Kabel 22, das über eine Blockrolle läuft, befestigt ist und sich in einem Element 24 aufwickelt oder abwickelt. Bei dieser Ausbildung ist der hydrostatische Druck offensichtlich immer größer als der im Balgen herrschende; die Kraft wird durch die Feder 21 geliefert, deren Spannung die Kraft ausgleicht, die der hydrostatische Druck auf den Balgen 19 ausübt, wenn dieser Druck im wesentlichen der für den Fisch gewählten Tiefe entspricht. Geht der Fisch in die Tiefe und nimmt der

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hydrostatische Druck zu, so wird der Balgen 19 zusammengeschoben und führt über die Stange 20 und den Arm 13 zu einer Erhöhung der Spannung der Feder 21. Die Bewegung des Querruders ist die gleiche wie in den vorhergehenden Fällen. Geht der Fisch wieder nach oben und nimmt der hydrostatische Druck ab, so entspannt sich der Balgen 19; die Spannung der Feder 21 nimmt ab und übt einen Zug auf den Arm 13 aus und führt am Querruder 4 zur gleichen Bewegung wie bei den vorhergehenden Fällen.

Die Steueranordnungen sind sehr empfindlich für die Änderungen der Tauchtiefe und reagieren schnell hinsichtlich der Rückstellung des Fisches auf die gewählte Bezugstiefe.

Die Figuren 5 und 6 zeigen jeweils einen Schnitt und eine Draufsicht auf den mit Steueranordnung versehenen in Fig. gezeigten Fisch.

Fig. 7 zeigt einen Fisch mit mehreren Quellen zur Abgabe seismisher Wellen 6, von denen eine jede mit einem System von Magnetventilen 7 versehen ist, deren Zuführungskabel in der Hülle 10 durch Verbindungselemente 28 vereinigt sind.

Fig. 8 zeigt einen Fisch nach der Erfindung mit zwei Quellen zur Abgabe seismischer Wellen 6, wobei erstere gleichzeitig vermittels eines einzigen Magnetventilsystems 7 betätigt sind, dessen Speisezuführungen in der Hülle 10 mittels des Verbindungselementes 28 zusammengefasst sind.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung mit mehreren Fischen, die hinter einem Fahrzeug 30 geschleppt wird. Die Rümpfe 1 aufeinanderfolgender Fische sind an die Kabelanordnung 10 über Verankerungseinrichtungen 29 angeschlossen. Die verschiedenen Kabel zur Steuerung und Speisung der Geräte mit Strom sind mit der Anordnung von Kabeln 10 über Verbindungseinrichtungen 28 verbunden.

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Sind die mit den ozeanographischen Untersuchungen zusammenhängenden Vorgänge beendet, sowird die Tauchanordnung zurück auf das Schiff 30 gebracht, wobei die Kabelanordnung 10 auf einen Drehkopf 32 auf dem Schiff aufgewickelt wird. Eine Zwischenrolle 31 ist hinten am Schiff vorgesehen.

In den verschiedenen Beispielen wurden Trägereinrichtungen für seismische Quellen beschrieben. Selbstverständlich können diese auch in gleicher Weise verwendet werden, um andere ozeanographische Geräte zu tragen und beispielsweise seismische Flöten zu schleppen.

So umfassen nach den gewählten Beispielen die Taucheinrichtungen ein einziges vorne angeordnetes bewegliches Tauchruder. Selbstverständlich kann man auch mehrere bewegliche Tauchruder verwenden.

Es kann auch interessant sein, ein für die hintere Traverse ausgebildetes Querruder mit dem vorderen beweglichen Querruder zu koppeln. In diesem Fall löst ein und die gleiche Steueranordnung die gleiche Bewegung der beiden Querruder aus.

Nach den Beispielen werden die verschiedenen Geräte insgesamt in dem durch die beiden Rümpfe der Vorrichtung begrenzten Raum angeordnet; es ist keinerlei äußere Unebenheit auf diese Weise vorgesehen, aufgrund deren die Vorrichtung hängenbleiben könnte.

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Claims (11)

INSTITUT FRANCAIS DU PETROLE 4, Avenue de Bois-Preau Rueil-Malmaison, Frankreich Ozeanographische Geräte tragende Tauchvorrichtung mit selbsttätiger Tiefensteuerung PATENTANSPRÜCHE

1. Ozeanographische Geräte tragende Vorrichtung, die hinter einem Schiff auf eine selbsttätig regelbare Tauchtiefe geschleppt wird und mit diesem über Verbindungseinrichtungen gekoppelt ist, mit wenigstens einer Anordnung von zwei Elementen positiver Schwimmfähigkeit, mit Einrichtungen, die sie steif miteinander verbinden und einem beweglichen Tauchquerruder, das mittels einer Steuereinrichtung betätigt ist, die auf die Änderungen der Tauchtiefe anspricht und dazu bestimmt ist, die Trägervorrichtung auf einer Bezugstiefe zu halten, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Elemente positiver Schwimmfähigkeit durch zwei Rümpfe (1) gebildet sind, deren Volumen zum größten Teil gegen den oberen Teil der aus zwei Elementen bestehenden Anordnung konzentriert ist und daß das bewegliche Querruder (4) zwischen den beiden Elementen positiver Schwimmfähigkeit und vor diesen angeordnet ist und daß die Einrichtungen zur steifen Verbindung der

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beiden Elemente positiver Schwimmfähigkeit wenigstens eine die ozeanographischen Geräte tragende Profilplattform umfassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Rümpfe (1) einen vorderen nach hinten und nach unten geneigten Teil, einen oberen Teil großer Breite und einen unteren Teil₅hiermit verglichen ,großer Schmalheit aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervorrichtung (9) wenigstens einen in einem Zylinder angeordneten und mit einem Ende hieran festen Balgen aufweist, der mit Druckluft von einem Druck gefüllt ist, der den hydrostatischen Druck auf der Bezugstiefe ausgleicht und mit dem anderen Ende mittels einer Anordnung von Stangen und Hebeln (20; 13; 15) mit dem beweglichen Tauchquerruder (4) verbunden ist, dessen Bewegung er um eine Querachse (17) steuert, wenn sein nicht befestigtes Ende sich im Zylinder (11), der an einem der Rümpfe (1) fest ist, verschiebt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) im Innern wenigstens eines hieran mit einem Ende festen Zylinders einen Balgen (19), in dem Unterdruck hervorgerufen wird, aufweist, wobei der Balgen am anderen Ende über Stangen und Hebel einerseits mit einer Feder (21) verbunden ist, deren Spannung die auf den Balgen durch den hydrostatischen Druck entsprechend der Bezugstiefe ausgeübte Kraft ausgleicht und andererseits mit dem beweglichen Tauchquerruder (4) verbunden ist, dessen Bewegung um eine Querachse (17) sie steuert, wenn ihr nicht befestigtes Ende sich im Zylinder (11), der an einem der Rümpfe (1) fest ist, verschiebt,

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Rückstellfeder (25) einerseits mit dem Balgen an dem nicht am Zylinder festen Ende und andererseits mit einem mit dem beweglichen Querruder (4) fest verbundenen Hebel verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein bewegliches hinter der aus den beiden Rümpfen bestehenden Anordnung vorgesehenes Querruder, dessen Bewegung gleichzeitig mit dem des vorderen Querruders mittels ein und der gleichen Sperrvorrichtung erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k en η zeichnet , daß die ozeanographischen Geräte Quellen (6) zur Abgabe seismischer Wellen sind und daß eine aus zwei Rümpfen (1) bestehende Anordnung mehreren je mit einer Steueranordnung (7) verbundenen Quelle zugeordnet ist (Fig. 7).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h net , daß die ozeanographischen Geräte seismische Quellen sind und daß eine Anordnung aus zwei Rümpfen mehreren Quellen zugeordnet ist, die gleichzeitig mittels einer einzigen Betätigungsanordnung (8) arbeiten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mehrere aus zwei Rümpfen bestehende Anordnungen, wobei jede Anordnung wenigstens ein ozeanographisches Gerät trägt und mit einer Steuereinrichtung versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Verbindung mit dem Schiff eine Anordnung von Kabeln (10) umfassen, die stellenweise mit einer Verankerungsanordnung (29) verbunden sind, an der. eine aus zwei Rümpfen bestehende Anordnung befestigt wird; und durch eine stellenweise vorgesehene

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Verbindungseinrichtung, mit der die den ozeanographischen von jeder Rumpfanordnung getragenen Geräten zugeordneten Kabel verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiff mit einer Anordnung zum Heben der Gruppe von Kabeln versehen ist, an denen wenigstens eine Gruppe von zwei ozeanographische Geräte tragenden Rümpfen befestigt ist.

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