DE2831472C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine ozeanographische Geräte tragende Vorrichtung, die hinter einem Schiff auf eine selbsttätige regelbare Tauchtiefe schleppbar und mit die­ sem über Verbindungseinrichtungen koppelbar ist, mit wenigstens einer Anordnung von zwei als Antriebskörper ausgebildeten Rümpfen mit Einrichtungen, die sich steif miteinander verbinden und einem beweglichen Tauchruder, das zwischen den beiden Elementen angeordnet ist, wobei diese Tauchruder mittels einer Steuereinrichtung betätig­ bar ist, die empfindlich für Veränderungen der Tauchtiefe und dazu bestimmt ist, die Trägervorrichtung auf einer Bezugstiefe zu halten.

Eine solche Vorrichtung ist durch die US-PS 33 11 050 bekannt. Bei dieser ist in auch sonst üblicher Weise das Ruder im Heckbereich der beiden Rümpfe angeordnet. Die Rümpfe haben je Stromliniengestalt und sind im übrigen fest rotationssymmetrisch. Auftriebsmittel­ punkt und Schwerpunkt fallen praktisch zusamen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung anzugeben, die bei einfachster Ausführung gleichzeitig die folgenden Funktionen ver­ bessert: Stabilität in der Lage der Trägervorrichtung im Wasser. Gleichzeitig hiermit Vermeidung einer Drehung der Träger­ vorrichtung um die eigene Längsachse und dabei selbst­ tätiges Einhalten einer gewählten Tauchtiefe.

Gelöst wird diese komplexe Aufgabe erfindungsgemäß überraschend dadurch, daß die zwei rumpfförmigen Auf­ triebskörper einerseits eine Verjüngung zum Heck und andererseits zum Kielbereich aufweisen, daß der Antriebs­ mittelpunkt oberhalb von deren Schwerpunkt liegt und daß das Tauchruder vor dem Auftriebsmittelpunkt und Schwer­ punkt angeordnet ist.

Vorzugsweise wird wenigstens ein bewegliches zusätzliches hinter dem Antriebsmittelpunkt und dem Schwerpunkt der beiden rumpfförmigen Auftriebskörper angeordnetes Tauch­ ruder angebracht, dessen Bewegung mit der des beweglichen vorderen Tauchruders gekoppelt ist.

Zweckmäßig sind mehrere Anordnungen von zwei rumpfförmigen Auftriebskörpern angebracht, wobei jede Anordnung wenig­ stens eine ozeanographische Verbindung trägt.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird der gesamten Anordnung eine hydrodynamische erheblich verbesserte Stabilität verliehen. Die Trägervorrichtung kann damit für ein oder mehrere ozeanographische Studiengeräte, beispielsweise seismische Quellen, seismische Empfänger oder sog. seismische Flöten, Sonar-, Echosonden oder andere Meßgeräte dienen und dabei einem System zur Steuerung eines beweglichen tauchenden Querruders zur Regelung der Tauch­ tiefe zugeordnet sein. Diese Trägervorrichtung, auch "Fisch" genannt, kann alleine aber auch als Folge von Trägervor­ richtungen verwendet werden, die beispielsweise eine Sende­ vorrichtung oder eine Empfangsvorrichtung sehr großer Länge bilden können.

Der oder die Fische können eine Anordnung von Kabeln zu­ geordnet sein, 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.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird eine Drehung der Längsachse vermieden. Die Ausbildung ist derart, daß gegen den Boden und/oder die Oberfläche gerichtete Tauchbe­ wegungen durchgeführt werden können. Ihr kann eine Steuer­ vorrichtung zugeordnet sein, die empfindlich gegen Änderungen der Tauchtiefe ist und schnell den "Fisch" auf eine einmal gewählte Bezugstiefe rückstellt.

Es kann sich um eine Steuervorrichtung mit Zylinder handeln, an dessen einem Ende ein Balgen befestigt ist, in welchem Unterdruck hergestellt wird. Dieser Balgen ist mit dem anderen Ende einerseits an einer Feder befestigt, deren Spannung die auf den Balgen durch den hydrostatischen Druck entsprechende Bezugstiefe ausgeübte Kraft ausgleicht und andererseits mit dem beweglichen Tauchruder verbunden ist, dessen Bewegung um eine Querachse er steuert, wenn sein nicht befestigtes Ende sich im Zylinder verschiebt, welcher an einem der Rümpfe befestigt ist. Eine Rückstellfeder kann einerseits mit dem Zylinder, andererseits mit einem am be­ weglichen Tauchruder festen Hebel verbunden sein.

Eine Anordnung von zwei Rümpfen kann mehreren Quellen zu­ geordnet sein, die je mit einem Steuersystem ausgestattet sind, andererseits ist es auch möglich, zwei Rümpfe mehreren Quellen zuzuordnen, die gleichzeitig mittels ein und des gleichen Steuersystems gemeinsam betätigbar sind.

Die Trägervorrichtung kann mit dem Schiff über eine Gruppe von Kabeln verbunden sein, die stellenweise mit einem Verankerungssystem ausgestattet sind, an dem eine Gruppe von zwei Rümpfen befestigbar ist und die stellenweise mit einem Verbindungssystem ausgestattet sind, an dem Kabel angeschlossen sind, die den ozeanographischen von jeder Rumpfanordnung getragenen Geräten zugeordnet sind.

Auch kann die Gruppe von Kabeln ein einziges umhülltes Mehrfunktionenkabel sein.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines "Fisches" nach der Erfindung mit einer Quelle zum Aussenden seismischer Wellen und ihrer Betätigungsanordnung und mit einer Steuereinrichtung mit zwei Zylindern versehen ist;

Fig. 2 schematisch eine Steuereinrichtung mit einem mit Druckluft gespeisten Zylinder;

Fig. 3 schematisch eine Steuervorrichtung mit einem mit Druckluft gespeisten Balgen;

Fig. 4 schematisch eine Steuervorrichtung mit einem Balgen, in dem Unterdruck hergestellt wurde;

Fig. 5 einen Schnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Fisch;

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Fisch nach Fig. 1;

Fig. 7 einen Fisch nach der Erfindung mit mehreren Quellen zur Abgabe seismischer Wellen, jeweils mit Betätigungsanordnung;

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

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

Nach den Fig. 1 und 6 besteht ein Fisch nach der Erfindung im wesentlichen aus einer Verkleidung mit zwei Rümpfen 1 als Auftriebskörper. Jeder dieser Rümpfe hat eine Neigung des vorderen Teils nach hinten und nach unten sowie eine große Breite des oberen Teils (d. h. eine Verjüngung zum Heck- und zum Kielbereich) und läuft im unteren Teil sehr schmal zu, derart, daß eine ausgeglichene Anordnung gebildet wird, deren Auftriebs­ zentrum 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 Patent­ schrift 11 83 737, genannt "FLEXICHOC", beschriebenen Art. Diese Implosionsquelle wird hydraulisch vom Schiff aus be­ tätigt. Eine Magnetventilsteuerung ist in einer abge­ dichteten 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 Tauchruder 4 ist einem aus zwei Teilen be­ stehenden Steuergerät 9 zugeordnet, das dazu bestimmt ist, den Fisch auf der gewählten Tiefe zu halten. Eine Ausführungs­ form dieses Steuergerätes wird unten genauer beschrieben.

Die Gesamtheit der elektrischen und hydraulischen Be­ tätigungskabel zur Betätigung der verschiedenen dem Fisch zugeordneten Elemente ist in einer Hülle 10 zusammengefaßt und mit dem Schiff verbunden, auf dem sich eine nicht dar­ gestellte elektrische Betätigungsanordnung befindet.

Das Steuergerät 9 kann nach den Fig. 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 lichen Tauchruder 4 verbundenen Hebel 15 mittels einer Achse 16 angelenkt. Das Tauchruder 4 kann um die Achse 17 verschwenken. Eine Rückstellfeder 25 ist einerseits am Zylinder 11, andererseits am Hebel 15 befestigt. Die ge­ schlossene 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 Tauchruder 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 hydrostati­ sche 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 Tauchruder 4 um seine Achse 17 verschwenken läßt.

Die Anströmkante des Tauchruders 4 wird so angehoben, der Fisch geht nach oben. Wenn beim Aufsteigen die gewünschte Höhe überschritten wird, nimmt der hydrostatische Druck ab, der Kolben ver­ schiebt 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 Tauch­ ruder 4 verschwenken; die Anströmkante geht nach unten und sorgt für ein Tauchen des "Fisches". Es ist Aufgabe der Feder 25, für das Aufsteigen des Fisches an die Oberfläche für den Fall eines Luftaustritts in der Kammer 18 zu sorgen, indem sie die Anströmkante des Tauchruders nach oben zurückstellt.

Nach einer ersten in Fig. 3 gezeigten Variante der Steuervor­ richtung ist ein Balgen 19 mit Druckluft gefüllt und 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, ange­ ordnet ist, kann sich in diesem entsprechend seiner Längs­ achse 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 Tauch­ ruder 4 verbundenen Hebel 15 verschwenkt, wobei das Tauch­ ruder 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 Ausführungs­ variante des Steuergerätes umfaßt dieses die gleichen Elemente wie in Fig. 3 dargestellt, nur daß der Balgen 19 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 26.

Das Gerät ist im übrigen mit einer Anordnung mit einer Feder 21 versehen, die an einem Ende an der Achse 16 und am an­ deren Ende an einem Kabel 22, das über eine Blockrolle 23 läuft, befestigt ist und sich in einem Element 24 auf­ wickelt 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 hydrostatische Druck zu, so wird der Balgen 19 zusammen­ geschoben und führt über die Stange 20 und den Arm 13 zu einer Erhöhung der Spannung der Feder 21. Die Bewegung des Tauchruders 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 Tauchruder 4 zur gleichen Be­ wegung wie bei den vorhergehenden Fällen.

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

Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils einen Schnitt und eine Draufsicht auf den mit Steueranordnung versehenen in Fig. 1 gezeigten Fisch.

Fig. 7 zeigt einen Fisch mit mehreren Quellen zur Abgabe seismischer 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 hin­ ter einem Fahrzeug 30 geschleppt wird. Die Rümpfe 1 auf­ einanderfolgender Fische sind an die Kabelanordnung 10 über Verankerungseinrichtungen 29 angeschlossen. Die ver­ schiedenen Kabel zur Steuerung und Speisung der Geräte mit Strom sind mit der Anordnung von Kabeln 10 über Verbindungs­ einrichtungen 28 verbunden.

Sind die mit den ozeanographischen Untersuchungen zusammen­ hängenden Vorgänge beendet, so wird 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 seis­ mische Flöten zu schleppen.

So umfassen nach den gewählten Beispielen die Tauchein­ richtungen ein einziges vorne angeordnetes bewegliches Tauchruder. Selbstverständlich kann man auch mehrere be­ wegliche Tauchruder verwenden.

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

Nach den Beispielen werden die verschiedenen Geräte insge­ samt in dem durch die beiden Rümpfe der Vorrichtung be­ grenzten Raum angeordnet; es ist keinerleit äußere Uneben­ heit auf diese Weise vorgesehen, aufgrund deren die Vor­ richtung hängenbleiben könnte.

Claims (5)

1. Ozeanographisches Gerät tragende Vorrichtung, die hinter einem Schiff auf eine selbsttätig regelbare Tauchtiefe schleppbar und mit diesem über Verbindungs­ einrichtungen koppelbar ist, mit wenigstens einer Anord­ nung von zwei als Auftriebskörper ausgebildeten Rümpfen mit Einrichtungen, die sie steif miteinander verbinden und einem beweglichen Tauchruder, das zwischen den bei­ den Elementen angeordnet ist, wobei diese Tauchruder mittels einer Steuereinrichtung betätigbar ist, die empfindlich für Veränderungen der Tauchtiefe und dazu bestimmt ist, die Trägervorrichtung auf einer Bezugstiefe zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei rumpfförmigen Auftriebskörper (1) einerseits eine Verjüngung zum Heck und andererseits zum Kiel­ bereich aufweisen, daß der Auftriebsmittelpunkt oberhalb von deren Schwerpunkt liegt und daß das Tauchruder vor dem Auftriebsmittelpunkt und Schwerpunkt angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein bewegliches zusätzliches hinter dem Auftriebsmittelpunkt und dem Schwerpunkt der beiden rumpfförmigen Auftriebskörper (1) angeordnetes Tauch­ ruder, dessen Bewegung mit der des beweglichen vorderen Tauchruders (4) gekoppelt ist.

3. Trägervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Anordnungen von zwei rumpfförmigen Auftriebs­ körpern, wobei jede Anordnung wenigstens eine ozeano­ graphische Vorrichtung trägt.

4. Trägervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Schiff verbindenden Einrichtungen eine Gruppe von Kabeln (10) umfassen, die mit einem Ver­ ankerungssystem (29) ausgestattet ist, an dem eine Gruppe von zwei Rümpfen befestigt ist und stellenweise mit einem Verbindungssystem (28) ausgestattet ist, an dem Kabel angeschlossen sind, die den ozeanographischen, von jeder der Rumpfanordnung getragenen Geräten zugeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von Kabeln ein einziges umhülltes Mehr­ funktionenkabel ist.