DE2841093A1

DE2841093A1 - Vorrichtung zur tiefensteuerung eines im wasser geschleppten elementes

Info

Publication number: DE2841093A1
Application number: DE19782841093
Authority: DE
Inventors: Jacques Cholet
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1977-09-23
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1979-04-05
Also published as: NO147337C; GB2005209B; BE870541A; NO147337B; SE427222B; JPS5457780A; DK419878A; SU938755A3; ES473558A1; US4220109A; AU4009478A; IT7827971A0; JPS6135036B2; MX4194E; GB2005209A; FR2404254A1; AU522532B2; NL7809618A; CA1108482A; IT1099138B

Description

Vorrichtung zur Tiefensteuerung eines im Wasser gezogenen Elementes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tiefensteuerung eines im Wasser gezogenen Elementes. Diese Vorrichtung ist in all den Fällen brauchbar, in denen der Wunsch besteht, die Tiefe eines unter Wasser operierenden Elementes zu regeln. Beispielsweise zu nennen ist das Gebiet des seismischen Aufschließens unter Wasser, zur Stabilisierung auf eine bestimmte Tiefe, die sog. Bezugstiefe, seismischer Quellen oder sog. Empfangsflöten. Ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet ist die Regelung des Eint^aucnens auf eine bestimmte Tiefe etwa einer Echosonde, eines Sonars oder auch einer Vorrichtung zur Entnahme von Wasserproben. .

Die Erfindung zeichnet sich aus durch einen bezüglich des getauchten Elementes verstellbaren Flügel, wobei der Flügel wenigstens zwei bezüglich einander verschiebbare Platten oder Wandungen sowie eine Anordnung aufweist, um die Änderung des Abstands zwischen den beiden Platten unter dem Einfluß der Veränderung des hydrostatischen Druckes in ein Verschwenken des Flügels um eine am getauchten Element feste Drehachse herbeizuführen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform in der Perspektive; Fig. 2 genauer eine zwei Wandungen des Flügels verbindende

verformbare Wandung;
Fig. 3 einen Teilschnitt, der den seitlichen Aufbau zwischen zwei seitlichen Wandungen des Flügels erkennen lässt;

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Fig. 4 einen Schnitt durch den Flügel in Sinkstellung;

Fig. 5 einen Schnitt durch den Flügel in neutraler Stellung;

Fig. 6 einen Schnitt durch den Flügel in Steigstellung; und

Fig. 7 eine zweite Ausführungsform des Flügels.

Nach einer ersten in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Flügel 1, der mit einer ersten Profilplatte bzw. Flügeloberseite und einer zweiten Profilplatte oder Flügelunterseite 3 versehen ist; diese sind an ihren Enden (Abströmkante) über ein Scharnier 4 und an ihrem anderen Ende durch eine gekrümmte vorgeformte Wandung 5 aus einem verformbaren Material (Fig.2), die die Anströmkante bildet, verbunden. Die beiden Platten umfassen auch seitliche Wandungen 6 und 7 (Fig. 3). Die Profiloberseite 2 ist in die Profilunterseite 3 gesteckt; das Innenvolumen des Flügels ist aber nicht dicht von der äußeren Umgebung getrennt. Wird die Vorrichtung getaucht, so füllt Wasser das Innenvolumen des Flügels.

Seitlich wird der Flügel von einer Stange 9, die eine Drehachse bildet, durchsetzt. Die ,Drehachse verschwenkt in Lagern 20, die beispielsweise innen an der Flügeloberseite befestigt sind. Zwei Platten oder seitliche Flansche 10, 11 sind zu beiden Seiten des Flügels parallel zu den seitlichen Wandungen 6, 7 der beiden Platten 2, 3 angeordnet und sind steif aneinander über die Stange 9 sowie über zwei Querbalken 12 und 13 befestigt.

Die Flansche 10 und 11 sind von Löchern 14 durchbohrt, die es ermöglichen, die Vorrichtung am getauchten Element zu befestigen, das auf eine im wesentlichen konstante Tauchtiefe stabilisiert werden soll.

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Ein oder mehrere zylindrische Manometerkästen, insbesondere Balgen 15, die nur entsprechend ihren Umdrehungsachsen verformbar sind, sind im Innern des Flügels angeordnet; ihre Endwandungen sind mittels Bolzen 16 an den sich gegenüberstehenden Flächen von Profiloberseite und Profilunterseite 2 und 3 befestigt. Die Manometerbalgen bestehen beispielsweise aus Gummi und sind durch metallische Ringe verstärkt. Ventile 17 durchsetzen die Flügeloberseiten und ermöglichen es, die Manometerbalgen 15 auf einen vorbestimmten Druck zu blähen.

Eine Stange 18 ist auch im Innern des Flügels 1 angeordnet. Sie durchsetzt die seitlichen Wandungen 7 der Flügelunterseite 3 und ihre Enden lagern sich in Schlitzen 19 länglicher Form, die in den seitlichen Flanschen 10, 11 ausgespart sind.

Die Stangen 9 und 18 sind jeweils an Profiloberseite 2 und Profilunterseite 3 zu beiden Seiten der Stellen befestigt, an denen die Manometerbalgen 15 sich gegen die Platten des Flügels abstützen; die Stange 9 ist der Anströmkante am weitesten benachbart. Die Längsrichtung der Schlitze 19 ist bezüglich des Längensegments D (Fig. 4), das die beiden Stangen 9 und 18 verbindet, geneigt und ist beispielsweise parallel zur Querachse des Flügels, d.h. der die Anströmkante und die Abströmkante verbindenden Achse, wenn der Flügel sich in einer neutralen Stellung befindet, in der eine Verschiebung auf konstanter Tauchtiefe (Fig. 5) sichergestellt ist.

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Die Entfernung D zwischen den Stangen 9 und 18 ist als Funktion der Länge der Manometerbalgen 15 gewählt, damit der Flügel sich in neutraler Stellung befindet, wenn der Gasdruck in deren Innerem den hydrostatischen äußeren Druck entsprechend der Bezugstiefe ausgleicht.

Mit R₁ und R„ sind die festen Entfernungen jeweils zwischen dem Scharnier 4 und den Stangen 9 und 18 bezeichnet.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Wenn die auf Tauchtiefe gebrachte Anordnung bezüglich des Niveaus, auf dem der Flügel in neutraler Stellung sich befindet, sinkt, wird der hydrostatische Druck größer als der Aufblähdruck der Manometerbalgen und drückt diese entsprechend ihren Achsen zusammen. Profilunterseite 3 und Profiloberseite 2 des Flügels versuchen, sich einander anzunähern; die Entfernung D zwischen den Stangen 9 und 18 nimmt ab. Die Stange 18 verschiebt sich im Schlitz 19 in Richtung der Anströmkante des Flügels. Da aber die Entfernungen R₁ und R„ konstant sind, wird diese Verschiebung nur bei einem Verschwenken des Scharniers 4 nach unten (Fig. 6) möglich. Die Anströmkante verschiebt sich dann nach oben und der hydrodynamische Schub führt dazu, den Flügel zu hebeln und diesen und damit das getauchte zugeordnete Element auf die Bezugs tiefe zurückzuführen. Wird der Ausgleichdruck wieder hergestellt, so befindet sich der Flügel in neutraler Stellung.

Wenn die auf Tauchtiefe geschleppte Anordnung sich bezüglich des Bezugsniveaus hebt (Flügel in neutraler Stellung), so wird der hydrostatische Druck kleiner als der Blähdruck der Manometerbalgen. Diese dehnen sich entsprechend ihren Umdrehungsachsen und versuchen, Profiloberseite und Profilunterseite des Flügels (Fig. 4) voneinander zu entfernen. Die Entfernung D nimmt zu; die Stange 18 versucht, von der Stange 9 fortzukommen und gleitet hierbei im Schlitz 19.

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Aus dem gleichen Grunde wie vorher wird diese Bewegung nur möglich bei Verkippen des Scharniers 4 nach oben. Die Anströmkante des Flügels verschwenkt nach unten; der höhere statische Druck übt eine Kraft aus, die versucht, den Flügel auf sein Bezugsniveau zurückzustellen.

Nach der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist der Flügel 1 an der Stange 9 und Lagerböcke 21 auf einem Rohrträger 22 gelenkig. Die Manometerkästen sind durch eine Kammer oder blähbare Blase aus nachgiebigem Material ersetzt. Die Blase steht mit der äußeren Umgebung über ein Ventil 23 in Verbindung, über das Luft bei einem bestimmten Druck entsprechend der gewünschten Tiefe eingeblasen werden kann. Wie beim vorhergehenden Beispiel kann die Blase über das Ventil 23 mit einem komprimiertes Fluid enthaltenden Speicher in Verbindung stehen, der eine große Kapazität gegenüber dem Innenvolumen der Blase hat. Federn 8 sind einerseits an der Flügeloberseite und andererseits an der fest mit der Flügelunterseite 3 beispielsweise festen Achse 18 befestigt.

Der röhrenförmige Träger 22 sowie die Bauteile 21 können natürlich durch die in Fig. 1 gezeigten Flansche 10 und oder durch irgendeine geeignete Befestigungsanordnung ersetzt werden.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist im wesentlichen gleich der vorher bes'chriebenen Ausführungsform. Wenn jedoch die Blase unter dem Einfluß des hydrostatischen von dem im Flügel enthaltenen Wasser ausgeübten Druck komprimiert wird, so kann sie die beiden Wandungen des Flügels bei ihrer Verformung nicht mitnehmen, wenn sie hieran nicht befestigt ist. Die

Rolle der Federn 8 besteht darin, die beiden Wandungen 2 und 3 des Flügels einander anzunähern und somit ein Verkippen der Anströmkante nach oben zu ermöglichen.

Nach der einen oder anderen der beiden Ausführungsformen wird vor dem Tauchen der Vorrichtung komprimierte Luft in die Manometerbalgen 15 oder in die Blase (vessie) bei einem Druck eingeblasen, der im wesentlichen gleich dem hydrostatischen Druck auf der Bezugstiefe und somit größer als der atmosphärische Druck ist. Der Flügel nimmt dann die in Fig. 4 gezeigte Stellung ein. Wird die Vorrichtung getaucht, so nimmt ihre Tauchgeschwindigkeit, die zu Beginn sehr groß ist, allmählich aufgrund der Tatsache ab, daß der Flügel in seine neutrale Stellung gerichtet wird und sich dann, wenn Gleichdruck oder Ausgleichsdruck hergestellt wird, stabilisiert.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Manometerbalgen 15 oder die Blase durch irgendein Instrument zu ersetzen, dessen Volumen unter dem Einfluß einer Druckkraft variieren kann.

Man kann dieses Instrument variablen Volumens auch mit einem äußeren mit Druckluft gefüllten Speicher in Verbindung setzen, wobei dessen Kapazität nur groß bezüglich ihres Volumens sein muß. Dieses Instrument kann auch direkt mit Druckluft von einem Schleppfahrzeug aus gespeist we'rden.

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Claims

F-92 Rueil-Malmaison, Frankreich Vorrichtung zur Tiefensteuerung eines im Wasser geschleppten Elementes PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Tiefensteuerung eines im Wasser geschleppten Elementes auf eine Bezugstiefe, mit einem bezüglich des Elementes verstellbaren Flügel, dadurch gekennzeichnet , daß der Flügel (1) wenigstens zwei Wandungen umfasst, welche bezüglich einander verschiebbare Flügeloberseiten und Flügelunterseiten (2; 3) bilden und eine Anordnung zur Umformung der Abstandsänderungen zwischen den Wandungen unter dem Einfluß einer Veränderung des hydrostatischen Drucks in Verschwenken (4) des Flügels (1) um eine mit dem getauchten Element feste Drehachse aufweist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wandungen (2; 3) an einer Gelenkachse an einem ihrer Enden angelenkt und an einem anderen Ende durch ein verformbares Element 0 5) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die zwischen den beiden Wandungen eine Spreizkraft ausüben, die im wesentlichen gleich der durch den hydrostatischen Druck auf der Bezugstiefe ausgeübten ist und daß die Umwandlungsanordnung eine fest mit dem Flügel (1) verbundene Stange (18) aufweist, die verschiebbar bezüglich der Drehachse (9) in einem Schlitz (19) länglicher Gestalt ist, der in wenigstens einer fest mit dem Element verbundenen Wandung ausgespart ist und dessen Längsrichtung unterschiedlich zu der die Drehachse und die Stange verbindenden Richtung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die eine Spreizkraft zwischen den beiden Wandungen ausübenden Einrichtungen wenigstens einen an beiden Wandungen festen Manometerkasten oder Manometerbalgen (15) aufweisen, der zwischen diesen angeordnet und entsprechend einer Hauptrichtung (D) unter der Wirkung der Druckdifferenz zwischen dem hydrostatischen Druck und dem Druck, der im wesentlichen dem hydrostatischen auf der Bezugstiefe entspricht, eines in dem Manometerbalgen (15) gefüllten Fluides ist, wobei die Druckdifferenz den Abstand zwischen den verschiebbaren Wandungen des Flügels entsprechend der Hauptverformungsrichtung modifiziert.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spreizkraft zwischen den beiden Wandungen ausübenden Einrichtungen eine blähbare Kammer zwischen den beiden verschiebbaren Wandungen des Flügels umfassen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Flügel zwischen zwei seitlichen Flanschen (10; 11) angeordnet und mit diesen über die Drehachse (18) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Umwandlungsanordnung im übrigen Federn (8) aufweist-;.- die eine Annäherungskraft zwischen den beiden verschiebbaren Wandungen (2; 3) des Flügels ausüben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spreizkraft zwischen den beiden Wandungen ausübenden Einrichtungen wenigstens ein Instrument umfassen, das zwischen den verformbaren Wandungen des Flügels angeordnet ist und mit einem Fluid unter Druck gefüllt ist und dessen Volumen variabel unter dem Einfluß des äußeren Drucks ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die dieses Instrument mit einem ein Fluid unter Druck enthaltenden Speicher verbinden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ e i chnet , daß das Instrument direkt mit auf einem Schleppfahrzeug befindlichen Einrichtungen zur Speisung mit Druckluft verbunden ist.