DE3309638A1

DE3309638A1 - Vorrichtung zum seitlichen versetzen einer geschleppten anordnung gegenueber der bahn des schleppenden fahrzeugs

Info

Publication number: DE3309638A1
Application number: DE19833309638
Authority: DE
Inventors: Benoit 92310 Sevres Thillaye Du Boullay
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1983-10-20
Also published as: GB2116927A; FR2523542B1; NO155762B; NO830898L; FR2523542A1; GB2116927B; GB8307358D0; NO155762C; US4484534A

Description

3301638

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum seitlichen Versetzen einer geschleppten Anordnung gegenüber der Bahn des schleppenden Fahrzeugs.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung, die einer von einem Wasserfahrzeug geschleppten Anordnung zugeordnet ist und so ausgebildet ist, daß sie seitlich die Anordnung gegenüber der vom Wasserfahrzeug verfolgten Bahn versetzt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich beispielsweise einsetzen, um seitlich gegenüber einem ziehenden Schiff eine Gruppe von seismischen Ausrüstungsgegenständen zu versetzen, beispielsweise seismischen Quellen oder seismisehen Empfängern.

Um einen Gegenstand seitlich bezüglich der Bahn eines Schleppers beispielsweise zu versetzen, kann man vorzugsweise eine Vorrichtung verwenden, wie sie in der französischen Patentschrift 2 296 562 beschrieben ist. Diese Vorrichtung umfaßt ein an Schwimmern befestigtes Gestell, das an der Oberfläche navigiert wird. Unter den Schwimmern sind getauchte Ablenkeinrichtungen befestigt, die durch eine Vielzahl von Schaufeln gebildet sind, die parallel zueinander angeordnet sind. Die transportierte Last wird unter der Vorrichtung mittels eines Kabels befestigt und wird im Tauchzustand geschleppt. Die Nachteile einer solchen Art von Vorrichtung lassen sich auf die Tatsache zurückführen, — daß sie gegen die störende Wirkung von Wellen empfindlich ist und daß die Änderungen der Geschwindigkeit des schleppenden Schiffs zur Folge haben, daß die Position des die Last stützenden Kabels verändert wird und somit veranlaßt wird, daß deren Tauchtiefe sich verändert, was einen Nachteil für gewisse Anwendungen auf dem Gebiet der seismischen Prospektion im Meer vor allem bedeutet.

3301638

Das seitliche Versetzen eines getauchten Gegenstandes kann man auch durch ein oder mehrere Platten oder "Feldausbildungen" erreichen, die im getauchten Zustand geschleppt werden und am Ende eines Schleppkabels befestigt sind, derart, daß die hydrodynamischen Kräfte eine Transversalkomponente haben, die sie seitlich bezüglich der vom Schiff verfolgten Bahn versetzt. Diese Platten bestehen meist aus einfachen leicht abgerundeten Platten, die an ihrer konkaven Oberfläche mit Verstärkungsrippen und mehreren Befestigungselementen für die Schleppkabel versehen sind. Diese Platten werden hauptsächlich verwendet, um die Öffnung der Fischernetze aufzuhalten. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist darauf zurückzuführen, daß der "hydrodynamische Fahrtwiderstand" groß ist, was Störschwingungen erzeugt. Wenn solche Platten beispielsweise verwendet werden, um bezüglich der Bahn eines Schleppfahrzeugs eine Anordnung von ' getauchten seismischen Fühlern oder Tasteinrichtungen zu versetzen, so überlagern sich die durch die Bewegung dieser Platten erzeugten Störvibrationen den seismischen von den Empfängern aufgenommenen Signalen, und zwar in Abhängigkeit von den Erschütterungen, die von einer seismischen ebenfalls vom Schiff geschleppten Quelle erzeugt werden und die durch die verschiedenen Schichten des Untergrundes reflektiert werden und welche die Aufzeichnungen dieser Signale stören.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung soll es möglich werden, gleichzeitig eine erhebliche Versetzungskraft und ~~ einen geringen dynamischen Fahrtwiderstand zu erreichen, was sie unter sämtlichen Anwendungsfällen, in denen die geschleppte Anordnung sehr empfindlich gegen das Bodengeräusch ist, brauchbar macht, welches durch die Bewegung der zugeordneten Versetzungsvorrichtung erzeugt wird.

Die oben beschriebene Vorrichtung umfaßt eine profilierte Tragflächenausbildung oder einen Flügel, der mit der

-6-

geschleppten Anordnung verbunden ist, deren Anströmrand abgerundet ist und deren Wandung so ausgebildet ist, daß sie sich im Betrieb gegen das Fluid abstützt (Fügelunterseite oder Druckseite) und deren gegenüberliegende Wandung (äußere Wölbungsfläche oder Saugseite) über konvexe Teile verfügt.

Die Erfindung zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, daß ein einziges Kabel sie mit der geschleppten Anordnung verbindet und daß die Wandungen der Tragflächenausbildung bzw. des Flügels zwei Kästen begrenzen, die jeweils an ihren beiden gegenüberliegenden Enden angeordnet sind, wobei die beiden Kästen durch einen dünneren Mittelteil getrennt sind, der eine Konkavität auf der Flügelunterseite bzw. Drucksei-

¹^ te verfügt (intrados), wobei dieser mittige Teil senkrecht zur Anströmkante orientiert ist und daß eine mittige Profilrippe in der Mitte des mittleren konkaven Teils angeordnet ist und sich von der Anströmkante bis zur gegenüberliegenden Kante (Abströmkante) erstreckt, wobei die Höhe der mittigen

^O Rippe an der Abströmkante an dieser gleichen Kante wie die Dicke des Tragflächenprofils ist.

Die Tragflächenausbildung »umfaßt beispielsweise eine erste profilierte mit vier Rippen versehene Platte, die symmetrisch bezüglich der mittigen Rippe angeordnet sind, wobei die vier Rippen benachbart der Abströmkante verjüngt ausgebildet sind, eine zweite und dritte Rippe, deren Flügelspannweite längs einer Richtung parallel zur Anströmkante des Flügels kleiner als die Hälfte der Flügelspannweite der ersten Platte

ist, wobei die zweite und dritte Platte mit seitlichen Stoßkanten (rebords) bzw. Leitkanten versehen sind, die mit diesen vier Rippen und der ersten Platte zusammenwirken, um seitlich die beiden Kästen zu begrenzen, wobei der mittlere dünnere Teil durch die Ränder der sich gegenüberliegenden Kästen begrenzt ist und die Wand der ersten Platte sich gegen das Fluid abstützt.

3309639

Soll die Einrichtung im Wasser eine vertikale Lage einnehmen, so wird der eine oder andere der Kästen mit einer Substanz einer spezifischen Masse gefüllt, die geringer als die des Fluids ist.

Die Verwendung einer Profilflächenausbildung, gebildet aus zwei Hohlkästen, die durch einen mittleren dünneren konkaven Teil begrenzt ist, ermöglicht es gleichzeitig, den dynamischen Fahrtwiderstand zu vermindern und die durch

IQ das Fluid ausgeübte Versetzungskraft zu erhöhen. Im übrigen ragen die symmetrische Anordnung der Kästen und die Ausbildung der mittleren Rippe, die mit den Rippen, die innen die beiden Kästen begrenzen, um die Wasserströme zu kanalisieren, dazu bei, daß der Vorrichtung eine merkliche Stabilität im Wasser verliehen wird, obwohl sie mit der geschleppten Anordnung nur über ein einziges Kabel verbunden ist.

Beispielsweise Ausfuhrungsformen der Erfindung sollen nun ^mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert werden. Diese Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 schematisch eine steife Platte und die verschiedenen Kräfte, die sich an dieser Platte durch ein in Relativbewegung bezüglich dieser befindliches Fluid entwickeln;

— Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung, flügeldruckseitig gesehen;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der ersten profilierten Platte auf der der Saugseite des Tragflächenprofils gegenüberliegenden Seite; 35

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung zwei anderer Profilplatten, die sich gegen die erste Platte auf der der Saugseite (oppose a" I'extrados) gegenüberliegenden Seite legen und

Fig. 5 schematisch ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung.

Bekanntlich erhält ein Element mit der Oberfläche S (Fig.1), das in einem in Bewegung befindlichen Fluid angeordnet ist und diesem gegenüber eine Relativgeschwindigkeit V aufweist/ von diesem Fluid eine Gesamtkraft von:

F=^p C V² S

wo ρ die spezifische Masse des Fluids und C einen Koeffizienten abhängig von den Charakteristiken des Oberflächenelements darstellt.

Diese Kraft ist die Resultierende aus zwei orthogonalen Kräften, der einen
orientiert ist" und

Kräften, der einen F , die parallel zur Bewegungsrichtung

\ P C

ist (C_x ist der sogenannte Koeffizient des Fahrtwiderstandes) , die andere F , die senkrecht zur Bewegungsrichtung

Ci ~"

orientiert ist und

1 ρ c_z ν s

ist (wobei C der sogenannte Auftriebskoeffizient ist).

Betrachtet man die Fig. 2, 3 und 4, so sieht man, daß die 35

Vorrichtung im wesentlichen aus einer Tragflächenausbildung 1 mit einer ersten steifen Profilplatte 2 besteht,

• · · ι

-9-

die durch Formgebung einer rechteckförmigen Platte erhalten wurde. Ein Rohr 3 von einer Länge im wesentlichen gleich der der Platte 2, ist längs einer der Seiten 2a hiervon befestigt, Ausgehend von diesem Rand 2a, der die Anströmkante der Tragflächenausbildung bildet und auf der Seite hiervon, die sich gegen das Fluid abstützt (Druckseite - intrados), verfügt die Platte 2 über eine gewisse Konkavität und dann, benachbar-t dem gegenüberliegenden Rand 2b (Abströmkante) nimmt sie eine umgekehrte Krümmung an. Die erste Platte 2 ist mit vier gleichen Rippen 4, 5, 6 und 7 von abgerundeter Form benachbart dem Rohr 3 versehen, die sich an ihren gegenüberliegenden Enden verjüngen. Zwei hiervon (4, 5) sind längs der Seiten 2c, 2d der Platte 2, senkrecht zur Anströmkante 2a angeordnet. Die beiden anderen Rippen 6, 7 sind parallel zur Mittelebene der Platte 2 und unter einem gewissen Abstand hierzu angeordnet. In der Mittelebene ist die Platte 2 ebenfalls mit einer Rippe 8 versehen, deren Breite benachbart der Kante 2b größer als die der anderen Rippen ist. Ein Verankerungsflansch 9, der vorgesehen ist, um auf die Tragflächenausbildung 1 Schleppkräfte aufzubringen, ist an der Mittelrippe 8 befestigt.

Die Vorrichtung umfaßt auch (Fig. 4) eine zweite Platte 10 und eine dritte Platte 11, die ebenfalls durch Formgebung rechteckiger Platten erhalten wurden, die eine gewisse Krümmung entsprechend einer Achse parallel zu ihren kleinen Seiten aufweisen. Die großen Seiten der beiden Platten 10,11 sind mit Leitkanten 12,13 versehen, deren Abstand im wesentlichen gleich der die Rippen 4 und 6 einerseits und .5 und 7 der Platte 2 andererseits trennenden Entfernung ist. Die Länge der beiden Platten 10, 11 und ihre Krümmung sind derart aneinander angepaßt, daß sie sich gegen das Rohr 3' und den Rand 2b der Platte 1 längs der Kontur der vier Profilrippen 4, 5,6 und 7 legen und mit diesen und der ersten Platte 2 zwei Profilkästen 14, 15 bilden. Der mittlere Teil der ersten durch die Rippen 6, 7 begrenzten Platte bildet den dünnen Teil (16) der Tragflächenausbildung (1).

-ΙΟΙ Befestigungseinrichtungen 17 ermöglichen, wenn die Platten 10, 11 eingesetzt sind, die Kantenteile 12, 13 hiervon an den Profilrippen 4 bzw. 6 und 5 bzw. 7 zu befestigen. Öffnungen 18 großen Durchmessers sind in den vier Rippen 4, 5, 6, 7 ausgespart, um frei das Innere der Kästen 14, 15 mit der Außenseite in Verbindung zu setzen.

Soll die Vorrichtung im Wasser in vertikaler Stelle verwendet werden, so ordnet man im Inneren des Kastens, der die obere Lage einnehmen soll, ein Material einer spezifischen Masse an, die geringer als die der Flüssigkeit ist, derart, daß die Vorrichtung in vertikaler Lage stabil wird. Der untere Kasten kann mit Ballast gefüllt werden, um die Stabilität der Vorrichtung zu erhöhen. Die Änderung der Orientierungsrichtung der Vorrichtung wird einfach erhalten,indem man aus dem einen Kasten das für die Stabilität sorgende Material in den anderen Kasten bringt oder indem man das Material und den Ballast für den Fall, daß die Vorrichtung mit Ballast versehen wird, austauscht.

Die Vorrichtung wird derart geschleppt, daß die beiden Platten 10, 11 nach vorne gerichtet sind. Die Druckseite (intrados) der Vorrichtung wird durch die Oberflächen der Platten 10 und 11 und den Teil der konkaven Fläche der Platte 2 zwischen den beiden Kästen 14, 15 gebildet. Die der Platte 2 gegenüberliegende Seite bildet die Saugseite der Vorrichtung.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann beispielsweise ³^ (Fig. 5) Verwendung finden, um seitlich, bezogen auf die Ach se eines schleppenden Schiffes 20 eine Gruppe von ozeanographischen Vorrichtungen 19 oder eine Vielzahl solcher miteinander verbundener Anordnungen zu versetzen. Bei diesen Vorrichtungen kann es sich beispielsweise um Hydrophone ³^ handeln, die im Inneren einer seismischen Flöte angeordnet sind, die im Tauchzustand gezogen wird. Oder es kann sich um Quellen für seismische Erschütterungen handeln, wie

-11-

sie in der französischen Patentschrift 1 583 737 beschrieben ist.

Die Geräte sind miteinander verbunden und mit dem schleppenden Fahrzeug 20 über ein Schleppseil oder eine Gruppe multifunktioneller Kabel 21 verbunden, welche Kabel zur Speisung von Fluid und mit elektrischem Strom sowie Schleppkabel umfassen. Die erste Anordnung von Geräten ist mit der Tragflächenausbildung 1 über ein Schleppkabel 22 verbunden. Die hydrodynamische Auftriebskraft, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schleppfahrzeugs wirkt, läßt sich ausdrücken durch die Beziehung:

z 2 z

und führt dazu, daß die Anordnung von Geräten 19 seitlich versetzt wird.

Experimentell wurde festgestellt, daß die beschriebene Vorrichtung wegen ihres besonderen Aufbaus eine sehr günstige Stabilität im Wasser hat und daß ihr hydrodynamischer Fahrtwiderstand geringer als der normalerweise eingesetzter Platten war. Auch wurde festgestellt, daß der dünne mittige Teil 16 zwischen den Kästen 14, 15 der Tragflügelausbildung es ermöglichte, den Auftriebskoeffizienten C zu erhöhen und somit die Versetzungskraft F zu steigern, die auf die Anordnung von im Tauchzustand geschleppten Geräten 19 ausgeübt wurde. Da das dünne konkave Profil auf den mittleren Teil der Tragflächenausbildung begrelTzt war, wird die herbeigefügte Erhöhung des Fahrtwiderstandes, die im allgemeinen bei der Verwendung auftritt und die mit der Ausbildung von Randwirbeln an den Enden der Tragflächenausbildung verknüpft ist, vermieden.

Die an der ersten Platte 2 zwischen den beiden Kästen 14, 15 befestigte mittlere Platte 8 trägt dazu bei, die Steifig-

keit hiervon zu steigern und ermöglicht durch sorgfältige Wahl der Anbringung des Verankerungsflansches 9, den Anströmwinkel der Tragflächenausbildung bezüglich des Wassers festzulegen.

Da im übrigen die mittlere Rippe 8 wie ein Leitwerk wirkt, versucht sie eventuelle Schwenkbewegungen der Vorrichtung um die· Achse OZ (siehe Fig. 1) zu korrigieren.

Im Rahmen der Erfindung kann man die zweite Platte 10 und dritte Platte 11 durch eine zweite einzige Platte gleicher Länge wie die erste Platte 2 ersetzen, wobei sie mit einem mittleren konkaven Teil versehen ist, wobei die mittlere Rippe 8 an diesem mittleren Teil befestigt ist.

Leerseite

Claims

Patentanwälte · European Patent Attorneys· *··".·" '··* *Br!w. Müller-Bore* Dr. Paul Deufel Dipl.-Chem., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dr. Alfred Sdiön Dipl.-Chetn. Dr. Müller-ΒθΓέ und Partner · FOB 860720 ■ D-8000 Mündien BO Werner Hertel 1603 Lw/hl Dipl-PhyS· Affaire 2155 Dietrich Lewald Dipl.-Ing. Institut Francais du Petrole _ , _. _ Dr.-Ing. Dieter Otto , avenue de Bo is-Pr eau Dipl.-ing. F-92 506 Rueil Malmaison Frankreich Vorrichtung zum seitlichen Versetzen einer geschleppten Anordnung gegenüber der Bahn des schleppenden Fahrzeugs Patentansprüche

1. Vorrichtung zum seitlichen Versetzen einer von einem Fahrzeug über ein Schleppkabel geschleppten Anordnung, gegenüber der vom Fahrzeug verfolgten Bahn, mit einer Profiltragflächenausbildung, die mit dieser geschleppten Anordnung verbunden ist, deren Anströmkante abgerundet ist und deren Wandung so ausgebildet ist, daß sie sich im Betrieb gegen das Fluid (!Druckseite ■) abstützt, wobei diese Wandung sowie die gegenüberliegende Wandung (Saugseite) über konvexe Teile verfügen, dadurch gekennzeichnet , daß sie mit der geschleppten Anordnung über ein einziges Kabel verbunden ist und daß die Wandungen der Tragflächenausbildung (1) zwei Hohlkästen (14,15) jeweils an ihren sich gegenüberliegenden Enden begrenzen, wobei diese Kästen durch einen mittleren dünneren Teil getrennt sind, der über eine Konkavität auf der Druckseite der Tragflächenausbildung verfügt, wobei dieser mittlere Teil senkrecht

D-8000 Mündien 86, Siebertstraße 4 · POB 860 720 · Kabel: Muebobat · Telefon (089) 4740 05 Telecopier Infotec 6400 B - (089) 474008 · Telex 5-24285

3303638

-2-

zur Anströmkante orientiert ist und eine mittige Profilrippe (8) in der Mitte des mittleren konkaven Teils angeordnet ist und von der Anströmkante bis zum gegenüberliegenden Profilrand (Abströmkante) reicht, wobei

die Höhe der mittigen Rippe an der Abströmkante größer an eben dieser Kante als die Dicke der Tragflächenausbildung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Tragflächenausbildung über

eine erste Profilplatte (2) verfügt, die mit vier Rippen (4,5,6,7) versehen ist, welche symmetrisch bezüglich
der mittigen Rippe (8) angeordnet sind, wobei die vier Rippen benachbart der Abströmkante sich verjüngen; daß eine zweite und eine dritte Platte (10,11), deren Flügelspannseite längs einer Richtung parallel zur Anströmkante der Tragflächenausbildung geringer als die Hälfte der Tragflächenspannweite der ersten Platte ist, wobei die zweiten und dritten Platten mit seitlichen Leitkanten (12,13) versehen sind, die mit diesen vier Rippen
und der ersten Platte zusammenwirken, um seitlich die
beiden Kästen zu begrenzen, wobei der mittige dünnere
Teil durch die Ränder der beiden einander gegenüberstehenden Kästen und die Wand der ersten sich gegen das Fluid abstützenden Platte begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der eine oder andere der Kästen eine Substanz einer spezifischen Masse enthält, die kleiner als die des Fluides ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Platte (2) auf der der Mittelrippe gegenüberliegenden Seite der Tragflächenausbildung (Saugseite) konvex über den größten Teil ihrer Breite und konkav benachbart ihrem Rand, der gegenüber

ist
der Anströmkante liegt, und daß die zweiten und dritten

330963

Platten über gleichförmigen Krümmungssinn verfügen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Platten profiliert und mit Öffnungen (18) versehen sind, die den freien Zugang des Fluids in das Innere der beiden Kästen ermöglichen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Tragflächenausbildung ein an der Anströmkante der ersten Platte befestigtes Rohr

(3) umfaßt, wobei die vier Rippen (4,5,6,7) und die Mittelrippe an dem Rohr befestigt sind und die drei Platten (10,11) derart profiliert sind, daß sie sich gegen das Rohr abstützen und eine abgerundete Kante bilden.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß die Tragflächenausbildung (1) im Betrieb senkrecht steht (Fig. 2; Fig. 3). 20