DE3612260A1 - Seismische quelle zur verwendung unter wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf seismische Quellen, insbe­ sondere auf seismische Quellen der Bauart, die seismische Signale erzeugen, und zwar durch das Zusammenfallen von Dampfräumen, die dann gebildet werden, wenn eine freie Wassersäule in eine Unterwasserumgebung abgegeben wird.

Die Erfindung ist besonders geeignet für das Vorsehen einer verbesserten seismischen Quelle der sogenannten "water-gun" (Wasserkanonen)-Bauart. Merkmale der Erfin­ dung können immer dann zweckmäßigerweise verwendet wer­ den, wenn akustische Signale, die sich aus einem Implo­ sionsereignis unter Wasser ergeben, erwünscht sind.

Die Erzeugung seismischer Signale unter Wasser wurde bis­ lang durch Luftkanonen erreicht, die Hochdruckluft ab­ rupt in das Wasser ausstoßen, um einen positiven Druck­ verlauf zu erzeugen, wie bei einem Explosionsereignis. Solche explosionsartigen Ereignisse sind normalerweise reich an Niederfrequenzenergie. Signale für effektive seismische Untersuchungen müssen nicht nur einen Nieder­ frequenzgehalt haben, sondern auch eine Bandbreite (d.h. auch Hochfrequenzenergie) aufweisen, um sowohl die erfor­ derliche Eindringung als auch Auflösung zu erhalten, die man für die geophysikalische Exploration benötigt.

Damit der seismische Impuls von der Luftkanone in seinem Spektralgehalt hohe Frequenzen aufweist, muß die Freigabe der komprimierten Luft über eine sehr kurze Zeitperiode hinweg erfolgen. Die in den Impuls hinein freigegebene Energie ist proportional zum Druck der zusammengedrückten Luft (Druckluft), der Fläche der Öffnungen (Aperturen) und der Zeitdauer, während welcher die Öffnungen offen sind. Wenn man somit ein Hochenergiesignal mit Breitband­ frequenzgehalt erhalten will, so muß eine Hochdruckkanone verwendet werden, die für ein kurzes Zeitintervall eine große Aperturöffnung erreichen kann.

Auf dem Gebiet der Luftkanonen wurden verschiedene Ventil­ mechanismen verwendet, um die Freigabe von kurzen Stößen (burst′s) von Druckluft aus einer Zündkammer vorzusehen und diese Ventilmechanismen können in der Form von hin- und hergehenden Hülsenventilen ausgebildet sein, wie sie in US-PS 41 80 139 beschrieben sind.

In der Wasserkanonenbauart der seismischen Quelle wird die Energie anfangs beispielsweise durch die Kompression von Gas gespeichert, und zwar unter der Kraft, die infolge von unter Druck stehendem Wasser auftritt. Beim Öffnen von einer oder mehrerer der Öffnungen wird diese gespeicherte potentielle Energie in kinetische Energie der freien Was­ serstrahlsäulen umgewandelt, die nach Beendigung der Strahlen durch Schließen der Öffnungen Dampfräume (Kavitä­ ten) erzeugen. Diese Räume wachsen auf eine Maximalgröße, wobei die Größe eine Funktion der gesamten kinetischen Ener­ gie in den Strahlen ist. Die Hohlräume fallen sodann in­ folge der nach innen gerichteten Kraft an der Hohlraum- Wasser-Grenzfläche zusammen. Diese nach innen gerichtete Kraft ist proportional zur Differenz zwischen dem Umgebungs­ wasserdruck in der Nähe der Wasserkanone und dem Dampfdruck innerhalb des Hohlraums. Die potentielle Energie der Hohl­ räume, repräsentiert durch ihre größte Größe wird in die kinetische Energie der implotierenden Strömungen oder Flüsse umgewandelt, die ihrerseits positive Drucksignale im Wasser erzeugen, wenn die Hohlräume (Kavitäten) ausge­ löscht werden.

Im allgemeinen wird es bevorzugt, daß mindestens zwei Strahlen in entgegengesetzten Richtungen gebildet wer­ den, um die Nettomomentenübertragung zum Kanonenkörper zu minimieren. Obwohl die auf diese Weise durch diese Strahlen gebildeten Hohlräume zu etwas unterschiedlichen Zeit ausgelöscht werden können, so sind doch diese zeit­ lichen Abstände im allgemeinen hinreichend klein, so daß die individuellen Impulse nicht innerhalb der norma­ len seismischen Explorationsbandbreiten auflösbar sind.

Die dampfgefüllten Hohlräume hindern den Implosionspro­ zeß nicht in signifikanter Weise. Der interne Wasserdampf hat das Bestreben, sich an der Hohlraumgrenzflächenwand zu kondensieren, wenn der Kollaps fortschreitet, wodurch der interne Druck veranlaßt wird, auf dem örtlichen Dampfdruck zu verbleiben. Es gibt somit kein Kissen oder keine Dämpfung für den Kollaps (Zusammenbruch), und die sich ergebende akustische Drucksignatur (Charakteri­ stik) ist reich an Hochfrequenzenergie. Andererseits hängt der Niederfrequenzenergiegehalt der Wasserkanonen­ signatur von der Zeitdauer ab, und zwar von der Beendi­ gung der Strahlen bis zu den Implosionsereignissen. Diese Zeitdauer hängt von der gesamten kinetischen Energie ab, die in den Strahlen enthalten ist und der darauffolgenden Größe der gebildeten Hohlräume. Diese Zeitdauer hängt auch von dem Umgebungsdruck ab oder von der Tiefe, auf der die Kanone angeordnet ist, da dieser Druck die maximale Hohlraumgröße für eine gegebene kinetische Energieeingangs­ größe definiert, und auch die Beschleunigung der Hohlraum- Wasser-Grenzfläche. Um eine Wasserkanonensignatur oder Charakteristik zu erreichen, die an Niederfrequenzenergie reich ist, ist es erforderlich, daß die individuellen Strahlen große kinetische Energie enthalten. Es ist somit für eine gegebene kinetische Gesamtenergie am besten, die Anzahl der Strahlen zu minimieren, um die größte Energie in jedem zu erhalten. Wie bereits oben bemerkt, sind zwei Strahlen im allgemeinen das praktikable Minimum, wenn der Kanonenkörper nicht unmäßig beschleunigt werden soll. Um die gesamte kinetische Energie zu maximieren, um da­ durch eine adequate Niederfrequenzspektralenergie zu er­ halten, muß der Betriebsdruck der Kanone hoch liegen und die Öffnungen müssen für eine relativ lange Zeit geöffnet werden. Es hat sich in der Tat herausgestellt, daß die Öffnungen im allgemeinen für eine Zeitspanne offen sein sollten, die lang ist, verglichen mit der Zeitdauer des durch die Kanone emittierten positiven Hauptimpulses.

Die Wasserkanone und die Luftkanone sind somit nahezu Spiegelbilder hinsichtlich ihrer gewünschten Charakteristi­ ka, was die Erzeugung von Breitbandspektralenergie, geeig­ net für die seismische Exploration anlangt. Wähend die Luftkanonenöffnungen nur für eine kurze Zeitspanne offen sein müssen, um eine adequate Hochfrequenzenergie zu erreichen, müssen die Wasserkanonenöffnungen für eine relativ längere Zeit offen sein, um die adequate Niederfrequenzenergie zu erreichen. Für gegebene praktische Ventilgeschwindigkeiten müssen die Luftkanonenöffnungen Dimensionen aufweisen, die klein sind in der Richtung der Ventilbewegung, um so kurze Öffnungszeiten zu erreichen. Infolgedessen ist normaler­ weise eine Vielzahl von Öffnungen erwünscht, um eine hin­ reichende gesamte Öffnungsfläche zu erhalten, was die Über­ tragung der gewünschten Energie zum Wasser ermöglicht. An­ dererseits hat es sich herausgestellt, daß Wasserkanonen­ öffnungen in geringer Zahl und großer Größe, insbesondere in Richtung des Ventillaufs, bevorzugt sind, um lange Öffnungszeiten, verbunden mit der Freigabe der gewünschten Energie, zu ermöglichen. Die Ventilgeschwindigkeiten müs­ sen noch immer mit denjenigen der Luftkanonen vergleichbar sein, um die abrupte Beendigung der Strahlen zu gestatten, wodurch eine effiziente Dampfraumbildung erreicht wird. Hohe Ventilgeschwindigkeiten sind auch wichtig für die präzise Zeitsteuerung einer Kanonensignatur, so daß die Anzahl der Kanonen in einer Anordnung synchronisiert werden kann.

US-PS 41 31 178 beschreibt eine seismische Quelle der Wasserkanonenbauart. Andere Wasserkanonenquellen sind in einigen der Patente bzw. Literaturstellen erläutert, die in dem genannten US-Patent erwähnt sind. Es sei insbe­ sondere auf das französische Patent 23 08 112 hingewiesen und einen Artikel von Renard et al. Sixth Annual Offshore Technology Conference, Paper OTC 2017, Mai 1974.

Die Verbesserungen der vorliegenden Erfindung sehen Wasserkanonen vor, die eine breitbandige akustische Energieausgangsgröße aufweisen, welche für die seismi­ sche Exploration geeignet ist, wobei die Ausgangsgröße reich an Niederfrequenzenergie ist, und wobei lange Apertur (Öffnungs)-Öffnungszeiten ermöglicht werden, während die schnelle oder abrupte Öffnungsschließung erreicht wird, die für die effiziente Dampfhohlraumbil­ dung wichtig ist und auch für die Synchronisation der Kanonen für die Anordnung und andere präzise Zeitsteuer­ anwendungen. Es ist ferner eine gewünschte Verbesserung darin zu sehen, daß diese Wasserkanonen schnell wirken können, so daß die Impulse oder Schüsse ohne lange Ver­ zögerungen erzeugt werden können, wodurch erhöhte Ge­ schwindigkeiten des Untersuchungsfortschritts ermöglicht werden.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, verbes­ serte seismische Quellen für die Verwendung unter Wasser anzugeben. Weiterhin bezweckt die Erfindung verbesserte seismische Quellen der Wasserkanonenbauart vorzusehen. Die Erfindung sieht ferner eine seismische Wasserkanonen­ quelle vor, die in der Lage ist, wiederholt Schüsse ohne lange dazwischenliegende Verzögerungen vorzusehen. Weiter­ hin bezweckt die Erfindung, eine seismische Wasserkanonen­ quelle vorzusehen, die in der Lage ist, Schüsse zu erzeu­ gen mit präziser Zeitsteuerung derart, daß eine kohärente Summierung von Signalen von einer Anordnung von Quellen erreicht werden kann, um so die in das Wasser injizierte oder eingegebene seismische Energie zu erhöhen. Ein wei­ teres Ziel der Erfindung besteht darin, eine seismische Wasserkanonensignalquelle anzugeben, die starke Signale überträgt, und zwar mit optimaler Energieumwandlungs­ effizienz von der hydraulischen Energie in die akustische Energie im Wasser.

Kurz gesagt, injiziert eine Quelle seismische Impulssigna­ le gemäß der Erfindung eine freie Flüssigkeitssäule in eine Unterwasserumgebung, um einen Dampfhohlraum zu er­ zeugen, dessen Kollaps den seismischen Impuls erzeugt. Die Quelle weist ein Gehäuse auf, und zwar mit einer Innenkammer mit Mitteln zur Speicherung der Energie in­ folge der Kraft der darinnen befindlichen unter Druck stehenden Flüssigkeit. Eine Strahlbildungsapertur (Öff­ nung) im Gehäuse erstreckt sich in die Kammer. Durch diese Apertur wird unter Druck stehende Flüssigkeit freigege­ ben, um die freien Flüssigkeitssäulen zu bilden. Ein Ventilglied ist in Öffnungs- oder Ventilbeziehung mit der Strahlapertur (Öffnung) angeordnet. Das Ventil wird betätigt, um die Öffnung zu öffnen, um so die Flüssig­ keitssäule einzuleiten und um die Öffnung zur Beendigung der Säule zu schließen. Das Steuersystem für die Ventil­ betätigung hält die Öffnung für eine Zeitdauer offen, die, verglichen mit der Dauer des seismischen Impulses, bei der halben Maximalamplitude desselben lang ist. Der Impuls wird zeitlich genau entsprechend den Steuersignalen ge­ steuert und kann zyklisch vorgesehen sein, um Impulse mit kurzen dazwischenliegenden Verzögerungen vorzusehen.

Die oben erwähnten sowie weitere Merkmale und Vorteile wie auch derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele sind der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen zu ent­ nehmen; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt einer seismischen Quelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zusammen mit der schematischen Darstellung der Steuermittel dafür;

Fig. 2 eine Reihe von Wellenformen, welche die Versetzung und den Druck darstellen, der sich bei Betrieb des Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den Fig. 1, 4 und 5 ergeben, wobei sich die Fig. 2a und 2c speziell auf die Fig. 1, die Fig. 2d und 2c speziell auf die Fig. 5 und die Fig. 2f und 2g spe­ ziell auf die Fig. 4 beziehen;

Fig. 3 eine Reihe von Wellenformen, welche die Ventil­ versetzungen und die entsprechenden Ventilbetäti­ gungsdrücke darstellen, die man für die Steuerung der Zeitdauer erhält, während welcher das Ventil zur Öffnung der Strahlaperturen der Quelle posi­ tioniert ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 4 einen Schnitt einer weiteren seismischen Quelle sowie die zugehörigen Steuermittel entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 5 einen Teilschnitt der Ventilstruktur einer seismi­ schen Quelle, die in vielen Beziehungen der Quelle der Fig. 1 bzw. 4 ähnelt, und zwar vorgesehen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Er­ findung.

Es sei nunmehr zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, wo eine seismische Wasserkanonenquelle 10 entsprechend einem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist und ein zylindrisches Gehäuse 12 mit einer einen Zylin­ der bildenden Bohrung 14 aufweist. Der Zylinder ist durch Endkappen 16 und 18 abgeschlossen.

Ein Kolben 20 ist gleitend in dem Zylinder 14 oberhalb einer Stufe 22 angeordnet, die als ein Anschlag wirkt und die Versetzung (den Hub) des Kolbens 20 in Vorwärtsrichtung längs der Zylinderachse begrenzt. Die Vorwärtsrichtung verläuft nach rechts und die Rückwärtsrichtung verläuft nach links entsprechend Fig. 1. Der Kolben 20 unterteilt den Zylinder in eine erste Kammer 24 und eine zweite Kammer 26 an den vorderen bzw. hinteren Seiten desselben. Eine geeignete Dichtung, wie beispielsweise ein O-Ring 28, dichtet die erste Kammer 24 gegenüber der zweiten Kammer 26 ab. Das hintere Ende des Kolbens 20 weist eine große Sacköffnung auf, und zwar aus Gründen der Verringerung des Gewichts des Kolbens 20 und zum Zwecke der Erhöhung des Volumens der zweiten Kammer 26. Der Anschlag 22 be­ grenzt die Bewegung des Kolbens in die erste Kammer 24 derart, daß dieser nicht die Nachbarschaft der Strahl­ bildungsapertur (Öffnungen) 30 erreichen kann, die sich durch das Gehäuse 12 in die erste Kammer 24 erstrecken. Obwohl eine einzige Öffnung 30 ausreicht, so wird es doch vorgezogen, mindestens zwei entgegengesetzt liegen­ de Öffnungen zu verwenden, wobei deren Achsen in der gleichen Ebene senkrecht zur Achse des Zylindergehäuses 12 liegen. Zwei Paare solcher Strahlöffnungen 30 sind im Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 1 vorge­ sehen. Die Öffnungen (Aperturen) sind als kreisförmig dargestellt. Sie können jedoch auch geradlinig sein oder andere Formen aufweisen.

Die Strömung des unter Druck stehenden Strömungsmittels durch die Öffnungen wird durch ein Hülsenventilglied 32 eingeleitet und beendet. Das Hülsenventil ist gleitend in der ersten Kammer 24 des Zylinders angeordnet und hat zylindrische Gestalt. Ein Ring 34 erstreckt sich radial nach außen von dem Hülsenventil in einen Hohlraum 36 im Gehäuse 12 und teilt den Hohlraum in erste und zweite Steuer- oder Betätigungs-Kammern 38 und 40. Eine Stufe 42 im Zylinder 14 begrenzt die Bewegung des Hülsenventils 32 in der Rückwärtsrichtung axial zum Zylinder, wenn das hintere Ende 44 des Ventils 32 in Eingriff steht mit der Stufe 42, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der vordere Abschnitt 48 des Ventils auf der rechten Seite des Rings 34 hat einen größeren Durchmesser als der hintere Ab­ schnitt 46 des Ventils, der links vom Ring 34 liegt. Das vordere Ende 50 des Ventils bildet ein Oberflächengebiet in einer Ebene senkrecht zur Achse des zylindrischen Gehäu­ ses 12, wobei dieses Gebiet größer ist als das Gebiet oder die Fläche, gebildet durch das hintere Ende 42, und zwar ebenfalls in einer Ebene senkrecht zur Achse des Gehäuses 12.

Die hintere Endoberfläche 52 des Rings 34 ist eine Druck­ betätigungsoberfläche, die teilweise die erste Betätigungs­ oder Steuerkammer 38 definiert. Die vordere Endoberfläche 54 des Rings 34 liegt entgegengesetzt zu der Oberfläche 52 und ist auch eine Druckbetätigungsoberfläche, die zum Teil die Betätigungs- oder Steuerkammer 40 definiert. Eine weitere effektive Druckbetätigungsoberfläche am Ventil ist die Differenzfläche, definiert durch die Differenz zwischen den projizierten (vorragenden) Flä­ chen des vorderen Endes 50 und des hinteren Endes 44 des Ventils 32. Diese Differenzfläche ist mit 150 in Fig. 1 bezeichnet und ist der Teil des Endes 50 radial nach außen gegenüber den gestrichelten Linien in Fig. 1. Man erkennt, daß der Radius des hinteren Endes 50 den Radius des vorderen Endes 42 und im Abstand h übersteigt. Die effektive Differenzfläche ist annähernd Π hD, wobei D der Durchmesser des Hülsenventils an seinem hinteren Ende ist. Dieses Gebiet oder Fläche ist vorzugsweise kleiner als die Fläche der Betätigungsoberfläche 52, zu welcher es entgegengesetzt liegt und ist zweckmäßigerweise gleich annähernd der Hälfte dieser Fläche.

Das Hülsenventil 32 steht in Öffnungs- oder Ventilbezie­ hung mit den Strahlaperturen (Öffnungen) 30. In der in der Zeichnung gezeigten Position hat das Hülsenventil 32 seine Ventiloberfläche 56 in Blockierungsbeziehung mit den Öffnungen 30. Unter Druck stehendes Wasser wird kontinuier­ lich dem ersten Hohlraum 24 durch eine Öffnung 58 zuge­ führt, während unter Druck stehende Luft oder irgendein anderes Gas dem zweiten Hohlraum 26 hinter dem Kolben 20 zugeführt und darin gehalten wird. Diese unter Druck stehende Luft wird über eine Öffnung 60 geliefert, die beispielsweise durch einen Bügel (nicht gezeigt) ge­ schlossen sein kann, wenn die Kammer 26 geladen ist. In dem Zylinder 14 wird Energie durch Kompression des Gases in der Kammer 26 hinter dem Kolben 20 gespeichert, wenn sich der Kolben infolge der Einführung von unter Druck stehendem Wasser durch die Einlaßöffnung 58 nach hinten bewegt. Diese gespeicherte Energie wird freige­ setzt und der Kolben bewegt sich in Vorwärtsrichtung dann, wenn das Hülsenventil 32 die Strahlöffnungen 30 öffnet. Ein freier Strahl oder eine Säule aus Wasser wird dann durch jede Öffnung ausgestoßen. Dieser freie Strahl kann als ein Geschoß bezeichnet werden. Das Ventil 32 be­ endet nach einer Zeitspanne den Strahl abrupt derart, daß die im Zylinder 14 gespeicherte potentielle Energie in kinetische Energie der freien Strahlsäulen im den Zylinder umgebenden Wasser umgewandelt wird. Diese Strahlbeendigung hat, wie zuvor erwähnt, die Bildung von Dampfhohlräumen (Kavitäten) zur Folge. Diese Dampfhohl­ räume fallen zur Erzeugung der seismischen Impulse zu­ sammen, die schematisch bei 62 und 64 dargestellt sind. Der Wasserdruck im Zylinder wird mit P _S bezeichnet. Der Umgebungsdruck des Wassers, in das die Quelle eingetaucht ist, ist, verglichen mit dem Druck P _S , niedrig und wird als der Rückkehrdruck oder P _R bezeichnet.

Das Steuersystem für die Quelle 10 weist ein elektro­ hydraulisches Dreiweg, Drei-Positionsventil 66 auf, wel­ ches elektrisch durch Elektromagnete betätigt werden kann, wie beispielsweise den Elektromagneten 68, der schematisch an einem Ende des Ventils 66 dargestellt ist. Ein Steuer­ signalgenerator 70 liefert ein elektrisches Signal zur Verschiebung des Ventils in unterschiedliche Positionen der drei Positionen, und zwar in selektiver Weise für ausgewählte Zeitperioden, bestimmt durch die Zeit­ dauer des Signals. In einer dieser Positionen, die in der Zeichnung dargestellt sind, ist die erste Steuerkammer 38 mit dem Rückkehrdruck P _R verbunden. Die zweite Steuer­ kammer 40 ist kontinuierlich mit dem Rückkehrdruck P _R , beispielsweise durch eine Öffnung 72 verbunden, von dort zur Außenseite des Gehäuses 12 und zur Unterwasserumgebung, in der die Quelle 10 untergetaucht ist. Das Ventil 66 hat zwei weitere Positionen. In der zweiten Position ist die erste Steuerkammer 38 durch das Ventil 32 geschlossen. In der dritten Position schaltet das Ventil 32 den Druck in die erste Steuerkammer 38 vom Rückkehr- zum Versor­ gungsdruck.

Die Verschiebung oder Versetzung des Ventils ist in Fig. 2a dargestellt. Diese Verschiebung ergibt sich aus dem Schalten des Drucks in der ersten Steuerkammer 38, repräsentiert in Fig. 2c. Fig. 2b veranschaulicht den aku­ stischen Druck im Fernfeld und zeigt den seismischen Im­ puls, erzeugt durch die Quelle. Das Schalten der Drücke kann durch die Steuersignale erreicht werden, die das Ventil aus der ersten Position, gezeigt in Fig. 1, direkt in die dritte Position treiben, wo Wasser mit Versorgungs­ druck P _S durch eine Öffnung 74 in die Kammer 38 fließt.

Wenn das Ventil 66 den Rückdruck P _R an die erste Betäti­ gungskammer 38 anlegt, wirkt somit der Versorgungsdruck in der ersten Kammer 24 auf die Differenzfläche 150 des Ventils, um das hintere Ende 44 des Hülsenventils 32 gegen den Anschlag 42 vorzuspannen. Die Ventiloberfläche 56 blockiert die Strahlöffnungen 30. Wenn ein seismischer Impuls erzeugt werden soll, so verschiebt das Steuersignal vom Generator 30 das Ventil 66 in seine dritte Position und der Druck in der Betätigungskammer 38 wird vom Rück­ auf Versorgungs-Druck P _S geschaltet. Die Kraft an der Betätigungsoberfläche 52 in Vorwärtsrichtung übersteigt die Rückwärtskraft an der Differenzfläche 150 und das Hülsenventil wird vorwärts beschleunigt. Zu einer ge­ steuerten Zeit danach, entsprechend beispielsweise der Zeit, wo das hintere Ende 44 des Ventils 32 mit der Ebene zusammenfällt, die die Achsen der Strahlöffnungen 30 ent­ hält, wo das Hülsenventil sich auf dem Niveau z ungefähr halbwegs durch die Öffnungen 30, wie in Fig. 1 gezeigt, befindet, wird der Druck in der ersten Steuerkammer 38 zurück zum Rückwärtsdruck P _R geschaltet. Dies ist in den Fig. 2a und 2c durch die nacheilende oder hintere Kante der Wellenformen dargestellt, die annährend zeitlich mit der Ventilverschiebung z zusammenfällt. Nunmehr kehrt sich die Kraft an dem Hülsenventil 32 um. Das Hülsenventil 32 verzögert sich auf die Geschwindigkeit Null, die bei­ spielsweise erreicht ist, am oberen Ende der Laufbahn, wo das hintere Ende 44 des Ventils 32 vollständig die Strahl­ öffnungen 30 freilegt. Diese Position kann beispielsweise die Position w sein, die in Fig. 1 gezeigt ist, und auf der Laufbahnkurve der Fig. 2a liegen.

Wenn sich der Rückdruck P _R in der Betätigungskammer 38 be­ findet, so wird die Kraft weiterhin an die Differenzflä­ che des Hülsenventils 32 angelegt und fängt an, das Ventil in Rückwärtsrichtung zum Anschlag 42 hin zu beschleunigen. Wenn das hintere Ende 44 wiederum die Position z erreicht, so schaltet das elektrohydraulische Ventil 66 wiederum den Druck in der ersten Betätigungskammer 38 zurück zum Versorgungsdruck. Die Kraft am Ventil 32 kehrt sich dann um und verzögert das Ventil und ermöglicht ihm, sich dem Anschlag 42 zu nähern, und zwar mit niedrigerer Geschwin­ digkeit derart, daß es den Anschlag (Stufe) mit der Ge­ schwindigkeit Null erreicht. Nach Erreichen des Anschlags, schaltet das Ventil 66 den Druck in der Kammer 38 zurück zum Rückdruck, um das Ventil 32 gegen den Anschlag 42 zu halten. Die Steuersignale können wiederum angelegt werden, um den Zyklus zu wiederholen und um das Hülsenventil 32 zu veranlassen, wiederum seine Laufbahn zu durchlaufen, um so einen darauffolgenden seismischen Signalimpuls zu erzeugen.

Die Wasserstrahlen werden während der in Fig. 2 mit "Strahlbildungsdauer" bezeichneten Zeit gebildet, wo die Strahlöffnungen 30 offen sind. Diese Strahlbildungsdauer ist, verglichen mit der Dauer des seismischen Impulses, bei der halb-maximalen Amplitude desselben lang, wie dies in Fig. 2b gezeigt ist. Die Strahlbildungsdauer ist derart, daß die Wassersäule auf eine hohe Geschwindigkeit be­ schleunigt und die potentielle Energie im Zylinder in die kinetische Energie der Strahlsäule umwandelt. Nach Beendi­ gung des Strahls, manifestiert sich diese kinetische Energie selbst in großen Dampfhohlräumen, die schnell zusammenfallen, wie dies durch die hintere Kante der Spitze gezeigt ist, die den Hauptdruckimpuls, wie in Fig. 2b gezeigt, bildet, und erzeugt ein seismisches Signal mit hoher Energie und Hochfrequenzgehalt.

Die Strahlbildungsdauer kann entsprechend dem Steuersignal vom Generator 70 in zweierlei Weisen gesteuert werden, die in den Fig. 3a und 3b gezeigt sind. Wenn in Fig. 3a das Ventil die Spitze seiner Laufbahn erreicht hat, wie dies als Position w in Fig. 3c gezeigt ist, so bewirkt das Steuersignal vom Generator 70 die Verschiebung der Ventile 66 aus ihrer ersten in die dritte Position für die Strahl­ bildungsdauer. Diese Verschiebung (Zitterbewegung) ist durch den zinnenförmigen Teil der Fig. 3a dargestellt, der den Druck in der Betätigungskammer 38 repräsentiert. Der Durchschnittsdruck in der Kammer 38 ist dann die Hälfte von P _S . Da die Betätigungsoberfläche der Differenzfläche 150 des Ventils 32 gleich der Hälfte der Fläche der Be­ tätigungsoberfläche 52 gewählt werden kann, sind die Kräfte am Ventil ausgeglichen und das Ventil verbleibt, wird gehalten in der Position w, wo die Strahlbildungs­ öffnungen 30 offen sind.

Fig. 3b zeigt, daß der Steuersignalgenerator die Steuer­ ventile 66 in ihrer Mittelposition einstellen kann, wenn das Ventil 32 die Position w erreicht. Die Betätigungs­ kammer 38 ist dann abgedichtet. Infolge der Nichtzusammen­ drückbarkeit des Wassers ist das Ventil nicht in der Lage, sich zu bewegen, und zwar trotz der an die Differenz­ oberfläche 150 desselben angelegten Kraft. Nach dem Ab­ laufen der Strahlbildungsdauer wird das Steuerventil 66 in die in der Zeichnung gezeigte Position verschoben und das Ventil nimmt seine Bewegung in einer Rückwärtsrich­ tung zum Anschlag 42 auf.

In einem typischen in Fig. 2b veranschaulichten Fall kann die Ventilöffnungszeit oder die Strahlbildungdauer in der Größenordnung von 10 msec liegen und die Hohlraumbildung und Zusammenfallzeit liegen in der Größenordnung von 20 msec, wobei die 1/2-Amplitudenimpulsdauer in der Grö­ ßenordnung von einer 1/2 msec oder weniger liegt. Da die Gesamtzeitdauer von der Steuerventilöffnung zum Druck­ impulsereignis 30 msec oder dgl. betragen kann, kann der Zyklus wiederholt werden, um Impulse ohne lange dazwischen­ liegende Verzögerungen zu erzeugen.

Als nächstes sei auf Fig. 4 Bezug genommen, wo eine wei­ tere seismische Wasserkanonenquelle dargestellt ist, und zwar mit Teilen ähnlich der Quelle gemäß Fig. 1. Dement­ sprechend sind hier die gleichen Bezugszeichen verwendet. Wie in Fig. 1 hat das Gehäuse 12 eine Vielzahl von Strahl­ öffnungen 30 (in diesem Falle vier), die sich durch das Gehäuse in die Kamner 24 erstrecken. Die Öffnungen 30 schneiden einen zylindrischen Hohlraum 82, in dem ein zy­ lindrisches Hülsenventil 84 angeordnet ist. Das Ventil ist im Hohlraum in entgegengesetzten Richtungen gleitend angeordnet, und zwar aus der in der Zeichnung gezeigten hinteren Position, wo die Strahlöffnungen 30 geschlos­ sen sind, in eine vordere Position, wo die Strahlöffnun­ gen ebenfalls geschlossen sind. Die Hülse hat eine Länge kleiner als die Länge des Hohlraums 82 und definiert Betätigungskammern 86 und 88. Die Enden dieser Kammern können in Radialrichtung dünner sein als der Hohlraum 82, um so Stufen zu bilden, welche Anschläge für die entge­ gengesetzten Enden 90 und 92 des Ventils 84 vorsehen. Die Öffnungen 94 und 96 zur Außenseite des Gehäuses 12 sehen die Verbindung zwischen diesen Kammern 86 und 88 und einem elektrohydraulischen Steuerventil 98 vor. Das Ventil ist ein Zweipositions-Vierweg-Ventil. Ein Steuer­ signalgenerator 100 erzeugt Steuersignale, welche das Ventil zwischen seinen zwei Positionen betätigen.

Das Hülsenventil 84 hat Zumeßöffnungen oder Öffnungen 102, und zwar in einer Anzahl gleich der Anzahl der Strahlöff­ nungen 30, und zwar ausgerichtet mit diesen. Die Öffnun­ gen können Schlitze sein, die in der Axialrichtung, in der das Ventil 84 beweglich ist, größer sind als die Strahlöffnungen 30.

Im Betrieb wird ein seismischer Impuls dann erzeugt, wenn das Steuerventil 98 aus der hinteren in der Zeich­ nung gezeigten Position in die vordere Position verscho­ ben wird. Dies geschieht dann, wenn der Druck in der Kammer 88 vom Versorgungsdruck auf den Rückdruck P _R ge­ schaltet wird und der Druck in der Kammer 86 von dem Rückdruck auf den Versorgungsdruck P _S geschaltet wird. Das Ventil 84 wird dann in der Vorwärtsrichtung angetrie­ ben. Die Schlitze 102 öffnen abrupt und schließen dann die Strahlöffnungen für eine Dauer gleich der gewünschten Strahlbildungsdauer. Die Öffnungen sind für eine Zeit­ dauer offen gleich annähernd der Summe der Länge des Schlitzes 102 und der Länge oder dem Durchmesser der Öffnungsaperturen 30 dividiert durch die Geschwindigkeit des Ventils 84. Auf diese Weise wird in der gezeigten Konfiguration eine unabhängige Kontrolle über die Fläche der Strahlbildungsöffnung 30, der Dauer der Öffnung der Strahlöffnungen und der Geschwindigkeit des Ventils erreicht. Auf diese Weise kann die Größe der Öffnungen 30 eingestellt werden, um den gewünschten Strahlquerschnitt zu erhalten, die Geschwindigkeit des Ventils kann derart gewählt werden, daß die gewünschten Strahleinleitungs­ und Strahlbeendigungs-Geschwindigkeiten erhalten werden und die Länge des Schlitzes 102 kann dann derart gewählt werden, daß die gewünschte Aperturöffnungszeit erhalten wird.

Die Fig. 2f und 2g veranschaulichen die Drücke in den Betätigungshohlräumen 86 und 88 der in Fig. 4 gezeigten Quelle 80. Wenn der Druck vom Rückdruck zum Versorgungs­ druck in der hinteren Betätigungskammer 86 geschaltet wird und vom Versorgungsdruck zum Rückdruck in der vor­ deren Betätigungskammer 88, so wird die Kraft auf das Hülsenventil 84 umgekehrt. Die Schlitze 102 kreuzen die Strahlbildungsöffnungen 30 während der Strahlbildungs­ dauer, wie dies in den Fig. 2f und 2g gezeigt ist. Sodann werden freie Strahlsäulen gestartet, und zwar mit der Dauer für optimale Energieumwandlung und Impulsamplitude. Diese Dauer ist in Fig. 2b als lang verglichen mit der Halbamplitudendauer des seismischen Impulses gezeigt. Die Drücke werden solange nicht umgekehrt, bis der nächstfol­ gende seismische Impuls erwünscht ist. Wenn dies auftritt, so wird das Ventil 84 in der entgegengesetzten Richtung angetrieben und eine weitere freie Strahlsäule wird während der Strahlbildungsdauer gebildet. Durch die Steuerung der Strömungsmittelflußgeschwindigkeiten zu den Betätigungskammern 86 und 88, beispielsweise mit geeigneten Regulierventilen (nicht gezeigt) können die Strahlbil­ dungsdauern gesteuert werden.

Das Ventil 84 wird in seiner vorderen Position solange gehalten, bis der nächste seismische Impuls gewünscht wird. In der vorderen Position sind die Schlitze 102 in der durch die gestrichelten Linien in Fig. 4 gezeig­ ten Stellung. In dieser Position sind die Strahlöffnungen ebenfalls geschlossen.

Fig. 5 zeigt nur eine Seite einer seismischen Quelle 104. Diese Quelle ist ähnlich der Quelle 80 gemäß Fig. 4. Die Quelle 104 hat ein zylindrisches Hülsenventil 106 mit Schlitzen 108 darinnen ausgebildet, und zwar vergleich­ bar in Größe zu den Strahlöffnungen 30. Die Schlitze sind mit den Öffnungen ausgerichtet und bewegen sich in Aus­ richtung damit, um so die Strahlöffnungen dann zu öffnen, wenn ein elektrohydraulisches Steuerventil 109 ähnlich dem Ventil 98 betätigt wird. Um einen Zyklus einzuleiten, werden die Drücke in den hinteren und vorderen Betäti­ gungskammern 86 und 88, gezeigt in den Fig. 2d und 2e um­ gekehrt, um so den Druck in dem Hohlraum 86 vom Rück­ druck auf den Versorgungsdruck zu schalten, während der Druck in dem vorderen Betätigungshohlraum 88 vom Versor­ gungs- auf den Rückdruck geschaltet wird. Das Ventil 106 wird dann nach vorne getrieben, bis es den Anschlag am vorderen Ende des Ventilhohlraums 82 erreicht. Die Schlitze 108 befinden sich dann in Ausrichtung mit den Strahlöffnungen 30. Die Öffnungen können für eine ge­ wünschte Strahlbildungsdauer offen gehalten werden. Wenn der Strahl gebildet ist, werden die Drücke in den Kammern 86 und 88 wiederum geschaltet und das Ventil 106 läuft zurück in die in Fig. 5 gezeigte Position, wo die Strahl­ öffnungen geschlossen sind. Die Drücke in den Betätigungs­ hohlräumen 88 und 86 werden nicht wieder geschaltet, bis der nächste Impuls erzeugt werden soll. Wenn der Druck gerade dann geschaltet wird, wenn das Ventil 106 das vor­ dere Ende seiner Laufbahn erreicht, so wird die Strahl­ dauer minimiert, wie dies in den Fig. 2d und 2e gezeigt ist. Durch Verzögerung der Schaltzeit, beispielsweise durch Aufrechterhaltung des Drucks im Hohlraum 86 auf den Versorgungsdruck P _S während der Druck in der anderen Kammer 88 sich auf dem Rückdruck P _R befindet, kann die Strahlbildungsdauer verlängert werden. Die Verzögerung der Schaltzeit ist in den Fig. 2d und 2e durch die ge­ strichelten Linien angegeben. Demgemäß kann irgendeine gewünschte Strahlbildungsdauer und Zeitsteuerung der durch die Quelle 104 erzeugten Impulse ohne weiteres er­ halten werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung erkennt man, daß durch die Erfindung eine verbesserte seismische Quelle der Wasserkanonenbauart vorgesehen wird. Abwandlungen und Modifikationen liegen im Rahmen der Erfindung.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Eine seismische Quelle treibt einen oder mehrere Strahlen aus Wasser mit hoher Geschwindigkeit in eine Unterwasser­ umgebung und beendet dann die Strahlen durch ein Ventil­ glied, wobei die Bewegung der Strahlen gesteuert wird, um zeitlich genau gesteuerte seismische Hochenergieimpulse zu erhalten, um so reflektierte Signale vorzusehen, aus denen Seismogramme mit hoher Auflösung bei Verarbeitung der Signale erhalten werden können.

Hinsichtlich des Standes der Technik sei auf US-PS 41 85 714 hingewiesen. Gemäß dieser Entgegenhaltung hängt die Dauer der "Geschosse" (slug) von der Länge der "slug"-Kammer 22 und der Kammer 30 ab. Die Wiederholfrequenz hängt ebenfalls von den Größen der verschiedenen Kammern ab. In dieser Ent­ gegenhaltung wird nicht die Steuerung (durch Ventilmittel) der Strahlöffnung vorgeschlagen und auch nicht das Konzept ins Auge gefaßt, daß durch diese Ventilsteuerung die Bildung, die Energie und das Frequenzspektrum des akustischen Impulses gesteuert werden kann. Darüber hinaus wird die Energie für den Strahl nicht aus komprimierter Luft hinter dem Kolben er­ halten.

US-PS 41 31 178 zeigt eine Wasserkanone unter Verwendung eines Ventils zum Öffnen von Strahlöffnungen. Es wird nicht das Konzept der Bewegung des Ventils zum Öffnen und Schließen der Strahlöffnung offenbart, und zwar ein Konzept, wel­ ches vorsieht, daß die Strahlöffnung für eine Zeitdauer offen bleibt, die lang ist, verglichen mit der Dauer des Impulses bei halber maximaler Amplitude. Ferner sind keine Mittel zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens vorgesehen. Vielmehr ist bei dieser Patentschrift der Lauf des Kolbens 20 durch die Stufe 22 eingeschränkt. Dagegen sehen die Ventile 32 (gemäß Fig. 1) der vorliegenden Anmeldung die Steuerung der Strahl­ abmessungen vor und daher die Optimierung der Strahlenergie und des Niederfrequenzteils des Spektrums.

US-PS 40 49 078 beschreibt ein Luftkanonenventil, welches mechanisch betätigt wird. Kurze Blasen aus Druckluft werden erzeugt. Das Problem der Erzeugung von langen Zeitperioden, während welcher ein Wasserstrahl gebildet wird, wird in dieser Patentschrift nicht angesprochen.

US-PS 36 38 752 beschreibt ähnlich wie US-PS 40 49 078 eine Luftkanonenvorrichtung. Ziel ist die plötzliche Freigabe einer Ladung von Druckluft. Die Differenzfläche an den Enden des Ventils 122 wird dazu verwendet, um das Ventil geschlossen zu halten. Bei Nichtvorhandensein von Druck kann sich das Ventil öffnen. Es gibt demgemäß keine Positionssteuerung. Darüber hinaus ist es die Druckluft, die durch die Zusatz­ öffnung 120 ausgestossen wird und das Ventil steuert. Es sind keine Mittel vorgesehen, um die unabhängige Steuerung des Ven­ tils zu gestatten, um es für eine lange Zeitdauer oder irgendeine Zeitdauer, die mit der Dauer des akustischen Impulses in Beziehung steht, offen zu halten. Darüber hinaus wird die Energie nicht aus zusammengedrücktem Gas an der Rückseite eines Kolbens abgeleitet.

Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung einer seismischen Unterwasserquelle der Wasserkanonenbauart. Es wird eine freie Flüssigkeitsäule in eine Unterwasser­ umgebung injiziert, um einen Dampfhohlraum zu erzeugen, dessen Zusammenfallen einen seismischen Impuls erzeugt. Kennzeichnender Weise sieht die Erfindung ein Steuer­ system 70, 68, 66 für die Betätigung des Ventils 46 vor. Das Ventil öffnet und schließt eine Öffnung, durch die unter Druck stehende Flüssigkeit zur Bildung der freien Flüssigkeitsäule freigegeben wird. Das Ventil ermöglicht die Offenhaltung der Öffnung für eine Zeitdauer, die, verglichen mit der Dauer des seismischen Impulses, bei der Hälfte der Maximalamplitude desselben lang ist. Das Steuersystem gestattet auch eine zeitlich genaue Steuerung des Impulses entsprechend Steuersignalen, und einen schnellen Zyklusbetrieb um Impulse mit kurzen dazwischen­ liegenden Verzögerungen vorzusehen. Auf diese Weise erge­ ben die Impulse eine breitbandige akustische Energieaus­ gangsgröße, da ihre Niederfrequenzspektralenergie ver­ stärkt wird.

Claims (15)

1. Quelle für seismische Impulsignale, die freie Flüs­ sigkeitssäulen in eine Unterwasserumgebung injiziert um Dampfhohlräume zu erzeugen, deren Zusam­ menfallen die seismischen Impulse erzeugt, wobei die Quelle ein Gehäuse mit einer Innenkamner aufweist sowie Mittel zur Energiespeicherung infolge der Kraft zusammengedrückter Flüssigkeit in der Kammer und mit mindestens einer Strahlbildungsöffnung in dem Gehäuse, durch welche die unter Druck stehende Flüssigkeit zur Bildung der freien Flüssigkeitssäule freigegeben werden kann, wobei das Ventilglied in einer Ventilbe­ ziehung zu der Öffnung angeordnet ist, gekenn­ zeichnet durch Mittel zur Bewegung des Ventil­ glieds zur Öffnung der Öffnung, um die Flüssigkeits­ säule zu initiieren und um die Öffnung zu schließen, um die Flüssigkeitssäule zu beenden, wobei die Öffnung für eine Zeitdauer offen gehalten wird, die lang ist, verglichen mit der Dauer des seismischen Impulses bei der halben maximalen Amplitude desselben.

2. Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied ein Hülsenventil ist, welches hin- und herbewegbar zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei in der ersten Position die Öffnung geschlossen ist und in der zweiten Position die Öffnung offen ist und wobei Mittel vorgesehen sind, um das Ventil in der zweiten Position während der erwähnten Zeitdauer zu halten.

3. Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied ein Hülsenventil ist mit einer hin­ durchgehenden Zumeßöffnung, wobei die Zumeßöffnung eine Länge aufweist, die die Länge der Strahlöffnung in Bewegungsrichtung des Ventilglieds nicht über­ steigt, wobei das Ventil hin- und herbewegbar zwischen einer ersten und einer zweiten Position angeordnet ist, wobei die Öffnung in der ersten Position geschlos­ sen ist und die Zumeßöffnung und die Öffnung gegenüber einander versetzt sind und wobei in der zweiten Position die Öffnung offen ist und die Zumeßöffnung und die Öffnung in Ausrichtung miteinander stehen, und wobei Mittel vorgesehen sind, um das Ventil in der zweiten Position für die erwähnte Zeitdauer zu halten.

4. Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied ein Hülsenventil ist, und zwar mit einer durchgehenden Zumeßöffnung, wobei die Zumeßöffnung eine Länge aufweist, die größer ist als die Länge der Öff­ nung in Bewegungsrichtung des Ventils, und mit Mitteln zur Hin- und Herbewegung des Ventils zwischen ersten und zweiten Positionen, wo die Öffnung durch eine dritte Position geschlossen ist, wo die Öffnung und die Zumeßöffnung für die erwähnte Zeitdauer sich in Ausrichtung befinden.

5. Seismische Signalquelle zur Verwendung unter Wasser mit einem Gehäuse, welches einen Zylinder aufweist und einen in dem Zylinder gleitend angeordneten Kol­ ben bewegbar in entgegengesetzten Richtungen axial dazu, und wobei der Kolben den Zylinder in erste und zweite Kammern auf entgegengesetzten Seiten des Kol­ bens unterteilt und wobei ferner die zweite Kammer Gas eingefangen darin aufweist, welches zusammenge­ drückt wird, wenn unter Druck stehendes Wasser an die erste Kammer geliefert wird und den Kolben in eine der erwähnten entgegengesetzten Richtungen bewegt, was das Volumen der zweiten Kammer vermindert, und mit einer Wasserstrahlbildungsöffnung, die sich durch das Gehäuse in die erste Kammer erstreckt, gekennzeichnet durch Mittel zur Begren­ zung der Bewegung des Kolbens in der erwähnten anderen der entgegengesetzten Richtungen in eine Position mit Abstand angeordnet gegenüber der Strahlöffnung, ein Hülsenventilglied in dem Gehäuse, beweglich angeord­ net in einer Ventilbeziehung mit der Strahlöffnung zum Öffnen der Öffnung zum Zwecke der Freigabe eines Strahls des unter Druck stehenden Wassers aus der er­ sten Kammer durch die Öffnung hindurch und zum Schlies­ sen der Öffnung zur Beendigung des Strahls zum Zwecke der Erzeugung des seismischen Signals durch das Zusam­ menfallen eines Dampfhohlraums bei Beendigung des Strahls, und ferner mit Mitteln zur Betätigung des Ventilglieds zum Zwecke des Offenhaltens der Öffnung für eine Zeitdauer, die lang ist, verglichen mit der Dauer des seismischen Signals bei der halben maximalen Amplitude davon.

6. Quelle nach einem der vorherigen Ansprüche gekenn­ zeichnet durch Mittel zur Betätigung des Ventilglieds zum Offenhalten der Öffnung für eine Zeitdauer, die, verglichen mit der Dauer des seismischen Signals bei der halben maximalen Amplitude desselben lang ist.

7. Quelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenventil axial zum Zylinder zwischen ersten und zwei­ ten Positionen bewegbar ist, wo die Öffnung geschlossen ist und wobei das Ventil eine Zumeßöffnung mit einer Länge in Axialrichtung aufweist, die länger ist als die Länge der Öffnung in der Axialrichtung, und zwar ange­ ordnet zur Bewegung in Ausrichtung mit der erwähnten Öffnung für die erwähnte Zeitdauer,während das Ventil sich zwischen den ersten und zweiten Positionen bewegt.

8. Quelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied axial zum Zylinder in entgegengesetzten Rich­ tungen zwischen ersten und zweiten Positionen bewegbar ist, wo die Öffnung offen bzw. geschlossen ist, und wobei das Ventil eine Zumeßöffnung hindurchgehend aufweist mit einer Länge, die die Länge der Öffnung in Axialrich­ tung nicht übersteigt und die angeordnet ist in Ausrich­ tung mit der Öffnung, wenn das Ventil sich in der ersten Position befindet, und wobei schließlich Steuermittel vorgesehen sind, um das Ventil zu betätigen, um das Ventil in der ersten und zweiten Position für ausgewählte Zeitperioden zu halten.

9. Quelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenventilglied innerhalb der ersten Kammer bewegbar ist und eine Ventiloberfläche nahe einem seiner Enden aufweist mit einer Länge, die die Länge der erwähnten Öffnung in Axialrichtung des Zylinders übersteigt, wobei das Ventil axial in entgegengesetzten Richtungen zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweg­ bar ist, wobei in der ersten Position die Ventiloberfläche in Blockierbeziehung mit der Öffnung steht und die Öffnung geschlossen ist, wobei in der zweiten Position die Ventil­ oberfläche gegenüber der Öffnung frei ist und die Öffnung offen ist, wobei schließlich das Ventil einen Ringteil auf­ weist, der erste und zweite Hohlräume in dem Gehäuse definiert und erste und zweite entgegengesetzt lie­ gende Flächen von unterschiedlicher Größe vorsieht, wobei das zuerst erwähnte Ende des Ventils eine Fläche aufweist, die gegenüber der ersten Kammer freiliegt und kleiner ist als die Fläche des ent­ gegengesetzt liegenden Endes des Ventils in der Kam­ mer, wobei schließlich die Differenz zwischen diesen beiden zuletzt erwähnten Flächen kleiner ist als die erste Fläche, und wobei sämtliche oben erwähnten Flächen als Projektionen in eine Ebene genomnen sind, ie senkrecht zur Achse der Ventilbewegung verläuft, und wobei schließlich Mittel vorgesehen sind, um selektiv unter Druck stehendes Wasser an den ersten Hohlraum anzulegen und kontinuierlich den zweiten Hohlraum mit dem Umgebungswasser zu verbinden, um das Ventil zwischen den ersten und zweiten Positionen zu bewegen.

10. Quelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse eine Vielzahl von Öffnun­ gen aufweist, die sich in die erste Kammer erstrecken, und die gleichzeitig durch das Hülsenventil geöffnet und geschlossen werden.

11. Quelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse mindestens einen Hohlraum aufweist, in dem das Ventil mindestens teilweise an­ geordnet ist, wobei das Ventil erste und zweite ent­ gegengesetzt liegende Steuerflächen aufweist, die erste und zweite Betätigungskammern in dem Hohlraum bilden, und wobei ferner elektrohydraulische Steuer­ mittel vorgesehen sind, um den Fluß von unter Druck stehendem Wasser in die Betätigungskammern zu schal­ ten, um das Ventil hin und her längs einer Laufbahn zwischen den ersten und zweiten Positionen zu bewe­ gen wo die Öffnung geöffnet und geschlossen ist.

12. Quelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuermittel Mittel aufweisen, um den Druck in den Kammern zu schalten, bevor das Ventil die erste Position längs seiner Laufbahn er­ reicht und ebenfalls bevor das Ventil die zweite Po­ sition längs der Laufbahn erreicht, um so die Ge­ schwindigkeit des Ventils im wesentlichen auf die Geschwindigkeit Null zu reduzieren, wenn das Ventil die ersten und zweiten Positionen erreicht.

13. Quelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuermittel einen Steuersignal­ generator aufweisen, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches die Verschiebung des Hülsenventils mit der Zeit definiert, und mit einem elektrohydrau­ lischen Steuerventil, welches auf das Steuersignal anspricht, um den Druck in dem Betätigungshohlraum entsprechend dem elektrischen Signal zu schalten.

14. Quelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil eine Position aufweist, in der der Betätigungshohlraum durch das Ventil derart abge­ dichtet ist, daß das Ventil in der ersten Position für ausgewählte Zeitlängen gehalten werden kann.

15. Quelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil partiell in der ersten Kammer angeordnet ist und eine dritte Betätigungsoberfläche in der ersten Kammer entgegengesetzt zu der ersten Steuer­ oberfläche in dem ersten Hohlraum aufweist, wobei die dritte Oberfläche in der Bewegungsrichtung des Ven­ tils zu der ersten Position hinweist, wo die Öffnung geöffnet ist, und wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um kontinuierlich Druck zuzuführen, der verhältnis­ mäßig niedrig ist, verglichen mit dem relativ hohen Druck des unter Druck stehenden Wassers, geliefert an die erste Kammer durch die zweite Betätigungs­ kammer, und mit Mitteln zum wiederholten Schalten des Drucks in der ersten Betätigungskammer zwischen dem niedrigen Druck und dem hohen Druck derart, daß die durchschnittliche Kraft auf der ersten Oberfläche gleich der Kraft auf der dritten Oberfläche ist, um das Ventil in der ersten Position für eine ausgewählte Zeitperiode zu halten.