NO127523B

NO127523B -

Info

Publication number: NO127523B
Application number: NO02863/70A
Authority: NO
Inventors: C Savit
Original assignee: Western Geophysical Co
Priority date: 1969-07-23
Filing date: 1970-07-22
Publication date: 1973-07-02
Also published as: GB1302394A; CA951011A; DE2024169B2; BR7019899D0; DE2024169A1; US3670839A; FR2060561A5

Description

Akustisk pulsgenerator. Acoustic pulse generator.

Akustiske pulsgeneratorer til frembringelse av akus- Acoustic pulse generators for producing acoustic

tiske pulser som kan anvendes ved seismiske undersøkelser i en væske, f.eks. sjøvann, er kjent. U.S. patent nr. 3.369-627 viser en slik generator med to sirkelformede plater plasert nær hverandre på slep i sjøvann. Drivinnretninger på den nederste av de to plater utfører nedadrettede drivslag i løpet av forholdsvis korte tidsintervaller slik at det oppstår et hulrom mellom platene. Den voldsomme sammen-klapping av dette hulrom 'ved at det omgivende vann raser inn i det tomme rom som således er dannet som resultat av en såkalt kavitasjon, frembringer en akustisk puls som forplanter seg gjennom vannet. Etter. tical pulses that can be used in seismic investigations in a liquid, e.g. seawater, is known. U.S. patent no. 3,369-627 shows such a generator with two circular plates placed close to each other towed in seawater. Drive devices on the lower of the two plates perform downward drive strokes during relatively short time intervals so that a cavity is created between the plates. The violent collapsing of this cavity by the surrounding water crashing into the empty space thus formed as a result of so-called cavitation produces an acoustic pulse which propagates through the water. After.

dannelsen av den akustiske puls får drivinnretningen den nedre plate til å utføre et relativt langsomt tilbakeslag. the formation of the acoustic pulse causes the drive device the lower plate to perform a relatively slow rebound.

I en slik generator er den kraft som er nødvendig for In such a generator, the power required for

å bevege den ene plate meget hurtig mot trykket av det omliggende vann meget stor. Slike generatorer trenger derfor store, meget kraftige drivinnretninger og dessuten utsettes begge plater for utmatnings-påkjenninger fordi bunnplaten som er den bevegelige del, er fullstendig ubeskyttet overfor det omgivende vann på det tidspunkt da vannet strømmer inn for å fylle hulrommet. to move one plate very quickly against the very large pressure of the surrounding water. Such generators therefore need large, very powerful drive devices and, moreover, both plates are exposed to fatigue stresses because the bottom plate, which is the moving part, is completely unprotected from the surrounding water at the time when the water flows in to fill the cavity.

U.S. patent nr. 3-277.^37 viser en annen type akustisk generator neddykket i vann, der generatoren omfatter et lukket kammer med et forflyttbart stempel. Under påvirkning av drivkraft fra en fluidum-trykk- og -vakuumkilde utfører stemplet først et slag fremover. Stemplet tillates å utføre et tilbakeslag, hvorved potensiell energi som er lagret i vannet under fremslaget, omvandles til kinetisk energi for dannelse av en akustisk sjokkbølge når stemplet stopper. I denne type generator er stemplets akselerasjon i tilbakeslaget relativt begrenset. Dette er tilfellet fordi stemplets tilbakeslag utelukkende er forårsaket av trykkdifferansen over stemplet bortsett fra de dempende krefter som er en uunngåelig del av en slik konstruksjon. Stemplet drives således av det trykk som utøves av det vann som følger stemplet slik at ingen kavitasjon finner sted. U.S. patent no. 3-277.^37 shows another type of acoustic generator immersed in water, where the generator comprises a closed chamber with a movable piston. Under the influence of driving force from a fluid pressure and vacuum source, the piston first performs a forward stroke. The piston is allowed to perform a backstroke, whereby potential energy stored in the water during the stroke is converted into kinetic energy to form an acoustic shock wave when the piston stops. In this type of generator, the piston's acceleration during the stroke is relatively limited. This is the case because piston recoil is caused solely by the pressure differential across the piston apart from the damping forces which are an inevitable part of such a design. The piston is thus driven by the pressure exerted by the water that follows the piston so that no cavitation takes place.

Ved foreliggende oppfinnelse har man kommet frem til en With the present invention, one has arrived at a

■akustisk pulsgenerator til frembringelse av seismiske signaler i en vannmasse, omfattende en oppblåsbar anordning for neddykning i vannmassen, og innretninger for inndrivning av et fluidum i den oppblåsbare anordning for derved å øke dennes volum og fortrenge tilsvarende mengder vann, og oppfinnelsen er kjennetegnet ved innretninger for å fjerne fluidet så hurtig at anordningen faller sammen med en hastighet som er større enn den hastighet hvormed fortrengt vann kan komme tilbake for derved å frembringe en implosjon på grunn av kavitasjonsvirkning. ■acoustic pulse generator for producing seismic signals in a body of water, comprising an inflatable device for immersion in the body of water, and devices for driving a fluid into the inflatable device to thereby increase its volume and displace corresponding amounts of water, and the invention is characterized by devices to remove the fluid so rapidly that the device collapses at a speed greater than the speed at which displaced water can return to thereby produce an implosion due to cavitation action.

En hensiktsmessig utførelsesform for en akustisk pulsgenerator er kjennetegnet ved et utvidbart kammer, fluidumdrevne anordninger for med bevegelse forover å øke og med bevegelse bakover å redusere det innvendige volum av det utvidbare kammer, anordninger for utøvelse av en trykkraft på det utvidbare kammer for å øke reduksjonshastigheten på kammerets innvendige volum under returbevegelsen til en verdi over den hastighet som vann kan følge etter med, kombinert med anordninger som er beregnet på'å sørge for at det innvendige volum av det utvidbare kammer blir så godt som null ved endene av returbevegelsen, for derved å frembringe implosjon på grunn av kavitasjonsvirkning. A suitable embodiment of an acoustic pulse generator is characterized by an expandable chamber, fluid-driven means for increasing with forward movement and with backward movement reducing the internal volume of the expandable chamber, means for exerting a compressive force on the expandable chamber to increase the rate of reduction on the internal volume of the chamber during the return stroke to a value in excess of the velocity at which water can follow, combined with devices designed to ensure that the internal volume of the expandable chamber becomes as good as zero at the ends of the return stroke, thereby to produce implosion due to cavitation action.

Videre er det fordelaktig at det utvidbare kammer er utformet med et membran som langs sin omkrets er forseglet til en del av stivt materiale, hvilket membran danner en utvidbar veggdel av det utvidbare kammer. Furthermore, it is advantageous that the expandable chamber is designed with a membrane which along its circumference is sealed to a part of rigid material, which membrane forms an expandable wall part of the expandable chamber.

Man kan også ha-anordninger for påtrykning av en kraft på membranet' for å øke membranets forskyvningshastighet under returbevegelsen til en verdi som ligger høyere enn den hastighet hvormed vann kan følge etter, og denne kraft kan være et resultat av membranens elastisitet. One can also have devices for applying a force to the membrane to increase the displacement speed of the membrane during the return movement to a value that is higher than the speed at which water can follow, and this force can be a result of the elasticity of the membrane.

Dessuten kan det utvidbare kammer være dannet av en i det vesentlige plateformet ambolt som.utgjør delen av stivt materiale og til hvis omkrets en plate av ettergivende materiale som danner membranet er forseglet,således at omtrent hele membranflaten kan komme i anlegg mot den amboltflate som vender mot membranen. Andre trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskriv-else under henvisning til tegningene der: Fig. 1 er en isometrisk skisse av en foretrukken utførel-sesform for den akustiske pulsgenerator ifølge foreliggende oppfinnelse, In addition, the expandable chamber can be formed by an essentially plate-shaped anvil which constitutes the part of rigid material and to whose circumference a plate of compliant material which forms the membrane is sealed, so that approximately the entire membrane surface can come into contact with the facing anvil surface against the membrane. Other features and details of the invention will be apparent from the following description with reference to the drawings in which: Fig. 1 is an isometric sketch of a preferred embodiment of the acoustic pulse generator according to the present invention,

fig. 2 er et snitt etter linjen 2-2 på fig, 1, fig. 2 is a section along the line 2-2 of fig, 1,

fig. 3 er et forstørret tverrsnitt av en detalj og viser en måte å feste membranen til ambolten på, fig. 3 is an enlarged cross-section of a detail showing a method of attaching the diaphragm to the anvil,

fig. A er et snitt i likhet med fig. 3, og viser en annen måte å feste membranen til ambolten på, fig. A is a section similar to fig. 3, showing another way of attaching the membrane to the anvil,

fig. 5 er et grunnriss av en annen utførelsesform for en akustisk pulsgenerator ifølge oppfinnelsen, fig. 5 is a plan view of another embodiment of an acoustic pulse generator according to the invention,

fig. 6 er et tverrsnitt etter,linjen 6-6 på fig. 5-Kraftige, relativt lavfrekvente akustiske pulsgeneratorer som virker som utstrålingsinnretninger til generering av akustiske fig. 6 is a cross-section along the line 6-6 in fig. 5-Powerful, relatively low-frequency acoustic pulse generators that act as radiation devices for the generation of acoustic

-pulser i en væske, slik som i: sjøvann, er særlig nyttige til seismisk prospektering. Når det gjelder - seismisk utforskning under havbunnen, er de nyttigste av de akustiske pulser som danner signaler, de hvis frekvens ligger i området 5 til 50 Hz, eller hvis bølgelengde i vann -pulses in a liquid, such as in: seawater, are particularly useful for seismic prospecting. When it comes to - seismic exploration under the ocean floor, the most useful of the acoustic pulses that form signals are those whose frequency lies in the range of 5 to 50 Hz, or whose wavelength in water

ligger mellom 30 og 300 meter. Derfor er de fleste generatorer for seismiske pulser av. logiske grunner, små i forhold til en bølgelengde. is between 30 and 300 metres. Therefore, most generators for seismic pulses are off. logical reasons, small compared to a wavelength.

Det har vist seg ved teoretisk analyse at de fysiske lover for-akustisk utstråling at virkningsgraden for akustiske generatorer som er små i forhold til en bølgelengde, er proporsjonal med kvadratet på deres overflateareal. Det vil si at så lengde de lineære dimensjoner for en akustisk pulsgenerator er små sammenliknet med bølgelengden for den genererte energi, vil den akustiske energi som utstråles til fjernfeltet (hvorved menes det akustiske energifelt på et hvilket som helst sted som ligger i en avstand av minst en halv bølgelengde fra generatoren) være omtrent proporsjonal med kvadratet på generatorens utstrålende overflateareal). It has been shown by theoretical analysis that the physical laws for acoustic radiation state that the efficiency of acoustic generators that are small in relation to a wavelength is proportional to the square of their surface area. That is to say, as long as the linear dimensions of an acoustic pulse generator are small compared to the wavelength of the generated energy, the acoustic energy radiated to the far field (by which is meant the acoustic energy field at any location located at a distance of at least half a wavelength from the generator) be roughly proportional to the square of the generator's radiating surface area).

Por en gitt inngangseffekt er det derfor mer effektivt For a given input power it is therefore more efficient

å bevege en stor utstrålende flate et lite stykke enn å bevege et lite areal en relativt lengre avstand. Den utstrålte akustiske effekt vil være proporsjonal med produktet av arealet og den distanse som den utstrålende flate beveger seg. to move a large radiating surface a small distance than to move a small area a relatively longer distance. The radiated acoustic effect will be proportional to the product of the area and the distance that the radiating surface moves.

Som et numerisk eksempel kan man se at hvis dimensjonene på den utstrålende overflate er 4 x 4 meter og hvis slaglengden eller det utstrålende areals bevegelse er 1 cm, så vil generatoren frembringe omtrent seksten ganger så meget akustisk fjernfeltsenergi som en generator hvis utstrålende overflates dimensjoner er 1 x 1 m, og hvis slaglengde er 16 cm. Begge disse generatorer ville kreve den samme inngangseffekt. As a numerical example, it can be seen that if the dimensions of the radiating surface are 4 x 4 meters and if the stroke length or the movement of the radiating area is 1 cm, then the generator will produce approximately sixteen times as much acoustic far-field energy as a generator whose radiating surface dimensions are 1 x 1 m, and whose stroke length is 16 cm. Both of these generators would require the same input power.

På tegningene, og særlig på fig. 1-3, er det vist en akustisk pulsgenerator med utvidet areal, det vil si at den illustrer-te og beskrevne generator i tillegg til andre nye prinsipper, har en relativt stor utstrålende overflate sammenliknet med kjente kon-struksjoner. Generatoren er vist .fullstendig neddykket til en viss dybde i en væske som sjøvann. Den dybde under grenseflaten mellom luft og vann hvor generatoren er plasert kalles av og til og her, arbeidsdybden, og til en hvilken som helst slik arbeidsdybde er det tilknyttet et omgivende hydrostatisk arbeidstrykk. In the drawings, and particularly in fig. 1-3, an acoustic pulse generator with an extended area is shown, that is to say that the illustrated and described generator, in addition to other new principles, has a relatively large radiating surface compared to known constructions. The generator is shown completely submerged to a certain depth in a liquid such as seawater. The depth below the interface between air and water where the generator is placed is sometimes and here called the working depth, and to any such working depth there is associated an ambient hydrostatic working pressure.

Generatoren kan anta forskjellige geometriske fasonger. The generator can assume different geometric shapes.

I den utførelsesform som er vist på fig. 1-3, omfatter generatoren In the embodiment shown in fig. 1-3, comprises the generator

et ekspanderbart kammer 14 med en fleksibel vegg, i praksis en membran 16, med fordel laget av et elastisk materiale., og på en tettende måte an expandable chamber 14 with a flexible wall, in practice a membrane 16, advantageously made of an elastic material., and in a sealing manner

festet til elementet av stivt materiale, ovenfor kalt ambolten, i form av en stiv amboltplate 18, som ved hjelp av bolter 20 som sam-virker med en klemring 22, se fig. 3. Amboltplaten 18 er fortrinnsvis laget av metall, og dens lineære dimensjoner bestemmes ut fra de konstruksjonskriteria som er drøftet ovenfor."Kantene på amboltplaten 18 har en relativt større tykkelse enn den midtre del for å øke generatorkonstruksjonens stivhet og for å muliggjøre større forflyt-ning eller lengre slag for membranen 16. Membranen kan være laget av et hvilket som helst egnet elastisk materiale, hvilket kan være et forsterket plastmateriale eller et naturlig materiale, slik som gummi. Dette materiale kan være elastisk eller uelastisk avhengig av den akselerasjon som ønskes for membranen 16 under tilbakeslaget. attached to the element of rigid material, above called the anvil, in the form of a rigid anvil plate 18, which by means of bolts 20 which interact with a clamping ring 22, see fig. 3. The anvil plate 18 is preferably made of metal, and its linear dimensions are determined based on the construction criteria discussed above. ning or longer stroke of the diaphragm 16. The diaphragm may be made of any suitable elastic material, which may be a reinforced plastic material or a natural material such as rubber. This material may be elastic or inelastic depending on the acceleration desired for the diaphragm 16 during the recoil.

Pulsgeneratoren, som vist, er koplet til en egnet kilde, ikke vist, til fluidtrykk og vakuum for å utøve fluidtrykk på og å fjerne fluidtrykk fra det ekspanderbare kammer 14 som er dannet mellom membranen 16 og amboltplaten 18. Fluidtrykk tilføres et innløp 24 som er koplet til en trykkledning 26. Tilførselen av fluidtrykk gjennom innløpet 24 til kammeret 14 reguleres av en egnet ventil 28 som kan styres av en fluidtrykkledning 30. Det fluid som mates til kammeret 14'under trykk kan være trykkluft. Man vil legge merke til at trykkilden kan være plasert på en farkost, slik som et seismisk skip, og at den kan være en kompressor som drives ved hjelp av diesel-olje til å komprimere luft som er fritt tilgjengelig. The pulse generator, as shown, is connected to a suitable source, not shown, of fluid pressure and vacuum for applying fluid pressure to and removing fluid pressure from the expandable chamber 14 formed between the diaphragm 16 and the anvil plate 18. Fluid pressure is applied to an inlet 24 which is connected to a pressure line 26. The supply of fluid pressure through the inlet 24 to the chamber 14 is regulated by a suitable valve 28 which can be controlled by a fluid pressure line 30. The fluid that is fed to the chamber 14 under pressure can be compressed air. It will be noted that the pressure source may be located on a vessel, such as a seismic ship, and that it may be a compressor operated by means of diesel oil to compress air which is freely available.

Til å tømme kammeret 14 er det tilveiebrakt en eller flere nærliggende fluidmottakere eller beholdere som virker som vakuumreservoar. Tre slike mottakere 32, 34 og 36 er vist idet de står i forbindelse med kammeret 14 henholdsvis gjennom utløpene 38, 40 og 42. Som det fremgår av fig. 1 sammen med fig. 2, står vakuum-reservoaret 36 i forbindelse med kammeret 14 gjennom tre utløp 42, vakuumreservoar 34 står i forbindelse med kammeret 14 gjennom tre utløp 40 og vakuumreservoar 32 står i forbindelse med kammeret 14 gjennom tre utløp 38. Utløpene 38, 40 og 42 styres ved hjelp av styre-ventiler, henholdsvis 46, 48 og 50. To empty the chamber 14, one or more nearby fluid receivers or containers are provided which act as vacuum reservoirs. Three such receivers 32, 34 and 36 are shown as they are in connection with the chamber 14 respectively through the outlets 38, 40 and 42. As can be seen from fig. 1 together with fig. 2, the vacuum reservoir 36 is connected to the chamber 14 through three outlets 42, the vacuum reservoir 34 is connected to the chamber 14 through three outlets 40 and the vacuum reservoir 32 is connected to the chamber 14 through three outlets 38. The outlets 38, 40 and 42 are controlled by means of control valves, respectively 46, 48 and 50.

For å betjene ventilene 46, 48 og 50 nærmest samtidig To operate valves 46, 48 and 50 almost simultaneously

er det tilveiebrakt en fluidtrykkledning 52 som kan kontrolleres ved hjelp av en elektromagnetisk ventil (ikke vist) og koplet til fluidkilden. Ledningen 52 forgrener seg til omtrent like lange grener 54, 56 og 58. Volumet av reservoarene 32, 34 og 36 er valgt for å gi a fluid pressure line 52 is provided which can be controlled by means of an electromagnetic valve (not shown) and connected to the fluid source. Conduit 52 branches into branches 54, 56 and 58 of approximately equal length. The volume of reservoirs 32, 34 and 36 is chosen to provide

en meget hurtig uttømning av fluid fra kammeret 14. Reservoarene 32, 34 dg 36 holdes kontinuerlig under vakuum ved hjelp av en vakuum-styrt ledning 60 (se fig. 1) med tre grenledninger 62, 64 og 66 koplet til passende innløp, henholdsvis 68, 70 og 72. Pumpeutstyret som fører fluid med trykk til kammeret 14 kan også benyttes til å suge kammeret 14 tomt ved hjelp av en passende tilkopling til' ledningen 60. Kilden til fluidtrykk og vakuum utgjør ingen del av denne oppfinnelse. Generatoren, som vist på fig. 1, er vanligvis festet til en farkost, slik som et seismisk skip (ikke vist) for å bli tauet av denne, f.eks. ved hjelp av et par kabler 74. a very rapid depletion of fluid from the chamber 14. The reservoirs 32, 34 and 36 are kept continuously under vacuum by means of a vacuum-controlled line 60 (see fig. 1) with three branch lines 62, 64 and 66 connected to suitable inlets, respectively 68 . The generator, as shown in fig. 1, is usually attached to a vessel, such as a seismic ship (not shown) to be towed by it, e.g. by means of a pair of cables 74.

Virkemåten for en komplett syklus for generatoren vil bli beskrevet ved at det startes med membranen 16 i sin hvilestil-ling eller sammentrukne stilling, som vist med tykke linjer på The operation of a complete cycle for the generator will be described by starting with the diaphragm 16 in its rest position or contracted position, as shown in thick lines on

fig. 3- På det tidspunkt er kammeret 14 suget tomt, slik at membranen 16 av de omgivende vanntrykk presses mot amboltplaten 18. Ventilen 28 er lukket og ventilene 46, 48 og 50 er åpne. fig. 3- At that time, the chamber 14 is suctioned empty, so that the membrane 16 is pressed by the surrounding water pressure against the anvil plate 18. The valve 28 is closed and the valves 46, 48 and 50 are open.

I den første fase av arbeidsoperasjonen vil membranen In the first phase of the working operation, the membrane will

16 utføre sitt slag fremover ved at kammeret 14 blåses opp ved at ventilene 46, 48 og 50 lukkes og ventilen 28 åpnes. Fluid kan da slippe inn i kammeret 14 gjennom innløpet 24, med fordel fra en trykkluftkilde. Oppblåsingen av kammeret 14 kan finne sted over et tidsrom som er relativt langt sammenliknet med varigheten av den påfølgende tømming av kammeret 14. Membranens 16 bevegelse for-flytter en vannmengde som tilsvarer økningen i kammerets 14 volum, slik at potensiell energi lagres i det forskjøvne vann. Denne potensiell energi er proporsjonal med produktet av det omgivende trykk og volumet av det fortrengte vann. 16 perform its stroke forward by the chamber 14 being inflated by the valves 46, 48 and 50 being closed and the valve 28 being opened. Fluid can then enter the chamber 14 through the inlet 24, preferably from a source of compressed air. The inflation of the chamber 14 can take place over a period of time which is relatively long compared to the duration of the subsequent emptying of the chamber 14. The movement of the membrane 16 displaces a quantity of water corresponding to the increase in the volume of the chamber 14, so that potential energy is stored in the displaced water . This potential energy is proportional to the product of the ambient pressure and the volume of the displaced water.

Hvis membranen er uelastisk vil den ikke strekke seg vesentlig og ingen potensiell energi vil bli lagret i selve membranen. Hvis den derimot er elastisk, vil den strekke seg ved at det tilføres tilstrekkelig fluidtrykk gjennom ledningen 26. Hvis den er laget av elastisk materiale, vil strekkingen av membranen 16 medføre at potensiell energi lagres i selve membranen. Når kammeret 14 er oppblåst, som vist på fig. 2, er membranen 16 i "spent" stilling. If the membrane is inelastic, it will not stretch significantly and no potential energy will be stored in the membrane itself. If, on the other hand, it is elastic, it will stretch by supplying sufficient fluid pressure through the line 26. If it is made of elastic material, the stretching of the membrane 16 will cause potential energy to be stored in the membrane itself. When the chamber 14 is inflated, as shown in fig. 2, the membrane 16 is in the "tensioned" position.

For å tømme kammeret 14 meget hurtig lukkes ventilen 28 samtidig som ventilene 46, 48 og 50 åpnes, hvorved henholdsvis åpningene 38, 40 og 42 åpnes. Fluidet i kammeret 14, som, som nevnt, kan være luft, suges hurtig inn i de nærliggende vakuumreservoarer 32, 34 og 36 og suges av vakuumkilden ut gjennom ledningen 60. Et vakuumreservoar med relativt stort volum plasert på dekk på det seismiske skip, kan benyttes i forbindelse med, det vil si utgjøre en del av vakuumkilden. In order to empty the chamber 14 very quickly, the valve 28 is closed at the same time as the valves 46, 48 and 50 are opened, whereby respectively the openings 38, 40 and 42 are opened. The fluid in the chamber 14, which, as mentioned, can be air, is quickly sucked into the nearby vacuum reservoirs 32, 34 and 36 and is sucked by the vacuum source out through the line 60. A vacuum reservoir with a relatively large volume placed on the deck of the seismic ship, can used in connection with, that is to say form part of the vacuum source.

Når det gjelder en fleksibel, men uelastisk membran 16, forblir det omgivende vann i kontakt med membranen under tilbakeslaget og frembringer en akustisk puls når membranen bråstopper mot amboltplaten 18. Membranens 16 akselerasjon bestemmes da primært av den potensielle energi som er lagret i det fortrengte vanns volum. In the case of a flexible but inelastic membrane 16, the surrounding water remains in contact with the membrane during the rebound and produces an acoustic pulse when the membrane abruptly stops against the anvil plate 18. The acceleration of the membrane 16 is then determined primarily by the potential energy stored in the displaced water volume.

Hvis derimot den fleksible membran også er elastisk slik at den'strekkes i løpet av slaget fremover, vil også potensiell energi bli lagret i selve membranen. Denne potensielle energi som er lagret i membranen 16, vil akselerere membranen mer i tilbakeslaget enn den akselerasjon som frembringes av vannet. Derfor flyttes membranen 16 vekk fra det omgivende vann med en hastighet som er større enn den det omgivende vann kan følge. Det dannes således et hulrom mellom den utvendige flate på membranen 16 og det omgivende vann. Innstrømningen av omgivende vann for å fylle dette hulrom vil generere en relativt kraftig akustisk puls som forplantes gjennom vannet. If, on the other hand, the flexible membrane is also elastic so that it is stretched during the forward stroke, potential energy will also be stored in the membrane itself. This potential energy, which is stored in the membrane 16, will accelerate the membrane more in the recoil than the acceleration produced by the water. Therefore, the membrane 16 is moved away from the surrounding water at a speed greater than that which the surrounding water can follow. A cavity is thus formed between the outer surface of the membrane 16 and the surrounding water. The inflow of ambient water to fill this cavity will generate a relatively powerful acoustic pulse that is propagated through the water.

I den modifiserte sammenføyningskonstruksjon som er vist på fig. 4, er den elastiske membran 16 festet til amboltplatens 18 øvre flate ved hjelp av et flertall fastholdende klemmer 80. In the modified joint construction shown in fig. 4, the elastic membrane 16 is attached to the upper surface of the anvil plate 18 by means of a plurality of retaining clamps 80.

På dette stadium av beskrivelsen av generatoren og dens virkemåte vil man forstå at membranen 16, kombinert med amboltplaten 18, utgjør et oppblåsbart kammer. Det innvendige volum i dette kammer utgjør den lukkede sone hvis volum først økes for å fortrenge omgivende vann fra sonen uten å frembringe noe signal. Det vil være klart at hvis man ser bort fra drivfluidets sammentrykkbarhet, så vil mengden fortrengt vann essensielt tilsvare den på forhånd be-stemte mengde fluid, fortrinnsvis trykkluft som tilføres kammeret.' Ved tilkopling til vakuumsystemet fjernes fluidet fra sonen, hvis volum hurtig reduseres til volumet av sonen praktisk talt er redusert til null, som vist på fig. 3, der membranen 16 kommer i kontakt med amboltplaten 18, overflate mot overflate, hvorved signalet frembringes . At this stage of the description of the generator and its operation, it will be understood that the membrane 16, combined with the anvil plate 18, constitutes an inflatable chamber. The internal volume of this chamber constitutes the closed zone whose volume is first increased to displace ambient water from the zone without producing any signal. It will be clear that if one ignores the compressibility of the driving fluid, the amount of displaced water will essentially correspond to the pre-determined amount of fluid, preferably compressed air, which is supplied to the chamber. When connected to the vacuum system, the fluid is removed from the zone, the volume of which is rapidly reduced until the volume of the zone is practically reduced to zero, as shown in fig. 3, where the membrane 16 comes into contact with the anvil plate 18, surface to surface, whereby the signal is produced.

I samsvar med det spesielle trekk ved oppfinnelsen slik som det ofte har vært understreket ovenfor, bidrar membranens 16 elastisitet til frembringelse av kavitåsjon. I praksis vil det si at membranen da vil bevege seg fra den stilling som er vist med stiplede linjer på fig. 3, oppover og mot amboltflaten 18 og ikke bare til sin vanlige, det vil si flate fasong, men forbi denne og til kontakt med ambolten, overflate mot overflate, som en følge av trykkdifferansen . In accordance with the special feature of the invention, as has often been emphasized above, the elasticity of the membrane 16 contributes to the production of cavitation. In practice, this means that the membrane will then move from the position shown with dashed lines in fig. 3, upwards and towards the anvil surface 18 and not only to its usual, that is to say flat shape, but past this and into contact with the anvil, surface to surface, as a result of the pressure difference.

Fra et teoretisk synspunkt kan det nevnes at den fore-gående forklaring gis ut fra antagelsen at amboltens treghet er mange ganger større enn membranens treghet. Man vil imidlertid forstå at fra et teoretisk synspunkt vil ambolten foreta en neglisjerbar liten bevegelse mot membranen, hvilken bevegelse kan med- From a theoretical point of view, it can be mentioned that the preceding explanation is given on the assumption that the inertia of the anvil is many times greater than the inertia of the membrane. It will be understood, however, that from a theoretical point of view the anvil will make a negligible small movement towards the membrane, which movement can

føre neglisjerbar kavitåsjon i en sone når den ytre overflate, som er den oppadvendte overflate på ambolten på fig. 3- I alle tilfelle vil den hovedsakelig flate, plateformede fasong på generatoren ifølge foreliggende oppfinnelse resultere i at de imploderende krefter rettes hovedsakelig rettvinklet mot amboltflaten, teoretisk fra begge sider, slik at den implosjon som kavitasjonen frembringer vil stoppe meget raskt og vil være forbundet med et minimum av tilfeldig turbu-lens . cause negligible cavitation in a zone when the outer surface, which is the upward facing surface of the anvil in fig. 3- In any case, the mainly flat, plate-like shape of the generator according to the present invention will result in the imploding forces being directed mainly at right angles to the anvil surface, theoretically from both sides, so that the implosion produced by the cavitation will stop very quickly and will be associated with a minimum of random turbulence.

I den utførelsesform for oppfinnelsen som er vist på In the embodiment of the invention shown on

fig. 5 og 6, har amboltplaten 82 et buet tverrsnitt som kan være halvelliptisk eller halvkuleformet. En høytrykk fluidledning 84 står i forbindelse med innløpet 86 gjennom en elektromagnetisk ventil 88. Høytrykksledningen 84 vil blåse opp kammeret 14 som beskrevet ovenfor. Til å tømme kammeret 14 er det anordnet et smultringformet nærliggende vakuumreservoar 90 som står i forbindelse med kammeret 14 gjennom flere utløpsporter 92, alle styrt av en ventil 92 som kan styres av en pilotventil eller elektromagnet. Vakuumet i det nærliggende reservoar 90 tilveiebringes ved tilkopling til vakuumkilden ombord i det seismiske skip, gjennom en vakuumledning 96. fig. 5 and 6, the anvil plate 82 has a curved cross-section which may be semi-elliptical or hemispherical. A high-pressure fluid line 84 is connected to the inlet 86 through an electromagnetic valve 88. The high-pressure line 84 will inflate the chamber 14 as described above. To empty the chamber 14, a donut-shaped nearby vacuum reservoir 90 is arranged which is connected to the chamber 14 through several outlet ports 92, all controlled by a valve 92 which can be controlled by a pilot valve or electromagnet. The vacuum in the nearby reservoir 90 is provided by connection to the vacuum source on board the seismic ship, through a vacuum line 96.

Virkemåten for utførelsen ifølge fig. 5 og 6 er på alle måter lik den virkemåte som er beskrevet i forbindelse med utførelses-formene på fig. 1-4. The operation of the embodiment according to fig. 5 and 6 are in all respects similar to the mode of operation described in connection with the embodiments in fig. 1-4.

Skjønt oppblåsingen av kammeret 14 er blitt beskrevet ut fra at et enkelt trykknivå tilføres gjennom ledningen 26 eller ledningen 84, vil det være klart for fagfolk at en rekke trykkpulser med forskjellige nivåer kan bli tilført fra en på egnet måte pro-grammert fluidtrykkilde (ikke vist) for å blåse opp kammeret <1>4. Although the inflation of the chamber 14 has been described in terms of a single pressure level being applied through line 26 or line 84, it will be clear to those skilled in the art that a series of pressure pulses of different levels may be applied from a suitably programmed fluid pressure source (not shown ) to inflate the chamber <1>4.

Claims

1. Acoustic pulse generator for producing seismic signals in a body of water, comprising an inflatable device for immersion in the body of water and devices for driving a fluid into the inflatable device to thereby increase its volume and displace a corresponding amount of water, characterized by devices for removing the fluid so fast that the device collapses at a speed greater than the speed at which displaced water can return to thereby produce an implosion due to cavitation action.

2. Acoustic pulse generator as stated in claim 1, characterized by an expandable chamber (14), fluid-driven devices for increasing with forward movement and reducing with backward movement the internal volume of the expandable chamber (14), devices for exercising a compressive force on the expandable chamber (14) to increase the rate of reduction of the internal volume of the chamber (14) during the return movement to a value above the rate at which water can follow, combined with devices designed to ensure that the internal volume of the expandable chamber (14) becomes as good as zero at the ends of the return movement, thereby producing implosion due to cavitation action.

3. Acoustic pulse generator as stated in claim 2, characterized in that the expandable chamber (14) is designed with a membrane (16) which along its circumference is sealed to a part (18) of rigid material, which membrane forms an expandable wall part of the expandable chamber.

4. Pulse generator as stated in claim 3, characterized by devices for applying a force to the membrane (16) in order to increase the displacement speed of the membrane (16) during the return movement to a value that is higher than the speed at which water can follow.

5. Pulse generator as specified in claim 4, characterized in that the force is a result of the elasticity of the membrane (16).

6. Pulse generator as set forth in claim 3, 4 or 5, characterized in that the expandable chamber (14) is formed by an essentially plate-shaped anvil (18) which forms the part of rigid material, and to the circumference of which a plate of yielding material that forms the membrane (16) is sealed so that approximately the entire membrane surface (16) can come into contact with the anvil surface facing the membrane.

7- Pulse generator as stated in any one of claims 2-6, characterized in that the fluid arrangement includes a valve-controlled device (fig. 2) for inflating and evacuating the expandable chamber (14).

8. Pulse generator as stated in claims 6 and 7, characterized by at least one vacuum reservoir (32, 3^, 36) attached to the outside of the anvil (18).