NO152886B - Anordning for utsendelse av akustiske boelger i vann ved implosjon - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning for utsendelse

av akustiske bølger ved implosjon, spesielt anvendbar ved marine seismiske undersøkelser.

Det er kjent anordninger for utsendelse av akustiske bølger ved implosjon, omfattende to elementer som er bevegelige i forhold til hverandre som sammen med i det minste én fleksibel membran som forbinder dem langs omkretsen, avgrenser et tett kammer i hvis indre det hersker et trykk lavere enn det utvendige trykk, og fortrinnsvis et meget lavere trykk, tilforordnet innretninger for adskillelse av de bevegelige elementer, omfattende en sylinder i ett stykke med ett av de bevegelige elementer og et stempel innrettet til å bevege seg i sylinderen under innvirkning av et hydraulisk system, og til å skyve det annet bevegelige element til en adskilt stilling hvor det holdes forbigående ved hjelp av en blokkeringsinnretning. Det fluidum som komprimeres av det hydrauliske system, virker på stempelet enten direkte eller gjennom en mekanisk del som er forskyvbar og som intermitterende kommer i anlegg mot stempelet og fører dette med mot

den adskilte stilling av de bevegelige elementer.

Det hydrauliske fødesystem for anordningen omfatter midler til å sette et fluidum under trykk, f.eks. olje, og ar-beider i en lukket krets. Sendeanordningen.kan slepes neddykket av et fartøy i forholdsvis stor avstand og den totale lengde av ti-lførselsledninger for fluidum under trykk til anordningen og for tilbakeføringen, kan være meget stor.

Anordningen ifølge denne oppfinnelse omfatter to elementer som er bevegelige i forhold til hverandre mellom en adskilt stilling og en sammenklappet stilling. De to bevegelige elementer er ved sin omkrets forbundet med hverandre gjennom i det minste én fleksibel membran og avgrenser sammen med denne et tett kammer med variabelt volum. Anordningen omfatter også innretninger til å fjerne de to bevegelige elementer fra hverandre og forbigående å fastlåse disse i adskilt stilling, omfattende en sylinder som utgjør en integrerende del av ett av de bevegelige elementer, i hvilken sylinder det er anordnet et stempel forsynt med en stang innrettet til å komme i berøring med en vegg utformet i ett stykke med det annet bevegelige element, og et fordelingssystem for å utøve en intermitterende skyvekraft på stempelet, hvilket system omfatter en annen sylinder som er fast i forhold til den første sylinder og en innretning til å sette et fluidum under trykk.

Det nye og særegne ved denne anordning består i at

den annen sylinder omfatter et første rom og et annet rom som

på intermitterende måte kan forbindes med det første rom gjennom en første åpning, og med den'første sylinder gjennom en annen åpning, og står permanent i forbindelse med omgivelsene gjennom i det minste en tredje åpning. For å utøve en intermitterende skyvekraft på stempelet omfatter fordelingssystemet en ventil forsynt med et hode og en stang hvis tverrsnitt er mindre enn tverr-snittet av hodet. Denne ventil er forskyvbar mellom en første stilling hvor hodet og enden av stangen tettsluttende blokkerer den første og den annen åpning for det annet rom, og en annen stilling hvor den første og den annen åpning er fri. Dessuten er det gjennom ventilen fra den ene ende til den annen og parallelt med forskyvningsaksen, forsynt med en kanal. Fordelingssystemet omfatter likeledes innretninger til intermitterende å levere fluidum under trykk til det indre av det første rom i den annen sylinder og intermitterende å sette denne i forbindelse med omgivelsene. Disse innretninger kan f.eks-, bestå, av en skyvesle.ide med to stillinger.

Anvendelse av et fordelingssystem som er åpent til det omgivende medium som virker som lavtrykksfluidum, gjør det mulig å unngå en returledning når kilden for trykkfluidum er plassert på slepefartøyet. Anbringelse av matekretsen og fluidumkilden på

en flytende plattform eller et svømmelegeme som slepes neddykket, gjøres lettere som følge av at det fluidum som skal settes under trykk, blir tatt direkte fra det omgivende medium.

I tilfelle av en seismisk kilde som energiseres i en vannmasse, innebærer oppfinnelsen en vesentlig fordel ved at dette vann anvendes som hydraulisk fluidum, selv om også luft kan

brukes.

Dessuten kreves det ingen mellomliggende mekaniske deler for å skyve stempelet mot den adskilte stilling for de bevegelige elementer, hvilket står i motsetning til hva som er tidligere kjent.

Andre særpreg og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå

av den følgende beskrivelse av et utførelseseksempel av anordningen under henvisning til tegningene, hvor:

Figur 1 skjematisk viser anordningen i delvis snitt,

figur 2 viser et skjematisk utsnitt av anordningen på figur 1

med de bevegelige elementer i sammenklappet stilling, figur 3 viser i skjematisk utsnitt anordningen på figur 1 med

de bevegelige elementer i adskilt stilling, og

figur 4 viser i delvis utsnitt anordningen med de bevegelige elementer i en mellomstilling mellom adskilt og sammenklappet stilling.

De på tegningsfigurene viste to bevegelige elementer

1 og 2 består av to sirkulære plater. Det er anordnet en ringformet flens 3 rundt deres omkrets. To ringformede bånd 4 laget av et fleksibelt materiale er festet henholdsvis til flensen 3

og en av de to plater 1, 2. Den konstruksjon som består av de to plater 1 og 2 med ringformet flens 3 og ringformede bånd 4, utgjør et i det vesentlige tett kammer hvis volum er innrettet til å kun-ne variere når de bevegelige elementer beveges fra hverandre under innvirkning av et fordelings- eller ventilsystem 5 som er vist mer detaljert på figurene 2, 3 og 4. I kammeret blir det etablert et trykk lavere enn det hydrostatiske trykk på den dybde hvor anordningen brukes. For å øke effektiviteten blir det fortrinnsvis tilveiebragt et vakuum.

Platen 1 omfatter en åpning 6 i det sentrale parti (figurene 2, 3 og 4). Platen 2 omfatter i sitt sentrale parti et fremspring 8 som står i forbindelse med det indre av kammeret gjennom en passasje 7 som vender mot åpningen 6 i platen 1. Det rom 9 som avgrenses av veggen i fremspringet 8, utgjør således en forlengelse av det indre hulrom som begrenses av de bevegelige elementer. En første sylinder 10 er f.eks. festet til den utvendige vegg på platen 1. Sylinderen går gjennom denne ved åpningen 6 og passer inn i passasjen eller åpningen 7 i den hule, fremspringende del 8 på platen 2. Sylinderen omfatter en åpning 11 gjennom sin

endevegg 12 som vender mot bunnen av den hule del 8.

I sylinderen er det anordnet et stempel 13 forsynt med tetninger 14 ved sin periferi og med en stang 15 som går gjennom åpningen 11 og er innrettet til å støte mot bunnen av delen 8. Slaglengden av stempelet 13 i sylinderen 10 er i det minste lik den maksimale avstand mellom de to plater 1 og 2.

Et aksielt hulrom 16 som er åpent inne i sylinderen 10 kan være utformet i stempelet 13 for å redusere dettes vekt. Ved enden av den første sylinder 10 rett overfor åpningen 11 er det anordnet en annen sylinder 17 som er utformet i ett stykke med den første og utgjør et første element i fordelingssystemet.

I den annen sylinder er det tildannet et første rom 18 og et annet rom 19 som kommuniserer med hverandre gjennom en første passasje 20. Det sistnevnte rom hvis tverrsnitt er mindre enn tverr-snittet av det første rom, er i den viste utførelse dannet ved

at det inne i den annen sylinder opp til bunnen av denne er inn-ført en ringformet del 29 som på sin utvendige vegg har innretninger for å oppta tetninger 30 og hvor endeveggen nærmest det første rom omfatter et ventilsete 31. Det annet rom 19 kommuniserer dessuten med den første sylinder 10 gjennom en annen passasje 21 (figurene 3 og 4). Denne siste er anordnet i en vegg 22 som er i ett stykke med den ringformede del 29 og adskiller de to sylindre som i denne utførelse er laget i ett stykke.

Det annet rom 19 omfatter videre i det minste en tredje passasje 23 ført gjennom sideveggen av den annen sylinder 17

og den ringformede del 29.

Det første rom 18 står gjennom en passasje 24 anordnet i endeveggen 25 av den annen sylinder motsatt av skilleveggen 22 og gjennom en ledning 26, i forbindelse med en toveis fordeler 27 som utgjør et annet element i fordelingssystemet.

Et ventillegeme som utgjør et tredje element i sys-temet, omfatter en stang 28 som er opptatt i den annen sylinder 17 og innrettet til å bevege seg i dennes lengderetning, og et ven-tilhode 32 med diameter i det minste lik diameteren av ventilsetet 31 og innrettet til å bevege seg i det første rom 18.

Lengden av ventilstangen 28 er slik at når ventilhodet

32 støter mot setet 31, vil den frie ende av stangen blokkere passasjen 21 ved hjelp av et tetningselement 37. I denne stilling er de to passasjer eller åpninger 20 og 21 blokkert (figur 3) .

Ventilstangen 28 er under sin bevegelse styrt av fø-ringselementet 33 utført i ett stykke med denne, og disse glir under ventilbevegelsen langs den innvendige vegg i den ringformede del 29.

Gjennom ventilen og langs dennes lengdeakse er det utformet en kanal 34 omfattende et utvidet parti mot hodet 32. Ved bunnen av dette utvidede parti er det anordnet en enveis ventil 39 med tilhørende sete 40. Dette utvidede parti opptar også en fjær 35 hvis ene ende er anbragt i en utsparing 36 i bunnen 25 av den annen sylinder og hvis annen ende ligger an mot setet 30 i ventilen 39. ' Denne fjær er under svak sammenpresning slik at den alltid presser ventilhodet 32 i retning mot setet 31.

Åpningen 24 i endeveggen er med fordel anordnet ved bunnen av utsparingen 36. Den toveis fordeler 27 er innrettet til å sette kanalen 26 vekselvis i forbindelse med en trykkfluidumkilde 38 plassert på fartøyet eller f.eks. på en instal-lasjon som slepes i neddykket tilstand av skipet, og med det omgivende medium som anordningen er neddykket i.

I henhold til den viste utførelse er sylindrene 10

og 17 laget i ett stykke, men de kan erstattes av to sylindre som hver omfatter en endevegg, og disse to sylindre kan være stivt forbundet med hverandre.

Endelig kan anordningen med fordel omfatte en plate (ikke vist på figurene), laget av et dempemateriale og anordnet mellom de to bevegelige elementer for i en viss utstrekning å dem-pe det sjokk som frembringes når disse presses mot hverandre.

Anordningen virker som følger:

Med de to bevegelige elementer 1 og 2 i sammenklappet stilling (figur 2), blir fordeler 27 aktivert for å mate vann under trykk gjennom kanalen 26 til det første rom 18 i den annen

•sylinder 17 og gjennom kanalen 34 til sylinderen 10.

Vanntrykket virker mot hodet på ventilen 32 og mot enden av ventilstangen 28 og tilveiebringer derved motsatte kref-ter, men da overflaten av ventilhodet er større enn overflaten av enden av stangen 28, vil den tilsvarende kraft utøvet mot hodet av ventilen 32 også være større enn den som utøves mot enden av stangen 28, hvilket virker til å presse ventilhodet 32 mot setet 31, samt til å holde stangen 38 i anlegg mot åpningen 21 slik at denne på grunn av tetningen 37 holdes tettsluttet. Trykket kan så virke mot stempelet 13 og derved bevege de bevegelige elementer 1 og 3 bort fra hverandre (figur 3).

For å utløse anordningen blir den forbindelse som er etablert av fordeleren 27, omsnudd slik at det omgivende medium med lavt trykk settes i forbindelse med rommet 18 og derved tak-ket være enveis-ventilen 39 avstedkommer et plutselig trykkfall i dette rom slik at den kraft som utøves mot ventilhodet 32 reduseres slik at kraften blir lavere enn den som påtrykkes enden av stangen 28. Ventilhodet 32 beveges da bort fra sitt sete, og trykket blir likt i rommene 18 og 19. Den kraft som ut-øves på ventilhodet 32 blir så redusert til null, hvilket fører til akselerasjon av ventilbevegelsen mot bunnen 25 av sylinderen 17 og åpningen 21 blir følgelig frigjort.

Trykket i sylinderen 10 blir så lik trykket av det omgivende medium,og den kraft som utøves av det hydrostatiske trykk på de bevegelige elementer 1 og 2 er ikke lenger utbalansert av skyvekraften av stempelet 13. De bevegelige.elementer blir da brått presset mot hverandre mens stempelet drives ut og likeledes vann fra sylinderen 10 drives ut til det omgivende medium gjennom åpningen 23.

I det øyeblikk de to elementer slår mot hverandre, blir det generert en sterk, akustisk bølge.

Claims (7)

1. Anordning for utsendelse av akustiske bølger i vann ved implosjon, omfattende to elementer som er bevegbare i forhold til hverandre mellom en adskilt stilling og en sammenklappet stilling, hvilke to bevegelige elementer er forbundet med hverandre ved omkretsen ved hjelp av i det minste én fleksibel membran som sammen med elementene begrenser et tett kammer med variabelt volum, og en innretning for å bevege elementene fra hverandre og forbigående å holde dem i adskilt stilling, hvilken innretning omfatter en første sylinder festet til ett av de bevegelige elementer, et stempel som kan beveges i den første sylinder og er forsynt med en stang innrettet til å ,komme i berøring med en vegg som utgjør en integrerende del av det annet bevegelige element, og et system for påtrykning av et fluidum under trykk for å utøve en intermitterende skyvekraft på stempelet, hvilket system omfatter en annen sylinder med fast stilling i forhold til den første sylinder, en trykkfluidumkilde, og en ventil med en ventilstang som har mindre tverrsnitt enn ventilhodet og som er bevegbar under påvirkning fra trykkfluidumkilden, karakterisert ved at den annen sylinder omfatter et første rom og et annet rom som intermitterende kommuniserer med det første rom gjennom en første åpning, med den første sylinder gjennom en annen åpning og permanent med det omgivende medium gjennom i det minste en tredje åpning, og ved at ventilen er bevegbar mellom en første stilling hvor ventilhodet og enden av ventilstangen i det vesentlige tettsluttende blokkerer henholdsvis den første og den annen åpning for det annet rom, og en annen stilling hvor den første og den annen åpning er fri, med en kanal anordnet gjennom ventilen i retning parallelt med dennes lengdeakse, for å tilføre trykkfluidum til den første sylinder, en innretning for intermitterende å forbinde trykkfluidumkilden med det indre av det første rom i den annen sylinder, og en innretning for intermitterende å holde fluidet i den første sylinder under trykk.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den første åpning i det annet rom er definert ved et ringformet fremspring på den indre sideflate i den annen sylin der, hvilket fremspring omfatter et sete for ventilhodet, og det siste er innrettet til å bevege seg i sin helhet i det første rom.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved en innretning for permanent å meddele ventilen en kraft som søker å bevege denne mot en første stilling.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen for intermitterende å tilføre trykkfluidum til det indre av det første rom i den annen sylinder, omfatter en toveis fordeler med en første forbindelsesvei til en kilde for vann under trykk og en annen forbindelsesvei til et omgivende medium.

5. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at innretningen for permanent å meddele en kraft på ventilen for å bevege denne mot den første stilling, består av en fjær sammenpresset mellom den indre vegg i den annen sylinder og ventilhodet.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen for intermitterende å holde trykkfluidet i den første sylinder, består av en enveis ventil anbragt i den tilførselskanal som er anordnet gjennom ventilen.

7. Anordning ifølge kravene 5 og 6, karakterisert ved at den toveis ventil er anbragt i et hus for fjæren i ventilhodet, hvilken fjær ligger an mot setet i den enveis ventil.