NO162095B - Apparat for posisjonsbestemmelse. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et system eller apparat for å bestemme posisjonen av et langstrakt element med stor lengde som slepes i neddykket tilstand av et skip og som anvender et flertall måleinnretninger for posisjonen av det langstrakte element i vannet, fordelt langs dette element.

Mer spesielt er oppfinnelsen rettet mot et apparat for bestemmelse av posisjonen av en marin seismikk-kabel omfattende et flertall måleinnretninger for retning og dybde, fordelt langs seismikk -kabelen, og forbindelsesorganer anbragt i det indre av det langstrakte element for å overføre de utførte målinger til et sentralt system for registrering og behandling, installert på skipet.

En kjent metode som tillater bestemmelse av den virkelige posisjon i vann for en seisraikk-kabel bestående av et flertall sam-menkoblede seksjoner som hver inneholder en gruppe seismiske detektorer og overføringslinjer, består i at man i det indre av seismikk-kabelen og meil jevne mellomrom anbringer måleorganer for retning,

så som kompasser, og måleorganer for hydrostatisk trykk, så som manometre, for å bestemme orienteringen av seismikk-kabelen og den dybde som denne er neddykket i på et flertall steder. Følgelig kan kabelens posisjon bak slepeskipet bestemmes. De målinger som foretas av disse organer, overføres til et sentralt system for registrering og behandling, plassert på skipet, og blir registrert sam-tidig som de seismiske signaler oppfanges, hvilket under behandlin-gen av de seismiske registreringer gjør det mulig å ta hensyn til eventuell sideveis avvikelse av seismikk-kabelen i forhold til den retning som følges av slepefartøyet, eller å definere det seismiske profilplan i overensstemmelse med de utførte registreringer. Et slikt system for bestemmelse av posisjonen av en seismikk-kabel i vann er for eksempel beskrevet i fransk patent 2.218.571.

De indikasjoner som leveres av kompassene, blir beheftet med feil ved nærvær av magnetiske masser og derfor plasseres kompassene fortrinnsvis på steder som er fjernt fra metalldeler i koblinger som forbinder endene av de forskjellige seksjoner av seismikk-kabelen. I henhold til en første utførelse blir kompassene plassert i det sentrale parti av hver kabelseksjon og forbundet med en leder eller ledning. Kapslingen for hvert kompass blir f.eks. holdt av den ytre mantel på den seismikk-kabel hvor det blir innsatt på installasjonstidspunktet, men når kabelen settes under trykk for å motvirke det hydrostatiske trykk på den dybde hvor kabelen skal arbeide og når diameteren av mantelen øker av denne grunn, kan den opprinnelige stilling bli modifisert på en måte som ikke kan forutsies, hvilket fører til usikkerhet med hensyn til den sanne retning av seismikk-kabelseksjonen, som målt av kompasset.

Anbringelsen av måleorganer eller -innretninger i det indre av seismikk-kabelseksjoner innebærer andre ulemper. Det blir vanskelig å få adgang til disse, og dersom deres funksjon under ope-rasjonen viser seg å feile, er det nødvendig å gå til en fullsten-dig utskifting av vedkommende seksjon av seismikk-kabelen.

I tilfelle av at måleinnretningene omfatter trykkmålere, vil anordning av disse i det indre av mantelen dessuten vanskelig-gjøre de innledende testoperasjoner for god funksjon. Det skal videre understrekes at eftersom seksjonene av en seismikk-kabel er utskiftbare er det nødvendig å inkorporere måleinnretninger i det indre av hver seksjon, hvilket i betydelig grad øker omkostningene forbundet med disse, spesielt når det inngår et kompass.

Ifølge et annen utførelse er kompassene og andre måleinnretninger inkorporert i kabelstykker eller stive kapsler innsatt mellom kabelseksjonene. Hver kapsel er utført av et ikke-magnetisk materiale og lengden er valgt tilstrekkelig stor til å unngå for-styrrelser på kompassene fra metallelementer i koblinger mellom kabelseksjonene. Posisjonen av kompasser er i dette tilfelle mer nøyaktig og akseretningen for kapselen er i dette tilfelle kjent med større presisjon. Videre kan vedlikehold utføres lettere ved ut-skiftning av et kabelstykke eller -avsnitt som viser seg å være de-fekt. Denne utførelse har imidlertid ulemper. De øvrige måleinnretninger, så som trykkmålerne, forblir utilgjengelige for direkte prøvning foretatt på anvendelsestidspunktet. Et slikt kabelstykke eller én slik kapsel kan innsettes der hvor det er nødvendig, men hvis- antallet av slike stykker eller kapsler som tilføyes, er stort, øker den totale lengde av seismikk-kabelen meget betydelig og de modifikasjoner som dette resulterer i for fordelingen av transdusere eller detektorer langs kabelen, medfører en endring i de oppnådde seismiske registreringer.

Ifølge en ytterligere utførelse er måleinstrumenter så

som trykkfølere, festet utvendig på seismikk-kabelen og med jevne mellomrom langs denne samt er tilforordnet respektive overførings-innretninger ved induktiv kobling for å utveksle styresignaler og målesignaler med en overføringslinje inne i seismikk-kabelen.

Disse innretninger omfatter transformatorer hvis viklinger er anbragt på hver sin side av den utvendige mantel på seismikk-kabelen. Induktiv kobling eller forbindelse nødvendiggjør en god magnetisk kobling mellom viklingene og følgelig en nøyaktig plassering av disse i forhold til hverandre.

Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å unngå de ovenfor omtalte ulemper.

Det omfatter et flertall måleinnretninger for posisjonen av det langstrakte element i vann, fordelt langs og på utsiden av dette, og en forbindelsesinnretning anbragt i det indre av det langstrakte element for å overføre de foretatte målinger til et sentralt system for registrering og behandling av de oppnådd data, plassert på skipet. Det er karakterisert ved at måleinnretningene er tilforordnet respektive senderenheter for signaler levert av måleinnretningene, ved hjelp av innvendige forbindelser i det langstrakte element, i form av radiobølger modulert med de nevnte signaler.

I det tilfelle at det langstrakte element er en seismikk-kabel av digital type omfattende et flertall innsamlingsanordninger som hver er innrettet til ved multipleksvirkning å innsamle de signaler som er mottatt av et flertall detektorer eller grupper av seismiske detektorer plassert i det indre av seismikk-kabelen,

til å digitalisere disse og i rekkefølge å overføre dem til det sentrale system for registrering og behandling, over én eller flere ledninger, omfatter de innvendige forbindelsesinnretninger ledninger for overføring av data levert av måleinnretningene utenfor inn-saml ingsanordningene.

En slik utførelse er fordelaktig ved at måleinnretningene alltid er tilgjengelige, hvilket gjør det lettere å justere eller

kalibrere disse, spesielt når det dreier seg om kompasser og trykkmålere. Mottagerinnretningene i overføringsenheten kan være syste-matisk inkorporert i alle seksjonene av seismikk-kabelen, mens måleinnretningene som vanligvis er mer kostbare, med tilknytning til deres særskilte senderenhet kan være anbragt på et større eller mindre antall av seksjonene efter behov. Tilføyelse av slike med-fører ingen endring av den totale lengde av seismikk-kabelen som følge av monteringen utenpå denne.

Videre vil anvendelse av overføring med radiobølger modulert med de signaler som skal sendes, medføre en viss frihet med hensyn til den relative plassering av tilsvarende sender- og roottagerdeler i de forskjellige overføringsanordninger eller -enheter, hvilket letter tilpasningen av disse til seismikk-kabelen. Dette gir også en stor sikkerhet og høy presisjon i over-føringen til det sentrale system når det gjelder de foretatte målinger, særlig hvis de innsamlede data er digitalisert og kodet.

Monteringen av anordningen på en seismikk-kabel blir ytterligere lettet når denne er av digital type. Målesignalene blir da ved hjelp av lokale overføringsledninger overført til innsamlings-anordningene i det generelle system for overføring av seismiske

signaler.

Andre særegne trekk og fordeler ved apparatet vil fremgå av den følgende beskrivelse av spesielle men ikke begrensende utførelsesformer under henvisning til tegningene, hvor: figur 1 viser en utførelse av et profilert legeme inneholdende

måleinnretningene, plassert utenfor seismikk-kabelen,

figur 2 viser mer detaljert hylser som omgir seismikk-kabelen,

for befestigelse av det profilerte legeme,

figur 3 viser skjematisk en overføringsanordning tiiforordnet

måleinnretningene, ifølge en første utførelsesform,

figur 4 viser skjematisk mottagerinnretningene inne i seismikk-kabelen, tiiforordnet måleinnretningene, ifølge en annen ut-førelsesf orm, og

figur 5 viser skjematisk mottagerinnretningene i seismikk-kabelen tiiforordnet måleinnretningene, ifølge en tredje ut-førelsesform av oppfinnelsen.

Det vises nå til figur 1. Måleinnretningene eller -organene består f.eks. av et kompass 1 og en trykkmåler 2 som er anbragt i det indre av et hult, profilert legeme 3 festet til den utvendige mantel 4 på en seksjon av seismikk-kabelen 5 ved hjelp av festemidler. Disse festemidler omfatter to hylser 6, 7 som hver (figur 2) består av to halvdeler 8, 9 anbragt på den ene og den annen side av seismikk-kabelen 5 og holdt sammen ved hjelp av festeskruer 10. Disse hylser er utformet med en langsgående ut-sparing 11 i hvilken det kan innføres et fremspring 12 på det

profilerte legeme 3. De to hylser 6,7 kan omfatte en ytre ring

.; innrettet til å kunne dreie seg fritt i forhold til seismikk-. kabelen slik at aksen for legemet forblir i et vertikalt plan uan-

sett dreiebevegelser av seismikk-kabelen om sin lengdeakse.

. I det indre av legemet 3 er det montert et bære-element

42 for befestigelse av måleorganene og en radiosender 13 for over-føring av signaler levert fra måleorganene 1 og 2. Et akkumulator-batteri 14 er likeledes festet til bære-elementet 42 og brukes til å gi elektrisk strømforsyning til måleorganene og radiosenderen.

En antenne 15 er montert inne i seismikk-kabelseksjonen i nærheten av posisjonen av det profilerte legeme 3 for å motta signaler ut-sendt av radiosenderen 13. De signaler som blir mottatt av antenne-elementet 15 blir gjennom en forbindelse 16 overført til en nærlig-gende mottagerenhet 21.

Senderen 13 kan f.eks. (figur 3) omfatte en vender 17 hvis klemmer er forbundet henholdsvis med kompasset 1 og trykkmåleren 2, og hvis fellesklemme er forbundet med en styre- og kodeinnretning 18. Denne innretning er beregnet til å styre venderen 17 på en slik måte at den vekselvis mottar de signaler som leveres av det ene eller det annet av måleorganene, til å kode de signaler som den mottar i henhold til en spesielt valgt kode for sendingen og til å gi den et identifikasjonsnummer.

Det anvendes fortrinnsvis måleorganer av digital type som er i stand til å levere de verdier som de måler, i form av en sekvens av kodede pulser. En vinkelverdi på n grader kan f.eks. re-presenteres ved en rekke på n suksessive pulser eller eventuelt et signal som representerer binær-uttrykket av denne verdi.

Kodningen består i dette tilfelle i å uttrykke det digitale signal som leveres av hvert måleorgan, i henhold til BCD-, ASCII- eller Gray-koden, eller hvilken som helst annen kode som

er velkjent for fagfolk. Identifikasjonsnummeret er for eksempel en spesiell prefiks som går forut for hver digitalt ord.

Hvert kodet signal blir så overført til en radio-sehderenhet 19 med en senderantenne 20. Frekvensen av det utsendte radiosignal blir valgt meget lav (f.eks. av størrelsesorden 20 kHz) . Det moduleres i avhengighet av de suksessive pulser som utgjør det digitaliserte signal som skal overføres. Modulasjonen består f. eks. av en variasjon av sendefrekvensen mellom to forutbestemte verdier f^ og <f>j.

Mottagerenheten 21 er forbundet med antennen 15 gjennom forbindelsen 16 (figur 1) og omfatter en demodulator 22 som gjør det mulig å omdanne frekvensvariasjonene i det mottatte radiosignal til pulssignaler. Disse signaler blir overført på den ene side til den felles inngang på en svitsj 23 og på den annen side til et element 24 som i hver kodet sekvens av overførte pulser de-tekterer identifikasjonsnummeret for måleorganet og frembringer et styresignal for svitsjen 23. Alt efter om den mottatte pulssekvens gjelder kompasset 1 eller trykkmåleren 2, blir den dirigert til et register 25 eller et register 26. Utgangene av disse to registre er koblet til de respektive innganger på to digital/analog-omsettere 27 og 28. Overføringsmåten for analoge spenninger avgitt av omsetterne 27 og 28 avhenger av den type seismikk-kabel som anvendes.

Apparatet kan f.eks. være tiiforordnet en seismikk-kabel av digital type omfattende et flertall innsamlingsanordninger som hver er innrettet til å innsamle signaler mottatt av et flertall transdusere eller grupper av transdusere, til å digitalisere disse og til å overføre dem i rekkefølge til registreringssystemet over en eller flere ledninger, hvilke innsamlingsanordninger er plassert i stive kapsler innsatt mellom seismikk-kabelseksjonene. En slik kapsel er for eksempel beskrevet i fransk patent 2.471.088.

I det tilfelle som er vist på figur 3, er mottagerenhéten gjennom en kabel 29 forbundet med to innganger på en hjelpemulti-plekser 30 som er innbefattet i en innsamlingsanordning 31 plassert ved en av endene av seismikk-kabelseksjonen. De øvrige innganger på denne multiplekser 30 mottar andre analoge signaler som likeledes skal overføres til det sentrale system for styring og registrering. Utgangsklemmen på hjelpemultiplekseren er forbundet med en av inn-gangene på en hovedmultiplekser 32. De øvrige innganger på denne mottar de analoge signaler som leveres av de seismiske mottagere. Utgangen av multiplekseren 32 er forbundet med inngangen på en digitaliserings- og svitsjeanordning 33 som intermitterende kommuni-serer med det sentrale registreringssystem ved hjelp av en eller flere ledninger L.

Ifølge den variant av mottagerenhéten som er vist på figur 4, er utgangen av demodulatoren 22 forbundet direkte med inngangen på en eneste digital/analog-omsetter 34. be analoge signaler som leveres av denne omsetter, dirigeres av en bryter 35

som påvirkes av detektor- eller identifikasjonselementet 24, til inngangen på et første eller et annet analogt lagerelement 36 eller 37 avhengig av om det dekodede identifikasjonsnummer tilsvarer en måling av retning eller orientering foretatt av kompasset eller en dybdemåling foretatt av trykkmåleren. På samme måte er utgangene av de to analoge lagerelementer 36, 37 forbundet med den lokale innsamlingsanordning 31 gjennom kabelen 29.

De analoge signaler som står til disposisjon på utgangene av omsetterne 27, 28 eller 34 (utførelsesformer på figurene 3 og 4), blir omdannet til digitale signaler av den lokale innsamlingsanordning og overført til det sentrale registreringssystem på skipet i henhold til den valgte digitaliseringskode for den digitale seismikk-kabel som apparatet ifølge oppfinnelsen er tiiforordnet. Man unngår derved vanskelighetene med synkronisering som opptrer når man skal tilpasse to forskjellige digitaliseringskoder til hverandre.

Utførelsesformen på figur 5 tilsvarer det tilfelle hvor kodningen av signaler av kodeinnretningen 18 (figur 3) blir foretatt direkte i henhold til den kode som anvendes for overføringen av digitale seismikk-signaler over overføringsledninger fra de forskjellige innsamlingsanordninger som er fordelt langs seismikk-kabelen og hvor den digital/analoge omdannelse av målesignaler som leveres av kompasset eller trykkmåleren, ikke er nødvendig. I dette tilfelle blir utgangen av demodulatoren 22 gjennom svitsjen 23 styrt av detektor- eller identifikasjonselementet 24, koblet til inngangen av et første eller et annet digitalt lagerelement 38, 39 alt efter om det dekodede identifikasjonsnummer er det som gjelder kompasset eller trykkmåleren. Utgangene av de to lagerelementer er forbundet direkte med to innganger på en under-bryter-enhet 40 i digitaliserings- og svitsjeanordningen 33. De seismiske mottagere RS er forbundet med de øvrige innganger på denne un-derenhet ved hjelp av hovedmultiplekseren 32 og en digitaliserings-innrétning 41.

Apparatet kan videre anvendes ved en seismikk-kabel av analog type hvor de analoge signaler som frembringes av forskjellige transdusere eller grupper av transdusere fordelt over hele lengden av kabelen, blir overført til et registreringssystem installert på det slepende fartøy, gjennom en bunt av overførings-ledninger. I dette tilfelle er utgangene av de to omsettere 27,

28 for hver mottagerenhet koblet gjennom (ikke viste) bryter- eller venderinnretninger styrt av registreringssystemet, til en særskilt

ledning i denne ledningsbunt.

Formendringene i seismikk-kabelen under bevegelse og følgelig variasjonene i de målinger som foretas av måleorganene,

er forholdsvis langsomme, slik at tidsintervallet mellom to suksessive anrop av hvert kompass 1 eller hver trykkmåler 2 (Fig.) oppnådd ved omstilling av venderen 17 på kommando av styre- og kodeinnretningen 18, kan velges forholdsvis langt (ett eller flere sekunder).

Man kommer ikke utenom rammen for denne oppfinnelse ved å

anvende måleorganer av analog type og anordninger for analog/digital omdannelse for omforming av de målte verdier til digitale ord eller ved å anvende akustiske sender- og mottagerinnretninger for overfø-ring av resultatene av målinger med hensyn til retning og dybde, til det indre av seismikk-kabelen.

Claims (10)

1. Apparat for bestemmelse av posisjonen av et langstrakt element (5) med stor lengde, så som en seismikk-kabel, som slepes i neddykket tilstand av et skip, omfattende et flertall måleorganer (1, 2) for posisjonen av det langstrakte element i vannet, fordelt langs og utenpå det langstrakte element, og forbindelsesinnretninger (16) anbragt i det indre av det langstrakte element for å over-føre de foretatte målinger til et sentralt system for registrering og behandling av data, anbragt på skipet, karakterisert ved at måleorganene (1, 2) er tiiforordnet respektive over-føringsenheter (13) for signaler levert av måleorganene til forbindelsesinnretningene (16) inne i det langstrakte element (5), i form av radiobølger modulert med de nevnte signaler.

2. Apparat ifølge krav 1 i hvilket det langstrakte element er en seismikk-kabel av digital type omfattende et flertall innsamlingsanordninger (31) som hver er innrettet til ved multipleksing å innsamle de signaler som mottas av et flertall transdusere eller grupper av seismiske transdusere plassert i det indre av seismikk-kabelen, til å digitalisere disse og til å overføre dem i rekke-følge til det sentrale system for registrering og behandling, over én eller flere ledninger, karakterisert ved at forbindelsesinnretningene omfatter ledninger (29) for til innsam-lingsanordningene å overføre de signaler som er oppfanget i det indre av seismikk-kabelen og svarende til de målte data.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at hver ledning er forbundet med en innsamlingsanordning gjennom en multipleksinnretning.

4. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de måleorganer som er tiiforordnet hver overføringsenhet omfatter flere måleapparater, at senderinnretningene omfatter en styre- og kodeinnretning (18) innrettet til å kode de verdier som er målt av måleapparatene i form av digitaliserte signaler, en radiosender (19) for frekvensmodulasjon og en første vender (17) påvirket av en styre- og kodeinnretning (18) for suksessivt å diri-gere de signaler som leveres av måleapparatene til inngangen på denne, og mottagerinnretningene omfatter en anordning (22) til å demo-dulere de mottatte signaler, et identifikasjonselement (24) og F I I a en annen vender eller bryter (23, 35) påvirket av identifikasjonselementet.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at måleapparatene omfatter et kompass (1) og en trykkmåler (2).

6. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at utgangsklemmene på den annen bryter (23) er forbundet med digitale lagerelementer og med en anordning for omdannelse av digitale signaler til analoge signaler.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at lagerelementene omfatter to digitale registre (25, 26) som er forbundet med de respektive utganger av den annen bryter (23) og anordningen for omdannelse omfatter to digital/analog-omsettere som er forbundet med de respektive utganger på de to registre (25, 26).

8. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at anordningen for omdannelse omfatter en digital/analog-omsetter (34) for å omdanne de mottatte signaler til analoge signaler og lagerelementene omfatter to analoge lagerelementer (36, 37) forbundet med utgangene på den annen bryter (35), idet inngangen på denne er forbundet med utgangen av digital/analog-omsetteren (34).

9. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at utgangsklemmene på den annen bryter (23) er forbundet med digitale lagerelementer (38, 39) .

10. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at måleorganene er plassert i det indre av et profilert legeme (3) som bæres av det langstrakte element og er innrettet til hele tiden å holde seg vertikalt.