NO179927B - Dybdestyreanordning - Google Patents

Abstract

ybdestyreanordning for seismiske hydrofonkabler, omfattende en sentralenhet (10) innrettet til å monteres innskutt i hydrofonkabelen (11,12) i det vesentlige aksielt i flukt med hydrofonkabelen, et hus (20) som er dreibart omkring sentralenheten (10) og bærer i det minste en styrevinge (7A,B) som er vinkelstillbar om en tverrgående akse (7) innrettet til å ligge stort sett horisontalt i operativ stilling, og en elektrisk motor (6) til å bevirke vinkelinnstilling av styrevingen(e) (7A,B) om den tverrgående akse (). Motoren (6) er anordnet i sentralenheten (10) og er innrettet til å få sin strømtilførsel (11A) gjennom hydrofonkabelen (11,12). Styrevingen(e) (7A,B) er anordnet på huset (20) slik at den tverrgående akse (7) i operativ stilling forløper under sentralenheten (10). En overføringsmekanisme (6A,6B,8,1,3A,3,13,-13A,17A,17) for vinkelstillingen av styrevingen(e) (7A,B) ved hjelp av motoren (6), omfatter en sleide (3) som er forskyvbar i sentralenhetens aksielle retning og fortrinnsvis omklamrer sentralenheten (10).

Description

Denne oppfinnelse angår en dybdestyreanordning for seismiske hydrofonkabler, omfattende en sentralenhet innrettet til å monteres innskutt i hydrofonkabelen i det vesentlige aksielt i flukt med hydrofonkabelen, et hus som er dreibart omkring sentralenheten og bærer i det minste en styrevinge som er vinkelstillbar om en tverrgående akse innrettet til å ligge stort sett horisontalt i operativ stilling, og en elektrisk motor til å bevirke vinkelinnstilling av styrevingen(e) om den tverrgående akse.

Ved marinseismiske undersøkelser tauer et fartøy lyd-kilder, vanligvis luftkanoner, og én eller vanligvis flere hydrofon- eller lyttekabler (streamere). Av forskjellige årsaker er det viktig at både kilder og mottagere (hydro-foner) befinner seg på en nøyaktig forutbestemt dybde under havoverflaten. For kildene er dette ikke noe stort problem. For hydrofonkabelen/kablene, derimot, er dette en langt vanskeligere oppgave. Denne skal under tauing ikke på noe sted avvike mer enn ca. 1 meter fra den ønskede dybde, som vanligvis er omkring 8 meter. Som kjent kreves det en aktiv dybdekontroll som automatisk bringer hydrofonkabelen tilbake til den ønskede dybde ved avvik fra denne. Slike avvik kan skyldes strømmer, variasjon av temperatur eller saltgehalt i vannet eller variasjon av slepefartøyets hastighet. For å oppnå dette blir det montert dybdestyreanordninger (såkalte "birds") med normalt 200 meters mellomrom langs hydrofonkabelen.

I kjente utførelser er styrevingen eller -vingene anordnet symmetrisk ut til begge sider i forhold til hydrofonkabelen, og tjener til å styre denne opp eller ned i vannet til ønsket dybde, på kommando fra et slepe- eller moderfartøy, eller dybdestyreanordningen kan være innrettet til automatisk å holde hydrofonkabelen i en forhåndsinnstilt dybde. Den elektriske motor for vinkelinnstilling av styrevingen får sin strømforsyning fra batterier anbragt i eller på anordningen, og kommunikasjon med fartøyet skjer ved hjelp av en induktiv kobling mellom en spole i dybdestyreanordningen og en spole i hydrofonkabelen. Et magnetkompass er vanligvis integrert i systemet. På en hydrofonkabel av lengde f.eks. 3 km, kan det normalt være montert 14-16 slike dybdestyreanordninger.

Nærmere bestemt er det fra norsk patent 169.922 kjent en anordning innrettet til å festes på hydrofonkabler, omfattende en sentral modul som inngår i hydrofonkabelen, nemlig mellom to kabelseksjoner og utenpå denne modul et dreibart hus slik som angitt ovenfor. Huset har i denne kjente utfør-else en utvendig, avtagbar del, som inneholder for det første batterier for strømforsyning, elektronikkretser og viktige mekaniske deler, såsom selve drivmotoren. I huset, henholdsvis den sentrale modul, er det anordnet spoler for å mulig-gjøre induktiv kommunikasjon mellom de innbyrdes dreibare komponenter, slik at ønsket dybde til enhver tid vil kunne forandres på kommando fra slepefartøyet. Dette norske patentskrift kan ansees å representere den mest nærliggende kjente teknikk vedrørende dybdestyreanordninger for seismiske hydrof onkabler.

Selv om kjente og vanlige anordninger som omtalt ovenfor kan virke tilfredsstillende i mange henseender, har de enkelte åpenbare ulemper. For strømforsyningen anvendes det gjerne lithiumbatterier som er meget kostbare, og transport av disse er underlagt meget strenge restriksjoner. I en hydrofonkabel i regulær drift må det skiftes ut batterier omkring én gang pr. måned, til ganske høye omkostninger for hver dybdestyreanordning eller -enhet. I tillegg til selve batteriomkostningene kommer tapt drifts- eller produksjonstid under inntrekking og utlegging av hydrofonkablene.

Et annet alvorlig problem under seismiske operasjoner består i at hydrof onkablene fra tid til annen kommer i kon-flikt med eller kolliderer med gjenstander i sjøen, f.eks. fiskebruk eller andre hindringer, som ofte fører til at dybdestyreenhetene eller deler av disse rives av og går tapt. Dette representerer igjen ekstraomkostninger, da det her dreier seg om enheter som koster mange titalls tusen NOK pr. stk.

Vesentlige forbedringer, bl.a. med hensyn til foran-nevnte ulemper og problemer, blir ved en dybdestyreanordning som angitt innledningsvis, ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at motoren er anordnet i sentralenheten og er innrettet til å få sin strømtilførsel gjennom hydrofonkabelen, at styrevingen(e) er anordnet på huset slik at den tverrgående akse i operativ stilling forløper under sentralenheten, og at en overf©rings-mekanisme for vinkelstillingen av styrevingen(e) ved hjelp av motoren, omfatter en sleide som er forskyvbar i sentralenhetens aksielle retning og fortrinnsvis omklamrer sentralenheten .

Med denne nye løsning bygges de vesentlige og mer kostbare komponenter inn i den sentrale enhet eller modul som skjøtes inn i selve hydrofonkabelen i ønskede posisjoner. Mer spesielt inneholder således sentralenheten den elektriske motor og fortrinnsvis elektroniske kretser som behøves, en dybdesensor og eventuelt kompass samt reservebatterier som skal være i stand til å levere tilstrekkelig strøm over kortere perioder i tilfelle av avbrudd i strømtilførselen gjennom hydrofonkabelen. Reservebatteriene kan være av vanlig oppladbar type. Normalt vil imidlertid strømtil-førselen skje gjennom hydrofonkabelen.

Med det her angitte arrangement vil de vesentlige komponenter i dybdekontrollanordningen ikke befinne seg utenpå eller ragende nevneverdig ut i forhold til hydrofonkabelens stort sett jevne overflate, slik at bare mindre kostbare mekaniske deler vil gå tapt i tilfelle av kollisjoner o.l. som nevnt ovenfor. I denne forbindelse er det vesentlig at motoren i sentralenheten får sin strømtilførsel gjennom hydrofonkabelen, hvilket fører til en meget sikker og pålitelig styrevirkning som normalt er uavhengig av strøm fra batterier samt kompliserte og sårbare koblinger mellom det dreibare hus og sentralenheten.

Som det vil fremgå av det følgende kan den forskyvbare sleide i overføringsmekanismen mellom motor og styrevinge(r) være dreibar sammen med huset i forhold til sentralenheten, eller denne sleide kan være rotasjonsmessig koblet til sentralenheten. I begge tilfeller er sleiden fortrinnsvis anordnet slik at den omslutter eller omklamrer sentralenheten helt eller delvis rundt dennes omkrets, men har en aksiell utstrekning som gjerne utgjør en brøkdel av sentralenhetens totale lengde.

I den følgende, nærmere forklaring av anordningen ifølge oppfinnelsen, under henvisning til et utførelseseksempel som vist på tegningen, vil ytterligere fordeler samt nye og særegne trekk fremgå.

Fig. 1 viser i forenklet oppriss og delvis lengdesnitt en utførelsesform av dybdestyreanordningen ifølge

oppfinnelsen,

fig. 2 viser anordningen på fig. 1 i enderiss og delvis

tverrsnitt, og

fig. 3 viser i tilsvarende oppriss som på fig. 1 en annen utførelsesform ifølge oppfinnelsen.

På hver side av anordningen på fig. 1 er det vist ende-partier 11 og 12 av hydrofonkabel-seksjoner som dybdestyreanordningen er innsatt mellom. Kontinuiteten i hydrofonkabelen opprettholdes primært ved hjelp av en sentralenhet eller -modul 10 som f.eks. ved gjengeforbindelser er festet til de respektive kabelseksjoner 11 og 12. Således vil sentralenheten 10 også delta i eventuelle dreiebevegelser av hydrofonkabelen om lengdeaksen.

Ved hjelp av festeringer 4 eller lignende ved hver ende av sentralenheten 10 er det anordnet et hus 20 som i og med en dreibar opplagring av festeringene 4 på sentralenheten 10, er dreibart omkring sentralenheten. Som det også fremgår av fig. 2 kan huset 20 tildels ansees å være en brakett som bærer styrevinger 7A og 7B som er vinkelstillbare for dybde-regulering av hydrofonkabelen 11, 12 under dennes sleping gjennom vannet. I dette utførelseseksempel er vingene 7A, 7B dreibare om en akse 7 som i operativ stilling av anordningen befinner seg et stykke under sentralenheten 10 og forløper på tvers i forhold til lengdeaksen av denne og hydrofonkabelen 11, 12 som helhet. Under drift vil således dybdestyreanordningen normalt ha den orientering vertikalt som fremgår av tegningsfigurene, nemlig med det brakettlignende hus 20 rettet stort sett vertikalt nedad fra sentralenheten 10.

Denne orientering blir i vesentlig grad besørget av en flottørdel 30 som er anordnet i form av en separat komponent på oversiden i forhold til huset 20, og i likhet med dette festet ved hjelp av de nevnte festeringer 4, for å kunne være dreibar i forhold til sentralenheten 10. Med denne konstruk-s^on jean flottøren 30 ha en tilstrekkelig størrelse, men samtidig utgjøre en separat og forholdsvis lite kostbar komponent som ikke vil representere noe alvorlig tap i tilfelle av kollisjon med en gjenstand i sjøen.

I sentralenheten 10 er det skjematisk vist en elektrisk motor 6 hvis strømtilførsel gjennom hydrofonkabel-seksjonen 11 er antydet ved 11A. Foruten motoren 6 er det i sentralenheten 10 videre på forenklet måte vist et reservebatteri 18 og et kompass 19.

Av vesentlig betydning for en pålitelig og korrekt styringsfunksjon er overføringsmekanismen mellom motorens utgangsaksel 6A og vingene 7A, 7B for vinkelinnstilling av disse om aksen 7. Fortrinnsvis sentralt i enheten 10 er det i denne forbindelse anordnet et kammer 5 som er vanntett avstengt fra det indre av sentralenheten 10 forøvrig, og som i en endevegg 14 har en vanntett gjennomføring 16 for motorakselen 6A. Følgelig kan kammeret 5 være uten tetning mot de omgivende vannmasser, hvilket i høy grad bidrar til å mulig-gjøre en hensiktsmessig og pålitelig overføring av rotasjons-bevegelsen fra motorakselen 6A til en ønsket vinkelinnstilling av vingene 7A og 7B.

I denne utførelse er akselen 6A innenfor kammeret 5 utformet med et gjengeparti 6B, som står i inngrep med en aksielt forskyvbar føringsdel 8, som på sin side har en tverrgående føringspinne 1. Pinnen 1 stikker sideveis ut av sentralenheten 10 og kammeret 5 på begge sider gjennom en langsgående sliss 2 og samvirker videre med en utenpåliggende sleidedel 3 som kan dreie seg fritt omkring sentralenheten

10. For dette formål er sleidedelen 3 innvendig forsynt med et spor 3A, hvis bredde tilsvarer diameteren av føringspinnen 1. Sporet 3A kan hensiktsmessig forløpe rundt hele omkretsen innvendig i sleidedelen 3. Denne del er videre forskyvbar i aksiell retning utenpå et parti av sentralenheten 10, idet en slik aksiell forskyvningsbevegelse åpenbart kan tilveie-bringes ved motorens rotasjon av akselen 6A. For den videre overføring av bevegelsen har sleidedelen 3 en plateformet skyvedel 13 innrettet til å stikke ut nedad for samvirke med en tverrgående tapp 17A på enden av en arm 17 hvis motsatte ende er stivt forbundet med vingeakselen 7.

Skyvedelen 13 har et spor 13A for tappen 17A, slik at vinkel-stilingen av vingene 7A, 7B blir endret ved aksiell forskyvning av sleidedelen 3. Med andre ord vil rotasjon av motorakselen 6A i en slik retning at føringspinnen 1 beveges fremover, dvs. til venstre på fig. 1, medføre en vinkelbevegelse av vingene 7A, 7B til mer nedadrettet stilling, dvs. med en styrevirkning som fører til at hydrofonkabelen 11, 12 bringes til å gå dypere i vannet.

Som antydet ovenfor kan det tenkes alternative utfør-elser i det minste av deler av den beskrevne overførings-mekanisme. Særlig gjelder dette sleidedelen 3, som også kan være anordnet med rotasjonsmessig kobling til sentralenheten 10. Dette er illustrert på fig. 3, hvor hovedkomponentene forøvrig tilsvarer dem på fig. 1. Istedenfor sleidedelens innvendige spor 3A, er det imidlertid i utførelsen på fig. 3 anordnet en sleidedel 33 forsynt med et utvendig spor 33A rundt hele omkretsen. Et førings- eller knasteorgan 37A på en aksielt forskyvbar del 37, står i inngrep med det utven-dige spor 3 3A, for på den måten å gi en vinkelbevegelse av vingen 27A ved aksiell forskyvning av sleidedelen 33. I likhet med utførelsen på fig. 1 har den på fig. 3 en akse 27 for vinkelinnstillingen av vingen 27A. For overføringen av bevegelsen mellom den forskyvbare del 37 og vingen 27A er det anordnet en mekanisme 39 svarende i hovedsak til elementene 13A og 17A på fig. 1.

Et eksempel på en konstruksjon for den omklamrende montering av festeringene 4 og eventuelt sleidedelen 3 utenpå sentralenheten 10 (se fig. 1) , er på fig. 2 vist i form av et hengsel 21 og diametralt motsatt av dette en låsinnretning 22.

Som skjematisk antydet ved 100, kan det gjennom hele lengderetningen av sentralenheten 10 være anordnet en eller flere passasjer for elektriske ledninger etc. som forløper gjennom hydrofonkabelens seksjoner 11 og 12.

Hele dybdestyreanordningen som illustrert på fig. 1, 2 og 3 har fortrinnsvis, i likhet med hydrofonkabelen som helhet, nøytral oppdrift i vann, men som følge av vektfor-de lingen i huset 20 og det opprettende moment bevirket av flottøren 30, vil anordningen under operasjon stort sett innta en vertikal orientering som vist på tegningen.

I den illustrerte utførelse er det anordnet festeringer 4 ved begge ender av sentralenheten 10, men det kan også tenkes en modifisert variant hvor det finnes bare én slik festering, f.eks. ved den fremre ende av sentralenheten. Isåfall vil det eventuelt kunne etableres et annet støtte-eller festepunkt for den overliggende flottør, eventuelt det underliggende hus, ved at sleidedelen har føringsorganer i samvirke med henholdsvis flottøren og huset.

Også andre modifikasjoner vil kunne gjøres i forhold til det utførelseseksempel som er vist og beskrevet under henvisning til tegningen.

Claims (4)

1. Dybdestyreanordning for seismiske hydrofonkabler, omfattende en sentralenhet (10) innrettet til å monteres innskutt i hydrofonkabelen (11,12) i det vesentlige aksielt i flukt med hydrofonkabelen, et hus (20) som er dreibart omkring sentralenheten (10) og bærer i det minste en styrevinge (7A,B,27A) som er vinkelstillbar om en tverrgående akse (7,27) innrettet til å ligge stort sett horisontalt i operativ stilling, og en elektrisk motor (6) til å bevirke vinkelinnstilling av styrevingen(e) (7A,B,27A) om den tverrgående akse (7,27), karakterisert ved at motoren (6) er anordnet i sentralenheten (10) og er innrettet til å få sin strømtilførsel (11A) gjennom hydrofonkabelen (11,12), at styrevingen(e) (7A,B,27A) er anordnet på huset (20) slik at den tverrgående akse (7,27) i operativ stilling forløper under sentralenheten (10), og at en overføringsmekanisme (6A,6B,8,1,3A,3,13,13A,17A, 17,-33,3 3A, 37A, 37,39) for vinkelstillingen av styrevingen (e) (7A,B,27A) ved hjelp av motoren (6), omfatter en sleide (3,33) som er forskyvbar i sentralenhetens aksielle retning og fortrinnsvis omklamrer sentralenheten (10).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det i sentralenheten (10) er anordnet plass for anbringelse av et reservebatteri (18) til forbigående strømforsyning for motoren (6) ved avbrudd i strømtilførselen gjennom hydrofonkabelen (11,12).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en flottør er anordnet som en separat del (30) dreibart forbundet med sentralenheten (10) og innrettet til å befinne seg over sentralenheten (10) i operativ stilling.

4. Anordning ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at sentralenheten (10) har et kammer (5) som er vanntett avstengt fra det indre av sentralenheten (10). forøvrig, men som er innrettet til å oppta vann fra omgivelsene, at en del av over f ©ringsmeka-nismen (6A,6B,8,1) befinner seg i kammeret (5), og at en drivaksel (6A) fra motoren (6) går gjennom en vanntett gjennomføring (16) i en vegg (14) som avgrenser kammeret (5) .