NO20111675A1 - System for a generere trykkbolger i et undervannsmiljo - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system for å generere trykkbølger for dype seismiske undersøkelser som opererer i et undervannsmiljø omfattende selvstyrende akustiske undervannskilder med slagstempler. Spesielt vedrører den et system sammenstilt på selvstyrende undervannskjøretøy som, når de navigerer i formasjon og aktiverer kildene med passende synkronisering, gjenskaper den spesifikke konstruktive utstrålingsvirkningen til en tradisjonell luftkanongruppe som gjør det mulig å utføre seismiske undersøkelser i et maritimt miljø med automatisk funksjon, særlig i arktiske områder eller områder som er vanskelig å komme til, der for eksempel overflateis og/eller urolig sjø hindrer normal navigering med skip.

En tradisjonell seismisk undervannskilde (luftkanongruppe) genererer trykkbølger i stand til å forplante seg i vann og derfor i jordskorpen gjennom momentan frigjøring av luft under høyt trykk. Disse trykkbølgene kjennetegnes ved amplituder som kan komme opp i 240 dB.

Teknikkens stand

Sett fra et kjøretøyperspektiv er dagens teknologier for seismisk kartlegging under vann basert på bruk av overflateskip som trekker etter seg både seismiske kilder og mottakersystemer egnet til å fange opp de akustiske signalene som reflekteres av geologiske formasjoner under havbunnen, disse meget kraftige akustiske kildene blir normalt matet med komprimert luft forsynt av kompressorer om bord på skipene.

Disse systemene kan ikke anvendes dersom havoverflaten er frosset og/eller ved dårlig vær.

Systemer som genererer lydbølger direkte fra havoverflaten, basert på vibrerende eller impulsgenererende kilder dersom den er frosset, eller basert på systemer som taues av båter dersom den er fri for is, er beheftet med en rekke operative problemer og har uansett sterke bruksbegrensninger knyttet til isens tykkelse eller bølgebevegelsens styrke siden sikkerheten i operasjonene må garanteres.

Videre må anordningene i kjent teknikk bli transportert langt fra utgangsstedet, med betydelige brukskostnader.

En ytterligere ulempe med akustiske kilder basert på komprimert gass som anvendes i dag ligger i det faktum at deres krav til luft er slik at, dersom luften ikke hentes direkte fra atmosfæren, de er ekstremt kompliserte og tungvinte å anvende dersom de installeres på selvstyrende kjøretøyer som ikke er i kontakt med atmosfæren.

Oppsummering av oppfinnelsen

Disse og andre problemer løses av foreliggende oppfinnelse ved hjelp av et system for å generere trykkbølger bestående av ett eller flere selvstyrende undervannskjøretøyer organisert i svermer for automatisk gjennomføring av dype seismiske undersøkelser i et maritimt miljø, spesielt for bruk i arktiske områder der overflateis og/eller vanskelige meteorologiske forhold hindrer normal navigering av eller gir vanskelig tilkomst for overflatefartøy. Dette oppnås ifølge et første aspekt ved oppfinnelsen ved hjelp av et system som har trekkene angitt i krav 1 og eventuelt i minst ett av kravene 2 til 4.

Et andre aspekt ved oppfinnelsen omfatter en anordning for å generere trykkbølger i et maritimt miljø ifølge krav 5 og eventuelt ifølge minst ett av kravene 6 til 8.

Et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å generere trykkbølger ifølge minst ett av kravene 10 til 12.

Systemet ifølge oppfinnelsen erstatter det tradisjonelle transporteringssystemet av kilder som trekkes etter et skip, ved å anvende selvgående og autonomt styrte akustiske undervannskilder, hovedsakelig ment for å løse problemet som oppstår i områder der tradisjonelle fartøy ikke har tilgang til havoverflaten, for eksempel som følge av is og/eller urolig sjø.

Dette systemet, i sin generelle oppbygning, omfatter ett eller flere selvstyrende undervannskjøretøy organisert i svermer, som hvert huser en akustisk seismisk undervannskilde og har en generell funksjon som er tilsvarende den til et tradisjonelt system (luftkanongruppe) (dvs. en geometrisk oppstilling av enkeltstående seismiske kilder som blir aktivert i henhold til et forhåndsdefinert skjema for å øke energien som genereres og dermed minimere resonanseffekter ved konstruktiv utstrålingsvirkning som følge av sammensmelting av luftbobler) samt et system av overflatestasjoner i tilknytning til disse.

Overflatestasjonene er støttestasjoner for forsyning,

gjenopprettingsfunksjoner, kontroll av tilstanden til de enkelte kjøretøy og svermer (swarms) og vedlikehold.

En viktig del av oppfinnelsen består av en oppfinnerisk seismisk undervannskilde av akustisk type, spesifikt egnet for installasjoner om bord på sjøfartøy som ikke har en ekstern forsyning av komprimert gass tilgjengelig, som er i stand til å frigjøre en kraftig trykkbølge generert av et system av to slagstempler, som ikke forbruker luft for å fungere og ikke forurenser, ettersom den ikke frigjør luft eller annen gass ut i vannet, som ikke skaper variasjoner i massen til anordningen under bruk og derfor ikke modifiserer dens flyteegenskaper, og som gjør det mulig å regulere amplituden og varigheten til lydbølgen som sendes ut og følgelig egenskapene til det utsendte spekteret.

Detaljert beskrivelse av konkrete utførelsesformer av oppfinnelsen

Generell oppbygning av systemet ifølge oppfinnelsen

Hver akustiske seismiske kilde er utformet som en integrert del av et lite selvstyrende undervannskjøretøy som igjen utgjør en del av en sverm av kjøretøyer, hvis funksjon er ekvivalent med den til en tradisjonell kanongruppe, av hvilken én enkelt enhet er representert i en oversiktstegning i figur 1, som navigeres uten fører eller mannskap om bord ettersom navigeringen av den styres av et autonomt styringssystem og/eller et fjernstyringssystem. Kjøretøyet består av to deler, en kraftenhet A, utstyrt med én eller flere fremdriftsanordninger B (bare én representert i figur 1) og stillingsstyringsflater C, som er koblet ved hjelp av en stiv, elastisk eller fullt fleksibel sammenføyning H til den akustiske kilden D, som sender ut trykkbølgen fra en spreder F med stillingstyringsflater E. Et konkret eksempel på denne strukturen er representert i figur 2, der kilden D trekkes av kraftenheten A og sammenføyningen H er redusert til et system G av én eller flere kaler. De frittstående, selvstyrende kjøretøyene kan bli anvendt i et variabelt antall være anordnet i henhold til geometriske navigeringssystemer (svermer) avhengig av de seismiske innsamlingsparametrene, som blir bestemt hver gang på grunnlag av kravene i prospekteringskampanjen. Et eksempel er vist i figur 3.

Kjøretøyene av den beskrevne typen, som, avhengig av forholdene i omgivelsesmiljøet, kan befinne seg eller bli senket under laget av is gjennom åpninger dannet i islaget eller de kan bli anvendt under sonen med forstyrrelse fra bølgebevegelse eller de kan bli satt ut fra et støttefartøy, navigerer fullt nedsenket i en formasjon hvis form avhenger av både styrestrategien som anvendes om bord og av den geometriske organiseringen og systemet nødvendig for å betjene kildene, ved et dyp som er tilstrekkelig til at en unngår de frosne overflatestrukturene og/eller forstyrrelse fra bølgebevegelse og samtidig tilpasset for å garantere et vellykket resultat av den seismiske prospekteringen. Disse kjøretøyene transporterer de akustiske kildene, som blir aktivert synkront basert på geofysiske og tekniske innsamlingsparametere som prosesseres for prospekteringskampanjen i henhold til et program fastsatt på forhånd. Under navigering utveksler kjøretøyene data vedrørende posisjon, hastighet, mønster, aktiveringstilstand forden tilhørende akustiske kilden, ved hjelp av et telekommunikasjonssystem med akustisk og/eller elektromagnetisk støtte og/eller over kabel, for å forsyne informasjonen nødvendig for automatisk styring av flåten og aktivering og synkronisering av de seismiske kildene, og de sender også data vedrørende funksjonen og styringsattributter til overflatestasjonen. Kjøretøyene kan være mekanisk frakoblet fra overflatestasjonen, eller, om nødvendig og i spesielle tilfeller, ett eller flere kjøretøy i flåten kan forbli koblet til den under navigering ved hjelp av en kontrollkabel IR som omfatter telekommunikasjons- og dataoverføringskabler og rørledninger for å frakte tekniske fluider til kjøretøyet. En representasjon av den mest generelle forbindelsen mellom to kjøretøyer i flåten og av én av disse til stasjonen er vist i figur 4, som viser en elektromagnetisk overføringsantenne M, tilhørende sendere/mottakere L for akustisk overføring og en mulig forbindelse via kabel I, enten for elektriske og/eller optiske signaler, og en mulig kontrollkabel IR.

Svermen av undervannskjøretøy transporterer derfor en kombinasjon av akustiske seismiske undervannskilder langs en forhåndsbestemt bane som undersøkes for geofysisk kartlegging av et område hvis utstrekning avhenger av selvstyringskapasiteten til kjøretøyene i svermen. Etter datainnsamlingsfasen stiger kjøretøyene opp til under laget av is og/eller sonen med forstyrrelse av bølgebevegelse i overensstemmelse med en flyttbar stasjon representert i figur 5 satt opp tidligere, installert ved å lage et hull i den igjenfrossede overflaten V som rommer stasjonen bestående av et sylindrisk rør Q i hvilket det er et undersøkelsesrom P for kjøretøyene, som også, om nødvendig, gjør det mulig å trekke ut et kjøretøy for vedlikeholdsoperasjoner eller for å bytte det ut. Dersom det ikke er is på overflaten, er stasjonen flytende og holdes i posisjon ved hjelp av et forankringssystem til havbunnen. Stasjonen er utstyrt med en elektrisk generatorgruppe X med tilknyttede kompressorer og pumper for opplading av batterier om bord og eventuelle trykksatte tanker i stasjonen (for eksempel Y og W) og kjøretøyene, et datalagrings- og prosesseringssystem R tatt ut fra datainnsamlingssystemet om bord, en radiostasjon S med en antenne T for luftkommunikasjon med en eventuell fjern stasjon, der nevnte stasjon befinner seg på land, tanker Y og W for tekniske fluider, for eksempel gass, smørevæske og kjølefluid for å sørge for korrekt funksjon for de mekaniske komponentene i både kraftenheten på kjøretøyet og den akustiske kilden. Alle kablene, rørene og kanalene som fører de elektriske, mekaniske og prosesseringstjenestene til kjøretøyene er samlet i én enkelt kollektor U hvis ende blir automatisk hektet på en tjenestekobling på utsiden av kjøretøyet.

En sekvens av operasjoner blir således utført ved overflatestasjonen, så som: forsyning av elektrisk energi, gass og tekniske fluider, tilkobling for utlasting av data samlet inn fra de navigerende kjøretøyene, styringsoperasjoner for effektivitetstilstanden til alle anordningene og installasjonene om bord på kjøretøyet, eventuell uttrekking gjennom hulrommet P av et helt kjøretøy.

Stasjonen er også utstyrt med et vanntelekommunikasjonssystem, på en elektromagnetisk støtte gjennom antennen M, og/eller akustisk, gjennom den akustiske senderen/mottakeren N neddykket i vann fra/og mot navigeringskjøretøyene.

Når operasjonene på overflatestasjonen er fullført, fortsetter kjøretøyene sin dybdenavigering og, langs en ny bane, undersøker et nytt område. I mellomtiden blir overflatestasjonen fjernet og transportert av operatører på overflaten mot det nye dokkingspunktet for undervannskjøretøyene og installert der for å tilveiebringe forsyningene nødvendig for flåten etter den nye undersøkelsen. Operasjonen blir gjentatt sekvensielt inntil hele området av interesse er utforsket.

Seismisk kilde

Den seismiske kilden ifølge oppfinnelsen er en kompakt kilde spesielt utviklet for installasjon om bord på kjøretøyene beskrevet over, og er en mulig kilde D som kan innlemmes i oppbygningen av det foreslåtte systemet.

Denne kilden består av en sylinder i hvilken det glir to stempler: det første, kalt slagstempelet, drevet av en høytrykksgass forsynt med et passende trykksettingssystem beskrevet nedenfor, blir drevet med høy hastighet mot det andre stempelet, kalt pumpestempelet, anbrakt en passende avstand fra det første stempelet (der nevnte avstand er justerbar) som, på overflaten motsatt for den som treffes av slagstempelet, kommuniserer med vannet i undervannsmiljøet, slaget fra slagstempelet på pumpestempelet bevirker en høy akselerasjon av sistnevnte som på denne måten, allerede i begynnelsen av sin pumpesyklus for vann utenfor det sylindriske røret, frigjør en kraftig trykkforstyrrelse etterfulgt av trykkbølgen som genereres av pumpestempelet under den gjenværende fasen av dens syklus, der høytrykksgassen virket på slagstempelet som i sin tur støter på pumpestempelet.

Sammenstøtprosessen muliggjør at den kinetiske energien som genereres ved ekspansjon av gassen under den frie bevegelsen av slagstempelet kan bli akkumulert i slagstempelet, av hvilken en del blir frigjort til pumpestempelet i sammenstøtet over en veldig kort tidsperiode allerede i begynnelsen av dens pumpesyklus. Dette gjør et mulig å frigjøre en veldig høy trykktopp i vannet, som er mye høyere enn slagstempelets matetrykk, og dermed utvide det akustiske eksitasjonsfrekvensbåndet til anordningen.

Justering av den innledende posisjonen til pumpestempelet i sylinderen gjør det mulig å distribuere kvalitativt forskjellige trykkbølger. Dersom slagstempelet har en kort fri bevegelse før sammenstøtet, dvs. at pumpestempelet er plassert nær ved slagstempelet, har trykkbølgen som genereres av anordningen en lengre varighet og en innledende trykktopp med lavere amplitude, i dette tilfellet er energien som frigjøres gjennom ekspansjon av gassen konsentrert innenfor et lavere frekvensbånd. Dersom slagstempelet har en lengre fri bevegelse før sammenstøtet, dvs. at pumpestempelet er plassert lengre vekk fra slagstempelet, vil trykkbølgen som genereres ha en kortere varighet og en høyere initial trykktopp, og gassekspansjonsenergien er konsentrert innenfor et relativt sett høyere frekvensbånd. Slagstempelet har derfor en todelt funksjon: å regulere den maksimale styrken til trykkbølgen, ved å forsterke dens amplitude til enda høyere verdier i forhold til matetrykket i gassen som virker på slagstempelet, og å regulere varigheten av utsendelsen av trykkbølgen fra røret ved å modifisere det utsendte akustiske spekteret.

Matetrykket til slagstempelet blir forsynt fra en tank av forhåndskomprimert gass som hele tiden forblir inne i anordningen og ikke slippes ut i vannet, som stilles i kommunikasjon, gjennom bestemte ventiler, med det sylindriske røret der de to stemplene glir, gassen inneholdt i tanken ekspanderer under alenebevegelsen av slagstempelet og under den koblede bevegelsen av slagstempelet og pumpestempelet og blir komprimert på nytt, i en påfølgende fase, med bruk av en alminnelig tilgjengelig (high-prevalence) pumpe som aktiveres av en elektrisk motor drevet av et tilhørende sett av batterier. Kilden er derfor helt selvstyrende, den krever ikke en ekstern kilde for komprimert luft ettersom den hele tiden bevirker ekspansjon med den samme luftmassen og energien for trykkfrigjøringen blir indirekte forsynt av settet av batterier som forsyner pumpen, og sammenstøtprosessen mellom stemplene muliggjør frigjøring av trykkbølger med amplituder som er mye større enn trykket som opprettholdes i matetanken.

Den seismiske kilden som beskrives i dette patentet er spesielt egnet for å anordnes om bord på små selvstyrende undervannskjøretøy som kan navigere nedsenket i vann. De seismiske kildene som anvendes i dag, som er kjent som luftkanoner, genererer trykkbølgen ved å ekspandere komprimert gass, forsynt av en passende kompressor om bord på et skip, direkte ut i vannet, noe som gir følgende begrensninger: de krever en kontinuerlig luftforsyning, en kompressor og endelig blir gassboblen som genererer lydbølgen spredd ut i vannet med et tilhørende enormt forbruk av gass. Disse trekkene gjør at luftkanonsystemet ikke er optimalt for å lastes om bord på små undervannsnavigerende fartøyer ettersom de ikke kan benytte seg av kontinuerlige luftforsyninger som må behandles med en kompressor og også fordi tanklagringen av forhåndskomprimert gass, av grunner som vekt og andre hindringer knyttet til det betydelige forbruket av gass, ikke er hensiktsmessig på disse kjøretøyene, under bruk av luftkanonen vil dessuten lagringstankens vekt avta, noe som vesentlig endrer flytebetingelsene for kjøretøyet og derfor krever bruk av kompensasjonstanker.

I denne patentsøknaden anvender den seismiske kilden hele tiden den samme gassmassen, ettersom den ikke frigjør den ekspanderte gassen ut i vannet, og komprimerer den på passende måte hver gang, skiller vann og luft (eller annen gass) gjennom et bestemt stempel som tjener både til å generere trykkbølgen (i sin forverbevegelse) og komprimere gassen igjen (i sin tilbakebevegelse), ved anvendelse av et andre slagstempel for ikke å svekke den akustiske fordelingsytelsen til anordningen som følge av tilstedeværelsen av pumpestempelet, og øker dermed både hurtigheten i genereringen av lydbølgen og det maksimale trykknivået som genereres, som er enda høyere enn det som ville blitt oppnådd ved å ekspandere luften direkte i kontakt med vannet som i en luftkanon.

For å bedre oversikten vil oppfinnelsen først bli presentert ved å beskrive virkemåten til det akustiske impulsutsendingsrøret og så i et etterfølgende avsnitt trykkforsyningssystemet, for både luft og vann som forsyner impulsutsendingsrøret, og til slutt beskrive et elektromagnetisk system for aktivering av stemplene.

Den vedføyde tegnforklaringen beskriver de forskjellige komponentene som opptrer i beskrivelsen av oppfinnelsen og i figurene.

Akustisk impulsutsendingsrør

Systemene som presenteres i dette avsnittet beskriver en mulig utførelsesform av anordningen og spesielt virkemåten til røret for stempelbevegelse og akustisk emisjon isolert, som opererer i henhold til 8 faser, i det de hydrauliske og pneumatiske trykkforsyningssystemene som er involvert i hver funksjonelle fase er beskrevet i det etterfølgende avsnittet.

For å bedre oversikten er rørene og ventilene som blir aktivert i hver fase markert med tykkere konturer. Den vedføyde tegnforklaringen inkluderer beskrivelser av de forskjellige komponentene i anordningen, med mulige trykkverdier og lengder angitt i hakeparenteser, for illustrasjonsformål.

Systemet består i hovedsak av et sylindrisk rør 8 og to stempler 1 og 2 som glir inne i røret, henholdsvis kalt slagstempelet og pumpestempelet. Slagstempelet 1 blir drevet frem av trykksatt gass langs andelen 9 (drivrør) av sylinderen 8 mot pumpestempelet 2 som er i kontakt med vannet i sjøvannmiljøet. Sammenstøtet mellom de to stemplene genererer en veldig kraftig trykkbølge som forplanter seg langs andelen 10 (impulsutsendingsrøret) av sylinderen 8 og så frigjøres ut i sjøvannmiljøet gjennom sprederne 11, som bedrer den akustiske effektiviteten til anordningen gjennom en impedanstilpasning mellom røret 10 og sjøvannmiljøet. Sammenstøtet etterfølges av bevegelsen til pumpestempelet 2, skjøvet av slagstempelet, som genererer trykkbølgen. Når stempelet 2 kommer til enden av bevegelsen, bringer systemet stemplene tilbake til deres utgangsposisjoner for å muliggjøre en ny akustisk utsending.

Detaljene i virkemåten til systemet ifølge oppfinnelsen er gitt i det nedenfor.

FASE 1 (figur 6): Alle ventilene er innledningsvis lukket, åpning av ventilen 4 som står i kommunikasjon med høytrykksgassledningen (se nedenfor), for eksempel 200 bar: den venstre delen av stempelet 1 bringes til høyt trykk, mens den høyre delen, derimot, kommuniserer med drivrøret 9 som innledningsvis er under lavt trykk, for eksempel 0,1 bar, og akselerasjonen av slagstempelet 1 skapes gjennom drivkammeret 9. Stempelet 2 holdes på plass i sylinderen 8 av den ubevegelige (disinsertable) stopperen 53 som hindrer den i å bevege seg bakover mot slagstempelet 1, i det stempelet 2 påvirkes av en trykkforskjell mellom sjøvannmiljøet, for eksempel 2 bar (initielt trykk i røret 10), og det lavere trykket som opptrer i røret 9, for eksempel 0,1 bar. Stopperen 53 blir fjernet (se figur 7) ved åpning av ventilen 4 slik at pumpestempelet kan bevege seg fritt. Sistnevnte, påvirket av trykkforskjellen mellom miljøene 9 og 10 (for eksempel 1,9 bar), trekker seg før sammenstøtet med stempelet 1 bakover en veldig kort lengde i forhold til den frie bevegelsen til stempelet 1, som, på den annen side, beveger seg under påvirkning av en mye større trykkforskjell (omtrent 200 bar).

Flere enn én stopper tilsvarende 53 vil kunne anvendes, anordnet langs det sylindriske røret 8, for å gjøre det mulig å regulere posisjonen til pumpestempelet og derfor den frie bevegelsen av stempelet 1 og pumpebevegelsen til pumpestempelet 2, og således også regulere trykkutsendelsen og dens område. Styringen av innsetting og fjerning av dem kan være samtidig for alle sammen.

FASE 2 (figur 7): Enden av støtebevegelsen til slagstempelet 1 i drivrøret 9, slag fra slagstempelet 1 på pumpestempelet 2 og begynnelsen av den felles bevegelsen av slagstempelet 1 og pumpestempelet 2 som beveger seg i ett. Utsending av høytrykkimpulsbølgetoppen mot sjøvannmiljøet 12 gjennom impulsutsendingsrøret 10 og sprederne 11.

FASE 3 (figur 8): Stemplene 1 og 2 drives av det høye trykket generert i drivkammeret 9 og forårsaker pumpesyklusen av vannet langs impulsutsendingskammeret 10 som drives ut gjennom sprederne 11 og introduseres i sjøvannmiljøet 12. Den voldsomme pumpingen av vannet genererer en trykkbølge inntil stemplene 1 og 2 stanser mot stopperne 16 integrert i impulsutsendingsrøret. Med denne fasen avsluttes trykkbølgefrigjøringsfunksjonen. De påfølgende fasene er de med omposisjonering av stemplene 1 og 2 og opplading av støtetanken 22 beskrevet i neste avsnitt.

FASE 4 (figur 9): Lukking av ventilen 4, åpning av ventilen 7 for å slippe inn høytrykksgass (for eksempel 205 bar) i det pneumatiske drivkammeret 17 i avgrensningen 3, åpning av ventilene 13 og 15 for utstrømning av vannet, bevegelse av avgrensningen 3 til inngrep med setet 18 til avgrensningen anordnet ved enden av impulsutsendingskammeret.

Impulsutsendingsrøret 10 er derfor lukket, hvilket hindrer kommunikasjon med sprederne 11 og derfor med sjøvannmiljøet.

FASE 5 (figur 10): Lukking av ventilene 13 og 15, åpning av ventilen 4 for utstrømning av luft, åpning av ventilen 6 for å slippe inn vann under høyt trykk (for eksempel 205 bar) i impulsutsendingskammeret og omposisjonering av stempelet 1: stemplene 1 og 2 glir sammen langs impulsutsendingskammeret 10 til de kommer til endestopperne 20 for stempelet 1.

FASE 6 (figur 11): Lukking av ventilene 6 og 4, åpning av ventilen 14 for å slippe inn vann under høyt trykk i det hydrauliske drivkammeret 19 i avgrensningen 3 og omposisjonering av samme avgrensning 3, med åpning av ventilen 7 til full utstrømning av luft og deretter lukking av ventilene 7 og 14.

FASE 7 (figur 12): Åpning av ventilen 5 for å slippe inn lavtrykksluft, stempelet 1 ubevegelig ved bevegelsesenden, bevegelse av stempelet 2 med lav hastighet i impulsutsendingsrøret med tømming av drivrøret og omposisjonering av slagstempelet 2 til det overtar posisjonen til stopperen 53 inne i impulsutsendingsrøret 10. Innsetting av stopperen 53, som i figur 13. Dersom det er flere stoppere tilsvarende 53 i forskjellige avstander langs det sylindriske røret er åpningstidspunktet for ventilen 5 kalibrert slik at stempelet 2 kommer til den ønskede relative stopp-posisjonen.

FASE 8 (figur 13): Veksling av ventilen 5 på vakuumtanken 37 (se systemet i det følgende avsnittet) for å tømme ut luften fra drivrøret 9 og gjenopprette initielle forhold (se fase 1). Trykkforskjellen mellom rørene 9 og 10 gjør at stempelet 2 beveger seg bakover til det kommer til stopperen 53.

En mulig variant av systemet for å aktivere og omposisjonere avgrensningen 3 består i å aktivere det hydraulisk i lukkefasen til kammeret 10, sende høytrykksvann (i stedet for høytrykksluft som i det foregående systemet) inn i det hydrauliske drivkammeret 17 (og ikke lenger pneumatisk) gjennom ventilen 7, i det nevnte ventil nå omfatter en toveisveksling (den ene for å slippe inn høytrykksvann, den andre for å slippe ut vannet i sjøvannmiljøet) og huser et system av holdefjærer 21 (av metall eller i form av gass) i kammeret 19 (ikke lenger hydraulisk). I dette tilfellet er både ventilen 15 og ventilen 14 fjernet sammen med sine tilhørende kretser.

Fasene 4 og 6 beskrevet over kan modifiseres i faser 4-bis og 6-bis som følger.

FASE 4-bis (figur 14): Lukking av ventilen 4, åpning av ventilen 7 i innløpskanalen for høytrykksvann inn i det hydrauliske drivkammeret 17 i avgrensningen 3, åpning av ventilen 13 for utstrømning av vann, bevegelse av avgrensningen 3 til inngrep med setet 18 for avgrensningen 3, som befinner seg i enden av impulsutsendingskammeret, og komprimering av holdefjærene 21 inneholdt i kammeret 19. Lukking av ventilen 7 for å holde avgrensningen 3 i inngrep i setet 18.

Impulsutsendingsrøret 10 er derfor lukket slik at en unngår kommunikasjon med sprederne 11 og følgelig med sjøvannmiljøet.

FASE 6-bis (figur 15): Lukking av ventilene 6 og 4, veksling av ventilen 7 i utløpet ut i sjøvannmiljøet, og avgrensningen 3 beveges under påvirkning av holdefjærene 21 og tømmer det hydrauliske kammeret 17 og returnerer til

bevegelsesendeposisjonen og gjenåpner impulsutsendingsrøret 10.

En ytterligere variant vedrører sammenstøtprosessen mellom stemplene 1 og 2.1 det foregående systemet er slagstempelet 1 et enkelt stempel som, etter sammenstøtet, fortsetter sin ekspansjonsbevegelse drevet av høytrykksgassen sammen med pumpestempelet 2. Den mulige varianten kan anvende et slagstempel som, etter sammenstøtet, ikke fortsetter sin bevegelse sammen med pumpestempelet, men lar den trykksatte gassen, ved å åpne en spesifikk ventil eller passasje aktivert av sammenstøtet, komme til pumpestempelet 2 og direkte skyve kun sistnevnte i pumpesyklusen.

En mulig utførelse av et slikt slagstempel er beskrevet i figur 16. Slagstempelet består av to deler: - slagstempel-kapselventilen 44, med slagkassen 48, stangen 49 og kjeglestubbfronten 50, - husstempelet 45 (som beveger seg i sylinderen 8) med passasjene for gassen 46, setet 47 for stangen 49 og setet 51 for kjeglestubbfronten 50.

Det sammenstilte systemet, som danner slagstempelet 1, er vist i figur 17 i støtestillingen og før sammenstøt med pumpestempelet 2. Kapselventilen 44 er inneholdt inne i stempelet 45 og den større overflatearealet til denne i forhold til det til stempelet 45 eksponert for høytrykksgassen, som kommer inn fra venstre i tegningen, genererer lukkekraften for ventilen som, med fronten 50 presset inn i setet 51, lukker passasjene 46. Når slagkassen 48 treffer pumpestempelet 2, gjennomgår kapselventilen 44 en voldsom oppbremsing, slik at stempelet 45 glir i forhold til kassen 44 og gjør at passasjene 46 kan åpne, slik at gassen kan strømme ut også inn i delen av sylinderen 8 til høyre for stempelet 45, som illustrert i figur 18. Ettersom delene 44 og 45 ikke lenger skaper en trykkforskjell mellom disse, avslutter de sin bevegelse atskilt fra stempelet 2, mens trykkforskjellen mellom matetrykket til ventilen 4 og trykket i impulsutsendingsrøret, som innledningsvis er lik det i sjøvannmiljøet, nå virker på stempelet 2, som allerede er akselerert av sammenstøtet. Pumpefasen av vannet utenfor impulsutsendingsrøret finner derfor bare sted, i dette tilfellet, som følge av pumpestempelet 2. Bortsett fra forskjellen i fase 3 beskrevet nedenfor, forblir alle de andre fasene identiske.

Noen detaljer i virkemåten til stempelet 1 konstruert på denne måten: under fase 5 skyver stempelet 2 på stempelet 1 i henhold til slagkassen 48, slik at i bevegelsen av stempelet 1 for å komme til endestopperne 20, den innbyrdes posisjoneringen mellom kassen 44 og hus-stempelet 45 er den representert i figur 18. Endelig representerer figur 19 stillingen til systemet når stopperne 20 anordnet i sylinderen 8 er nådd. På denne måten, i fase 1, blir høytrykksgassen innført gjennom ventilen 4 fraktet til sylinderen 8 gjennom hullet 52, kapselventilen 44 tvinges til å gli i forhold til stempelet 45, kjeglestubbfronten 51 blir brakt i inngrep i setet 52 og lukker således passasjene 46. Stempelet er da i stillingen representert i figur 17 og begynner sin skyvebevegelse gjennom røret 9.

Luft- og vanntrykkforsvningsanordning

Det funksjonelle skjemaet som vil bli beskrevet nedenfor vedrører en mulig utførelsesform av vann- og lufttrykkforsyningssystemet for drift av den seismiske kilden i henhold til skjemaet beskrevet over, med bruk av en anordning som hele tiden anvender den samme luftmassen. Skjemaer refererer til impulsutsendingsrøret dannet med en avgrensning med en fjæråpning som representert i figurene 14 og 15.

Trykksettingsanordningen består i hovedsak av en første tank 22 som inneholder trykksatt gass, for eksempel ved 200 bar, for å drive frem slagstempelet og pumpestempelet, en andre tank 23, kalt akkumulatoren, som inneholder vann og gass ved et litt høyere trykk, for eksempel 205 bar, som holdes ved det ønskede trykket gjennom regulering av vannivået i tanken 23 styrt av en alminnelig tilgjengelig vannpumpegruppe 24. Gassen i tanken 23 sørger for lading av tanken 22, komprimerer gassen gjennom bevegelsen av stempelet 1 i sylinderen 8 slik at det returnerer til dets opprinnelige sete i samsvar med stoppene 20, og gjenoppretter således det opprinnelige trykknivået (for eksempel 200 bar) i 22 etter at gassen inneholdt der har blitt ekspandert for å drive frem stemplene 1 og 2.

Dette virkeprinsippet oppnås for eksempel gjennom

trykksettingsanordningen vist i figur 20. Beskrivelsen av virkemåten, for å bedre oversikten, vil bli gitt under henvisning til de tidligere arbeidsfasene til impulsutsendingsrøret.

I fase 1 er tanken 22 allerede under høyt trykk (for eksempel 200 bar) klar til å forsyne trykket gjennom ventilen 4. Når ventilen 4 åpnes, ekspanderer gassen og slik at slagstempelet 1 skyter frem og trykket i tanken 22 avtar til en minimumsverdi som nås når de to stemplene kommer til sine bevegelsesender etter fasene 2 og 3 beskrevet over.

Fase 4 er fasen med å lukke røret 10 ved hjelp av avgrensningen 3. Ventilen 7 blir åpnet og åpner således for kommunikasjon mellom det hydrauliske drivkammeret 17 og høytrykksvann-akkumulatoren 23 som sørger for bevegelsen av avgrensningen. Når avgrensningen har kommet til bevegelsesenden, lukker ventilen 7 og holder med det avgrensningen i dens lukkede posisjon.

Fase 5 er fasen med opplading av trykk- og pumpetanken 22 og også fasen med omposisjonering av stempelet 1. Åpning av ventilen 6 åpner for kommunikasjon mellom impulsutsendingsrøret 10 og akkumulatoren 23: stemplene 1 og 2 beveger seg sammen under påvirkning av trykkforskjellen mellom tanken 22, som er ved sitt minimumstrykk (svarende til det maksimale volumet til gassen inneholdt i dette) og maksimumtrykket til akkumulatoren 23 (svarende til det minste volumet til gassen inneholdt i dette). Systemet er kalibrert slik at trykket i tanken 23 alltid er større enn det i tanken 22. Under denne trykkforskjellen beveger stemplene seg tilbake i røret 8, gassen strømmer gjennom ventilen 4, som er åpen, inn i tanken 22 og øker således trykket til den initielle verdien det hadde i fase 1, som nås når stempelet 1 kommer til bevegelsesenden på stopperne 20. Høytrykksvannet strømmer samtidig ut av tanken 23 gjennom ventilen 6 og reduserer således trykket i akkumulatoren 23 til minimumsverdi, som nås når stempelet 1 kommer til bevegelsesenden.

Tanken 22 er derfor klar til å forsyne en ny trykkimpuls. Tanken 23, på den annen side, er under et lavere trykk enn det den var innledningsvis i fase 1 og har et vannivå som også er lavere. Gjenopprettelse av trykk- og vannivået i akkumulatoren 23 bevirkes ved å aktivere gruppen 24 av alminnelig tilgjengelige pumper som suger inn vann fra sjøvannmiljøet gjennom sjøvannsinntaket 25 og driver det inn i tanken 23, med ventilen 6 lukket, inntil den initielle nivået av vann og trykk er gjenopprettet basert på trykknivået målt av føleren 29 som driver reléet på pumpemotorkretsen.

Denne etterfølges av fase 6-bis: med ventilene 4 og 6 lukket, blir ventilen 7, innledningsvis lukket, åpnet og stiller kammeret 17 i kommunikasjon, gjennom veksleren, med miljøet på utsiden, og vannet inneholdt i det hydrauliske drivkammeret 17 strømmer ut under påvirking av holdefjærene 21 og avgrensningen blir brakt til åpningsposisjon.

Fase 7 følger: ventilen 5 blir åpnet og stiller gasstanken 38 i kommunikasjon med drivkammeret 9. Trykkforskjellen mellom kammeret 9 og røret 10 gjør at stempelet kan gli langs sylinderen til ønsket posisjon. Den innledende trykkforskjellen er passende kalibrert. Når den endelige posisjonen er nådd av stempelet 2, blir det samme stempelet blokkert gjennom innsetting av stopperen 53.

Fase 8 følger: ventilen 5 veksles og stiller lavtrykkstanken 37 i kommunikasjon med drivkammeret, noe som senker trykket i sistnevnte og reduserer tettheten til luften for å redusere luftputevirkningen i støtfasen mellom stemplene.

Som følge av denne siste fasen øker trykket i tanken 37 og trykket i 38 avtar. Føleren 42 avføler trykket i 37, og hvis det er over en terskelverdi, som kan kalibreres, aktiviserer den reléet 41 som starter motoren 39 som aktiverer kompressoren 36 som, ved å suge gass fra 37 og sende den til 38, gjenoppretter de initielle trykkverdiene ved å senke trykket i tanken 37 og heve trykket i tanken 38.

Til slutt, før anordningen blir aktivert på nytt for å skape en ny trykkimpuls, verifiserer systemet, ved hjelp av trykkføleren 31, om trykket i tanken 22 er det fastsatte, og dersom det er lavere som følge av små gasstap på grunn av lekkasje, blir ventilen til tørkeren 33 åpnet, hvilket muliggjør strømning av gass fra tanken 23 til 22 som således forsyner gjenopprettelsesluft og også aktiverer oppstart av gruppen av pumper 24 for å gjenopprette trykkverdien i akkumulatoren 23, som blir passende ladet med gass under stoppene ved overflatestasjonen. Tørkeren 33 fjerner vannrester som vil kunne føre til dannelse av is inne i ventilen 4 under støtekspansjonen.

Elektromagnetisk aktiveringssvstem for stemplene

Slagstempelet og pumpestempelet kan bli aktivert ved hjelp av elektromagnetiske krefter, ved anvendelse av denne metoden alene for å drive frem slagstempelet 1 eller denne kombinert med det pneumatiske og hydrauliske aktiveringssystemet beskrevet over.

I prinsippet er sylinderen 8, som vist i figur 21, i dette tilfellet utstyrt med en integrert solenoid, som genererer et magnetfelt inne i drivrøret 9 med feltlinjer 54 som også har en radiell komponent, bestående av en induksjonsspole 55. Slagstempelet 1 er i sin tur utstyrt med en anker-sylinderspole 56 med en akse som alltid sammenfaller med aksen til drivrøret 9. De to sylinderspolene kan høre til forskjellige elektriske kretser eller de kan være koblet i serie. En høy strømstyrke produsert av batteriene 59, modulert gjennom styresystemet 63, blir sendt inn i sylinderspolen 55 og genererer en variasjon i magnetfeltet som induserer en strøm i anker-sylinderspolen 56 som dermed genererer en frastøtende Lorentz-kraft på ankeret 56, gjennom vekselvirkning med feltlinjene 54, med en aksiell komponent egnet til å akselerere stempelet 1 langs drivrøret 9. Når sylinderspolene er koblet i serie, kan strømmen i sylinderspolen 56 som genererer Lorentz-kraften bli samlet opp ved hjelp av glidekontakter.

Det elektromagnetiske støtesystemet kan også dannes gjennom induksjonsskinner 57, som representert i figur 22, bestående av to eller flere tilstøtende ledere 57, kalt skinner, sammenkoblet gjennom et ledende anker 58 montert i ett med slagstempelet 1 og i kontakt med skinnene 57 gjennom elektriske kontakter også dannet gjennom kulene eller valsene 60 i opplagringen som slagstempelet 1 beveger seg på. De to leder-skinnene 57 blir matet ved endene som ligger på samme side med motsatt polaritet, slik at strømmen som produseres av batteriene 64 blir sendt inn i en skinne og rettet mot de parallelle skinnene gjennom ankeret 58 som slutter kretsen gjennom lederkulene 60. Strømmene som sirkulerer i skinnene induserer et magnetfelt med tilnærmet sirkulære feltlinjer som ligger i plan vinkelrett på aksen til skinnene 57 og således genererer en Lorentz-kraft på ankeret 58 elektrisk koblet i serie med skinnene 57 og mekanisk integrert med slagstempelet 1, som derfor akselereres langs drivrøret 9. Også i dette tilfellet anvendes en induksjonsspole 55, som illustrert i figur 22, som imidlertid har et mye lavere antall vindinger i forhold til tilfellet over ettersom den ikke blir anvendt for fremdriftsfasen for pumpestempelet 2, men bare dets omposisjoneringsfase langs drivrøret 9 som beskrevet nedenfor.

Slagstempelet 1 kan også bli drevet frem ved hjelp av et blandet system med en skinne og et anker kombinert med et system av sylinderspoleviklinger, slik at en har en spole 55 med et stort antall vindinger, sammen med sylinderspolen 56, skinnene 57 med ankeret 58 i den samme anordningen.

Ved elektromagnetisk aktivering av slagstempelet 1, ettersom det da ikke er nødvendig å garantere en trykksatt luftforsegling, beveger dette seg i drivrøret ved hjelp av rulle- eller kulelagre 60 med en veldig lav friksjon som bedrer anordningens mekaniske effektivitet, og stempelet 1 kan selv være perforert og ha en mindre diameter enn sylinderen 8 og således muliggjøre strømning av luft gjennom og rundt stempelet 1 slik at en unngår dempningseffekter i sammenstøtet med stempelet 2 som følge av tilstedeværelse av en luftpute mellom slagstempelet og pumpestempelet, og også sørge for at slagstempelet 1 i sin bevegelse ikke kommer i konflikt med stopperen 53.1 noen oppbygningsutførelser gjør dette ikke bare at en unngår luft- og vanntrykksettingssystemet, men også luftinnsugingssystemet i drivkammeret 9, noe som gjør anordningen oppbygningsmessig enklere og også lettere i vekt.

Pumpestempelet 2 er også utstyrt, både når anvender ledeskinner og også når den anvender en solenoid 55, med en induksjonsspole 61 som er utført med et mye lavere antall vindinger enn den på slagstempelet 1 og eventuelt også utstyrt med en styrebryter, som muligens er sluttet, som muliggjør sirkulering av strømmen indusert på spolen 61 fra 55 kun etter pumpebevegelsen for å generere en Lorentz-kraft bare under tidsperioden nødvendig for omposisjonering av stempelet 2, hvoretter styringsbryteren gjenåpner kretsen til induksjonsspolen 61 og gjør den inaktiv. Funksjonen til spolen 61 er ikke å drive frem stempelet 2 i pumpebevegelsen, men ganske enkelt for å generere (de mye mindre) kreftene nødvendig for kun å bevege stempelet 2 bakover i omposisjoneringsfasen langs drivrøret 9.

Omposisjonering av stemplene 1 og 2, etter at de har nådd enden av pumpebevegelsen, oppnås ved å invertere strømmene i spolen 55 og/eller skinnene 57, under styring av styringsenheten 63 og/eller 62, slik at det finner sted en invertering av Lorentz-kraften som skyver stemplene 1 og 2 tilbake langs sylinderen 8 i retning av stopperne 20. Stempelet 1, passende dimensjonert, slipper gjennom uten å komme i konflikt med stopperne 53 ettersom dets tverrsnittsdiameter er mindre enn det til sylinderen 8, mens stempelet 2 stanses av disse. Systemet er derfor klart til å sende ut en ny akustisk impuls.

Det elektromagnetiske aktiveringssystemet kan ha en ytterligere forenkling i forhold til ved hydropneumatisk aktivering bestående i at avgrensningen 3 og tilhørende aktuatorkretser er fjernet.

Endelig representerer figur 23, for eksempel, et blandet fremdriftssystem for slagstempelet med både pneumatisk aktivering, gjennom påvirkning fra høytrykksgassen som sendes gjennom ventilen 4, og elektromagnetisk aktivering, med spolene 55 og 56.1 dette tilfellet er slagstempelet et lufttett stempel, som kan sees i figur 23. Omposisjoneringssystemet for stemplene kan i dette tilfellet være utelukkende (selv om ikke nødvendigvis) elektromagnetisk, slik at fase 7 utgår, aktivert ved hjelp av ventilen 5 og det tilhørende trykksettingssystemet. Trykksettingsanordningen for dette blandede systemet er illustrert i figur 24 og har en virkemåte som er identisk med den beskrevet i figur 20, men det blandede systemet illustrert mangler imidlertid tanken 22 og også avgrensningssystemet i kammeret 10.

Detaljert beskrivelse av oppbygningen til et kjøretøy

Systemet beskrevet over, og spesielt et enkeltstående kjøretøy med dets tilhørende utstyr, den akustiske seismiske undervannskilden og anordninger for å aktivere denne, er illustrert for eksempel i figur 25, som viser et skjematisk lengdesnitt av kraftenheten A på kjøretøyet der også en del av anordningene beskrevet i figur 24 befinner seg. Fem seksjoner kan sees: en seksjon som befinner seg i den fremre spissbuen som inneholder manøvrerings- og styringssystemet 65, en seksjon 67 som inneholder relébatterier og kraftstyringer i henhold til beskrivelsen i tegnforklaringen, en seksjon 68 som inneholder maskinrommet og spesielt pumpene 24 og kompressoren 36 med tilhørende motorer, den elektriske motoren 77 for å aktivere driv- og manøvreringspropellene 74, drevet ved hjelp av redusereren 72 og overføringsakselen 73, i det røret B til propellenheten 74 er integrert med støttefinnen 80 som roteres ved hjelp av aktuatoren 75 for å muliggjøre retningsstyring av skyvekraften fra propellsystemet og øke kjøretøyets manøvreringsevne, en seksjon 69 som inneholder trykksettingstankene for den trykksatte gass- og vannforsyningen til akustisk impulsutsendingsrøret i henhold til beskrivelsen over og nomenklaturen i tegnforklaringen, en ventilseksjon 70 der alle reguleringsventilene for de tekniske fluidene som forsynes til impulsutsendingsrøret i henhold til beskrivelsen over er sammenstilt og i henhold til nomenklaturen i tegnforklaringen, alle terminalrørene som forlater nevnte seksjon, som er rettet mot enheten D, og spesielt terminalrørene T4 , T5, T6, T7 og T13, seksjonen 70 inneholder også servomotorene 71 for å aktivere rorene C som roterer om aksene 79, og en vannavløpsventil 78 ut i sjøvannet koblet til skifteanordningen for ventilene 7 og 13. Figur 26 illustrerer et lengdesnitt av enheten D av kjøretøyet, tilknyttet enheten A beskrevet over, og sammenføyningen H, bestående av en koblingsflens 81, føringskabler 84, en støtdemper 85 innsatt mellom disse, forbindelser 83 mellom kablene 84 og flensene 81 og fleksible korrugerte foringer 82. Endene til trykkanalene T4 , T5, T6 , T7 og T13 og de elektriske terminalene Te55 er synlige. Delen D av kjøretøyet inneholder en akustisk seismisk undervannskilde i henhold til beskrivelsene over og spesielt et impulsutsendingsrør der drivkreftene for slagstempelet delvis er av trykklufttypen og delvis av den elektromagnetiske typen med sylinderspoler og omposisjoneringsanordningen for stemplene er av den hydrauliske typen i henhold til beskrivelsene over. Endelig roterer rorene E om aksene 87 aktivert av servomotorene 86. Figur 27 viser et tverrsnitt gjennom hele kjøretøyet, enhetene A og D beskrevet over koblet sammen av sammenføyningen H, i navigeringsstilling. Figur 28 representerer kraftenheten A på et kjøretøy som fører en seismisk kilde ulik den spesifikt beskrevet over. I dette tilfellet antas den seismiske kilden inneholdt i enheten D på kjøretøyet å frigjøre tekniske fluider ut i vannet, for eksempel luft og/eller vann, forsynt av forskjellige tanker inneholdt i seksjonen 69, av hvilke to er representert for illustrasjonsformål, den første 94 og den siste 95, hvis fordelinger styres av de respektive ventilene 97 og 98, av hvilke kun to er representert, den første og den siste, inneholdt i seksjonen 70. Frigjøringen av tekniske fluider ut i vannet gjør kjøretøyet lettere under bruk av den seismiske kilden og endrer derfor flyteforholdene for kjøretøyet under navigering. Tanken 90 kompenserer dette ved å modifisere vekt lastet med virkningen av pumpene 89, aktivert av motoren 26, som pumper vann fra sjøvannmiljøet inn gjennom sjøvannsinntaket 25 og inn i tanken 90 og således endrer mengden vann 92 ombord og flyteforholdene for kjøretøyet som holdes ved nøytral oppdrift. Tanken 90 er utstyrt med skillevegger 91 for å begrense bevegelsen av væsken i tanken (sloshing) som vil kunne svekke kjøretøyets drivevne og stabilitet. Tanken 90 inneholder trykksatt gass 93 for å gjøre det mulig å tømme ut vannet tanken 90 gjennom den styrte ventilen 96 slik at vannet kan bli tømt ut sjøen, i det nevnte operasjon blir utført samtidig med innlasting av tekniske fluider i tankene inneholdt i seksjonene 69 under stoppene ved overflatestasjonen.

Tegnforklaring for den generelle oppbygningen av systemet:

A Kraftenhet

B Propellanordning

C Stillingstyringsflate

D Seismisk kilde

E Stillingstyringsflate

F Kildespreder

G Trekkekabelsystem

H Stiv, elastisk eller fullt fleksibel sammenføyning

I Dataoverføringskabel

IR Kontrollkabel for kobling til overflatestasjon

L Sendere/mottakere for akustiske signaler ombord

M Antenne for radiooverføring om bord

N Sender/mottaker for støttestasjonen

O Antenne for radiooverføring for støttestasjonen

P Inspeksjonsrom

Q Rørstruktur for stasjonen

R System for lagring og prosessering av data

S Sender/mottaker i støttestasjonen fra/mot landbasert stasjon

T Antenne for senderen S

U Kabelkollektor

V Islag

W, Y Tank for tekniske fluider

X Elektrisitetsgeneratorgruppe

Z Dataoverføringskabel

Tegnforklaring for den seismiske kilden:

1 Slagstempel (f.eks. 10 cm i diameter)

2 Pumpestempel

3 Avgrensning

4 Inntaksventil for høytrykksluft (f.eks. 200 bar)

5 Inntaksventil for lavtrykksluft (f.eks. 2 bar) for omposisjonering av stempelet 2, kan bli vekslet på vakuumtanken for å suge luft fra

drivkammeret (f.eks. 0,1 bar)

6 Inntaksventil for høytrykksvann (f.eks. 205 bar)

7 Inntaksventil for høytrykksluft (f.eks. 200 bar)

8 Sylindrisk rør (f.eks. total lengde 2 m.)

9 Drivrør for slagstempelet

10 Impulsutsendingsrør

11 Spreder

12 Sjøvannmiljø (referansetrykk, f.eks. 2 bar)

13 Vannavløpsventil fra impulsutsendingsrøret 10 under innføring av avgrensningen 3 (utslipp til sjøvannmiljøet ved navigeringsnivå)

kan veksles på inntaket for høytrykksvann

14 Inntaksventil for høytrykksvann inn i det hydrauliske drivkammeret 19 for avgrensningen 3 (f.eks. 200 bar) 15 Vannavløpsventil fra det hydrauliske drivkammeret 19 for avgrensningen 3 (utslipp til sjøvannmiljøet ved navigeringstrykk) 16 Endestoppere for bevegelsen til pumpestempelet 2 i impulsutsendingsrøret 10

17 Pneumatisk drivkammer for avgrensningen 3

18 Sete for avgrensningen 3 i impulsutsendingsrøret 10

19 Hydraulisk drivkammer for avgrensningen 3

20 Endestoppere for bevegelsen til slagstempelet 1 i drivkammeret 9

21 Holdefjærer for avgrensningen (fasene 4-bis, 6-bis)

22 Drivgass- og pumpetank (f.eks. 200 bar)

23 Akkumulatortank for høytrykkvann (f.eks. 205 bar)

24 Alminnelig tilgjengelig pumpegruppe

25 Vannpumper for inntak av sjøvann

26 Høyeffekt elektrisk motor for aktivering av pumpegruppen 24

27 Forsyningsbatteri for motoren 26

28 Aktiveringsrelé for motoren 26

29 Trykkføler

30 Linje for reléstyringssignal

31 Trykkføler

32 Linje for reléstyringssignal

33 Gasstørker utstyrt med gassgjenopprettelsesventil i tanken 22

34 Styresignallinje for ventiltørkeren 33

35 Linje for reléstyringssignal

36 Laveffekt volumkompressor

37 Lavtrykkstank for å tappe luft fra drivrøret 9

38 Overtrykkstank for å tømme ut vann fra impulsutsendingsrøret 10

39 Laveffekt elektrisk motor for aktivering av kompressoren 36

40 Forsyningsbatterier for motoren 39

41 Relé for aktivering av motoren 39

42 Trykkføler

43 Styringssignallinje for reléet 41

44 Kapselventil (Case valve)

45 Husstempel for kapselventilen 44

46 Gasspassasjer

47 Sylinderhus for stangen 49

48 Slagstempelkasse

49 Ventilstang

50 Kjeglestubbfront på ventilen

51 Sete for fronten 50

52 Fremføringspassasje for komprimert gass

53 Ubevegelig stopper for pumpestempelet 2

54 Feltlinjer generert av spolen 55

55 Induksjonsspole integrert med sylinderen 8 (og med drivrøret 9)

56 Indusert sylinderspole integrert med slagstempelet 1

57 Induksjonsskinner

58 Ledeanker i ett med slagstempelet 1

59 Forsyningsbatteri for spolen 55

60 Kuler/valser i opplagringen

61 Induksjonsspole i ett med pumpestempelet

62 Strømstyringsenhet for skinnene 57

63 Strømstyringsenhet for spolen 55

64 Forsyningsbatteri for skinnene 57

65 Manøvrerings- og styringsenhet

66 Tjenestekobling for opplading av batterier, tekniske fluider, utlasting av data

67 Batteriseksjon, relé, kraftstyringer

68 Maskinrom

69 Seksjon for luft/vanntrykksettingstank

70 Ventilseksjon

71 Elektriske/hydrauliske servomotorer for aktivering av ror

72 Reduserer

73 Overføringsaksel

74 Driv-/manøvreringspropeller

75 Elektriske/hydrauliske servomotorer for rotasjon av asimutpropellenhet B 76 Batteri for kraftforsyning til propellmotoren 77 og elektroniske installasjoner om bord

77 Aktiveringsmotor for driv-/manøvreringspropeller 74

78 Avløpssjøvann fra ventilene 7 og 13

79 Rorakse

80 Støttefinne for propellenhet B

81 Koblingsflens for sammenføyningen H

82 Vanntett elastisk korrugert foring

83 Forbindelse for trekkabel

84 Trekkabel

85 Støtdemper

86 Elektrisk/hydraulisk servomotor for aktivering av ror E

87 Aksen til ror E

88 Forsyningsbatterier for propellen 77

89 Vannpumpe i kompensasjonstank

90 Kompensasjonstank

91 Skillevegger for å begrense sloshing

92 Kompensasjonsvann

93 Trykksatt luft

94 Tank nummer 1 - første i batteriet - for forsyning av tekniske fluider til kilden D 95 Tank nummer N - siste i batteriet - for forsyning av tekniske fluider til kilden D

96 Vannavløpsventil fra kompensasjonstank

97 Ventil nummer 1 for forsyning av tekniske fluider til kilden D

98 Ventil nummer N for forsyning av tekniske fluider til kilden D

Claims (12)

1. System for å generere trykkbølger for dype seismiske undersøkelser i et undervannsmiljø bestående av ett eller flere selvstyrende undervannskjøretøyer organisert i svermer, i stand til å navigere både under vann og på overflaten, som hver har ombord eller trekker etter seg én eller flere seismiske kilder.

2. System ifølge det foregående krav, der kjøretøyene er utstyrt med et automatisk navigeringssystem, et datainnsamlingssystem ombord og resiproke utvekslingsanordninger for informasjon vedrørende posisjoner, hastighet, stilling, navigeringsdata og synkronisering av den akustiske impulsutsendingen fra kildene, der dataflyten og styresignalene blir overført via kabel og/eller på en akustisk bærer og/eller på en elektromagnetisk bærer.

3. System ifølge ett av de foregående krav, omfattende én eller flere overflatestasjoner for å forsyne tekniske tjenester til kjøretøyene, som kan bli installert på is og også er i stand til å flyte på overflaten dersom det er isfritt og som blir beveget på overflaten mens undervannskjøretøyene er neddykket, der nevnte overflatestasjoner omfatter en ankringsplass for kjøretøyene for forsyning av elektrisk energi, gass og tekniske fluider, for operasjoner for å sjekke effektivitetstilstanden til anordninger og installasjoner om bord på undervannskjøretøyene, og et telekommunikasjonssystem, under navigeringen, der kjøretøyene kan bli mekanisk frakoblet fra stasjonen eller, om nødvendig og i spesielle tilfeller, forbli koblet til den ved hjelp av en kontrollkabel egnet til å føre kommunikasjonskabler og/eller rørledninger for tekniske fluider.

4. System ifølge ett av de foregående krav, der hvert kjøretøy har ombord eller trekker med seg én eller flere kilder.

5. Anordning for å generere trykkbølger for dype seismiske undersøkelser i et maritimt miljø, omfattende en sylinder, som definerer en akse, og i hvilken det er anordnet et slagstempel og et pumpestempel, hvert med to motsatte sider med hensyn til nevnte akse, der den ene kalles slagsiden, i det stemplene glir langs en retning parallell med nevnte akse og er egnet for å slå mot hverandre i henhold til nevnte innbyrdes slagsider, der pumpestempelet er i kontakt med vannet i sjøvannmiljøet på siden motsatt for slagsiden.

6. Anordning ifølge krav 5, der bevegelseslengden til slagstempelet før sammenstøt med pumpestempelet kan bli justert for å modifisere de akustiske impulsutsendingsegenskapene til samme anordning.

7. Anordning ifølge krav 5, der en trykkgenereringsanordning for en gass kan bli anvendt, som er egnet for å støte slagstempelet mot pumpestempelet.

8. Anordning ifølge krav 5, der en anordning for generering av elektromagnetiske Lorentz-krefter kan bli anvendt for å støte slagstempelet mot pumpestempelet ved hjelp av magnetfelter generert av elektriske kretser integrert i sylinderen og elektriske kretser integrert i stemplene.

9. System ifølge minst ett av kravene fra 1 til 4, omfattende en anordning ifølge minst ett av kravene fra 5 til 8.

10. Fremgangsmåte for å generere trykkbølger for dype seismiske undersøkelser i et maritimt miljø, aktivert ved hjelp av systemet ifølge minst ett av kravene fra 1 til 4 eller krav 9, der de seismiske kildene aktiveres i henhold til et forhåndsdefinert skjema for å øke energien som sendes ut, og dermed minimere resonansvirkningene og gjenskape funksjonen til en tradisjonell luftkanongruppe med hensyn til amplitude og frekvensbånd for selve signalet.

11. Fremgangsmåte for å generere trykkbølger for dype seismiske undersøkelser i et maritimt miljø, aktivert ved hjelp av anordningen ifølge minst ett av kravene 5 til 8, omfattende trinn der: a) slagstempelet støtes mot pumpestempelet, under trykkpåvirkning av en gass b) pumpestempelet sender en trykkbølge ut i vannet i sjøvannmiljøet ved hjelp av siden motsatt for den det første stempelet slår mot c) slagstempelet fortsetter sin bevegelse i ett med pumpestempelet

12. Fremgangsmåte ifølge det foregående krav, der, etter å ha blitt ekspandert etter bevegelsen av stemplene, gassen blir komprimert på nytt a) ved hjelp av trykkenergien akkumulert i en akkumulatortank som inneholder en gass og en væske, der energien forsynes ved hjelp av et system av pumper som pumper inn væske som komprimerer gassen inneholdt i denne, b) ved hjelp av en tilbakegående bevegelse av de to slag- og pumpestemplene, som går langs sylinderen i motsatt retning i forhold til den for ekspansjonsfasen for gassen i utskytningstanken, der bevegelsen av pumpestempelet bevirkes av trykkpåvirkning fra væsken inneholdt i akkumulatortanken, der trykket holdes ved høyere verdier i forhold til de i utskytningstanken ved hjelp av virkningen av pumpene.