NO334031B1

NO334031B1 - Fjernstyrt vingeformet deflektoranordning

Info

Publication number: NO334031B1
Application number: NO20031421A
Authority: NO
Inventors: Ottar Kristiansen; Philippe Hocquet; Emmanuel Keskes; Philippe Saint-Pere
Original assignee: Westerngeco As
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2013-11-18
Also published as: US7156035B2; NO20031421L; NO20031421D0; AU8798801A; EP1324915B1; WO2002030737A1; US20050016434A1; EP1324915A1; CA2423684A1; AU2001287988B2; BR0114505A; WO2002030737A9

Description

Oppfinnelsen vedrører deflektoranordninger av den type som benyttes mellom et slepefartøy og et slep som befinner seg i vann, f.eks. en seismisk streamer eller streameroppstilling, eller en seismisk kildeoppstilling, for å trekke slepet ut til én side av fartøyet, for derved å posisjonere det med en ønsket lateral forskyvning fra kursen som holdes av fartøyet.

En deflektoranordning av denne art er beskrevet i detalj i vårt US patent nr.

5 357 892, og omfatter et vingeformet deflektorlegeme med en fjernopererbar dreiearm eller «bom» som forløper bakover fra et punkt nær midten av den bakre kant av det vingeformede legemet. Ved bruk er det vingeformede deflektorlegemet opphengt under en flottør slik at det er fullstendig nedsenket og posisjonert hovedsakelig vertikalt i vannet, og den er forbundet til slepefartøyet ved hjelp av en slepeline, mens slepet er forbundet til enden av bommen fjerntliggende fra det vingeformede legemet. Idet anordningen trekkes gjennom vannet, frembringer det vingeformede legemet en sideveis kraft eller «løft», som beveger slepet lateralt. Dette løftet kan varieres ved å innstille vinkelen for bommen fra fartøyet, for derved å tillate at den laterale forskyvningen av slepet fra fartøyets kurs kan varieres.

Deflektoranordningen i US patent nr. 5 357 892 har blitt vellykket kommersialisert av søkeren som søkerens MONOWING deflektoranordning. Ved bruk tilveiebringes rullestabilitet for anordningen ved forbindelsen til flottøren, mens anordningens stabilitet om en vertikal akse tilveiebringes av sleping som frembringes av slepet.

Deflektorene i vanlig bruk er svært store, typisk 7,5 meter høye og 2,5 meter brede, og de veier flere tonn. De er vanligvis opphengt 2 til 8 meter under flottøren ved hjelp av et fibertau, og er også forsynt med en sikkerhetskjede tiltenkt å hindre adskillelse av flottøren og deflektorvingen i tilfelle tauet ryker.

I dårlig vær kan den øvre delen av deflektorvingen heve seg opp og ut av vannet, hvilket tillater at tauet som forbinder deflektorvingen og flottøren slakkes. Dersom deflektorvingen deretter plutselig faller, kan tauet og eventuelt sikkerhetskjeden briste, og/eller tilfestningspunktene kan bli ødelagt.

En løsning på dette problemet er beskrevet i PCT patentsøknad nr. PCT/IB98/01946 (WO 99/33700). Det er en hensikt ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en alternativ og enklere løsning. WO 98/25162 og US 3372666 viser teknikk av relevans for oppfinnelsen.

EP A 562780 viser en deflektorinnretning i følge innledningen til krav 1.

I følge oppfinnelsen er det tilveiebragt en deflektoranordning for bruk med en slepeline mellom et slepefartøy og et slep i vann bak fartøyet, hvor anordningen omfatter et vingeformet hovedlegeme innrettet for å være koblet til slepelinen og formet for ved bruk å frembringe en sideveis rettet kraft som tvinger slepelinen lateralt i forhold til slepefartøyets bevegelsesretning, en bom som forløper bakover fra det vingeformede hovedlegemet, et ytterligere vingeformet legeme, mindre enn det vingeformede hovedlegemet, festet til enden av bommen fjerntliggende fra det vingeformede hovedlegemet og formet for ved bruk å frembringe en sideveis rettet kraft generelt motsatt rettet den som frembringes av det vingeformede hovedlegemet, og en langstrakt flottørdel hvis underside er direkte forbundet til den øvre ende av den vingeformede hoveddel.

I følge oppfinnelsen kan vinkelen mellom bommen og det vingeformede hovedlegemet være fjerninnstillbar, for å variere den sideveiskraften frembragt av det vingeformede hovedlegemet. Alternativt og foretrukket kan vinkelen mellom bommen og det vingeformede hovedlegemet være i det vesentlige fast, og deflektoranordningen kan videre omfatte fjernopererbare midler for å variere vinkelen for det vingeformede tilleggslegemet for å variere sideveiskraften frembragt av det vingeformede tilleggslegemet, og derved å variere sideveiskraften frembragt av det vingeformede hovedlegemet. I begge tilfeller kan enden av bommen fjerntliggende fra det vingeformede hovedlegemet være innrettet for å være forbundet til slepet.

I foretrakkede utførelsesformer av oppfinnelsen er oppdriftssenteret for flottørdelen nær slepekanten for det vingeformede hovedlegemet, og vinkelen mellom den longitudinale akse for flottørdelen og korden for det vingeformede hovedlegemet er valgt slik at den longitudinale akse for flottørlegemet i bruk er sammenstilt med sleperetningen når korden for det vingeformede hovedlegemet er ved sin midlere eller mest vanlige vinkel i forhold til sleperetningen.

Hvert vingeformede legemer er fortrinnsvis laget av titan, mens flottørdelen kan være laget enten av titan eller av et fiberforsterket komposittmateriale.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for å utføre en marin seismisk undersøkelse, hvor fremgangsmåten omfatter å slepe et flertall av seismiske streamere anbragt med lateral avstand over et område som skal undersøkes, hvor den laterale posisjon for minst én av streamerne styres av en deflektoranordning i samsvar med en hvilken som helst av de ovenstående angivelser av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, bare som eksempel, med henvisning til de vedføyde tegninger, der: Fig. 1 er et partielt skjematisk riss av et seismisk undersøkelsesfartøy som utfører en marin seismisk undersøkelse; Fig. 2 er et perspektivriss av en første utførelsesform av en deflektoranordning i samsvar med oppfinnelsen, for bruk ved utførelse av undersøkelsen i fig. 1; Fig. 3 er et noe skjematisk delsnittriss av deflektoranordningen i fig. 2; Fig. 4 og 5 er riss som tilsvarer det i fig. 3, og som viser ulike driftsposisjoner av deler av deflektoranordningen i fig. 2 og 3; Fig. 6 er et noe skjematisk delsnittriss av en andre utførelsesform av en deflektoranordning i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, for bruk ved utførelse av undersøkelsen i fig. 1; og

Fig. 7 er et riss sett forfra av en del av deflektoranordningen i fig. 6.

Det seismiske undersøke Ises fartøyet vist i fig. 1 er generelt angitt ved 10, og er foretrukket som beskrevet i vår PCT patentsøknad nr. PCT/GB98/01832 (WO 99/00295). Fartøyet 10 er vist slepende en seismisk kilde 15, typisk en TRISOR multippel luftkanonkilde av det slag som er beskrevet i vårt US patent nr. 4 757 482, og en oppstilling 16 av fire i det vesentlige identiske streamere 18. Imidlertid vil det forstås at mange flere enn fire streamere kan slepes i praksis, f.eks. ved bruk av teknikkene som er beskrevet i vår PCT patentsøknad nr. PCT/IB98/01435 (WO 99/15913). Streamerne 18 slepes ved hjelp av deres respektive innføringer 20 (dvs. stål- eller fiberforsterkede elektriske eller elektrooptiske kabler med høy styrke, som overbringer elektrisk effekt, kontroll- og datasignaler mellom fartøyet 10 og streamerne), og deres spredning kontrolleres av to deflektoranordninger, angitt ved 22, forbundet til de respektive fremre ender 24 for de to ytterste streamerne. Deflektoranordningene 22 samvirker med respektive sprederliner 26 forbundet mellom den fremre ende 24 for hver ytterste streamer 18 og den fremre ende 24 for dens tilstøtende streamer for å opprettholde en i det vesentlige uniform avstand mellom streamerne.

En av deflektoranordningene 22 er vist i nærmere detalj i fig. 2-5. Deflektoranordningen 22 er i det generelle prinsipp lignende deflektoranordningen i vårt US patent nr. 5 357 892, men er en svært forbedret versjon av denne. Spesielt har deflektoranordningen 22 et vingeformet hovedlegeme 28 som ved bruk er forbundet til en respektiv ytre innføring 20 via en slepeoverføring 27, og som samsvarer med deflektorlegemet 2 i US patent nr. 5 357 892. Imidlertid er det vingeformede hovedlegemet 28 av forbedret hydrodynamisk tverrsnittsform, og omfatter en bakre kantklaff 30 med fast vinkel, og begge disse trekk forbedrer løftet. Videre er den vingeformede hoveddelen 28 forsynt ved sin nedre ende med en virvelkontrollerende endeplate 31 av den art som er beskrevet i nærmere detalj i vår PCT patentsøknad nr. PCT/FR99/02272, for å redusere drag eller slep og forbedre stabilitet, og som i stor utstrekning er fremstilt av titan for å redusere vekten.

I tillegg er vinkelarmen 10 i US patent nr. 5 357 892 erstattet med en bakover forløpende bom 32, som er dreibart forbundet ved én ende 34 til lavtrykkssiden 36 av legemet 28 nær midtpunktet av denne siden av legemet, på en monteringsbrakett 38. Den andre enden 40 av bommen 32 har et slepeøye (ikke vist) som er forbundet til den fremre enden 24 av en respektiv av de to ytre streamerne 18.

Dreiebevegelse av bommen 32 kontrolleres ved hjelp av en mekanisme som omfatter første og andre avstivere 41, 42, som er dreibart forbundet til hverandre ved 44 og til hver ende av bommen ved 34 og 46, hvilket med bommen danner en trekant, og en forlengende hydraulisk aktuatoravstiver 48 dreibart forbundet mellom spisspunket for trekanten, dvs. dreieforbindelsespunktet 44 for avstiverne 41, 42 og et dreieforbindelsespunkt 50 posisjonert på lavtrykkssiden 36 av legemet 28 mellom dets midtpunkt og dets bakre kant.

Det vil innses at forlengelsen av den hydrauliske aktuatoravstiveren 48, fra sin uforlengede posisjon i fig. 3, vil flytte bommen 32 utover fra lavtrykkssiden 36 av legemet 28, fra sin nærmeste posisjon vist i fig. 3. Graden av utoverbevegelse er fortrinnsvis omlag 20°, slik det er vist i fig. 4 og 5.

Et vingeformet tilleggslegeme 52, som er mye mindre enn legemet 28 i lengde, tykkelse og korde, er festet til enden 40 av bommen 32 ved sin longitudinale akse (som ligger i et plan perpendikulært til planet i fig. 3) forløpende parallelt med den longitudinale akse for legemet 28. Legemet 52 er fast sikret til bommen 32 ved eller nær midtpunktet av dens bakre kant 54, og dens fremre kant 56 er bøyet vekk fra legemet 28 slik at korden for legemet 52 (dvs. linjen som forbinder dets fremre kant 56 og dets bakre kant 54) er ved en vinkel på omlag 10° i forhold til bommen 32. Denne vinkelen er valgt fordi den er omlag halvparten av vinkelutstrekningen av bevegelsen for bommen 32.

Formen til legemet 52 er utformet for å frembringe, ved bruk, en sideveis rettet kraft i en retning omlag motsatt den som frembringes av legemet 28 (tilnærmet motsatt, fordi det vil innses at retningen for kraften varierer ved bruk idet bommen 32 beveger seg). Sideveiskraften økes ved å forsyne legemet 52 med en fast bakre kantklaff 58, vinklet vekk fra bommen 32 ved en vinkel på omlag 35°.

Idet bommen 32 er dreid vekk fra legemet 28, virker sideveiskraften frembragt av legemet 52 som en gjenopprettelseskraft, og således varierer vinkelen for legemet 28 i forhold til sleperetningen, for derved å endre løftet frembragt av legemet 28. Denne gjenopprettelseskraften forsterker gjenopprettelseskraften frembragt av draget eller sleping av de slepte streamerne 18 (og spesielt reduseres effekten av hvilke som helst stabilitetsreduserende variasjoner eller reduksjoner i dette draget). Faktisk vil deflektoranordningen 22 forbli stabil uten noen streamer tilfestet, f.eks. dersom streameren 18 brytes eller ødelegges ved sin fremre ende 24.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, og som vist i fig. 2, er legemet 28 forsynt ved sin øvre ende med en langstrakt strømlinjeformet flottør 80, som er direkte og stivt tilfestet legemet 28, slik at sistnevnte henger ned fra flottøren slik som kjølen på en båt. Når legemet 28 er laget av titan, er flottøren 80 foretrukket også laget av titan, ellers kan flottøren være laget av et fiberforsterket komposittmateriale.

Flottøren 80 har typisk et volum på omlag 5000 liter, og er utformet for å gi hele deflektoren 22 en lett positiv oppdrift. Hevesenteret for flottøren 80 er i det vesentlige innrettet med en linje parallelt til og nær den bakre kant for legemet 28.

Vinkelen mellom den longitudinale aksen for flottøren 80 og korden for legemet 28 er valgt slik at den longitudinale aksen av flottøren ved bruk er innrettet med sleperetningen når korden for delen 28 er ved sin mest alminnelig benyttede vinkel i forhold til sleperetningen (eller alternativt når middelverdien av rekkevidden av mulige vinkler i forhold til sleperetningen). Dette har effekten av å tendere til å minimalisere rekkevidden av mulige feilinnstillinger i bruk mellom den longitudinale aksen for flottøren 80 og sleperetningen.

Fig. 6 og 7 viser ved 60 en alternativ implementering av en del av deflektoranordningen 22 i fig. 2-5, med samsvarende deler angitt med de samme henvisningstall som ble benyttet i fig. 2-6. Den viktigste forskjellen mellom denne alternative utførelsesformen og utførelsesformen i fig. 2-5, er at bommen 32 i deflektoranordningen 60 er fastgjort ved en fast vinkel, typisk omlag 10°, til lavtrykkssiden 36 av det vingeformede hovedlegemet 28, mens vinkelen for korden for det vingeformede tilleggslegemet 52 i forhold til bommen 32 er variabel ved hjelp av en fjernopererbar elektrisk steppmotor 62.

Slik det best ses i fig. 7, er den elektriske steppmotor 62 fastgjort til bommen 32 med sin akse forløpende lateralt i forhold til bommen, og den er anbragt i en utskjæring eller åpning 64 i det vingeformede tilleggslegemet 52. Koaksiale drivaksler 66 fremtrer fra hver aksiale ende av motoren 62 og er fastgjort til legemet 52 for å rotere det om den felles aksen for dri vaks lingene. En spalte 65 er tilveiebragt i legemet 52 mellom åpningen 64 og den bakre kant av legemet, for å romme bommen 32, idet legemet 52 roteres av motoren 62. Som et alternativ til utførelsesformen av legemet 52 med åpning og spalte, kan legemet 52 være utformet i to separate, men symmetriske halvdeler anbragt på respektive sider av bommen 32 og hver tilfestet til sine respektive drivakslinger 66 for motoren 62.

Bommen 32 er av lagdelt konstruksjon: den er laget av to tilsvarende formede plater 68 som er boltet sammen ved intervaller langs deres lengde, og som mellomliggende inneholder både en monteringsflens 70 for motoren 62 og bommonteringsbraketten 38 fastgjort til lavtrykkssiden av det vingeformede hovedlegemet 28. Typisk er bommen 32 frakoblet fra braketten 38 når deflektoranordningen 60 er på fartøyet 10, for forenklet lasting.

Slik som i utførelsesformen i fig. 2-5, er enden 40 av bommen forsynt med et slepeøye, angitt ved 74 i fig. 6 og 7, for forbindelse til en streamer 18. Slik det er nevnt tidligere kan imidlertid slepeøyet 74 utelates, siden stabiliteten ikke lenger er avhengig av at en streamer 18 er forbundet til enden 40 av bommen 32, og streameren 18 kan slepes fra innføringen 20 ved et punkt nær tilfestingspunktet for deflektoranordningen 60. Det samme er tilfellet for deflektoranordningen 22.

Det vil innses at variering av vinkelen for det vingeformede tilleggslegemet 52 for deflektoranordningen 60 har samme virkning som å endre vinkelen for bommen 32 av deflektoranordningen 22, dvs. det endrer vinkelen for det vingeformede hovedlegeme 28 i forhold til sleperetningen, og således endres løftet frembragt av det vingeformede hovedlegemet. For deflektoranordningen 60 er imidlertid mindre effekt nødvendig for å frembringe en gitt endring i vinkelen for det vingeformede hovedlegemet 28, på grunn av den økte kraft tilveiebragt av posisjonen for det vingeformede tilleggslegemet 52 mot enden 40 av bommen 32 (i motsetning til posisjonen av den hydraulisk opererte aktuatoravstiveren 48 i deflektoranordningen 22). Det er dette som tillater bruken av den elektriske steppmotoren 62 med relativt lav ytelse i deflektoranordningen 60, som erstatning for det relativt mer kraftfulle hydrauliske systemet som opererer mekanismen basert på avstiveren 48. Imidlertid kan den elektriske steppmotoren 62 om ønskelig erstattes med en enkel hydraulisk aktuator tilfestet bommen 32, siden denne heller ikke behøver å være så kraftfull som det hydrauliske systemet som opererer mekanismene basert på avstiveren 48. En ytterligere fordel ved å erstatte det hydrauliske system og mekanismen basert på avstiveren 48 med den elektriske steppmotor 62 eller en enkel hydraulisk aktuator, er den betydelige vektinnsparing som kan oppnås.

Det vil innses at mange modifikasjoner kan gjøres for den beskrevne utførelsesformen av oppfinnelsen. F.eks. kan det vingeformede tilleggslegemet 52 for deflektoranordningen 60 være fast, slik som i deflektoranordningen 22.1 tillegg kan deflektoranordningene 22 og 60 benyttes med andre slep enn streamere, f.eks. seismiske kilder. Dessuten kan oppfinnelsen anvendes med en deflektoranordning som ligner MONOWING-deflektoranordningen i US patent nr. 5 357 892.

Claims

1. Deflektoranordning (22) for bruk med en slepeline (27) mellom et slepefartøy og et slep i vann bak fartøyet, hvor anordningen omfatter et vingeformet hovedlegeme (28) innrettet for å være forbundet til slepelinen (27) og formet for ved bruk å frembringe en sideveis rettet kraft som tvinger slepelinen (27) lateralt i forhold til slepefartøyets bevegelsesretning, en bom (32) som forløper bakover fra det vingeformede hovedlegemet (28), der deflektoranordningen erkarakterisert vedat den videre omfatter: et vingeformet tilleggslegeme (58), mindre enn det vingeformede hovedlegemet (28), tilfestet til enden av bommen (32) fjerntliggende fra det vingeformede hovedlegemet (28) og formet for ved bruk å frembringe en sideveis rettet kraft generelt i motstående retning til den som frembringes av det vingeformede hovedlegemet, og en langstrakt flottørdel (80) hvis underside er direkte forbundet til den øvre ende av det vingeformede hovedlegemet.

2. Deflektoranordning (22) i samsvar med krav 1, hvor vinkelen mellom bommen (32) og det vingeformede hovedlegemet (28) er fjerninnstillbar, for å variere sideveiskraften frembragt av det vingeformede hovedlegemet (28).

3. Deflektoranordning (22) i samsvar med krav 1, hvor vinkelen mellom bommen (32) og det vingeformede hovedlegemet (28) er i det vesentlige fast, og videre omfatter fjernopererbare midler for å variere vinkelen for det vingeformede tilleggslegemet (58) for å variere sideveiskraften frembragt av det vingeformede tilleggslegemet (58), og for derved å variere sideveiskraften frembragt av det vingeformede hovedlegemet (28).

4. Deflektoranordning (22) i samsvar med et hvilket som helst av kravene 1-3, hvor oppdriftssenteret for flottørdelen (80) er nær den bakre kant av det vingeformede hovedlegemet (28).

5. Deflektoranordning (22) i samsvar med et hvilket som helst av kravene 1-4, hvor vinkelen mellom den longitudinale akse for flottørdelen (80) og korden for det vingeformede hovedlegemet (28) er valgt slik at den longitudinale akse for flottørdelen (80) ved bruk er sidestilt med fartøyets bevegelsesretning,når korden for det vingeformede hovedlegemet (28) er ved sin midlere eller dens mest brukte vinkel i forhold til fartøyets bevegelsesretning.

6. Deflektoranordning (22) i samsvar med et hvilket som helst av kravene 1-5, hvor enden av bommen (32) fjerntliggende fra det vingeformede legemet er tilpasset til å være forbundet til slepet.

7. Deflektoranordning (22) i samsvar med et hvilket som helst av de ovenstående krav 1-5, hvor hvert vingeformede legemet (25, 58) er laget av titan.

8. Deflektoranordning (22) i samsvar med krav 7, hvor flottørdelen (80) er laget av titan.

9. Deflektoranordning (22) i samsvar med et hvilket som helst av kravene 1-7, hvor flottørdelen (80) er laget av et fiberforsterket komposittmateriale.

10. Fremgangsmåte for å utføre en marin-seismisk undersøkelse, hvor fremgangsmåten omfatter å slepe et flertall av seismiske streamere (18) anbragt med lateral avstand over et område som skal undersøkes, hvor den laterale posisjon av minst én av streamerne (18) styres av en deflektoranordning (22) som angitt i et av kravene 1-9.