NO337169B1 - Anordning for undersjøisk transport av målesystemer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår undersjøisk transport av utstyr. Mer bestemt angår oppfinnelsen en anordning for autonom utsetting og tilbakehenting av målesystem/utstyrspakker på havbunnen og anvendelse av dette til utplassering og innhenting av målesystemet/-utstyrspakker.

Marine seismiske undersøkelser blir vanligvis gjennomført ved avfyring av en seismisk energikilde som slepes nær havoverflaten fra et fartøy. Den seismiske energi forplanter seg ned gjennom undergrunnen. Deler av energien vil bli returnert til overflaten etter å ha blitt reflektert og/eller brutt av overgangen mellom ulike lag/diskontinuiteter i undergrunnen. Diskontinuitetene er dannet av grenseflater mellom lag som har ulike elastiske egenskaper og kalles seismiske reflektorer. Den returnerte energi registreres av seismiske sensorer nær havets overflate eller på havbunnen. Innen fagområdet som angår marine seismiske under-søkelser benyttes to hovedmetoder til å registrere seismiske data. En metode går ut på å benytte hydrofonkabler ("Streamere") som slepes bak et fartøy. Denne metoden registrerer kun trykkbølger (P-bølger), siden skjærbølgene (S-bølgene) ikke forplanter seg gjennom vann. Den andre metoden går ut på å legge ut de seismiske sensorene (geofoner og hydrofoner) på havbunnen. Ved denne metoden kan både P- og S-bølgene registreres, og dermed vil ytterligere data bli registrert og deretter behandlet og brukt til kartlegging og analyse av undergrunnen.

Da kvaliteten på de seismiske dataene har stor betydning for å gi gode informasjoner om og analyser av undergrunnen, og dermed representerer et viktig grunnlag for vurderinger av for eksempel potensielle olje- og gass forekomster, er det en økende aktivitet når det gjelder forbedring av måleresultatene. Siden innsamling av data ved hjelp av innretninger på havbunnen gir mer informasjon enn tauede hydrofonkabler er det en sterk utvikling av utstyr for denne type bruk. Imidlertid er metoden belastet med tungvinte løsninger for både å sette ut og innhente utstyr på havbunnen .

I det etterfølgende vil vi beskrive kjente metoder for innsamling av marine seismiske data ved bruk av sensorer utplassert på havbunnen, såkalt havbunnsseismikk ("OBS", Ocean Bottom Seismic). I hovedsak legges det enten ut en havbunnskabel eller separate noder/måleutstyr/- sensorer.

En havbunnskabel ("OBC", Ocean Bottom Cable) har integrerte seismiske sensorer og

elektrisk og/eller optisk ledningsføring fra sensorene til havoverflaten, hvor de seismiske data registreres. Den seismiske energi genereres av en (eller flere) seismisk kilde(r) som er utplassert eller slepes av et separat fartøy, benevnt kildefartøyet. Den seismiske kabelen er vanligvis festet til et fartøy under dataregistreringen. Noen utførelsesformer har kabelen festet til en bøye med datalagringsutstyr eller med utstyr for overføring av dataene til et registrerings-fartøy.

En typisk konstruksjon av kabelen som kopler sammen de forskjellige sensorer som er plassert med mellomrom langs kabelen (typisk med 25 eller 50 meters avstand) består av elek-triske ledninger i senteret av kabelen med en solid ytre hud og innbefatter belastningsopp-takende elementer. Den ytre huden beskytter kabelen mot skade eller ødeleggelse under utplassering og opphenting. En kabel kan bli utsatt for vannlekkasjer gjennom sine mange koplingsstykker, siden kabelen sammenstilles av seksjoner. Håndtering av denne type kabel er langsom og dermed kostbar i bruk. I tillegg er det på grunn av kabelens tyngde en begrens-ning i maksimalt havdyp som kan undersøkes. Når det i tillegg som regel benyttes flere fartøy som arbeider sammen (fartøy med de seismiske energikilder, kabelutleggjngsfartøy og et dataregistreringsfartøy), tar datainnsamlingen lang tid og blir meget kostbar i bruk. Det brukes i tillegg en metode hvor registreringsenheten er montert i en bøye som også forsyner kabelen med nødvendig elektrisk kraft. Data kan da overføres via en radiolink til et fartøy.

Den andre hovedmetoden er å sette ut separate sensorer/noder på havbunnen, ("OBN" or Ocean Bottom Nodes). Utsettingsmetodene kan innebefatte bruk av undervannsfartøy ("ROV"), eller ved å slippe registreringsnodene over bord, og la dem langsomt synke ned til havbunnen. Opphenting kan da skje ved at et akustisk eller et elektrisk signal utløser et oppdriftsarrangement, eller at en forankringsvekt frigjøres. Dette representerer også en meget tidkrevende og kostbar metode for utsetting.

En ytterligere måte er å forbinde nodene til et tau og slippe nodene ut sammen med tauet. Ved avsluttet registrering kan tauet dras om bord sammen med nodene.

Det finnes flere grupper av ubemannede fartøyer som opererer under vann. En gruppe av disse, såkalte Autonomous Underwater Vehicles ("AUV"s), kan operere uten å være fysisk koblet til overflaten, det være seg et skip, offshore plattform eller landbasert plattform. Ulempen med denne type fartøy er at det kreves utstyr, mannskap og tid for å gjenfinne farkosten. I tillegg kan ikke disse fartøyene utføre uforutsette oppdrag uten at de fysisk gjenfinnes, re programmeres og settes ut på nytt (WO 01/21476 Al). Den andre gruppe av ubemannede fartøyer er som nevnt over såkalte Remotely Operated Vehicles ("ROVs) som er koblet til et eventuelt moderfartøy med en kabel. Fartøyet får strøm gjennom kabelen og forskerne kan få tilbake de vitenskapelige registreringene gjennom denne. Ulempen med disse fartøyene er den sårbare kabelen og innskrenket operasjonsområde.

På grunt vann kan det anvendes hydrofoner og geofoner som er koblet sammen med kabler og lagt på havbunnen. Disse legges ut fra seismiske fartøyer ved hjelp av vinsjer og andre maskiner på dybder ned til 100 m. Ved større dybder kreves betydelig styrke på vinsjer og kraner fordi kablene, som transporterer strøm ut og registreringer tilbake, i tillegg bærer tunge sensorpakker. Dette begrenser i betydelig grad lønnsomheten av konvensjonelle kabel/sensor-systemer på dypt vann. I tillegg, når for eksempel 1000 sensorer skal utplasseres på bunnen i et ønsket mønster krever dette en betydelig investering i utstyr, mannskap og ikke minst tid.

Som angitt i US 6,657,921 Bl er mange systemer for innsamling av data fra havbunnen foreslått. I slike systemer er et flertall av fjerntliggende seismiske registreringsenheter aktivert med tidsstyring i hver lokale registreringsenhet sammen med et hovedur i en sentral stasjon (US Patent Nr. 4,281,403) og fjerntliggende enheter koblet til et flertall mottakere for å innsamle og overføre seismiske data gjennom en selektert seismisk kanal (US. Patent Nr. 5,623,455).

US 6,625,083 beskriver en seismisk sensor/node som består av både mottakerutstyr og transmisjonsutstyr. Utsetting, innhenting og mange separate transmisjonsenheter utgjør en betydelig risiko for feil i tillegg til at systemet fremstår som langsomt og kostbart å operere.

US 2011/0228635 beskriver separate noder utstyrt med posisjoneringsanordninger i form av vinger og propell. Igjen er dette relativt kostbart utstyr med mange mekaniske innretninger som representerer en betydelig feilkilde.

WO 00/18664 beskriver bruk av salt og vann til å styre tettheten til innholdet i en ballasttank. Tettheten økes for å gjøre et fartøy tyngre, slik at det kan flyttes tile n ønsket posisjon på sjøbunnen og forankres. Tettheten kan økes ytterligere ved omvendt osmose for å forankre fartøyet bedre. Etter bruk erstattes saltvann med ferskvann slik at tettheten avtar og fartøyet kan beveges tilbake til overflaten for innhenting.

WO 2004/063001 beskriver en instrumentplattform til bruk ved utplassering av instrumenter på sjøbunnen. Plattformen har et komprimerbart volum som benyttes til å omforme den fra en transportkonfigurasjon til en landingskonfigurasjon ved en forhåndsbestemt vanndybde.

US 2006/0256652 Al beskriver en fremgangsmåte og anordninger til å plassere seismisk registreringsutstyr på havbunnen i henhold til en forutbestemt geometri, og til å gjenvinne utstyret. Systemet består av et støttefartøy hvorfra akustiske overføringsfyr og seismisk registreringsutstyr blir utplassert. Fartøyet er utstyrt med mulighet til kontroll og overvåkning av operasjonene og kan, hvis nødvendig, suppleres med et separat undervannsfartøy som er i stand til presis bestemmelse av utstyrets respektive posisjoner på havbunnen, i tillegg til å kommunisere med utstyret for re distribusjon og innhenting av data. Systemet kan også utfylles med GPS akustiske relébøyer som inkluderer innretninger for å kommunisere både med utstyret på havbunnen (akustiske fyr) og med utstyr på overflaten (støttefartøy, bøyer, eller registreringsutstyr) som er brakt tilbake til overflaten. Disse GPS-bøyene er angitt å være spesielt nyttige til å lokalisere utstyr som er brakt opp til overflaten og forkorter tiden det tar før de blir funnet.Det seismiske registreringsutstyret utplasseres på havbunnen ved hjelp av en anordning eller autonomt undervannsfartøy som består av et legeme med hydrodynamisk profil. Dette betyr at den er hemisfærisk nederst og smalner av mot øvre ende. Kroppen er hul og forsynt med tre hull hvorigjennom anordningen fylles med vann og synker ned på bunnen. Den kuleformede nedre delen inneholder registreringsutstyr plassert i en kule av herdet glass, samt et batteri. Rommet mellom glasskulen og anordningens vegg er fylt med vann som bidrar til at anordningen synker. På den smale enden er det festet ror som enten kan være faste eller bevegelige. Når rorene er faste styres anordningen mot målet ved å forskyve batteriet og dermed forskyve tyngdepunktet til anordningen hvorved synkebanen påvirkes. En annen mulighet er å benytte bevegelige ror til dette. For å bringe anordningen tilbake til overflaten har den en ballastinnretning som er innebygget i en trykkresistent, vanntett glasskule plassert over glasskulen med registreringsutstyret. Denne innretningen omfatter et volum olje som kan forflyttes ved hjelp av en hyperbar mikropumpe med en integrert mikromotor mot en oppblåsbar innretning utenfor glasskulen. Ved den angitte forflytningen av olje ut av glasskulen presses et like stort volum vann ut av anordningen og forårsaker en oppdrift som kan forsinke synkingen mot bunnen eller føre til at anordningen stiger opp til overflaten. Kontroll av mikropumpen blir initiert av nærhet til havbunnen ved anvendelse av et ekkolodd eller et akustisk signal fra støttefartøyet på overflaten. Ulempen med en løsning hvor anordningen som senkes ned i sjøen inneholder olje er at det kan oppstå lekkasjer som fører til en kontaminering av miljøet. Løsningen er langsom, og den totale tiden enheten er eksponert for havstrømmer betydelig forlenget som igjen fører til store operasjonelle utfordringer, og stor unøyaktighet både under utsetting på sjøbunnen og ved opphenting til overflaten.

Felles for løsningene i henhold til kjent teknikk er at de krever anvendelse av en betydelig mengde utstyr så som kabler, hjelpeanordninger som AUVer, RO Ver, akustiske GPS relébøyer, akustiske overføringsbøyer og anordninger til å transportere sensorene som er fylt med materiale som kan kontaminere miljøet. I tillegg er utsetting og tilbakehenting av måle-utstyr unøyaktige og tidskrevende operasjoner. Det finnes heller ikke et enkelt utstyr som kan brukes på alle dybder. Det synes heller ikke å være kjent utstyr hvor de målesystem bærende anordninger kan kommunisere direkte med hverandre på bunnen uten bruk av ekstra akustiske overføringsbøyer. Det er således behov for enklere anordninger som gjør utsetting og innhenting av målesystemer fra havbunnen raskere og mer økonomisk.

Dette behovet er oppfylt med foreliggende oppfinnelse i henhold til krav 1.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkravene.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for autonom utsetting og opphenting av målesystem på havbunnen på en forutbestemt lokalisering. Anordningen er sylinderformet med sirkelformet eller kantet tverrsnittsflate og omfatter en midtseksjon, med avrundet fremre ende og en kjegleformet haleseksjon som er utstyrt med bevegelige kontrollflater, et lasterom til lagring av målesystempakken som skal plantes på havbunnen og omliggende tank(er) for ballast, programvare for manøvrering, kommunisering og navigasjon, samt mulighet for akustisk kommunikasjon.

I en utforming er anordningen kjennetegnet ved at den fremre ende som lukker lasterommet omfatter føttene til støttebena når disse er foldet inn i midtseksjonen og danner en hemisfærisk eller kon neseseksjon, at lasterommet er aksialt beliggende og omgitt av minst en ballasttank som kan kommunisere med omgivelsene via 2-4 hull på hver tank, hvor hullene kan åpnes og lukkes med aktuator styrte ventiler eller andre midler når ballasten er flytende, at anordningen via modemet kan kommunisere akustisk når den er utsatt på sjøbunnen, at ballasten omfatter en slurry bestående av fritt løselig salt og en mettet løsning av saltet i vann, eller en fast masse eller uoppløselig, grov eller finkornet masse, at ballasten ikke kontami-nerer miljøet når den slippes ut av tanken(e), at anordningen kan autonomt plassere målesystempakken på havbunnen i en gitt posisjon uavhengig av dybde og lokale strømforhold ved manøvrering ved hjelp av bevegelige kontrollflater og kontrollert uttømming eller frigjøring av ballast fra de enkelte ballasttankene, at støttebena med føttene folder seg ut ved landing på havbunnen og etablerer en stabil posisjon uavhengig av underlagets helning og at målesystempakken ved sin vekt eller på annen måte plantes ned i havbunnen, og at målesystempakken er koblet til anordningen med en eller flere kabler. I en annen utførelse kan målesystempakken kommunisere trådløst med anordningen.

I andre utforminger er anordning i henhold til oppfinnelsen kjennetegnet ved at tverrsnitts-flaten på midtseksjonen og grunnflaten på haleseksjonen er sirkelformet, at støttebena med føttene er programmert til å folde seg ut når anordningen nærmer seg sjøbunnen for å danne et fundament for anordningen på bunnen og å åpne lasterommet slik at målesystempakken plantes ned i bunnen, at plantingen av målesystempakken på havbunnen skjer ved system-pakkens egen vekt eller den presses ned ved hjelp av en aktuator, eller ved å aktuere støtte-bena, at støttebena er leddet, teleskopisk anordnet og/eller forsynt med hjelpestag, fortrinnsvis at støttebena er leddet og forsynt med hjelpestag, at målesystem -pakken er koblet til anordningen med én kabel, at målesystempakken omfatter seismiske sensorer, fortrinnsvis geofoner og hydrofoner, at den akustiske kommunikasjonen skjer både med andre anordninger på bunnen og det akustiske modemet på støttefartøyet på overflaten, at anordningens støtteben benyttes til optimal posisjonering for akustisk kommunikasjon på havbunnen, fortrinnsvis ved at den optimale posisjonen for akustisk kommunikasjon på havbunnen er 100 cm - 200 cm, fortrinnsvis 180 cm over havbunnen, at ballasttankene har 2 hull til tømming av ballastmedium, at ballasttankene tømmes for ballastmedium samtidig eller separat, at ballastmediet omfatter et salt og en mettet løsning av saltet, fortrinnsvis NaCl, at ballastmediet omfatter uløselig materiale, fortrinnsvis sand eller grus, at ballastmediet omfatter et fast materiale, fortrinnsvis betong, at anordningen reposisjoneres loddrett på havbunnen ved aktivering av støttebena, og at anordningens støtteben benyttes til optimal posisjonering for planting av målesystempakken på havbunnen.

I en utforming av anvendelsen av anordningen til autonom utsettelse og opphenting av målesystem kontrolleres anordningen ved hjelp av bevegelige kontrollflater og separat tømming/- fjerning av ballastmedium som aktiveres av programvare lokalisert i anordningen, hvor utplasseringsposisjonen er programmert inn i programvaren sammen med data for strøm-profiler og anordningens overflateposisjon blir automatisk innhentet fra GPS satellitter.

I andre utforminger av anvendelsen blir anordningen optimalt posisjonert på havbunnen for planting av målesystempakken slik at målingene ikke påvirkes, i tillegg til optimal posisjonering på havbunnen for akustisk kommunikasjon med andre målesystempakker og støttefartøy, hvor modemet for akustisk kommunikasjon plasseres 100-200 cm, fortrinnsvis 180 cm over havbunnen, og hvor feil på måleutstyret kommuniseres til støttefartøyet via andre utplasserte tilsvarende anordninger, hvor anordningen ved opphenting dreier seg på overflaten slik at haleseksjonen med kommunikasjonsmodemet er over havoverflaten, hvor 7 - 15, fortrinnsvis 9 målesystempakker settes ut samtidig, eller sekvensielt fra samme overflateposisjon, hvor målesystempakken omfatter seismisk sensorutstyr, fortrinnsvis geofoner og hydrofoner, og hvor målesystempakken omfatter elektromagnetisk utstyr.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli forklart mer detaljert under henvisning til følgende figurer: Figur 1 illustrerer utsetting og tilbakehenting av anordningen som transporterer målesystemet til og fra havbunnen. Dette målesystemet kan være seismiske sensorer, såkalte noder, eller annet utstyr til bruk for undersjøiske registreringer. Referansetallene har følgende betydning: 1; anordning for undersjøisk transport av målesystemer. 2; havbunnen. 3; støttefartøy på overflaten. 5; nedadstigende bane. 6; oppadstigende bane. 7; kontrollflate. 12; trådløs akustisk forbindelse. 13; trådløst modem under støttefartøyet på overflaten. 14; trådløst modem på anordningen henholdsvis på overflaten og ved havbunnen. Dette modemet inne holder GPS posisjoneringsutstyr, utstyr for akustisk kommunikasjon og utstyr for radiokommunikasjon. 15; GPS posisjonsforbindelse. 16; GPS satellitt. 17; GPS mottaker. Figur 2 (A - D) viser et langsgående/aksialt snitt (B) og et tverrsnitt/radialt (A) (linje a - b på figur B) av anordningen for transport av målesystemer som viser oppbyggingen, samt kontroll av anordningen ved forflytning av tyngdepunktet ("CoG") og oppdriftspunktet ("CoB") ved tømming eller fjerning av ballasttankene, og oppstigning av anordningen. Referansetallene har følgende betydning: 4; kjegleformet eller avkuttet kjegleformet haleseksjon hvor de bevegelige kontrollflater er montert, og som inneholder utstyr for bestemmelse av posisjon, akustisk kommunikasjon og radiokommunikasjon. 11; variabel ballast. 1 IA; ballasttank. 11B; ballastmedium. Figur 3 (A-C) illustrerer mer detaljert utsetting av anordningen som transporterer målesystemet og posisjonering av dette på havbunnen. A og B viser landing på skrå bunn, og C viser planting av målesystempakke ved justering av støttebena. Referansetallene har følgende betydning: 8; målesystempakke. 9; støtteben. 10; nesekonus og føtter, d og x angir henholdsvis dybden beregnet av anordningen og mulig lateral forflytning fra vertikalen mellom overflaten og havbunnen. Figur 4 viser et blokkdiagram over de elektroniske komponentene og styresystemene i anordningen. Modem; modem for radio- eller akustisk kommunikasjon. INS/IMU; treghetssensor/treghetsmåleenhet. DVL; Doppler Velocity Log. Altimeter; høyde over bunnen. Pressure; trykkmåler/dybdemåler. Compass; kompass. CPU; prosessorenhet. HD/Flash; lagringsmodem eller hard disk. Power Management; Styring av strømtilførsel. Battery; batteri. Actuator Control; Kontroll av aktuatorene. Actuator; Aktuator. Figur 5 viser en tegning av anordningen som er ferdig til å senkes i sjøen A og når den står på bunnen med en ballasttank fjernet B.

Som angitt i figur 1 krever foreliggende anordning og anvendelse av anordningen til utsettelse og tilbakehenting av målesystem på havbunnen ingen andre elementer enn et støttefartøy og

kontakt med GPS satellitter for initiell og nøyaktig posisjonsbestemmelse, i motsetning til det som er kjent i teknikkens stand. Målesystemet er anordnet som en pakke og kan for eksempel omfatte seismisk sensorutstyr, så som geofon og hydrofon, eller andre relevante systemer, for eksempel akustisk sender og/eller mottaker, miljøovervåkningssensorer, vannprøvetakere, og/eller Doppler Velocity Log. Når posisjonen for plassering er bestemt vil anordningen i henhold til oppfinnelsen 1 som er oppladet med en målesystempakke 8, uavhengig av dybden, senkes i havet og synke ned mot bunnen ved hjelp av tyngdekraften. Anordningen har inne-bygd programvare (Fig 4) som er programmert med posisjonen (geografisk referanse) til landingsplassen på bunnen og data for strømningsforhold. På overflaten registreres anordningens posisjonen ved hjelp av GPS satellitt og på veien mot bunnen kompenserer den automatisk for avdrift slik at den lander på angitt posisjon. Eventuell strøm kompenseres for, som illustrert med 5 i figur 3, ved hjelp av aktuatorer som påvirker de bevegelige kontroll-flatene 7 og utslipp av ballast 1 IB fra en egnet ballasttank 1 IA. Anordningen kan kommuni-

sere med støttefartøyet og motta strømprofilmålinger utført med egnet måleustyr (Acoustic Doppler Current Profiler) på fartøyet. Når anordningen i henhold til oppfinnelsen nærmer seg bunnen vil rorene automatisk tverrstilles og anordningen bremses opp. Støttebenene 10, som er sammenfoldet og hvor føttene danner et sammensatt (for eksempel tredelt) konusformet, men ikke vanntett lokk for lagerrommet og dermed danner en halvkuleformet eller kon fremre endedel på anordningen, folder seg ut ved hjelp av en egnet aktuator (ikke vist), og etablerer en stabil posisjon uavhengig av havbunnens helning. Etter at anordningen har landet på havbunnen i riktig posisjon slippes målesystemet 8 ned på havbunnen. Pakken kan for eksempel omfatte en seismisk sensorpakke som veier fra 800 g til 1,5 kg i vann og vil trenge ned i bunnen i varierende grad dersom bunnen ikke er for hard. I en annen utforming i henhold til oppfinnelsen presses målesystemet ned i havbunnen med en egnet aktuator, eller ved å aktuere støttebena. Dette er illustrert med B, C i figur 3. Som illustrert i figur 1 kan anordningen på bunnen kommunisere akustisk 12 med støttefartøyet 3 og med de andre anordningene uten bruk av akustiske fyr som angitt i kjent teknikk (US 2006/0256652 Al). Således vil støttefartøyet på overflaten få signal om en eventuelt ødelagt anordning på havbunnen. Dette er ikke kjent i teknikkens stand. Den akustiske link 12 kan benyttes til avstandsmålinger (timet kommunikasjon), mellom og mot utstyr på havbunn.

Foreliggende teknikk er i betydelig grad tidsbesparende i forhold til kjent teknikk som angår utplassering av for eksempel seismiske sensorer på havbunnen. Som angitt i innledningen vil utsetting av 1000 sensorer i teknikkens stand trenge ca 20-30 dager, mens utsetting av det samme antall sensorer i henhold til foreliggende oppfinnelse vil skje i løpet av 2-5 dager, hvor 7-15, fortrinnsvis 9 sensorer settes ut samtidig og/eller fra samme overflateposisjon.

Figur 2 A og B viser henholdsvis et radialt tverrsnitt A og aksialt lengdesnitt B av anordningen i henhold til oppfinnelsen 1 med tyngdepunkt CoG og oppdriftspunkt CoB inntegnet. Anordningen består av en midtsseksjon som kan være sylinderformet med uforandret diameter, mangekantet med parallelle sider eller symmetrisk rundt senteraksen. Midtseksjonen omfatter et gjennomgående hulrom hvor lasten (målesystempakken) er lagret under transport og omgitt av minst en ballasttank 1 IA Dette hulrommet kan også fortsette opp i den kjegleformede, eller avkuttet kjegleformede haleseksjonen. Hulrommet er avgrenset av en vegg av ikke kompressibelt syntetisk oppdriftsmateriale som er kjent i teknikken. Eksempler på slikt materiale kan være Divinycell fra DIAB, syntetisk skum fra BMTI eller MSB234 fra PartnerPlast.

Innfelt i midtseksjonen finnes minst 1, men fortrinnsvis 3 eller flere ballasttanker 1 IA som er anordnet slik at midtseksjonens overflate er jevn (figur 5-A), og tankene er likt fordelt på hele omkretsen av midt seksjonen. Ballasttankene er videre plassert slik at avstanden mellom CoG og CoB er mellom 50 mm og 400 mm. Årsaken til dette er at denne avstanden påvirker glide-vinkelen og kapasitet til lateral forflytning. Ballasttankene kan danne ytterveggen til anordningen, (figur 5-B), eller ytterveggen og/eller veggen mot lasterommet kan være dekket av et hudlag av væsketett materiale som er kjent i teknikken. Ballasttanken(e) 1 IA er utstyrt med 2 - 4, fortrinnsvis 2 hull mot det omgivende miljø (sjøen) og innholdet kan skiftes ut på fra 1 til 3 minutter, men ikke mer enn 5 minutter. Hullene åpnes og lukkes ved ventiler (ikke vist) som styres av aktuatorer (ikke vist). Ballasttankene kan også hver for seg eller samlet frigjøres fullstendig fra anordningen ved aktivering av egnede aktuatorer. Ballasttankene kan også ha en åpning med lokk for påfylling av ballast.

Den bakre del av anordningen, haleseksjonen har kjegleform eller avkuttet kjegleform, med sirkelformet eller kantet grunnflate som er hul og kan være fremstilt av samme materialet som midtseksjonen. Tilknyttet dette hulrommet finnes utstyret for kommunikasjon og GPS posisjonering, samt programvaren som aktiverer aktuatorene til tømming/fjerning av ballast og styring av kontrollflatene 7. På denne bakre del av anordningen er det plassert bevegelige kontrollflater 7 som styres av de ovennevnte aktuatorer (ikke vist). Kontrollflatene 7 er fremstilt av Glass fibre reinforced plastic ("GRP") eller samme materiale som midtseksjonen og haleseksjonen.

Den fremre del av anordningen, neseseksjonen utgjøres av føttene 10 til anordningens støtte-ben 9 når disse er foldet inn i anordningens midtseksjon og danner en hemisfærisk eller kon spiss. Disse føttene 10 dekker hele omkretsen av anordningen og kan for eksempel ha et skovlformet utseende som ender i en spiss som lukker det gjennomgående hulrommet i midtseksjonen og danner lasterommet. Føttene kan være fremstilt av samme materialet som anordningen, rustfritt metall eller for eksempel hard gummi som er hul innvendig og/eller forsynt med lameller. Støttebena, som kan være teleskopisk anordnet, leddet og/eller forsynt med hjelpestag (ikke vist), ligger innfelt i fordypninger i midtstykket. Støttebena 9 kan for eksempel være fremstilt av aluminium, rustfritt metall eller titan. Fordypningene kan utgjøre langsgående slisser som gjennomløper hele midtseksjonen eller være tilpasset støttebenas 9 lengde når de er sammenfoldet. Utfolding og innfolding av støttebena styres av aktuatorer (ikke vist). Når anordningen er plassert på bunnen er støttebena 9, med føttene 10, foldet ut og lasterommet er åpnet og kan frigjøre målesystempakken 8, for eksempel en seismisk sensorpakke. Denne sensorpakken 8 er forbundet med anordningen med en eller flere kabler, fortrinnsvis en kabel. I en annen utførelse kan det være trådløs kommunikasjon mellom sensorpakken og selve transportanordningen 1.

Ballastmediet omfatter en mettet saltløsning som fremstilles ved at ballasttankene først fylles fulle med for eksempel NaCl og deretter fylles maksimalt med vann. Tankene etterfylles om nødvendig tilslutt med NaCl slik at blandingen omfatter et slam eller en slurry. Dette er viktig fordi ballastmediet ikke kan tillates å skvulpe i ballasttankene da dette vil påvirke anordningens stabilitet. Det endelige innholdet i ballasttankene vil i fylt tilstand omfatte slurry og uoppløst NaCl. Bruk av denne form for ballast med en mettet saltløsning gjør mulig utslipp av ballast uten noen form for kontaminasjon av miljøet rundt anordningen. Dette er nytt i teknikken. Utslippet foregår ved at hullene i ballasttanken(e) åpnes og ballastmediet skylles ut passivt med sjøvann og/eller med en propellfunksjon. Ballastmediet kan også omfatte betong. I dette tilfelle vil ballasttanken(e) frigjøres fullstendig fra anordningen ved behov. Ballastmediet kan også omfatte sand eller grus eller annet uoppløselig materiale.

I figur 2C er mengden av ballast illustrert med skraverte felter på anordningens midtseksjon. Opphenting av anordningen initieres ved at målesystempakken eller noden 8 trekkes inn i lasterommet ved at en aktuator (ikke vist) aktiveres og/eller i kombinasjon med å aktuere støtteben, som vil heve eller senke hovedkroppen fra eller mot havbunnen. Deretter foldes føttene 9,10 sammen og anordningen blir stående på den spissen som dannes av de tre sammenfoldete føttene 10. Den spissede formen på føttene reduserer motstanden mot bunnen ved sammentrekkingen og hindrer at lasterommet blir fylt opp av slam fra bunnen. Kontroll-flatene 7 blir dreid av egnede aktuatorer (ikke vist) slik at de blir stående på langs av anordningen. Deretter slippes ballasten ut i varierende mengde fra tankene, som gir innretningen en positiv oppdrift, samtidig som CoG flyttes midlertidig radialt ut fra senteraksen og akterover. CoG vil aksielt forbli på fremsiden av CoB, men tverrstilte kontrollflater vil når anordningen begynner å stige vertikalt påføre anordningen et hydrodynamisk og rettende moment og rotere denne med neseparti opp.

Når anordningen nærmer seg overflaten vil kontrollflatene tverrstilles for å bremse oppstig-ningen (Fig 1), kontrollflatene mister sitt hydrodynamiske moment og forholdet mellom CoG og CoB vil rotere anordningen tilbake med neseseksjonen pekende vertikalt ned. Kommuni kasjonsmodemet i haleseksjonen blir derved liggende over vannoverflaten og muliggjør mottak av GPS-signal samt kommunikasjon mellom anordningen og støttefartøyet.

Den foreliggende anordning er i stand til autonom landing på en ønsket posisjon på havbunnen og å plante en målesystempakke på et på forhånd angitt sted med en nøyaktighet på minst +/-1 - 5 m, fortrinnsvis +/- 2 m. Dette er illustrert i figur 3 hvor d og x angir henholdsvis dybde og lateral forflytning. Anordningen benytter posisjonsbestemmelse på overflaten, treghetsnavigasjon med egnet utstyr og kommunikasjon med støttefartøyet for å motta informasjoner, for eksempel strømprofiler. Mens anordningen ligger i overflaten med kommunikasjonsmodemet 14 over vann innhentes en posisjonsbestemmelse fra en eller flere GPS satellitter og kontrollflatene 7 stilles initialt langs anordningens skrog som på grunn av ballasten vil synke mot bunnen. Eventuelle avvik fra en beregnet synkebane kontrolleres ved hjelp av kontrollflatene. Når anordningen nærmer seg bunnen tverrstilles kontroll-flatene for å bremse nedstigningen og støttebena 9 med føttene 10 foldes ut og bremser gjennomsynkningen ytterligere. Som vist i figur 3(A, B) kan støttebena aktiveres i forskjellig grad for å korrigere anordningen i en loddrett posisjon. Når målesystempakken slippes ned i sjøbunnen er støttebena maksimalt utfoldet slik at midtstykket er så nær bunnen som mulig (figur 3C) (se over). Senere kan støttebena aktiveres for å justere anordningen slik at modemet 14 er plassert fra 100 cm til 200cm, fortrinnsvis 180 cm over havbunnen. Dette gir tilstrekkelig avstand mellom målesystemet og selve anordningen slik at målingene ikke blir påvirket. Samtidig er modemet 14 derved lokalisert i en høyde over havbunnen som gir optimale kommunikasjonsmuligheter med andre anordninger som er plassert på havbunnen og støttefartøyet på overflaten.

Claims (24)

1. Anordning (1) for utsetting og opphenting av en måleutstyrspakke (8) på en havbunn, hvor anordningen (1) omfatter en haleseksjon med bevegelige kontrollflater (7), en midtseksjon med et lasterom til lagring av måleutstyrspakken (8), minst én ballasttank (1 IA) for ballast (1 IB), programvare og innretninger for manøvrering,karakterisert vedat anordningen (1) er konfigurert til å folde ut støtteben (9) fra en innfoldet posisjon hvor de befinner seg helt eller delvis inne i midtseksjonen til en maksimalt utfoldet posisjon etter landing, plasserer målesystempakken (8) ned i sjøbunnen og deretter justere støttebena (9) slik at midtseksjonen heves inntil den ikke påvirker målingene og slik at et akustisk modem (14) heves til optimal posisjon for akustisk kommunikasjon på havbunnen.

2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat støttebena (9) med føttene (10) ved bevegelse fra den innfoldede til den utfoldede posisjon åpner lasterommet.

3. Anordning i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat midtseksjonen er sylinderformet med uforandret diameter, mangekantet med parallelle sider eller symmetrisk rundt senteraksen.

4. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat haleseksjonen hovedsakelig er kjegleformet.

5. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat støttebena (9) er leddet, teleskopisk anordnet og/eller forsynt med hjelpestag.

6. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat støttebena (9) med føttene (10) beveger seg fra den innfoldede til den utfoldede posisjon når anordningen (1) nærmer seg havbunnen, og ved landing på havbunnen etablerer en stabil posisjon uavhengig av underlagets helning.

7. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat kontrollflatene (7) automatisk tverrstilles og anordningen bremses opp når anordningen (1) nærmer seg havbunnen.

Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat lasterommet er aksialt beliggende og er omgitt av minst én ballasttank (1 IA).

Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat ballasttankene (1 IA) er plassert slik at avstanden mellom CoG og CoB er mellom 50 mm og 400 mm.

Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat anordningen (1) kan autonomt plassere måleutstyrspakken (8) på havbunnen i en gitt posisjon uavhengig av dybde og lokale strømforhold ved manøvrering ved hjelp av de bevegelige kontrollflater (7) og kontrollert uttømming eller frigjøring av ballast (1 IB) fra ballasttanken(e) (1 IA).

Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat anordningen (1) posisjoneres loddrett på havbunnen ved aktivering av støttebena (9).

12. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat anordningens støtteben (9) benyttes til optimal posisjonering for planting av måleutstyrspakken (8) på havbunnen.

Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat måleutstyrspakken (8) under eller etter anordningens (1) landing på havbunnen, plantes ned i havbunnen ved hjelp av sin vekt, en aktuator eller ved å aktuere støttebena.

Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat det akustiske modemet (14) sender signal til andre akustiske modem på havbunnen og på overflaten.

Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat et modem (14) for akustisk kommunikasjon er plassert 100-200 cm, fortrinnsvis 180 cm over havbunnen.

16. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat ballasten (1 IB) omfatter en slurry bestående av fritt løselig salt og en mettet løsning av saltet i vann.

17. Anordning i henhold til krav 16,karakterisert vedat saltet er NaCl.

18. Anordning i henhold til et av kravene 1-15,karakterisert vedat ballasten (1 IB) omfatter en fast masse.

19. Anordning i henhold til krav 18,karakterisert vedat ballasten (1 IB) er betong.

20. Anordning i henhold til et av kravene 1-15,karakterisert vedat ballasten (1 IB) omfatter en uoppløselig grov- eller finkornet masse.

21. Anordning i henhold til krav 20,karakterisert vedat ballasten (1 IB) er sand eller grus.

22. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat ballasten (1 IB) er tilpasset til ikke å kontaminere det omgivende miljø når den slippes ut av ballasttanken(e) (1 IA).

23. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat den akustiske kommunikasjonen skjer både med andre anordninger (1) på havbunnen og et akustiske modem (13) på et støttefartøy (3) på overflaten.

24. Anordning i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat støttefartøyet (3) benytter en akustisk link (12) til å gjøre avstandsmålinger mellom og mot enheter på havbunnen.