NO871635L

NO871635L - MARIN SEISMIC INVESTIGATION VESSEL.

Info

Publication number: NO871635L
Application number: NO871635A
Authority: NO
Inventors: Rex Lugg; Leif Pran; B Johnsrud
Original assignee: Seismograph Service England
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1987-10-22
Also published as: NO871635D0; EP0243146A3; EP0243146A2; GB8609650D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et marin-seismisk undersøkel-sesfartøy. The present invention relates to a marine seismic survey vessel.

Marin-seismiske undersøkelsesfartøyer er kjent, men til nå har det generelt vært ombygde aktertrålere, mudderprammer, kystbåter etc. Med slike fartøyer har vært tatt lite eller ingen hensyn til å minimalisere "slepestøy". Senere fartøyer, til og med slike som er bygd for ovenfornevnte formål, har ikke kunnet redusere utstrålt hydroakustisk støy av betyd-ning. Marine seismic survey vessels are known, but until now they have generally been converted stern trawlers, dredge barges, coastal boats etc. With such vessels, little or no consideration has been given to minimizing "tow noise". Later vessels, even those built for the above-mentioned purpose, have not been able to significantly reduce radiated hydroacoustic noise.

Det høye støynivået som slike fartøyer frembringer reduserer kvaliteten på den akustiske informasjonen oppnåelig ved å anvende fartøyet. The high noise level produced by such vessels reduces the quality of the acoustic information obtainable by using the vessel.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret marin-seismisk undersøkelsesfartøy som frembringer lave støynivåer når undersøkelsen foregår. It is an object of the present invention to provide an improved marine seismic survey vessel which produces low noise levels when the survey takes place.

Ifølge et trekk ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et marin-seismisk undersøkelsesfartøy som innbefatter i det minste en propell for å propelldrive fartøyet og drivinnretning for å drive propellen eller propellene, idet drivinnretningen er i stand til å drive det seismiske undersøkelses-fartøyet ved en valgt undersøkelseshastighet gjennom vannet og idet propellen eller hver propell er valgt slik at ved bruk forekommer ingen kavltasjon ved den valgte undersøkel-seshastlgheten . According to a feature of the present invention, a marine seismic survey vessel is provided which includes at least one propeller to propel the vessel and drive device to drive the propeller or propellers, the drive device being able to drive the seismic survey vessel at a selected survey speed through the water and as the propeller or each propeller is selected so that during use no cavitation occurs at the selected survey speed.

Den valgte undersøkelseshastlgheten vil generelt være opptilThe selected survey speed will generally be up to

7 knop, avhengig av vekt og trekket i undersøkelsesutstyret som skal bli slepet av fartøyet. 7 knots, depending on the weight and draft of the survey equipment to be towed by the vessel.

Ifølge et andre trekk ved oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte for å utføre en marin-seismisk undersøkelse, hvilken fremgangsmåte innbefatter anvendelse av et marin-seismisk undersøkelsesfartøy som ovenfor definert og ved utføring av den marin-seismiske undersøkelsen under betingelser slik at det forekommer i det vesentlige ingen kavltasjon tilliggende propellen eller hver av propellene til fartøyet. According to a second feature of the invention, a method is provided for carrying out a marine seismic survey, which method includes the use of a marine seismic survey vessel as defined above and when performing the marine seismic survey under conditions such that it occurs in the substantially no cavlation adjacent to the propeller or each of the propellers of the vessel.

Det marin-seismiske fartøyet har fortrinnsvis et fremdriftssystem som innbefatter en første drivmotor, en andre drivmotor, idet den første og andre drivmotoren er opererbart forbundet med propellen henholdsvis propellene og den første drivmotoren er en elektrisk motor eller en dieselelektrisk motor. The marine seismic vessel preferably has a propulsion system which includes a first drive motor, a second drive motor, the first and second drive motor being operably connected to the propeller or the propellers and the first drive motor being an electric motor or a diesel electric motor.

Fremdriftsystemet for marin-undersøkelsesfartøyet innbefatter fortrinnsvis i det minste en sterkt skråstilt propell. The propulsion system for the marine survey vessel preferably includes at least one highly inclined propeller.

Skrogformen til det marin-seismiske undersøkelsesfartøyet er fortrinnsvis anordnet for å frembringe svake kjølvannsturbu-lensfelt, fortrinnsvis ved egnet forming av en kjølt akterkant eller kjølenes akterkant til fartøyet. The hull shape of the marine seismic survey vessel is preferably arranged to produce weak wake turbulence fields, preferably by suitable shaping of a cooled stern edge or the stern edge of the keels to the vessel.

Størstedelen eller hele driv- eller det drevne maskineriet til det marin-seismiske undersøkelsesfartøyet er elastisk montert for å redusere virkningen av skrogsendt vibrasjon. Most or all of the propulsion or driven machinery of the marine seismic survey vessel is resiliently mounted to reduce the effects of hull transmitted vibration.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det mulig å tilveiebringe et støynivå ved undersøkelsen på ikke større enn 0,025 N/m<2>ved 200 meters område. Dessuten er støy i frekvens-området 4-250 Hz i det vesentlige mindre enn det tidligere har vært tilfelle. With the help of the present invention, it is possible to provide a noise level during the examination of no greater than 0.025 N/m<2> at a 200 meter range. Moreover, noise in the frequency range 4-250 Hz is substantially less than has previously been the case.

En utførelsesform av oppfinnelsen skal nå bli beskrevet ved hjelp av eksempel med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en kurve over målt trykk (mikrobar = IO-<*>N/m2 ) tilsvarende kjølvannsfeltturbulensen i forhold til vinkelposisjonen (grader) ved forskjellige radier fra aksen ved en propells omdreining, målt i forhold til en modell med skrogkarakteristikken vist på fig. 2 og 3. Fig. 2 viser profiler med hensyn til forskip og akterende til en fartøyutførelsesform i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser forskip og akterendehalvseksjoner til fartøyet An embodiment of the invention will now be described by way of example with reference to accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a curve of measured pressure (microbar = IO-<*>N/m2 ) corresponding to the wake field turbulence in relation to the angular position (degrees) at different radii from the axis at one propeller revolution, measured in relation to a model with the hull characteristics shown in fig. 2 and 3. Fig. 2 shows profiles with respect to the bow and stern of a vessel embodiment in accordance with the present invention. Fig. 3 shows the fore and aft half-sections of the vessel

på fig. 2.on fig. 2.

Med henvisning til fig. 2 og 3 er der vist et skrog til et marin-seismisk undersøkelsesfartøy. Det skal bemerkes at fartøyet er forsynt med to kjølakterkanter, hver for under-søkelse av en propell. Skroget er nøyaktig konstruert for å frembringe svært svake kjølvannsturbulensfelt. Detaljer ved skroget er gitt ved hjelp av følgende tabell: With reference to fig. 2 and 3 show a hull of a marine seismic survey vessel. It should be noted that the vessel is provided with two keel stern edges, each for examining a propeller. The hull is precisely engineered to produce very weak wake turbulence fields. Hull details are given using the following table:

Viktigere er imidlertid at propellene er valgt til å være av en slik størrelse, stigning og skråstilling og til å ha en slik rotasjonshastighet ved normal undersøkelseshastighet at ingen kavltasjon forekommer ved propellene. More important, however, is that the propellers are chosen to be of such size, pitch and pitch and to have such a rotation speed at normal survey speed that no cavitation occurs at the propellers.

Kavltasjon, dvs. dannelse av hulrom forekommer bak en skruepropell når vann tilliggende propellen ikke lenger er i stand til å følge bladene med hastigheten på grunn av dens hode. Dette er avhengig av skyvekraften utøvd av propellene som i seg selv avhenger av faktorer slik som bladareal , bladdiameter, propellhastighet og bladstigning. Anerkjente formler eksisterer for å konstruere propeller og fremdrift-systemer for å forhindre kavltasjon. Cavitation, i.e. the formation of cavities, occurs behind a screw propeller when water adjacent to the propeller is no longer able to follow the blades at the speed due to its head. This depends on the thrust exerted by the propellers, which itself depends on factors such as blade area, blade diameter, propeller speed and blade pitch. Recognized formulas exist for designing propellers and propulsion systems to prevent cavitation.

Fartøyet er fortrinnsvis utstyrt med tvilling, fire meter i diameter, firebladede sterkt skråstilte propeller. Hver propell har fortrinnsvis en stigning i forhold til diameterforholdet på tilnærmet 1,3 til 1. Propellene kan være direkte drevet av dieselmotorer ved 120 omdreininger pr. minutt, f.eks., for høyhastighets-cruising til og fra undersøkelses-arealet eller ved dieselelektriske motorer ved 60 omdreininger pr. minutt for undersøkelse (fra f.eks. 4 til 10 knop), idet disse to drivmotorene er forbundet med propellene ved hjelp av en girkasseanordning. Ved den elektriske drivmodusen med lav omdreiningshast ighet blir basi sbladf rekvensen redusert til 4 Hz, og propellene er konstruert til ikke å danne hulrom eller resonere ved denne frekvensen, som således reduserer den hydroakustiske støyen i en betydelig grad. Bruk av en dieselelektrisk motor reduserer i seg selv støyen, siden dieselelektriske motorer er betydelig mer stillegående enn dieselmotorer. The vessel is preferably equipped with twin, four meter diameter, four-bladed highly inclined propellers. Each propeller preferably has a pitch to diameter ratio of approximately 1.3 to 1. The propellers can be directly driven by diesel engines at 120 rpm. minute, for example, for high-speed cruising to and from the survey area or with diesel-electric engines at 60 revolutions per minute. minute for examination (from, for example, 4 to 10 knots), these two drive motors being connected to the propellers by means of a gearbox device. In the low-speed electric drive mode, the basic blade frequency is reduced to 4 Hz, and the propellers are designed not to form cavities or resonate at this frequency, thus significantly reducing the hydroacoustic noise. Using a diesel-electric engine in itself reduces the noise, since diesel-electric engines are significantly quieter than diesel engines.

For hastigheter opptil 14 knop skulle det ikke være nødvendig å drive propellene ved mer enn tilnærmet 100 omdreininger pr. minutt. For speeds up to 14 knots, it should not be necessary to drive the propellers at more than approximately 100 revolutions per minute. minute.

For å redusere støyen ytterligere er alle motorer, hjelpeinn-retninger, pumper, kompressorer etc. fortrinnsvis montert elastisk for å minimalisere enhver virkning på skrog sendt til vibrasjon. To further reduce the noise, all engines, auxiliaries, pumps, compressors etc. are preferably mounted elastically to minimize any effect on the hull sent to vibration.

Reduksjoner i propellstøyen kan dessuten også bli tilveiebragt ved å redusere tykkelsen på propellbladene og minimalisere sky ve trykkvariasj onene til bladene. Av denne grunn er fortrinnsvis anvendt en eller flere skråstilte propeller. Reductions in propeller noise can also be achieved by reducing the thickness of the propeller blades and minimizing the thrust and pressure variations of the blades. For this reason, one or more inclined propellers are preferably used.

Ved en tvillingpropellkonstruksjon er fortrinnsvis propellene anordnet for å bli drevet i en innoverrettet rotasjonsmodus siden mindre energi er nødvendig for å gi en hastighet og mindre støy blir frembragt. In a twin propeller design, the propellers are preferably arranged to be driven in an inward rotation mode since less energy is required to provide a speed and less noise is produced.

Med henvisning til fig. 1 er der vist respektive kurver som tidligere nevnt ved radiuser på 60 mm, 80 mm og 100 mm hver ved modellskalaer. Modellskalaen var 16. Skroget var som vist på fig. 2 og 3. Detaljer ved propellene var som følgende: With reference to fig. 1 shows respective curves as previously mentioned at radii of 60 mm, 80 mm and 100 mm each at model scales. The model scale was 16. The hull was as shown in fig. 2 and 3. Details of the propellers were as follows:

Det skal bemerkes at ut fra kurven på fig. 1 er ved hvert tilfelle kjølvannsfelttrykkene ekstremt lave, i alle tilfel-lene mindre enn 0,24 bar (10-<1>N/m<2>). Disse resultatene er skalert i samsvar med følgende ligning: It should be noted that from the curve in fig. 1, in each case the wake field pressures are extremely low, in all cases less than 0.24 bar (10-<1>N/m<2>). These results are scaled according to the following equation:

hvor: where:

Pf = fullskalastøy (mikrobar)Pf = full scale noise (microbar)

Pm = modusskalastøy (mikrobar)Pm = mode scale noise (microbar)

Df = diameter for fulldimensjonert propell (m)Df = diameter for full-sized propeller (m)

Dm= diameteren på modellpropellen (m)Dm= the diameter of the model propeller (m)

rf = avstanden fra hydrofonen til akselsenteret i rf = the distance from the hydrophone to the axis center i

fulldimensjonerte fartøyer (m)full-size vessels (m)

rm= avstanden fra hydrofonen til akselsenteret i rm= the distance from the hydrophone to the axis center i

fulldimensjonerte fartøyer (m)full-size vessels (m)

Pf = atmosfærisk trykk (1 atm)Pf = atmospheric pressure (1 atm)

Pm = atmosfærisk trykk (1 atm)Pm = atmospheric pressure (1 atm)

Resultatene bekrefter at både modellen og fartøyet har ekstremt lave støynivåer, primært på grunn av elimineringen av kavitasjonsstøyen. The results confirm that both the model and the vessel have extremely low noise levels, primarily due to the elimination of the cavitation noise.

Oppfinnelsen kan bli utført annerledes enn her spesielt beskrevet, og oppfinnelsen angår således modifikasjoner og \ endringer innenfor rammen av det som er fremsatt i kravene. The invention can be carried out differently than specifically described here, and the invention thus relates to modifications and changes within the scope of what is stated in the claims.

Claims

1. Marine seismic survey vessel, characterized in that it includes at least one propeller to propel the vessel and drive device to drive the propeller or each of the propellers, the drive device being able to drive the seismic survey vessel at a selected survey speed through the water and that the propeller or each propeller is chosen so that during use there is essentially no cavlation associated with it at the chosen examination speed.

2. Vessel according to claim 1, characterized in that it includes a propulsion system including a first drive motor and a second drive motor, the first and second drive motor can be operated connected to the propeller or the propellers and the first drive motor being an electric motor or a diesel electric motor.

3. Vessel according to claim 1, characterized in that the propeller or each propeller is strongly inclined.

4. Vessel according to claim 1, characterized in that the hull shape is arranged to produce weak wake turbulence fields.

5. Vessel according to claim 1, characterized in that it has twin four-bladed propellers.

6. Vessel according to claim 6, characterized in that each propeller has a pitch in relation to the diameter ratio of 1.3 to 1.

7. Vessel according to claim 6, characterized in that the propeller is arranged to rotate at approximately 60 revolutions per minute to provide a speed through the water for the vessel of up to 9 knots.

8. Procedure for guiding a marine seismic survey vessel, characterized in that a marine seismic survey vessel is used as described in the preceding claim, and that the marine seismic survey is carried out under such conditions that essentially nothing occurs cavlation adjacent to the propeller or each of the propellers of the vessel.