WO2001035123A1 - Antenne lineaire acoustique remorquee a faible bruit - Google Patents
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- G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
- G01V1/20—Arrangements of receiving elements, e.g. geophone pattern
- G01V1/201—Constructional details of seismic cables, e.g. streamers
Definitions
- the present invention relates to low noise towed acoustic linear antennas intended in particular for underwater seismic exploration. In this field these antennas are known by the name of "streamers”.
- ARR towed linear antenna
- KEVLAR registered trademark
- rings to ensure the radial hold of the sheath
- open-cell foam filling the entire interior of the sheath.
- This foam includes hydrophones and electronic circuits and is impregnated with a dielectric oil of density less than 1 to ensure the buoyancy of the antenna (density equal to that of sea water).
- the invention provides a low noise towed acoustic linear antenna, comprising a sheath containing a set of hydrophones connected by connections, mainly characterized in that the sheath comprises a set of holes distributed over its surface and making it possible to put the external environment in which the antenna is immersed in communication with the interior of this antenna, to acoustically decouple the hydrophones from the structure of the antenna.
- the holes are distributed over the surface of the antenna along a helical line.
- the surface of all of these holes represents approximately a few cm 2 per linear meter.
- the sheath is made with a material lightened by hollow inclusions, to ensure the buoyancy of the antenna.
- these inclusions are microballoons.
- the material is polyurethane.
- the hydrophones are enclosed in watertight plastic envelopes filled with a product allowing electrical insulation with the external environment and the adaptation of the acoustic impedance.
- the free space inside the sheath is filled with open cell foam.
- FIG. 3 an external view of the sheath of this segment, showing holes made according to the invention.
- the principle of the invention consists in making holes 102 in the sheath 101 of the antenna or sections forming the antenna.
- the acoustic coupling of hydrophones with the antenna structure is then greatly reduced.
- the noise level at the exit of hydrophens can thus be reduced by 15 dB.
- These holes are preferably made in a helical line and represent on the surface a few cm 2 per linear meter.
- the sheath is made with a material, polyurethane for example, which has been lightened by incorporating it, at the time of extrusion , hollow inclusions, microballoons for example. Its thickness, relative to the total diameter, is chosen to obtain a total density allowing buoyancy.
- the flute comprises a number of electronic modules 103 each supporting two groups of hydrophones 104.
- Each group of hydrophones is made waterproof by means of a tight plastic envelope 105, made of polyurethane or PVC for example, tight on a nozzle 106 integral with the electronic module. Insulation with the external environment and adaptation of acoustic impedance is obtained by filling the envelope with an appropriate product 107, paraffinic oil or a gel for example.
- the invention proposes to mold the hydrophones in a variety of polyurethane whose coefficient "pc" is equal to that of sea water.
- the electronic modules are connected to each other and to the two end junctions 108 by a bus 112 in which the multiplexed data coming from the hydrophones circulate, and the synchronization signals. All connections at the modules and junctions are tight.
- the sheath is provided with cables 109 for taking up tensile forces in "KEVLAR", as well as with a circumferential reinforcement system 110, produced in this example by means of rings as in the PCT WO patent 9624861.
- open cell foam 111 is introduced between the modules, so as to facilitate the sheathing of the "chain” formed by the internal members of the antenna or of the section.
- each electronic module comprises a hydrophone per envelope, or if there is only one envelope per module, provided with one or more hydrophones. It will be noted that the density of the oil or of the gel contained in each envelope may be less than that of water, to adjust the buoyancy if the sheath is not sufficient.
- the invention has the advantage of eliminating the navigation instabilities linked to the difference in density between the liquid contained inside the envelope and the seawater in which the antenna is diving. Finally, if the envelopes are filled with gel, there is no impact on the environment in the event of a leak, due to the absence of oil.
Abstract
L'invention concerne les antennes linéaires acoustiques remorquées à faible bruit destinées à l'exploration sismique. Elle consiste à percer la gaine (101) de cette antenne avec des trous (102) qui permettent à l'eau de mer de rentrer à l'intérieur de l'antenne. Les hydrophones (104) sont isolés en les enfermant dans des enveloppes (105) en polyuréthanne remplies d'huile ou de gel (107). La flottabilité est assurée en allégeant la gaine avec des iclusions creuses formées de microballons. Elle permet de réduire de 15 dB le niveau de bruit en sortie des hydrophones.
Description
ANTENNE L INEAIRE ACOUST IQUE REMORQUEE A FAIBLE BRUIT
La présente invention se rapporte aux antennes linéaires acoustiques remorquées à faible bruit destinées notamment à l'exploration sismique sous-marine. Dans ce domaine ces antennes sont connues sous le nom de "streamers".
On connaît de la demande de brevet PCT WO 96 24 861 une antenne linéaire remorquée (ALR) principalement constituée d'une gaine munie de câbles en « KEVLAR » (marque déposée) pour assurer la tenue à la traction, d'anneaux pour assurer la tenue radiale de la gaine, et d'une mousse alvéolaire à cellules ouvertes remplissant la totalité de l'intérieur de la gaine. Cette mousse englobe les hydrophones et les circuits électroniques et elle est imprégnée d'une huile diélectrique de densité inférieure à 1 permettant d'assurer la flottabilité de l'antenne (densité égale à celle de l'eau de mer).
L'inconvénient majeur de cette technique réside dans le fait que les vibrations induites par le remorquage se transmettent via les câbles « KEVLAR » à la gaine, puis aux hydrophones. Il y a donc un couplage acoustique entre les hydrophones et la structure.
On connaît aussi du brevet US 4,300,218 une solution qui n'a pas les inconvénients précités. Elle consiste à isoler chaque hydrophone dans un boîtier métallique, lui-même découplé de la structure. Cette technique est connue en anglo-saxon sous le nom de "free-flooded". Il faut aussi que les espaces entre les hydrophones soient remplis d'un matériau à faible densité pour assurer la flottabilité. Cette solution est chère, notamment au niveau du matériau de remplissage, et ne permet pas de réduire le diamètre à la valeur que l'on souhaiterait, par exemple 40 mm.
Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose une antenne linéaire acoustique remorquée à faible bruit, comprenant une gaine renfermant un ensemble d'hydrophones reliés par des connexions,
principalement caractérisée en ce la gaine comporte un ensemble de trous répartis sur sa surface et permettant de mettre en communication le milieu extérieur dans lequel est plongée l'antenne avec l'intérieur de cette antenne, pour découpler acoustiquement les hydrophones de la structure de l'antenne.
Selon une autre caractéristique, les trous sont répartis sur la surface de l'antenne selon une ligne hélicoïdale.
Selon une autre caractéristique, la surface de l'ensemble de ces trous représente sensiblement quelques cm 2 par mètre linéaire. Selon une autre caractéristique, la gaine est fabriquée avec un matériau allégé par des inclusions creuses, pour assurer la flottabilité de l'antenne.
Selon une autre caractéristique, ces inclusions sont des microballons. Selon une autre caractéristique, le matériau est du polyuréthanne.
Selon une autre caractéristique, les hydrophones sont enfermés dans des enveloppes plastiques étanches remplies avec un produit permettant l'isolation électrique avec le milieu extérieur et l'adaptation de l'impédance acoustique. Selon une autre caractéristique, l'espace libre à l'intérieur de la gaine est comblé avec de la mousse à cellules ouvertes.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite en regard des figures annexées qui représentent : - la figure 1 , une vue en coupe longitudinale d'un segment d'une antenne selon l'invention ;
- la figure 2, une vue en coupe radiale du segment de la figure 1 , prise au niveau A-A ; et
- la figure 3, une vue extérieure de la gaine de ce segment, montrant des trous pratiqués selon l'invention.
En se référant aux figures annexées, le principe de l'invention consiste à pratiquer des trous 102 dans la gaine 101 de l'antenne ou des tronçons formant l'antenne. Le couplage acoustique des hydrophones avec la structure de l'antenne est alors fortement réduit. L'expérience a montré que le niveau de bruit en sortie des hydrophes pouvait être ainsi réduit de 15 dB.
Ces trous sont, de préférence, pratiqués selon une ligne en hélice et représentent en surface quelques cm2 par mètre linéaire.
L'eau de mer remplit alors l'intérieur de la gaine en passant par ces trous. Pour assurer la flottabilité, en compensant le poids des objets situés à l'intérieur de celle-ci, la gaine est fabriquée avec un matériau, du polyuréthanne par exemple, que l'on a allégé en lui incorporant, au moment de l'extrusion, des inclusions creuses, des microballons par exemple. Son épaisseur, relativement au diamètre total, est choisie pour obtenir une densité totale permettant la flottabilité.
Dans une réalisation préférée, la flûte comprend un certain nombre de modules électroniques 103 supportant chacun deux groupements d'hydrophones 104. Chaque groupement d'hydrophone est rendu étanche au moyen d'une enveloppe plastique étanche 105, en polyuréthanne ou PVC par exemple, serrée sur un embout 106 solidaire du module électronique. L'isolation avec le milieu extérieur et l'adaptation d'impédance acoustique est obtenue en remplissant l'enveloppe par un produit approprié 107, de l'huile paraffinique ou un gel par exemple.
A titre de variante, l'invention propose de mouler les hydrophones dans une variété de polyuréthanne dont le coefficient "pc" est égal à celui de l'eau de mer.
Les modules électroniques sont reliés entre eux et avec les deux jonctions d'extrémités 108 par un bus 112 dans lequel circulent les données multiplexées provenant des hydrophones, et les signaux de synchronisation. Toutes les connexions au niveau des modules et des jonctions sont étanches.
Comme dans la technique antérieure, la gaine est munie des câbles 109 de reprise des efforts de traction en «KEVLAR », ainsi que d'un système de renfort circonférentiel 110, réalisé dans cet exemple au moyen d'anneaux comme dans le brevet PCT WO 9624861. Dans un exemple de réalisation préférée, on introduit de la mousse à cellules ouvertes 111 entre les modules, de manière à faciliter la mise en gaine du « chapelet » formé par les organes intérieurs de l'antenne ou du tronçon. Avant cette mise en gaine, l'ensemble de ce "chapelet" est traité avec un matériau "anti-fouling", de même que la gaine. On ne sort pas du cadre de l'invention si chaque module électronique comporte un hydrophone par enveloppe, ou s'il n'y a qu'une seule enveloppe par module, munie de un ou plusieurs hydrophones. On notera que la masse volumique de l'huile ou du gel contenu dans chaque enveloppe peut être inférieure à celle de l'eau, pour ajuster la flottabilité si la gaine ne suffit pas.
Outre la réduction du couplage acoustique, l'invention présente l'avantage de supprimer les instabilités de navigation liées à la différence de densité entre le liquide contenu à l'intérieur de l'enveloppe et l'eau de mer dans laquelle l'antenne est plongée. Enfin, dans le cas où les enveloppes sont remplies de gel, il n'y a, en cas de fuite, aucun impact sur l'environnement, en raison de l'absence d'huile.
Claims
REVENDICATIONS
1 - Antenne linéaire acoustique remorquée à faible bruit, comprenant une gaine (101 ) renfermant un ensemble d'hydrophones (104) reliés par des connexions (112), caractérisée en ce la gaine comporte un ensemble de trous (102) répartis sur sa surface et permettant de mettre en communication le milieu extérieur dans lequel est plongée l'antenne avec l'intérieur de cette antenne, pour découpler acoustiquement les hydrophones de la structure de l'antenne.
2 - Antenne selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les trous (102) sont répartis sur la surface de l'antenne selon une ligne hélicoïdale.
3 - Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la surface de l'ensemble de ces trous (102) représente sensiblement quelques cm 2 par mètre linéaire.
4 - Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la gaine (101) est fabriquée avec un matériau allégé par des inclusions creuses, pour assurer la flottabilité, de l'antenne. 5 - Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que ces inclusions sont des microballons.
6 - Antenne selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le matériau est du polyuréthanne.
7 - Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les hydrophones (104) sont enfermés dans des enveloppes plastiques étanches (105) remplies avec un produit (107) permettant l'isolation avec le milieu extérieur et l'adaptation de l'impédance acoustique.
8 - Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'espace libre à l'intérieur de la gaine est comblé avec de la mousse à cellules ouvertes (111).
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