DE3737490A1 - Von einem wasserfahrzeug geschleppter tauchkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen von einem Wasserfahrzeug geschlepp­ ten Tauchkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Seeseismik verwendet zur Prospektion des Untergrundes üb­ licherweise von einem Schiff geschleppte Streamer, die durch das Wasser gezogen werden. Die entlang eines Streamers verteilten Sensoren sprechen auf seismische Signale an, die von gleichzeitig mit dem Schiff geschleppten und im regelmäßigen zeitlichen Abstand ausgelösten Schaltquellen herrühren. Für ein zuverlässiges Auswerteergebnis ist es notwendig, die auf­ gezeichneten Signale den genauen Meßpositionen von Quellen und Empfängern der Signale zuordnen zu können.

Aus der älteren Anmeldung P 37 17 708.7 ist ein Verfahren zur Ortsbestimmung von hinter einem Schiff geschleppten Kabelab­ schnitten angegeben, bei dem zwei seitlich von einem Schiff geschleppte Tauchkörper Schallsignalempfänger und -geber auf­ weisen, deren Anordnung zum Schiff eine Trilateration der ver­ wendeten Strecken auf redundanter Basis ermöglicht. Dabei kommt den dabei verwendeten Tauchkörpern eine besondere Bedeutung zu, da deren Lagestabilität wesentlichen Einfluß auf das Meßergebnis der Ortsbestimmung ausübt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von einem Wasser­ fahrzeug geschleppten Tauchkörper, insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren nach der P 37 17 708.7 anzugeben, der beim Schleppen eine hohe Lagestabilität aufweist, einfach zu handhaben ist, und keinen oder nur geringen Einfluß auf Meßsignale ausübt, die vom oder zum Tauchkörper gesendet werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Ein Tauchkörper nach der Erfindung ist insbesondere durch ein rückwärtiges hohlzylindrisches Teil gekennzeichnet, das im Mantel Durchbrüche für einen Wasserdurchtritt aufweist. Damit ist der ge­ samte hintere Teil des Tauchkörpers während des Tauchens im Wasser mit Wasser gefüllt. Diese Wassermenge erhöht effektiv die Gesamt­ masse des Tauchkörpers, so daß sich daraus eine besondere Lagesta­ bilität im Wasser ergibt. Während des Schleppens durchströmt das vom Ende des Tauchkörpers angesaugte durch die Durchbrüche eintre­ tende Wasser den Tauchkörper und verläßt ihn an seiner Rückseite. Auf diese Weise wird die sonst auftretende Wirbelbildung an der Kör­ perhinterkante beträchtlich reduziert.

Durch die Nachvorneverlegung des Massenschwerpunktes des Tauch­ körpers kann der Angriffspunkt des Schleppseils, der sich etwa im Bereich des Schwerpunktes befindet, weit nach vorne gezogen werden, welches beträchtlich zur Erhöhung der Stabilität bei­ trägt. In Ruhelage bleibt der Tauchkörper daher etwa waagerecht hängen und erfordert beim Schleppen keine oder nur eine geringe Höhensteuerung.

Um beim Rollen des Schiffes Pitchbewegungen des Tauchkörpers zu verringern, kann in besonderer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß eine Steuerverbindung zwischen dem Schlepp­ seil und einer Höhensteuerfläche am hinteren Ende des Tauch­ körpers vorgesehen ist. Das Steuerungssignal kann durch Abnahme des Anstellwinkels des Schleppseils gegenüber der Tauchkörperachse abgeleitet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Tauchkörpers,

Fig. 2 eine Unteransicht eines derartigen Tauchkörpers,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des hinteren Teils eines derartigen Tauchkörpers.

Fig. 1 zeigt einen Tauchkörper nach der Erfindung. Dieser besteht im wesentlichen aus einem vorderen Kopfteil 2 und einem hinteren rohrzylinderförmigen Teil 1. An der Oberseite des Tauch­ körpers befindet sich ein Aufnahmeteil 4, in das ein Schlepp­ seil 3 einklinkbar ist. Die notwendige Lagestabilität beim Schlep­ pen unter Wasser wird im wesentlichen durch die Steuerflächen 8, 12 am hinteren Ende des rückwärtigen Teils erreicht.

Im Kopf des Tauchkörpers befinden sich seitlich und nach schräg vorn abstrahlende hydrodynamische Wandler, nämlich Schallsender und -empfänger 9 und 10. Ferner befindet sich am hinteren Ende des rückwärtigen Teils ein Wandler 11, dessen Querschnittsfläche einem ringförmigen Freiraum zum Mantel des rückwärtigen Teils (1) offen­ läßt.

Der Kopf 2 des Tauchkörpers ist vorzugsweise aus rostfreiem V2A- oder V4A-Stahl gefertigt und mit Blei gefüllt, oder ist aus Bronze gedreht. Damit weist der Kopf ein sehr hohes Eigengewicht auf. Der hintere hohlzylindrische Teil 1 besteht aus V2A- oder V4A-rost­ freiem Stahl, der aufgrund seiner hohlen Ausbildung im Vergleich zum Kopfteil relativ leicht ist. Der Schwerpunkt des gesamten Tauchkörpers befindet sich daher nahe etwas hinter dem hinteren Ende des Kopfteils. Das Aufnahmeteil 4 befindet sich im Bereich des Schwerpunktes, so daß der Tauchkörper in Ruhelage etwa eine horizontale Ausrichtung einnimmt. Die durch die vorgenommene Ge­ wichtsverteilung in dem Tauchkörper bewirkte Vorverlagerung des Schwerpunktes in Richtung zum Kopfteil ergibt den Vorteil, daß das sich im Bereich des Schwerpunkts befindende Aufnahmeteil relativ weit nach vorne gezogen sein kann, wodurch sich beim Schleppen des Tauchkörpers am Schleppseil 3 eine sehr gute Richtungsstabilität ergibt.

Der erfindungsgemäße Tauchkörper ist im hinteren Teil 1 hohlzylin­ drisch ausgebildet. Das Gesamtgewicht des Tauchkörpers ist daher relativ gering, welches insbesondere der Handhabung an Bord eines Schiffes zugute kommt. Gleichwohl bewirkt die besondere Ausge­ staltung des hinteren Teils 1 des Tauchkörpers, daß dieser Teil im getauchten Zustand als homogene Masse zu betrachten ist, die aufgrund ihrer Größe gute Führungseigenschaften im Wasser auf­ weist. Zu diesem Zweck sind im Mantel des hinteren Teils des Tauchkörpers schlitzförmige Durchbrüche 5, 8 und 7 entlang des Umfangs des Tauchkörpers ausgebildet, die aufgrund des Soges am Ende des Tauchkörpers den Durchtritt von Wasser in das Innere des Tauchkörpers ermöglichen. Das hindurchtretende Wasser verläßt das Ende des Tauchkörpers zwischen dem Mantel des rückwärtigen Teils 1 und dem am Ende des Tauchkörpers angeordneten Wandler 11. Daraus ergeben sich im wesentlichen zwei Vorteile, nämlich, daß einerseits die effektive Masse und damit die Trägheit des Tauchkörpers wesentlich erhöht ist und andererseits die Ausbildung von Wirbeln hinter dem Tauchkörper beträchtlich verringert ist. Als quer zum Strom liegende Fläche, die eine Wirbelbildung verursachen kann, verbleibt lediglich der Wandler 11 und die Mantelquerschnitts­ fläche des hinteren Teils 1 des Tauchkörpers. Die noch verbleiben­ den Wirbel können noch weiter verringert werden, wenn an das hintere Ende des Wandlers 11 ein stromlinienförmiger wassergefüll­ ter Behälter angesetzt wird, der von den Schallwellen des Wandlers 11 ohne weiteres durchdrungen werden kann, durch den jedoch die Laminarität der am Wandler vorbeifließende Strömung verbessert wird. Die beim Durchtritt des Wassers durch die Durchbrüche 5, 8 und 7 im Inneren des Tauchkörpers auftretenden Wirbel stören das Wandlersystem 11 daher nicht.

Die durch die große effektive Masse des Tauchkörpers bewirkte Richtungsstabilität ermöglicht das Absenken des Tauchkörpers in eine Tiefe von etwa 8 bis 10 m. Die Tauchkörper befinden sich daher unterhalb der Störpegel von durch das Schiff verursachten Schaumwasser oder den Störpegeln der in der Seeseismik verwendeten Luftpulser.

Die im hinteren Teil des Tauchkörpers vorhandenen Schlitze weisen eine Breite von 1-2 cm auf. Sie lassen daher das Wasser ohne Drosseleffekt frei in das Innere des Tauchkörpers eintreten. Die Gesamtlänge eines derartigen Tauchkörpers beträgt etwa 1,50 m. Als Durchmesser des Tauchkörpers ist ein Bereich zwischen 15 und 30 cm gewählt.

Damit sich innerhalb des Tauchkörpers keine Luftblasen absetzen können, befindet sich am höchsten Punkt des hohlen Teil des Tauchkörpers ein weiterer oberer Durchbruch.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Tauchkörper von unten. Am hinteren Ende des rückwärtigen Teils 1 befinden sich zwei Strö­ mungsleitflossen 8 und 12, die etwa in einem Winkel von 90° zuein­ ander schräg nach unten zeigen. Zwischen diesen beiden Steuer­ flossen befindet sich eine horizontal angeordnete Höhensteuer­ fläche 13, die zur Höhen- bzw. Tiefensteuerung im Wasser dient.

Beim Schleppen im ruhigen Wasser wird der Tauchkörper daher sehr richtungsstabil gehalten.

Bei starkem Wellengang und damit starkem Rollen des Schiffes vollziehen jedoch die die Tauchkörper tragenden seitlichen Aus­ leger des Schiffes Auf- und Abbewegungen, so daß die Tauchkörper Pitchbewegungen ausführen. Bei Verwendung von rückwärtigen Wand­ lern 11 mit kleinem Abstrahlwinkel kann es daher erforderlich sein, die Höhenstabilität des Tauchkörpers durch Nachsteuerung der Höhensteuerflosse zu verbessern. Zu diesem Zweck weist die Erfindung vorzugsweise am rückwärtigen Teil der Höhensteuerflosse 13 ein steuerbares Höhenruderteil 14 auf, das entweder in Abhän­ gigkeit von der Pitchrichtung in feste Stellungen verschwenkbar ist oder das vorzugsweise entsprechend dem Pitchwinkel steuer­ bar ist. In der letzten genannten Ausführungsform wird die Ein­ stellung des Höhenruderteils vorzugsweise in Abhängigkeit vom Anstellwinkel des Schleppseils 3 in bezug auf die Längsachse des Tauchkörpers eingestellt. Dazu kann von der Schleppseil­ aufnahme 4 eine Hebelverbindung über einen Winkelhebel auf das Höhenruderteil 14 geführt werden. Wenn sich beim Anheben des Tauchkörpers infolge Rollens des Schiffes ein kleinerer Einstell­ winkel zwischen der Tauchkörper Längsachse und dem Schleppseil 3 einstellt, wird über die Gestängeverbindung das Höhenruder­ teil 14 nach unten abgelenkt, so daß eine Gegensteuerung gegen das Anheben des Kopfes vorgenommen wird. Umgekehrt wird beim Absinken des Kopfes 2 der Winkel zwischen dem Schleppseil 3 und der Tauch­ körperlängsachse vergrößert, so daß über die Hebelverbindung das Höhenruderteil 14 nach oben ausgelenkt wird. Auf diese Weise kann die horizontale Stabilität des Tauchkörpers weiter verbessert werden.

Die Verbindung der Wandler des Tauchkörpers mit den elektrischen Apparaturen auf dem Schiff erfolgt über elektrische Kabel, die sich im Schleppseil befinden und über ein Ankopplungsteil und eine Schelle an den Tauchkörper angekoppelt werden.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Tauchkörpers. Die Figur zeigt die zylinderförmige Querschnitts­ fläche des Tauchkörpers und die beiden seitlich schräg nach unten zeigenden Steuerflossen 8 und 12 sowie die zusätzliche zwischen den Steuerflossen in horizontaler Richtung angeordnete Höhensteuerflosse 13, an deren hinterem Ende das Höhenruderteil 14 angebracht ist.

Der erfindungsgemäße Tauchkörper weist eine hohe Lagestabilität beim Schleppen auf und ist andererseits relativ einfach zu hand­ haben. Durch den gefluteten Rumpf des Tauchkörpers wird eine starke Wirbelbildung wirksam verhindert. Die durch den Ausgleich der Pitchbewegungen des Tauchkörpers beim Rollen des Schiffes auf­ tretenden Vor- bzw. Zurückbewegungen der Tauchkörper können beim Einsatz der Tauchkörper in einem Verfahren nach der P 37 17 708.7 unberücksichtigt bleiben, da es bei diesem Verfahren möglich ist, durch redundante Ortsbestimmung diese Bewegungen festzu­ stellen und auszugleichen.

Bezugszeichenliste:

 1 rückwärtiges Teil
 2 Kopf
 3 Schleppseil
 4 Aufnahmeteil
 5 Durchtritt
 6 Durchtritt
 7 Durchtritt
 8 Steuerflosse
 9 Wandler
10 Wandler
11 Wandler
12 Steuerflosse
13 Höhensteuerflosse
14 Höhenruder

Claims (8)

1. Von einem Wasserfahrzeug geschleppter Tauchkörper, be­ stehend aus einem zylinderförmigen Grundkörper, der mit Strömungsleitflächen (8, 11-13) zur Richtungs­ steuerung versehen ist, und der ein Aufnahmeteil (4) zur Ankoppelung an ein Schleppseil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper in Schlepprichtung am vorderen Ende ein im wesentlichen massives Kopfteil (2) aufweist, daß der rückwärtige Teil (1) des Grundkörpers im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist, und daß im Mantel des rückwärtigen Teils Durchbrüche (5, 6, 7) für einen Wasserdurchtritt vorgesehen sind.

2. Tauchkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (5, 8, 7) als auf dem Umfang des rückwärtigen Teils (1) verteilte in Achsialrichtung verlaufende Schlitze ausgebildet sind.

3. Tauchkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Kopfteil (2) Schallsender und/oder Schallempfänger eingesetzt sind, deren nach außen gerichtete Flächen im wesentlichen in der Ebene der Oberfläche des Kopfteils (2) liegen.

4. Tauchkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Achsrichtung am Ende des rückwärtigen Teils (1) Schallem­ pfänger und/oder Schallsender (11) vorgesehen sind, deren Durchmesser in radialer Richtung des Tauchkörpers gesehen kleiner als die freie radiale Öffnungsfläche des rückwär­ tigen Teils des Tauchkörpers ist.

5. Tauchkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (4) an der Außenseite des Mantels des rück­ wärtigen Teils (1) an einer Stelle angeordnet ist, daß der Tauchkörper im eingetauchten Zustand im wesentlichen hori­ zontal ausgerichtet hängt.

8. Tauchkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitflächen am äußeren hinteren Ende des rück­ wärtigen Teils (1) durch zwei radial zum Tauchkörper schräg nach unten und außen verlaufende Leitflossen (8, 12) und eine horizontal zwischen den Leitflossen angeordnete Steuer­ flosse (12) gebildet sind.

7. Tauchkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Anstellwinkel des Schleppseils (3) in bezug auf die Längsachse des Tauchkörpers ein Steuersignal zur Steuerung der beweglichen Steuerflosse (12, 13) abgeleitet ist.

8. Tauchkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch eine Hebelverbindung von dem Schlepp­ seil (3) auf die Steuerflosse (13) übertragen wird.