DE69019177T2

DE69019177T2 - Akustische Quelle für maritime Zwecke.

Info

Publication number: DE69019177T2
Application number: DE69019177T
Authority: DE
Inventors: Adrien P Pascouet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-23
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2010-01-23
Also published as: EP0380022A2; EP0380022A3; DE69019177D1; JP3131211B2; NO900305D0; EP0380022B1; JPH02276986A; NO900305L; US5018115A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine akustische Quelle, die zur maritimen seismischen Erforschung bzw. Erkundung verwendbar ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine kompakte maritime akustische Quelle, welche einen starken Primärimpuls erzeugen kann, während unerwünschte Sekundärimpulse, die von dem Primärimpuls abgeleitet sind, im wesentlichen unterdrückt oder eliminiert werden.
Bei der maritimen seismischen Erkundung ist es oft wünschenswert, in einem Wasserkörper, welcher über einer geologischen Formation liegt, eine Reihe von starken akustischen Impulsen oder Wellen zu erzeugen. Diese Impulse laufen rasch durch das Wasser und die Formation und werden an der Oberfläche für eine eventuelle Interpretation reflektiert. Verfahren der maritimen seismischen Erkundung, welche derartige akustische Impulse anwenden, stellten lange Zeit ein Hauptinstrument zur maritimen Öl- und Gaserkundung dar.
Um derartige Impulse zu erzielen, werden bestimmte seismische Quellen, wie z.B. Explosivstoffe, Luftkanonen bzw. Air-Guns, Gasexplosionseinrichtungen usw. bewußt tief unter Wasser abgefeuert. Es ist bekannt, daß ein derartiges Abfeuern eine Gasblase oder einen Gashohlraum erzeugt, und daß das Wasser Oszillationsenergie erfährt, welche akustische Druckwellen erzeugt, wobei jede aus einem akustischen "Primär"- Druckimpuls mit einer Amplitude besteht, die für die meiste seismische Erkundungsarbeit brauchbar ist, und welcher eine oszillierende Folge von unerwünschten akustischen "Sekundär"- (manchmal als "Blasen" bezeichnet) -Impulsen abnehmender Amplitude folgt. In diesem Zusammenhang werden die Worte "Blasen" und "Hohlraum" gegeneinander austauschbar verwendet.
Eine Vielzahl von Vorrichtungen und Techniken sind im Stand der Technik entwickelt worden, um das Entstehen derartiger Sekundärimpulse zu überwinden. Eine frühe mechanische Technik versuchte z.B. zu verhindern, daß sich diese Sekundärimpulse vertikal nach unten ausbreiten, indem die Quelle mit einem Behälter oder Käfig im wesentlichen umgeben wurde, welcher Perforationen aufweist, so daß die sich ausbreitende Gasblase Arbeit verrichten muß, um Wasser durch die Perforationen zu drücken. Gemäß dieser derartigen Theorie dissipierte die durch die expandierende Gasblase verrichtete Arbeit ihre innere Energie, so daß die nachfolgenden Sekundärimpulse reduzierte Amplituden haben. Diese Technik wurde bei einer seismischen Quelle mit dem Handelsnamen FLEXOTIR angewendet. Eine starke Begrenzung, die dieser Technik innewohnt, war, daß die wünschenswerten Primärimpulse bezüglich ihrer Stärke gleichermaßen reduziert wurden, da sie ebenfalls nur durch die verfügbaren Perforationen sich ausbreiten konnten. Außerdem war der bei einer derartigen Technik verwendete perforierte Käfig starker Verschlechterung infolge der großen Spannung ausgesetzt, der er während des Betriebes ausgesetzt war.
Andere Techniken des Standes der Technik wendeten das Einspritzen von Luft in die sich expandierende Blase zum Zwecke des Ausformens des Sekundärimpulses an. Ein Überblick derartiger Techniken und deren damit verbundene Grenzen und Nachteile ist in dem US-Patent 4,735,281 und der parallelen anhängigen US-Anmeldung 162,743 beschrieben.
In der EP-A-193 314 A3 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, mittels der akustische Unterwasserimpulssignale periodisch erzeugt werden. Die verwendeten akustischen Quellen schaffen abrupt eine Gasblase in einer ausreichenden Tiefe unter der Wasseroberfläche, damit die Blase sich ausdehnen und zusammenziehen kann, wobei diese Technik, d.h. das Verfahren und die Vorrichtung auf die Unterdrückung externer Blasen gerichtet ist.
Die GB-A-2 107 868 A beschreibt eine Luftkanone bzw. ein Air-Gun, welche bzw. welches als seismische Quelle verwendet wird, die wechselgesteuert ist, zum abrupten Freisetzen von Druckluft. Lediglich ein Teil der Luft in der Abschußkammer der seismischen Quellenvorrichtung wird in die sie umgebende Wasserumgebung abgegeben. Ein plötzliches Schließen der Luftauslaßöffnungen verhindert ein weiteres Abgeben von Luft, mittels dem Sekundärimpulse reduziert werden sollen.
In der FR-A-2 307 999 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen akustischer Druckimpulse in einer Wasserumgebung beschrieben. Die mit einem Kolben ausgestattete Vorrichtung erzeugt Druckimpulse zur Reduzierung von Sekundärimpulsen.
In der AU-A-544 608 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von akustischen Impulsen in einem Wasserkörper beschrieben, welche zur seismischen Untersuchung verwendet wird. Ein Projektor für einen Flüssigkeitsstoß wird verwendet, um akustische Energie mittels des Ausstoßens einer Flüssigkeit mit einer sehr hohen Geschwindigkeit in Form eines Flüssigkeitsstrahles zu erzeugen. Diese Vorrichtung ist unter anderem auf ein Reduzieren der Energieverluste gerichtet.
Im allgemeinen kann jedoch festgestellt werden, daß bei Vorrichtungen des Standes der Technik, die dazu ausgelegt sind, einen ausreichenden Primärimpuls zu emittieren, die zur Verwirklichung der im Stand der Technik beschriebenen Bauweisen nicht einbezogen sind, welche auf die Unterdrückung unerwünschter Sekundärimpulse gerichtet sind. Des weiteren sind die Vorrichtungen des Standes der Technik, die auf versuchte Lösungen des Problems der Blasenunterdrückung gerichtet waren, im allgemeinen ineffizient, schwer und aufwendig gewesen. Diese Kombination hat ihre Verwendung zur Anbordnutzung und -reparatur schwierig gemacht.
Zusätzlich ist der Betrieb einer derartigen Vorrichtung im allgemeinen vergleichsweise gefährlich gewesen, was durch die Notwendigkeit verursacht wurde, die Vorrichtungen an Bord des seismischen Schiffes vor dem Tauchen unter Druck zu setzen. Ein derartiges Anbord-Unterdrucksetzen ist nötig gewesen, um ein Fouling bzw. Verschmutzen durch den Eintritt von Seewasser in die Einheiten vor einem Feuern zu verhindern.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet, die oben aufgeführten und weitere Nachteile der maritimen akustischen Vorrichtungen des Standes der Technik durch Vorsehen einer akustischen Quelle zu vermeiden, welche darauf gerichtet ist, die Techniken des Standes der Technik zur inneren Blasenunterdrückung zu verwirklichen. Deshalb kann die vorliegende Erfindung gemäß den Techniken verwendet werden, die z.B. in dem US-Patent 4,735,281 und der parallelen anhängigen US- Anmeldung 162,743 verwendet werden. Wenn diese Techniken angewendet werden, wird die Erzeugung eines starken Primärimpulses realisiert, wänrend das Vorhandensein eines Sekundärimpulses im wesentlichen reduziert oder elimiert wird.
Dieses Ziel wird durch eine akustische Quelle mit den Merkmalen gemaß Anspruch 1 erzielt.
Strukturell weist die vorliegende Erfindung im allgemeinen ein zylindrisches Gehäuse aut, welches in seinem Inneren zwei Kammern aufweist, die längs um eine Abtrennung oder Barriere gegenüber angeordnet sind. Diese Behälterkammern sind zum Wasser über Hauptöffnungen offen. Vorzugsweise sind diese Öffnungen dicht nahe der Abtrennung angeordnet. Indem sie so angeordnet sind, sind die Öffnungen einer Kammer dicht benachbart zu den Öffnungen der anderen Kammer. Beide Kammern sind so ausgelegt, daß sie Ladungen von Druckgas enthalten.
Teilweise in jeder dieser Kammern angeordnet ist ein Wechselschieber; der gleitbar an einer Welle gekoppelt ist, die selbst längs bezüglich ihrer Hauptachse durch das Gehäuse angeordnet ist. Eine Bewegung jedes Wechselschiebers wird durch Druckgas geregelt, das durch verschiedene Öffnungen oder Durchgänge bereitgestellt wird, die längs in der Welle angeordnet sind. Dieses Druckgas wird von Kompressoren oder anderen geeigneten Gasquellen geliefert, welche an der Oberfläche, z.B. auf einem seismischen Schiff, angeordnet sind. Ein Freisetzen oder ein Aktivieren des Gases wird vorzugsweise durch ein Magnetventil oder eine ähnliche Auslösevorrichtung gesteuert, die in dem Gehäuse angeordnet und fünktionsmäßig mit den Kammern gekoppelt ist. Der Betrieb bzw. die Funktion des Magnetventils oder der Auslösevorrichtungen wird elektronisch geregelt und an Bord des seismischen Schiffes überwacht.
Jeder Wechselschieber ist an einer axial angeordneten Welle montiert und gleitet relativ zu ihr. Vorzugsweise ist die Welle eine einstückige integrale Welle, die sich durch beide Kammern und die Abtrennung zwischen den Kammern erstreckt. Vorzugsweise ist die Welle mit Längsdurchgängen für die Gasströmung von Aaßenquellen in die Kammern ausgestattet.
Die einzelnen Wechselschieber weisen vorzugsweise ein hohles zylindrisches Element auf, das an einem Ende in einem vergrößerten Kolben und an seinem anderen Ende in einem Ventilelement mit noch größerem Durchmesser endet. Die axial innere Oberfläche des Ventilelementes verjüngt sich nach außen zu einem kleinen zylindrischen Kranz oder Kolben. Eine Ventiloberfläche ist zwischen dem Kranz und der Mittelachse des Ventilelementes angeordnet. Das Kolbenende jedes Wechselschiebers ist so angepaßt, daß er in fluiddichter Beziehung innerhalb der jeweiligen Behälterkammer gleitet. Der Kranz des Ventilelementes ist ebenfalls so angepaßt, daß er außerhalb von seiner Behälterkammer gleitet, jedoch nicht in einer fluiddichten Beziehung.
Um Luft oder ein anderes Gas in jede der zwei Kammern zu liefern, sind Durchgänge vorzugsweise direkt in der Welle vorgesehen, auf der die Wechselschieber gleiten. Jeder derartige Durchgang erstreckt sich von außerhalb der Kanone an einen gewählten Ort innerhalb der Kanone bzw. des Guns. Somit kann ein Durchgang Gas in Intervallen des Wechselschiebers und der zwei Kammern zuführen. Ein weiterer Durchgang kann Gas tragen, um die Bewegung des Generator- bzw. Erzeuger- Wechselschiebers auszulösen, und noch ein weiterer Durchgang, um den Unterdrücker-Wechselschieber in ähnlicher Weise auszulösen.
Im Betrieb läuft jeder Wechselschieber zwischen einer Sitz oder einer "Verschließ"-Position und einer Nichtsitz- oder "nichtverschlossenen" Position hin und her; wie sie durch das Handhaben und die Verteilung des komprimierten Gases durch das gesamte Kammersystem bestimmt ist.
Wenn ein Wechselschieber in einer "verschlossenen" oder Sitzposition ist, ist Gas in der dem Ventil zugeordneten Behälterkammer enthalten und unter Druck gesetzt. Bei Aktivierung bewegt sich der Wechselschieber schnell in eine "nichtverschlossene" oder Nichtsitzposition, wodurch das Druckgas aus der Kammer in das Wasser durch die Hauptöffnung in der Kammer freigegeben wird.
Die Freigabe von Druckgas wird vorzugsweise gemäß bestimmter Zeit-, Volumen-, Druck- und Entfernungsrestriktionen des Betriebes durchgeführt, wie es der Lehre in dem US-Patent 4,735,281 und der parallelen anhängigen US-Anmeldung 162,743 entspricht. Gemäß dieser Lehre erfüllt jedes Kammersystem einen bestimmten Zweck der Blasenerzeugung oder -einspritzung. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß die Betätigung des Wechselschiebers in einer ersten Kammer zur Freigabe oder Erzeugung einer Druckgasladung in das Wasser führt, was zu einem starken akustischen Primärimpuls führt. Die Aktivierung des Wechselschiebers in der zweiten Kammer führt zu der Einspritzung einer zweiten Gasladung in die Blase, welche durch die erste Ladung geschaffen wird, um so eine unerwünschte Oszillation dieser Blase zu unterdrücken. Deshalb wird das erste Kammersystem als eine Generator- bzw. Erzeugervorrichtung und das zweite Kammersystem als eine Einspritz- oder Unterdrückervorrichtung bezeichnet.
Im Betrieb bewirkt das Nichtsperren oder Nichtsitzen des ersten Wechselschiebers, daß die Erzeugervorrichtung eine rasch expandierende Blase mit einem starken Primärimpuls erzeugt. Der zweite Wechselschieber; wenn er nicht im Sitz ist, bewirkt, daß die Einspritzvorrichtung oder die Unterdrückervorrichtung als nächstes eine zweite Ladung Druckgas in die erste Blase aktiviert und direkt einspritzt, welche inzwischen die Öffnungen der zweiten Kammer umgibt. Eine innere Einspritzung wird somit bewerkstelligt, und zwar verbunden mit einer entsprechenden Reduzierung oder Eliminierung eines akustischen Sekundärimpulses, der abhängig von den Parametern des Volumens, der Zeit, des Druckes usw. ist, welcher beim Betrieb des Systems wie oben beschrieben beobachtet wird.
Sobald jede Kammer abgefeuert worden ist, wud ihr Wechselschieber in seine gesperrte oder Sitzposition zurückgeführt, um für eine frische Ladung von Druckgas bereit zu seln. Vorzugsweise ist jeder Wechselschieber derart ausgelegt, daß er vorgespannt ist, um in seine Sitzposition zurückzukehren, wenn der Gasdruck in seiner speziellen Behälterkammer ausreichend gefallen ist. Des weiteren wird das Vorspannen vorzugsweise pneumatisch durch das Anlegen von Gasdruck auf die Innenflächen innerhalb des Wechselschiebers bewerkstelligt. Wenn ein Wechselschleber in einer offenen Position ist, sind somit die inneren Abschnitte des Wechselschiebers dem Gasdruck ausgesetzt, welcher die axiale resultierende Kraft schafft, welche das Ventil zurück in seine geschlossene Position bewegt. Obwohl jede Kammer unabhängig abgefeuert werden kann, wird der jeweilige Wechselschieber automatisch in einen gesperrten Zustand nach einem derartigen Abfeuern zurückgeführt.
Die vorliegende Erfindung weist eine Anzahl von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik auf. Ein derartiger Vorteil ist die Fähigkeit der Erfindung, einen Zustand der Verfahren des Standes der Technik zur Blasenunterdrückung anzuwenden, indem Parameter der Zeit, des Volumens, des Druckes und der Entfernung verwendet werden. Insbesondere kann ein wünschenswerter starker Primärdruckimpuls ohne die Erzeugung eines unerwünschten Sekundärimpulses erzeugt werden.
Ein zweiter Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das relativ geringe Gewicht, die kompakte Größe der Vorrichtung, welches seine Nutzbarkeit und Handhabbarkeit in rauher See und unter rauhen Wetterbedingungen erhöht. In einer derartigen Weise kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eingesetzt, repariert und erneut angeordnet werden in einem Abfeuerzustand innerhalb des Wassers mit lediglich nominalem Aufwand und einem Minimum an Bordhebeausrüstung.
Ein dritter Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit der Vorrichtung, nach einem Anordnen in der maritimen Umgebung unter Druck gesetzt oder aktiviert zu werden, wobei somit Unfälle durch unbeabsichtigte Entladung an Bord reduziert werden. Infolge der Auslegung der vorliegenden Vorrichtung führt eine solche Anordnung nicht zu einem Fouling der Vorrichtung oder einer Reduzierung der Wirksamkeit.
Insbesondere ist jeder Wechselschieber und seine Kammer intern derart entlüftet, daß jegliche Flüssigkeit, die dort gefangen ist, leicht innerhalb einer kurzen Zeitperiode ausgespült werden kann. Im allgemeinen ist die gesamte Kanone im wesentlichen in der Lage zur Selbstspülung.
Ein noch weiterer Vorteil der Erfindung beinhaltet die Vielseitigkeit und Anwendbarkeit der Vorrichtung bei einer großen Breite seismischer Anwendungen. Indem die vorliegende Erfindung genutzt wird, ist es möglich, in Kombination oder einzeln eine Vielzahl von akustischen Impulsen, und zwar unterdrückte oder nichtunterdrückte, zu erzeugen, wie sie bei maritimen geophysikalischen Untersuchungen oder anderen Anwendungen nützlich sind.
Fig. 1 veranschaulicht eine Schnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung entlang der Hauptachse B- B.
Fig. 2 veranschaulicht eine detaillierte Schnittansicht der Einspritzvorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist, entlang der Hauptachse B-B.
Fig. 3 veranschaulicht eine detaillierte Schnittansicht der Hülse, wie sie an dem Körper befestigt sein kann.
Fig. 4 veranschaulicht eine detaillierte Schnittansicht des größeren Kolbens des Wechselschiebers, wie er im Inneren der größeren Kammer angebracht sein kann.
Fig. 5 veranschaulicht eine perspektivische Schnittansicht des Ringes.
Fig. 6 veranschaulicht eine detallierte Schnittansicht des kleineren Kolbens und seiner zugeordneten Kolbendichtung.
Fig. 7 veranschaulicht eine detaillierte ausemandergezogene Ansicht der Bauteile eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 8 veranschaulicht eine detaillierte Schnittansicht der Führungswelle relativ zu der Einspritzvorrichtungskammer.
Fig. 9 veranschaulicht eine detallierte Schnittansicht der Führungswelle relativ zu der Erzeugerkammer.
Fig. 10A bis 10G veranschaulicht eine Schnittansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung während verschiedener Stufen des Betriebs.
Fig. 11 veranschaulicht eine detaillierte Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung einer modifizierten Abschußkammer der Erzeugervorrichtung.
Fig. 12 veranschaulicht eine Perspektivansicht von eingelassenen Volumen, die so angepaßt sind, daß sie innerhalb der Abfeuerkammer der Einspritzvorrichtung vorgesehen sind.
Fig. 13 veranschaulicht eine detaillierte Schnittansicht der Einspritzvorrichtung unter Hinzufügung der eingelassenen Volumen.
Fig. 14 veranschaulicht eine Perspektivansicht eines Hülseneinschubteils, das so angepaßt ist, daß die Querschnittsfläche der Anslaßteile reduziert wird.
Fig. 15 veranschaulicht eine detaillierte Schnittansicht des Gehäuses einschließlich des Hülseneinschubteils.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine maritime akustische Quelle, die so ausgelegt ist, daß sie von einem seegehenden Schiff betätigt oder hinter ihm gezogen werden kann, um so eine seismische Bewertung von geologischen Formationen unter der Oberfläche zu ermöglichen. In einer derartigen Eigenschaft wird die akustische Quelle oder "das Air-Gun" oft ins Wasser und während ausgedehnter Perioden in kontinuierlichem Betrieb getaucht. Während eines derartigen Betriebes sendet die Vorrichtung eine Reihe von starken Primärimpulsen aus, deren Nachhall bzw. Zurückwerfen und Reflexion an Bord des seismischen Schiffes zur Auswertung der geologischen Formation gesammelt werden.
Die Verwendung starker akustischer Stoßwellen zum Analysieren von Schichten unter der Oberfläche ist im Stand der Technik bekannt. An Land werten Dynamitladungen oder andere Explosivstoffe, wie z.B. Nitroglycerin, oftmals verwendet, um eine starke akustische Welle oder einen starken akustischen Impuls zu erzeugen. Bei maritimen Anwendungen erzeugt eine explosive Entladung unter der Oberfläche oft eine "Blase" oder einen Bereich niedrigen Druckes mit einem Zentrum am Punkt der Explosion. Diese Blase expandiert rasch auf einen Enddurchmesser und kollabiert dann rasch. Dieses Zusammenfallen erzeugt einen unerwünschten Sekundärimpuls, dessen Vorhandensein die elementare Auswirkung der geologischen Formation stört.
Unter Verwendung der Beziehungen von Zeit, Druck und Volumen untereinander sind eine Vielzahl von Verfahren entwickelt worden, um die Unterdrückung dieser Sekundärimpulse anzusprechen. Die führende Lösung bezüglich dieses Problems ist in dem US-Patent 4,735,281 und der anhängigen US-Anmeldung 162,743 angesprochen, welche das Einspritzen einer Druckgasladung ins Innere dieser ersten oder Primärblase unter Verwendung von spezifischen Parametern beschreibt, um so eine wünschenswerte Unterdrückung oder Eliminierung des Sekundärimpulses zu erzielen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die speziell so ausgelegt ist, daß diese Technologie verwirklicht wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch für Anwendungen ausgelegt, wo keine Blasenunterdrückung erwünscht ist.
Wie in den auf Blasenunterdrückung gerichteten Materialien, auf die zuvor Bezug genommen wurde, gelehrt wird, kann das unerwünschte Sekundärsigual oder der Sekundärimpuls, welcher durch Reifung der Blase im Ergebnis der Erzeugung des Primärimpulses erzeugt wird, wesentlich reduziert oder sogar eliminiert werden durch Einspritzen einer zweiten Ladung von Druckgas ins Innere dieser Blase und durch zeitliches Abstimmen der Einleitung und Dauer der Einspritzung, um so im wesentlichen einen hydrostatischen Druck im Inneren dieses Bereiches in dem Moment zu etablieren, bei dem das Volumen des Bereiches seinen maximalen Wert erreicht.
Eine adäquate und optimale Verwirklichung eines derartigen Verfahrens setzt im allgemeinen das Vorhandensein der nachfolgenden zwei Bedingungen voraus:
(a) das Freisetzen einer zweiten Ladung von Druckgas muß vom Freisetzen der ersten Ladung verzögert sein, welche zu der Erzeugung des Primärdruckimpulses führt; und
(b) die Dauer der zweiten Freigabe von Druckgas - oder Einspritzung - muß präzise zeitlich abgestimmt sein. Wenn eine minimale eingespritzte Energie genutzt wird (ein im allgemeinen bevorzugter Zustand), ist diese Dauer vergleichsweise kurz: geringer als 0,2 T wobei T die Periode der Blase ist, die durch die erste Ladung erzeugt wird.
Ein Erfüllen der zuvor erwähnten Bedingungen der Blasenunterdrückung schränkt notwendigerweise den Entwurf einer arbeitsfähigen Vorrichtung ein. Um derartige Zustände auszunutzen, schließt jedoch ein derartiger Apparat notwendigerweise eine Erzeugervorrichtung zum Emittieren des Primärgasimpulses und eine Einspritzvorrichtung oder Unterdrückungsvorrichtung zum Emittieren der zweiten Gaseinspritzung ein.
Wenn eine Hochdruckladung, welche in der Erzeuger-Behälterkammer enthalten ist, explosionsartig im Wasser freigegeben wird, um einen kraftvollen Primärimpuls zu erzeugen, erfährt das die Erzeugervorrichtung unmittelbar umgebende Wasser einen raschen, großen Druckanstieg. Wenn eine Blasenunterdrückung erwünscht ist, muß eine Sekundärgaseinspritzung im Inneren des Hohlraumes durchgeführt werden, der durch die anfängliche Freigabe gebildet wird. Gemäß den bevorzugten Verfahren, wie oben beschrieben, muß eine derartige Einspritzung auch direkt in diesem Hohlraum ausgeführt werden. Um diese Anforderung einer "direkten Einspritzung" zu erfüllen, muß die Einspritzvorrichtungs-Behälterkammer notwendigerweise dicht in der Nähe der Erzeugervorrichtung angeordnet sein. Wenn sie so angeordnet ist, erfährt die Einspritzvorrichtung ebenfalls diesen starken Druckanstieg, der durch die Erzeugervorrichtung geschaffen wird.
Um effektiv zu funktionieren, muß die Einspritzvorrichtung jedoch, welche wie die Erzeugervorrichtung eine Ladung Druckgas enthält, vollständig abgedichtet bleiben, bis sie aktiviert wird. Diese Dichtung wird normalerweise über ein Einspritzventil betätigt. Ein Ausfall dieses Eiuspritzventils, welches die Druckladung vollständig beinhalten muß, kann die Zeitabstimmung der Einspritzung nachteilig beeinflussen. Um eine optimale Blasenunterdrückung zu gewährleisten, muß deshalb das Einspritzvorrichtungs-Ventilelement im wesentlichen bezüglich der Außendrücke und insbesondere bezüglich "Überdruck", wie z.B. den Drücken, die von der Erzeugervorrichtung stammen, nicht ansprechen. Diese Überdrücke können wesentlich sein, und zwar insoweit als die Druckladung in einer Erzeugervorrichtung größer als 13,7 MPa (2000 PSI) ist.
Um die Drücke vorteilhaft zu nutzen, die durch die Erzeugereinrichtung bei Freigabe ihrer Druckladung erzeugt werden, z.B. größer als 13,7 MPa (2000 PSI), sollte das Ventilelement der Einspritzvorichtung derart sein, daß ein Anlegen dieses "Überdruckes" die Ventildichtung bei Einführen des raschen Aaßendruckanstiegs abgedichtet bzw. angezogen wird. Somit muß das Ventilelement der Einspritzvorrichtung im allgemeinen ein Dichtungselement aufweisen, das am Ort bezüglich des Äußeren der Kammer gehalten ist. Um Platz zu sparen, sollte die Einrichtung zum Halten dieses Ventils am Ort, um das Ventil zu bewegen und um es in seine ursprüngliche Position zurückzuführen, körperlich in der Behälterkammer selbst angeordnet sein. Indem es so angeordnet ist, können die Ziele von sowohl einem sicheren Abschluß als auch der Platzökonomie verwirklicht werden.
Bezuguehmend auf den zweiten Zustand der idealen Blasenunterdrückung, wie oben beschrieben, ist gefunden worden, daß zur Optimierung der Verwirklichung der Techniken zur Blasenunterdrückung des Standes der Technik z.B. (a) zur Nutzung des Minimalwertes der eingespritzten Energie; und (b) zum Aufstellen eines Verhältnisses Blasen-zu-Primärimpuls von etwa 5% oder weniger; muß die Einspritzung der zweiten Ladung (oder der Ladung der Unterdrückungsvorrichtung) direkt in die Blase eingespritzt werden, welche durch die Erzeugervorrichtung geschaffen ist. Der Begriff "direkt", wie er hier verwendet wird, bedeutet, daß die zweite Gasladung, die zum Aufstellen des hydrostatischen Druckes im Inneren der Blase verwendet wird, weder in das Wasser und in Richtung auf das Innere der Blase reflektiert wird, noch übertragen wird, und zwar selbst nicht in einem geringen Maße in eine Zwischenkammer; bevor sie ins Innere der Blase freigegeben wird.
Die obige Diskussion der direkten Einspritzung setzt unter anderem voraus, daß die Blase, welche durch die Freigabe der ersten Ladung erzeugt wird, vollständig die Gasauslässe oder Hauptöffnungen der zweiten Kammer oder der Unterdrückungsvorrichtung umgibt. Für einen gegebenen Abstand zwischen den Hauptöffnungen der Erzeugervorrichtung und den Hauptöffnungen der Unterdrückervorichtung kann die Blase, welche durch die erste Ladung (Erzeugervorrichtung) erzeugt wird, die Hauptöffnungen der Unterdrückervorrichtung umgeben oder nicht. Wenn solche Quellen des Standes der Technik verwendet werden, so folgt, daß sie nicht nutzbar sind, um eine gleichmäßige oder effiziente Blasenunterdrückung in allen Abfeuertiefen zu erzielen. Es ist daher ein wichtiger Aspekt der Erfindung, daß die Hauptöffnungen der Unterdrückervorrichtung so nahe wie möglich bezüglich der Hauptöffnungen der Erzeugervorrichtung angeordnet werden, so daß die Blase, die durch die Erzeugervorrichtung geschaffen wird, vollständig die Öffnungen der Unterdrückervorrichtung in einem breiten Bereich von Abfeuertiefen umgibt.
In dieser Hinsicht ist es wichtig, daß die Hauptöffnungen der Erzeugervorrichtung und der Einspritzvorrichtung vorzugsweise an einem Ende der Erzeugervorrichtung und der Einspritzvorrichtung angeordnet sind. In einer derartigen Weise sind die Hauptöffnungen nach der Montage Endean-Ende angeordnet.
Zusätzlich wird das Öffnen der Hauptöffnungen vorteilhafterweise unabhängig voneinander ausgelöst, so daß der Moment, bei dem die Einspritzung beginnt, optimal eingestellt oder abgestimmt werden kann, wenn sich die Abfeuerzustände ändern (d.h. der Luftdruck oder die Abfeuertiefe usw.). Ein derartiges unabhängiges Auslösesystem ermöglicht es dem Bediener auch, nur eine der zwei Behälterkammern zu verwenden.
Beispielsweise könnten zwei Magnetventile verwendet werden, wobei jedes ein Wechselventil auslöst.
Des weiteren sind z.B. die oben aufgeführten Magnetventile und die elektrischen Abfeuerleitungen, die verwendet werden, um diese Ventile zu aktivieren, sowie die flexiblen Leitungen, durch die das Druckgas der Kanone zugeführt wird, vorzugsweise mit der Kanone an dem gleichen Ende verbunden, wodurch die Biegespannungen und der Verschleiß minimiert werden, denen diese Leitungen ausgesetzt sind, wenn die Kanone unter Wasser gezogen bzw. geschleppt wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in Fig. 1 veranschaulicht, definiert ein zylindrisches Gehäuse 4 in seinem Inneren zwei Behälterkammern 6 und 6', die längs um eine Abtrennung bzw. Unterteilung oder Barriere 10 angeordnet sind. In Fig. 1 nimmt die Behälterkammer 6 die Erzeugervorrichtung auf, und die Behälterkammer 6' nimmt die Unterdrücker- oder Einspritzvorrichtung auf. Als solche ist die Kammer 6 normalerweise kleiner als die Kammer 6', obwohl es in Betracht kommt, daß diese relativen Beziehungen in Abhängigkeit von Betriebsparametern variieren können.
Die Behälterkammern 6 und 6' stehen mit der maritimen Umgebung 2 über zwei oder mehr Gruppen von Hauptöffnungen 99 und 99' und Hilfsöffhungen in Verbindung, welche Öffnungen oder Entlüftungen 12 und 12' sind, die in den Wänden des Gehäuses 4 angeordnet sind. Vorzugsweise sind zwei oder mehr derartige Öffnungen oder Entlüftungen pro Kammer vorgesehen, wobei die Öffnungen seitlich gleich um den Umfang des Gehäuses 4 angeordnet sind, um so den Rückstoß der Vorrichtung auszugleichen, wenn die Primär- oder Sekundärgasladungen freigesetzt werden, wie es hier nachfolgend beschrieben wird. Die Hauptöffnungen 99 und 99' beider Kammern 6 und 6' sind vorzugsweise in dichter Nähe zueinander angeordnet. In einer derartigen Art kann die innere Einspritzung bei einer Vielzahl von Drücken und Tiefen gemaß Verfahren und Prinzipien der Blasenunterdrückung des Standes der Technik ausgeführt werden.
Das Gehäuse 4 definiert vorzugsweise erste Bohrungen 14 und 14' direkt nahe der Abtrennung 10 und zweite Bohrungen 16 und 16', welche mit den ersten Bohrungen 14 und 14' in Verbindung stehen und innerhalb der Behälterkammern 6 bzw. 6' angeordnet sind. Die zweiten Bohrungen erstrecken sich nach außen in Richtung des Endes des Gehäuses 4, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Bezugnehmend auf Fig. 1 sind teilweise in jeder der Kammern 6 und 6' Wechselschieber 20 und 20' angeordnet. Die Wechselschieber 20 und 20' sind gleitbar mit der Führungswelle 22 gekoppelt, welche längs durch das Gehäuse 4 um die Hauptachse B angeordnet ist. Wie veranschaulicht ist die Welle 22 verbindend durch die Abtrennung 10 angeordnet, um so eine Fluidkommunikation zwischen den Behälterkammern 6 und 6' herzustellen, wie es nachfolgend beschrieben wird.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist die Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung vorzugsweiese größer als die Behälterkammer 6 der Erzeugervorrichtung. Es ist jedoch sowohl bei der Erzeugervorrichtung als auch bei der Einspritzvorrichtung bevorzugt, daß die Wechselschieber 20 und 20' identische Abmessungen haben. Jeder Wechselschieber ist gleitbar und dichtend Kopf an Kopf an gegenüberliegenden Enden der Welle 22 montiert, wo er eine kolbenartige Bewegung in einer Längsrichtung koaxial zu der Hauptachse B des Gehäuses 4 bei Freigabe einer Gasladung ausführen kann. Die Längsbewegung der Wechselschieber 20 und 20' ist in den Fig. 10A bis G veranschaulicht.
Bezugnehmend auf die Einspritzvorrichtung, die in Fig. 2 veranschaulicht ist, ist der Wechselschieber 20' vorzugsweise aus einem großen Kolben oder einem Ventil 30' und einem kleineren Kolben 40' aufgebaut. Der größere Kolben 30' ist so angepaßt, daß er in der großen Bohrung 40' außerhalb der Behälterkammer 6' hin und her laufen kann, während der kleinere Kolben 40' in der kleineren Bohrung 16' hin und her läuft. Der große und der kleine Kolben sind in beabstandeter Beziehung durch ein hohles Verbindungselement oder eine Welle 50' verbunden. Die Verbindungswelle 50' in Kombination mit der Führungswelle 22 bildet eine Ringbohrung oder eine Rückkehrkammer dazwischen. Diese Rückkehrkammer ist mit 52' in der Einspritzvorrichtungskammer 6' und mit 52 in der Erzeugervorrichtungskammer 6 bezeichnet. Eine auseinandergezogene Ansicht des integralen Wechselschiebers einschließlich des großen Kolbens, kleineren Kolbens und der Verbindungswelle ist unter Bezuguahme auf Fig. 7 ersichtlich. Wie veranschaulicht sind die Wechselschieber 20 und 20' aus einem Stück aufgebaut, um so eine maximale strukturelle Integrität zu erzielen.
Bezugnehmend erneut auf Fig. 2 und die Fig. 10A bis G können die Wechselschieber 20 oder 20' entweder eine "gesperrte" oder "ungesperrte" Position innerhalb ihrer jeweiligen Kammern 6 und 6' einnehmen. Bezuguehmend auf die Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung ist der kleinere Kolben 40' in einer ersten oder "gesperrten" Position über die Welle 22 zurückgezogen, um so im wesentlichen die kleinere Bohrung 16' auszufüllen und einen Kontakt mit dem fernen Ende oder der Bodenwand 60' der Behälterkammer 6' herzustellen. Der interproximale Bereich zwischen der Unterbringungsseite 41' des kleineren Kolbens 40' und dem fernen Ende 60' der kleineren Bohrung 16' definiert eine Auslösekammer 65' der Einspritzvorrichtung, deren Betrieb nachfolgend hier diskutiert wird.
Der kleinere Kolben 40' ist sowohl gleitbar als auch abdichtbar in der kleineren Bohrung 16' durch eine Dichtung 42' angeordnet und ist gleitbar und dichtbar um die Welle 22 durch eine Dichtung 44' angeordnet. Eine detaillierte Ansicht der Dichtung 42' (und der identischen Dichtung 42) ist unter Bezugnahme auf Fig. 6 ersichtlich. Im Betrieb laufen die Wechselschieber 20 und 20' durch die Behälterkammern 6 und 6' viele Male pro Minute hin und her; wodurch eine starke Dichtungslast auf alle Dichtungskomponenten ausgeübt wird. Da der Wechselschieber 20' und somit der Kolben 40' unter Vorhandensein von Wasser - gewöhnlich Salzwasser - arbeitet, können Dichtungsschmierstoffe im allgemeinen nicht verwendet werden, um die Position der verschiedenen Dichtungen an ihren zugeordneten Komponenten unterstützend beizubehalten. Infolge des Fehlens derartiger Schmierstoffe sowie der Dichtlasten, die mit dem Betrieb des Air-Guns verbunden sind, haben sich konventionelle O-Ring-Dichtungen als unpraktisch erwiesen. Die Dichtung 42' stellt ein Dichtungssystem dar; das so ausgelegt ist, daß eine adequate Dichtung unter derartigen rigorosen Bedingungen geschaffen wird.
Die Dichtung 42' besteht im allgemeinen aus einem O-Ring 47' und einer Kappendichtung 48', wobei die Kombination so ausgelegt ist, daß sie zwischen Lagerringe 46' in einem speziell entworfenen Schlitz, welcher in dem äußeren Durchmesser des Kolbens 40' ausgebildet ist, paßt.
Bezuguehmend auf Fig. 2 und 4 wird die Unterbringungsseite bzw. Einschließungsseite 32' des größeren Kolbens 30' in einer "gesperrten" oder Sitzposition gegen die Unterbringungsdichtung 94' gezogen, um eine Behäiterkammer zu bilden. Bezuguehmend auf die Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung, wie in Fig. 2 veranschaulicht, weist die Behälterkammer 6' im allgemeinen eine innere Abfeuer-Unterkammer 80A und eine äußere Abfeuer-Unterkammer 80B auf. Die Unterkammern 80A und 80B stehen über eine interne Mundöffnung bzw. ein internes Portal 84 in Verbindung, wodurch dazwischen ein Druckausgleich zugelassen ist.
Bezuguehmend auf Fig. 2 ist der größere Kolben oder das Ventil 30' gleitbar und abdichtend um die Führungswelle 22 derart angeordnet, daß in der Rückführkammer 52' der Druck aufrechterhalten wird, wenn der Wechselschieber 20' entlang der Welle 22 zwischen einer "gesperrten" und einer "ungesperrten" Position sich hin und her bewegt. Wie in den Fig. 2 und 4 dargestellt, ist der größere Kolben 30' gleitbar, jedoch vorzugsweise nicht abdichtend an seiner äußeren Peripherie in der Kammer 14' angeordnet. Dieses Fehlen einer Kontaktdichtungsanordnung zwischen dem Kolben 30' und der Bohrung 14' ermöglicht es dem Wechselschieber 20', sich mit einer größeren Geschwindigkeit in Richtung auf die Abtrennung bzw. Unterteilung 10 bei Betätigung zu bewegen. Eine teilweise Dichtwirkung wird trotzdem durch die Metall/Metall-Passsung enger Toleranz der Peripherie des größeren Kolbens 30' in der größeren Bohrung 14' geschaffen, wie es nachfolgend beschrieben wird, wodurch eine unterdrucksetzbare Abfeuerkammer 80 gebildet wird.
Es soll mit umfaßt sein, daß das Gehäuse 4 aus einer Anzahl verschiedener Komponenten bestehen kann, die entfernbar zusammen verbunden sind, um eine Inspektion und Reparatur zu unterstützen. Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 7 weist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Gehäuse 4 einen Hohlzylinder einschließlich einer Vielzahl von Öffnungen 12 und 12' auf, die sehr nahe der Unterteilung 10 angeordnet sind und um seinen Zwischen- oder Mittelabschnitt grob angeordnet sind. Bezugnehmend auf Fig. 1 definiert ein Ende des Gehäuses 4 ein stehendes Ende 230, wobei das andere Ende ein ziehendes Ende 240 definiert. Bei einem bevorzugten Ansführungsbeipiel weist der Teil des Gehäuses 4, welcher das stehende Ende 230 einschließt, im allgemeinen die Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung auf, während das ziehende Ende 240 die Behälterkammer 6 für die Erzeugervorrichtung einschließt, wie es gezeigt ist.
Bei der Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung wird die Ausbildung der kleineren Bohrung 16' vorzugsweise durch Einfügen einer zylindrischen Hülse 120' erzielt. Siehe Fig. 2 und 7. Bezugnehmend auf die Behälterkammer 6' für die Einspritzvorrichtung, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist, bildet die Hülse 120' in Kombination mit der Größe des inneren Durchmessers der Kammer 6' die Abfeuer-Unterkammer 80B. Die Abfeuerkammer 80B ihrerseits steht mit der Kammer 80A über das Portal 84, wie zuvor beschrieben, in Verbindung.
Bezuguehmend auf die Fig. 1, 3 und 7 ist die Hülse 120' vorzugsweise mit dem Gehäuse 4 über eine C-Klemmenanordnung 220' gekoppelt, welche durch Befestiger 222' befestigt ist. Befestigungslaschen 224' (Fig. 7) können in die Klemmanordnung 220' einbezogen sein, um eine Sekundäreinrichtung zum Verpacken, Anheben oder Schleppen zu schaffen.
Um eine Gas- oder Fluidströmung zwischen der Hülse 120' und dem Gehäuse 4 während des Betriebs zu verhindern, sind beide Enden der Hülse 120' mit spezialisierten Dichtflächen versehen. Bezugnehmend auf die Fig. 2 bis 4 und 7 weisen die Dichtflächen 122' vorzugsweise zwei Radialnuten 140' und 142' auf, die entlang des äußeren Durchmessers der Hülse 120' ausgebildet sind und in dichter Anordnung, wie veranschaulicht, angeordnet sind. Die äußere Nut 142' ist mit einem O-Ring 143 oder einer anderen geeigneten Hochdruckdichtung versehen, um eine gasdichte Passung zwischen der Hülse 120' und dem Gehäuse 4 zu erzeugen. Wie veranschaulicht ist die innere Nut 140' direkt nahe der Hochdruckgasströmung von der Kammer 80B, ist jedoch vorzugsweise nicht mit einem Dichtungselement versehen. Dieser Typ einer Dichtungsanordnung ist wünschenswert, um die Gasgeschwindigkeit oder die Änderung des Fluiddruckes, welcher auf die Dichtung 143' wirkt, zu reduzieren. Druckaufbau und Druckabbau an der Dichtung 143' wird durch die Nut 140' gedämpft. Somit wird die Rate, mit welcher sich der Gas- oder Fluiddruck an der äußeren Dichtung 143' ändert, minimiert, was zu einer besseren Dichtungsumgebung führt.
Bei beiden Wechselschiebern 20 und 20' ist der größere Kolben oder das Ventilelement 30 so ausgelegt, daß eine Anzahl von Zielen verwirklicht wird, welche notwendig sind, um einen maximalen akustischen Primärimpuls zu erzeugen, während die Prinzipien einer Blasenunterdrückung optimiert werden. Bezugnehmend auf Fig. 4 ist die Anordnungsseite bzw. Einschließungsseite 32' des größeren Kolbens 30' so ausgebildet, daß die Antriebswirkung des Druckgases, welches in der Behälterkammer 6 enthalten ist, maximiert wird, um dadurch den größeren Kolben 30' und damit den Wechselschieber 20' aus einer "gesperrten" in eine "ungesperrte" Position zu bewegen, womit eine Druckgasladung direkt in das Wasser freigegeben wird. Die Anordnungs- bzw. Einschließungsfläche 32' des größeren Kolbens 30' weist eine geneigte innere Fläche 33' nahe der Hülse 50', eine parallele Fläche 34' relativ zur Unterteilung 10 und eine äußere rückwärts gekrümmte Fläche oder Lippe 35' auf. Die tassenartige Einschließungsfläche 32', welche aus diesen drei Flächen resultiert, maximiert den Antriebseffekt des Druckgases auf die Oberfläche 32'. Somit wird bei Betätigung eine maximale Wechselschiebergeschwindigkeit bewirkt. Zusätzlich verteilt die gekrümmte Oberfläche 32' der Lippe 35' die Gasströmung, welche darauf wirkt, effektiv; was zu einer teilweisen "Strahlumkehr" führt. Diese Verteilung der Gasströmung reduziert in starkem Maße den Rückstoß der Vorrichtung bei Aktivierung.
Der Vorderabschnitt 36' des Kolbens 30' ist so ausgebildet, daß sein Aufschlag auf die Unterteilung 10 minimiert wird. In einer solchen Art kann die Gesamtlebensdauer beider Komponenten stark erhöht werden. Bezuguehmend auf Fig. 4 definiert der größere Kolben 30' an seiner Vorderabmessung einen eingelassenen Abschnitt 37', der zwischen einem äußeren Stoßring 38' und einer Kolbenspitze 39' angeordnet ist. Der Ring 38' und die Spitze 39' definieren Führungsflächen, die im allgemeinen parallel zur Unterteilung 10 sind. Die abgesetzte Ausführung des Vorderabschnittes 36' ermöglicht das Ansammeln einer Wassermenge oder einer -tasche, wenn sich der Kolben 30' längs entlang der Welle 22 in Kontakt mit der Unterteilung 10 bewegt. Diese Wasseransammlung oder die -tasche wirkt als ein hydraulischer Stoßdämpfer oder Dämpfer; wenn der größere Kolben 30' die Unterteilung 10 berührt und auf sie aufschlägt.
Es soll festgestellt werden, daß, bevor die stoßdämpfende oder dämpfende Wirkung, welche durch die Oberfläche 36' geschaffen wird, merkbar die Längsgeschwindigkeit des Wechselschiebers 20' bei Betätigung beeinflußt, Druckgas in der Behälterkammer 6' (oder 6, wenn die Rede von der Behälterkammer der Erzeugervorrichtung ist) bereits im wesentlichen freigegeben worden ist. In einer solchen Art müssen das wünschenswerte akustische Leistungsverhalten und Blasenunterdrückung nicht geopfert werden, um eine Langlebigkeit der Ausrüstung zu erhalten.
Um die Ausrichtting der Wechselschieber 20 und 20' entlang der Welle 22 während des Hin- und Herbewegens beizubehalten, sind die Wechselschieber 20 und 20' mit Lagern 91' versehen (Fig. 2 und 9). Diese Lager weisen vorzugsweise ein nichtkomprimierbares Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten auf.
Wie dargestellt sind die Lager 91' neben einem Dichtungselement 93' angeordnet. Um die Lager 91' vor abrasiven oder korrosiven Effekten von schlammigem oder sandhaltigem Wasser zu schützen, ist ein "Wischer"-Ring 90' vorzugsweise an dem Führungsrand des größeren Kolbens 30' vorgesehen. Im Betrieb wischt der Ring 90' alle Partikel weg, die zwischen den Wechselschieber und der Welle gequetscht werden könnten.
Um Schaden an den Kontaktflächen zu vermeiden, insbesondere für den Wellenring 38' und die Spitze 39' des Vorderabschnittes 36' bei zufälliger Entladung ihrer Vorrichtung hinaus in die maritime Umgebung, z.B. wenn die Vorrichtung sich entlädt, während sie an Bord des seismischen Schiffes ist, kann eine O-Ring-Anordnung 92' an dem Kontaktbereich der Welle 22 neben der Unterteilung 10 angeordnet sein, wie in Fig. 2 gezeigt.
Es ist wünschenswert, daß der größere Kolben 30, der an beiden Behälterkammern 6 und 6' angebracht ist, in der Lage ist, eine Reihe von wiederholbaren, dicht beabstandeten Entladungen von Druckgas erzeugen kann. Um die Totzeit zwischen jeder Entladung zu minimieren, muß deshalb eine Einrichtung vorhanden sein, um den Wechselschieber 20 schnell wieder zu sperren. Um ein derartiges Wiedersperren zu bewirken, muß Druckgas oder -fluid, das in der Behälterkammer 6' oder 6 bleibt, am größeren Kolben 30 vorbei bei Zurückziehen oder Wiedersperren des Wechselschiebers 20 abgelassen werden. Bezuguehmend auf Fig. 4 wird dieses Ziel durch die Auslegung der Abmessung des äußeren Durchmessers oder der Peripherie 41' des größeren Kolbens 30' bezüglich der inneren Dichtfläche 13' der Bohrung 14' realisiert. Wie zuvor erwähnt, berührt der Kolben 30' vorzugsweise den Innendurchrnesser 13' der Bohrung 14' nicht abdichtend. Anstelle dessen wird eine Metall/Metall-Passung enger Toleranz zwischen diesen zwei Komponenten erzielt.
Ein derartiger Entwurf erlaubt eine nominelle Gas- und Fluidentweichung an dem größeren Kolben vorbei während des Druckaufbauprozesses, wie es durch Pfeil A in Fig. 4 gezeigt ist. Eine derartige Entweichung ist jedoch nicht signifikant vom Aspekt einer Verminderung der Natur der Druckladung in den Behälterkammern 6' und 6, da ein derartiges Entweichen wesentlich geringer ist als die Rate der Druckgaszuführung in derartige Behälterkammern, wie es nachfolgend diskutiert wird. Eine derartige Metall/Metall-Dichtung läßt jedoch ein günstiges und oft ausreichendes Entweichen von Gas und Fluid über die Dichtungsfläche, die zwischen dem Kolben 30' und der Bohrung 14' (und 14, wenn von der Erzeugervorrichtung gesprochen wird) ausgebildet ist, beim erneuten Sperren zu, so daß während des Sperrvorganges den Behälterkammern kein zusätzlicher Gas- oder Fluiddruck zugeführt wird.
Bei einigen Anwendungen wird davon ausgegangen, daß eine derartige nominelle Gas- oder Fluidentweichung der Verringerung des Rückziehens des Wechselschiebers 20' sich überlagern könnte, wodurch so eine erwünschte Betätigungsrate für die Behälterkammer 6' verhindert wird. Um die Betätigung des Wechselschiebers 20' in eine gesperrte Position in derartigen Umständen zu beschleunigen, kann eine größere Bohrung 14' mit einem entfernbarem Ablaßring 100 vorgesehen sein, wie es in den Fig. 4 und 5 gekennzeichnet ist. Bezuguehmend auf Fig. 5 ist der Ablaßring 100 im allgemeinen L-förmig im Entwurf, wobei der Lippenoder Lippenfasenabschnitt 102 des Ringes 100 einen Sitz für die Lippe 35' des Kolbens 30' bildet. Die Seitenwand 104 des Ringes 100 ist mit einer Reihe von flachen Längsnuten 106 versehen, die regelmäßig um deinen inneren Durchmesser beabstandet sind. Diese Nuten 106 kontaktieren die Lippe 102 und öffnen sich in Hilfsöffnungen oder Ablaßöffnungen 12', wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Nutzung des Ringes 100 in Verbindung mit dem größeren Kolben 30 läßt immer noch die Beibehaltung eines gewünschten Fluid- oder Gasdruckes in der Behälterkammer 6, wie zuvor beschrieben, zu. Die Nuten 106 im Ablaßring 100 ermöglichen es jedoch, daß der Wechselschieber 20' leichter in eine gesperrte Position zurückgezogen wird, indem Druckgas oder -fluid, das in der Behälterkammer 6' verbleibt, leichter am Kolben 30' vorbei in den Abfeuerraum 13' abgelassen wird.
Wie er ausgelegt ist, ist der Ring 100 ein Verschleißteil, das so ausgelegt ist, daß die wiederholte hydraulische Reibung des wiederholten Betriebs aufgenommen wird. Als solches wird ins Auge gefaßt, daß der Ring 100 nach einer Betriebsperiode entfernt werden muß. Neben weiteren Funktionen, wie zuvor beschrieben, kann die Lippe 102 ohne die Notwendigkeit spezieller Werkzeuge entfernt werden. Um die Notwendigkeit einer häufigen Auswechslung zu verringern, ist der Ring 100 vorzugsweise aus Schiffsbronze oder Beryllium ausgebildet.
Der Betrieb der vorliegenden Vorrichtung wird über die Handhabung und die Freigabe von Druckgas oder -fluid in und von verschieden abgedichteten Bauteilen oder Kammern, die innerhalb des gesamten Gehäuses 4 ausgebildet sind, ausgeführt. Diese Gashandhabung wird in großem Maße durch Leiten von Gas durch die Welle 22 ausgeführt, die nicht nur als eine Führung für die Wechselschieber 20 und 20' wirkt, sondern auch als eine Gasleitung. Bezugnehmend auf Fig. 1, 8 und 9 ist die Welle 22 längs durch die Unterteilung 10 um die Achse B-B angeordnet. Wie veranschaulicht, definiert die Welle 22 vorzugsweise zwei ununterbrochene einstückige Segmente über ihre Länge. An ihren Anschlußenden definiert die Welle 22 Segmente kleineren Durchmessers 24 und 24', wobei diese Segmente mit dem Segment 26 größeren Durchmessers, welches um seinen Mittelabschnitt angeordnet ist, integriert sind. Das Segment 26 größeren Durchmessers ist im allgemeinen in den größeren Bohrungen 14 und 14' angeordnet, wie in Fig. 1 veranschaulicht. Wie es ebenfalls veranschaulicht ist, ist das Segment 24 kleineren Durchmessers im allgemeinen in den kleineren Bohrungen 16 und 16' angeordnet. Um Festigkeit und Kontinuität der Fluidströmung dahindurch zu gewährleisten, ist die Welle 22 vorzugsweise einstückig ausgebildet.
Die unterschiedliche Form der Welle 22, wie oben beschrieben, ist im Hinblick auf die Hin- und Herbewegung oder das erneute Sperren der Wechselschieber 20 und 20' nach einer Betätigung wichtig. Bezugnehmend auf die Fig. 8 und 9 sind der größere Kolben 30 und der kleinere Kolben 40 in beabstandeter Beziehung über die Verbindungswelle 50 miteinander verbunden. Die Verbindungswelle 50 und die Führungswelle 22 definieren zusammen die Rückführkammer 52' für die Einspritzvorrichtung und die Rückführkammer 52 für die Erzeugervorrichtung. Wie es am besten durch Bezug auf Fig. 10 ersichtlich ist, ist die Konfiguration und die Größe der Kammer 52 variabel in Abhängigkeit von der Längsposition des Wechselschiebers 20 um die Welle 22. Wenn der Wechselschieber 20 in einer "gesperrten" Position ist, ist die Welle 50 im wesentlichen um die Abschnitte 24 kleineren Durchmessers der Welle 22 angeordnet und definiert deshalb eine Rückführkammer 52 maximalen Volumens. Wenn der Wechselschieber 20 in Richtung auf die Unterteilung 10 betätigt wird, bewegt sich der Wechselschieber 20 entlang des Abschnittes größeren Durchmessers der Welle 22, wodurch das Gesamtvolumen der Rückführkammern begrenzt wird und eine Situation höheren Druckes darin geschaffen wird.
Die variable Geometrie der Rückführkammern 52 und 52' dient als eine Form einer allmählichen Dämpfungskraft für die Bewegung der Wechselschieber 20 und 20' in Richtung auf die Unterteilung 10. Eine derartige Dämpfungskraft kombiniert sich mit der Dämpfungswirkung, welche durch den Vorderabschnitt des Wechselkolbens 30 und 30' geschaffen wird, wie oben beschrieben, um den Bauteilverschleiß zu minimieren. Diese Dämpfungskraft wird jedoch nur maximiert, wenn die Wechselschieber 20 und 20' im wesentlichen einen vollen Hub erzielt haben und Druckgas über die Hauptöffnungen 99 und 99' freigegeben haben.
Am wichtigsten ist, daß die Rückführkammern 52 und 52' dazu dienen, die Wechselschieber 20 und 20' in ihre "gesperrte" Position nach einer Betätigung zurückzuführen. Bezuguehmend auf die Behälterkammer 6 für die Erzeugervorrichtung ist, wenn der Wechselschieber 20 in seiner "gesperrten" oder Sitzposition ist, der Gasdruck im Inneren der Kammer 52 im wesentlichen gleich dem, der in der Behälterkammer 6 vorhanden ist, wie es nachfolgend beschrieben wird. Wenn der Wechselschieber 20 betätigt wird, bewegt er sich rasch in Richtung auf die Unterteilung 10, was ein Hochdruckgas über die Hauptöffnung 99 und in das Wasser 2 über die Öffnungen 12 ausstößt. Wenn die Behälterkammer 6 evakuiert wird, enthält sie im wesentlichen einen niedrigeren Druck als in der Rückführkammer 52, welche nun weiter durch eine Verringerung im Volumen unter Druck gesetzt ist. Infolge der Differenz des Durchmessers der Wellenabschnitte 24 und 26 wird der Wechselschieber 20 längs nach innen in Richtung auf die Behälterkammer 6 entlang der Welle 22 gedruckt, womit er eine wieder gesperrte Position annimmt.
Die genaue Geschwindigkeit des Wiederabsperrprozesses, wie oben beschrieben, ist von der Durchmesserdifferenz zwischen den Wellenabschnitten 24 und 26 und von dem Entweichen von Fluid und Gas an dem äußeren Durchmesser 39 des unteren Kolbens 30 vorbei abhängig, wie zuvor beschrieben. Im gewöhnlichen Fall wird ein derartiges erneutes Sperren jedoch in der Größenordnung von 0,6 Sekunden bewirkt.
Wie festgestellt dient die Welle 22 als eine Leitung für eine Druckgasströmung durch abgedichtete Abteilungen in beiden Kammern 52 und 52' und von dort in die Behälterkammern 6 und 6'. Die Welle 22 kann in ihrer Gesamtheit in Fig. 1 gesehen werden und im Detail in den Fig. 8 bis 9. Wie unter Bezug auf diese Figuren ersichtlich ist, weist die Welle 22 Gasdurchgänge 300, 310 und 320 auf, wobei jeder sich längs im wesentlichen über seine Gesamtheit erstreckt. Bezuguehmend auf Fig. 7 und 8 bis 9 und beginnend mit dem stehenden Ende 230 des Gehäuses 4 steht der Zwischendurchgang 310 mit dem Druckdurchgang 340 über eine Bohrung 341 in Verbindung. Dieser Durchgang 340 durch die Einspritzbohrung 350 ist mit einer Luftdruckleitung 344 über eine Kupplung 343 verbunden. Die Luftdruckleitung 344 ihrerseits ist mit Kompressoren (nicht gezeigt) an Bord des seismischen Schiffes verbunden. Druckgas, gewöhnlich Luft, das durch die Kupplung 343 in den Durchgang 310 gepumpt wird, dient dazu, das gesamte System unter Druck zu setzen, wie es nachfolgend beschrieben wird. Um ein rasches Unterdrucksetzen des Systems zu unterstützen, entleert sich die Einspritzbohrung 350 ebenfalls in die Abfeuer-Unterkammer 80B über einen Durchgang 351.
Der Durchgang 310 erstreckt sich um ungefähr 3/4 der Länge der Welle 22, bis er in der Rückführkammer 52 für die Erzeugervorrichtung endet, wie in Fig. 9 veranschaulicht. Der Durchgang 310 entleert sich ebenfalls in die Rückführkammer 52' der Einspritzvorrichtung, wie gezeigt. In einer solchen Art wird Gasdruck zuerst in der Rückführkammer 52' der Einspritzvorrichtung und dann in der Rückführkammer 52 der Erzeugervorrichtung aufgebaut, wobei die zwei Kammern auf gleichem Druck gehalten werden. Eine derartige Unterdrucksetzung der Kammern 52 und 52' führt zu einem erneuten Sperren beider Wechselschieber 20 und 20'.
Die vorliegende Vorrichtung kann unter Druck gesetzt werden, nachdem sie in die maritime Umgebung gebracht wurde. Das ist möglich, da das Air-Gun in der Lage ist, sich selbst effektiv von irgendeinem Fluid nach einer Unterdrucksetzung zu spülen. Bezugnehmend auf die Fig. 8 bis 9 sind die Rückführkammern 52' und 52 mit einer Reihe von winzigen Auslässen 98' und 98 versehen, welche sich in die Behälterkammern 6' bzw. 6 entleeren. Diese Auslässe 98 und 98' sind in den Hülsen 50 und 50' angeordnet, und zwar vorzugsweise in 120º Schritten entlang ihrer äußeren Radien. Infolge des Anordnens dieser Auslässe wird jegliches Fluid, das in die Rührführkammern 52 und 52' wandert, über die Auslässe 98 und 98' entfernt, und zwar unabhängig von der Ausrichtung der Vorrichtung im Wasser; wenn die Rückführkammern unter Druck gesetzt werden.
Über die Auslässe 98 und 98' führt ein Unterdrucksetzen der Rückführkammern 52 und 52' zu einer Unterdrucksetzung der Behälterkammern 6' und 6. Somit werden Rückführ- und Behälterkammern nacheinander unter Druck gesetzt durch das Einspritzen von Gas durch den Durchgang 310. Jegliches Wasser; das in den Behälterkammern 6' oder 6 verbleibt, wird nach ein paar Betriebszyklen abgelassen.
Bezuguehmend auf die Fig. 8 bis 9 wird der Durchgang 300 der Welle 22 zuerst mit einem Magnetventil 400 der Erzeugervorrichtung an dem stehenden Ende 230 der Vorrichtung über einen Verbindungsdurchgang 405 verbunden. An dem ziehenden Ende 240 der Einheit entleert sich der Durchgang 300 in eine Sammelbohrung 415, wobei diese Bohrung ihrerseits mit der Behälterkammer 6 der Erzeugervorrichtung in Verbindung steht. Somit ist der Gasdruck, welcher in der Kammer 6 aufrechterhalten wird, über die Rückführkammer 52 mit dem Magnetventil 400 in Verbindung.
Der Durchgang 320 steht ebenfalls mit dem Magnetventil 400 der Erzeugervorrichtung an dem stehenden Ende 230 der Einheit über einen separaten Durchgang 410 in Verbindung. Der Durchgang 320 erstreckt sich durch die Welle 22, welche sich in die Auslösekammer 65 in der Kammer 6 der Erzeugervorrichtung entleert. Die Auslösekammer 65 ihrerseits steht mit der maritimen Umgebung 2 über einen Durchgang 500 in Verbindung. Der Durchgang 320 verbindet das Magnetventil 400 mit der Auslösekammer 65 der Erzeugervorrichtung. Als solches läuft das Druckgas, das durch das Magnetventil 400 freigegeben wird, durch die Welle 200 in die Auslösekammer 65, um so die Bewegung des Wechselschiebers 20 und somit die Erzeugung des ersten akustischen Impulses zu betätigen, wie es nachfolgend beschrieben wird.
Ein Magnetventil 440 der Einspritzvorrichtung steht in Verbindung mit der Einspritz-Unterkammer 80B über ein Portal 420, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Das Magnetventil 440 seinerseits steht mit der Auslösekammer 65' der Einspritzvorrichtung über den Durchgang 430 in Verbindung. Indem diese so angeordnet ist, kann der Gasdruck in der Unterkammer 80B über das Magnetventil 410 zu der Auslösekammer 65' übertragen werden, wodurch eine Aktivierung des Wechselschiebers 20' der Einspritzvorrichtung induziert wird.
Eine vereinfachte Beschreibung des Betriebes der vorliegenden Einspritzvorrichtung kann wie folgt unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 8 bis 9 vorgenommen werden. Nachdem die Vorrichtung in der maritimen Umgebung 2 über eine Schleppleine oder ähnliches gebracht wurde, wird die Kanone durch das Einspritzen von Druckgas, Luft usw. über die Kupplung 343 geladen. Druckgas tritt in den Durchgang 310 über den Verbindungsdurchgang 340 ein, woraufhin Druck nahezu simultan in den Rückführkammern 52 und 52' der Versorgungsvorrichtung bzw. der Einspritzvorrichtung aufgebaut wird. Deshalb läßt ein Sperren beider Wechselschieber 20 und 20' ein Unterdrucksetzen der Kammern 6 und 6' zu. Druckgas in den Kammern 52 und 52' tritt in die Behälterkammern 6 und 6' über kleine Öffnungen 98' und 98 ein. Jegliches Fluid in den Kammern 52' und 52 wird gleichermaßen zu den Kammern 6' und 6 über die Öffnungen 98' und 98 geleitet. Gasdruck wird nun in sowohl den Rückführ- als auch den Behälterkammern der Erzeugervorrichtung und der Einspritzvorrichtung aufgebaut. Infolge der größeren Größe der Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung wird Druck in dieser Kammer gleichzeitig durch eine direkte Verbindung mit der Druckleitung 344 über den Einlaß 351 aufgebaut. Wenn der Druck in sowohl den Behälter; als auch den Rückführkammern beider Einheiten aufgebaut worden ist, wird Druckgas über den Kontakteinlaß 417 und den Durchgang 420 durch den Durchgang 300 zum Magnetventil 400 gedrückt. Gleichzeitig setzt Gas von der Unterkammer 80B das Magnetventil 440 über den Durchgang 420' unter Druck. Bei einer vollständigen Unterdrucksetzung des Systems, wie oben beschrieben, werden die Wechselschieber 20 und 20' in einer gesperrten Position in ihren jeweiligen Kammern gehalten. Das ist so aufgrund einer Anzahl von Faktoren. Wie zuvor beschrieben, erfährt der Gasdruck in beiden Rückführkammern 52 und 52' einen niedrigeren Druckzustand, wenn die Wechselschieber 20 und 20' in einer gesperrten Position angeordnet sind. Infolge dieses durch die Rückführkammern 52 und 52' ausgeübten Druckes nehmen die Kolben 30 und 30' eine Position an, die ziemlich satt gegen den Dichtungsring 94 und 94' anliegt. Zusätzlich und bezuguehmend in beispielhafter Weise auf Fig. 2, wird der Gasdruck in den Behälterkammern 6' gegen sowohl die Kontaktfläche 17 des kleineren Kolbens 40' als auch die Kontaktfläche 18 des größeren Kolbens 30' gerichtet. Die Kontaktfläche 18 des größeren Kolbens 30' ist, wenn er gegen den Dichtungsring 94' gehalten wird, geringfügig kleiner als die Kontaktfläche des kleineren Kolbens 40'. Da der Druck in der gesamten Kammer 6' konstant ist, überwindet derselbe Druck, der gegen den größeren Flächenbereich angelegt ist, und zwar in diesem Fall die Kontaktfläche 17 des kleineren Kolbens 40', den Druck, der gegen die Fläche 18 des Kolbens 30' angelegt ist, wodurch der Wechselschieber 20' so gedrückt wird, daß er gegen den Ring 94' abdichtet. In einer solchen Art wird der größere Kolben 30' an dem Äußeren der Behälterkammer durch eine innere Dichtungseinrichtung gehalten und bleibt somit unempfindlich bzw. nicht ansprechend auf einen äußeren Überdruck.
Bei Betätigung der Einheit aktiviert ein elektrisches Signal von einem Zeitgebersystem an Bord des seismischen Schiffes das Magnetventil 400, was bewirkt, daß das Magnetventil 400 ein Hochdruckgas über den Durchgang 320 in die Auslösekammer 65 der Erzeugereinrichtung freigibt. Diese Einspritzung von Hochdruckgas in die Auslösekammer 65 überwindet die Dichtungswirkung des Gases, das in der Behälterkammer 6 unter Druck gesetzt ist, welche auf die Dichtungsfläche 17 wirkt, wodurch bewirkt wird, daß der Wechselschieber 20 sich nach unten in Richtung der Unterteilung 10 bewegt. Wenn der größere Kolben 30 sich vom Dichtungsring 94 löst, kontaktiert nun der Gasdruck in der Behälterkammer 6 den vollen Kontaktflächenbereich 18 dieses Kolbens 30. Somit beschleunigt sich nun der Wechselschieber 20 stark, der eine rasche Bewegung in Richtung auf die Unterteilung 10 bei Unterdrucksetzung der Auslösekammer 65 begonnen hatte. Wenn der Wechselschieber 20 die Hauptöffnung 99 freigibt, wird eine Gasladung in der Behälterkammer 6 direkt in das Wasser über die Hilfsöffnungen 12 freigegeben, was zu einem akustischen Impuls führt. Nach einer eingestellten Periode, wie sie durch die Methodologie bestimmt wird, die in dem US- Patent 4,735,281 und der anhängigen US-Anmeldung 162,743 ausgefährt ist, arbeitet als nächstes ein Magnetventil 440, was die gesamte Prozedur wiederholt, ausgenommen die Zeitperiode, in der eine Druckgasladung in die Blase eingespritzt wird, die durch die erste Ladung geschaffen wird.
Der Betrieb der vorliegenden Vorrichtung kann spezifischer unter Bezug auf den nachfolgenden Abschnitt beschrieben werden.
Die nachfolgende Beschreibung ist unter Bezug auf die Fig. 1, 8 bis 9 und unter speziellem Bezug auf die Fig. 8 und 10A bis G vorgenommen, und ist repräsentativ für einen Abfeuerzyklus unter Verwendung einer Vorrichtung mit spezifischen Abmessungen und Fähigkeiten bzw. Kapazitäten. Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich veranschaulichend für die Erfindung und soll nicht als in irgendeiner Weise beschränkend auf die Struktur oder Funktionen interpretiert werden.
Die nachfolgende Abfolge wird in einer Vorrichtung in Gang gesetzt, deren bevorzugtes Ausführungsbeispiel zuvor beschrieben und veranschaulicht ist. Diese Vorrichtung ist an eine Luftdruckquelle an Bord eines seismischen Schiffes oder ahnlichem verbunden. Der Betrieb der Vorrichtung wird vorzugsweise durch ein Bordzeitgebersystem gesteuert. Die Vorrichtung soll eine Behälterkammer mit 737,4 cm³ (45 Inches³) für die Erzeugervorrichtung, eine Behälterkammer mit 1720,6 cm³ (105 Inches³) der Unterdrücker- oder Einspritzvorrichtung und Luft, die auf einen Druck von etwa 13,7 MPa (2000 PSI) gebracht ist, aufweisen.

Phase 1: (Siehe Fig. 10A)

Die Kanone ist gesperrt. Die Wechselschieber 20 und 20' werden gegen die Dichtungsringe 94 und 94' gedrückt und dichten somit die 737,4 cm³ (45 Inches³)Behälterkammer 6 der Erzeugervorrichtung und die 1720,6 cm³-(105 Inches³)-Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung ab. Sowohl die Rückführkammer für die Erzeugervorrichtung als auch fär die Einspritzvorrichtung (52 bzw. 52') stehen unter demselben Druck wie die Behälterkammern 6 und 6', und zwar bei 13,7 MPa (2000 PSI). Sowohl die Auslösekammer für die Erzeugervorrichtung als auch die für die Einspritzvorrichtung (65 bzw. 65') sind über Düsen 500 und 502 in Kommunikation mit dem hydrostatischen Druck.

Phase 2: (Siehe Fig. 10B)

Ein elektrischer Impuls wird an das Magnetventil 400 der Erzeugervorrichtung geschickt. Eine kleine Menge von Druckgas wird von der Behälterkammer 6 für die Erzeugervorrichtung in die Auslösekammer 65 der Erzeugervorrichtung über das Magnetventil 400 und dann den Durchgang 320 übertragen. Wenn der Druck in der Auslösekammer 65 einen vorgewählten Druck von etwa 1,8 MPa (260 PSI) erreicht, wird die Kraft, welche den Wechselschieber 20 gegen den Dichtungsring oder den Sitz 94 hält, ausgeglichen, und deshalb beginnt der Wechselschieber 20, sich nach außen in Richtung der Unterteilung 10 zu bewegen.
Sobald die Dichtung zwischen dem Wechselschieber 20 und dem Dichtungsring 94 aufgehoben ist, liegt Gasdruck an dem gesamten Abschnitt des Wechselschiebers an, welcher während des Beschleunigungshubes beschleunigt wird, bis er Druckgas aus der Kammer 6 über die Hauptöffnungen 99 in das Wasser ausstößt.
Wenn das Hochdruckgas, welches in der Behälterkammer 6 enthalten ist, plötzlich in das Wasser freigegeben wird, wird ein starker akustischer Impuls ausgesendet.
Gleichzeitig wird eine Blase geschaffen, die eine rasche Expansion beginnt.

Phase 3: (Siehe Fig. 10C)

Am Ende des Hubes wird der Wechselschieber 20 sanft durch Laminieren des Wassers, das zwischen dem großen Kolben 30 und der Unterteilung 10 angeordnet ist, gestoppt. Das wird durch das Sammeln eines Wasserpolsters in einem abgesenkten Abschnitt 37 in dem Vorderbereich 36 des größeren Kolbens 30 erreicht.
Das einmal in der Behälterkammer 6 der Erzeugervorrichtung enthaltene Gas wird in der Blase druckentlastet. Ohne andere Wirkung auf die Blase oszilliert diese und erzeugt ein unerwünschtes pulsierendes Signal. Um die Erzeugung dieses pulsierenden Signals zu unterdrücken oder zu eliminieren, muß der zweite Teil der Vorrichtung, die "Einspritzvorrichtung", abgefeuert werden, wie in Phase 4 beschrieben.
Das in der Auslösekammer 65 der Erzeugervorrichtung eingespritzte Gas wird nach außen in das Wasser 2 durch die Ablaßbohrung 500 abgelassen. Wenn das Magnetventil 400 geschlossen wird, kann ein weiteres Ablassen durch die Ablaßbohrung 500 stattfinden.
Wegen des Druckverlustes in der Welle 22 ist die Zeitperiode, die zum Ablassen der Auslöserkammer 65 der Erzeugervorrichtung benötigt wird, etwa 500 ms.

Phase 4: (Siehe Fig. 10D)

Wenige Millisekunden, bevor die Blase der Erzeugervorrichtung ihren maximalen Radius erreicht (der Druck ist dann im Inneren der Blase nahezu Null), wird das zweite oder Einspritzvorrichtungs-Magnetventil 440 aktiviert. Die Zeitabstimmung dieser Aktivierung wird genau entsprechend den Techniken des Standes der Technik gesteuert, wie es hiernachfolgend beschrieben wird.
Bei Aktivierung des Magneten 440 wird eine kleine Menge an Druckgas von der Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung in die Auslösekammer 65' der Einspritzvorrichtung übertragen. Wenn der Druck etwa 1,8 MPa (260 PSI) erreicht, wird die Kraft, welche den Wechselschieber 20' der Einspritzvorrichtung gegen seinen Sitz oder Dichtungsring 94' hält, ausgeglichen, weshalb der Wechselschieber 20' in Richtung auf die Unterteilung 10 angetrieben wird.
Sobald die Dichtung zwischen dem Wechselschieber 20' und dem Dichtungsring 94' gelöst ist, wird Gasdruck an dem gesamten Querschnitt des Wechselschiebers 20' angelegt, welcher beschleunigt wird, bis er die Hauptöffnungen 99' der Einspritzvorrichtung freigibt. Das Hochdruckgas, welches in der Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung enthalten ist, wird dann innerhalb weniger Millisekunden (durch einen großen Querschnitt) im Inneren der Erzeugervorrichtungsblase oder des -hohlraums (nicht gezeigt) eingespritzt.
Gemäß der Lehre des US-Patentes 4,735,281 und der anhängigen US-Anmeldung 162,743 sind das Einleiten der Einspritzung, ihre Dauer und die Ladung des Gases in der Einspritzvorrichtung so ausgewählt worden, daß der hydrostatische Druck in dem Vakuumhohlraum erneut aufgestellt wird und somit im wesentlichen eine Eliminierung oder eine Unterdrückung der Blasenpulsation angenähert wird, welche durch die Erzeugervorrichtung geschaffen wird.

Phase 5: (Siehe Fig. 10E)

Am Ende des Hubes wird der Wechselschieber 20' durch ein Laminieren des Wassers, welches zwischen dem größeren Kolben 30' und der Unterteilung 10 angeordnet ist, sanft gestoppt. Das Gas, welches in der Auslösekammer 65' der Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, wird in das Wasser 2 über die Auslaßbohrung 502 ausgegeben.
Wenn das Magnetventil 440 schließt, findet ein Ablassen durch die Bohrung 502 weiter hinten statt. Die Zeitperiode, welche zum Ablassen der Auslösekammer 65' der Einspritzvorrichtung benötigt wird, ist etwa 20 ms.

Phase 6: (Siehe Fig. 10F)

Sobald die Kräfte zum Wiederabsperren, welche durch den hohen Gasdruck um die Rückführhubkammern 52 und 52' erzeugt werden, die Kräfte infolge des Druckes in den Behälterkammern 6 und 6' und den Auslösekammern 65 und 65' überwinden, schließen die Wechselschieber 20 und 20' automatisch, um gegen die Dichtungsringe 94 und 94' gemäß den zuvor beschriebenen Prinzipien abzudichten.

Phase 7: (Siehe Fig, 10G)

Die Erzeugervorrichtung und die Einspritzvorrichtung werden erneut in etwa vier Sekunden unter Druck gesetzt.
Die Behälterkammer 6 der Erzeugervorrichtung wird von der Rückführkammer 52 der Erzeugervorrichtung über drei Düsen 98 (nicht gezeigt) versorgt, welche in dem Wechselschieber 20 der Erzeugervorrichtung angeordnet sind. Die Rückführkammer 52 der Erzeugervorrichtung wird direkt von der Gasdruckleitung (nicht gezeigt) über eine Öffnung versorgt, welche in der Bohrung 310 in der Führungswelle 22 angeordnet ist.
Die Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung wird von der Rücklührkammer 52' durch drei Düsen 98' (nicht gezeigt), welche in dem Wechselschieber 20' angeordnet sind, und die Luftleitung über die Düse 351 versorgt. Wie bei der Rücktuhrkammer 52 der Erzeugervorrichtung wird die Rückführkammer 52' der Einspritzvorrichtung über den Durchgang 310 in der Führungswelle 22 versorgt.
Die Kanone wird typischerweise gesperrt und unter Druck gesetzt bei etwa 13,7 MPa (2000 PSI), obwohl andere Drücke verwendet werden können. Bei einem Druck von 13,7 MPa (2000 PSI) dichten die Wechselschieber 20 gegen Dichtungsringe 94 mit einer Kraft von ungefähr 10,2 kN (2300 lbs.).

DIE KANONE IST BEREIT ERNEUT ABZUFEUERN.

Bemerkungen:

Bezugnehmend auf die Fig. 8 bis 9 ist die Ausrichtung der Düsen 98' in den Wechselschiebern 20, in der Behälterkammer 6' und in der Behälterkammer 6 derart, daß alle Kammern der Kanone wasserfrei arbeiten (was zu einer stark wiederholbaren Impulsform führt), und zwar selbst unter schwierigsten Bedingungen wie z.B.
- Überbordgeben ohne Luftdruck
- Betrieb unter hohen Feuchtigkeitsbedingungen
- Antigefriereinspritzung in Druckluft.
Wie festgestellt, ist die vorliegende Erfindung speziell so ausgelegt, daß sie gemäß den Techniken des Standes der Technik zur Blasenunterdrükkung funktioniert. Es mag jedoch nicht immer wünschenswert sein, die Sekundärimpulse, welche von der Erzeugung des Primärimpulses resultieren, zu unterdrücken oder vollständig zu unterdrücken. Das ist z.B. der Fall, wenn die Vorrichtung zu Schallbrechungsarbeiten verwendet wird. Deshalb werden alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung betrachtet, in welchen die Erzeugervorrichtung und die Einspritzvorrichtung nicht zusammen abgefeuert werden oder simultan abgefeuert werden, um eine günstigere akustische Impulsform zu erhalten.
Wenn z.B eine derartige Vorrichtung in einer Tiefe von sechs Metern und unter einem Luftdruck von 13,7 MPa (2000 PSI) abgefeuert wird, werden die folgenden Parameter erhalten: Modus Primär (Barmeter/0-125 Hz) Blasenperiode (ms) Erzeugervorrichtung allein Einspritzvorrichtung allein Erzeugervorrichtung und Einspritzvorrichtung Synchronisiert
Deshalb kann die oben betrachtete Vorrichtung als eine einzelne konventionelle Luftkanone betrachtet werden, welche ohne irgendeine Modifikation außer bezüglich der Abfeuerfolge gemäß den drei unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden. Der Betrieb einer derartigen Vorrichtung in drei verschiedenen Betriebsarten erzeugt drei verschiedene Ausgaben und kann somit vorteilhafterweise verwendet werden, um konventionelle Luftkanonengruppen zu bilden.
Es wird mit betrachtet, daß die Hauptkomponenten der Erfindung, d.h. das Gehäuse 4, die Führungswelle 22 und die Wechselschieber 20 und 20' aus einem einzigen Stück aufgebaut sind, so daß die gesamte strukturelle Integrität erhöht werden kann. Es ist jedoch möglich, daß das Gehäuse 4 und die Führungswelle 22 lösbar verbunden sind, so daß ein unabhängiger Betrieb der Erzeugervorrichtung und der Einspritzvorrichtung zugelassen werden kann. In alternativer Weise ist es möglich, daß es wünschenswert sein kann, das Gehäuse aus mehreren Komponenten aufzubauen, die leicht gegeneinander austauschbar sind.
Die Stärke des Primärimpulses wird in großem Maße durch das Volumen von Gas diktiert, welches durch die Erzeugervorrichtung freigesetzt wird. Wenn ein außerordentlich starker Impuls erwünscht ist, kann es deshalb notwendig sein, das Volumen der Behälterkammer der Erzeugervorrichtung zu erhöhen.
In dieser Hinsicht kann die Einspritzvorrichtung mit ihrer größeren Behälterkammer 6' als eine Erzeugervorrichtung verwendet werden. In dem oben aufgeführten Beispiel hat die Behälterkammer 6' der Einspritzvorrichtung ein Volumen von 1720,6 cm³ (105 Inches³) im Vergleich zu 737,4 cm³ (45 Inches³) für die Behälterkammer 6 der Erzeugervorrichtung. Typischerweise erzeugt die allein abgefeuerte Einspritzvorrichtung, wenn sie unter einem Druck von 13,7 MPa (2000 PSI) Luftdruck geladen ist, einen primären Druckimpuls von etwa 2,4 Barmeter in einem Frequenzband von 0 bis 125 Hz im Vergleich zu 1,6 Barmeter; welche durch die Erzeugervorrichtung allein erzeugt werden. Wenn jedoch Techniken der Blasenunterdrückung des Standes der Technik verwendet werden, sollte die Erzeugervorrichtung als eine Einspritzvorrichtung und entsprechend den oben aufgeführten Abstimmzuständen verwendet werden, wobei das Volumen der Behälterkammer 6 von 737,4 cm³ (45 Inches³) auf etwa 4014,8 cm³ (245 Inches³) erhöht werden sollte.
Fig. 11 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung, die so angepaßt ist, daß die Notwendigkeit für eine Austauschbarkeit gegeneinander erfüllt wird. In Fig. 11 ist das Gehäuse 4 aus mindestens zwei integrierbaren Segmenten ausgebildet, die so angepaßt sind, daß sie mit einem Flansch 887 verbunden werden. Wie in Fig.11 veranschaulicht, ist das Erzeugervorrichtungsgehäuse 3, das gewöhnlich kleiner in der Konfiguration ist als die Einspritzvorrichtungskammer (nicht gezeigt), durch ein Gehäuse 880 mit größerem Volumen ersetzt worden. In dieser Konfiguration arbeitet das Gehäuse 880 und die dazugehörige Behälterkammer 858 nicht als eine Erzeugervorrichtung, anstelle dessen jedoch als Einspritzvorrichtung. In einer solchen Art wird die größere Gasladung, welche in der Einspritzvorrichtung (nicht gezeigt) enthalten ist, verwendet, um einen größeren Primärimpuls zu erzeugen und die Reduzierung oder Eliminierung der Sekundärimpulse wird nun durch die noch größere Gasladung bewerkstelligt, welche in der Abfeuerkammer 858 enthalten ist.
Die Anpassung der Einspritzvorrichtung (wiederum nicht gezeigt) dahingehend, daß sie als eine Erzeugervorrichtung arbeitet, schließt nicht mehr ein Aussenden eines elektrischen Impulses an das Magnetventil 440 der Einspritzvorrichtung (nun die Erzeugervorrichtung) ein, um die Gasladung der Kammer 6 freizusetzen, um einen stärkeren Primärimpuls zu erzeugen. Somit wird nach einem Ersetzen des Gehäuses 3 durch das Gehäuse 80 die Zeitabfolge umgekehrt: das Magnetventil 440 wird zuerst aktiviert, danach wird nach einer Verzögerung gemäß dem Stand der Technik das Magnetventil 400 aktiviert. In dieser Art ist es möglich, durch ein einfaches Ersetzen eines kostengünstigen Teiles dieselbe Vorrichtung zu verwenden, um einen im wesentlichen blasenfreien Druckimpuls mit mehr als zweifacher ursprünglicher Energie zu erzeugen.
Das modifizierte Gehäuse 880 ist strukturell dem Erzeugervorrichtungsgehäuse 3 einschließlich der Gasdruckeinrichtungen oder Leitungen 850 und 817 gleich. Gleichermaßen sind die Wechselschieber 20 und die zugeordneten Dichtungslemente 854 identisch der Grundvorrichtung, wie zuvor beschrieben.
Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, das Gasvolumen, welches von der Einspritzvorrichtung freigegeben wird, zu reduzieren.
Das ist der Fall, wenn der Luftverbrauch minhniert werden sollte, wie bei transportablen Systemen und/oder wenn es nicht notwendig ist, eine totale Blasenunterdrückung in einer einzigen Einheit zu erzielen, wenn mehrere Vorrichtungen in abgestimmten Gruppen verwendet werden, wie z.B., wenn eine derartige Vorrichtung als eine konventionelle Luftkanone verwendet wird, um eine abgestimmte Luftkanonengruppe unterschiedlicher Volumen aufzubauen. In derartigen Fällen kann es deshalb wünschenswert sein, eine leicht zur Verfügung stehende Einrichtung zu besitzen, um das Volumen der Behälterkammer der Einspritzvorrichtung zu ändern oder zu modifizieren.
Wie in Fig, 13 zu sehen ist, kann eine derartige Volumenmodifikation der Einspritzvorrichtungskammer über das Hinzufügen eines Abstandsstückes oder eines Stopfens 600 erreicht werden. Der Stopfen 600 ist so ausgelegt, daß er satt in der Unterkammer 80B über Öffnungen 620 eingepaßt ist, durch welche Stifte 610 eingesetzt sind. Die Stifte 610 werden in der Hülse 120 über Öffnungen 630 aufgenommen. Strukturell sind die Stopfen 600 vorzugsweise aus zwei Hälften oder Schalen ausgebildet, wobei die Hälften einen Innendurchmesser aufweisen, der eng an den Außendurchmesser der Hülse 120 an der Anbringungsstelle, wie oben beschrieben, angepaßt ist. Die Halbschalen 600 werden zuerst um die Hülse 120 angeordnet, so daß sie in eine Nut 640 passen, wodurch jegliche Längsverschiebung vermieden wird. Die Stifte 610 sind in einer Bohrung 630 angeordnet, um ein Drehen der Halbschalen zu vermeiden. Dann wird die Hülse 120, welche mit den zwei Halbschalen 600 ausgestattet ist, im Inneren des Gehäuses 4 montiert.
Der Stopfen oder das Abstandsstück 600 können aus einer Vielzahl von stoßfesten Materialien, vorzugsweise solchen hergestellt sein, die korrosionsbeständig sind, z.B. ein hochfester Kunststoff. In alternativer Weise kann ein Metall verwendet werden, vorausgesetzt, die zuvor beschriebenen Kriterien werden erfüllt.
Es kann ebenfalls wünschenswert sein, die Querschnittsfläche zu reduzieren, durch welche das Gas der Einspritzvorrichtung in die Blase eingespritzt wird, welche durch die Erzeugervorrichtung erzeugt wird, wie in der US-Anmeldung 162,743 beschrieben. Eine derartige Reduzierung wird durch Einführen einer in Fig. 4 gezeigten zylindrischen Hülse 900 in das Gehäuse 4 vor den Einspritzvorrichtungs-Hilfsöffnungen 12' erreicht, wie in Fig. 14 gezeigt. Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, weisen die Öffnungen 902 der zylindrischen Hülse 900 eine erforderliche Querschnittsfläche aut, die kleiner ist als die Querschnittfläche der Öffnungen 12'. Die Hülse 900 wird in der Nut 901 des Gehäuses 4 mittels des Ringes 100 und der Hülse 120 (Fig. 15) gehalten.
Die vorstehende Beschreibung ausgewählter Auführungsbeispiele der Erfindung soll lediglich veranschaulichend betrachtet werden und nicht als eine Begrenzung bezüglich des Umfanges der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Akustische Quelle zum Erzeugen eines akustischen Signals innerhalb einer Flüssigkeit (2), wobei das Signal durch eine explosive Freigabe eines Druckgases innerhalb der Flüssigkeit (2) geschaffen wird, wobei die Quelle aufweist:

ein Gehäuse (4) mit zwei Behälterkammern (6, 6') zum Einschließen von zwei Ladungen von Druckgas darin, wobei die Behälterkammern (6, 6') in Längsrichtung entlang einer gemelnsamen Achse (B) sich gegenüber liegen und durch eine Unterteilung (10) getrennt sind und jede der Behälterkammern (6; 6') mit einer Hauptöffnung (99; 99') versehen sind, durch welche die Behälterkammer (6; 6') mit der Flüssigkeit (2) in Verbindung steht;

zwei Wechselventilkörper (20, 20'), welche so angepaßt sind, daß sie sich entlang der Achse (B) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegen;

eine Einrichtung zum Arettieren und Halten jedes dieser Wechselventilkörper (20; 20') in der ersten Stellung, wodurch die Ladung von Druckgas in jeder der Behälterkammern (6; 6') eingeschlossen wird, eine Druckerzeugungseinrichtung, die fünktionell mit jedem der Wechselventilkörper (20; 20') derart verbunden ist, daß bewirkt wird, daß jeder der Wecbselventilkörper sich zwischen der ersten uhd der zweiten Position bewegt, wodurch die Ladungen durch die Hauptöffnung (99; 99') und in die Flüssigkeit (2) direkt freigegeben werden, und

mindestens eine Gruppe von Entlüftungen oder Öffnungen (12, 12'), die in den Wänden des Gehäuses (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

die Hauptöffnungen (99, 99') unmittelbar neben der Unterteilung (10) angeordnet sind,

jeder der Wechselventilkörper (20; 20') innerhalb einer Behälterkammer (6; 6') vorgesehen ist,

jeder der Wechselventilkörper (20; 20') einen Kolben (30; 30') mit einem größeren Durchmesser; der dichtend im Eingriff mit dem Äußeren der Behälterkammer (6; 6') ist, und einen Kolben (40; 40') kleineren Durchmessers aufweist, der gleitbar und dichtend im Inneren der Behälterkammer (6; 6') montiert ist.

2. Akustische Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterkammern (6, 6') an den gegenüberliegenden Enden (230, 240) des Gehäuses (4) angeordnet sind und jede der Behälterkammern (6; 6') eine Bodenwand (60; 60') aufweist, die gegenüber der Hauptöffhung (99; 99') liegt.

3. Akustische Quelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) eine Bohrung größeren Durchmessers und eine Bohrung kleineren Durchmessers definiert, wobei die Bohrung größeren Durchmessers die Unterteilung (10) aufnimmt.

4. Akustische Quelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zentrale Welle (22) aufweist, die sich zwischen den Bodenwänden (60, 60') durch die Hauptöffnungen (99, 99') und die Unterteilung (10) erstreckt, wobei die Welle (22) einen Abschnitt größeren Durchmessers außerhalb der Behälterkammer (6; 6') und einen Abschnitt kleineren Durchmessers im Inneren der Behälterkammer (6; 6') aufweist, der Kolben (30; 30') größeren Durchmessers von jedem der Wechselventilkörper (20; 20') dichtend und gleitbar auf dem Kolben größeren Durchmessers der Welle (22) montiert ist, der Kolben kleineren Durchmessers (40; 40') von jedem der Wechselventiikörper (20; 20') gleitbar und dichtend an dem Abschnitt dünneren Durchmessers der Welle (22) montiert ist und die Kolben (30, 40; 30', 40') der Wechselventilkörper (20, 20') in beabstandeter Beziehung durch eine hohle Hülse (50; 50') untereinander verbunden sind, die um die Welle (22) gleitbar montiert ist.

5. Akustische Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Kolben (30, 40; 30', 40') durch eine hohle Verbindungshülse (50; 50') verbunden sind, die um die Führungswelle (22) beweglich angeordnet ist, wobei die Kombination Verbindungshülse (50; 50'), Welle (22) und erste und zweite Kolben (30, 40; 30', 40') eine unter Druck setzbare Rückführkammer (52; 52') definiert.

6. Akustische Quelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführkammer (52; 52') so angepaßt ist, daß der Wechselventilkörper (20; 20') aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zurückgeführt wird.

7. Akustische Quelle nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführkammer (52; 52') mit einer externen Quelle von Druckgas durch die Welle (22) in Verbindung steht.

8. Akustische Quelle nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Welle (22) zumindest drei Durchgänge (300, 310, 320) aufweist, die so angepaßt sind, daß Gas von der Außenseite des Gehäuses (4), dem ersten Durchgang (310) zu den Rückführkammern (52, 52') des zweiten Durchganges (320) zu Kammern (65, 65') zwischen den Enden des Gehäuses (4) und dem Kolben (40, 40') kleineren Durchmessers und des dritten Durchganges (300) zu jeder Behälterkammer (6; 6') leiten.

9. Akustische Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren eine Spüleinrichtung aufweist, die betätigbar ist, um Fluid aus der Rückführkammer (52; 52') durch Betreiben einer Betätigungseinrichtung abzulassen.

10. Akustische Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung des weiteren die externe Quelle von Druckgas aufweist, wobei die Verteilung des Gases in der Auslösekammer (65; 65') durch ein Magnetventil gesteuert wird.

11. Akustische Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösekammer (65; 65') so angepaßt ist, daß sie mit einer Quelle von Druckgas durch die Führungswelle (22) in Verbindung steht.

12. Akustische Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösekammer (65; 65') intermittierend mit der Behälterkammer (6; 6') durch Betätigung eines Magnetventils in Verbindung steht.

13. Akustische Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ein Wechselventil verwendet, wobei das Wechselventil gekennzeichnet ist durch: einen Hohlzylinder (50) mit einer Längsachse (B); einen Kolben (40), der größer im Durchmesser ist als der Zylinder (50), welcher an einem ersten Ende des Zylinders (50) angebracht ist und einen ersten axialen Durchgang definiert, der eine Welle (22) aufnehmen kann, die kleiner im Durchmesser ist als der Innendurchmesser des Zylinders; und ein Ventilteil (30), das an das zweite Ende des Hohlzylinders (50) angebracht ist, wobei das Ventilteil (30) eine Ventilsitzfläche (94) aufweist, die im Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Kolbens (40) und in Richtung auf den Kolben weist und kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders (50).

14. Akustische Quelle nach Anspruch 13, wobei das Wechselventil dadurch gekennzeichnet ist, daß das Ventilteil (30) einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Ventilsitzfläche (94).

15. Akustische Quelle nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei der das Wechselventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberfläche (36) des Ventilteiles (30), die weg von dem Kolben (40) weist, zumindest teilweise abgesenkt (37) ist.

16. Akustische Quelle nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Wechselventil dadurch gekennzeichnet ist, daß es des weiteren zumindest eine Öffnung (12) in der Wand des Zylinders (50) nahe dem Ventilteil (30) aufweist.

17. Akustische Quelle nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Wechselventil dadurch gekennzeichnet ist, daß es des weiteren zumindest eine Öffnung (12) in der Wand des Zylinders (50) nahe dem Kolben (40) aufweist.