УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОРСКОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ Российский патент 1995 года по МПК G01V1/02 G01V1/38 

Изобретение относится к области разведочной геофизики, в частности к сейсмическим исследованиям Земной коры на акваториях морей и океанов, с применением группового набора рабочих пневмоисточников (излучателей пневмосигналов).

Известен групповой пневматический источник "Импульс-4", представляющий собой генератор упругих сигналов и предназначенный для возбуждения сейсмических импульсов на акваториях [1].

Недостаток известного технического решения заключен в сравнительно малой мощности устройства за счет закрепления на жесткой раме лишь четырех рабочих источников, что недостаточно для развития мощного импульса при сейсмических исследованиях на акваториях.

Известно также устройство для морской сейсморазведки, включающее группу пневматических излучателей, установленных на несущем канате, на поплавках, и соединенных воздуховодом с источником сжатого газа и электрическим кабелем - с источником электрического тока, взаимодействующих с пультом управления и установленных на борту научно-исследовательского судна [2].

Недостаток технического решения [2] заключается в том, что для размещения деталей устройства требуется много места и нерационально используется рабочая площадь палубы научно-исследовательского судна.

Технический результат изобретения состоит в повышении культуры обслуживания, улучшении техники безопасности и эффективном использовании рабочего времени научно-исследовательского судна, обладающего ограниченной площадью кормовой палубы для размещения деталей группового пневмоисточника сейсмических сигналов.

Сущность изобретения состоит в том, что набортная часть комплекса пневмоисточника содержит бортовую лебедку, оснащенную грузовым барабаном, боковые щечки которого выполнены с гнездами, гнезда содержат пневматические излучатели, каждый из которых предварительно помещен в кассету, а каждая из кассет закреплена на плоскости щечки барабана.

В рабочем положении пневматический источник сейсмических сигналов, включающий набор рабочих пневмоизлучателей, вытянут за кормой вдоль курса судна гибким шлейфом, включающим пневморукав и питающий электрокабель, закрепленные на несущем канате. Каждый из рабочих пневмоисточников соединен с поплавком посредством легкосъемного карабина, удерживающего указанный источник на заданной глубине погружения, а на фальшботе научно-исследовательского судна, за его кормой, закреплено направляющее устройство, оснащенное боковыми выступами, ориентирующими рабочие излучатели в направление гнезд барабана лебедки. При этом рабочие пневмоисточники могут быть закреплены на обоих щечках барабана лебедки (поплавки отстегиваются от несущего каната и складируются в специальном отсеке на корме судна), могут чередоваться с каждым из поплавков, закрепляясь в гнездах на одной из щечек, или на одной из щечек закрепляются пневмоисточники, а на другой - поплавки в зависимости от числа задействованных источников, объема заявленного объекта и методики выполняемых работ. При этом рабочие источники могут крепиться на наружных и внутренних плоскостях щечек барабана лебедки, как в горизонтальном так и вертикальных положениях на них. Что касается направляющего механизма, то он выполнен в виде поворотного в вертикальной и горизонтальной плоскостях лотка, а лоток снабжен ограничительными бортами и рольгангами.

Во избежание защемления электро- и пневмомагистралей при размещении рабочих источников на барабане лебедки, электро- и пневморукава прикреплены к последнему пневмоизлучателю, считая от кормы судна.

Для удобства монтажа и демонтажа устройства и подготовки его к режиму рабочей эксплуатации каждый из пневмоизлучателей закреплен в съемную и взаимозаменяемую кассету, равно как и щечки барабана, выполненные также съемными и разборными и снабженными средствами для фиксации кассет.

Гнезда для крепления пневмоизлучателей и крепления соответствующих им поплавков выполнены чередующимися на плоскостях щечек барабана лебедки, а также могут быть закреплены источники на одной из щечек, а поплавки - на другой щечке барабана. Во избежание смещения рабочих источников при повороте упомянутого барабана, на щечках барабана выполнены фиксирующие гнезда как для крепления источников, так и их поплавков.

На фиг. 1 показан групповой пневматический источник сейсмических сигналов линейного типа в рабочем состоянии, взаимодействующий с набортной частью научно-исследовательского судна, вид сбоку; на фиг. 2 - вид на групповой пневмоисточник (фиг. 1) сверху; на фиг. 3 - групповой (линейный) пневмоисточник в собранном (нерабочем) положении; на фиг. 4 - электрическая схема соединения рабочих пневмоизлучателей группового пневмоисточника; на фиг. 5 - вид ступицы барабана лебедки с закрепленными на одной из щечек рабочими пневмоизлучателями; на фиг. 6 - фрагмент крепления одного из рабочих пневмоисточников посредством кассеты на плоскости щечки барабана лебедки; на фиг. 7 - вид на щечку барабана лебедки с закрепленными на ее плоскости рабочими источниками.

Устройство для морской сейсморазведки включает в себя линейный набор 1 рабочих источников (фиг. 1), распускаемых шлейфом в направлении стрелки 2, закрепленных на несущем канате 3 и питаемых сжатым газом по пневморукаву 4 и электроэнергией по кабелю 5. На фиг. 4 показан набор источников, питаемых электроэнергией, от первого до восьмого включительно.

Каждый из рабочих источников (пневматических излучателей) в положении хранения, технического обслуживания и осмотра помещается на барабане 6 и в гнезде 7 (фиг. 1, 3) лебедки, закрепленной на палубе плавсредства 8. При этом барабан 6 наматывает на себя посредством лебедки всю плеть рабочих источников в направлении стрелки 9 (фиг. 3). Питание заявленного объекта осуществляется, начиная с первого рабочего источника (или последнего пневмоизлучателя, считая от кормы судна) путем присоединения электро- и газомагистралей (фиг. 1, 2), выполненных в виде спаренного рукава 10, а перемещают весь шлейф устройства посредством несущего каната 3, начиная с восьмого рабочего источника (фиг. 4). На корме научно-исследовательского судна к его фальшботу закреплено направляющее устройство 11 (фиг. 1), с выступающими бортами 12, ориентирующими рабочие пневмоисточники 1, закрепленными на несущем канате 3 в направление гнезд 7 барабана 6, при его вращении по стрелке 13 (фиг. 3).

При движении судна 8 в направлении курса 14 барабан 6 приводят во вращение по стрелке 15 и распускают шлейф с пневмоизлучателями на поверхности исследуемой акватории. При этом каждый из рабочих источников удерживается на несущем канате и на заданной глубине за счет действия поплавков 16 (фиг. 1), размещаемых (в одном из вариантов) на барабане 6 (фиг. 2), в положении 17. Во избежание защемления питающей магистрали сжатый газ и электропитание подаются по газопроводу 18 и электрокабелю 19 в направление пневмоисточника 1 (фиг. 2) последнего от кормы судна. Направляющее устройство 11 фальшбота (фиг. 3) содержит поперечные рольганги 20 и направляющий желоб 21, обеспечивающие плавное скольжение рукавов пневмо- и электропитания, несущего каната и рабочих пневмоисточников, на нем закрепленных.

Каждая из щечек грузового барабана 6 лебедки выполнена разборной (фиг. 1, 7) и содержит по меньшей мере два яруса размещения рабочих пневмоизлучателей - в гнездах 7 и 22 (фиг. 3). Последние выполнены с прорезями 23 для размещения в них рукавов питания и возможно гибкой связи с поплавками. При этом указанные поплавки за счет легкоотсоединяемых карабинов могут отсоединяться и размещаться на воздушном канате на палубе судна, во избежание помех в работе. Упомянутый лоток 21 при распущенном шлейфе и рабочем режиме устройства (фиг. 1) опускается в направление стрелки 24 к настилу палубы кормы судна, обеспечивая свободу перемещения членов экипажа. Гнезда щечек барабанов лебедки (фиг. 3) оснащены резьбовыми выступами 25 (фиг. 7) для крепления на них кассет (26) с источниками, удерживаемыми или в горизонтальном (фиг. 5), или вертикальном положении (поз. 27 и 28) и размещаемыми как на внутренней, так и на наружной плоскости каждой из щечек барабана.

Ступица 29 барабана лебедки выполнена с возможностью присоединения (и съема) разборных щечек 6, 30, 31 и 32 (фиг. 7), чем обеспечивается возможность уменьшения или увеличения диаметра каждой из щечек, а с этим - уменьшения или увеличения числа рабочих сейсмоисточников, закрепляемых на барабане посредством указанных кассет 33, оснащенных крышками. Каждая из деталей разборных (и съемных) щечек закрепляется к ступице 29 элементами крепления 34.

Предлагаемый групповой пневматический источник сейсмических сигналов в виде устройства для морской сейсморазведки (фиг. 1) включает в себя набортную и забортную части, последняя из которых выполняет функцию непосредственного излучателя мощных пневмосигналов, извергаемых одновременно группой рабочих излучателей 1, вытянутых шлейфом за кормой судна 8 в направлении стрелки 2. Длина указанного шлейфа, выполненного на несущем канате 3, оснащенном пневморукавом 4 и электрокабелем 5, может варьировать в широких пределах (в зависимости от заданных условий сейсморазведки) и достигать двадцати и более метров, при этом питание к рабочим излучателям может быть подведено по рукавам 10 (фиг. 2) в направлении стрелок 18 и 19 к первому рабочему источнику на конец шлейфа (и последнему из источников, считая от кормы судна), во избежание защемления системы питания при размещении несущего каната на барабан 6 грузовой лебедки. Каждый из источников в режиме работы (фиг. 1) присоединен к несущему канату 3 и взаимодействует с поплавком 16, удерживающим указанный источник на заданной глубине погружения. В таком виде при движении исследовательского судна по курсу 14 обеспечивается высокая степень маневренности и минимум сопротивления перемещению судна по исследуемой акватории, а каждый из рабочих сейсмоизлучателей (фиг. 4) запитан пневмо- и электросистемой и взаимодействует с набортной частью, в которой помимо компрессоров и электроустановки, сейсмостанции и пульта управления работой устройства содержится грузовая лебедка, закрепленная на палубе кормы судна и содержащая несущий барабан 6 (фиг. 3), на боковых щечках которого выполнены гнезда 7 (фиг. 1) и 22 (фиг. 3, 7) по меньшей мере двумя ярусами по малому (22) и большому (7) кругу. Этим рационально используется внешняя площадь каждой щечки, а также внутренняя (фиг. 5), чем добиваются более плотного размещения рабочих источников на лебедке, ускоряют процесс роспуска и сборки шлейфа и повышают культуру обслуживания всех видов работ на сравнительно тесной кормовой палубе научно-исследовательского судна. При этом к каждому источнику, закрепленному горизонтально (фиг. 3, 5) к гнезду 22, подведены прорези 23, по которым размещают узел крепления источника к несущему канату, рукава пневмо- и электропитания и гибкую связь с поплавком, если сочтут необходимым (и позволяет размер лебедки) крепить последний в положение 17 (фиг. 2). При этом указанные поплавки могут или отсоединяться (указано выше), или чередоваться на щечке (источник-поплавок), или размещаться так: источники на одной щечке, их же поплавки - на другой. Учитывая легкосъемность указанных поплавков и их значительные габариты предпочтительно их отсоединять при монтаже источников на лебедку и также присоединять посредством карабинов при подготовке устройства к работе.

Для монтажа рабочих пневмоизлучателей 1 на барабан 6 грузовой лебедки приводят во вращение ее ступицу в направление стрелки 13 (фиг. 3). Тогда по направлению стрелки 9 поднимают каждый из источников по рольгангам 20, выполненным на направляющем устройстве 11 и его приставке, оснащенных желобом 21, ориентирующим рабочие сейсмоизлучатели в направлении гнезд крепления и включающим в себя неподвижные (или оснащенные рольгангами) выступы, выполненные в виде отбойных бортов и разгружающие барабан лебедки от бокового перекоса при маневрировании судна или отклонении его от заданного курса.

Роспуск линейного пневмоисточника (фиг. 1) осуществляют при вращении барабана 6 в направление стрелки 15.

Что касается направляющего желоба 21, то он выполнен с возможностью поворота в горизонтальном направлении (для ориентации источников в гнезда посадки) и в вертикальном - для наклона в направление настила кормовой палубы (указано выше).

Устанавливаемые на источники кассеты 33 (фиг. 6) крепятся как на плоскость щечек барабана (при вертикальном их размещении), так и на ребро (в положении 26) щечки (фиг. 3) и как по малому кругу (6) при закреплении, например, в два яруса (фиг. 7), так и по большому кругу (31), при закреплении дополнительного числа источников, если того требует режим исследования акватории Мирового Океана. При этом каждая из щечек барабана лебедки выполнена разборной и содержит число гнезд, равное числу рабочих источников, задействованных в устройстве.

Известно, что подготовительные операции в исследовании донных отложений Мирового Океана на исследовательских судах и сокращение рабочего времени на такие подготовки имеют решающее значение для увеличения объема выполненных работ и получения объемной информации в научном плане. Однако уже на стадии подготовки к таким исследованиям выясняется, что исследовательские суда такого типа, работающие на акваториях, не приспособлены для исследования линейными источниками, вытянутыми вдоль курса движения судна шлейфом, длина которого значительно превышает допустимый (например, двадцатиметровый) рубеж и требует включение в себя дополнительных рабочих излучателей, синхронно обеспечивающих излучение сверхмощного сигнала, проникающего на большие глубины исследуемой коры земного шара. Непригодность таких судов основана на ограниченной площади настила кормовой палубы, где в тесноте невозможно разместить большее число рабочих источников и их поплавков, а также набора из гибких связей, взаимодействующих с несущим канатом, оснащенным рукавами питания. Все это оснащение требует большой площади. Поэтому размещение на стандартной (небольшой по размеру) площадке кормовой палубы грузовой лебедки с несущими источники грузовыми щечками, значительно упрощает процесс приведения устройства в рабочее состояние и его сборку на хранение и обслуживание, чем ускоряется процесс исследования акватории, значительно повышается культура обслуживания оборудования, улучшается техника безопасности и обеспечивается возможность эффективного использования рабочего времени обслуживающего персонала научно-исследовательского судна, так как на небольшой площадке кормовой палубы можно компактно разместить несущий кабель, закрепленные на нем рабочие источники и их поплавки, а также пневмо- и электропитательную систему для пользования групповым линейным источником сейсмосигналов большой мощности.

Сейчас, когда на плоскостях щечек барабана лебедки можно оперативно разместить значительное число рабочих источников (например, от восьми до шестнадцати) и вытянуть их шлейфом вдоль курса судна по линии от двадцати метров и более, обеспечивается реальная возможность использования новых, высокоэффективных, но не приспособленных для таких работ исследовательских судов, обладающих ограниченной площадью кормовой палубы. Такое (компактное) размещение элементов группового источника решает ряд существовавших, не решаемых ранее, проблем, таких как: невольное ограничение мощности источника сейсмических сигналов (а с нею - недостаточное "просвечивание" коры земного шара), путаница на палубе кормы с канатами и пневмо- электрорукавами, петлями разбросанными под ногами обслуживающего персонала, и, что не менее существенно, невозможно было увеличить (или своевременно уменьшить) по плану научных исследований мощность группового источника при измерении рельефа меняющегося дна и глубины исследования зоны залегания полезных ископаемых. Использование же линейных источников было невозможно, чем значительно обеднялись результаты научных исследований. Пользование же предлагаемым устройством для морской сейсморазведки значительно повышает компактность размещения рабочих источников на палубе научно-исследовательского судна (см. фиг. 3), их легко распустить шлейфом на исследуемой акватории (фиг. 1 и 2), и легко собрать на щечки барабана грузовой лебедки. Указанные щечки барабана выполнены съемными и разборными, что дает возможность разместить на ступицу такое количество гнезд и мест крепления, (а также такую схему их размещения), которое бы совпадало с количеством рабочих излучателей, закрепляемых на несущем канате шлейфа. В таком случае диаметр барабана может быть выбран оптимальным, чем облегчается обслуживание группового источника и уменьшается площадь занимаемой палубы.

Во избежание трения несущей системы и рукавов питания, на направляющем устройства, закрепленном на фальшботе судна и ориентирующем источники в направление гнезд их крепления, в полости желоба выполнены поперечные несущему канату рольганги, по которым легко и без задержки скользят рабочие источники, облегчая спуск на воду и подъем на палубу системы устройства.

Что касается гнезд крепления рабочих источников, то таковые выполнены непосредственно на боковых щечках барабана в виде впадин, в которые помещают корпуса указанных источников с предварительно закрепляемыми на них съемными и взаимозаменяемыми кассетами, которые, в свою очередь, крепятся на резьбовых выступах, выполненных непосредственно на плоскостях щечек грузового барабана так, что эти источники размещаются или горизонтально (фиг. 3, 5) и выступают по сторонам щечек, не мешая наматыванию гибких элементов устройства, или вертикально (фиг. 5) с размещением источников на обеих плоскостях щечек.

Характерно, что в данном устройстве питание рабочих излучателей осуществляется в направлении конца шлейфа (фиг. 1 и 2) как по рукавам (18) и (19) (что более предпочтительно), так и по рукавам (3) и (4) (фиг. 2), и выбор условий питания осуществляется в зависимости от числа рабочих источников, нагрузки на несущий канат и иных условий работы в океане. Такая подача питания рабочим источникам дает возможность регулирования мощности линейного группового источника сейсмических сигналов путем убавления (или добавления) части излучателей, начиная с восьмого (ближайшего к корме судна), что создает определенные удобства в работе путем наматывания на ступицу барабана несущего каната и закрепления на щечках бездействующих рабочих излучателей сейсмических сигналов. Вместе с тем, для удобства монтажа и демонтажа поплавков и источников, закрепленных на элементах гибких связей, в устройстве предусмотрены легкосъемные карабины, посредством которых легко отстегнуть любой из поплавков от несущего каната и столь же легко прикрепить его при монтаже шлейфа при роспуске последнего на акватории исследуемого Океана.

Во избежание перекоса грузовой лебедки при маневрах на фальшботе исследовательского судна закреплено устройство в виде слипа с выступающими бортами, о которые опирается несущий канат при изменении курса.

Один из вариантов хранения поплавков на борту судна заключается в отделении их от несущего каната при наматывании его на ступицу барабана и размещении на воздушном канате. При этом рабочие сейсмоисточники закрепляют в гнезда одной или обеих щечек барабана лебедки.

Другим вариантом закрепления элементов группового пневмоисточника является размещение на одной щечке барабана лебедки рабочих излучателей, а на противоположной - поплавков с защемлением элементов их гибких связей витками несущего каната, размещаемого на катушке барабана.

Очередным вариантом крепления элементов устройства на борту судна является чередующееся размещение источников и их поплавков на каждой из щечек барабана грузовой лебедки, что упрощает процедуру сборки шлейфа на режим хранения.

При исследовании Мирового Океана возникает необходимость приведения в действие более мощного группового (линейного) источника сейсмических сигналов. В этом случае на ступицу упомянутой лебедки закрепляют щечки большего диаметра и с большим числом гнезд крепления рабочих источников, что способствует при тех же условиях сборке сверхмощного группового пневмоисточника линейного типа и развертыванию его шлейфом на значительной длине исследуемой акватории Океана.

Следует добавить, что число гнезд, выполненных на щечках барабана грузовой лебедки должно соответствовать планируемому числу используемых источников, тогда диаметр барабана лебедки будет оптимален, займет на кормовой палубе минимум рабочего места и обеспечит удобство обслуживания рабочих источников, компактно закрепленных на плоскостях щечек барабана.

Для большего числа размещения сейсмоисточников на барабане лебедки их закрепление возможно в двух и более ярусах, в горизонтальном и вертикальном положениях и как на внутренних, так и на наружных плоскостях щечек. В результате при соответствующем диаметре барабана лебедки возможно закрепление значительного числа рабочих источников (до двух десятков и более), благодаря чему возможно размещение сверхмощного сейсмического источника на сравнительно малой площадке кормовой палубы научно-исследовательского судна. При этом обеспечивается возможность профилактического осмотра, качества обслуживания и повышается культура производства.

Что касается удобства обслуживания каждого из рабочих источников, то это очевидно, ибо при вращении барабана лебедки легко поднять любой из указанных источников, повернуть на любой угол в пространстве, а также опустить на удобную высоту для осмотра и ремонта, легко демонтировать любой из излучателей и заменить его новым и легко привести групповой источник в действие и обратно в состояние хранения.

Предлагаемое техническое решение может применяться на всех видах научно-исследовательских судов с ограниченной площадью кормовой палубы.

Использование: для сейсмических исследований на акваториях морей и океанов при возбуждении сейсмических сигналов с применением линейной группы и пневмоисточников. Сущность изобретения: набортная часть содержит бортовую лебедку, оснащенную грузовым барабаном, боковые щечки барабана выполнены с гнездами для размещения в них рабочих пневмоизлучателей, каждый из которых предварительно размещен в съемную кассету, а кассета закраплена на внешней или внутренней плоскости съемной и разборной щечки барабана. Рабочие пневмоисточники соединены с поплавком посредством легкосъемных карабинов и закреплены на эластичном канате, удерживающем (и несущем) все источники на равном (или заданном) расстоянии друг от друга и на определенной ранее глубине погружения, а на фальшботе судна закреплено направляющее устройство, оснащенное боковыми выступами, ориентирующими рабочие излучатели в направлении гнезд барабана лебедки. При этом рабочие пневмоисточники могут быть закреплены на обоих щечках барабана, могут чередоваться с каждым из поплавков. Рабочие пневмоизлучатели могут крепиться на плоскостях щечек барабана как в горизонтальном, так и вертикальном положении. Направляющий механизм выполнен в виде поворотного в вертикальной и горизонтальной плоскостях лотка, а лоток снабжен ограничительными бортами и рольгангами. Электро- и пневморукава прикрепляют к последнему пневмоизлучателю, считая от кормы судна. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОРСКОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ, включающее линейную группу рабочих пневмоизлучателей сейсмических сигналов, связанных с поплавками, закрепленными на несущем канате посредством гибких элементов, соединенных электро- и газомагистралями с пультом управления сейсмической станции, и средство для размещения пневмоизлучателей и поплавков на борту судна, отличающееся тем, что указанное средство для размещения пневмоизлучателей и поплавков выполнено в виде лебедки, оснащенной барабаном для размещения на нем несущего каната, боковые щечки барабана содержат гнезда для крепления пневмоизлучателей и прорези для размещения в них рукавов электро- и газомагистралей, перед барабаном лебедки закреплен направляющий механизм, ориентирующий пневмоизлучатели и поплавки в направлении гнезд барабана, а излучатели и поплавки соединены с несущим канатом посредством карабинов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющий механизм выполнен в виде поворотного в вертикальной и горизонтальной плоскостях лотка, а лоток снабжен ограничительными бортами и рольгангами. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электро- и газомагистрали питания линейной группы присоединены к последнему пневмоизлучателю, считая от кормы судна. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пневмоизлучатели закреплены в съемных и взаимозаменяемых кассетах. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что щечки барабана лебедки выполнены съемными и разборными с возможностью уменьшения или увеличения их диаметров и снабжены средствами для фиксации кассет. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гнезда для крепления пневмоизлучателей и крепления соответствующих им поплавков выполнены чередующимися на плоскостях щечек барабана. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гнезда для крепления пневмоизлучателей и крепления соответствующих им поплавков выполнены на противолежащих щечках барабана. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гнезда крепления пневмоизлучателей и соответствующих им поплавков выполнены на внутренних и/или внешних плоскостях щечек барабана и обеспечивают фиксацию пневмоисточников в горизонтальном и/или вертикальном положении.