Результат интеллектуальной деятельности: СЕКЦИЯ ШЛАНГОВОГО БУКСИРУЕМОГО СТРИМЕРА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к буксируемым в водной среде сейсмическим стримерам, применяемых в целях сейсмических исследований или обнаружения кораблей и подводных лодок.

Такие устройства содержат обычно кабель-буксир, закрепленный на буксируемом судне, амортизирующий вибрации модуль (или модули) и собственно гидроакустическую антенну-стример, набираемый, как правило, из нескольких разъемных секций. Общая длина стримера может превышать 1 км.

Секция буксируемого стримера содержит приемные акустические элементы - гидрофоны или геофоны, связанные между собой информационно-энергетическими проводами и размещенные на определенном расстоянии друг от друга внутри заполненной жидкостью или гелем шланговой оболочки, концы которой заделаны в герметизирующие торцевые разъемы для механического и электрического соединения с соседними секциями, один или несколько силовых тросов, проходящих вдоль секции через удерживающие распорные втулки. Концы тросов заделаны в торцевые разъемы. Примером шлангового буксируемого стримера с одним центральным силовым тросом может быть сейсмическая коса по авт. св. СССР №1185287. В ней центральный силовой трос закреплен в сферическом наконечнике, установленном в кольце, закрепленном в корпусе торцевого разъема. Кольцо и сферический наконечник сопрягаются по поверхности в виде шаровых поясов, что дает некоторую подвижность торцевого разъема относительно силового троса и соответственно увеличивает надежность соединения при наматывании и разматывании на барабан.

С развитием методов геологоразведки росла длина стримеров одновременно с увеличением скорости буксировки, что резко увеличило рабочую нагрузку на силовые элементы (до 6000 кг и более). Чтобы выдержать такую нагрузку, в секциях стримера стали устанавливать по 3 или даже 4 силовых троса, проходящих по всей длине стримера, расположенных на равных угловых расстояниях друг от друга (патент США 4638469). Кроме того, конструкция с несколькими тросами, расположенными на периферии, освобождает центральную область внутри шланга для размещения гидрофонов и электронных блоков, позволяет выполнить их без центрального отверстия для пропуска центрального троса.

Опыт эксплуатации при многократных намотках и размотках на барабан показал, что лучше всего условия перемотки выдерживают стримеры с двумя несущими тросами, расположенными внутри шланговой оболочки в одной диаметральной плоскости. Такие конструкции описаны в патенте России №2136019 и патенте Великобритании №2301328.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция секции буксируемого шлангового стримера по патенту Великобритании №2301328.

Секция сейсмического морского стримера по патенту Великобритании №2301328 содержит гидрофоны, соединенные между собой информационно-энергетическими проводами, размещенные на определенных расстояниях друг от друга в заполненном жидкостью или гелем шланге, два силовых троса, проходящие по всей длине шланга через распорные втулки, поперечное сечение которых равно внутреннему поперечному сечению шланга, оба конца шланга заделаны в герметизирующие торцевые разъемы для механического и электрического соединения с соседними секциями, силовые тросы закреплены к торцевым разъемам следующим образом: каждый из тросов имеет петлю на каждом конце, причем каждая петля продета в соответствующую канавку, проделанную в соответствующем торцевом разъеме, и зацеплена за крепежный элемент внутри каждого торцевого разъема для прикрепления соответствующего силового троса к указанному торцевому разъему.

Такое закрепление концов тросов является практически жестким и обусловливает неравномерность нагрузки на тросы при циркуляциях корабля-носителя и особенно при перемотках на барабан, приводящую к искажению линейной формы развернутой антенны и к возникновению больших перегрузок в местах соединения тросов. Как уже упоминалось, усилия буксировки могут достигать величины 6000 кг. При таких нагрузках неравномерность ее распределения в двух тонких силовых тросах приводит к более быстрому изнашиванию мест заделки тросов и, тем самым, снижению надежности всего стримера.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационной надежности секции стримера путем выравнивания нагрузки на силовые тросы при перемотке на барабан и циркуляции корабля-носителя. Дополнительно при этом упрощается технология сборки-разборки стримеров.

Для достижения указанного технического результата в секции шлангового буксируемого стримера, содержащей гидрофоны, соединенные между собой информационно-энергетическими проводами, размещенные на определенном расстоянии друг от друга в заполненном жидкостноподобным веществом шланге, силовой элемент из двух диаметрально расположенных ветвей силового троса, проходящих вдоль шланга через распорные кольца, поперечное сечение которых равно внутреннему поперечному сечению шланга, герметизирующие торцевые разъемы на концах шланговой секции для механического и электрического соединения с соседними секциями, упомянутый силовой элемент выполнен из двух коушей в виде полудисков с кольцевой канавкой, закрытых крышками, и непрерывного троса, свободно проходящего через обе кольцевые канавки коушей, причем каждый коуш закреплен к соответствующему торцевому герметизирующему разъему.

Отличительными признаками предлагаемой секции стримера от секции стримера по патенту Великобритании №2301328 являются признаки, характеризующие новое выполнение силового элемента. Благодаря наличию этих признаков при эксплуатации стримера повышается эксплуатационная надежность стримера путем выравнивания нагрузки на силовые тросы при циркуляции корабля носителя и при намотке на барабан при выборке. Выравнивание нагрузки создается из-за свободного перемещения непрерывного троса в кольцевых канавках коушей, которые выполняют роль блоков с перекинутым нагруженным тросом.

Вариантом выполнения предлагаемой секции шлангового буксируемого стримера, в котором наряду со всеми вышеперечисленными признаками известной секции стримера силовой элемент выполнен из нескольких, по меньшей мере, двух, звеньев, каждое из которых состоит из двух коушей в виде полудисков с кольцевой канавкой, закрытых крышками, и непрерывного троса, свободно проходящего через обе кольцевые канавки коушей, звенья последовательно скреплены между собой через транзитные соединители путем закрепления коушей к торцам транзитных соединителей, а два крайних коуша всей цепи силовых звеньев закреплены каждый к соответствующему торцевому герметизирующему разъему.

При этом транзитный соединитель, предназначенный для соединения частей шланговой оболочки и силовых звеньев силового элемента, выполнен в виде полого металлического цилиндра, концевые части которого имеют внешний диаметр меньше, чем его центральная часть, и переменный профиль поверхности для улучшения заделки шланговой оболочки, а также имеют устройства для закрепления коушей, через полую центральную часть соединителя свободно проходят электрические провода и жидкий заполнитель. В центральной части соединителя имеется отверстие с ниппелем заполнения.

Благодаря новым признакам выполнения силового элемента по второму варианту предлагаемой секции буксируемого стримера в виде цепи звеньев, соединяемых транзитными соединителями, достигается повышение эксплуатационной надежности путем выравнивания нагрузки тросов, как и в первом варианте секции стримера, и дополнительно упрощается технология сборки-разборки секции стримера, технология ее заполнения гелеобразующей жидкостью и очистки от геля при разборке. Кроме того, в конструкции секции по второму варианту можно ожидать более высокой помехоустойчивости за счет смещения помехи, вызванной колебаниями секции как струны, из низкочастотной рабочей области в область более высоких частот, соответствующих длине коротких звеньев, находящуюся за границами рабочего частотного диапазона стримера.

Варианты предлагаемой секции шлангового буксируемого стримера иллюстрируются чертежами, представленными на Фиг.1-5.

На Фиг.1 показан сборочный чертеж части секции по первому варианту. На нем же показаны детали секции по второму варианту, общие с первым.

На Фиг.2 показан коуш с крышкой.

На Фиг.3 показан общий вид секции стримера по второму варианту.

На Фиг.4 показано крепление коуша с тросом к разъему.

На Фиг.5 показан транзитный соединитель.

Секция шлангового буксируемого стримера (фиг.1) содержит гидрофоны 1, соединенные информационно-энергетическими проводами 2, расположенные на определенных расстояниях друг от друга внутри шланга 3. Гидрофоны удерживаются по центру внутри шланга с помощью кольцевых держателей 4 или с помощью второго шланга меньшего диаметра “взвешенного” в геле, как в секции по патенту РФ №2136019. На концах шланговой секции установлены герметизирующие торцевые разъемы 5 для механического с помощью стягивающей муфты 6 и электрического 7 соединения с соседними секциями. В корпусе торцевого разъема установлен ниппель для заполнения секции гелеобразующей жидкостью. Вдоль всей секции проходит силовой элемент, несущий нагрузку при буксировке, состоящий из одного или нескольких (2 вариант) звеньев. Звено силового элемента состоит из двух коушей 8 (фиг.2), через кольцевые канавки 9 которых пропущен трос 10. Тросы могут быть изготовлены из синтетического материала типа KEVLAR либо из особо прочной стали. Канавка закрыта крышкой 11 с помощью винтов. В корпусе коуша и крышке сделано эксцентричное отверстие 12 для пропуска пальца 13, который закрепляет коуш к корпусу разъема (фиг.4). Силовые тросы проходят вдоль шланга через распорные кольца 14, поперечное сечение которых равно внутреннему поперечному сечению шланга 3. Внутренний объем шланга секции заполнен гелем 15.

Секция шлангового буксируемого стримера (2 вариант) (фиг.3) содержит несколько, не менее двух, звеньев силовой цепи, каждое из которых содержит два коуша 8 и непрерывный трос 10. Звенья последовательно соединены друг с другом с помощью транзитных соединителей 16 (фиг.5). Остальные элементы секции по 2 варианту те же, что и в 1 варианте секции.

Транзитный соединитель (фиг.5) представляет собой полый металлический цилиндр, концевые части которого имеют проточки 17, уменьшающие внешний диаметр для натягивания и закрепления шланга 3. Для упрочнения заделки шланговой оболочки эти части цилиндра выполнены с переменным профилем. В диаметральной плоскости каждая концевая часть имеет пару пазов 18 для размещения в них коушей, которые фиксируются к корпусу транзитного соединителя с помощью пальца 13, вставляемого в отверстия в концевой части соединителя, расположенные в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости коушей, и отверстие для пальца 12 в коуше. Здесь представлен пример крепления коушей к соединителю. Крепление коушей может быть и другим.

Так же, как и в торцевом разъеме в транзитном соединителе, размещен ниппель заполнения секции гелеобразующей жидкостью в отверстии 19.

Секция шлангового буксируемого стримера работает следующим образом. При буксировке всю силовую нагрузку буксировки несет силовой элемент, т.е. трос, проходящий, как через блок, через кольцевые канавки коушей. При циркуляции корабля-носителя или при выборке стримера в двух ветвях троса возникают различные силы натяжения, которые, как при работе блока, выравниваются за счет проскальзывания тросов в коушах и за счет очень малого (1-5 градусов) поворота коушей вокруг неподвижного пальца. Этот эффект выравнивания нагрузки на обе ветви троса одинаково присутствует в двух вариантах предлагаемой секции. При этом в секции по второму варианту при ее работе как антенны в нормально развернутом виде происходит некоторое снижение помехи буксировки за счет вывода одной из ее составляющих - колебания нагруженных тросов секции как струны, из рабочей области частот антенны стримера в область более высоких частот, соответствующих собственным частотам коротких звеньев.