Устройство для спуска и подъема сейсмоприемной косы для использования на суднах сейсмической разведки

1 Настоящее изобретение относится к устройству для спуска и подъема сейсмоприемной косы, предназначенному для использования на суднах сейсмической разведки для выполнения трехмерной морской сейсмической разведки с перекрытием больших участков. Чтобы выполнить трехмерную морскую сейсмическую разведку, позади судна для сейсмической разведки буксируют со скоростью примерно 9,26 км/ч множество сейсмоприемных кос, каждая из которых обычно имеет длину,равную нескольким тысячам метров, и содержит решетку гидрофонов и соответствующее электронное оборудование, распределенное по всей ее длине, при этом также буксируют один или несколько сейсмических источников, обычно пневмопушки. Акустические сигналы, создаваемые сейсмическими источниками, направляют вниз через воду в грунт под ней, где они отражаются от различных слоев. Отраженные сигналы принимают посредством гидрофонов,переводят в цифровую форму и затем передают на судно для сейсмической разведки, где их записывают и, по меньшей мере, частично обрабатывают для построения изображения слоев грунта в исследуемой области. В настоящее время типичная решетка сейсмоприемных кос содержит решетку шириной 700 м из восьми равномерно расположенных сейсмоприемных кос, каждая из которых имеет длину примерно 4000 м. Как описано в патенте США 4798156, сейсмоприемные косы буксируют с помощью подводящих кабелей,т.е. с помощью бронированных электрических кабелей, по которым передают электроэнергию,управляющие сигналы и сигналы данных между судном и сейсмоприемными косами, а для регулирования и сохранения их расхождения используют дефлекторы типа МОНОВИНГ,описанные в патенте США 5357892. Решетка такого типа относительно большого размера позволяет весьма эффективно проводить трехмерную сейсмическую разведку на больших участках. Однако, поскольку стоимость проведения такой разведки является слишком высокой, существует необходимость в дальнейшем повышении эффективности. Один путь достижения этого заключается в использовании еще более широких решеток сейсмоприемных кос, содержащих еще больше сейсмоприемных кос. Однако развертывание и подъем сейсмоприемных кос в начале и в конце такой разведки сами по себе представляют процессы,требующие больших затрат времени, которые, к тому же, могут быть опасными. Каждую сейсмоприемную косу обычно образуют из секций длиной 100 м и снабжают вспомогательным оборудованием, таким как регуляторы глубины(регуляторы глубины погружения сейсмоприемной косы), акустические датчики положения и т.п., закрепляемым по ее длине на определенных расстояниях. Это вспомогательное обору 002251 2 дование обычно прикрепляют и отделяют от сейсмоприемной косы во время развертывания и подъема сейсмоприемной косы. Поэтому задачей настоящего изобретения является создание устройства для спуска и подъема сейсмоприемной косы, которое способствует безопасному и быстрому развертыванию и подъему сейсмоприемной косы. В соответствии с настоящим изобретением разработано устройство для спуска и подъема сейсмоприемной косы, предназначенное для использования на судне для сейсмической разведки, содержащее балку, средство для закрепления балки в продольном направлении судна выше нормальной габаритной высоты над палубой для сейсмоприемных кос судна, содержащее шарнирное соединение с самым кормовым концом балки, обеспечивающее возможность поворота конца вокруг горизонтальной осевой линии, проходящей поперек балки, и опорное средство для опускания и подъема другого конца балки по направлению к и от палубы для сейсмоприемных кос, и шкивное средство для поддержки и направления сейсмоприемной косы, прикрепленное к балке и выполненное с возможностью перемещения относительно балки. В предпочтительном варианте осуществления шкивное средство содержит кареточное средство, перемещаемое по балке, шкивное устройство и средство для подвешивания шкивного устройства под кареточным средством. Предпочтительно, средство для подвешивания содержит узкую втулку, которая закреплена с возможностью поворота на кареточном средстве и которая способна поворачиваться вокруг продольной осевой линии балки. Кроме того, шкивное устройство выполнено с возможностью поворота вокруг горизонтальной осевой линии, проходящей поперек балки. Предпочтительно, кареточное средство включает, по меньшей мере, один гидравлический привод для перемещения средства в обоих направлениях по балке и снабжено на своем кормовом конце подъемным средством. Удобно, чтобы опорное средство содержало телескопический элемент, который на одном конце был шарнирно соединн со средством для установки, а на другом конце - с другим концом балки и снабжн гидравлическим управлением. Устройство может дополнительно содержать спускающееся вниз, выступающее направляющее средство, которое расположено на другом конце балки и которое взаимодействует с сейсмоприемной косой и продвигает е вниз,когда другой конец балки опущен. Кроме того, изобретение касается судна для сейсмической разведки, включающее устройство для спуска и подъема сейсмоприемной косы. 3 Ниже предлагаемое изобретение будет описано более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - изображает судно для глубоководной морской сейсмической разведки (вид сверху) на уровне ватерлинии, при этом судно включает устройство для спуска и подъема сейсмоприемной косы в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 -палубу для сейсмоприемных кос судна (вид сверху), согласно изобретению; фиг. 3 -корму судна, согласно изобретению; фиг. 4 -устройство для спуска и подъема сейсмоприемной косы (вид сбоку) согласно изобретению, и фиг. 5 и 6 - вид сверху и вид с торца, соответственно, устройства для спуска и подъма сейсмопримной косы, согласно изобретению. Судно 10 (фиг. 1) для глубоководной морской сейсмической разведки имеет монокорпус 12 водоизмещающего типа, который обычно имеет длину чуть больше 80 м возле ватерлинии(и наибольшую длину чуть меньше 90 м) с бимсом около 24 м. Максимальное водоизмещение судна 10 обычно составляет примерно 7500 т. Форма корпуса 12 возле ватерлинии является совершенно обычной, ширина корпуса возрастает плавно и постепенно от носа 14 к центральной части 16, имеющей постоянную ширину, и затем постепенно уменьшается, но в намного в меньшей степени, от центральной части к широкой срезанной корме 18. Ниже ватерлинии сужение по направлению к корме 18 постепенно увеличивается с глубиной. Судно 10 имеет наибольшее количество признаков, обычных для судна такого типа и размера, например, имеет некоторое количество дизельных двигателей, носовые подруливающие устройства, электрические генераторы, жилые помещения на 60-70 человек, посадочную платформу для вертолета, лебедки/грузовые стрелы,аварийное оборудование и т.д. Однако, поскольку эти признаки могут принимать любые формы, для простоты они не будут описываться подробно. Судно 10 дополнительно приспособлено для выполнения глубоководной морской сейсмической разведки. Судно 10 (фиг. 2) имеет палубу 20 для сейсмоприемных кос, которая продолжается к корме от центральной части 16, увеличиваясь линейно по ширине от примерно 24 м в центральной части до примерно 37,5 м на корме 18,при этом увеличение по ширине происходит симметрично, на каждой стороне от продольной центральной линии судна 10. Общая длина палубы для сейсмоприемных кос составляет примерно 36 м, тогда как высота палубы 20 для сейсмоприемных кос над ватерлинией судна 10 обычно составляет примерно 9 м. 4 В пределах центральной части 16 судна 10 по всей ширине судна распределены шестнадцать больших, снабженных приводами барабанов 22 для сейсмоприемных кос, при этом каждый барабан имеет осевую линию, проходящую,по существу, горизонтально и поперек судна 10,и на нем вместе с подводящим кабелем может храниться сейсмоприемная коса длиной до 6000 м. Четыре наружных барабана 22 по каждую сторону от центральной линии судна 10 установлены, по меньшей мере, частично ниже палубы 20 для сейсмоприемных кос, тогда как восемь внутренних барабанов установлены на самой палубе для сейсмоприемных кос. Барабаны разнесены в пространстве, чтобы их можно было располагать свободно. Нижние барабаны 22 намотаны сверху, тогда как верхние барабаны намотаны снизу. В центре кормы 18 судна 10 под палубой 20 для сейсмоприемных кос находится платформа 24, известная как пушечная платформа. С пушечной платформы 24 развертывают сейсмические источники 26, в виде пневмопушек, подобных описанным в патенте США 4686660,используя, как правило, устройство для спуска и подъема, подобное описанному в патенте США 5488920. При использовании каждую из сейсмоприемных кос, показанных несколько схематично позицией 28, пропускают по соответствующей направляющей 30 и затем по всей длине палубы 20 для сейсмоприемных кос по направлению к корме 18 судна 10. Во время протягивания по палубе 20 для сейсмоприемных кос сейсмоприемные косы 28 пропускают через соответствующие, уменьшающие натяжение устройства 32, а на корме 18 каждую из них проводят по соответствующей дополнительной направляющей в виде катушечного блока 34 с осевой линией, проходящей, по существу, вертикально. Для экономии пространства катушечный блок 34 может быть такого же типа, который описан и заявлен в Международной заявкеPCT/IB97/00156. Каждый катушечный блок 34 образует часть соответствующего устройства для спуска и подъема сейсмоприемных кос, которое будет описано ниже со ссылками на фиг. 4 - 6. После развертывания на корме 18 судна 10 двенадцати сейсмоприемных кос 28, буксируемых со скоростью примерно 9,26 км/ч, образуется решетка шириной до 1100 м с использованием дефлекторов типа МОНОВИНГ, описанные выше. Широкую решетку сейсмоприемных кос используют в сочетании с сейсмическими источниками 26 для выполнения трехмерной морской сейсмической разведки, как указано выше. Судно 10 имеет ряд преимуществ перед известными суднами для сейсмической разведки сравнимых размеров. Тот факт, что судно 10 имеет обычный монокорпус водоизмещающего типа, означает, что его постройка обходится 5 ненамного дороже, чем известные. Кроме того,снабженные приводами барабаны 22 вместе с намотанными на них сейсмоприемными косами 28 являются весьма тяжелыми, так что их размещение в средней части судна, уже обычно удобное, способствует устойчивости и мореходности судна 10. Еще одно важное преимущество судна 10 заключается в увеличенной в значительной степени ширине палубы 20 для сейсмоприемных кос возле кормы 18 судна. Это способствует образованию особо широкой решетки сейсмоприемных кос, в частности, при уменьшении углов, на которые необходимо отклонять подводящие кабели наружных сейсмоприемных кос 28 на корме судна, чтобы образовать решетку. Эта последняя особенность позволяет снизить напряжения, которым подвергаются подводящие кабели и сейсмоприемные косы 28, в результате чего уменьшается возможность обрыва. Кроме того, повышенная ширина обеспечивает больше пространства на корме 18 для работы при увеличенном числе сейсмоприемных кос 28, используемых для образования особо широкой решетки. Но, поскольку палуба 20 для сейсмоприемных кос находится на 9 м выше ватерлинии судна 10, она особенно не мешает при швартовке судна, так как палуба обычно будет находиться значительно выше над причалом и поэтому будет только выступать над ним. Кроме того, дополнительное пространство на протяжении всей ширины палубы 20 для сейсмоприемных кос на корме 18 судна 10 образует достаточно места для установки новых и усовершенствованных устройств для спуска и подъема сейсмоприемных кос, по одному для каждой сейсмоприемной косы. Устройство 40 (фиг. 4, 5, 6) для спуска и подъема сейсмоприемной косы из воды содержит удлиненную балку 42, которая продолжается, как правило, в продольном направлении судна 10. Балка 42 соединена шарнирно на своем конце 44 вблизи кормы 18 судна с установочной конструкцией 46, которая жестко прикреплена к обратной стороне 48 палубы 50 судна сразу же над палубой 20 для сейсмоприемных кос. Палуба 50 является, фактически, верхней кормовой палубой судна. Балки 42 соседних устройств 40 для спуска и подъема сейсмоприемных кос слегка расходятся или развертываются веером по направлению к корме 18 судна, следуя за возрастающей шириной кормы. Балка 42 обычно продолжается параллельно палубе 20 для сейсмоприемных кос и верхней палубе 50, т.е., по существу, расположена горизонтально на высоте примерно 4 м над последней. Другой конец 52 балки 42 соединен шарнирно с одним концом 54 удлиняемого телескопического рычага 56 с гидравлическим управлением, другой конец 58 которого шарнирно соединен с обратной стороной 48 верхней 6 палубы 50. В неудлиненном состоянии телескопический рычаг 56 надежно удерживает балку в горизонтальном положении. Удлинение телескопического рычага 56 приводит к опусканию конца 52 балки 42 до высоты примерно 1 м над палубой 20 для сейсмоприемных кос, т.е. примерно до высоты средней части судна. Положения как поднятой, так и опущенной балки 42 показаны на фиг. 4. Криволинейная направляющая 59, образованная 90-градусным сегментом шкива, шарнирно прикреплена к объединенным концам 52,54 балки 42 и телескопического рычага 56 соответственно. Каретка 60 установлена на балке 42 так,что она может перемещаться по ней в обоих направлениях. Движущая сила для каретки 60 обеспечивается гидравлическими приводами 62,которые обычно перемещают каретку на соответственно расположенных колесах (не показаны) по балке с помощью реечной передачи (не показана). Рабочая жидкость под давлением для приводов подается по длинному гибкому шлангу 63 для подачи жидкости под давлением, который разворачивается по мере перемещения каретки 60 по балке 42. На каретке 60 закреплена с возможностью поворота узкая втулка 64, которая окружает как каретку, так и балку 42, имеющие общую осевую линию, и может поворачиваться вокруг продольной осевой линии балки. Узкая втулка 64 несет катушечный блок 34, который является особенно компактным эквивалентом шкива или направляющего блока большого радиуса. Катушечный блок 34 шарнирно подвешен под узкой втулкой 64, чтобы он поворачивался вокруг осевой линии, проходящей поперек балки 42. Конец 66 каретки 60, близкий к кормовому концу 44 балки 42, снабжен лебедкой 68. При обычном использовании, т.е. когда сейсмоприемную косу 28, перемещаемую посредством устройства 40, разворачивают и буксируют, балку 42 удерживают в поднятом горизонтальном положении, а каретку 60 фиксируют на кормовом конце 44 балки. Сейсмоприемную косу 28 пропускают через катушечный блок 34,который благодаря способности узкой втулки 64 поворачиваться вокруг каретки 60 и шарнирному соединению между катушечным блоком и поворотной узкой втулкой 64 является свободным для поворота как поперек, так и вдоль судна, обеспечивая компенсацию боковых и вертикальных изменений направления сейсмоприемной косы, когда она оставляет корму 18 судна 10. Когда требуется произвести работу на сейсмоприемной косе 28, например, чтобы во время развертывания или подъема из воды присоединить или удалить регулятор глубины погружения сейсмоприемной косы или другое приспособление, каретку 60 перемещают к другому концу 52 балки 42 посредством двигателей 62, а телескопический рычаг 56 удлиняют, тем 7 самым опуская конец 52 балки по направлению к палубе 20 для сейсмоприемных кос. Когда конец 52 балки 42 опускается, криволинейная направляющая 59 входит в соприкосновение с сейсмоприемной косой 28 и продвигает ее вниз по направлению к палубе 20 для сейсмоприемных кос до тех пор, пока она не достигнет верхней части кормовой направляющей 70 на палубе для сейсмоприемных кос. Кормовая направляющая 70 проходит по всей ширине палубы 20 для сейсмоприемных кос, образована с обращенной назад криволинейной поверхностью 72,которая поддерживает опускаемую сейсмоприемную косу 28. Поверхность 72, а также каждая из других криволинейных поверхностей, соприкасающихся с сейсмоприемными косами, имеют большие радиусы, чтобы гарантировать соблюдение минимального радиуса изгиба сейсмоприемной косы. До того или после того, как сейсмоприемная коса 28 полностью опущена, трос лебедки 68 (фиг.4) можно сцепить с соответствующим крепежным местом на ней и затем немного намотать, чтобы исключить деформацию части сейсмоприемной косы на судне, справа от подъемного механизма. Поэтому, как только сейсмоприемная коса полностью опущена и больше не находится в состоянии натяжения, с ней становится очень легко работать, обычно на высоте средней части судна над палубой 20 для сейсмоприемных кос. Если необходимо, на рабочей площадке палубы 20 для сейсмоприемных кос можно предусмотреть сиденья, чтобы еще более облегчить работу персонала. Кроме того, лебедку 68 используют для подъема и доставки на палубу 20 сейсмоприемных кос вспомогательного оборудования, относящегося к сейсмоприемной косе 28, например,хвостовых буев, акустического оборудования и т.п. Поэтому устройство 40 для спуска и подъема сейсмоприемной косы является особенно выгодным с точки зрения эргономики. В обычном состоянии (или при буксировке) оно расположено в основном выше габаритной высоты над палубой 20 для сейсмоприемных кос, и палуба остается относительно свободной для перехода персонала с места на место. Но в опущенном положении оно обеспечивает особенно хороший доступ к сейсмоприемной косе 28,проходящей через него. Можно осуществить многочисленные модификации устройства 40 для спуска и подъема сейсмоприемной косы. Например, гидравлические двигатели 62 можно заменить электродвигателями, тогда как телескопический рычаг 56 можно заменить любым другим опорным устройством, способным перемещать конец 52 балки 42 вверх и вниз между поднятым и опущенным положениями. Кроме того, при отсутствии верхней палубы над палубой 20 для сейсмоприемных кос, 002251 8 установочное средство для закрепления балки 42 над палубой для сейсмоприемных кос может содержать раму подходящей формы, опирающуюся на палубу для сейсмоприемных кос. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для спуска и подъема сейсмоприемной косы для использования на судне сейсмической разведки, содержащее балку,средство для закрепления балки в продольном направлении судна выше нормальной габаритной высоты над палубой для сейсмоприемных кос судна, содержащее шарнирное соединение с самым кормовым концом балки, обеспечивающее возможность поворота конца вокруг горизонтальной осевой линии, проходящей поперек балки, и удлиняемое опорное средство для опускания и подъема другого конца балки по направлению к и от палубы для сейсмоприемных кос, шкивное средство для поддержки и направления сейсмоприемной косы, прикрепленное к балке и выполненное с возможностью перемещения относительно балки. 2. Устройство по п.1, в котором шкивное средство включает шкивное устройство, выполненное с возможностью поворота вокруг осевой линии, проходящей в продольном направлении судна. 3. Устройство по п.1, в котором шкивное средство содержит кареточное средство, перемещаемое по балке, шкивное устройство и средство для подвешивания шкивного устройства под кареточным средством. 4. Устройство по п.3, в котором средство для подвешивания шкивного устройства содержит узкую втулку, которая закреплена с возможностью поворота на кареточном средстве и которая может поворачиваться вокруг продольной осевой линии балки. 5. Устройство по любому из пп.3 или 4, в котором кареточное средство включает, по меньшей мере, один гидравлический привод для перемещения кареточного средства в обоих направлениях по балке. 6. Устройство по любому одному из пп.3-5, в котором кареточное средство снабжено на своем кормовом конце лебедочным средством. 7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором шкивное устройство выполнено поворотным вокруг горизонтальной осевой линии, которая проходит поперек балки. 8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором опорное средство содержит телескопический элемент, который шарнирно соединен на одном конце с установочным средством, а на другом конце - с другим концом балки. 9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором опорное средство связано с гидравлическим приводом. 10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, которое дополнительно содержит проходящее вниз выступающее направляющее средство, которое расположено на другом конце балки и которое входит в соприкосновение с сейсмоприемной косой и продвигает ее вниз, когда другой конец балки опущен. 11. Судно для сейсмической разведки, содержащее устройство для спуска и подъема 10 сейсмоприемной косы, заявленное по любому предшествующему пункту. 12. Судно для сейсмической разведки по п.11, имеющее палубу для сейсмоприемных кос и дополнительную палубу над палубой для сейсмоприемных кос, в котором средство для установки прикреплено к обратной стороне дополнительной палубы.