Funktionsprinzip
SISSY besteht aus mehreren Komponenten, die in der Abbildung rechts schematisch dargestellt sind. Beim Einsatz wird das Gerät bis oberhalb der Packerhülse in ein Bohrloch eingeführt.
Das Kartuschenlager dient zur Aufnahme der Dynergit-Kartusche. Die nach der Zündung frei werdenden Gase expandieren zunächst im Kartuschenlager und werden dann durch speziell geformte Düsen an die umgebende Bohrlochwand gepreßt. Form und Größe der Düsen besitzen großen Einfluß auf die Effektivität der Energieübertragung an die Bohrlochwand. Als optimal stellten sich vier radial angeordnete Ausströmdüsen heraus. Nach unten ist das Lager bis auf eine relativ kleine Öffnung in der Mitte geschlosson. Dies hat den Vorteil. daß das Gerät trotz des entstehenden hohen Druckes von 2000 bar nicht aus dem Bohrloch herausgehoben wird. Bei prinzipiell vergleichbaren Quellen waren bisher die Öffnungen stets nach unten gerichtet.
Die Kartusche ist mit ca. 7 g Dynergit-Treibladungspulver gefüllt. Sie erzeugt im Kartuschenlager innerhalb von 0.3 ms einen Druck von etwa 2000 bar.
Die Kartusche besitzt eine Gesamtenergie von 300 Kilojoule, von denen rund 20 % zum Druckaufbau ausgenutzt werden.
Die Kartusche kann nur elektrisch gezündet werden. Sie wurde von der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) als Kartusche für technische Zwecke unter dem Klassifizierungscode 1.4 S eingestuft. Diese Klassifizierung hedeutet, daß die Kartusche ohne Genehmigungen in unbegrenzten Mengen transportiert und gelagert werden kann. Die Versendung kann in einer bauartgeprüften und zugelassenen Verpackung gemäß der Gefahrengutverordnung (GGVE/S /GGVSee) erfolgen, es ist lediglich ein Befördernngspapier mitzuführen.
Der elektrische Verschlußkopf dient zur Zündung der Kartusche, er sitzt daher direkt oberhalb des Kartuschenlagers. Der Kontakt zum Zündkopf der DynergitKartusche wird über einen mit einer Feder gespannten Bolzen, der elektrisch isoliert ist, hergestellt. Die elektrische Verbindung zur Zündmaschine wird mittels eines Kabels durch das Aufnahmerohr geführt.
Das Aufnahmerohr ist am unteren Ende fest mit dem elektrischen Verschlußkopf und am oberen Ende mit dem Handrad 2 verbunden. es wird von unten nach oben von der Packerhülse, dem Distanzrohr und dem Handrad 1 umgeben.
Die aus Gummi bestehende Packerhülse dient zum Abdichten des Bohrlochs und zum Andrücken des Geräts an die Bohrlochwand. Dies hat zum einen den Vorteil, daß keine Energie durch Herausheben des Gerätes oder durch Entweichen der Gase nach der Zündung der Kartusche verloren geht, und zum anderen, daß der bei der Nahseismik oftmals stark störende Luftschall unterdrückt wird. Die Packerhülse besitzt im entspannten Zustand einen Außendurchmesser von 52 mm, sie dichtet ein Bohrloch von bis zu 65 mm sicher ab.
Das Aufnahme- und das Distanzrohr stellen die richtige Position der Packerhülse im Bohrloch sicher. Durch Drehen des Handrades 1 wird die Packerhülse gespannt, hierzu besitzt das Aufnahmerohr ein Gewinde, auf dem das Handrad läuft. Das Handrad 2 ist am Aufnahmerohr befestigt und dient zur Handhabung des Gerätes und als Widerlager für Handrad 1 beim Spannen des Packers.
Die Länge des Gerätes beträgt 1,26 m. der Durchmesser 50 (52) mm und das Gesamtgewicht ca. 10 kg. SISSY besitzt unter der Prüfnummer 673 bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) eine Bauartzulasssung, die eine sicherheitstechnische Begutachtung der Berufsgenossenschaften mit einschließt.
Zubehör
Da das Gerät in einem Bohrloch mit einer Tiefe von 0,5-1,0 m und einen Durchmesser von 55-60 mm gezündet werden muß, ist ein Bohrgerät erforderlich. Dafür können - abhängig von der Bodenbeschaffenheit - ganz unterschiedliche Geräte zum Einsatz kommen.
Die GGA verwenden ein motorgetriebenes Handbohrgerät mit einem Schneckengewinde. Für das Bohren in ausgesprochen steinigen Böden oder gar in anstehendem Fels ist dieses Gerät nicht geeignet. Beim Vorbereiten der Bohrlöcher muß auf eine Mindesttiefe von 0,5 m geachtet werden, da sonst kein sicherer Halt für den Packer gegeben ist. Eine größere Tiefe ist meist vorteilhaft, insbesondere wenn damit eine aufgelockerte Bodenzone durchteuft werden kann. Eine wichtige Rolle bei der Anregung spielt die Durchfeuchtung; je feuchter der Boden, desto besser ist die Energieankopplung. In trockenen Böden kann das Wässern eines Bohrlochs die Qualität der seismischen Registrierungen erheblich verbessern. In mit Wasser gefüllten Bohrlöchern ist jedoch unbedingt zu beachten, daß das Kartuschenlager mit geeigneten Mitteln (Dichtkappen, Fingerlinge, Dichtbänder) abgedichtet wird. Ein mit Wasser gefülltes Kartuschenlager kann wegen der Inkompressibilität des Mediums durch den hohen Druck zerstört werden.
Für die Zündung der Kartusche ist eine handelsübliche Zündmaschine erforderlich, die an die im Handrad 2 integrierten Anschlüsse angeschlossen wird. Ein Stromwandler kann zur Abrißübertragung zur Meßapparatur in die Zündleitung integriert werden, die Triggergenauigkeit wird dann durch die Standardabweichung der Zeit bis zum Erreichen des Maximaldrucks im Kartuschenlager von 50 µS vorgegeben.