BR102016000197A2 - câmara de conformidade com motor linear para vibradores marítimos acústicos - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a vibradores marítimos acústicos e métodos para o uso desses vibradores marítimos acústicos. um vibrador marítimo acústico exemplar compreende uma superfície irradiadora de som operável para produzir uma frequência de ressonância, no qual a superfície irradiadora de som define pelo menos parcialmente um volume interno do vibrador marítimo acústico, no qual o volume interno do vibrador marítimo acústico compreende um gás interno do vibrador marítimo acústico que possui uma pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico; uma câmara de conformidade, no qual a câmara de conformidade compreende um volume interno da câmara de conformidade, e um sistema de função de mola; um motor linear operável para ajustar o volume interno da câmara de conformidade; no qual as variações de pressão no volume interno do vibrador marítimo acústico geradas pelo acionamento da superfície irradiadora de som induzem o sistema de função de mola e o motor linear a ajustar o volume interno da câmara de conformidade para que as variações de pressão no volume interno do vibrador marítimo acústico sejam reduzidas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CÂMARA DE CONFORMIDADE COM MOTOR LINEAR PARA VIBRADO-RES MARÍTIMOS ACÚSTICOS".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[001] O presente pedido de patente reivindica prioridade para o Pedido de Patente Provisória U.S., No. 61/101,250, depositado em 8 de Janeiro de 2015, cuja descrição está incorporada aqui por referência.

ANTECEDENTES

[002] As modalidades da presente invenção referem-se em geral a vibradores marítimos acústicos para levantamentos sísmicos marítimos, e, mais particularmente, as modalidades referem-se ao uso de câmaras de conformidade acopladas a motores lineares em vibradores marítimos acústicos para a compensação de quaisquer efeitos remanescentes de uma rigidez e/ou fricção ocorrida nos componentes de acionamento da câmara de conformidade, e também para a compensação de quaisquer forças inerciais das massas móveis.

[003] As fontes de som são geralmente dispositivos que geram energia acústica. Tais fontes de som podem ser utilizadas em levantamentos sísmicos marítimos. Fontes de som podem ser utilizadas para gerar energia acústica, a qual se desloca de modo descendente através da água e por dentro das formações localizadas abaixo do fundo de uma massa de água. Após interagir com as formações, por exemplo, nos limites entre diferentes camadas de subsuperfície, parte dessa energia acústica pode ser refletida de novo em direção à superfície da água e detectada por sensores especializados. A energia detectada pode ser usada para inferir determinadas propriedades das formações, tal como sua estrutura, sua composição mineral e seu conteúdo de fluido. Essas inferências podem prover informações úteis na recuperação de hidrocarbonetos.

[004] A maioria das fontes de som utilizadas atualmente em levantamentos sísmicos marítimos é do tipo impulsivo, com as quais esforços são feitos para gerar o máximo de energia possível durante o menor intervalo de tempo possível. A maioria dessas fontes do tipo impulsivo comumente usadas são pistolas de ar, as quais utilizam tipicamente um gás comprimido para gerar uma onda de som. Outros exemplos de fontes do tipo impulsivo incluem explosivos e fontes de impulso com queda de peso. Os vibradores marítimos acústicos são outro tipo de fonte de som que pode ser usado em levantamentos sísmicos marítimos. Exemplos de vibradores marítimos acústicos incluem vibradores marítimos acústicos com revestimento flextensional, o vibradores marítimos acústicos com placa de pistão, o vibradores marítimos acústicos hidraulicamente acionados, o vibradores marítimos acústicos eletromecânicos, o vibradores marítimos acústicos elétricos, o vibradores marítimos acústicos com máquina elétrica, e vibradores marítimos acústicos que empregam um material eletrostritivo (por exemplo, piezoelétrico) ou magnetostritivo. Os vibradores marítimos acústicos geram tipicamente vibrações em uma faixa de frequências com um padrão conhecido como um "sweep" ou "chirp." [005] Um vibrador marítimo acústico pode ser acionado para irradiar som por meio da moção de uma ou mais superfícies irradiadoras de som, as quais podem estar conectadas a um acionador mecânico. Durante tal moção, essas superfícies irradiadoras de som deslocam um determinado volume. Esse volume deslocado pode ser o mesmo fora e dentro do vibrador marítimo acústico. Dentro do vibrador marítimo acústico, o deslocamento de volume pode causar uma variação de pressão que, em valores absolutos, pode aumentar substancialmente enquanto o vibrador marítimo acústico é levado a profundidades crescentes. À medida que a pressão do gás interno (por exemplo, ar) no vibrador marítimo acústico aumenta, o módulo volumétrico (ou "rigidez") do gás interno também se eleva. Em outras palavras, o aumento da rigidez da mola a gás aumenta a rigidez da mola a gás dentro do vibrador marítimo acústico. Conforme usado aqui, o termo " mola a gás" é definido como um volume fechado de gás que pode absorver impacto ou variações de carga devido à capacidade desse volume fechado de gás de resisir à compressão. Portanto, o aumento da rigidez da mola a gás (ou seja, o aumento da rigidez do gás no volume fechado) aumenta a capacidade do volume fechado de gás de resisir à compressão. Esse aumento na rigidez da mola a gás tende a ser uma função da profundidade operacional de um vibrador marítimo acústico, o qual é compensado pela pressão. Além disso, a rigidez dos componentes acústicos do vibrador marítimo acústico e o gás interno são duas quantidades que influenciam a frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico. Consequentemente, a frequência de ressonância gerada pelo vibrador marítimo acústico pode aumentar de modo indesejado quando o vibrador marítimo acústico for levado (por exemplo, rebocado) a uma profundidade maior. Isso pode ser especialmente importante em vibradores marítimos acústicos em que o volume interno do vibrador marítimo acústico pode ser equilibrado conforme a pressão externa. Como resultado, em levantamentos sísmicos marítimos, pode ser desejável que a frequência de ressonância seja retida de maneira essencialmente independente da profundidade de operação e/ou que a frequência de ressonância possa ser controlada para estar abaixo e/ou acima de sua nominal frequência de ressonância (por exemplo, medida sobre/próxima à superfície de uma massa de água).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] Os desenhos em anexo ilustram determinados aspectos de algumas modalidades da presente invenção e não devem ser usados para limitar ou definir a invenção.

[007] A figura 1 ilustra uma modalidade exemplar de um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional, o qual compreende uma câmara de conformidade.

[008] A figura 2 ilustra uma modalidade exemplar de um vibrador marítimo acústico com placa de pistão, o qual compreende uma câmara de conformidade.

[009] A figura 3 ilustra uma modalidade exemplar de um vibrador marítimo acústico, o qual compreende uma câmara de conformidade.

[0010] A figura 4 é um gráfico de desvio de força de um elemento de mola não linear exemplar.

[0011] A figura 5 ilustra outra modalidade exemplar de um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional, o qual compreende uma câmara de conformidade.

[0012] A figura 6 ilustra uma câmara de conformidade do revestimento flextensional dentro de um vibrador marítimo acústico.

[0013] A figura 7 ilustra outra modalidade exemplar de um vibrador marítimo acústico compreendendo uma câmara de conformidade.

[0014] A figura 8 é uma modalidade exemplar de um sistema de levantamento sísmico marítimo que usa um vibrador marítimo acústico.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0015] Deve ser compreendido que a presente descrição não está limitada a dispositivos ou métodos particulares, os quais podem obviamente variar. Também deve ser compreendido que a terminologia usada aqui serve apenas ao propósito de descrever modalidades particulares e não de limitar a invenção. Todos os números e faixas apresentados aqui podem variar em certa medida. Desse modo, sempre que uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior for apresentada, qualquer número e qualquer faixa incluída dentro dessa margem serão especificamente apresentados. Embora imodalidades ndividuais sejam discutidas, a presente invenção abrange todas as combinações de todas essas modalidades. Conforme usado aqui, as formas singulares "um", "uma", e "o" "a" incluem referentes singulares e plurais, a menos que o conteúdo claramente afirme o contrário. Além disso, a palavra "pode" é usada ao longo de todo o pedido de patente em um sentido permissivo (ou seja, com o potencial para, sendo capaz de) e não em um sentido obrigatório. O termo "incluem," e derivações do mesmo, significa "incluindo, mas não limitado a isso." O termo "acoplado" significa diretamente ou indiretamente conectado. Se houver qualquer conflito na utilização de uma palavra ou termo neste relatório descritivo e em uma ou mais patentes ou outros documentos que podem vir a ser incorporados aqui por referência, as definições que forem consistentes com este relatório descritivo deverão ser adotadas para fins de compreensão da invenção.

[0016] As modalidades da invenção referem-se em geral a vibra-dores marítimos acústicos para levantamentos sísmicos marítimos e, mais particularmente, as modalidades referem-se ao uso de câmaras de conformidade acopladas a motores lineares em vibradores marítimos acústicos para compensar quaisquer efeitos remanescentes de uma rigidez e/ou fricção ocorrida nos componentes de acionamento da câmara de conformidade e também para compensar quaisquer forças inerciais das massas móveis. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, em algumas modalidades, a câmara de conformidade pode ajudar a manter a frequência de ressonância essencialmente independente da profundidade operacional e/ou pode permitir o controle da frequência de ressonância em um nível abaixo e/ou acima de sua frequência de ressonância nominal (por exemplo, medida sobre/próxima à superfície de uma massa de água). Conforme será discutido em mais detalhes abaixo, as forças geradas por uma pressão diferencial, por um sistema de função de mola e por um motor linear podem ser usadas, em algumas modalidades, para manter e/ou controlar a frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico em certa profundidade. Em particular, as modalidades podem acionar o motor linear para mitigar quaisquer efeitos remanescentes de rigidez e/ou fricção, os quais podem ocorrer no sistema de função de mola ou em qualquer outro componente de acionamento da câmara de conformidade, bem como para compensar quaisquer forças inerciais das massas móveis. De maneira vantajosa, essas características podem permitir que os vibradores marítimos acústicos exibam uma baixa frequência de ressonância em uma faixa de frequência sísmica de interesse em certa profundidade. Em modalidades particulares, os vibradores marítimos acústicos podem apresentar uma frequência de ressonância dentro de uma faixa de frequência sísmica de cerca de 1 Hz até cerca de 10 Hz quando submergidos na água em uma profundidade partir de cerca de 0 metro até cerca de 300 metros.

[0017] Os vibradores marítimos acústicos podem ser usados em levantamentos sísmicos marítimos para gerar energia acústica, a qual pode se deslocar de modo descendente através de uma massa de água e também de modo descendente por dentro de formações abaixo do fundo da massa de água. As modalidades dos vibradores marítimos acústicos podem incluir vibradores marítimos acústicos com revestimento flextensional, os vibradores marítimos acústicos com placa de pistão, o vibradores marítimos acústicos hidraulicamente acionados, o vibradores marítimos acústicos eletromecânicos, o vibradores marítimos acústicos elétricos, o vibradores marítimos acústicos com máquina elétrica e vibradores marítimos acústicos que empregam um material eletrostritivo (por exemplo, piezoelétrico) ou magnetostritivo. Deve ser notado que, a menos que especificamente excluída, qualquer descrição referente às câmaras de conformidade pode ser incorporada por qualquer uma das modalidades dos tipos de vibradores marítimos acústicos discutidos aqui e que nenhuma modalidade de câmara de conformidade deve ser restringida a um tipo específico de vibrador marítimo acústico.

[0018] Um tipo de um vibrador marítimo acústico é um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional. Os vibradores marítimos acústicos com revestimento flextensional podem incluir aciona-dores e transdutores e pode atuar como transformadores mecânicos por meio da transformação e amplificação do deslocamento e da força gerada de modo a atender a demandas de diferentes aplicações. Os vibradores marítimos acústicos com revestimento flextensional são geralmente vibradores marítimos acústicos dotados de um revestimento externo que se move para trás e para frente por meio de flexão para gerar energia acústica. Uma modalidade exemplar de vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional é ilustrada na figura 1. Na modalidade exemplar, o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 utiliza uma ou mais câmaras de conformidade 10, por exemplo, para compensar as mudanças de pressão da pressão do gás interno de vibrador marítimo acústico do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. O vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 da figura 1 é mostrado em seção transversal parcial. Conforme ilustrado, o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 pode ser montado dentro de uma armação 15. Um suporte 20 pode ser montado no topo da armação 15. O suporte 20 pode ser usado para dispor o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 em uma massa de água. O vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 pode compreender pelo menos uma superfície irradiadora de som 25, conforme ilustrado pelo revestimento flextensional 30. O volume interno do vibrador marítimo acústico é pelo menos parcialmente definido pela superfície irra- diadora de som 25. Conforme ilustrado, as câmaras de conformidade 10 podem ser dispostas dentro do revestimento flextensional 30. De maneira alternativa, as câmaras de conformidade 10 podem ser dispostas no exterior do revestimento flextensional 30. Embora a figura 1 ilustre duas câmaras de conformidade 10 dispostas dentro do revestimento flextensional 30, deve ser compreendido que a invenção é aplicável ao uso de qualquer número de câmaras de conformidade 10. A título de exemplo, as modalidades podem incluir o uso de uma, duas, três, quatro ou mais câmaras de conformidade 10 para o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5, dispostas dentro, no exterior do mesmo ou em ambos os locais. Na modalidade ilustrada, o revestimento flextensional 30 pode ter formato elíptico ou pode ser qualquer outro formato adequado, inclusive convexo, côncavo, achatado ou uma combinação do mesmo. Embora não ilustrado, o revestimento flextensional 30 pode ser formado, por exemplo, por duas porções laterais de revestimento, as quais podem ser imagens espelhadas uma da outra.

[0019] Em algumas modalidades, os vibradores marítimos acústicos com placa de pistão podem geralmente incluir vibradores marítimos acústicos com uma placa de pistão que se move para trás e para frente para gerar energia acústica. A figura 2 é uma modalidade exemplar de um vibrador marítimo acústico com placa de pistão, ilustrado como um vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35. Conforme ilustrado, o vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35 pode compreender pelo menos uma superfície irradiadora de som 25 e câmaras de conformidade 10. A superfície irradiadora de som 25 é representada na figura 2 pela placa de pistão 40. Análogo ao vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 da figura 1, o volume interno do vibrador marítimo acústico é pelo menos parcialmente definido pela superfície irradiadora de som 25. Na modalidade ilustrada, as câmaras de conformidade 10 são dispostas no exterior do alojamento de contenção 45 do vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35. Em modalidades alternativas, as câmaras de conformidade 10 podem ser dispostas no interior de alojamento de contenção 45 do vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35. Embora a figura 2 ilustre duas câmaras de conformidade 10 dispostas no exterior de alojamento de contenção 45 do vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35, deve ser compreendido que a invenção é aplicável ao uso de qualquer número de câmaras de conformidade 10, dispostas dentro, no exterior do mesmo ou em ambos os locais. A título de exemplo, as modalidades podem incluir o uso de uma, duas, três, quatro ou mais câmaras de conformidade 10 para o vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35. O vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35 pode incluir suportes 20, os quais podem ser separadamente montados em lados opostos do vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35, ou podem ser montados em lados adjacentes. De maneira alternativa, apenas um suporte 20 pode ser usado. Os suportes 20 podem ser usados para içar o vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35, por exemplo, durante a disposição do vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35 em uma massa de água. Os suportes 20 podem facilitar a fixação do vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35 em linhas de reboque acopladas a uma embarcação de pesquisa (por exemplo, a embarcação de pesquisa 115 da figura 8), em linhas de ancoragem ou outro dispositivo ou mecanismo adequado que é usado em conjunção com a disposição ou reboque do vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35 em uma massa de água.

[0020] Os vibradores marítimos acústicos (por exemplo, o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 da figura 1 e o vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35 da figura 2) discuti- dos aqui compreendem um volume interno, no qual um gás (por exemplo, ar, oxigênio, dióxido de carbono, etc.) ou outro fluido pode ser introduzido. O volume interno de um vibrador marítimo acústico é referido aqui como o "volume interno do vibrador marítimo acústico." Um gás introduzido no volume interno do vibrador marítimo acústico (ou seja, um gás interno do vibrador marítimo acústico) possui uma pressão de gás. Essa pressão de gás é referida aqui como a "pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico." Em algumas modalidades, os vibradores marítimos acústicos podem ter um sistema de compensação de pressão. Um sistema de compensação de pressão pode ser usado, por exemplo, para equalizar a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico com a pressão externa ao vibrador marítimo acústico, ou seja, a pressão exercida pela massa de água na qual o vibrador marítimo acústico é introduzido. Um sistema de compensação de pressão pode ser usado, por exemplo, quando um vibrador marítimo acústico precisar ser disposto (por exemplo, rebocado ou ancorado) em certa profundidade para obter-se um certo nível de resultado acústico. À medida que a profundidade de um vibrador marítimo acústico aumenta, a pressão externa aumenta. Em tais modalidades, a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico pode ser elevada para equalizar a pressão com a pressão externa crescente. Por exemplo, um gás (por exemplo, ar) ou um líquido (por exemplo, água) pode ser introduzido no vibrador marítimo acústico para aumentar a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico e aproximar e/ou equalizar a pressão com a pressão externa crescente. Em algumas modalidades, o gás ou líquido introduzido pode passar por uma transição de fase devido às condições variáveis dentro do vibrador marítimo acústico (por exemplo, uma mudança de pressão, temperatura, etc.). A mudança de fase da matéria pode diminuir ou aumentar a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico para aproximar e/ou equalizar a pressão externa crescente.

[0021] Sem limitar-se à teoria, o aumento da pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico pode endurecer a mola a gás no volume interno do vibrador marítimo acústico, e esse endurecimento pode impactar de forma indesejável a frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico. De maneira epecífica, a frequência de ressonância pode aumentar à medida que a mola a gás endurece devido a um aumento na pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico. Dentre outras coisas, a frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico pode ser baseada na combinação da rigidez da mola a gás do gás no volume interno do vibrador marítimo acústico e na constante de mola de qualquer elemento mecânico acionador e/ou estrutural do vibrador marítimo acústico (por exemplo, molas mecânicas, molas não mecânicas, molas lineares, molas não lineares, etc.) usado para acionar a superfície irradiadora de som 25. Desse modo, um aumento na rigidez da mola a gás também pode resultarar em um aumento na frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico. Sendo assim, a frequência de ressonância de um vibrador marítimo acústico disposto em certa profundidade pode aumentar de forma indesejável quando a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico for compensada por meio de sua equalização com a pressão externa (por exemplo, usando-se um sistema de compensação de pressão).

[0022] Para compensar as mudanças na pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico, uma câmara de conformidade 10 pode ser empregada. A câmara de conformidade 10 pode conter um gás (por exemplo, ar) ou líquido (por exemplo, água). O volume interno da câmara de conformidade 10 será referido aqui como o "volume interno da câmara de conformidade." O gás interno pressão da câmara de conformidade 10 será referido aqui como a "pressão do gás interno da câmara de conformidade." Conforme discutido abaixo, algumas modalidades da câmara de conformidade 10 podem compreender uma pressão de gás interno da câmara de conformidade que é uma pressão baixa. O termo "pressão baixa", quando usado no contexto da câmara de conformidade 10, é definido aqui como uma pressão do gás interno da câmara de conformidade, a quaol é igual ou menor que a pressão atmosférica.

[0023] A câmara de conformidade 10 pode compreender qualquer tipo de câmara de conformidade. Por exemplo, a câmara de conformidade 10 pode compreender uma câmara de conformidade com mola a gás de alta pressão (por exemplo, uma câmara de conformidade compreendendo uma mola a gás linear de alta pressão), uma câmara de conformidade com mola a gás de baixa pressão (por exemplo, uma câmara de conformidade compreendendo um pistão de câmara de conformidade com uma área de superfície variável, bem como uma mola a gás de baixa pressão), uma câmara de conformidade com mola não linear (por exemplo, uma câmara de conformidade compreendendo um elemento de mola não linear), uma câmara de conformidade com mola linear (por exemplo, uma câmara de conformidade compreendendo um elemento de mola linear), a câmara de conformidade com engrenagem não linear (por exemplo, uma câmara de conformidade compreendendo uma engrenagem não linear, um pistão de câmara de conformidade com velocidade variável e uma mola a gás de baixa pressão), uma câmara de conformidade bifásica (por exemplo, uma câmara de conformidade compreendendo um meio bifásico de gás e líquido) e similares. Em cada tipo de câmara de conformidade 10 que pode ser usado, as modalidades podem incluir um motor linear, conforme discutido abaixo, acoplado à câmara de conformidade 10 de modo a mitigar quaisquer efeitos remanescentes de rigidez e/ou fricção que podem ocorrer no sistema de função de mola da câmara de conformidade 10 ou em qualquer outro componente de acionamento da câmara de conformidade 10, e também para compensar quaisquer forças inerciais das massas móveis do vibrador marítimo acústico e das câmaras de conformidade 10. O motor linear pode ser usado desse modo para ajustar a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico para aproximar e/ou equalizar a pressão hidrostática.

[0024] Em algumas modalidades, o volume interno da câmara de conformidade pode compreender um volume vedado com uma pressão do gás interno da câmara de conformidade menor que 1 atmosfera quando na superfície de uma massa de água (menor que cerca de 1 metro de profundidade). De maneira alternativa, a pressão do gás interno da câmara de conformidade pode ser maior do que pressão atmosférica quando na superfície. De maneira mais alternativa, a pressão do gás interno da câmara de conformidade pode ser igual à pressão atmosférica quando na superfície. Em algumas modalidades, quando os vibradores marítimos acústicos estão em uma profundidade operacional, a pressão do gás interno da câmara de conformidade pode ser menor que a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico. Em algumas modalidades, os vibradores marítimos acústicos podem ser operados, por exemplo, em uma profundidade a partir de cerca de 1 metro até cerca de 300 metros e, mais particularmente, a partir de cerca de 1 metro até cerca de 100 metros.

[0025] A figura 3 ilustra uma modalidade exemplar de um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. Em modalidades alternativas, o vibrador marítimo acústico pode ser qualquer tipo de vibrador marítimo acústico incluindo o vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35 conforme ilustrado na figura 2. Em algumas modalidades, conforme ilustrado na figura 3, uma câmara de conformidade 10 pode compreender pelo menos um pistão da câmara de conformidade 50. O tipo de câmara de conformidade 10 descrito na figura 3 é um exemplo de uma câmara de conformidade com mola não linear que possui um sistema de função de mola 53, em que o sistema de função de mola 53 pode compreender um elemento de mola não linear 65. Em algumas modalidades, o pistão da câmara de conformidade 50 pode ser fixado ao compartimento da câmara de conformidade 85 pelas vedações 86, os quais podem ser um componente elástico, por exemplo. As vedações 86 podem ser qualquer componente (por exemplo, um fole, um anel de pistão) usado para acoplar o pistão da câmara de conformidade 50 ao compartimento da câmara de conformidade 85. Em modalidades alternativas, o pistão da câmara de conformidade 50 pode ser substituído por uma membrana flexível (não mostrada). Em várias modalidades, o gás pressurizado dentro do volume interno do vibrador marítimo acústico 51 pode afetar o exterior do pistão da câmara de conformidade 50 e tentar mover o pistão da câmara de conformidade 50 para dentro do volume interno da câmara de conformidade 52. Qualquer gás presente dentro do volume interno da câmara de conformidade 52 pode ser comprimido. Esse gás comprimido, se presente em qualquer quantidade apreciável, pode formar uma mola a gás da câmara de conformidade 60. Em algumas modalidades, uma mola a gás da câmara de conformidade 60 pode degradar a função da câmara de conformidade 10. Desse modo, em algumas modalidades, a pressão do gás interno da câmara de conformidade pode compreender uma baixa pressão, conforme definido aqui, para minimizar o efeito da mola a gás da câmara de conformidade 60. Na figura 3, a mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 e a mola a gás da câmara de conformidade 60 são mostradas de maneira esquemáti-ca por um símbolo de mola. O sistema de função de mola 53 pode ser usado para prover uma força contra o lado interno do pistão da câmara de conformidade 50 (ou seja, o lado compreendendo o volume interno da câmara de conformidade 52). No exemplo específico da figura 3, a função de mola desejada do sistema de função de mola 53 é exercida de maneira epecífica pelo elemento de mola não linear 65.

[0026] Quando o vibrador marítimo acústico é acionado para irradiar a superfície irradiadora de som 25, a superfície irradiadora de som 25 (por exemplo, o revestimento flextensional 30 conforme representado pelo vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 na modalidade ilustrada na figura 3) pode irradiar e deslocar um ou mais volumes. A câmara de conformidade 10 pode funcionar para que o pistão da câmara de conformidade 50 acompanhe as mudanças do volume deslocado; o volume interno do vibrador marítimo acústico 51 e a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico podem ser mantidos praticamente constantes. De acordo com as presentes modalidades, o volume interno da câmara de conformidade 52 pode ser vedado de modo a não resultar no volume interno da câmara de conformidade 52 estando em contato direto com qualquer gás interno do vibrador marítimo acústico presente no volume interno do vibrador marítimo acústico 51. Para produzir um pistão de câmara de conformidade 50 que possa acompanhar as mudanças de volumes deslocados quando a superfície irradiadora de som 25 é acionada, um elemento de mola não linear 65 pode ser usado para auxiliar no momvimento do pistão da câmara de conformidade 50.

[0027] Conforme ilustrado na figura 3, o sistema de função de mola 53 e de maneira epecífica, o elemento de mola não linear 65 podem ser dispostos dentro do volume interno da câmara de conformidade 52 e acoplados ao pistão da câmara de conformidade 50. O elemento de mola não linear 65 pode ser qualquer mola não linear adequada para a criação de um sistema ressonante formado pelo pistão da câmara de conformidade 50, pelo elemento de mola não linear 65 e pelo motor linear 90. Em algumas modalidades, o elemento de mola não linear 65 pode ser usado para a obtenção de uma frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico, a qual é quase independente da profundidade. Em algumas modalidades, o elemento de mola não linear 65 também pode ter um efeito de inclinação, o que permite que a pressão do gás interno da câmara de conformidade seja diferente da pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico. Nas modalidades da invenção, o elemento de mola não linear 65 pode ter uma rigidez comparativamente menor para o deslocamento de volumes (por exemplo, o deslocamento de volumes produzidos pela superfície irradiadora de som 25) que não ocorre em certa profundidade, mas ele pode ser progressivamente rígido para o deslocamento de volumes que ocorrem quando o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 é disposto em certa profundidade (por exemplo, rebocado ou ancorado em certa profundidade) onde a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico pode ser aumentada. A título de exemplo, o elemento de mola não linear 65 pode ser uma mola de compressão, uma mola de torsão, uma mola de disco, uma combinação de molas em série e/ou paralelas e conectadas e similares. Ainda em outros exemplos, o elemento de mola não linear 65 pode ser um revestimento flextensional, um mola a gás ou uma porção de mater capaz de efetuar uma transição de fase (por exemplo, da fase líquida para a gasosa e vice-versa) nas condições presentes na câmara de conformidade 10 em certa profundidade. Como um exemplo, um elemento de mola não linear 65 na forma de um revestimento flextensional é ilustrado na figura 6. Como outro exemplo, um elemento de mola não linear 65 na forma de uma mola a gás é ilustrado na figura 7. As figuras 6 e 7 serão discutidas em mais detalhes abaixo. Um exemplo de um elemento de mola não linear 65 que utiliza uma matéria capaz de efetuar uma transição de fase pode compreender um gás ou líquido capaz de passar por uma transição de fase devido às condições variáveis dentro do vibrador marítimo acústico (por exemplo, uma mudança de pressão, tempe- ratura, etc.). A mudança de fase da matéria pode diminuir ou aumentar a pressão do gás interno da câmara de conformidade, o que pode consequentemente ajustar a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico para aproximar e/ou equalizar a pressão hidrostática.

[0028] Com referência continuada à figura 3, o sistema de função de mola 53 e de maneira epecífica, o elemento de mola não linear 65, podem ser ajustados para formar um sistema ressonante em conjunto com a massa do pistão da câmara de conformidade 50 e o motor linear 90, permitindo assim que o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 produza uma frequência de ressonância próxima à frequência de ressonância desejada para o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. Em alguma modalidade, o sistema de função de mola 53 pode ser um sistema que executa a função da mola (por exemplo, uma mola mecânica). O sistema de função de mola 53 pode compreender qualquer número de componentes necessários para a obtenção da funcionalidade da mola. O tipo de mola formada pode ser uma mola linear ou não linear, conforme desejado. O tipo de sistema de função de mola 53 usado pode ser dependente do tipo de câmara de conformidade 10 escolhida para o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 ou do tipo de vibrador marítimo acústico. O tipo de câmara de conformidade 10 usado pode ser determinado pelo tipo de vibrador marítimo acústico, tal como o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 na figura 3 pode ser escolhido para uma aplicação específica. Desse modo, o tipo de sistema de função de mola 53 usado nas modalidades, pode ser dependente do tipo de vibrador marítimo acústico e da aplicação desejada.

[0029] A figura 4 é um diagrama de uma curva de desvio de força para um elemento de mola não linear 65. O elemento de mola não linear 65 compreende duas pilhas de molas de disco de acordo com as modalidades descritas aqui. A curva de desvio de força ajusta a resposta das duas pilhas de mola às forças encontradas quando ela é empregada em uma câmara de conformidade 10. A compressão inicial do elemento de mola não linear 65 durante a descida de um vibrador marítimo acústico a partir da profundidade de 0 metro até cerca de 50 metros é ilustrada pela seta 70. A compressão do elemento de mola não linear 65 durante a operação de um vibrador marítimo acústico em uma profundidade de cerca de 50 metros é mostrada ao longo da seta 75. O elemento de mola não linear 65 possui uma margem de segurança, conforme mostrado ao longo da seta 80. Conforme ilustrado pela figura 4, o elemento de mola não linear 65 pode ser vantajoso em algumas modalidades devido à sua resposta de amolecimento à medida que a força aumenta.

[0030] Conforme discutido acima, exemplos de sistemas de função de mola 53 podem ser dependentes das câmaras de conformidade 10, nas quais eles são usados. Por exemplo, a figura 5 representa um tipo de vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 acoplado a um tipo de câmara de conformidade 10 conhecida como uma câmara de conformidade com mola a gás de alta pressão. O sistema de função de mola 53 desse tipo de câmara de conformidade 10 pode compreender uma mola a gás linear de alta pressão 66, a qual é ilustrada de maneira esquemática pelo símbolo de mola disposto dentro de uma garrafa de alta pressão 87, a qual é um componente do sistema de função de mola 53 e da câmara de conformidade 10. O volume interno da câmara de conformidade 52 compreende duas porções: (1) o volume de alta pressão da mola a gás linear de alta pressão 66 na garrafa de alta pressão 87, e (2) uma porção do volume interno da câmara de conformidade 52 definida pelas vedações 86 e pelo pistão da câmara de conformidade 50. A mola a gás linear de alta pressão 66 é separada do volume interno do vibrador marítimo acústico 51 pelas vedações 86 (por exemplo, vedações de pistão, foles, etc.) e pelo pistão da câmara de conformidade 50. Esse pistão específico da câmara de conformidade 50 possui duas áreas diferentes de pistão, as quais estão conectadas umas às outras por uma haste rígida. A área maior de pistão do pistão da câmara de conformidade 50 contata o volume interno do vibrador marítimo acústico 51 e a segunda porção de volume interno da câmara de conformidade 52. Essa área maior do pistão também isola pelo menos parcialmente o volume interno do vibrador marítimo acústico 51 e da segunda porção de volume interno da câmara de conformidade 52. A área menor de pistão do pistão da câmara de conformidade 50 contata ambas as porções do volume interno da câmara de conformidade 52. A segunda porção de volume interno da câmara de conformidade 52 compreende uma pressão baixa, conforme definido aqui. A primeira porção de volume interno da câmara de conformidade 52 (definida pelo pistão da câmara de conformidade 50 e pela garrafa de alta pressão 87) compreende uma pressão alta, a qual funciona como a mola a gás de alta pressão 66. Essa área menor do pistão também isola pelo menos parcialmente a segunda porção de baixa pressão do volume interno da câmara de conformidade 52 e a primeira porção de alta pressão do volume interno da câmara de conformidade 52 que compreende a mola a gás de alta pressão 66. O sistema de função de mola 53 da câmara de conformidade 10, ilustrado pela figura 5 executa uma função de mola análoga ao sistema de função de mola 53 ilustrado pela figura 3. O motor linear 90 é usado para formar um sistema ressonante com a mola a gás linear de alta pressão 66 e para mitigar quaisquer efeitos remanescentes de rigidez e/ou fricção que possam ocorrer no sistema de função de mola 53 ou em quaisquer outros componentes de acionamento da câmara de conformidade 10, e também para compensar quaisquer forças inerciais de qualquer uma das massas móveis do vibrador marítimo acústico e das câmaras de conformidade. O motor linear 90 pode ser usado desse modo para ajustar a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico e aproximar e/ou equalizar a pressão hidrostática.

[0031] Com referência às figuras 3 e 5, a câmara de conformidade 10 pode compreender um compartimento da câmara de conformidade 85. Nas modalidades descritas nas figuras 3 e 5, o volume interno da câmara de conformidade 52 pode ser pelo menos parcialmente definido pelo compartimento da câmara de conformidade 85, pelo pistão da câmara de conformidade 50 e pelas vedações 86. O compartimento da câmara de conformidade 85 pode ser composto por quaisquer materiais adequados, incluindo sem limitação, metais e plásticos. O pistão da câmara de conformidade 50 pode ser deslizável no compartimento da câmara de conformidade 85 para que, quando acionado dentro ou fora do compartimento da câmara de conformidade 85, o volume interno da câmara de conformidade 52 possa ser mudado. O pistão da câmara de conformidade 50 pode ser projetado com um deslocamento suficiente no compartimento da câmara de conformidade 85 para compensar uma mudança de pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico, por exemplo, devido a uma mudança de profundidade e/ou qualquer mudança de volume interno do vibrador marítimo acústico 51 devido ao acionamento de uma superfície irradiadora de som 25. A pressão do gás interno da câmara de conformidade pode compreender uma pressão baixa conforme definido aqui.

[0032] O pistão da câmara de conformidade 50 pode ser vedado no compartimento da câmara de conformidade 85 pelas vedações 86, as quais, conforme discutido acima, podem ser uma argola, vedação de borracha, anéis de pistão, foles, etc. O pistão da câmara de conformidade 50 pode ser um elemento de disco, cilíndrico ou pode ter qualquer configuração adequada para efetuar a mudança desejada no volume interno da câmara de conformidade 52. Por exemplo, o pistão da câmara de conformidade 50 pode ter uma configuração diferente, incluindo quadrada, retangular ou oblonga, dentre outras. Além disso, o pistão da câmara de conformidade 50 pode compreender uma área de superfície ajustável, a qual pode permitir o controle da força exercida pela pressão diferencial sobre o pistão da câmara de conformidade 50. Modalidades alternativas podem compreender a fixação de um conjunto de conexão não linear ao pistão da câmara de conformidade 50, por exemplo, em uma câmara de conformidade com engrenagem não linear 10. O conjunto de conexão não linear pode compreender uma engrenagem não linear, um eixo de comando e um arranjo de correias. O conjunto de conexão não linear pode ser acoplado a um pistão separado de baixa pressão com o seu próprio compartimento e um volume interno compreendendo uma pressão interna, a qual é me-norr do que a pressão do gás interno da câmara de conformidade. O pistão de baixa pressão pode ser acoplado ao pistão da câmara de conformidade 50 através do conjunto de conexão não linear e os dois existiríam desse modo em uma relação não linear. O pistão de baixa pressão e o conjunto de conexão não linear compreenderíam desse modo o sistema de função de mola 53.

[0033] Com referência continuada às figuras 3 e 5, a câmara de conformidade 10 também pode compreender um motor linear 90. Em algumas modalidades, o sistema ressonante formado pelo pistão da câmara de conformidade 50, pela massa de sua carga e pelo sistema de função de mola 53, conforme descrito acima, talvez não mantenha de maneira suficiente o volume interno do vibrador marítimo acústico 51 e/ou a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico em um valor constante vdevido a uma rigidez remanescente no sistema de função de mola 53 e/ou uma fricção remanescente da carga mecânica do pistão da câmara de conformidade 50 e/ou das forças inerciais das massas móveis. Ou seja, pode haver variações de pressão no gás in- terno do vibrador marítimo acústico, as quais afetam a rigidez efetiva da mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 e/ou a fricção da carga mecânica sofrida pelo acionador da superfície irradiadora de som 25, a qual por sua vez, pode afetar a frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico. Um motor linear 90 pode ser usado para mitigar essas variações de pressão por meio da redução ou eliminação de quaisquer efeitos remanescentes da rigidez do sistema de função de mola 53 e/ou da fricção da carga mecânica do pistão da câmara de conformidade 50 e/ou quaisquer forças inerciais das massas móveis que possam ocorrer durante o acionamento da superfície irradiadora de som 25 e do pistão de conformidade 50. Nas modalidades da invenção, o motor linear 90 pode ser fixado ao pistão da câmara de conformidade 50. O motor linear 90 pode compreender, porém não deve ser limitado a: um motor eletromagnético, um motor hidráulico, um motor pneumático, um motor de bonina de voz e similares. Nas modalidades da invenção, o motor linear 90 pode ser um motor de multipolos. Nas modalidades da invenção, o motor linear 90 pode ser disposto dentro do volume interno do vibrador marítimo acústico 51 ou dentro do volume interno da câmara de conformidade 52. Nas modalidades da invenção, o motor linear 90 pode aplicar uma força definida com um curso definido ao pistão da câmara de conformidade 50. A força aplicada pelo motor linear 90 pode ser diretamente proporcional a uma rigidez remanescente no sistema de função de mola 53 e/ou a uma fricção remanescente da carga mecânica do pistão da câmara de conformidade 50 e/ou das forças inerciais de qualquer uma das massas móveis. Desse modo, um curso do motor linear 90 pode corresponder a um volume ou volumes deslocados das superfícies irradiadoras de som 25 do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5, de modo que o curso também possa corresponder a um volume deslocado no volume interno da câmara de conformidade 52. Portanto, o curso pode ser capaz de reduzir pelo menos uma parte dos efeitos da rigidez do sistema de função de mola e das forças inerciais de massas móveis na câmara de conformidade. Além disso, se desejado, um valor de rigidez negativa para a mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 pode ser alcançado neutralizando-se as forças elásticas da mola a gás do vibrador marítimo acústico 55, as quais são causadas pela estrutura da superfície irradiadora de som 25. Sendo assim, a frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 pode ser diminuída de modo que ela esteja abaixo de uma frequência de ressonância nominal do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5.

[0034] Nas modalidades da invenção, o motor linear 90 é um ser-vomotor que pode ser operado por um sistema de controle 91, conforme mostrado nas figuras 3 e 5. O sistema de controle 91 pode ser usado para restringir o acionamento da superfície irradiadora de som 25 ao acionamento do pistão da câmara de conformidade 50 por parte do motor linear 90, de modo que nenhuma variação de pressão ou, em algumas modalidades, apenas uma pequena variação de pressão ocorra no volume interno do vibrador marítimo acústico 51. Isso pode ser obtido monitorando-se o volume interno do vibrador marítimo acústico 51 e/ou monitorando-se a aceleração e/ou o deslocamento da superfície irradiadora de som 25. O sistema de controle 91 pode ser um componente de um sistema de registro (por exemplo, o sistema de registro 125 da figura 8) e pode estar localizado sobre uma embarcação, (por exemplo, a embarcação de pesquisa 115 da figura 8). De maneira alternativa, o sistema de controle 91 pode ser um componente interno ou externo de um vibrador marítimo acústico, por exemplo, do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. Em algumas modalidades, o sistema de controle 91 pode ser automatizado e pode responder de modo reativo às oscilações no volume interno do vibra- dor marítimo acústico 51.

[0035] Conforme ilustrado pelas figuras 3 e 5, a câmara de conformidade 10 e o motor linear 90 podem ser conectado a um acessório interno 95 de vibrador marítimo acústico com revestimento flextensio-nal 5. O acessório interno 95 pode ser qualquer acessório suficiente para a fixação de uma câmara de conformidade 10 e/ou de um motor linear 90. Por exemplo, o acessório interno 95 pode ser o lado interior de um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5, a seção de armação 15 (conforme mostrado na figura 1) disposto sobre o interior de vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5, ou qualquer outro acessório interno 95 disposto dentro do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. Nas modalidades da invenção, a câmara de conformidade 10 e o motor linear 90 podem ser fixados ao mesmo acessório interno 95. Em modalidades alternativas, a câmara de conformidade 10 e o motor linear 90 podem ser fixados a acessório internos separados 95.

[0036] A operação da câmara de conformidade 10, com referência continuada às figuras 3 e 5, será descrita agora de acordo com as modalidades da invenção. A câmara de conformidade 10 pode operar devido às variações de pressão geradas pelo acionamento da superfície irradiadora de som, o que pode gerar uma força contra o pistão da câmara de conformidade 50, o qual pode mover o pistão da câmara de conformidade 50 mais para o interior do volume interno da câmara de conformidade 52. Essa força pode ser neutralizada por uma força de neutralização que resulta a partir do sistema de função de mola 53 (por exemplo, o elemento de mola não linear 65, conforme ilustrado na figura 3 ou a mola a gás linear de alta pressão 66, conforme ilustrada na figura 5). A título de exemplo, as variações de pressão podem ser causadas pelo deslocamento de uma porção do volume interno do vibrador marítimo acústico 51 quando a superfície irradiadora de som 25 é operada em certa profundidade. Por exemplo, a superfície irradiado-ra de som 25 (ilustrada como o revestimento flextensional 30 na modalidade da figura 3) pode flexionar-se para trás e para frente para gerar vibrações acústicas. Na modalidade ilustrada, o movimento do revestimento flextensional 30 pode ser induzido por um acionador (não mostrado). As variações de pressão entre a pressão do gás interno do vi-brador marítimo acústico e a pressão do gás interno da câmara de conformidade podem resultar em uma força contra o pistão da câmara de conformidade 50, a qual desloca consequentemente o pistão da câmara de conformidade 50 para dentro do volume interno da câmara de conformidade 52. Tal deslocamento pode aumentar a força de neutralização resultante do endurecimento do sistema de função de mola 53. Tal deslocamento também pode aumentar a pressão do gás interno da câmara de conformidade dentro do volume interno da câmara de conformidade 52 caso exista um gás em qualquer quantidade apreciável no local. Qualquer rigidez remanescente no sistema de função de mola 53 e/ou qualquer fricção remanescente da carga mecânica do pistão da câmara de conformidade 50 e/ou qualquer força inercial de qualquer uma das massas móveis pode impedir que a força de neutralização gerada pelo sistema de função de mola 53 equilibre a força contra o exterior do pistão da câmara de conformidade 50, a qual é gerada pela operação do revestimento flextensional 30 (ou seja, a força que aumenta a pressão diferencial supracitada ao longo do pistão da câmara de conformidade 50) durante a operação do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. Desse modo, a rigidez remanescente no sistema de função de mola 53 e/ou a fricção remanescente da carga mecânica do pistão da câmara de conformidade 50 e/ou a força inercial de qualquer massa móvel pode influenciar a frequência de ressonância do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 quando ele é operado. Um motor linear 90 pode ser usado para neutralizar os efeitos dessa rigidez remanescente no sistema de função de mola 53 e/ou da fricção remanescente da carga mecânica do pistão da câmara de conformidade 50 e/ou da força iner-cial de qualquer uma das massas móveis. O motor linear 90 pode ser operável para ativamente aplicar uma força definida com um curso definido ao pistão da câmara de conformidade 50. O motor linear 90 pode atuar em tandem com o sistema de função de mola 53, para forçar o equilíbrio da força gerada pela operação do revestimento flextensio-nal 30 durante a operação do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. Portanto, o curso pode ser capaz de reduzir pelo menos uma parte dos efeitos da rigidez do sistema de função de mola e das forças inerciais de massas móveis na câmara de conformidade 10.

[0037] As forças exercidas pelo sistema de função de mola 53 e pelo motor linear 90 podem ser aproximadamente proporcionais à força exercida pela mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 no vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 enquanto o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 está sendo operado. Essa capacidade da câmara de conformidade 10 de dar uma resposta aproximadamente proporcional à força exercida pela mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 quando o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 está sendo operado permite que a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico se equalize com a pressão hidrostática. Portanto, o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 pode ser capaz de manter uma frequência de ressonância consistente (dentro de uma margem de tolerância) independente da profundidade na qual ele está sendo operado. Desse modo, essa funcionalidade permite a operação de um vibrador marítimo acústico em diferentes profundidades, e sendo assim, o vibrador marítimo acústico não precisa ser mantido em uma pro- fundidade constante para funcionar. Por exemplo, em uma modalidade da invenção, um vibrador marítimo acústico pode ser disposto e operado em uma primeira profundidade, na qual o vibrador marítimo acústico pode ter uma primeira frequência de ressonância e uma primeira pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico nessa primeira profundidade, e o vibrador marítimo acústico pode ser subsequentemente disposto e operado em uma segunda profundidade maior do que a primeira profundidade, na qual o vibrador marítimo acústico pode ter uma segunda frequência de ressonância e uma segunda pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico nessa segunda profundidade. Neste exemplo, o sistema de função de mola 53 e o motor linear 90 podem ser usados para ajustar a primeira pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico e a segunda pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico de modo que a primeira frequência de ressonância seja diferente da segunda frequência de ressonância em não mais do que 25%. Por exemplo, a primeira frequência de ressonância pode diferir da segunda frequência de ressonância em não mais do que 20%, em não mais do que 15%, em não mais do que 10%, ou em não mais do que 5%.

[0038] A figura 6 ilustra uma modalidade alternativa de uma câmara de conformidade 10 dentro de um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. A câmara de conformidade 10 ilustrada na figura 6 é um tipo de câmara de conformidade com mola não linear 10 (ou seja, uma câmara de conformidade 10 onde o sistema de função de mola 53 compreende um elemento de mola não linear) conhecida como uma câmara de conformidade do revestimento flextensional 10. A câmara de conformidade do revestimento flextensional 10 compreende um elemento de mola não linear 65 representado pelo revestimento externo flextensional 105. A câmara de conformidade do revestimento flextensional 10 também compreende o acessório interno 95 e um motor linear 90, o qual está acoplado ao acessório interno 95 e ao revestimento externo flextensional 105. Em algumas modalidades, a pressão do gás interno da câmara de conformidade pode ser uma pressão baixa, conforme definido aqui. Na modalidade descrita pela figura 6, a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico pode aumentar à medida que o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 é rebocado em certa profundidade. Consequentemente, a mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 pode endurecer. Esse aumento na pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico pode exercer uma força que induz ao dobramento do revestimento externo flextensional 105. Esse dobramento do revestimento externo flextensional 105 pode reduzir o endurecimento da mola a gás do vibrador marítimo acústico 55. Quaisquer efeitos da rigidez remanescente no revestimento externo flextensional 105 podem ser mitigados pelo uso do motor linear 90. Conforme discutido acima, o motor linear 90, conforme ilustrado na figura 6, pode ser acoplado ao ponto mediano do acessório interno 95. As forças exercidas pelo revestimento externo flextensional 105 e pelo motor linear 90 podem ser aproximadamente proporcionais à força exercida pela mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 no vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 quando o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 está sendo operado. A câmara de conformidade do revestimento flextensional 10 possui a capacidade de dar uma resposta aproximadamente proporcional à força exercida pela mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 quando o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 está sendo operado, permitindo desse modo que a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico se equalize com a pressão hidrostática. Portanto, o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 pode ser capaz de manter uma frequência de ressonância consistente (dentro de uma margem de tolerância) independente da profundidade na qual ele está sendo operado.

[0039] A figura 7 ilustra uma câmara de conformidade 10 que é funcionalmente similar à modalidade de câmara de conformidade com mola não linear ilustrada na figura 3, com a exceção de que a câmara de conformidade 10 é externa ao vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 e encontra-se delimitada dentro da estrutura de reboque 111. Na modalidade ilustrada na figura 7, o sistema de função de mola 53 compreende uma mola a gás da câmara de conformidade 60. A mola a gás da câmara de conformidade 60 (por exemplo, um elemento de mola não linear 65) exerce uma força de neutralização sobre o pistão da câmara de conformidade 50 para neutralizar a força exercida pela mola a gás do vibrador marítimo acústico 55 à medida que a pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico aumenta quando o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 é rebocado em certa profundidade. O motor linear 90 mitiga quaisquer efeitos da rigidez remanescente na mola a gás da câmara de conformidade 60 e/ou qualquer fricção remanescente da carga mecânica do pistão da câmara de conformidade 50 e/ou quaisquer forças inerciais das massas móveis. Para a obtenção do volume interno da câmara de conformidade 52 com um tamanho suficiente para prover uma mola a gás da câmara de conformidade 60 que possa funcionar como um elemento de mola não linear suficiente 65, uma câmara de conformidade 10 com volume interno aumentado para a câmara de conformidade 52 pode ser disposto exterior ao vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. O volume interno grande da câmara de conformidade 52 pode ser disposto dentro de uma estrutura rígida presa ao vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5. Essa estrutura pode compreender uma estrutura usada para rebocar o vibrador marítimo acústico com revestimento fie- xtensional 5, tal como a estrutura de reboque 111. A estrutura de reboque 111 pode compreender um cano, um tubo, uma mangueira, uma cavidade, etc., a qual está integrada à estrutura de reboque 111 e pode compreender a câmara de conformidade 10 e seu volume interno da câmara de conformidade 52. A câmara de conformidade 10 é um componente exterior separado do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5, o qual está acoplado a ele. Uma saída do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 pode pôr o volume interno do vibrador marítimo acústico 51 em contato com o pistão da câmara de conformidade 50.

[0040] Em algumas modalidades, o vibrador marítimo acústico (por exemplo, o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5, o vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35, etc.) pode produzir pelo menos uma frequência de ressonância entre cerca de 1 Hz até cerca de 200 Hz, quando submergido em água a uma profundidade a partir de cerca de 0 metro até cerca de 300 metros. Em modalidades alternativas, o vibrador marítimo acústico pode produzir pelo menos uma frequência de ressonância entre cerca de 0.1 Hz e cerca de 100 Hz, de maneira alternativa, entre cerca de 0,1 Hz e cerca de 10 Hz, e de maneira alternativa, entre cerca de 0,1 Hz e cerca de 5 Hz quando submergido em água em uma profundidade a partir de cerca de 0 metro até cerca de 300 metros. O vibrador marítimo acústico pode ser referido como uma fonte frequência bem baixa, o qual possui pelo menos uma frequência de ressonância de cerca de 10 Hz ou menor.

[0041] A figura 8 ilustra uma técnica exemplar para a aquisição de dados geofísicos, os quais podem ser usados com modalidades das presentes técnicas. Na modalidade ilustrada, uma embarcação de pesquisa 115 se move ao longo de uma superfície de uma massa de água 120, tal como um lago ou oceano. Essa embarcação de pesquisa 115 pode incluir um equipamento, mostrado geralmente em 125 e coletivamente referido aqui como um "sistema de registro." O sistema de registro 125 pode incluir dispositivos (nenhum deles sendo mostrado separadamente) para detectar e efetuar um registro indexado de tempo dos sinais gerados por cada um dos sensores sísmicos 130 (explicados logo abaixo) e para acionar um vibrador marítimo acústico (ilustrado aqui como vibrador marítimo acústico com revestimento flexten-sional 5) em tempos selecionados. O sistema de registro 125 também pode incluir dispositivos (nenhum deles sendo mostrado separadamente) para determinar a posição geodética da embarcação de pesquisa 115 e os vários sensores sísmicos 130.

[0042] Conforme ilustrado, a embarcação de pesquisa 115 (ou qualquer embarcação adequada) pode rebocar um ou mais vibradores marítimos acústicos com revestimento flextensional 5 pela massa de água 120. Em outras modalidades, em adição ou em substituição aos vibradores marítimos acústicos rebocados com revestimento flextensional 5, um ou mais vibradores marítimos acústicos com revestimento flextensional 5 podem ser dispostos em posições relativamente fixas na massa de água 120, por exemplo, eles podem ser fixados a uma âncora, plataforma fixa, bóia ancorada, etc. O cabo fonte 135 pode acoplar um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 à embarcação de pesquisa 115. O vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 pode ser disposto na massa de água 120 em uma profundidade que varia a partir de 0 metro até cerca de 300 metros, por exemplo. Embora apenas um único vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 tenha sido mostrado na figura 8, é previsto que as modalidades podem incluir mais de um vibrador marítimo acústico (incluindo vibrador marítimo acústico com placa de pistão 35, conforme ilustrado na figura 2 ou qualquer outro tipo de vibrador marítimo acústico) rebocado pela embarcação de pesquisa 115. Em algumas modalidades, um ou mais conjuntos de vibradores marítimos acústicos com revestimento flextensional 5 podem ser usados. Em tempos selecionados, o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 pode ser acionado, por exemplo, pelo sistema de registro 125, para gerar energia acústica. A embarcação de pesquisa 115 (ou uma embarcação diferente) também pode rebocar pelo menos um galhardete de sensor 140 para detectar a energia acústica originada do vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 após sua interação, por exemplo, com as formações 145 abaixo do fundo da água 150. Conforme ilustrado, tanto o vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional 5 quanto o galhardete de sensor 140 podem ser rebocados acima do fundo da água 150. O galhardete de sensor 140 pode conter sensores sísmicos 130 em locais espaçados entre si. Em algumas modalidades, mais de um galhardete de sensor 140 pode ser rebocado pela embarcação de pesquisa 115, o qual pode estar espaçado lateral mente, vertical mente, ou tanto lateralmente quanto verticalmente. Embora não mostrado, alguns levantamentos sísmicos marítimos dispõem os vibradores marítimos acústicos com revestimento flextensional 5 e/ou sensores sísmicos 130 sobre cabos ou nodos para o fundo oceânico em adição ou no lugar da rebocagem efetuada pela embarcação de pesquisa 115. Os sensores sísmicos 130 podem ser qualquer tipo de sensor sísmico conhecido na técnica, incluindo hidrofones, geofones, sensores de velocidade de partícula, sensores de deslocamento de partícula, sensores de aceleração de partícula ou sensores de gradiente de pressão, por exemplo. A título de exemplo, os sensores sísmicos 130 podem gerar sinais de resposta, tais como sinais elétricos ou ópticos, em resposta à energia acústica detectada. Os sinais gerados pelos sensores sísmicos 130 podem ser comunicados ao sistema de registro 125. A energia detectada pode ser usada para inferir determinadas propriedades das formações 145, tais como estrutura, composição mineral e conteúdo de fluido, provendo desse modo informações úteis para a recuperação de hidrocarbonetos.

[0043] As figuras em anexo e a discussão supracitada não são destinadas a incluir todas as características das presentes técnicas para se ajustar a um comprador ou fornecedor ou para descrever o sistema, tampouco as figuras e a discussão são limitantes, visto que elas são exemplares e consistentes com o espírito das presentes técnicas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Vibrador marítimo acústico, caracterizado fato de que compreende: uma superfície irradiadora de som operável para produzir uma frequência de resso nância, no qual a superfície irradiadora de som define pelo menos parcialmente um volume interno do vibrador marítimo acústico, no qual o volume interno do vibrador marítimo acústico compreende um gás interno do vibrador marítimo acústico que possui uma pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico; uma câmara de conformidade, no qual a câmara de conformidade compreende: um volume interno da câmara de conformidade, e um sistema de função de mola; um motor linear operável para ajustar o volume interno da câmara de conformidade; no qual variações de pressão no volume interno do vibrador marítimo acústico geradas pelo acionamento da superfície irradiadora de som induzem o sistema de função de mola e o motor linear a ajustar o volume interno da câmara de conformidade, de modo que as variações de pressão no volume interno do vibrador marítimo acústico sejam reduzidas.

2. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de conformidade compreende um pistão de câmara de conformidade.

3. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de função de mola compreende uma câmara de conformidade do revestimento flextensional.

4. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de função de mola compreende uma mola a gás linear de alta pressão.

5. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de função de mola compreende um elemento de mola não linear.

6. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de conformidade é externa ao vibrador marítimo acústico.

7. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor linear é um motor eletromagnético, um motor hidráulico, um motor pneumático ou um motor de bonina de voz.

8. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vibrador marítimo acústico é um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional, um vibrador marítimo acústico com placa de pistão, um vibrador marítimo acústico hidraulicamente acionado, um vibrador marítimo acústico ele-tromecânico, um vibrador marítimo acústico elétrico, um vibrador marítimo acústico com máquina elétrica, um vibrador marítimo acústico que utiliza um material eletrostritivo ou um vibrador marítimo acústico que utiliza um material magnetostritivo.

9. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor linear reduz pelo menos uma parte dos efeitos da rigidez do sistema de função de mola e das forças inerciais de massas móveis na câmara de conformidade.

10. Vibrador marítimo acústico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor linear está acoplado a um sistema de controle.

11. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: dispor um vibrador marítimo acústico compreendendo uma câmara de conformidade em uma massa de água em conjunção com um levantamento sísmico marítimo, acionar uma superfície irradiadora de som no vibrador marí- timo acústico para produzir uma frequência de ressonância, o acionamento resultando em uma variação de pressão de um volume interno do vibrador marítimo acústico; e usar um motor linear para produzir um curso que ajusta o volume interno da câmara de conformidade, para que a variação de pressão no volume interno do vibrador marítimo acústico seja reduzida.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a câmara de conformidade compreende um pistão de câmara de conformidade.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o curso é aplicado ao pistão da câmara de conformidade.

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a câmara de conformidade compreende um revestimento flextensional.

15. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a câmara de conformidade também compreende um elemento de mola não linear disposto no volume interno da câmara de conformidade.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o elemento de mola não linear ajusta o volume interno da câmara de conformidade.

17. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o motor linear é um motor eletromagnético, um motor hidráulico, um motor pneumático ou um motor de bonina de voz.

18. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o vibrador marítimo acústico é um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional, um vibrador marítimo acústico com placa de pistão, um vibrador marítimo acústico hidraulicamente acionado, um vibrador marítimo acústico eletromecânico, um vibrador marítimo acústico elétrico, um vibrador marítimo acústico com máquina elétrica, um vibrador marítimo acústico que utiliza um material eletrostritivo ou um vibrador marítimo acústico que utiliza um material magnetostritivo.

19. Método compreendendo: dispor um vibrador marítimo acústico em uma massa de água em uma primeira profundidade, caracterizado pelo fato de que o vibrador marítimo acústico possui uma primeira frequência de ressonância na primeira profundidade, e uma primeira pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico na primeira profundidade; subsequentemente dispor o vibrador marítimo acústico na massa de água em uma segunda profundidade, no qual a segunda profundidade é maior do que a primeira profundidade, e no qual o vibrador marítimo acústico possui uma segunda frequência de ressonância na segunda profundidade e uma segunda pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico na segunda profundidade; e usar um motor linear e um sistema de função de mola para ajustar a primeira pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico e a segunda pressão do gás interno do vibrador marítimo acústico, de modo que a primeira frequência de ressonância seja diferente da segunda frequência de ressonância em até 25%.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o vibrador marítimo acústico é um vibrador marítimo acústico com revestimento flextensional, um vibrador marítimo acústico com placa de pistão, um vibrador marítimo acústico hidraulicamente acionado, um vibrador marítimo acústico eletromecânico, um vibrador marítimo acústico elétrico, um vibrador marítimo acústico com máquina elétrica, um vibrador marítimo acústico que utiliza um material eletrostritivo ou um vibrador marítimo acústico que utiliza um material magnetostritivo.