BR102018012136B1

BR102018012136B1 - DISPLACEMENT APPARATUS, MARINE VIBRATOR AND SYSTEM FOR THE GENERATION OF A WAVE

Info

Publication number: BR102018012136B1
Application number: BR102018012136-7A
Authority: BR
Inventors: Nils Gunnar Olof Kröling
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2023-06-06

Abstract

A descrição apresentada aqui refere-se geralmente a um dispositivo para uso em pesquisa sísmica marinha. Um aparelho de deslocamento possui uma base e um cabeçote acionado. O cabeçote acionado é acoplado a um dispositivo de acionamento compreendendo um eixo, um came e um motor. O came é acoplado ao eixo em uma posição radial a partir do centro do came. Um pistão a vácuo é, opcionalmente, acoplado aos dispositivos de acionamento. Uma mola de ressonância variável, tal como uma mola de ar, é acoplada ao cabeçote acionado a fim de sintonizar o aparelho para operar na ressonância em uma faixa de frequências.The description presented here generally refers to a device for use in marine seismic survey. A displacement apparatus has a base and a driven head. The driven head is coupled to a drive device comprising a shaft, a cam and a motor. The cam is coupled to the shaft in a radial position from the center of the cam. A vacuum piston is optionally attached to the actuating devices. A variable resonance spring, such as an air spring, is attached to the driven head in order to tune the apparatus to operate at resonance over a range of frequencies.

Description

Cross Reference to Related Orders

[001] Esse pedido reivindica os benefícios do pedido de patente provisório U.S. No. 62/519.979, depositado em 15 de junho de 2017, que é incorporado aqui por referência.[001] This application claims the benefits of the U.S. provisional patent application. At the. 62/519,979, filed June 15, 2017, which is incorporated herein by reference.

Background Field

[002] As modalidades da presente descrição se referem geralmente a um vibrador marinho para uso em pesquisa sísmica marinha.[002] The embodiments of this description generally refer to a marine vibrator for use in marine seismic research.

Description of the Related Technique

[003] A pesquisa sísmica emprega ondas sonoras propagadas a partir de uma fonte de superfície para buscar por formações geológicas profundas dentro da Terra, tal como na exploração de reservatórios de combustível fóssil. Na pesquisa sísmica marinha, que ocorre em ambientes marinhos, a fonte pode ser uma fonte de superfície ou uma fonte submersa. O som é gerado a partir da fonte e direcionado para a crosta Terrestre. Mudanças dentro das camadas da crosta, tal como mudanças na densidade das formações, espalham, refletem ou mudam as ondas à medida que se propagam através do extrato. Algumas das ondas são refletidas de volta na direção da fonte. Um dispositivo de medição, tal como um transdutor ou um hidrofone, registra as ondas refletidas pelos vários meios em camadas dentro do extrato. Diferenças nas propriedades da onda de fonte propagada conhecida e onda refletida, por exemplo, amplitude e tempo de propagação, são medidas e analisadas para se desenvolver um perfil geográfico das formações de subsuperfície. Esse perfil pode ser utilizado para determinar características geológicas importantes para presença, composição e extensão física das reservas de recursos naturais.[003] Seismic research employs sound waves propagated from a surface source to search for geological formations deep within the Earth, such as in the exploration of fossil fuel reservoirs. In marine seismic survey, which takes place in marine environments, the source can be a surface source or a submerged source. Sound is generated from the source and directed towards the Earth's crust. Changes within crustal layers, such as changes in the density of formations, scatter, reflect, or shift the waves as they propagate through the strata. Some of the waves are reflected back towards the source. A measuring device, such as a transducer or hydrophone, records the waves reflected by the various media in layers within the extract. Differences in wave properties of known propagated source and reflected wave, for example, amplitude and time of propagation, are measured and analyzed to develop a geographic profile of the subsurface formations. This profile can be used to determine important geological features for the presence, composition and physical extent of natural resource reserves.

[004] As técnicas de pesquisa marinha convencionais utilizam pistolas de ar para propagar ondas sonoras. Essas pistolas de ar descarregam o ar em alta pressão em rajadas curtas e frequentes para criar bolsos de ar dentro da água que se desfazem para produzir ondas sonoras poderosas em um intervalo regular. O uso de pistolas de ar permite que a pesquisa seja conduzida através de uma grande área em um curto espaço de tempo. No entanto, as ondas de fonte produzidas pelas pistolas de ar são frequentemente produzidas em altos níveis, tal como até 240 dB re 1 μPa (nível de pressão com relação à intensidade de referência), que pode causar danos à vida selvagem dentro da faixa da fonte, obrigando, assim, os pesquisadores a limitar o uso das pistolas de ar na presença de vários tipos de vida marinha. Recentemente, tem havido uma preocupação crescente com relação aos danos ambientais associados com essas pesquisas sísmicas com pistola de ar.[004] Conventional marine survey techniques use air guns to propagate sound waves. These air guns discharge high-pressure air in short, frequent bursts to create pockets of air within the water that collapse to produce powerful sound waves at a regular interval. The use of airguns allows the search to be conducted over a large area in a short amount of time. However, the source waves produced by air guns are often produced at high levels, such as up to 240 dB re 1 μPa (pressure level relative to the reference intensity), which can cause damage to wildlife within range of the source, thus forcing researchers to limit the use of air guns in the presence of various types of marine life. Recently, there has been increasing concern regarding the environmental damage associated with these air gun seismic surveys.

[005] A fim de reduzir a utilização de pistolas de ar, os vibradores marinhos têm se tornado mais comuns na pesquisa marinha. Esses dispositivos são submersos abaixo da superfície do oceano e produzem ondas sonoras de baixa frequência e alta pressão. As ondas de fonte produzidas pelos vibradores marinhos são produzidas de uma forma que não prejudique a vida marinha animal. No entanto, muitos vibradores marinhos sofrem de uma largura de banda limitada na qual podem produzir efetivamente as frequências. Adicionalmente, o tamanho do dispositivo e a complexidade dos componentes reduzem, dessa forma, em muito a vida efetiva da fonte. Portanto, o que é necessário é um vibrador marinho aperfeiçoado.[005] In order to reduce the use of air guns, marine vibrators have become more common in marine research. These devices are submerged below the surface of the ocean and produce low-frequency, high-pressure sound waves. The fountain waves produced by marine vibrators are produced in a way that does not harm animal marine life. However, many marine vibrators suffer from a limited bandwidth over which they can effectively output frequencies. Additionally, the size of the device and the complexity of the components thus greatly reduce the effective life of the source. So what is needed is an improved marine vibrator.

Brief Description of the Drawings

[006] De modo que a forma na qual as características mencionadas acima da presente descrição possam ser compreendidas em detalhes, uma descrição mais particular da descrição pode ser obtida por referência às modalidades, algumas das quais são ilustradas nos desenhos em anexo. É notado que, no entanto, os desenhos em anexo ilustram apenas as modalidades ilustrativas e são, portanto, não considerados limitadores de seu escopo, e podem admitir outras modalidades igualmente efetivas.[006] So that the way in which the above-mentioned features of the present description can be understood in detail, a more particular description of the description can be obtained by referring to the embodiments, some of which are illustrated in the attached drawings. It is noted, however, that the attached drawings only illustrate the illustrative modalities and are therefore not considered to limit their scope, and may admit other equally effective modalities.

[007] A figura 1 é uma disposição de um vibrador marinho ilustrativo.[007] Figure 1 is a layout of an illustrative marine vibrator.

[008] A figura 2 é uma vista em perspectiva, parcialmente recortada de uma disposição de um pistão ilustrativo de acordo com determinadas modalidades;[008] Figure 2 is a perspective view, partially cut away, of an illustrative piston arrangement according to certain embodiments;

[009] A figura 3A e a figura 3B são disposições esquemáticas de pistões ilustrativos, de acordo com determinadas modalidades;[009] Figure 3A and Figure 3B are schematic arrangements of illustrative pistons, according to certain embodiments;

[0010] A figura 4A e a figura 4B são esquemas de posições operacionais de um pistão ilustrativo, de acordo com determinadas modalidades;[0010] Figure 4A and figure 4B are schemes of operational positions of an illustrative piston, according to certain embodiments;

[0011] A figura 5 é uma representação gráfica de uma mola de ressonância ilustrativa;[0011] Figure 5 is a graphical representation of an illustrative resonant spring;

[0012] A figura 6 é uma disposição esquemática de uma vedação ilustrativa de acordo com determinadas modalidades;[0012] Figure 6 is a schematic layout of an illustrative seal according to certain embodiments;

[0013] A figura 7 é uma junta de conexão tipo correia ilustrativa, de acordo com determinadas modalidades;[0013] Figure 7 is an illustrative belt-type connection joint, according to certain embodiments;

[0014] A figura 8 é uma disposição ilustrativa de um mecanismo de sincronização, de acordo com determinadas modalidades.[0014] Figure 8 is an illustrative arrangement of a synchronization mechanism, according to certain embodiments.

[0015] Para facilitar a compreensão, referências numéricas idênticas foram utilizadas sempre que possível, para designar elementos idênticos que são comuns às figuras. É contemplado que os elementos e as características de uma modalidade podem ser beneficamente incorporados a outras modalidades sem menção adicional.[0015] To facilitate understanding, identical numerical references were used whenever possible, to designate identical elements that are common to the figures. It is contemplated that elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated into other embodiments without further mention.

Detailed Description

[0016] A presente descrição se refere, geralmente, a um dispositivo para uso na pesquisa sísmica marinha. Um aparelho de deslocamento inclui uma base e um cabeçote acionado. O cabeçote acionado é acoplado a um dispositivo de acionamento compreendendo um eixo, um came e um motor. O came é acoplado ao eixo em uma posição radial a partir do centro do came. Um pistão a vácuo é opcionalmente acoplado ao dispositivo de acionamento. Uma mola de ressonância variável, tal como uma mola a ar, é acoplada ao cabeçote acionado a fim de sintonizar o aparelho para operar em ressonância em uma faixa de frequências.[0016] This description generally refers to a device for use in marine seismic research. A displacement apparatus includes a base and a driven head. The driven head is coupled to a drive device comprising a shaft, a cam and a motor. The cam is coupled to the shaft in a radial position from the center of the cam. A vacuum piston is optionally coupled to the actuating device. A variable resonance spring, such as an air spring, is attached to the driven head in order to tune the apparatus to operate in resonance over a range of frequencies.

[0017] A figura 1 é uma vista em perspectiva de um conjunto de vibradores marinhos ilustrativo 100 de acordo com uma modalidade. Na modalidade da figura 1, o conjunto de vibradores marinhos 100 inclui uma pluralidade de pistões 102, também referidos aqui como osciladores, acoplados a um corpo 104. Na figura 1, dezesseis pistões 102 são acoplados ao corpo 104, onde oito dos pistões 102 são acoplados a uma superfície superior do corpo 104 e oito dos pistões 102 são acoplados a uma superfície inferior do corpo 104. No entanto, o conjunto de vibradores marinhos 100 não está limitado a essa configuração. Qualquer número de disposições de pistões pode ser utilizado. Adicionalmente, o corpo 104 pode ter qualquer configuração útil. Geralmente, o conjunto de vibradores marinhos 100 é configurado para ter um tamanho compacto e o número de pistões 102 é selecionado para fornecer propriedades de fonte de energia desejadas.[0017] Figure 1 is a perspective view of an illustrative marine vibrator assembly 100 according to one embodiment. In the embodiment of Figure 1, the marine vibrator assembly 100 includes a plurality of pistons 102, also referred to herein as oscillators, coupled to a body 104. In Figure 1, sixteen pistons 102 are coupled to the body 104, where eight of the pistons 102 are eight of the pistons 102 are coupled to an upper surface of the body 104 and eight of the pistons 102 are coupled to a lower surface of the body 104. However, the marine vibrator assembly 100 is not limited to this configuration. Any number of piston arrangements can be used. Additionally, body 104 can have any useful configuration. Generally, the marine vibrator assembly 100 is configured to be compact in size and the number of pistons 102 is selected to provide desired power source properties.

[0018] O conjunto de vibradores marinhos 100, incluindo o corpo 104 e os pistões 102 acoplados ao mesmo, pode ser disposto dentro de um alojamento (não ilustrado). O alojamento cerca o conjunto de vibradores marinhos 100 para fornecer um perfil de fluxo aerodinâmico, enquanto o vibrador marinho é desdobrado nas operações de pesquisa, por exemplo, sendo rebocado atrás de um rebocador. O alojamento é geralmente adaptado para permitir a comunicação de fluido entre um volume interno do alojamento, onde o conjunto de vibradores marinhos 100 é disposto, e o ambiente externo ao alojamento. Quando o conjunto de vibradores marinhos 100 é desdobrado dentro do alojamento em uma operação de pesquisa, um fluido ambiente, geralmente água do mar, preenche o alojamento e cerca o conjunto de vibradores marinhos 100 para que entrem em contato com as superfícies externas dos pistões 102 e do corpo 104. Os pistões 102 são acionados a uma frequência tal como 4 Hertz, para gerar uma onda ou pulso dentro do fluido que cerca o conjunto de vibradores marinhos 100. A onda ou pulso se propaga através do fluido na direção do leito do mar onde a onda propagada é utilizada para detectar formações geológicas.[0018] The set of marine vibrators 100, including the body 104 and the pistons 102 coupled thereto, can be arranged inside a housing (not shown). The housing surrounds the marine vibrator assembly 100 to provide a streamlined flow profile while the marine vibrator is deployed in survey operations, for example being towed behind a tugboat. The housing is generally adapted to allow fluid communication between an internal volume of the housing, where the marine vibrator assembly 100 is disposed, and the environment external to the housing. When the marine vibrator assembly 100 is deployed within the housing in a survey operation, an ambient fluid, generally seawater, fills the housing and surrounds the marine vibrator assembly 100 to contact the outer surfaces of the pistons 102 and body 104. The pistons 102 are driven at a frequency such as 4 Hertz to generate a wave or pulse within the fluid surrounding the marine vibrator assembly 100. The wave or pulse propagates through the fluid towards the bed of the vessel. sea where the propagated wave is used to detect geological formations.

[0019] O conjunto de vibradores marinhos 100 pode ter, adicionalmente, tanques auxiliares 106. Os tanques auxiliares 106 podem ser acoplados a, e suportados pelo corpo 104. Aqui, quatro tanques auxiliares 106 são ilustrados dispostos em extremidades opostas do corpo 104. Deve-se notar que menos tanques auxiliares 106, tal como dois, um ou até mesmo zero, ou mais tanques auxiliares, tal como oito, doze, dezesseis ou até mesmo dezoito, em qualquer configuração adequada, podem ser utilizados. Os tanques auxiliares 106 armazenam um fluido, tal como ar ou nitrogênio, que é tipicamente comprimido e pode, em alguns casos, ser liquefeito. Em determinadas modalidades, o fluido armazenado dentro dos tanques auxiliares 106 é utilizado para pressurizar um volume interno de pistões 102. O corpo 104 possui dutos (não ilustrados) que permitem que os tanques auxiliares 106 se comuniquem por fluido com o volume interno dos pistões 102. Os dutos podem, adicionalmente, incluir válvulas (não ilustradas) dispostas nos mesmos para permitir, seletivamente, a passagem de um gás através das mesmas. Em determinadas modalidades, o corpo 104 é oco e configurado para alojar componentes, tal como a fiação elétrica, dutos de fluido ou conjuntos de acionamento de pistão. Em outras modalidades, o corpo 104 pode ter uma pluralidade de compartimentos divididos para definir volumes individuais. Em outras modalidades adicionais, o corpo 104 pode ser um elemento sólido, tal como uma placa.[0019] The set of marine vibrators 100 can additionally have auxiliary tanks 106. The auxiliary tanks 106 can be coupled to and supported by the body 104. Here, four auxiliary tanks 106 are illustrated arranged at opposite ends of the body 104. It should be noted that fewer auxiliary tanks 106, such as two, one or even zero, or more auxiliary tanks, such as eight, twelve, sixteen or even eighteen, in any suitable configuration, can be used. Auxiliary tanks 106 store a fluid, such as air or nitrogen, which is typically compressed and may, in some cases, be liquefied. In certain embodiments, the fluid stored within the auxiliary tanks 106 is used to pressurize an internal volume of pistons 102. The body 104 has ducts (not shown) that allow the auxiliary tanks 106 to communicate by fluid with the internal volume of the pistons 102 The ducts may additionally include valves (not shown) disposed therein to selectively permit the passage of a gas therethrough. In certain embodiments, body 104 is hollow and configured to house components, such as electrical wiring, fluid lines, or piston drive assemblies. In other embodiments, body 104 may have a plurality of compartments divided to define individual volumes. In further embodiments, body 104 can be a solid element, such as a plate.

[0020] Duas cápsulas (“pods”) 108 podem ser dispostas no corpo 104, uma em cada extremidade oposta do mesmo. As cápsulas 108 podem apresentar um interior oco no qual os componentes do conjunto de vibradores marinhos 100 são armazenados. Por exemplo, uma primeira cápsula 108 pode armazenar um controlador (não ilustrado) que é configurado para controlar o acionamento dos pistões 102 e uma segunda cápsula 108 pode armazenar uma bomba de vácuo (não ilustrada). Quaisquer componentes podem ser armazenados dentro das cápsulas 108. Adicionalmente, o número de cápsulas pode aumentar ou diminuir com relação a, por exemplo, o número de componentes a serem armazenados.[0020] Two pods 108 can be disposed in the body 104, one at each opposite end thereof. The capsules 108 may have a hollow interior in which the components of the marine vibrator assembly 100 are stored. For example, a first capsule 108 can house a controller (not shown) that is configured to control actuation of pistons 102 and a second capsule 108 can house a vacuum pump (not shown). Any components can be stored within the capsules 108. Additionally, the number of capsules can increase or decrease with respect to, for example, the number of components to be stored.

[0021] A figura 1 ilustra os componentes do conjunto de vibradores marinhos 100, tal como pistões 102, tanques auxiliares 106 e cápsulas 108, com formatos simplificados. Os versados na técnica compreenderão que quaisquer formatos podem ser utilizados para os componentes do conjunto de vibradores marinhos 100. Por exemplo, os tanques 106 podem possuir extremidades hemisféricas em formato de cúpula, o que pode tornar tais tanques, comumente referidos como "projéteis", capazes de suportar ambas as pressões internas e externas geradas pela operação do conjunto de vibradores marinhos 100. Outros formatos dos componentes, tal como esféricos, também são contemplados. Adicionalmente, os materiais de construção podem ser qualquer material adequado para suportar a pressão gerada pelo fluido ou selecionado para evitar a degradação do ambiente operacional. Alguns materiais ilustrativos incluem materiais metálicos, por exemplo, alumínio, aço inoxidável, ou ferro fundido e materiais plásticos, tal como polímeros ou plástico reforçado com vidro (GRP).[0021] Figure 1 illustrates the components of the set of marine vibrators 100, such as pistons 102, auxiliary tanks 106 and capsules 108, with simplified formats. Those skilled in the art will understand that any shapes can be used for the components of the marine vibrator assembly 100. For example, the tanks 106 can have domed hemispherical ends, which can make such tanks, commonly referred to as "bullets", capable of withstanding both the internal and external pressures generated by the operation of the marine vibrator assembly 100. Other component shapes, such as spherical, are also contemplated. Additionally, the materials of construction can be any material suitable to withstand the pressure generated by the fluid or selected to prevent degradation of the operating environment. Some illustrative materials include metallic materials, for example, aluminum, stainless steel, or cast iron, and plastic materials, such as polymers or glass-reinforced plastic (GRP).

[0022] A figura 2 é uma vista em perspectiva de um pistão 102 de acordo com uma modalidade. O pistão 102 possui uma base 202, um cabeçote 204 e uma vedação 206 disposta entre a base 202 e o cabeçote 204. Aqui, a base 202 e a vedação 206 são parcialmente recortados para ilustrar os componentes internos do pistão 102. A base 202 forma geralmente uma superfície de montagem para os componentes da mesma. A base 202, o cabeçote 204, e a vedação 206 cooperam para definir um volume impermeável ao ar dentro do pistão 102. A base 202 e o cabeçote 204 são configurados para suportar pressões criadas pela operação do pistão 102, tal como, pelo fluido que cerca o pistão 102 quando o mesmo é desdobrado em profundidade. Em determinadas modalidades, a base 202 e o cabeçote 204 são formados a partir de um material metálico tal como aço. No entanto, outros materiais, tal como plásticos ou compostos, são contemplados. Adicionalmente, outros formatos do cabeçote 204 e base 202, tal como quadrado ou ovoide, são contemplados.[0022] Figure 2 is a perspective view of a piston 102 according to one embodiment. The piston 102 has a base 202, a head 204 and a seal 206 disposed between the base 202 and the head 204. Here, the base 202 and the seal 206 are partially cut away to illustrate the internal components of the piston 102. The base 202 forms usually a mounting surface for the components on it. The base 202, the head 204, and the seal 206 cooperate to define an airtight volume within the piston 102. The base 202 and the head 204 are configured to withstand pressures created by the operation of the piston 102, such as, by the fluid that surrounds the piston 102 when it is deployed in depth. In certain embodiments, the base 202 and head 204 are formed from a metallic material such as steel. However, other materials, such as plastics or composites, are contemplated. Additionally, other shapes of the head 204 and base 202, such as square or ovoid, are contemplated.

[0023] Durante a operação, o cabeçote 204 move em uma direção substancialmente perpendicular à base 202. A vedação 206 inclui geralmente um material flexível capaz de suportar um alto número de ciclos de acionamento do pistão 102. A vedação 206 é projetada para suportar ambas uma pressão externa do fluido que cera o pistão 102 e uma pressão interna (dentro do pistão 102) que é discutida em detalhes abaixo. A vedação 206 é acoplada à base 202 em uma primeira extremidade e o cabeçote 204 em uma segunda extremidade. A vedação 206 pode ser acoplada ao cabeçote 204 e à base 202 por qualquer meio capaz de suportar o ambiente operacional e as tensões produzidas pelo pistão 102. Em uma configuração, a vedação 206 é acoplada por uma ligação a uma virola disposta em um corpo correspondente. Em outra configuração, uma saliência (não ilustrada) é fornecida em uma superfície externa do corpo correspondente. A vedação se sobrepõe à saliência e é comprimida na mesma por uma saliência correspondente disposta em um anel de fixação (não ilustrado). Em configurações adicionais, a vedação é ligada direcionada ao corpo de acoplamento. Em outras configurações adicionais, um flange é utilizado. Quaisquer meios de acoplamento da vedação 206 a um corpo correspondente, tal como um cabeçote 204 ou uma base 202, podem ser utilizados. Na figura 2, um anel 222 se estende a partir da base 202 na direção do cabeçote 204 em uma direção axial. O anel 222, ilustrado de forma parcialmente recortada na figura 2, se estende em torno da circunferência da base e fornece um ponto de fixação para a vedação 206. O anel 222 é conectado à base 202, por exemplo, por solda, ou é integral à base 202. A vedação 206 é anexada a uma superfície interna do anel 222, por exemplo, utilizando-se adesivo e/ou fixadores tal como cavilhas. Alternativamente, o anel 222 pode ser uma peça separada removível da base 202, e a vedação 206 pode ser capturada entre o anel 222 e a base 202, por exemplo, por um prendedor externo (não ilustrado), que pode fornecer pressão de vedação. O anel 222 também pode ser fixado à base 202 utilizando-se fixadores, tal como cavilhas, para atravessar o anel 222 e a base 202 em uma direção axial.[0023] During operation, the head 204 moves in a direction substantially perpendicular to the base 202. The seal 206 generally includes a flexible material capable of withstanding a high number of actuation cycles of the piston 102. The seal 206 is designed to support both an external pressure of the fluid surrounding the piston 102 and an internal pressure (inside the piston 102) which is discussed in detail below. Seal 206 is coupled to base 202 at a first end and head 204 at a second end. Seal 206 may be coupled to head 204 and base 202 by any means capable of withstanding the operating environment and stresses produced by piston 102. In one embodiment, seal 206 is coupled by a connection to a ferrule disposed on a corresponding body. . In another embodiment, a projection (not shown) is provided on an outer surface of the mating body. The seal overlaps the boss and is compressed onto it by a corresponding boss disposed on a retaining ring (not shown). In additional configurations, the seal is bonded towards the coupling body. In other additional configurations, a flange is used. Any means of coupling the seal 206 to a corresponding body, such as a head 204 or a base 202, can be used. In figure 2, a ring 222 extends from the base 202 towards the head 204 in an axial direction. Ring 222, shown in partially cutaway form in Figure 2, extends around the circumference of the base and provides an attachment point for seal 206. Ring 222 is connected to base 202, for example by soldering, or is integral to base 202. Seal 206 is attached to an inner surface of ring 222, for example, using adhesive and/or fasteners such as dowels. Alternatively, ring 222 can be a separate piece removable from base 202, and seal 206 can be captured between ring 222 and base 202, for example, by an external fastener (not shown), which can provide sealing pressure. Ring 222 may also be attached to base 202 using fasteners, such as dowels, to pass through ring 222 and base 202 in an axial direction.

[0024] Os mecanismos de acionamento são dispostos dentro do pistão 102 no volume definido pela base 202, cabeçote 204 e vedação 206. Cames 208, que quatro cames 208, são dispostos dentro do pistão 102. Outros números de cames 208, por exemplo, um, dois, três ou até mesmo oito podem ser utilizados. Cada came 208 é acoplado a um eixo 210 que é suportado por um conjunto de suporte 212 em cada extremidade do eixo 210. Os cames 208 acoplados ao eixo 210 formam um conjunto de cames. Cada conjunto de suporte 212 possui uma pluralidade de suportes (não ilustrados) em um alojamento 213 fixado à base 202. Um conjunto de suporte 212 suporta cada eixo 210 em cada extremidade do mesmo. Em determinadas modalidades, os suportes são suportes tipo rodízio. Em outras modalidades adicionais, os suportes podem ser suportes esféricos. Qualquer tipo de suporte adequado para suportar cargas impostas ao eixo 210 pode ser utilizado. Na figura 2, dois cames 208 compartilham um eixo em comum 210. Isso é, um primeiro par de cames 208 é acoplado a um primeiro eixo 210 e um segundo par de cames 208 é acoplado a um segundo eixo 210. As correias 214, aqui quatro correias 214, entram em contato com a superfície cilíndrica externa dos cames 208. Em determinadas modalidades, os cames 208 e as correias 214 são dentados, e as correias dentadas 214 correspondem aos cames dentados 208. Outros dispositivos, tal como cabos de aço, ou correntes, podem ser utilizados no lugar das correias 214 para formar um elemento de transferência. Adicionalmente, combinações desses dispositivos podem ser utilizadas. Aqui, os cames 208 são ilustrados possuindo uma seção transversal circular. No entanto, os cames 208 podem ter formatos diferentes, incluindo lóbulos excêntricos, e possuir uma superfície dentada ou áspera para o agarre das correias 214. Os cames 208 também podem ser uma superfície suave, rodas dentadas, engrenagens, polias ou roldanas, entre outros dispositivos, que possam fornecer uma força ou agarre para as correias 214 e evitar o deslocamento ou deslizamento da mesma quando engatada com uma face dos cames 208. Em uma primeira extremidade, as correias 214 são acopladas ao cabeçote 204 em uma superfície interna (não ilustrada). Em uma segunda extremidade, as correias 214 são acopladas a um pistão a vácuo 216. Dois pistões a vácuo 216 são ilustrados na figura 2. Cada pistão a vácuo 216 acopla a duas das quatro correias 214. As molas de ressonância 220 são dispostas entre, e fixadas ao cabeçote 204 e à base 202. Em uma primeira extremidade, a mola de ressonância 220 é fixada à base 202. Em uma segunda extremidade, o pistão (não indicado) da mola de ressonância 220 é fixado ao cabeçote 204. Um motor 218 é acoplado a cada eixo 210 e gira o eixo 210 em torno de seu eixo geométrico. Quando o eixo 210 gira, um torque em torno do eixo 210 é imposto aos cames 208 acoplados ao mesmo. Uma discussão detalhada de acionamento do pistão 102 é discutida abaixo com referência às figuras 4A e 4B.[0024] The drive mechanisms are arranged inside the piston 102 in the volume defined by the base 202, head 204 and seal 206. Cams 208, which four cams 208, are arranged inside the piston 102. Other numbers of cams 208, for example, one, two, three or even eight can be used. Each cam 208 is coupled to a shaft 210 which is supported by a support assembly 212 at each end of shaft 210. Cams 208 coupled to shaft 210 form a cam assembly. Each support assembly 212 has a plurality of supports (not shown) in a housing 213 secured to base 202. A support assembly 212 supports each axle 210 at each end thereof. In certain embodiments, the supports are castor-type supports. In further embodiments, the supports may be spherical supports. Any type of support suitable for supporting loads imposed on shaft 210 can be used. In Figure 2, two cams 208 share a common shaft 210. That is, a first pair of cams 208 are coupled to a first shaft 210 and a second pair of cams 208 are coupled to a second shaft 210. Belts 214, here four belts 214 contact the outer cylindrical surface of cams 208. In certain embodiments, cams 208 and belts 214 are toothed, and toothed belts 214 correspond to toothed cams 208. Other devices, such as steel cables, or chains, can be used in place of the belts 214 to form a transfer element. Additionally, combinations of these devices can be used. Here, cams 208 are illustrated having a circular cross-section. However, the cams 208 can have different shapes, including eccentric lobes, and have a toothed or rough surface for gripping the belts 214. The cams 208 can also have a smooth surface, sprockets, gears, pulleys or pulleys, among others. devices, which can provide a force or grip for the belts 214 and prevent displacement or slippage thereof when engaged with a face of the cams 208. At a first end, the belts 214 are coupled to the head 204 on an inner surface (not shown ). At a second end, the belts 214 are coupled to a vacuum piston 216. Two vacuum pistons 216 are illustrated in Figure 2. Each vacuum piston 216 couples to two of the four belts 214. Resonance springs 220 are disposed between, and attached to head 204 and base 202. At a first end, resonant spring 220 is attached to base 202. At a second end, the piston (not shown) of resonance spring 220 is attached to head 204. A motor 218 is coupled to each shaft 210 and rotates shaft 210 about its axis. When shaft 210 rotates, a torque about shaft 210 is imposed on cams 208 coupled thereto. A detailed discussion of actuating piston 102 is discussed below with reference to Figures 4A and 4B.

[0025] A figura 3A é uma disposição esquemática transversal de um pistão ilustrativo 102. Na figura 3A, os componentes comuns compartilhados com a figura 2 são indicados com referências numéricas idênticas. Na figura 3A, a base 202 possui uma parte horizontal tipo disco 302 ("horizontal" aqui sendo definido por um plano de base do pistão 102 e não por referência à direção da força de gravidade) possuindo uma superfície interna 328 (isso é, voltada para o interior do pistão 102) e uma superfície externa 332 (isso é, voltada para fora do pistão 102) oposta à superfície interna 328. Uma virola cilíndrica 304 é disposta na periferia externa da parte horizontal 302 e se estende a partir da superfície interna 328. Disposto oposto à base 202, o cabeçote 204 possui de forma similar uma parte horizontal tipo disco 306 possuindo uma superfície externa 312 e uma superfície interna 330. Uma virola cilíndrica 308 disposta na periferia e se estendendo a partir da superfície interna 330. Os diâmetros do cabeçote 204 e da base 202 são geralmente iguais. A vedação 206 é acoplada às virolas 304, 308 em uma superfície externa que define parcialmente o volume interno 300 do pistão 102. É contemplado também que a vedação 206 pode acoplar uma superfície interna das virolas 304, 308. Como discutido acima, quaisquer meios de acoplamento da vedação 206 à base 202 e ao cabeçote 204 podem ser utilizados. Em determinadas modalidades, as virolas 304, 308 são removidas e a vedação 206 acopla as partes horizontais tipo disco 306, 302. A vedação 206 pode ser acoplada ao cabeçote 204 e à base 202 em qualquer local adequado.[0025] Figure 3A is a schematic cross-sectional layout of an illustrative piston 102. In Figure 3A, common components shared with Figure 2 are indicated with identical reference numerals. In Figure 3A, the base 202 has a horizontal disk-like portion 302 ("horizontal" here being defined by a base plane of the piston 102 and not by reference to the direction of the force of gravity) having an inner surface 328 (i.e., facing toward the inside of the piston 102) and an outer surface 332 (i.e., facing away from the piston 102) opposite the inner surface 328. A cylindrical ferrule 304 is disposed on the outer periphery of the horizontal portion 302 and extends from the inner surface 328. Disposed opposite the base 202, the head 204 similarly has a horizontal disc-like portion 306 having an outer surface 312 and an inner surface 330. A cylindrical ferrule 308 disposed at the periphery and extending from the inner surface 330. head 204 and base 202 diameters are generally the same. The seal 206 is engaged with the ferrules 304, 308 on an outer surface that partially defines the internal volume 300 of the piston 102. It is also contemplated that the seal 206 may engage an inner surface of the ferrules 304, 308. As discussed above, any means of Seal coupling 206 to base 202 and head 204 can be used. In certain embodiments, the ferrules 304, 308 are removed and the seal 206 engages the horizontal disc-like portions 306, 302. The seal 206 may be coupled to the head 204 and base 202 in any suitable location.

[0026] À medida que o conjunto de vibradores marinhos 100 é desdobrado em profundidade para operações de pesquisa, o fluido em torno do mesmo aplica uma pressão hidrostática, aumentando com a profundidade, às superfícies externas do conjunto de vibradores marinhos 100. A pressão hidrostática pressiona contra o pistão 102 como indicado pelas setas 314. Visto que o volume interno 300 é isolado do ambiente externo, as pressões no volume interno 300 e área circundante ao pistão 102 não são necessariamente iguais. Em determinadas situações, existe um diferencial de pressão entre o volume interno 300 e o ambiente fora do pistão 102 através dos limites externos. Se a pressão dentro do volume interno 300 for inferior à pressão hidrostática, o diferencial de pressão produz uma força de compressão no pistão 102. Isso é, o diferencial de pressão cria uma força em uma direção a partir do exterior de alta pressão do pistão 102 na direção da pressão inferior no volume interno 300. Em determinadas faixas de profundidade operacional, tal como a partir de 1 metro até 130 metros ou mais, a pressão hidrostática aplicada ao conjunto de vibradores marinhos 100 pode ser, por exemplo, de 1 bar, 5 bar, 14 bar ou até mesmo superior.[0026] As the marine vibrator assembly 100 is deployed in depth for survey operations, the fluid around it applies hydrostatic pressure, increasing with depth, to the outer surfaces of the marine vibrator assembly 100. The hydrostatic pressure presses against piston 102 as indicated by arrows 314. Since internal volume 300 is isolated from the external environment, the pressures in internal volume 300 and area surrounding piston 102 are not necessarily equal. In certain situations, there is a pressure differential between the internal volume 300 and the environment outside the piston 102 across the outer limits. If the pressure within the internal volume 300 is less than the hydrostatic pressure, the pressure differential produces a compressive force on the piston 102. That is, the pressure differential creates a force in one direction from the high pressure exterior of the piston 102 in the direction of the lower pressure in the internal volume 300. In certain operating depth ranges, such as from 1 meter to 130 meters or more, the hydrostatic pressure applied to the marine vibrator assembly 100 can be, for example, 1 bar, 5 bar, 14 bar or even higher.

[0027] A fim de se manter uma pressão dentro do volume interno 300 superior a uma pressão externa do pistão 102, o pistão 102 pode ser acoplado a uma fonte de pressão 316. Em determinadas modalidades, a fonte de pressão 316 pode ser representada pelos tanques auxiliares 106 da figura 1. Em outras modalidades, a fonte de pressão 316 pode ser um elemento de superfície, tal como um tanque ou compressor pressurizado. A fonte de pressão 316 está em comunicação por fluido com o volume interno 300 por dutos 340. A fonte de pressão 316 fornece ou remove um meio de pressão, tal como um gás, ao volume interno 300. A pressão criada pela fonte de pressão 316 no volume interno 300 resiste à pressão hidrostática. Em determinadas configurações, a fonte de pressão 316 é adaptada para manter uma pressão dentro do volume interno 300 que é superior à pressão hidrostática. Por exemplo, à medida que o vibrador marinho é desdobrado para profundidades crescentes, a fonte de pressão 316 pode aumentar a pressão dentro do volume interno 300 para resistir à pressão hidrostática crescente e impedir a compressão indesejada do pistão 102 devido à força externa.[0027] In order to maintain a pressure within the internal volume 300 greater than an external pressure of the piston 102, the piston 102 can be coupled to a pressure source 316. In certain embodiments, the pressure source 316 can be represented by the 1 auxiliary tanks 106. In other embodiments, the pressure source 316 may be a surface element, such as a pressurized tank or compressor. Pressure source 316 is in fluid communication with internal volume 300 via ducts 340. Pressure source 316 supplies or removes a pressure medium, such as a gas, to internal volume 300. The pressure created by pressure source 316 in internal volume 300 resists hydrostatic pressure. In certain configurations, the pressure source 316 is adapted to maintain a pressure within the internal volume 300 that is greater than the hydrostatic pressure. For example, as the marine vibrator is deployed to increasing depths, pressure source 316 can increase pressure within internal volume 300 to resist increasing hydrostatic pressure and prevent unwanted compression of piston 102 due to external force.

[0028] Cames 208 são novamente ilustrados montados nos eixos 210. Os eixos 210 são acoplados a cames 208 em um local deslocado do centro dos cames 208. Nessa disposição, um ponto na circunferência externa do came 208 atravessa um arco (não ilustrado) à medida que gira em torno do eixo 210. Os cames 208 e os eixos 210 acoplados aos mesmos, geralmente giram por 180 graus em torno do eixo 210. O grau de rotação pode ser aumentado ou reduzido com relação ao passo desejado do pistão 102 ou com relação às cargas produzidas pelo mesmo.[0028] Cams 208 are again illustrated mounted on shafts 210. Shafts 210 are coupled to cams 208 at a location offset from the center of cams 208. In this arrangement, a point on the outer circumference of cam 208 crosses an arc (not shown) to the as it rotates about axis 210. Cams 208, and shafts 210 coupled thereto, generally rotate through 180 degrees about axis 210. The degree of rotation can be increased or decreased with respect to the desired pitch of piston 102 or with in relation to the loads produced by it.

[0029] Na modalidade da figura 3A, os motores 218 são acoplados aos eixos 210, e são, por exemplo, motores lineares. Os motores são acionados (ou “stroked”) a fim de criar a rotação nos eixos 210. À medida que os eixos 210 giram, os cames 208 acoplados aos mesmos giram em torno dos eixos 210. A rotação dos cames 208 inclui uma tensão nas correias 214. Visto que as correias 214 são acopladas ao cabeçote 204, tal como em pontos de conexão 334, as correias 214 aplicam uma força de compressão (interna) ao cabeçote 204 na direção da base 202. Isso é, o acionamento do motor 218 induz um movimento do cabeçote 204 em uma direção vertical 310 que é paralela a um eixo geométrico central do pistão 102. O movimento do cabeçote 204 também induz o movimento da vedação 206 acoplada ao mesmo. Qualquer distância deslocada pelo cabeçote 204 é deslocada de forma similar por uma parte da vedação 206. À medida que o cabeçote 204 move na direção da base 202, o volume interno 300 é reduzido. Adicionalmente, à medida que o cabeçote 204 move na direção da base 202, o fluido externo ao pistão 102 é deslocado.[0029] In the embodiment of figure 3A, the motors 218 are coupled to the axes 210, and are, for example, linear motors. The motors are driven (or "stroked") in order to create rotation on the shafts 210. As the shafts 210 rotate, the cams 208 coupled thereto rotate about the shafts 210. The rotation of the cams 208 includes a tension in the belts 214. Since the belts 214 are attached to the head 204, such as at connection points 334, the belts 214 apply a compressive (internal) force to the head 204 towards the base 202. That is, the drive of the motor 218 induces movement of head 204 in a vertical direction 310 that is parallel to a central axis of piston 102. Movement of head 204 also induces movement of seal 206 coupled therewith. Any distance displaced by head 204 is similarly displaced by a portion of seal 206. As head 204 moves towards base 202, internal volume 300 is reduced. Additionally, as head 204 moves towards base 202, fluid external to piston 102 is displaced.

[0030] Como discutido acima, a vedação 206, em cooperação com o cabeçote 204 e a base 202, cria uma vedação impermeável ao ar em torno do volume interno 300. Portanto, quando o cabeçote 204 move na direção da base 202 e diminui o volume interno 300, os gases contidos dentro do volume interno 300 são comprimidos. À medida que o volume interno 300 diminui, a pressão no volume interno 300 aumenta e também aumenta a força necessária para se mover o cabeçote 204. Isso é, à medida que o cabeçote 204 move para a base 202, a força necessária para se mover o cabeçote 204 aumenta à medida que a distância entre o cabeçote 204 e a base 202 diminui, devido à compressão dos gases. O movimento do cabeçote 204 para a base 202 é referido aqui como compressão de pistão 102. O ciclo de compressão completa do pistão e retorno para a posição neutra inicial é um "passo" do pistão 102. No "fundo" do passo, que é o ponto onde a distância entre o cabeçote 204 e a base 202 é minimizada, e, de acordo, o volume interno 300 é minimizado, a força gerada pelo gás comprimido dentro do volume interno 300 é maior. Isso é, a força criada pelo gás comprimido no volume interno 300 é inversamente proporcional ao volume dentro do volume interno 300. Os gases comprimidos dentro do volume interno 300 armazenam energia. Visto que a pressão na fonte interna 300 é maior do que a pressão hidrostática, o gás comprimido age como uma mola comprimida aplicando uma força externa (para longe da base 202) ao cabeçote 204. Quando o cabeçote é "liberado" no fundo do passo, a energia armazenada empurra o cabeçote 204 para longe da base 202 em um movimento rápido. O movimento para fora do cabeçote 204 desloca um fluido, tal como água, que está em contato com o cabeçote 204, em particular a superfície externa 312. Esse deslocamento de fluido resulta em uma onda que é propagada pelo fluido que pode ser utilizado na pesquisa sísmica. A quantidade de fluido deslocado depende da área de superfície do cabeçote 204 e o comprimento do percurso do cabeçote 204. O comprimento do percurso do cabeçote 204 pode ser aumentado ou diminuído pela variação do tamanho e configuração dos componentes do pistão 102 tal como o diâmetro dos cames 208, comprimento das correias 214, deslocamento do pistão de vácuo 216, ou o ângulo de rotação do eixo 210.[0030] As discussed above, the seal 206, in cooperation with the head 204 and the base 202, creates an airtight seal around the internal volume 300. Therefore, when the head 204 moves towards the base 202 and decreases the internal volume 300, the gases contained within the internal volume 300 are compressed. As the internal volume 300 decreases, the pressure in the internal volume 300 increases and so does the force required to move the head 204. That is, as the head 204 moves towards the base 202, the force required to move the head 204 increases as the distance between the head 204 and the base 202 decreases, due to the compression of the gases. The movement from head 204 to base 202 is referred to here as piston 102 compression. The cycle of full piston compression and return to the initial neutral position is one "step" of piston 102. At the "bottom" of the step, which is the point where the distance between the head 204 and the base 202 is minimized, and accordingly the internal volume 300 is minimized, the force generated by the compressed gas within the internal volume 300 is greatest. That is, the force created by the compressed gas in the internal volume 300 is inversely proportional to the volume within the internal volume 300. The gases compressed within the internal volume 300 store energy. Since the pressure in the internal source 300 is greater than the hydrostatic pressure, the compressed gas acts like a compressed spring applying an external force (away from the base 202) to the head 204. When the head is "released" at the bottom of the pitch , the stored energy pushes the head 204 away from the base 202 in one rapid motion. The outward movement of the head 204 displaces a fluid, such as water, that is in contact with the head 204, in particular the outer surface 312. This displacement of fluid results in a wave that is propagated by the fluid that can be used in research. seismic. The amount of fluid displaced depends on the surface area of the head 204 and the length of the stroke of the head 204. The length of the stroke of the head 204 can be increased or decreased by varying the size and configuration of the components of the piston 102 such as the diameter of the pistons. cams 208, length of belts 214, displacement of vacuum piston 216, or angle of rotation of shaft 210.

[0031] Em determinadas configurações, a pressão interna agindo no cabeçote 204 para resistir à compressão do pistão 102 exige uma grande força para realizar a retração incrementada do cabeçote 204. A força para comprimir os gases dentro do volume interno 300 é gerada pelos motores 218 e transferida através do eixo 210, came 208, correia 214 acoplando para agir no cabeçote 204 à medida que o pistão 102 é comprimido. Isso é, os motores 218 geram a força para mover o cabeçote 204 na direção da base 202. Quando a força necessária para compreender o pistão 102 é grande, os motores 218 devem ser dimensionados de acordo. Em determinadas aplicações, o tamanho dos motores 218 é proibitivamente grande devido à sua pegada e peso exigidos. A fim de se superar esses problemas, as modalidades apresentadas aqui utilizam de forma vantajosa as características para criar as grandes forças necessárias para acionar o cabeçote 204 enquanto mantêm um tamanho compacto do pistão 102.[0031] In certain configurations, the internal pressure acting on the head 204 to resist the compression of the piston 102 requires a great force to perform the increased retraction of the head 204. The force to compress the gases within the internal volume 300 is generated by the motors 218 and transferred through shaft 210, cam 208, belt 214 engaging to act on head 204 as piston 102 is compressed. That is, the motors 218 generate the force to move the head 204 towards the base 202. When the force required to comprehend the piston 102 is large, the motors 218 must be sized accordingly. In certain applications, the size of 218 engines is prohibitively large due to their required footprint and weight. In order to overcome these problems, the embodiments presented here advantageously utilize the characteristics to create the large forces necessary to actuate the head 204 while maintaining a compact size of the piston 102.

[0032] Os pistões a vácuo 216 são dispostos dentro do volume interno 300. Aqui, o "pistão a vácuo" se refere a uma disposição de pistão e cilindro que opera com uma pressão dentro do cilindro menor do que um volume externo do cilindro. Em determinados casos, a pressão dentro do pistão a vácuo pode ser uma pressão subatmosférica (isso é, condições de vácuo parcial ou total). Em outros casos, a pressão dentro do pistão a vácuo pode ser igual a ou superior à pressão atmosférica desde que a pressão dentro do cilindro seja inferior à pressão fora do pistão a vácuo. Em determinadas modalidades, tal como a modalidade da figura 2, dois pistões a vácuo 216 são utilizados. Em cada figura 3A e figura 3B, o pistão a vácuo 216 é acoplado a duas correias 214 em extremidades opostas ao cabeçote 204. Portanto, quando uma força ou tensão é aplicada às correias 214, a mesma age em ambos o cabeçote 204 e o pistão a vácuo 216. De forma similar, se uma força for aplicada às correias 214 pelo pistão a vácuo 216, a mesma será transferida para o cabeçote 204. O pistão a vácuo 216 inclui um cabeçote de pistão 318 disposto dentro de um cilindro 320. O cilindro 320 é encerrado em uma primeira extremidade e aberto em uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade. Na extremidade aberta do cilindro 320, o cabeçote de pistão 318 é acoplado às correias 214 onde as correias estão livres para mover de forma sincronizada, com o cabeçote de pistão 318 sem contatar uma superfície do cilindro 320. O cabeçote de pistão 318 percorre ao longo de um percurso 324 definido pelo cilindro 320. Uma vedação (não ilustrada) disposta dentro do cabeçote de pistão 318 forma uma vedação impermeável a ar contra o cilindro 320 definindo um volume 326 entre o cabeçote de pistão 318 e uma extremidade encerrada do cilindro 320. Uma fonte de vácuo 322, tal como uma bomba de vácuo, está em comunicação por fluido com o volume 326. A fonte de vácuo 322 é adaptada para evacuar o volume 326 que reduz a pressão de modo que a pressão dentro do volume 326 seja inferior à pressão no volume interno 300 para criar um diferencial de pressão. Como descrito previamente, um diferencial de pressão cria uma força em uma direção da alta pressão para a baixa pressão através de um corpo. Durante a operação, a fonte de vácuo 322 reduz a pressão dentro do volume 326 criando, assim, um diferencial de pressão através do cabeçote de pistão 318 a partir do volume interno 300 na direção do volume 326. Esse diferencial de pressão aplica uma força ao cabeçote de pistão 318 que empurra o cabeçote de pistão 318, e as correias 214 acopladas ao mesmo, na direção da extremidade encerrada do cilindro 320 ao longo do percurso 324. A orientação do cabeçote de pistão 318 cria uma tensão nas correias 214 que são transferidas para o cabeçote 204 nos pontos de conexão 334.[0032] The vacuum pistons 216 are disposed within the internal volume 300. Here, the "vacuum piston" refers to a piston and cylinder arrangement that operates with a pressure within the cylinder less than an external volume of the cylinder. In certain cases, the pressure inside the vacuum piston may be subatmospheric pressure (ie, partial or full vacuum conditions). In other cases, the pressure inside the vacuum piston may be equal to or greater than atmospheric pressure as long as the pressure inside the cylinder is less than the pressure outside the vacuum piston. In certain embodiments, such as the embodiment of Figure 2, two vacuum pistons 216 are used. In each figure 3A and figure 3B, the vacuum piston 216 is coupled to two belts 214 at opposite ends of the head 204. Therefore, when a force or tension is applied to the belts 214, it acts on both the head 204 and the piston vacuum piston 216. Similarly, if a force is applied to the belts 214 by the vacuum piston 216, it will be transferred to the head 204. The vacuum piston 216 includes a piston head 318 disposed within a cylinder 320. cylinder 320 is terminated at a first end and open at a second end opposite the first end. At the open end of the cylinder 320, the piston head 318 is coupled to the belts 214 where the belts are free to move synchronously, with the piston head 318 not contacting a surface of the cylinder 320. The piston head 318 travels along of a path 324 defined by cylinder 320. A seal (not shown) disposed within piston head 318 forms an airtight seal against cylinder 320 defining a volume 326 between piston head 318 and a closed end of cylinder 320. A vacuum source 322, such as a vacuum pump, is in fluid communication with the volume 326. The vacuum source 322 is adapted to evacuate the volume 326 which reduces the pressure so that the pressure within the volume 326 is less to the pressure in the internal volume 300 to create a pressure differential. As previously described, a pressure differential creates a force in one direction from high pressure to low pressure across a body. During operation, the vacuum source 322 reduces the pressure within the volume 326, thereby creating a pressure differential across the piston head 318 from the internal volume 300 towards the volume 326. This pressure differential applies a force to the piston head 318 which pushes piston head 318, and belts 214 coupled thereto, towards the closed end of cylinder 320 along path 324. The orientation of piston head 318 creates tension on belts 214 which are transferred to head 204 at connection points 334.

[0033] Como comumente sabido, a força criada por um diferencial de pressão é uma função da área de superfície e do tamanho do diferencial de pressão aplicado. Visto que o cabeçote de pistão 318 possui uma área de superfície grande, por exemplo, possuindo um diâmetro de 300 mm, um pequeno diferencial de pressão, tal como 1 bar, pode gerar uma força grande. Isso ajuda a comprimir o pistão 102. Durante um passo do pistão, a fonte de vácuo 322 evacua o volume 326 para orientar o cabeçote de pistão 318 na direção da extremidade encerrada do cilindro 320. Enquanto isso, os motores 218 são acionados a fim de aplicar um movimento rotativo para os eixos 210. A rotação dos eixos 210 move as correias 214 na mesma direção que o percurso das correias 214 no cabeçote de pistão 318. Isso é, o cabeçote de pistão 318 e os cames 208 cooperam para mover as correias 214 na mesma direção. Como tal, as forças aplicadas por ambos os motores 218, que são transferidos para as correias 214 pelos cames 208, e o cabeçote de pistão 318 cooperam para mover o cabeçote 204 na direção da base 202 e comprime o pistão 102. No fundo do passo do pistão 102, os motores 218 e a fonte de vácuo 322 desengatam a fim de liberar o cabeçote 204 gerando, assim, uma onda, como discutido acima. O uso sincronizado do pistão a vácuo 216 com os motores 218 diminui a força que precisa ser gerada pelos motores 218 para o passo do pistão 102. Portanto, um motor menor pode ser utilizado com as modalidades apresentadas aqui. Deve-se notar que o tamanho e o número de pistões de vácuo 216 podem ser selecionados como desejado para acionar o pistão 102.[0033] As commonly known, the force created by a pressure differential is a function of the surface area and the size of the applied pressure differential. Since the piston head 318 has a large surface area, for example having a diameter of 300 mm, a small pressure differential, such as 1 bar, can generate a large force. This helps to compress the piston 102. During a piston stroke, the vacuum source 322 evacuates the volume 326 to guide the piston head 318 towards the closed end of the cylinder 320. Meanwhile, the motors 218 are turned on in order to applying a rotary motion to the shafts 210. The rotation of the shafts 210 moves the belts 214 in the same direction as the travel of the belts 214 in the piston head 318. That is, the piston head 318 and the cams 208 cooperate to move the belts 214 in the same direction. As such, forces applied by both motors 218, which are transferred to belts 214 by cams 208, and piston head 318 cooperate to move head 204 toward base 202 and compress piston 102. of the piston 102, the motors 218 and the vacuum source 322 disengage in order to release the head 204, thus generating a wave, as discussed above. Synchronized use of the vacuum piston 216 with the motors 218 decreases the force that needs to be generated by the motors 218 to pitch the piston 102. Therefore, a smaller motor can be used with the embodiments shown here. It should be noted that the size and number of vacuum pistons 216 can be selected as desired to actuate piston 102.

[0034] A figura 3B é uma disposição esquemática transversal de outra modalidade de um pistão ilustrativo 152. O pistão 152 da figura 3B é similar ao pistão 102 da figura 3A exceto que os motores 218 sejam acoplados diretamente ao cabeçote 204 e a base 202 em vez dos eixos 210. Aqui, os motores 218 são acionados (ou “stroked”) a fim de aplicar uma força no cabeçote de pistão 104. Dessa forma, uma força aplicada pelos motores 218 age diretamente no cabeçote 204, em conjunto com uma força aplicada pelo pistão a vácuo 216 através das correias 214, para acionar o pistão 152. Na modalidade da figura 3B, um sensor de pistão (não ilustrado) é opcionalmente acoplado aos motores 218. O sensor de posição detecta uma localização ou posição operacional do motor 218 que pode ser relacionada diretamente a uma posição do cabeçote 204. Portanto, uma posição do cabeçote 204 em um ciclo de acionamento do pistão 152 pode ser determinada através da posição do motor 218.[0034] Figure 3B is a schematic cross-sectional arrangement of another embodiment of an illustrative piston 152. The piston 152 of Figure 3B is similar to the piston 102 of Figure 3A except that the motors 218 are directly coupled to the head 204 and the base 202 in instead of shafts 210. Here, motors 218 are driven (or "stroked") in order to apply a force to piston head 104. Thus, a force applied by motors 218 acts directly on head 204, in conjunction with a force applied by vacuum piston 216 through belts 214 to actuate piston 152. In the embodiment of Figure 3B, a piston sensor (not shown) is optionally coupled to motors 218. The position sensor detects an operating location or position of the motor 218 which can be directly related to a position of the head 204. Therefore, a position of the head 204 in a cycle of actuation of the piston 152 can be determined through the position of the motor 218.

[0035] As figuras 4A e 4B são representações esquemáticas do acionamento do pistão 102. Por motivos de clareza, apenas as características necessárias para se discutir o acionamento do pistão 102 são ilustradas aqui. O cabeçote 204 e a base 202 são ilustrados em formatos simplificados. A figura 4A é o pistão 102 na posição inicial neutra referida como o "topo" do passo. A figura 4B é o pistão 102 na posição totalmente comprimida referida como o "fundo" do passo. Um passo, ou ciclo, do pistão 102 está movendo o cabeçote do início no topo do passo, para o fundo do passo, e retornando para a posição inicial no topo do passo.[0035] Figures 4A and 4B are schematic representations of the piston drive 102. For clarity, only those features necessary to discuss the piston drive 102 are illustrated here. Head 204 and base 202 are illustrated in simplified formats. Figure 4A is piston 102 in the neutral starting position referred to as the "top" of the step. Figure 4B is piston 102 in the fully compressed position referred to as the "bottom" of the pitch. One step, or cycle, of piston 102 is moving the head from starting at the top of the step, to the bottom of the step, and returning to the starting position at the top of the step.

[0036] Nas figuras 4A e 4B, um centro C dos cames 208 é ilustrado. Os eixos 210 são acoplados aos cames 208 em locais deslocados de seus centros respectivos C. Um segmento de linha 402 (feito de segmentos de linha 402a, 402b) é ilustrado através dos diâmetros dos cames 208 através dos centros C e do centro dos eixos respectivos 210. Um primeiro segmento de linha 402a representa a parte do segmento de linha 402 a partir da circunferência do came 208 para o centro do eixo 210 através do centro C. Um segundo segmento de linha 402b representa a parte do segmento de linha 402 a partir do centro do eixo 210 até a borda do came 208 que não passa através do centro C. Visto que o eixo é montado em um local deslocado do centro C, o segmento de linha 402b é mais curto do que o segmento de linha 402a. Uma rotação do eixo 210 gerará uma força tangencial maior na extremidade externa do segmento de linha 402a do que a extremidade externa do segmento de linha 402b devido ao braço de impulso associado com o segmento de linha 402a que é substancialmente maior. Portanto, a força aplicada à correia 214 pelo motor 212 é muito aumentada devido à vantagem mecânica fornecida pela configuração desviada de eixo 210 e came 208. Utilizando essa configuração desviada, um motor menor 212 pode ser utilizado paraacionar o pistão 102 do que se os eixos 210 estivessem acoplados aos centros dos cames 208.[0036] In figures 4A and 4B, a center C of the cams 208 is illustrated. Shafts 210 are coupled to cams 208 at locations offset from their respective C centers. A line segment 402 (made up of line segments 402a, 402b) is illustrated through the diameters of cams 208 through centers C and the center of the respective shafts 210. A first line segment 402a represents the portion of line segment 402 from the circumference of cam 208 to the center of shaft 210 through center C. A second line segment 402b represents the portion of line segment 402 from from the center of shaft 210 to the edge of cam 208 which does not pass through center C. Since the shaft is mounted at a location offset from center C, line segment 402b is shorter than line segment 402a. A rotation of shaft 210 will generate a greater tangential force on the outer end of line segment 402a than the outer end of line segment 402b due to the substantially larger thrust arm associated with line segment 402a. Therefore, the force applied to belt 214 by motor 212 is greatly increased due to the mechanical advantage provided by the offset configuration of shaft 210 and cam 208. Using this offset configuration, a smaller motor 212 can be used to drive piston 102 than if the shafts 210 were coupled to the centers of cams 208.

[0037] No topo do passo ilustrado na figura 4A, o segmento de linha 402a é disposto para fora do segmento de linha 402b e para longe de uma linha central 404 do pistão 102. Quando os motores 218 (figura 3) são acionados para girar os eixos 210, os cames 208 giram em torno dos eixos 210 para dentro na direção da linha central 404. Geralmente, os eixos 210 giram por 180 graus, mas qualquer grau de rotação necessário para se acionar o pistão 102 pode ser utilizado. Os eixos 210 giram até que o cabeçote 204 comprima o volume 300 por uma quantidade desejada. No fundo do passo ilustrado na figura 4B, essa posição é ilustrada na qual os cames 208, e os eixos 210 acoplados aos mesmos, são girados por 180 graus. Nessa configuração, os segmentos de linha 402a, 402b possuem localizações invertidas do topo do passo na figura 4A. Isso é, o segmento de linha 402a é disposto para dentro na direção da linha central 404, e o segmento de linha 402b é disposto para fora. Na figura 4B, as posições dos cames 208 no topo do passo são ilustradas por linhas tracejadas como indicado por círculos tracejados 410. No fundo do passo, os centros C dos cames 208 se moveram para um local dentro dos eixos 210 e mais próximo da linha central 404. Pela utilização da disposição desviada do acoplamento de eixo 210 e came 208, a força gerada pelos motores 218 é substancialmente maior na extremidade da parte de linha 402a do que nas disposições com eixos 210 acoplados aos cames 208 nos centros. Portanto, um motor menor 218 pode ser utilizado para acionar o pistão 102 devido à vantagem mecânica fornecida pelos cames 208. As modalidades ilustradas aqui não estão limitadas aos mecanismos de came e correia. Outros mecanismos para aumentar o braço de impulso em torno do eixo, tal como hastes de impulsão ou braços de alavanca, também são contemplados. Adicionalmente ainda, as engrenagens também podem ser utilizadas aqui.[0037] At the top of the step illustrated in Fig. 4A, the line segment 402a is arranged outside of the line segment 402b and away from a centerline 404 of the piston 102. When the motors 218 (Fig. 3) are driven to rotate shafts 210, cams 208 rotate about shafts 210 inward toward centerline 404. Generally, shafts 210 rotate through 180 degrees, but any degree of rotation necessary to drive piston 102 can be used. Shafts 210 rotate until head 204 compresses volume 300 by a desired amount. At the bottom of the step illustrated in Figure 4B, that position is illustrated in which the cams 208, and the shafts 210 coupled thereto, are rotated through 180 degrees. In this configuration, line segments 402a, 402b have reversed top of step locations in Fig. 4A. That is, line segment 402a is laid inward toward centerline 404, and line segment 402b is laid out. In Figure 4B, the positions of the cams 208 at the top of the step are illustrated by dashed lines as indicated by the dashed circles 410. At the bottom of the step, the centers C of the cams 208 have moved to a location within the axes 210 and closer to the line center 404. By utilizing the offset arrangement of coupling shaft 210 and cam 208, the force generated by motors 218 is substantially greater at the end of line portion 402a than in arrangements with shafts 210 coupled to cams 208 at centers. Therefore, a smaller motor 218 can be used to drive piston 102 due to the mechanical advantage provided by cams 208. Embodiments illustrated here are not limited to cam and belt mechanisms. Other mechanisms for extending the thrust arm about the axis, such as push rods or lever arms, are also contemplated. Additionally still, gears can also be used here.

[0038] Um ciclo completo de pistão 102 da figura 3A será descrito agora com referência às figuras 4A e 4B. Na figura 4A, o pistão 102 está na posição neutra inicial no topo do passo. O cabeçote 204 está a uma distância máxima da base 202 em uma posição inicial 406. De forma similar, o cabeçote de pistão 318 do pistão a vácuo 216 está em uma posição inicial 408, que está a uma distância máxima da extremidade encerrada do cilindro 320. Os cames 208 são ilustrados com segmentos de linha 402a dispostos longe da linha central 404. A fim de se acionar o pistão 102, um controlador (não ilustrado) ativa de forma sincronizada os motores 218 e a fonte de vácuo 322. Como discutido acima, a fonte de vácuo 322 evacua o volume 326 para orientar o cabeçote de pistão 318 na direção da extremidade encerrada do cilindro 320, referido de forma representativa aqui como ascendente. A orientação ascendente do cabeçote de pistão 318 induz uma tensão às correias 214 acopladas ao mesmo. De forma similar, o torque gerado pelos motores 218 nos eixos 210 é transferido pelos cames 208 para as correias 214. De forma sincronizada, os cames 208 giram em torno dos eixos 210 enquanto que o cabeçote de pistão 318 move ascendentemente. De acordo, o cabeçote 204 é empurrado em uma direção 414 na direção da base 202, aqui, representativamente, descendente, pela tensão nas correias 214. Os cames 208 e o cabeçote de pistão 318 continuam seus movimentos respectivos até que o cabeçote 204 alcance o fundo do passo, ilustrado na figura 4B. Como discutido previamente, o movimento do cabeçote 204 comprime os gases dentro do volume interno 300. No início do passo de compressão, a força necessária para se mover o cabeçote 204 está no mínimo, e aumenta à medida que o cabeçote percorre na direção de sua posição de compressão máxima no fundo do passo.[0038] A complete cycle of piston 102 of Figure 3A will now be described with reference to Figures 4A and 4B. In Figure 4A, piston 102 is in the initial neutral position at the top of the pitch. Head 204 is a maximum distance from base 202 at a home position 406. Similarly, piston head 318 of vacuum piston 216 is at a home position 408, which is a maximum distance from the closed end of cylinder 320 Cams 208 are illustrated with line segments 402a disposed away from center line 404. In order to drive piston 102, a controller (not shown) synchronously activates motors 218 and vacuum source 322. , vacuum source 322 evacuates volume 326 to guide piston head 318 toward the closed end of cylinder 320, representatively referred to herein as upward. The upward orientation of the piston head 318 induces a tension to the belts 214 coupled thereto. Similarly, torque generated by motors 218 on shafts 210 is transferred by cams 208 to belts 214. Synchronously, cams 208 rotate around shafts 210 while piston head 318 moves upwards. Accordingly, the head 204 is pushed in a direction 414 towards the base 202, here representatively downwards, by tension in the belts 214. The cams 208 and the piston head 318 continue their respective movements until the head 204 reaches the bottom of the step, illustrated in figure 4B. As previously discussed, the movement of head 204 compresses the gases within the internal volume 300. At the beginning of the compression step, the force required to move head 204 is at a minimum, and increases as the head travels in the direction of its maximum compression position at the bottom of the step.

[0039] Na figura 4B, o pistão 102 é ilustrado no fundo do passo em uma posição totalmente comprimida. O cabeçote 204 está localizado a uma distância da base 202, aqui, substancialmente inferior à distância a partir da posição inicial 406. Nessa posição, a distância entre o cabeçote 204 e a base 202 é minimizada. De forma similar, o cabeçote de pistão 318 está localizado substancialmente mais perto da extremidade encerrada do cilindro 320 do que a posição inicial 408. Adicionalmente, no fundo do passo, o volume interno 300, além do volume 326, é minimizado. Adicionalmente, os cames 208 são girados por 180 graus a partir de suas posições iniciais 410 (ilustradas por linhas tracejadas) e segmentos de linha 402a são dispostos na direção da linha central 404. No fundo o passo, a energia é armazenada dentro do pistão 102 devido ao gás comprimido ser o mais alto. A fim de se gerar uma onda, o controlador (não ilustrado) desengata de forma sincronizada a fonte de vácuo 322 e os motores 218. A energia armazenada dentro do pistão 102 é traduzida em energia cinética no movimento do cabeçote 204. O diferencial de pressão através do cabeçote 204 empurra o cabeçote 204 para longe da base 202 em uma direção 412, aqui, representativamente ascendente. O cabeçote 204 desloca uma parte do fluido que cerca o pistão 102 à medida que o cabeçote 204 se move do fundo do passo (figura 4B) para o topo do passo (figura 4A) rapidamente. O cabeçote 204 continua ao longo da direção 412 até alcançar a posição inicial neutra no topo do passo (figura 4A). O ciclo de compressão do pistão 102 pode, então, ser repetido quantas vezes forem desejadas para gerar ondas sucessivas. O acionamento repetido do pistão 102 produz ondas para conduzir as pesquisas sísmicas.[0039] In figure 4B, the piston 102 is illustrated at the bottom of the step in a fully compressed position. The head 204 is located at a distance from the base 202, here substantially less than the distance from the initial position 406. In this position, the distance between the head 204 and the base 202 is minimized. Similarly, piston head 318 is located substantially closer to the closed end of cylinder 320 than home position 408. Additionally, at the bottom of the pitch, internal volume 300, in addition to volume 326, is minimized. Additionally, cams 208 are rotated through 180 degrees from their starting positions 410 (illustrated by dashed lines) and line segments 402a are arranged towards centerline 404. At the bottom of the pitch, energy is stored within piston 102 due to compressed gas being the highest. In order to generate a wave, the controller (not shown) synchronously disengages the vacuum source 322 and the motors 218. The energy stored within the piston 102 is translated into kinetic energy in the movement of the head 204. The pressure differential through head 204 pushes head 204 away from base 202 in a direction 412, here representatively upwards. The head 204 displaces a portion of the fluid surrounding the piston 102 as the head 204 moves from the bottom of the step (Figure 4B) to the top of the step (Figure 4A) rapidly. Head 204 continues along direction 412 until reaching the neutral starting position at the top of the step (Figure 4A). The piston 102 compression cycle can then be repeated as many times as desired to generate successive waves. Repeated actuation of piston 102 produces waves to conduct seismic surveys.

[0040] O pistão 152 da figura 3B é acionado de uma forma similar à do pistão 102 da figura 3A. Em vez de motores 218 aplicarem uma força ao eixo 210 como na figura 3A, os motores 218 aplicam uma força diretamente entre o cabeçote 204 e a base 202. Como tal, a fonte de vácuo 322 é ativada de forma sincronizada com os motores 218 a fim de acionar o pistão 102. A força aplicada pelos motores 218 ao cabeçote 204 reduz a força que precisa ser gerada pelo pistão a vácuo 216. Dessa forma, o pistão a vácuo 216 e os motores 218 funcionam em conjunto para acionar o pistão 152.[0040] The piston 152 of figure 3B is driven in a similar way to the piston 102 of figure 3A. Instead of motors 218 applying a force to shaft 210 as in Figure 3A, motors 218 apply a force directly between head 204 and base 202. As such, vacuum source 322 is activated synchronously with motors 218 to in order to drive piston 102. The force applied by motors 218 to head 204 reduces the force that needs to be generated by vacuum piston 216. In this way, vacuum piston 216 and motors 218 work together to drive piston 152.

[0041] Os versados na técnica compreenderão que o pistão 102 pode ser acionado em outras operações, tal como por outros tipos de acionadores. Por exemplo, o pistão 102 pode ser acionado pela operação de apenas os motores 218. De forma similar, os pistões a vácuo 216 podem ser utilizados sozinhos para acionar o pistão 102. Adicionalmente ainda, uma operação sequencial dos motores 218 e dos pistões a vácuo 216 pode ser utilizada. Qualquer ordem de ativação e desativação dos motores 218 e pistões a vácuo 216 capazes de acionar o pistão 102 pode ser utilizada.[0041] Those skilled in the art will understand that the piston 102 can be actuated in other operations, such as by other types of actuators. For example, the piston 102 can be actuated by the operation of just the motors 218. Similarly, the vacuum pistons 216 can be used alone to actuate the piston 102. Still further, a sequential operation of the motors 218 and the vacuum pistons 216 can be used. Any order of activation and deactivation of motors 218 and vacuum pistons 216 capable of driving piston 102 can be used.

[0042] Como compreendido pelos versados na técnica, é desejável se operar uma fonte de vibração em ressonância que maximize a amplitude do sinal de onda. Adicionalmente, a transferência de energia entre o vibrador marinho e o meio fluido também é aumentada pela operação em um estado de ressonância. Em vibradores marinhos convencionais, uma mola mecânica é utilizada para sintonizar o vibrador marinho para a frequência e operar o vibrador marinho em ressonância. No entanto, molas mecânicas definem faixas pequenas, normalmente fixas, de capacidade de sintonização que limite a largura de banda onde o vibrador marinho pode operar em ressonância.[0042] As understood by those skilled in the art, it is desirable to operate a resonant vibration source that maximizes the amplitude of the wave signal. Additionally, energy transfer between the marine vibrator and the fluid medium is also enhanced by operating in a state of resonance. In conventional marine vibrators, a mechanical spring is used to tune the marine vibrator to the frequency and operate the marine vibrator in resonance. However, mechanical springs define small, usually fixed, ranges of tuning capability that limit the bandwidth where the marine vibrator can operate at resonance.

[0043] Retornando-se às figuras 3A e 3B, os pistões 102, 152 possuem molas de ressonância 220 utilizadas para sintonizar cada pistão 102, 152 a fim de operar o conjunto de vibradores marinhos 100 (figura 1) em ressonância. A mola de ressonância 220 é acoplada em uma primeira extremidade à base 202. Na extremidade oposta, a mola de ressonância 220 é acoplada ao cabeçote 204. Em determinadas modalidades, o cabeçote 204 e a mola de ressonância 220 são acoplados por um pino. Em outras modalidades, a mola de ressonância 220 é acoplada por solda. Qualquer método de acoplamento de mola de ressonância 220 a um corpo, tal como o cabeçote 204 ou a base 202, pode ser utilizado. À medida que cada pistão 102, 152 é acionado, a mola de ressonância 220 aplica um efeito de amortecimento calculado ao cabeçote 204 permitindo, assim, que cada pistão 102, 152 e o conjunto de vibradores marinhos 100, opere em ressonância.[0043] Returning to figures 3A and 3B, the pistons 102, 152 have resonance springs 220 used to tune each piston 102, 152 in order to operate the set of marine vibrators 100 (figure 1) in resonance. Resonance spring 220 is coupled at a first end to base 202. At the opposite end, resonance spring 220 is coupled to head 204. In certain embodiments, head 204 and resonance spring 220 are pin-coupled. In other embodiments, the resonant spring 220 is solder coupled. Any method of coupling the resonant spring 220 to a body, such as the head 204 or the base 202, can be used. As each piston 102, 152 is actuated, the resonant spring 220 applies a calculated damping effect to the head 204, thereby allowing each piston 102, 152 and marine vibrator assembly 100 to operate in resonance.

[0044] A mola de ressonância 220, em particular a constante de mola da mesma, é adaptada com base na frequência operacional e uma massa vibrante utilizando princípios conhecidos da dinâmica do sistema para maximizar a saída em decibéis de cada pistão 102, 152. Nas modalidades apresentadas aqui, uma mola de ar é utilizada para formar a mola de ressonância 220. A figura 5 é esquemática de uma mola de ar, tal como a mola de ressonância 220, e uma representação gráfica da força gerada pela mesma. A mola de ar utilizada aqui possui vantajosamente uma força de mola quase linear. À medida que uma distância 502 aumenta, que é a distância de percurso do pistão de mola 504, a força aplicada pela mola também aumenta em uma relação linear. A relação da força gerada pela mola X a distância de percurso 502 do pistão é ilustrada no gráfico 500. A força, representada pela linha 506, aumenta de forma linear à medida que a distância 502, aqui, o eixo geométrico x, aumenta. A mola de ressonância 220 pode ser facilmente ajustada para se adaptar a uma faixa ampla de frequências de operação visto que a relação entre a força e a distância é previsivelmente conhecida O uso de uma mola de ar fornece uma faixa muito maior de frequências ressonantes do que uma mola convencional visto que a constante de mola pode ser ajustada.[0044] The resonant spring 220, in particular its spring constant, is tailored based on the operating frequency and a vibrating mass using known principles of system dynamics to maximize the decibel output of each piston 102, 152. In the embodiments shown here, an air spring is used to form the resonant spring 220. Figure 5 is a schematic of an air spring, such as the resonant spring 220, and a graphical representation of the force generated thereby. The air spring used here advantageously has a nearly linear spring force. As a distance 502 increases, which is the travel distance of the spring piston 504, the force applied by the spring also increases in a linear relationship. The relationship of the force generated by the spring X to the piston travel distance 502 is illustrated in graph 500. The force, represented by line 506, increases linearly as the distance 502, here the x axis, increases. The resonant spring 220 can be easily adjusted to suit a wide range of operating frequencies since the relationship between force and distance is predictably known The use of an air spring provides a much wider range of resonant frequencies than a conventional spring since the spring constant can be adjusted.

[0045] O ajuste da constante de mola da mola de ressonância 220 ajusta a frequência ressonante de cada pistão 102, 152. A constante de mola é a relação entre a força gerada pela mola e a distância de compressão da mola. O ajuste da constante de mola aumenta ou diminui a força aplicada pela mola através de uma distância de deslocamento determinada. Com a mola de ressonância 220 como utilizada aqui, isso é realizado com facilidade pelo aumento ou redução da pressão de gás dentro da mola. A mola de ressonância 220 é opcionalmente acoplada a um controlador e suprimento de gás. O controlador (não ilustrado) pode selecionar uma frequência ressonante desejada de cada pistão 102, 152 e suprir ou remover um gás, tal como a partir de tanques auxiliares 106, para ajustar a mola de ressonância 220 a fim de operar o conjunto de vibradores marinhos 100 em ressonância. Em determinadas modalidades, a mola de ressonância 220 pode ser adaptada para uma única frequência. Em modalidades adicionais, a mola de ressonância 220 pode se adaptar a múltiplas frequências. Em outras modalidades adicionais, a mola de ressonância 220 pode ser continuamente ajustada com base em um perfil de frequência. O perfil de frequência pode ter uma faixa variável de frequências por exemplo, de 1 Hz a 25 Hz, em uma relação linear ou não linear. Esses perfis são comumente conhecidos na técnica como sinais modulados de frequência (“chirps”). Pelo ajuste da constante de mola da mola de ressonância 220 como descrito aqui, o conjunto de vibradores marinhos 100 pode operar em ressonância através de uma ampla faixa de frequências de variação contínua.[0045] The spring constant adjustment of the resonant spring 220 adjusts the resonant frequency of each piston 102, 152. The spring constant is the ratio of the force generated by the spring to the compression distance of the spring. Adjusting the spring constant increases or decreases the force applied by the spring through a specified travel distance. With the resonant spring 220 as used here, this is easily accomplished by increasing or decreasing the gas pressure within the spring. Resonance spring 220 is optionally coupled to a controller and gas supply. The controller (not shown) can select a desired resonant frequency of each piston 102, 152 and supply or remove a gas, such as from auxiliary tanks 106, to adjust the resonant spring 220 in order to operate the marine vibrator assembly. 100 in resonance. In certain embodiments, the resonant spring 220 may be tailored to a single frequency. In additional embodiments, the resonant spring 220 can adapt to multiple frequencies. In further embodiments, the resonant spring 220 can be continuously adjusted based on a frequency profile. The frequency profile can have a variable range of frequencies, for example from 1 Hz to 25 Hz, in a linear or non-linear relationship. These profiles are commonly known in the art as frequency modulated signals (“chirps”). By adjusting the spring constant of the resonant spring 220 as described herein, the marine vibrator assembly 100 can operate in resonance across a wide range of continuously varying frequencies.

[0046] A figura 6 é uma seção transversal parcial de uma vedação ilustrativa de acordo com determinadas modalidades. A vedação 600, que pode ser utilizada como a vedação 206 da figura 2 e da figura 3 possui uma série de elementos de vedação anulares 602. Aqui, os elementos de vedação 602 possuem uma seção transversal arqueada. Os elementos de vedação 602 são geralmente formados a partir de um material flexível que pode suportar as oscilações de cada pistão 102, 152. Adicionalmente, o material pode ser selecionado para minimizar ou impedir a deterioração do ambiente operacional. Alguns materiais ilustrativos incluem borracha compostos ou polímeros à base de petróleo tal como politetrafluoroetileno (PTFE). As partes arqueadas são geralmente configuradas para permanecerem voltadas para fora (para longe do volume interno 300) visto que cada pistão 102, 152 é geralmente operado com uma pressão maior no volume interno 300 do que a pressão no ambiente externo.[0046] Figure 6 is a partial cross-section of an illustrative seal according to certain embodiments. The seal 600, which can be used as the seal 206 of Figure 2 and Figure 3, has a series of annular sealing elements 602. Here, the sealing elements 602 have an arcuate cross-section. The sealing elements 602 are generally formed from a flexible material that can withstand the oscillations of each piston 102, 152. Additionally, the material can be selected to minimize or prevent deterioration of the operating environment. Some illustrative materials include rubber compounds or petroleum-based polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE). The arched portions are generally configured to face outwards (away from the internal volume 300) since each piston 102, 152 is generally operated with a greater pressure in the internal volume 300 than the pressure in the external environment.

[0047] Elementos de resistência anular 604 são dispostos dentro dos elementos de vedação 602 nas extremidades 610. Os elementos de resistência 604 são adaptados para suportar a carga radial devido às pressões na vedação 206 geradas pelos gases comprimidos dentro do volume interno 300. Os elementos de resistência 604 podem ser formados a partir de qualquer material capaz de suportar as tensões induzidas pela operação de cada pistão 102, 152. Em determinadas modalidades, os elementos de resistência 604 são cabos de metal. Outros elementos de resistência ilustrativos 604 incluem fio metálico, filamento de polímero ou fibras tramadas compostas. Em outras modalidades adicionais, as extremidades 610 podem ser projetadas para funcionarem como o suporte estrutural sem os elementos de resistência 604.[0047] Annular resistance elements 604 are disposed within the sealing elements 602 at the ends 610. The resistance elements 604 are adapted to withstand the radial load due to the pressures in the seal 206 generated by the gases compressed within the internal volume 300. The elements resistors 604 may be formed from any material capable of withstanding the stresses induced by the operation of each piston 102, 152. In certain embodiments, the resistors 604 are metal cables. Other illustrative strength elements 604 include metallic yarn, polymer filament, or composite woven fibers. In further embodiments, the ends 610 can be designed to function as the structural support without the strength members 604.

[0048] Os elementos de acoplamento 606 são dispostos dentro da circunferência interna da vedação 600 na junção entre os pares de elementos de vedação 602. Os elementos de acoplamento 606 funcionam para unir as extremidades 610 de um elemento de vedação 602 a um elemento de vedação adjacente 602. Os elementos de acoplamento 606 podem ser quaisquer aparelhos ou métodos capazes de acoplar e vedar as extremidades 610. Na modalidade ilustrada na figura 6, o elemento de acoplamento inclui uma banda metálica comprimida contra as extremidades 610. A banda possui um primeiro elemento plano possuindo uma superfície interna (na direção do volume interno 300) e uma superfície externa (na direção dos elementos de vedação 602). Duas extensões são dispostas em extremidades opostas do elemento plano e se estendem para fora a partir da superfície externa. As extremidades 610 são inseridas entre as extensões opostas e são pressionadas contra a superfície externa do elemento plano. As extensões são "apertadas" contra as extremidades 610 a fim de formar uma junta estrutural entre os elementos de vedação 602 e o elemento de acoplamento 606. Um meio de vedação 608 é opcionalmente disposto entre o elemento de acoplamento 606 e os elementos de vedação 602. O meio de vedação 608 pode ser, por exemplo, um composto fluido tal como uma borracha fluida. A junta de elemento de vedação 602 e elemento de acoplamento 606 pode ser adicionalmente vulcanizada para criar uma junção fundida entre o elemento de acoplamento 606, os elementos de vedação 602 e o meio de vedação 608. A vulcanização também cria uma vedação química para evitar o vazamento através da junta 608. Em outras modalidades, o elemento de acoplamento 606 é uma junção costurada. Em outras modalidades adicionais, o elemento de acoplamento 606 é uma junta unida. Qualquer método capaz de unir os elementos de vedação 602 pode ser utilizado. Em determinadas modalidades, o elemento de vedação 602 é uma estrutura tipo pneumático de bicicleta.[0048] The coupling elements 606 are disposed within the inner circumference of the seal 600 at the junction between the pairs of sealing elements 602. The coupling elements 606 function to join the ends 610 of a sealing element 602 to a sealing element 602. The coupling element 606 can be any apparatus or method capable of coupling and sealing the ends 610. In the embodiment illustrated in Figure 6, the coupling element includes a metal strip pressed against the ends 610. The strip has a first element plane having an inner surface (towards the inner volume 300) and an outer surface (towards the sealing elements 602). Two extensions are arranged at opposite ends of the flat member and extend outward from the outer surface. The ends 610 are inserted between the opposing extensions and are pressed against the outer surface of the flat member. The extensions are "squeezed" against the ends 610 to form a structural joint between the sealing elements 602 and the coupling element 606. A sealing means 608 is optionally disposed between the coupling element 606 and the sealing elements 602 The sealing means 608 can be, for example, a flowable compound such as a flowable rubber. The gasket of sealing element 602 and coupling element 606 can be further vulcanized to create a molten joint between the coupling element 606, the sealing elements 602 and the sealing means 608. The vulcanization also creates a chemical seal to prevent the leakage through joint 608. In other embodiments, coupling member 606 is a seam joint. In further further embodiments, the coupling member 606 is a joined joint. Any method capable of joining the sealing elements 602 can be used. In certain embodiments, the sealing element 602 is a bicycle tire type structure.

[0049] A vedação da figura 6 aumenta de forma vantajosa a vida útil da vedação. Em um projeto de vedação convencional, que utiliza um elemento unitário singular, o elemento singular absorve todo o movimento do corpo acoplado. Isso cria uma grande distância que a vedação percorre induzindo, assim, uma alta fatiga à vedação. Pela utilização de múltiplos elementos de vedação, tal como no projeto de vedação da figura 6, cada um dos elementos de vedação absorve apenas uma pequena parte do movimento do corpo acoplado. Portanto, a fatiga sofrida por cada elemento é muito reduzida. Pelo aumento seletivo do número de elementos de vedação, a fatiga sofrida por cada é proporcionalmente reduzida, aumentando, assim, de forma vantajosa, a vida útil dos elementos de vedação.[0049] The seal in figure 6 advantageously increases the service life of the seal. In a conventional seal design, which uses a single unit element, the single element absorbs all movement of the coupled body. This creates a large distance that the seal travels, thus inducing high seal fatigue. By using multiple sealing elements, as in the sealing design of figure 6, each of the sealing elements absorbs only a small part of the movement of the coupled body. Therefore, the fatigue suffered by each element is greatly reduced. By selectively increasing the number of sealing elements, the fatigue suffered by each is proportionally reduced, thus advantageously increasing the service life of the sealing elements.

[0050] A figura 7 é uma seção transversal de uma junta de conexão de correia ilustrativa. Aqui o cabeçote de pistão 318 é ilustrado em seção transversal. O cabeçote de pistão 318 possui um elemento de suporte tipo disco 702 possuindo uma superfície superior e uma superfície inferior. Uma saia cilíndrica 704 se estende a partir do elemento de suporte 702 na superfície inferior. Placas de agarre semicirculares 706 são dispostas dentro da saia cilíndrica 704 opostas uma a outra. As placas de agarre 706 podem ser unitárias com o cabeçote de pistão 318 ou corpos separados acoplados ao mesmo. Em determinadas modalidades, as placas de agarre 706 são acopladas ao cabeçote de pistão 318 por fixadores enroscados 708, mas outros meios de acoplamento das placas de agarre 706 ao cabeçote de pistão 318 são contemplados. Uma pluralidade de dentes 710 é disposta em torno das placas de agarre 706 em um arco externo das mesmas. As correias 214, compreendendo correias dentadas nessa modalidade, são correspondidas a placas de agarre 706 de modo que os dentes 710 engatem os dentes dispostos dentro da superfície das correias 214. Um elemento de orientação 712 é disposto entre as placas de agarre opostas 706 e adicionalmente entre as correias 214. O elemento de orientação 712 funciona para engatar os dentes das correias 214 e os dentes 710 das placas de agarre 706. Em determinadas modalidades, o elemento de orientação 712 possui lóbulos, como ilustrado na figura 7, para engatar adicionalmente as placas de agarre 706 e correias 214. O elemento de orientação 712 cria um ângulo constante de fixação para as correias 214 minimizando, assim, a fatiga nos pontos de fixação causada pelo acionamento do pistão a vácuo 318. O elemento de orientação 712 pode ser acoplado ao cabeçote de pistão 318 por fixadores enroscados 708, mas outros métodos de acoplamento são contemplados. A junta de conexão de correia ilustrativa da figura 7 é projetada para suportar grandes forças induzidas na correia 214 durante a operação do pistão 102. No entanto, outros tipos de conexão são contemplados. Por exemplo, as correias 214 podem ser acopladas a um corpo por flanges. Em outras modalidades adicionais, as correias 214 podem ser unidas a um corpo correspondente. Deve-se notar que as conexões discutidas aqui podem ser utilizadas em qualquer local de acoplamento para as correias 214, tal como os pontos de conexão 334 no cabeçote 204 (figura 3).[0050] Figure 7 is a cross section of an illustrative belt connection joint. Here piston head 318 is illustrated in cross section. The piston head 318 has a disc-like support element 702 having an upper surface and a lower surface. A cylindrical skirt 704 extends from support member 702 on the bottom surface. Semicircular gripping plates 706 are disposed within the cylindrical skirt 704 opposite one another. The gripping plates 706 can be unitary with the piston head 318 or separate bodies coupled thereto. In certain embodiments, the grip plates 706 are coupled to the piston head 318 by threaded fasteners 708, but other means of coupling the grip plates 706 to the piston head 318 are contemplated. A plurality of teeth 710 are disposed around the gripping plates 706 in an outer arc thereof. The belts 214, comprising toothed belts in that embodiment, are mated to gripping plates 706 such that the teeth 710 engage teeth disposed within the surface of the belts 214. A guiding element 712 is disposed between opposing gripping plates 706 and additionally between the straps 214. The guide element 712 functions to engage the teeth of the straps 214 and the teeth 710 of the gripping plates 706. In certain embodiments, the guide element 712 has lobes, as illustrated in Figure 7, to further engage the gripping plates 706 and straps 214. The guide element 712 creates a constant angle of attachment for the straps 214 thereby minimizing fatigue at the attachment points caused by actuation of the vacuum piston 318. The guide element 712 can be coupled to piston head 318 by threaded fasteners 708, but other methods of coupling are contemplated. The illustrative belt connection joint of Figure 7 is designed to withstand large forces induced in the belt 214 during operation of the piston 102. However, other types of connection are contemplated. For example, the belts 214 can be flanged to a body. In other additional embodiments, the straps 214 can be attached to a corresponding body. It should be noted that the connections discussed here can be used at any coupling location for the straps 214, such as the connection points 334 on the head 204 (Figure 3).

[0051] A figura 8 é um sistema de sincronização ilustrativo para uso com os pistões 102, 152. O sistema de sincronização 800 possui um único motor (não ilustrado) acoplado a um volante 802. O volante 802 é acoplado a rodas de rotação 804, cada uma acoplada a um eixo 210, pela correia de acionamento 806. O volante 802 gira em torno de um eixo geométrico e fornece o movimento rotativo para as rodas de rotação 804 através da correia de acionamento 806. As rodas de rotação 804, por sua vez, giram os eixos 210 e os cames 208 acoplados às mesmas em cada extremidade. De forma similar à operação descrita nas figuras 4A e 4B, os cames 208 fornecem uma tensão para as correias 214 que comprimem o cabeçote 204 (figura 3). Na figura 8, o cabeçote 204 não é ilustrado de modo que as relações entre os componentes do sistema de sincronização 800 possam ser compreendidas. Cada correia termina em um bloco 808 que representa uma conexão da extremidade da correia 214 acoplada ao cabeçote 204 tal como nos pontos de conexão 334 (figura 3). Os pistões a vácuo 216 são novamente acoplados a extremidades opostas das correias 214 opostas aos blocos 808 (pontos de conexão 334). Um controlador (não ilustrado) engata de forma sincronizada o volante 802 e o pistão a vácuo 216 a fim de mover o cabeçote 204 e comprimir cada pistão 102, 152.[0051] Figure 8 is an illustrative timing system for use with the pistons 102, 152. The timing system 800 has a single motor (not shown) coupled to a flywheel 802. The flywheel 802 is coupled to rotation wheels 804 , each coupled to a shaft 210, by the drive belt 806. The flywheel 802 rotates about an axis and provides rotary motion to the rotation wheels 804 via the drive belt 806. The rotation wheels 804, for example, in turn, the shafts 210 and the cams 208 coupled thereto at each end rotate. Similar to the operation described in figures 4A and 4B, the cams 208 provide tension for the belts 214 that compress the head 204 (figure 3). In figure 8, the head 204 is not illustrated so that the relationships between the components of the synchronization system 800 can be understood. Each belt terminates in a block 808 representing a belt end connection 214 coupled to the head 204 as at connection points 334 (FIG. 3). Vacuum pistons 216 are again coupled to opposite ends of belts 214 opposite blocks 808 (connection points 334). A controller (not shown) synchronously engages flywheel 802 and vacuum piston 216 to move head 204 and compress each piston 102, 152.

[0052] A figura 8 descreve um conceito do sistema de sincronização ilustrativo para uso com as modalidades apresentadas aqui. No entanto, outros sistemas de sincronização podem ser utilizados. Por exemplo, um controlador (não ilustrado) pode ser acoplado aos motores 218 (figura 3), fonte de vácuo 322 (figura 3) e molas de ressonância 220 para controlar os componentes individuais. Adicionalmente, um sistema de controle pode ser utilizado para múltiplos pistões 102, 152. É contemplado também que um número diferente de mecanismos de acionamento pode ser utilizado. Por exemplo, uma disposição de pistões 102, 152, tal como da figura 1, pode ser acionada pelos eixos localizados de forma centralizada. Em tal configuração ilustrativa, os cames 208 de pistões separados 102, 152 podem ser acoplados ao longo de um eixo compartilhado 210 acionado por um único motor 218 a fim de minimizar o número de motores 218 necessários para se operar o vibrador marinho. Qualquer disposição do controlador e acionador pode ser utilizada aqui para sincronizar as operações de um único pistão ou múltiplos pistões juntos.[0052] Figure 8 depicts an illustrative synchronization system concept for use with the embodiments presented here. However, other synchronization systems can be used. For example, a controller (not shown) can be coupled to motors 218 (Figure 3), vacuum source 322 (Figure 3) and resonant springs 220 to control the individual components. Additionally, a control system can be used for multiple pistons 102, 152. It is also contemplated that a number of different drive mechanisms can be used. For example, an arrangement of pistons 102, 152, as in Figure 1, can be driven by centrally located shafts. In such an illustrative configuration, cams 208 of separate pistons 102, 152 can be coupled along a shared shaft 210 driven by a single motor 218 in order to minimize the number of motors 218 required to operate the marine vibrator. Any controller and driver arrangement can be used here to synchronize single piston or multiple piston operations together.

[0053] As modalidades descritas aqui aumentam de forma vantajosa a vida de um vibrador marinho. Pela utilização de novos meios de acionamento, os componentes aumentaram a confiabilidade e vida útil. Adicionalmente, o sistema possui um projeto mais simples e compacto que os vibradores marinhos convencionais e é adicionalmente capaz de sintonizar com uma faixa maior de frequências para a operação ressonante. Portanto, as modalidades fornecem um vibrador marinho capaz de produzir ondas para a pesquisa sísmica enquanto aumenta a confiabilidade.[0053] The embodiments described here advantageously increase the life of a marine vibrator. By using new drive means, components have increased reliability and service life. Additionally, the system has a simpler and more compact design than conventional marine vibrators and is additionally capable of tuning to a wider range of frequencies for resonant operation. Therefore, the modalities provide a marine vibrator capable of producing waves for seismic research while increasing reliability.

[0054] Enquanto o acima exposto é direcionado a modalidades da presente descrição, outras modalidades e modalidades adicionais da descrição podem ser vislumbradas sem se distanciar do escopo básico das mesmas e o escopo das mesmas é determinado pelas reivindicações que seguem.[0054] While the above is directed to modalities of the present description, other modalities and additional modalities of the description can be envisioned without departing from the basic scope thereof and the scope thereof is determined by the claims that follow.

Claims

1. Displacement apparatus, characterized in that it comprises: a base plate; a driven head (204); a flexible seal disposed between the base plate and the driven head (204) to define an internal volume (300); and a drive mechanism disposed within the internal volume (300), the drive mechanism comprising: a shaft (210); a plurality of cams (208) coupled to the shaft (210), where each cam is coupled to the shaft (210) at a location offset from the center of the cam; a transfer element (214) coupled to one or more cams (208) and the driven head (204); and a driver that moves the driven head (204).

2. Displacement apparatus, according to claim 1, characterized in that the transfer element (214) has a first end coupled to the driven head (204) and a second end opposite the first end, and the drive mechanism further comprising a vacuum piston (216) coupled to the transfer member (214) at the second end.

3. Displacement apparatus, according to claim 1 or 2, characterized in that the flexible seal comprises: a plurality of annular sealing elements (602), each having one or more resistance elements (604) arranged in the themselves; and one or more coupling elements (606) coupled to the plurality of annular sealing elements (602), preferably each coupling element joining two of the annular sealing elements (602).

4. Displacement apparatus, according to any one of the preceding claims, characterized in that it additionally comprises one or more adjustable resonance springs (220) arranged between the base plate and the driven head (204), each spring being adapted for tuning to an operating frequency of the displacement apparatus, preferably wherein the one or more adjustable resonant springs (220) are air springs.

5. Displacement apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the actuator is a linear motor, a vacuum cylinder, or a combination of a vacuum cylinder and a motor.

6. Displacement apparatus, according to any one of the preceding claims, characterized in that the internal volume (300) is an airtight volume.

7. Marine vibrator (100), comprising: a support structure (104); an auxiliary tank (106) coupled to the support structure (104); and a plurality of pistons (102) coupled to the support structure (104) and adapted to receive gas from the auxiliary tank (106), characterized in that each piston comprises: a driven head (204); and a drive mechanism adapted to move the driven head (204), the drive mechanism comprising: at least a pair of cam assemblies; wherein each set of cams comprises: a shaft (210); and a plurality of cams (208) coupled to the shaft (210), each cam being coupled to the shaft (210) at a location offset from the center of the cam a motor (218) coupled to the shaft (210) of each cam assembly ; and a vacuum piston (216) coupled to each pair of cam assemblies by a pair of transfer elements (214) contacting the outer surfaces of the cams, wherein: each transfer element (214) is coupled to each other the driven head (204) and the vacuum piston (216), and the synchronous use of the vacuum piston (216) and the motors (218) is adapted to drive the piston.

8. Marine vibrator (100), according to claim 7, characterized in that each piston additionally comprises a seal (206), the seal comprising: a plurality of annular sealing elements (602) having resistance elements (604 ) arranged therein; and one or more coupling elements (606) coupled to the plurality of annular sealing elements (602).

9. Marine vibrator (100) according to claim 7 or 8, characterized in that each piston additionally comprises one or more adjustable resonance springs (220) adapted to tune an operating frequency.

10. Marine vibrator (100) according to claim 9, characterized in that the one or more adjustable resonance springs (220) are air springs.

11. Marine vibrator (100), according to any one of claims 7 to 10, characterized in that an internal volume (300) of each piston is adapted to maintain a pressure greater than an external pressure of the internal volume (300) .

12. System for generating a wave, characterized in that it comprises: a plurality of oscillators, each oscillator comprising a head; and a controller coupled to the plurality of oscillators, wherein the controller selectively operates a vacuum piston (216) and a motor disposed within each oscillator to move the head of each oscillator.

13. System according to claim 12, characterized in that the displacement of each head displaces a fluid to generate a wave.

14. System according to claim 12 or 13, characterized in that it additionally comprises a resonance spring (220) arranged within each oscillator tuned to generate the wave in a state of resonance, preferably in which the resonance spring it is an air spring attached to the controller.

15. Displacement apparatus according to any one of claims 1 to 11, characterized in that each transfer element comprises at least one of: a toothed belt, a cable, a chain or a combination thereof.