CN114787664A - 声波发生器 - Google Patents

声波发生器 Download PDF

Info

Publication number
CN114787664A
CN114787664A CN202080080488.7A CN202080080488A CN114787664A CN 114787664 A CN114787664 A CN 114787664A CN 202080080488 A CN202080080488 A CN 202080080488A CN 114787664 A CN114787664 A CN 114787664A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston
control unit
chamber
valve
hollow body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080080488.7A
Other languages
English (en)
Inventor
达维德·卡尔卡格尼
安东尼奥·卡尔卡特拉
文森佐·米卢佐
西蒙娜·鲍多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eni SpA
Original Assignee
Eni SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eni SpA filed Critical Eni SpA
Publication of CN114787664A publication Critical patent/CN114787664A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02—Generating seismic energy
    • G01V1/04—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02—Generating seismic energy
    • G01V1/133—Generating seismic energy using fluidic driving means, e.g. highly pressurised fluids; using implosion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02—Generating seismic energy
    • G01V1/143—Generating seismic energy using mechanical driving means, e.g. motor driven shaft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/001—Acoustic presence detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

用于海底环境的声波发生器(1)，其中，中空体(10)沿轴线(AX)展开并由第一封闭端(100)和设有声音扩散器构件(1020)的第二端(102)限定边界；中空主体(10)呈现出由第一端(100)限定边界并收容第一活塞(20)的第一圆柱形部(104)和由第二端(102)限定边界并以轴向自由滑动的方式收容第二活塞(22)的第二圆柱形部(106)；第二活塞(22)与第一活塞(20)机械上脱离并且呈现出面向所述扩散器构件(1020)的面(220)；与第一活塞(20)相关联以将第一活塞(20)移向第二活塞(22)的脉冲致动手段(30)；第二活塞(22)的纵向运动的调整手段(40)，布置在第一活塞(20)和第二活塞(22)之间。

Description

声波发生器
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2019年11月21日提交的意大利专利申请No.102019000021810的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及声波发生器。具体地，本发明涉及一种用于海底应用的声波发生器。更详细地，本发明涉及一种可以用于在充分尊重由海洋哺乳动物居住的生态系统的情况下进行海底勘探的声波发生器。
背景技术
在海底勘探行业中，已知使用声波绘制海底的地图、对其潜在的航行风险进行分类、识别水下物体以及定位石油和天然气田。在该领域，使用了利用声波在海底上的反射的仪器以获得海洋海底以下深度超过10公里的潜在油田的可能信息。在这种活动中最常用的仪器之一是所谓的气枪、压缩空气炮，其功能是产生声波。这些设备单独使用，或者与所谓的“声纳”组合在阵列中使用，以通过研究反射的波来研究海底的结构。声纳或回声测深器是概述“声音导航和测距”表达的词，一种用于检测至少部分被掩埋的物体的存在和位置的技术，因此，它可以用作声学定位仪器。众所周知，海底世界居住着发出声音的生物，因此可以被“声纳”探测到。在这些生物中，值得一提的是鲸类动物，这种哺乳类动物产生的声波强度通常非常高，因此很容易被声纳探测到。特别地，鲸类动物对也由人类活动产生的声波发射非常敏感，以至于这种发射被认为是造成此类物种严重紊乱的原因。特别地，一些研究将鲸类搁浅与同时进行的海军军事演习相关联。
基于上述描述，希望提供一种声波发生器，该声波发生器除了限制并可能克服现有技术的上述典型缺点外，还定义了用于海洋勘探的设备的新标准要求。因此，用于勘探海底的设备的技术设计者基于声波的使用而搜索石油和天然气田的努力旨在寻找能够将研究效率和对在海底居住的动物群的尊重相结合的解决办法。
发明内容
本发明涉及声波发生器。特别地，本发明涉及一种用于海底应用的声波发生器。更详细地，本发明涉及一种可以用于进行海底勘探的声波发生器，充分尊重所遇到的海底动物群并充分确保其各自的安全。
根据以下权利要求中的至少一项，本发明解决了上述问题。
根据本发明的实施例，提供了一种用于海底应用的声波发生器，其中，中空体沿轴线展开并且由第一封闭端和设有声音扩散器构件的第二端限定边界；所述中空体呈现出由所述第一端限定边界并收容第一活塞的第一圆柱形部和由所述第二端限定边界并以轴向自由滑动的方式收容第二活塞的第二圆柱形部；所述第二活塞与所述第一活塞机械上脱离并且呈现出面向所述扩散器构件的面；与所述第一活塞相关联以将所述第一活塞移向所述第二活塞的脉冲致动手段；所述第二活塞的纵向运动调整手段布置在所述第一活塞和所述第二活塞之间。
在本发明的一些实施例中，所述发生器包括设有第三活塞的调整手段，第三活塞沿所述第一部和所述第二部可移动。
在其他情况下，发生器包括电子连接至所述调整手段的控制单元。
有利地，所述调整手段是具有集中参数的类型并且包括可调整的并且与线性弹性构件并行联接的线性阻尼构件。
在一些情况中，所述致动手段包括第一罐、流体动力学地连接至所述第一罐并且电子连接至所述控制单元的压缩机、第一阀，第一阀由所述控制单元电子控制并且位于所述第一罐和所述第一活塞后面的所述中空体之间，以沿所述第一部流体动力学地驱动所述第一活塞。
此外，所述第一部设有位于所述第三活塞的上游的第一压力传感器，所述第二部设有位于所述第三活塞的下游的第二压力传感器；所述第一传感器和第二传感器电子连接至所述控制单元。
特别地，所述第一部与布置在所述第一活塞和所述第三活塞之间的排出阀相关联。
根据本发明的一种变体，所述调整手段包括将所述第三活塞刚性连接至所述第二活塞的杆，以及作用于具有分布参数的所述第二活塞的压力的调制手段，调制手段是电子控制的并且沿着所述中空体在所述第三活塞的上游和下游布置。
在实施例中，所述第二部具有第一部分和第二部分，第一部分具有与所述第一部基本上相同的横截面，以用于收容所述第三活塞，第二部分具有小的横截面，以收容所述第二活塞并承载所述扩散器构件；所述第一部分和所述第二部分由所述中空体的分隔壁分开，所述分隔壁设有与所述杆接合的孔。
在本发明的一些实施例中，所述致动手段包括第二罐，第二罐通过由所述控制单元电子控制的第二阀的插入而流体动力学地连接至所述中空体并且水压地连接至由所述控制单元电子控制的泵。
在一些情况中，所述调制手段包括由所述控制单元电子控制的第三阀，所述第三阀布置在所述第二罐与所述第一活塞和所述第三活塞之间的所述第一部之间；由所述控制单元电子控制的第四阀，第四阀布置在所述第二罐和所述第一部分之间；由所述控制单元电子控制的第五阀，第五阀布置在所述第二罐和所述第二部分之间。
在其他情况中，所述调制手段包括由所述控制单元电子控制的第一排出阀和由所述控制单元电子控制的、布置在所述第一圆柱形部和所述第一部分之间的第二排出阀；由所述控制单元电子控制的第三传感器，所述第三传感器与所述第三活塞和所述第二活塞之间的所述第二部分相关联；与所述扩散器构件相关联的并由所述电子控制单元控制的第四传感器。
有利地，所述致动手段包括与所述第一活塞、第二活塞、第三活塞中的至少一个相关联的至少一个电动力致动器，用于各自的独立致动。
此外，所述发生器包括距所述扩散器构件相对距离的海洋哺乳动物的声音检测手段；所述控制单元电子连接至所述致动手段和所述检测手段，使得所述控制单元能够基于所述检测手段对所述扩散器构件周围的哺乳动物的存在的检测来调节所述第二活塞的相应位移参数。
根据本发明的实施方式，提供了一种用于在海底环境中通过收容在中空体内部的第一活塞产生声波的方法，中空体沿轴线展开并由第一封闭端和设有声音扩散器构件的第二端纵向地限定边界；所述中空体呈现出由所述第一端限定边界并收容第一活塞的第一圆柱形部和由所述第二端限定边界并以轴向自由滑动的方式收容第二活塞的第二圆柱形部；所述第二活塞与所述第一活塞机械上脱离并且呈现出面向所述扩散器构件的面；与所述第一活塞相关联以将所述第一活塞移向所述第二活塞的脉冲致动手段；所述方法包括通过所述致动手段朝向所述第二活塞纵向地操作所述第一活塞的步骤；所述方法的特征在于，它包括通过插入在所述第一活塞和所述第二活塞之间的调整手段调节所述第二活塞离开和朝向所述第一活塞的纵向运动的步骤。
在本方法的一种变体中，所述调整手段包括第三活塞，所述第三活塞布置在所述第一活塞和所述第二活塞之间以隔离第一气室和第二气室，所述第一气室和所述第二气室在所述中空体内部串联放置并分开。
在一些情况中，该方法包括流体动力学地密封所述第二室的步骤、对所述第一室加压和对所述第一端进行排出的步骤。
在其他情况中，该方法包括流体动力学地密封所述第一端、对所述第一室进行排出和对所述第二室加压的步骤。
在其他情况中，所述第二室被放置在所述第三活塞和所述第二活塞之间的壁分成不同横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端加压、对所述第一室进行排出、对所述第一部分进行排出和对所述第二部分加压的步骤。
在其他情况中，所述第二室被放置在所述第三活塞和所述第二活塞之间的壁分成不同的横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端加压、对所述第一室进行排出、隔离所述第一部分和对所述第二部分加压的步骤。
在特定情况中，所述第二室被放置在所述第三活塞和所述第二活塞之间的壁分成不同横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端加压、隔离所述第一室、对所述第一部分进行排出和对所述第二部分加压的步骤。
在本方法的不同应用中，所述第二室被放置在所述第三活塞和所述第二活塞之间的壁分成不同横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端加压、隔离所述第一室、隔离所述第一部分和对所述第二部分加压的步骤。
在其他情况中，所述第二室被放置在所述第三活塞和所述第二活塞之间的壁分成不同横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端加压、隔离所述第一室、隔离所述第一部分和隔离所述第二部分的步骤。
附图说明
根据本发明的声波发生器的进一步特征和优点将从以下描述中更加明显，参照附图阐述，附图示出了本发明的一些非限制性的实施例，其中发生器的相同或对应部分由相同的附图标记标识。特别地：
-图1是根据本发明的声波发生器的第一优选实施例的示意图；
-图2是根据本发明的声波发生器的第二优选实施例的示意图；
-图3是根据本发明的声波发生器的第三优选实施例的示意图；
-图4-10示意性地示出了图2的发生器的部件的调整模式。
具体实施方式
在图1中，1表示为整体，声波发生器具有可调整的频谱，以适用于海底勘探任务，目的是发现新的石油和/或天然气田。这种发生器1包括细长的中空体10，中空体10沿轴线AX纵向展开并且由第一封闭端100和设有声音扩散器构件1020的第二端102限定边界。中空体10还依次呈现出由第一端100限定边界并收容第一活塞20或冲击活塞的第一圆柱形部104，以及由第二端102限定边界的第二圆柱形部106。这样的第二部106以轴向自由滑动的方式收容第二活塞22或泵活塞，其中这样的第二活塞22与第一活塞20机械上脱离并且呈现出面向扩散器构件1020的面220(图1)。
必须说明的是，在以下描述中，将不会提及携带阀的流体动力学连接管道或其他流体动力学部件，而仅示出，除非提及这样的连接管道被视为是使对本发明的理解最大化所必需的。相同的方法将应用于组件之间的电连接。
发生器1还包括与第一活塞20相关联以将第一活塞20移向第二活塞22的脉冲致动单元30。致动单元30可以无关紧要地是流体动力学、电动或混合致动类型。始终参考图1，第一致动单元30包括第一罐36、流体动力学地连接至第一罐36的压缩机34；布置在第一罐36和第一活塞20后面的中空体10之间的第一致动阀360，以沿第一部104流体动力学地致动第一活塞20。
发生器1还包括与第一活塞20和第二活塞22之间的第一部104相关联的调整单元40，以在使用中调制第二活塞22相对于第一活塞20的运动。这样的调整单元40包括布置在第一活塞20和第二活塞22之间的第一部104中的第三活塞24或锤活塞，其中这样的第三活塞24也与第一活塞20脱离。这样的第三活塞24的存在导致在第一活塞20和第三活塞24之间的中空体10中的第一隔离气室C1和在第三活塞24和第二活塞22之间的中空体10中的第二隔离气室C2的形成，使得这样的第一气室和第二气室被分开并串联。这样的调整单元40还包括线性可调阻尼构件42，例如但不限于加压的，以及线性弹性构件44，其中阻尼构件42和弹性构件44平行布置在第三活塞24和第二活塞22之间。
发生器1还包括控制单元60，控制单元60电连接至致动单元30和调整单元40，使得控制单元60适于调节基于具体操作要求限定的第二活塞22的相应位移参数。
特别地，压缩机34流体动力学地连接至第一罐36并且电子地连接至控制单元60，第一阀360由控制单元60电子地控制。通常，压缩机34由相同的船S携带是有用的；然而，选择相对于中空体10远程控制压缩机34并不是对本发明的范围的限制。
第一部104设有与第一部104相关联的并且布置在第三活塞24的上游的第一压力传感器62，而第二部106设有与第二部106相关联的、在第二活塞22的下游的第二压力传感器64；第一传感器62和第二传感器64电子连接至控制单元60。此外，由控制单元60控制的排出阀1040与在第一活塞20和第三活塞24之间的第一部104相关联。
发生器1还包括海洋哺乳动物的声音检测单元50，其在使用中被布置为确定这种哺乳动物与扩散器构件1020的相对距离。
始终参考图1，检测单元50包括声纳52，声纳52相对于中空体10是远程的，并且如果需要，声纳52被携带在收容负责管理勘探任务的操作员的船S上，其中发生器1在吃水线以下使用，因此在海平面L以下。为了适当地可操作，船S还设有第一收发器TR1，并且中空体10又携带与第一收发器TR1匹配并连接至控制单元60的第二收发器构件TR2，以便允许在船S上的操作员和发生器1的控制单元60之间的数字信息的交换。
此外，控制单元60连接至检测单元50并且被布置成基于如显而易见地由检测单元50执行的对扩散器构件1020周围的哺乳动物的存在的调查来调节发生器1的操作参数，特别是致动单元30和调整单元40的操作参数。
声波发生器1的使用可以容易地理解并且不需要任何进一步的解释。然而，明确指出以下内容可能是有用的：在控制单元60的控制下，在调整单元40的干预下，选择性地考虑由检测单元50检测到的信息，可以通过压缩机34和阀360对位于第一活塞20的上游的第一部104的部分中的中空体10施加适当的压力来确定第二活塞22在第二部106中的纵向运动。这些部件的协作可以在传递函数F1中数学上地合成，传递函数F1能够描述调整单元40执行的动作以移动第二活塞22，特别是压缩包含在第一活塞20和第三活塞24之间的流体部，以使第二活塞22通过扩散器构件1020内的相应面220发射压力波成为可能。考虑到上述内容，传递函数F1将包括调整单元40(图1)的阻尼构件42的操作参数、控制单元60对排出阀1040的操作参数，以及选择性地但非限制性地，由检测单元50检测到的信息对贡献的操作参数。如果被视为有用的，则传递函数F1可以用压缩机34以及当然第一阀360的操作参数完成。
显然，海洋系统不断地移动并且与面220交界的水压波动将调节发生器1的声音发射类型。设置控制单元60可以选择性地考虑这种情况并且可能需要操作员干预。
还清楚的是，可以在不脱离本发明的保护范围的情况下对本文描述的和示出的声波发生器1进行修改和变型。例如，在图2中，致动单元30被修改，并包括代替第一罐36并由泵35(其代替图1的压缩机34)流体动力学地供应的第二罐32，还有将第一活塞20的上游的中空体10与第二罐32流体动力学地连接并由控制单元60电子控制的第二致动阀322。
另一方面，如果与图1的中空体10相比，中空体10因此被修改，并且具有由中间壁1064分成具有不同横截面的两个部分的第二室C2：收容第三活塞24的第二部106的第一部分1060，从而具有与第一部104的横截面基本上相同的横截面，以及相同的第二部106的第二部分1062，其横截面小于第一部分以收容具有比图1的第二活塞22的横截面更小的横截面的第二活塞22。调整单元4也进行了明显的修改，因为它现在仅包括放置在第三活塞24和第二活塞22之间的连接构件，连接构件由接合在孔1066中的壁1064的刚性杆41构成，流体动力学地使第一部分1060与第二部分1062隔离。杆41的存在简化了确定与这种样式的发生器1相关联的传递函数F2的机械参数的贡献，其中调整单元40的流体动力学参数取决于中空体10的构造和多个供应和/或排出阀的存在，这些供应和/或排出阀使中空体10与罐32或排出口于液压连通，并且电子连接至控制单元60以用于相应的操作/切换，如将在下文中更好地描述的那样。在这方面，始终参考图2，调整单元40包括作用于第二活塞22的压力的调制单元40’，调制单元40’通过控制单元60电子控制，沿着中空体10布置在第三活塞24的上游和下游。
调制单元40’包括由中央单元60电子控制的第三阀324，第三阀324代替图1中可见的本发明的实施例的排出阀1040并将第二罐32连接至第一活塞20和第三活塞24之间的第一部104。调制单元40’还包括由控制单元60电子控制的并将第二罐32连接至第一部分1060的第四致动阀326；由控制单元60电子控制的并将第二罐32连接至第二部分1062的第五致动阀328；由控制单元60电子控制的、水压连接至第一圆柱形部104的第一排出阀330，以及也由控制单元60电子控制的、水压连接至第一部分1060的第二排出阀332；第一传感器62、第二传感器64、与第二部分1062相关联的第三传感器334和与扩散器构件1020相关联的第四传感器336。
阀322、330、332和328选择性地连接至公共排出口E，其中字母E在图2和图3中的多于一个位置中示出，以便于说明。
关于这种样式的发生器1，必须注意的是，确定声波发射谱的传递函数F2的设定可以以选择性但非限制性的方式考虑由声音检测单元50检测到的围绕扩散器构件1020的鲸类动物的实际存在。在任何情况下，传递函数F2通过第一传感器62、第二传感器64、第三传感器334和第四传感器336以及与在也由杆41连接的第三活塞24和第二活塞22之间的壁1064分离的室中存在的压力值，均考虑了第三阀324、第四阀326、第五阀328的贡献、第一排出阀330的贡献和第二排出阀332的贡献。
在这种情况下，也可以用泵35的操作参数、第二阀322的操作参数和第二罐32的操作参数来完成传递函数F2。
根据图2的生成器1的样式的使用可以容易理解。然而，可能值得指出的是，为了获得不同的目的，有必要应用每次不同的方法以利用第三活塞24的中间动作来调节第二活塞22离开和朝向所述第一活塞20的纵向运动。
例如，每次在第二活塞/泵活塞22的波发射的下游，需要重新启动第一活塞20，将其带到中空体10的第一端侧100，需要隔离第二室C2，对第一室C1加压并对第一端100进行排出，如图4所示。出于此目的，需要以这样的方式布置控制单元60：第一排出阀330、第二排出阀332、阀326和阀328关闭，阀322进行排出，阀324打开。之后，控制单元60需要启动泵35以将空气供应至第一部104，特别是在第一活塞20和第三活塞24之间，以将第一活塞20移动到相对于扩散器构件1020的最远位置。
假如，总是在第二活塞/泵活塞22的波发射的下游，希望再次重新启动第三活塞24和第二活塞22的组件，将其再次定位在中空体10的第一端侧100处，其中第二活塞22的左面基本上接触壁1064，需要流体动力学地隔离第一端100，对第一室C1进行排出并对第二室C2加压(图5)。实际上，中央单元60必须布置成使第二排出阀332关闭，打开第一排出阀330，调节第五阀328的排出，关闭第二阀322和第三阀324并打开第四阀326，以使泵35能够向第二部106的第一部分1060供应空气。因此，泵和锤活塞24和22的组件将已经被定位在相对于扩散器构件1020的最远位置，并且此时，发生器1被启动以通过第二活塞22的面220发射压力波。
为了在第一活塞20和第三活塞24之间的碰撞之后，使能量尽可能剧烈地从第二活塞22的面220释放到扩散器构件1020中包含的水中(图6)，需要对第一端100加压、对第一腔C1进行排出、对第一部分1060进行排出和对第二部分1062加压。实际上，需要中央单元60来控制第三阀324和第四阀326的同时关闭，从而同时打开第一排出阀330、第二排出阀332、第二阀322和第五阀328，其中这种阀328的打开允许在壁1064和第二活塞22之间供应空气，具有有助于将第二活塞22推向扩散器构件1020的效果。在这种情况下，很明显，第一活塞20被由泵35输送到第一端100的空气推动而自由地向第三活塞24移动。因此，在这种情况下，该方法允许防止在第一活塞20和第三活塞24之间形成气垫，从而第三活塞24能够从第一活塞20的冲击中接收最大加速度。效果是第二活塞22的面220发出最大振幅的声波。相反，在声音检测单元50已经通知控制单元60在扩散器构件1020周围没有鲸类动物的情况下，可能调整发生器1从而以不同方式过滤声波的发射，其中一些方式是由图7-10中用图形形式表示的阀的调整模式确定的，其中置于阀上的箭头指示各自的激活，并且禁止停车信号指示其禁止。
特别参考图7，示出了发生器1的使用方法的第一变体，其能够抑制声波的发射，或者如果优选的话，能够过滤声波的发射。在这种情况下，操作方法需要对第一端100加压，对第一腔C1进行排出，使第一部分1060隔离并对所述第二部分1062加压，从而在第二部106内产生压力增加的气垫。为了确定这种情况，控制单元60必须同时控制第三阀324和第四阀326的关闭，以及第一排出阀330的打开，第二阀322和第五阀328的打开，第三阀324、第四阀326、第二排出阀332的关闭。第一活塞20对第三活塞24的冲击保持尽可能猛烈，然而上述气垫的存在在第三活塞24和第二活塞22之间的空气中产生弹性效应，从而产生共振。声谱因此在共振频率处具有峰值，一旦克服共振频率，峰值之后急剧下降。
特别参照图8，示出了发生器1的使用方法的第二变体，能够抑制声波的发射。在这种情况下，需要确定第一活塞20和第三活塞24之间的气垫的形成；为此，需要将压力输送到第一端100，隔离第一室C1，对所述第一部分1060进行排出并对所述第二部分1062加压。实际上，控制单元60需要同时控制第一排出阀330的关闭和第二排出阀332的打开，使其余阀处于图7的状态。在这种情况下，在第一活塞20和第三活塞24之间以及在第三活塞24和第二活塞22之间都确定气垫。因此，在这种情况下，声谱也定性地具有的峰值，但是其频率水平不同于前一种情况的频率水平。
特别参照图9，示出了发生器1的使用方法的第三变体，能够进一步抑制声波的发射。在这种情况下，需要对第一端100加压，隔离第一腔C1，隔离第一部分1060和对第二部分1062加压，确定在第一活塞20和第三活塞24之间的气垫的形成。如果与图8中所示的情况相比，为了确定该情况，控制单元60必须控制第二排出阀332的关闭。在这种情况下，在第一活塞20和第三活塞24之间以及在第三活塞24和第二活塞22之间都确定气垫。因此，声谱在两个新的频率值处定性地具有两个峰值，峰值之后声波的宽度急剧下降。
具体参照图10，示出了发生器1的使用方法的第四变体，其能够最大程度地抑制声波的发射。在这种情况下，所述端100被加压，第一室C1被隔离，第一部分1060被隔离并且第二部分1062被隔离。实际上，由于第三阀324、第四阀326、第五阀328、第一排出阀330和第二排出阀332保持关闭，因此图8和9中所示的两个阀的设置相结合。由于在第一活塞20和第三活塞24之间以及在第三活塞24和第二活塞22之间存在的两个气垫，第一活塞20和第三活塞24之间的冲击被最大程度地抑制。此外，第五阀328的关闭在壁1064和第二活塞22之间产生低压力。因此，在这种情况下，声音发射的声谱定性地具有两个声频峰值，这与先前描述的解决办法的谱不同。
发生器1的阀的不同调整的组合能够根据需要调制声谱。
参考图3，示出了与传递函数F3相关联的第三样式的发生器1，其与第二样式的样式F2的不同之处在于，致动单元30至少包括相关联的电动力致动器EA，例如但不限于从第一活塞20、第二活塞22和第三活塞24中选出的至少一个活塞。
考虑到上述情况，通过活塞22能够确定海底上的地震事件的发生器1的声波产生是通过调整单元40的存在调节的，换句话说，通过传递函数F1、F2和F3描述第二活塞22的行为，从而描述由扩散器构件1020发射的波的类型。因此，明确指出以下内容可能是有用的：不管中空体10的几何尺寸以及在其不同管道中与其接合的活塞的几何尺寸，传递函数F1、F2和F3具有可以特别修改的特征，这些特征通常不考虑第一活塞20的上游的中空体10中的当前压力值，而是取决于在第三活塞24和第二活塞22之间以及因此在扩散器构件1020内部确定的压力和机械推力值。特别地，可以说，在F1(图1)的情况下，这种特征是具有集中参数的流体动力学和机械类型，如由第三活塞24和第二活塞22之间通过线性弹性构件44的机械连接的存在以及由阻尼构件42给出的流体动力学连接所确定的。在图2和图3的情况下，特性始终是流体动力学和机械类型，但总体上具有沿所述中空体10分布的参数。实际上，在这种情况下，确实通过杆41给出了在第三活塞24和第二活塞22之间的机械连接，但两个活塞之间的流体动力学连接通过致动第四阀326、排出阀332和第五阀328由取决于室中的压力值的参数引起，该室分别在第三活塞24和壁1064之间以及在壁1064和第二活塞22之间在中空体10中获得。
始终考虑上述内容，上述讨论的样式的发生器1中的任何一个均适用于勘探海底的具体区域，以通过声波寻找石油和天然气田，并确保充分尊重在发生器1周围游动的动物群，即使是在鲸类动物的情况下。
明确指出以下内容可能是有用：可以并行安装多个设备1(阵列)以根据需要使由单个发生器1发出的声功率加倍。在这种情况下，可以容易理解的是，所有设备1可以连接至相同的控制单元60，或者，为了最大化计算次数，可以提供控制单元并且将其电子连接至已安装的设备1的所有控制单元60。
总而言之，提供一些构造和操作参数尺寸的示例可能是有用的，这些示例导致通过发生器1更有效地产生具有不同外部环境压力值的声波。下文中的表格示出了这些组合中的一些，其中Cstop是第二活塞22的冲程，Rw是泵活塞22的半径，V0是第一活塞20的速度，mp是第一活塞20的质量，其等于活塞22和24的组件的质量，pref是室100中发生器的供给压力，Bimp是发生器发射频带，N是同时并行定位的被致动的装置1的数量。
Figure BDA0003653972770000101
Figure BDA0003653972770000111
为了以第二活塞22的有限质量有效地产生声波，需要增加第三活塞24的速度，然而这将涉及增加中空体10的纵向延伸。为了避免这种情况，需要降低第三活塞24的速度并增加并行使用的设备1的数量。在pref＝30bar的情况下，N＝4，以下配置被证明是有效的：
N＝4 C<sub>stop</sub>＝15cm R<sub>w</sub>＝1.9cm V<sub>0</sub>＝37.5m/s m<sub>p</sub>＝6.5kg
此外，如果需要增加声音发射的功率，可能的值如下：
Figure BDA0003653972770000112

Claims (21)

1.一种用于海底应用的声波发生器(1)，所述发生器(1)包括中空体(10)，所述中空体(10)沿轴线(AX)展开并由第一封闭端(100)和设有声音扩散器构件(1020)的第二端(102)限定边界；所述中空体(10)呈现出由所述第一端(100)限定边界并收容第一活塞(20)的第一圆柱形部(104)和由所述第二端(102)限定边界并以轴向自由滑动的方式收容第二活塞(22)的第二圆柱形部(106)；所述第二活塞(22)与所述第一活塞(20)机械上脱离并且呈现出面向所述扩散器构件(1020)的面(220)；与所述第一活塞(20)相关联以将所述第一活塞(20)移向所述第二活塞(22)的脉冲致动手段(30)；其特征在于，它包括布置在所述第一活塞(20)和所述第二活塞(22)之间的用于调整所述第二活塞(22)的纵向运动的手段(40)；所述调整手段(40)设有沿所述第一部(104)和所述第二部(106)可移动的第三活塞(24)，所述第三活塞(24)在所述第一活塞(20)和所述第三活塞(24)之间形成第一隔离气室(C1)，并在所述第三活塞(24)和所述第二活塞(22)之间形成第二隔离气室(C2)。
2.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，它包括电子连接至所述调整手段(40)的控制单元(60)。
3.根据权利要求2所述的发生器，其特征在于，所述调整手段(40)是具有集中参数的类型并且包括可调整的并且与线性弹性构件(44)并行联接的线性阻尼构件(42)。
4.根据权利要求3所述的发生器，其特征在于，所述致动手段(30)包括第一罐(36)、流体动力学地连接至所述第一罐(36)并电子地连接至所述控制单元(60)的压缩机(34)、第一阀(360)，所述第一阀(360)由所述控制单元(60)电子控制并布置在所述第一罐(36)和所述第一活塞(20)后面的所述中空体(10)之间，以沿所述第一部(104)流体动力学地驱动所述第一活塞(20)。
5.根据权利要求4所述的发生器，其特征在于，所述第一部(104)设有位于所述第三活塞(24)的上游的第一压力传感器(62)，并且所述第二部(106)设有位于所述第三活塞(24)的下游的第二压力传感器(64)；所述第一传感器(62)和所述第二传感器(64)电子连接至所述控制单元(60)。
6.根据权利要求5所述的发生器，其特征在于，排出阀(1040)与所述第一部(104)相关联，布置在所述第一活塞(20)和所述第三活塞(24)之间。
7.根据权利要求2所述的发生器，其特征在于，所述调整手段(40)包括将所述第三活塞(24)刚性连接至所述第二活塞(22)的杆(41)以及作用在具有分布参数的类型的所述第二活塞(22)上的压力的调制手段(40’)，所述调制手段(40’)是电子控制的并沿所述中空体(10)布置在所述第三活塞(24)的上游和下游。
8.根据权利要求7所述的发生器，其特征在于，所述第二部(106)呈现出收容所述第三活塞(24)的第一部分(1060)和收容所述第二活塞(22)的第二部分(1062)，所述第一部分(1060)的截面与所述第一部(104)的截面基本上相同，所述第二部分(1062)具有减小的截面并携带所述扩散器构件(1020)；所述第一部分(1060)和所述第二部分(1062)由所述中空体(10)的分隔壁(1064)分开，所述分隔壁(1064)设有由所述杆(41)接合的孔(1066)。
9.根据权利要求8所述的发生器，其特征在于，所述致动手段(30)包括第二罐(32)，所述第二罐(32)通过由所述控制单元(60)电子控制的第二阀(322)的插入而流体动力学地连接至所述中空体(10)并且水压地连接至由所述控制单元(60)电子控制的泵(35)。
10.根据权利要求9所述的发生器，其特征在于，所述调制手段(40’)包括由所述控制单元(60)电子控制的第三阀(324)，所述第三阀(324)布置在所述第二罐(32)与所述第一活塞(20)和所述第三活塞(24)之间的所述第一部(104)之间；由所述控制单元(60)电子控制的第四阀(326)，所述第四阀(326)布置在所述第二罐(32)和所述第一部分(1060)之间；由所述控制单元(60)电子控制的第五阀(328)，所述第五阀(328)布置在所述第二罐(32)和所述第二部分(1062)之间。
11.根据权利要求10所述的发生器，其特征在于，所述调制手段(40’)包括由所述控制单元(60)电子控制的第一排出阀(330)和由所述控制单元(60)电子控制的、布置在所述第一圆柱形部(104)和所述第一部分(1060)之间的第二排出阀(332)；由所述控制单元(60)电子控制的第三传感器(334)，所述第三传感器(334)与所述第三活塞(24)和所述第二活塞(22)之间的所述第二部分(1060)相关联；与所述扩散器构件(1020)相关联的并由所述电子控制单元(60)控制的第四传感器(336)。
12.根据权利要求11所述的发生器，其特征在于，所述致动手段(30)包括与所述第一活塞(20)、所述第二活塞(22)、所述第三活塞(24)中的至少一个相关联的至少一个电动力致动器(EA)，用于各自的独立驱动。
13.根据前述权利要求2至12中任一项所述的发生器，其特征在于，它包括距所述扩散器构件(1020)相对距离的海洋哺乳动物的声音检测手段(50)；所述控制单元(60)电子连接至所述致动手段(30)和所述检测手段(50)，使得所述控制单元(60)能够基于所述检测手段(50)对所述扩散器构件(1020)周围的哺乳动物的存在的调查来调节所述第二活塞(22)的相应位移参数。
14.一种用于在海底环境中通过收容在中空体(10)内部的第一活塞(22)产生声波的方法，所述中空体(10)沿轴线(AX)展开并由封闭的第一端(100)和设有扩散器构件(1020)的第二端(102)纵向地限定边界；所述中空体(10)呈现出由所述第一端(100)限定边界并收容第一活塞(20)的第一圆柱形部(104)和由所述第二端(102)限定边界并以轴向自由滑动的方式收容第二活塞(22)的第二圆柱形部(106)；所述第二活塞(22)与所述第一活塞(20)机械上脱离并且呈现出面向所述扩散器构件(1020)的面(220)；与所述第一活塞(20)相关联以将所述第一活塞(20)移向所述第二活塞(22)的脉冲致动手段(30)；所述方法包括通过所述致动手段(30)朝向所述第二活塞纵向地操作所述第一活塞(20)的步骤；所述方法的特征在于，它包括通过插入在所述第一活塞(20)和所述第二活塞(22)之间的调整手段(40)调节所述第二活塞(22)离开和朝向所述第一活塞(20)的纵向运动的步骤；所述调整手段(40)包括第三活塞(24)，所述第三活塞(24)布置在所述第一活塞(20)和所述第二活塞(22)之间，以隔离第一气室(C1)和第二气室(C2)，所述第一气室(C1)和所述第二气室(C2)在所述中空体(10)内部串联放置且不同。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括流体动力学地密封所述第二室(C2)的步骤、对所述第一室(C1)加压和对所述第一端(100)进行排出的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，包括流体动力学地密封所述第一端(100)、对所述第一室(C1)进行排出和将所述第二室(C2)置于压力下的步骤。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二室(C2)被放置在所述第三活塞(24)和所述第二活塞(22)之间的壁(1064)分成不同横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端(100)加压、对所述第一室(C1)进行排出、对所述第一部分(1060)进行排出和对所述第二部分(1062)加压的步骤。
18.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二室(C2)被放置在所述第三活塞(24)和所述第二活塞(22)之间的壁(1064)分成不同的横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端(100)加压、对所述第一室(C1)进行排出、隔离所述第一部分(1060)和对所述第二部分(1062)加压的步骤。
19.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二室(C2)被放置在所述第三活塞(24)和所述第二活塞(22)之间的壁(1064)分成不同横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端(100)加压、隔离所述第一室(C1)、使所述第一部分(1060)释放和将所述第二部分(1062)置于压力下的步骤。
20.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二室(C2)被放置在所述第三活塞(24)和所述第二活塞(22)之间的壁(1064)分成不同横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端(100)加压、隔离所述第一室(C1)、隔离所述第一部分(1060)和将所述第二部分(1062)置于压力下的步骤。
21.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二室(C2)被放置在所述第三活塞(24)和所述第二活塞(22)之间的壁(1064)分成不同横截面的两个部分；所述方法包括对所述第一端(100)加压、隔离所述第一室(C1)、隔离所述第一部分(1060)和隔离所述第二部分(1062)的步骤。
CN202080080488.7A 2019-11-21 2020-11-20 声波发生器 Pending CN114787664A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102019000021810 2019-11-21
IT102019000021810A IT201900021810A1 (it) 2019-11-21 2019-11-21 Generatore di onde acustiche
PCT/IB2020/060977 WO2021100015A1 (en) 2019-11-21 2020-11-20 Generator of acoustic waves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114787664A true CN114787664A (zh) 2022-07-22

Family

ID=69904008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080080488.7A Pending CN114787664A (zh) 2019-11-21 2020-11-20 声波发生器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230028192A1 (zh)
EP (1) EP4062202A1 (zh)
CN (1) CN114787664A (zh)
AU (1) AU2020387170A1 (zh)
CA (1) CA3158885A1 (zh)
IT (1) IT201900021810A1 (zh)
MX (1) MX2022006210A (zh)
WO (1) WO2021100015A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202200008594A1 (it) * 2022-04-29 2023-10-29 Eni Spa Generatore di onde acustiche per applicazioni sottomarine

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4569412A (en) * 1982-05-26 1986-02-11 Hydroacoustics Inc. Seismic source
FR2613082A1 (fr) * 1987-03-24 1988-09-30 Inst Francais Du Petrole Dispositif perfectionne pour produire dans l'eau des ondes acoustiques
US6173803B1 (en) * 1999-07-07 2001-01-16 Gte Service Corporation High amplitude sound wave generator
CN103299213A (zh) * 2010-11-26 2013-09-11 艾尼股份公司 通过撞击活塞和气体、液压、蒸气和电磁发射系统在海洋环境中产生波用于获取地震数据的设备
US20140056108A1 (en) * 2011-08-24 2014-02-27 Stephen Chelminski Marine vibratory sound source for beneath water seismic exploration
CN105257894A (zh) * 2014-06-30 2016-01-20 瑟塞尔公司 用于海洋震源的气动控制和方法
CN107533149A (zh) * 2015-04-30 2018-01-02 应用物理技术公司 海洋地震勘探的相干声源
DE102017109142A1 (de) * 2017-04-28 2018-06-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Linearaktor
CN108369286A (zh) * 2015-10-17 2018-08-03 斯蒂芬·凯尔明斯基 用于调谐气枪的起始脉冲的上升时间的方法和设备

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987000296A1 (en) * 1985-06-29 1987-01-15 Max-Planck-Gesellschaft Zur Förderung Der Wissensc Method and device for the hydrodynamic generation of acoustic pulses in a liquid volume
US4991685A (en) * 1989-10-02 1991-02-12 Atlantic Richfield Company Downhole seismic source
ITMI20090929A1 (it) * 2009-05-26 2010-11-27 Eni Spa Sistema di generazione di onde di pressione in ambiente sottomarino
AU2013211510A1 (en) * 2012-08-09 2014-02-27 Cgg Services Sa Adaptive sweep method and device for seismic exploration

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4569412A (en) * 1982-05-26 1986-02-11 Hydroacoustics Inc. Seismic source
FR2613082A1 (fr) * 1987-03-24 1988-09-30 Inst Francais Du Petrole Dispositif perfectionne pour produire dans l'eau des ondes acoustiques
US6173803B1 (en) * 1999-07-07 2001-01-16 Gte Service Corporation High amplitude sound wave generator
CN103299213A (zh) * 2010-11-26 2013-09-11 艾尼股份公司 通过撞击活塞和气体、液压、蒸气和电磁发射系统在海洋环境中产生波用于获取地震数据的设备
US20140056108A1 (en) * 2011-08-24 2014-02-27 Stephen Chelminski Marine vibratory sound source for beneath water seismic exploration
CN105257894A (zh) * 2014-06-30 2016-01-20 瑟塞尔公司 用于海洋震源的气动控制和方法
CN107533149A (zh) * 2015-04-30 2018-01-02 应用物理技术公司 海洋地震勘探的相干声源
CN108369286A (zh) * 2015-10-17 2018-08-03 斯蒂芬·凯尔明斯基 用于调谐气枪的起始脉冲的上升时间的方法和设备
DE102017109142A1 (de) * 2017-04-28 2018-06-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Linearaktor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HENDRA 等: "Applying of Piston Mechanism Design used in the Wavelength Electrical Generating of Ocean for Fishing Communities", ADVANCED MATERIALS RESEARCH, no. 918, 20 March 2015 (2015-03-20), pages 1 - 4 *
夏季: "大容量气枪震源特性研究", 中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑, no. 02, 15 February 2018 (2018-02-15), pages 1 - 174 *

Also Published As

Publication number Publication date
MX2022006210A (es) 2022-09-07
WO2021100015A1 (en) 2021-05-27
IT201900021810A1 (it) 2021-05-21
AU2020387170A1 (en) 2022-06-02
EP4062202A1 (en) 2022-09-28
CA3158885A1 (en) 2021-05-27
US20230028192A1 (en) 2023-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9562981B2 (en) Source for marine seismic acquisition and method
RU2526600C2 (ru) Система для генерации волн сжатия в подводных условиях
US20150234072A1 (en) Coherent Sound Source for Marine Seismic Surveys
US6002648A (en) Slotted cylinder marine siesmic method and source
RU2702421C2 (ru) Когерентный источник звука для морской сейсморазведки
CN108369286B (zh) 用于调谐气枪的起始脉冲的上升时间的方法和设备
US20100320027A1 (en) Device for marine seismic exploration for deposits
CA1129980A (en) Air release control in seismic energy source air gun
CN114787664A (zh) 声波发生器
US9765754B2 (en) Apparatus for the generation of waves in the marine environment by means of impacting pistons and gas, hydraulic, vapour and electromagnetic launching system for acquisition of seismic data
US5018115A (en) Marine acoustic source
US5136547A (en) Method and apparatus for reducing for reducing acoustic emission from submerged submarines
CA1155537A (en) Internal air release control apparatus air gun
US8737172B2 (en) Hull mounted linear sonar array
EP0252377A2 (en) Seismic source
EP2824482B1 (en) Device for producing an acoustic signal in a liquid medium, equipped with hydraulic means for controlling output acoustic signal
WO2023209536A1 (en) Acoustic wave generator for underwater applications
US5706253A (en) Acoustic receiver array assembly
US4961175A (en) Low frequency sound source for acoustic sweeps
US5263007A (en) Seismic energy source
EP3032283B1 (en) Pressure tolerant seismic source
CN114255721A (zh) 一种膜板大小、形状可调的振动发声器
US20180246235A1 (en) Compact Seismic Source for Low Frequency, Humming Seismic Acquisition
Jafri et al. Noise effects on surface ship passive sonar and possible ASW solution
Yeatman et al. Alternative source for marine geophysical exploration

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination