ES2875036T3 - Dispositivo de control de la posición de un cable instrumentado remolcado en el agua - Google Patents

Abstract

Dispositivo de control (10, 50) para controlar la posición de un cable instrumentado remolcado en el agua, tal como un cable de arrastre sísmico marino o una agrupación de cables remolcados instrumentados con la posibilidad de controlar los cables instrumentados individuales tanto en forma como en posición en relación con otros cables instrumentados y, de este modo, contrarrestar las corrientes cruzadas u otras fuerzas dinámicas que afecten a una agrupación remolcada detrás de una embarcación de prospección sísmica, incluyendo el dispositivo de control (10, 50) un cuerpo principal (12, 53), unas alas (11, 52) conectadas al cuerpo principal (12, 53), unos medios de conexión (14a-b) para la conexión mecánica y eléctrica del dispositivo de control (10, 50) en serie entre dos secciones adyacentes de un cable instrumentado, y unos medios de accionamiento para controlar la posición angular respectiva de las alas (11, 52) para controlar la posición lateral y vertical del cable instrumentado, caracterizado por que el dispositivo de control (10, 50) está provisto de uno o más elementos de transmisor y receptor acústicos (40), integrados en una o más de las alas (11, 52) del dispositivo de control, estando dicho uno o más elementos de transmisor y receptor acústicos (40) configurados para una medición con control de dirección de las distancias entre los dispositivos de control adyacentes (10, 50) en cables remolcados paralelos.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de control de la posición de un cable instrumentado remolcado en el agua

La invención se refiere a un dispositivo de control de la posición de un cable instrumentado remolcado en el agua, tal como un cable de arrastre sísmico marino y/o una agrupación de cables remolcados instrumentados (agrupación de cables de arrastre), en donde el dispositivo de control está provisto de unos medios acústicos en conexión con una o más alas, un cuerpo principal u otras localizaciones adecuadas para determinar la posición y la cobertura, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes

Un cable instrumentado sísmico (cable de arrastre) es una estructura alargada similar a un cable (a menudo hasta varios miles de metros de largo), que comprende una agrupación de cables de hidrófonos y asociada con equipos eléctricos a lo largo de su longitud, y que se usa en prospecciones sísmicas marinas. Con el fin de realizar una prospección sísmica marina 3D/4D, una pluralidad de tales cables instrumentados se remolca detrás de una embarcación de prospección sísmica. Las señales acústicas producidas por las fuentes sísmicas se dirigen hacia abajo a través del agua y hacia el fondo del mar, donde se reflejan desde los diversos estratos. Las señales reflejadas se reciben por los hidrófonos y, a continuación, se digitalizan y se procesan para construir una representación de los estratos terrestres en el área que se está prospectando.

Normalmente, los cables instrumentados se remolcan a una profundidad constante de aproximadamente cinco a diez metros, con el fin de facilitar la eliminación de reflejos "falsos" no deseados de la superficie del agua. Con el fin de mantener los cables instrumentados a una profundidad constante, los dispositivos de control conocidos como "pájaros" se unen a cada cable instrumentado a intervalos de 200 a 300 metros.

Las variaciones de profundidad de baja frecuencia y los movimientos laterales son inevitables. Las principales razones de las variaciones de profundidad de los cables de instrumento son las ondas periódicas largas. En general, la peor situación es cuando se remolca en la misma dirección que el oleaje. Los movimientos laterales de los cables de instrumento se deben principalmente a los componentes de corriente marina perpendiculares a la dirección de remolque. En el caso de influencias de oleaje y contracorriente, por lo tanto, aumenta el riesgo de que se enreden los cables de arrastre.

La tensión del cable de instrumento disminuye proporcionalmente a la distancia desde el punto de remolque. Por lo tanto, el movimiento lateral y vertical del cable de instrumento de baja frecuencia tiende a tener mayores amplitudes más cerca de la cola. Sin embargo, las fuerzas que actúan perpendicularmente al cable de instrumento no se distribuyen de manera uniforme a lo largo de la longitud del cable de instrumento y cambian con el tiempo a medida que avanza la agrupación remolcada.

Durante una prospección sísmica, se pretende que los cables de instrumento permanezcan rectos, paralelos entre sí, equidistantes y a la misma profundidad. Sin embargo, después de desplegar los cables de instrumento, normalmente es necesario que la embarcación navegue en línea recta durante al menos tres longitudes de cable de instrumento antes de que la distribución del cable de instrumento se aproxime a esta disposición ideal y pueda comenzar la prospección. Esto aumenta el tiempo necesario para llevar a cabo la prospección y, por lo tanto, aumenta el coste de la prospección. Sin embargo, debido a las corrientes marinas, los cables de instrumento fallan con frecuencia en el seguimiento preciso de la trayectoria de la embarcación de prospección sísmica, desviándose a veces de esta trayectoria en un ángulo, conocido como el ángulo de desvanecimiento. Esto puede influir negativamente en la cobertura de la prospección, requiriendo con frecuencia que se repitan ciertas partes de la prospección. En circunstancias realmente malas, los cables de instrumento pueden llegar a enredarse realmente, especialmente en la cola de los cables de instrumento, lo que puede provocar grandes daños y considerables pérdidas económicas.

El documento US 6011 752 (Loran, D. Ambs et al.) describe un módulo de control de posición de cable instrumentado sísmico que tiene un cuerpo con un primer extremo y un segundo extremo y un orificio a través del mismo desde el primer extremo hasta el segundo extremo para recibir un cable de arrastre sísmico a través del mismo, al menos una superficie de control, estando el al menos un rebaje, en el que inicialmente está dispuesta la al menos una superficie de control, conectado de manera móvil al cuerpo para el movimiento desde y hacia el al menos un rebaje y para el movimiento, cuando se extiende desde el cuerpo, para el ajuste de inclinación.

El documento US 6.671.223 B2 (Bittleston, Simon Hastings) describe un dispositivo de control o "pájaro" para controlar la posición de un cable instrumentado sísmico marino, que está provisto de un cuerpo alargado parcialmente flexible que está diseñado para conectarse eléctrica y mecánicamente en serie con un cable instrumentado. En una forma preferida, el dispositivo de control tiene dos alas opuestas que pueden controlarse de manera independiente con el fin de controlar la posición lateral del cable de instrumento, así como la profundidad.

El documento US 2008/008033 A1 describe un método y un dispositivo de control para controlar la posición del despliegue de un cable de arrastre sísmico marino y la capacidad para controlar cables de arrastre sísmicos marinos individuales tanto en forma como en posición con respecto a otros cables de arrastre sísmicos marinos y, por lo tanto, contrarrestar los efectos de la contracorriente u otras fuerzas dinámicas en un despliegue remolcado detrás de una embarcación de prospección sísmica. Se mide la posición de rotación del cable de arrastre y el dispositivo de control, y la posición de rotación medida se usa para controlar la posición angular de los miembros de control y, por lo tanto, el desplazamiento lateral y vertical del cable de arrastre.

El documento US 6.144.342 A describe un método para controlar la navegación de una antena acústica lineal remolcada, en donde los pájaros equipados con alas de incidencia variable se fijan a la antena. A través de una acción diferencial, las alas permiten que los pájaros giren alrededor del eje longitudinal de la antena de manera que se obtenga una fuerza hidrodinámica orientada en cualquier dirección dada alrededor del eje longitudinal de la antena.

En el documento US 2009/025622 A1 se describe un dispositivo para cerrar un fuselaje conectado a un objeto submarino remolcado. También se desvela un aparato para controlar la navegación de un objeto submarino remolcado y que tiene un fuselaje con una disposición de carcasa articulada y un método de fabricación de dicha disposición de fuselaje articulada.

Además, se conoce el uso de métodos para controlar cables instrumentados (cables de arrastre) que comprenden el uso de dispositivos, tales como receptores GPS, brújulas magnéticas, transmisores acústicos, hidrófonos tradicionales, o receptores acústicos, especialmente dedicados a la determinación de la posición. El uso de brújulas montadas externamente tiene la desventaja de que a veces se pierden o dañan debido a que se enredan los cables o se producen otras situaciones de colisión, y las brújulas producen ruido de flujo para los cables instrumentados sísmicos adyacentes. Además, las brújulas se alimentan con baterías que tienen que reemplazarse a ciertos intervalos, y las brújulas deben calibrarse, repararse y reemplazarse, lo que da como resultado un aumento de los costes y el consumo de tiempo.

En el documento WO 2008/005776 A2 se desvelan métodos y sistemas para mover dispositivos de dirección de cables de arrastre sísmicos a las posiciones objetivo. Un método comprende calcular las fuerzas requeridas para dirigir uno o más dispositivos de dirección de cables de arrastre sísmicos en una propagación sísmica a las posiciones objetivo, basándose las fuerzas calculadas total o parcialmente en la información contenida en transmisiones acústicas subacuáticas moduladas, y dirigir los dispositivos de dirección de cables de arrastre a las posiciones objetivo usando las fuerzas calculadas.

El documento US 2008/025146 A1 describe métodos y sistemas para estimar uno o más parámetros de orientación de un aparato sísmico. Un método comprende iniciar una señal acústica desde un transmisor acústico en una propagación sísmica marina que comprende un cable de arrastre, teniendo el cable de arrastre al menos dos nodos separados por una distancia fija; medir unas diferencias primera y segunda en los tiempos de llegada acústica a los nodos para la señal acústica; y usar el cambio en la segunda diferencia con respecto a la primera diferencia para estimar la orientación del cable de arrastre.

En el documento US 2006/285434 A1 se describen un aparato y unos métodos para mejorar el conocimiento del ángulo de ataque de un dispositivo de dirección de cables de arrastre. Se describe un aparato que comprende un cable de arrastre sísmico que tiene un miembro de orientación que incluye un cuerpo y al menos una superficie de control; un sensor del cuerpo adaptado para medir un parámetro indicativo del ángulo de ataque del cuerpo; y un controlador para ajustar la superficie de control basándose en al menos el parámetro medido.

Por el documento US 5.761.153 se conoce el uso tanto de brújulas magnéticas como de unidades de transmisor/receptor acústicas, pero estas también se localizan en el exterior, lo que las hace vulnerables a los daños mencionados anteriormente en relación con el uso de brújulas.

Por el documento US 4.992.990 se conoce el uso de unidades de transmisor/receptor acústicas dispuestas a lo largo de todo el cable instrumentado. La posición se determina mediante la trilateración de los tiempos de transmisión (y, por lo tanto, la distancia) entre los elementos de transmisor/receptor para formar una red triangular, donde se usan dos posiciones conocidas, preferentemente la posición de una embarcación y un flotador, mientras que la unidad de transmisor/receptor es la tercera posición que se calcula en la red triangular. Este método da como resultado problemas si se producen fallos mecánicos o eléctricos en los cables de hidrófono u otras localizaciones del sistema. Esta publicación también tiene los mismos problemas que los descritos anteriormente en relación con las unidades de transmisor/receptor montadas externamente.

Por el documento US 4.912.682 se conoce el uso de transmisores de sonar ultrasónicos que se colocan a lo largo de un cable instrumentado, y receptores sísmicos que se colocan a lo largo del cable instrumentado, de manera que haya tres receptores para cada transmisor. Sin embargo, esta publicación no resuelve las desventajas mencionadas para las publicaciones anteriores.

El documento US 6.839.302 describe una solución de los problemas mencionados anteriormente sugiriendo una sección especial que puede montarse entre las secciones tradicionales del cable instrumentado. Sin embargo, esta es una solución costosa y exigente y, además, puede dar como resultado una redundancia y calidad de datos limitadas, ya que limita el lugar donde pueden localizarse las unidades de transmisor/receptor.

El documento US 7.376.045 describe un sistema destinado a resolver todos los problemas con la solución mencionada anteriormente. El documento US 7.376.045 describe un sistema que comprende una serie de transmisores acústicos montados dentro de los cables instrumentados y dispuestos para transmitir señales de banda ancha que tienen una baja correlación cruzada entre las señales de diferentes transmisores; una serie de receptores acústicos montados dentro de los cables instrumentados y dispuestos para recibir las señales de los transmisores; al menos un procesador dispuesto para correlacionar las señales recibidas por los receptores, que tiene copias de las señales de transmisor para determinar las identidades de transmisor de las señales recibidas y para determinar los tiempos de propagación de las señales recibidas; y un procesador principal dispuesto para transformar los tiempos de propagación en distancias entre los transmisores y receptores identificados, y para determinar las posiciones relativas de los cables instrumentados basándose en las distancias. Una desventaja sustancial del documento US 7.376.045 es que requiere la disposición de elementos de transmisor/receptor en el cable instrumentado, lo que exige espacio en un cable instrumentado. Otra desventaja es que todas las secciones de cable deben reemplazarse en caso de fallo mecánico o eléctrico en los elementos de transmisor/receptor. Además, la distancia desde el punto donde se calcula la posición será diferente de la posición donde está dispuesto el dispositivo de control, algo que puede dar como resultado un control impreciso del cable instrumentado.

Además, los dispositivos de control y los métodos de control mencionados anteriormente tienen numerosas desventajas adicionales. Los dispositivos de control que cuelgan debajo del cable instrumentado producen un ruido sustancial a medida que se remolcan por el agua. Este ruido interfiere con las señales reflejadas detectadas por los cables de hidrófono en los cables instrumentados. Algunos de los dispositivos de control comprenden un par de alas o timones que se montan en una estructura rotatoria que encierra el cable instrumentado sísmico para generar una fuerza de sustentación en una dirección específica. Esta es una construcción electromecánica relativamente cara y relativamente compleja que es muy vulnerable en las operaciones submarinas.

Objeto

El objeto principal de la invención es proporcionar un dispositivo (sistema) de control que elimine total o parcialmente las desventajas de la técnica anterior. Además, un objeto es proporcionar un dispositivo de control que esté provisto de medios acústicos para la determinación precisa de la posición y la cobertura precisa para el cable instrumentado, agrupación de cables y/o dispositivos de control.

La invención

En la reivindicación 1 se describe un dispositivo de control de acuerdo con la invención. Las características y detalles preferibles del dispositivo de control se describen en las reivindicaciones 2-12.

Un dispositivo de control para controlar un cable instrumentado o una agrupación de cables, tal como un cable de arrastre sísmico, en particular, un cable de arrastre multisección, de acuerdo con la presente invención, se basa en los dispositivos de control descritos en las solicitudes de patente noruega del solicitante NO 20080145, NO 20083830 y NO 20063182. Las publicaciones NO 20080145 y NO 20083830 describen dispositivos de control formados por un cuerpo principal y al menos tres alas, denominadas alas inteligentes, o al menos tres carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas. La expresión ala inteligente se usa para ilustrar que el ala, la fuente de alimentación (baterías), los medios de control, los medios de accionamiento y los sensores están integrados en la misma unidad, conocida como ala inteligente, pudiendo el ala montarse y desmontarse fácilmente. La alternativa que incluye la carcasa de motor y engranaje motriz se usa para ilustrar que la fuente de alimentación (baterías), los medios de control, los medios de accionamiento y los sensores están integrados en la misma unidad, denominada carcasa de motor y engranaje motriz que está provista de un ala, formando la carcasa de motor y engranaje motriz una unidad desmontable que puede montarse y desmontarse fácilmente. El documento NO 20063182 describe un dispositivo de control donde la fuente de alimentación (baterías), los medios de control, los medios de accionamiento están dispuestos en el cuerpo principal, mientras que las alas fijas o desmontables están dispuestas en el cuerpo.

El cuerpo principal es preferentemente alargado y principalmente tubular y está provisto en sus extremos de unos medios de conexión mecánicos y eléctricos para disponerse en serie entre dos secciones adyacentes de un cable instrumentado. Además, el cuerpo principal está en unas posiciones adaptadas provistas de medios de sujeción y conexión para alas inteligentes, carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas, o solo alas, adaptándose el cuerpo principal a las alternativas respectivas.

El dispositivo de control incluye, como se ha mencionado anteriormente, preferentemente al menos tres de tales alas inteligentes, tres carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas o solo tres alas, distribuidas uniformemente alrededor del cuerpo principal.

La siguiente descripción se basa en los dispositivos de control descritos en los documentos NO 20080145 y NO 20083830, especialmente el NO 20083830. Las alas inteligentes son preferentemente dúplex en la forma de una parte de sujeción y una parte de ala, donde la parte de sujeción está adaptada para la conexión al cuerpo principal a través de unos medios de sujeción y conexión adaptados. La parte de ala, que aloja medios de control mecánicos, electrónicos, y sensores, está conectada a la parte de sujeción por medio de un árbol, y la parte de ala se extiende perpendicular desde la parte de sujeción y, en consecuencia, el cuerpo principal. La parte de ala incluye una carcasa protectora exterior, preferentemente de plásticos sólidos, estando la carcasa formada por dos partes que se ensamblan en una unidad que tiene forma de ala/forma de timón, que tiene una anchura decreciente desde el cuerpo principal hacia el extremo de la parte de ala.

La parte de sujeción tiene una forma que se adapta a los medios de sujeción y conexión del cuerpo principal para una fijación desmontable, y puede considerarse como una conexión rápida a presión. Además, la parte de sujeción incluye unos medios de conexión para conectar el ala inteligente electrónicamente y para las señales al cable instrumentado/cuerpo principal. Estos medios de conexión pueden ser una conexión mecánica o en forma de transmisión inalámbrica/sin contacto de comunicación, es decir, señales/datos y energía entre el cuerpo principal y las alas. Entonces no habrá necesidad de conexiones mecánicas para la energía y la comunicación entre el cuerpo principal y las alas y, por lo tanto, no habrá riesgo de fugas. Tal solución solo necesita una sujeción mecánica de las alas al cuerpo principal.

Además, la transmisión inalámbrica/sin contacto de energía y/o comunicación puede usarse para liberar las alas o las carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas del cuerpo principal sin usar herramientas. Esto también permite la posibilidad de desmontar a distancia las alas o las carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas. De este modo, el dispositivo de control está provisto de comunicación inalámbrica/sin contacto, siendo también posible la comunicación con una unidad externa para la calibración y el diagnóstico, por ejemplo, en la cubierta de popa de una embarcación.

Cada parte de ala, tanto para el ala inteligente como para la alternativa con carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas en una unidad, puede rotar alrededor de un árbol que se extiende transversalmente al cable instrumentado y las alas responderán a señales de control y medios sensores para el ajuste independiente de la posición angular respectiva de dicha ala, para de esta manera controlar la posición lateral y vertical del cable instrumentado. Además, el dispositivo de control incluye unos medios sensores, tales como un sensor de balanceo dispuesto en el cuerpo principal para determinar la posición de rotación del cable instrumentado y el cuerpo principal en un plano perpendicular al eje longitudinal del cable instrumentado. Preferentemente, el dispositivo de control también está provisto de un sensor de profundidad, tal como un sensor de presión, localizado en el cuerpo principal.

Mediante el uso del dispositivo de control en un cable de arrastre multisección que incluye una línea de energía eléctrica, los medios de control están, al menos en parte, dispuestos para recibir energía eléctrica de la línea de energía eléctrica. Cuando el cable instrumentado también incluye una línea de control, los medios de control están preferentemente dispuestos para recibir señales de comunicación desde la línea de control.

Con el fin de evitar un mal funcionamiento del cable instrumentado en caso de daño mecánico del dispositivo de control (por ejemplo, fugas), el paso de alimentación de los conectores entre las secciones de cable está separado de los mecanismos de ala, los medios de control y los sensores.

El dispositivo de control incluye motores eléctricos, preferentemente también engranaje y embrague, y también puede incluir medios para medir la posición de rotación del cable instrumentado y medios de control, medios para medir la profundidad y medios para medir la posición recíproca entre los cables instrumentados/dispositivos de control.

Los medios de control están dispuestos preferentemente en la carcasa de ala inteligente o en la carcasa de motor y engranaje motriz por medio de medios adecuados.

Una estrategia de control preferible aplicada a un dispositivo de control de acuerdo con la invención no se basa en una maniobra tradicional de "inclinación a giro" donde la posición de rotación se determina a partir de una combinación de fuerza lateral y vertical ordenada, que en general varían continuamente. En cambio, el dispositivo de control se controla en una posición de rotación predefinida dada solo por una fuerza lateral ordenada, que, en general, es estática durante períodos de tiempo más largos. La sustentación es aproximadamente proporcional al área plana de las alas, con el cuadrado de la velocidad a través del agua y con el ángulo de unión de ala que puede controlarse a través de los medios de control.

El dispositivo de control se operará basándose en mensajes/configuraciones de orden a través del cable instrumentado desde una unidad de control a bordo de la embarcación que realiza la operación.

Tal y como se ha mencionado anteriormente, las alas inteligentes o las carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas están dispuestas de manera desmontable en el cuerpo principal, y los dispositivos de control se distribuyen preferentemente a lo largo de toda la longitud de cable, preferentemente con aproximadamente la misma distancia entre los mismos.

Los dispositivos de control están dispuestos para controlar tanto el movimiento vertical como el movimiento lateral, preferentemente de manera simultánea. Los medios de control pueden producir la sustentación ordenada por medio de accionadores (motores). Las alas inteligentes y las carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas están preferentemente dispuestas simétricamente alrededor del eje longitudinal del cable instrumentado y el cuerpo principal.

El método de control descrito anteriormente es solo uno de varios métodos de control que pueden implementarse para un cable instrumentado que está provisto de dispositivos de control de acuerdo con la presente invención, que se describe, entre otros, en la solicitud de patente del solicitante NO 20063182.

Sin embargo, el método descrito anteriormente para controlar el dispositivo de control respectivo es una presentación simplificada de cómo se controla un cable remolcado instrumentado o una agrupación de cables. El control de una agrupación de cables es muy complicado y no es suficiente controlar solo los cables respectivos, sino que, además, se requiere conocer la posición de el o los cables instrumentados y la posición exacta de el o los dispositivos de control para lograr un control óptimo de los cables instrumentados o la agrupación de cables.

A este respecto, un dispositivo de control de acuerdo con la invención incluye uno o más elementos de transmisor/receptor acústicos (transductores), estando los elementos integrados o dispuestos en una o más alas del dispositivo de control. Como alternativas que no están de acuerdo con la invención, tales elementos pueden integrarse o disponerse en una o más carcasas de motor y engranaje motriz, o integrarse o disponerse en el propio cuerpo principal. Los elementos de transmisor/receptor son preferentemente una unidad que es bidireccional, pero también pueden dividirse en un transmisor y un receptor.

De esta manera, los medios acústicos se disponen en una plataforma estabilizada (balanceo, profundidad), que proporciona una mayor precisión en comparación con lo que puede lograrse mediante el uso de la técnica anterior, donde los transmisores y receptores acústicos están dispuestos en el propio cable o entre secciones de cable.

Al disponer los medios acústicos en conexión con el propio dispositivo de control, puede lograrse una posición precisa del dispositivo de control y/o de el o los cables instrumentados remolcados. Esto dará como resultado mejores condiciones para controlar el cable remolcado o la agrupación de cables, de este modo hay un brazo corto desde el punto de medición hasta el punto de referencia deseado para el dispositivo de control, contrariamente a la técnica anterior, donde los transmisores y receptores acústicos están localizados dentro del cable o en secciones del cable, y de esta manera proporcionan puntos de medición que son diferentes de la localización donde el dispositivo de control va a aplicar el control de dirección en el cable.

La presente invención proporciona una construcción compacta que tiene menos partes, en comparación con la técnica anterior, y los transmisores y receptores acústicos no tienen que implementarse en el cable, lo que da como resultado un ahorro sustancial de espacio en el cable que tiene un tamaño dado.

Tal y como se ha mencionado anteriormente, los elementos de transmisor/receptor son preferentemente bidireccionales. Los elementos de transmisor/receptor son preferentemente elementos de transmisor/receptor de banda ancha que están dispuestos para transmitir/recibir señales DSSS ("DSSS, espectro ensanchado por secuencia directa"). Además, el elemento de transmisor/receptor está dispuesto para recibir simultáneamente un número de señales codificadas. Preferentemente, los elementos de transmisor/receptor tienen un número de canales Doppler para realizar un procesamiento óptimo con respecto a Doppler. Preferentemente, los elementos de transmisor/receptor incluyen un conjunto de filtros de adaptación para cada canal Doppler.

Por medio de la presente invención puede combinarse un área de cobertura deseada con una mínima energía acústica transmitida y el mejor enmascaramiento posible de la energía acústica recibida no deseada. Además, la disposición de los elementos de transmisor/receptor acústicos en conexión con el dispositivo de control dará como resultado que el elemento de transmisor/receptor sea simétrico con respecto a un plano, algo que da como resultado un diseño compacto del elemento de transmisor/receptor (transductor).

Son posibles varias soluciones del elemento de transmisor/receptor, tal como un elemento de "sándwich" que tiene una fijación en el medio del elemento activo y una "cabeza" en cada dirección, o que el elemento de transmisor/receptor sea un elemento activo de tipo "composite" moldeado en un material plástico adecuado.

El hecho de que el elemento de transmisor/receptor esté dispuesto en conexión con, por ejemplo, el ala del dispositivo de control o la carcasa de motor y engranaje motriz, pudiendo además las alas o las carcasas de motor y engranaje motriz desmontarse, simplifica la calibración, reemplazo o reparación de los elementos de transmisor/receptor defectuosos, ya que las alas o las carcasas de motor y engranaje motriz pueden desmontarse fácilmente del dispositivo de control. Al usar la técnica anterior, el peor de los casos requerirá el reemplazo de secciones enteras del cable instrumentado si los transmisores o los receptores no funcionan correctamente.

Al usar un dispositivo de control que tiene uno o más elementos de transmisor/receptor acústicos, puede lograrse una cobertura acústica para mediciones simultáneas del número de distancias entre el transmisor y el receptor localizado en una plataforma estabilizada, es decir, el dispositivo de control, en conexión con el cable instrumentado.

La plataforma estabilizada permite el uso de transmisores y receptores con control de dirección que proporcionarán una sensibilidad sustancialmente mejorada, una reducción de la influencia del ruido y la interferencia multidireccional. Los elementos de transmisor/receptor están dispuestos preferentemente para dos haces/señales acústicos que apuntan en el mismo plano, pero en dirección opuesta. El transmisor/receptor/señales también tienen sensibilidad a lo largo del cable instrumentado para permitir mediciones en línea, es decir, mediciones a lo largo del cable instrumentado. La cobertura se procesará para determinar la posición relativa de los elementos de transmisor/receptor en el cable instrumentado, es decir, la posición del dispositivo de control.

Los elementos de transmisor/receptor acústicos son, como se ha mencionado anteriormente, preferentemente combinados tanto para la transmisión como para la recepción del pulso acústico. Además, el elemento de transmisor/receptor tiene una sensibilidad enfocada en la dirección transversal del cable instrumentado. Esto da como resultado una sensibilidad considerablemente mayor al transmisor en los cables localizados en ambos lados y, por lo tanto, reduce la intensidad de señal requerida y reduce la influencia del ruido y la interferencia multidireccional.

La plataforma estabilizada, es decir, el dispositivo de control, cuando esté integrada o dispuesta en el ala, mantendrá la dirección de los haces/señales acústicos en el plano horizontal de las alas del dispositivo de control.

Los elementos de transmisor/receptor acústicos están dispuestos para usar señales de espectro ensanchado de banda ancha, tales como las señales DSSS, que están especialmente diseñadas para proporcionar una alta autocorrelación de las secuencias de señales a detectar, incluyendo propiedades de baja correlación cruzada con otras secuencias. El receptor puede detectar y distinguir entre un gran número de secuencias de señales diferentes. El sistema de cobertura también incluye el procesamiento Doppler.

Además de las ventajas mencionadas anteriormente, el dispositivo de control puede instalarse y desinstalarse fácilmente en un cable instrumentado. Esto se logra especialmente por el ala, proporcionándose los medios de control, los medios de accionamiento, la fuente de alimentación y los elementos de transmisor/receptor acústicos como una unidad desmontable. Cuando va a enrollarse un cable instrumentado en un tambor, las alas inteligentes o las carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas pueden retirarse fácilmente y, por lo tanto, no provocan ningún problema durante la recogida en el tambor. Otra ventaja de la presente invención es que si los medios de accionamiento, el ala, los elementos de transmisor/receptor acústicos o cualquier otra cosa no funcionaran correctamente o llegaran a dañarse, el ala inteligente o las carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas podrían reemplazarse fácilmente sin reemplazar todo el dispositivo de control o reemplazar secciones enteras de un cable instrumentado.

Puesto que el ala inteligente o las carcasas de motor y engranaje motriz provistas de alas contienen la mayor parte de los productos electrónicos, sensores, fuente de alimentación, medios de accionamiento y medios acústicos, también se logra, además de lo mencionado anteriormente, un diseño compacto que tiene menos partes que la técnica anterior.

Además, una ventaja de la presente invención es que el dispositivo de control puede disponerse para la transmisión inalámbrica/sin contacto de datos y energía, algo que será una ventaja sustancial.

Más detalles y características ventajosas de la invención aparecerán a partir de la siguiente descripción a modo de ejemplo.

Ejemplos

La invención se describe a continuación con más detalle con referencia a los dibujos, donde

las figuras 1a y 1b muestran una primera realización y una segunda realización de un dispositivo de control para la conexión entre dos secciones de cable, sin acústica,

la figura 2a muestra un ala para el dispositivo de control de la figura 1a o 1b, provista de elementos de transmisor/receptor acústicos,

la figura 2b muestra una vista en corte parcial que muestra detalles de una parte de ala del dispositivo de control de acuerdo con la figura 1a, provista de elementos de transmisor/receptor acústicos,

las figuras 3a-b muestran detalles de los elementos de transmisor/receptor acústicos,

la figura 4 muestra una tarjeta de circuito de transpondedor universal para los elementos de transmisor/receptor/dispositivo de control, y

la figura 5 muestra detalles de los medios para la transmisión inalámbrica/sin contacto de comunicación y/o energía.

La figura 1a muestra una primera realización de un dispositivo de control 10 a conectar en serie entre dos secciones de cable adyacentes de un cable/cable de arrastre multisección. Un dispositivo de control 10 de acuerdo con una primera realización incluye tres alas similares 11, llamadas alas inteligentes, que se distribuyen uniformemente alrededor de un cuerpo principal 12, y es el llamado pájaro de tres ejes. En el ejemplo ilustrado con tres alas inteligentes 11, habrá 120° entre las alas 11. Además, las alas inteligentes incluyen preferentemente una protección 29 dispuesta en el ala por medio de medios adecuados o integrada en el ala. La protección tiene una forma elíptica principalmente alargada con unas superficies interior y exterior, teniendo las superficies una forma y un tamaño similares a la forma transversal del ala. La protección está provista en la superficie interior de un elemento saliente que tiene una forma similar a la forma transversal del ala y un tamaño adaptado para moverse en unos rebajes principalmente rectangulares dispuestos en el cuerpo principal. El fin de la protección es evitar que objetos en el agua, tales como algas, cuerdas, plásticos, etc., se enganchen entre el ala y el cuerpo principal. El cuerpo principal 12 es principalmente una carcasa tubular aerodinámica alargada, que en sus extremos incluye unos medios de conexión 14a y 14b adaptados para la conexión mecánica y eléctrica en serie en un cable instrumentado multisección, del tipo que se remolca detrás de una embarcación de prospección sísmica. Los medios de conexión 14a-b están adaptados por esta razón a unos puntos de conexión similares (no mostrados) en cada extremo de cada sección de cable, usándose normalmente los puntos de conexión para conectar dos secciones de cable adyacentes.

Además, el cuerpo principal 12 incluye unos medios de fijación y conexión especialmente conformados para conectar las alas inteligentes 11 tanto mecánica como eléctricamente. El cuerpo principal 12 está provisto de tarjetas de circuito impreso y productos electrónicos para la comunicación con una unidad de control externa a través de la línea de control del cable. Preferentemente, el cuerpo principal 12 está dispuesto de manera que el paso de alimentación de los conductores entre las secciones de cable esté separado de los mecanismos de ala, medios de accionamiento, medios de control, sensores y medios acústicos (descritos a continuación). Esto es para evitar un mal funcionamiento en caso de daño mecánico del dispositivo de control, por ejemplo, fugas.

El cuerpo principal 12 incluye preferentemente además un sensor de balanceo (no mostrado) y/o un medidor de profundidad (no mostrado), preferentemente en forma de sensor de presión.

Ahora se hace referencia a la figura 1b que muestra un dispositivo de control 50 de acuerdo con una segunda realización. Un dispositivo de control 50 de acuerdo con una segunda realización está formado por un cuerpo principal 53 provisto de unas carcasas de motor y engranaje motriz desmontables 51 que nuevamente está provisto de unas alas 52. Las carcasas de motor y engranaje motriz 51 están dispuestas para la conexión a la línea de energía y la línea de alimentación a través de conexiones en el cuerpo principal.

Ahora se hace referencia a la figura 2a que muestra una vista externa de un ala 11, un ala inteligente o ala 52 para la carcasa de motor y engranaje motriz 51 y, en particular, a la figura 2b que muestra una vista en corte parcial de un ala inteligente 11 de acuerdo con la invención. El dispositivo de control 10, como se ha mencionado anteriormente, está provisto de tres alas inteligentes 11, o timones, extendiéndose las alas inteligentes 11 en perpendicular desde el eje longitudinal del cuerpo principal 12 y, en consecuencia, el cable instrumentado. Las alas inteligentes 11 están formadas preferentemente por dos partes, una parte de ala 20 y una parte de sujeción 30. La parte de sujeción 30 está adaptada para su fijación y conexión al cuerpo principal 12 a través de sus medios de sujeción y conexión. Los medios de sujeción y conexión y la parte de sujeción 30 están formados preferentemente para proporcionar una conexión rápida a presión, tanto mecánica como eléctricamente, que se explica con más detalle a continuación. La parte de ala 20, que alberga los medios de accionamiento 22, la fuente de alimentación 23 (baterías) y posibles sensores (no mostrados), se conecta a la parte de sujeción 30 por medio de un árbol 24 y la parte de ala 20 se extiende, por lo tanto, perpendicularmente hacia fuera de la parte de sujeción 30 y, en consecuencia, del cuerpo principal 12. La parte de ala 20 incluye una carcasa protectora exterior, preferentemente de plásticos sólidos, estando dicha carcasa formada preferentemente por dos partes que están interconectadas a una unidad con forma de ala/forma de timón, que tiene una anchura decreciente desde el cuerpo principal 12 hacia el extremo de la parte de ala 20.

Los medios de accionamiento 22 son preferentemente uno o más motores eléctricos que, además, están conectados preferentemente a un engranaje 26 que, de nuevo, está conectado preferentemente al árbol 24 a través de un embrague 27. No se requiere ni engranaje ni embrague, pero constituirá una ventaja en relación con el control del sistema y durante la vida útil del dispositivo de control. Los medios de accionamiento 22 reciben energía a través de conductores en el cable instrumentado, a través de al menos una batería intermedia recargable 23 para una alimentación de refuerzo en caso de pérdida de energía y para evitar una sobrecarga del sistema de energía del cable instrumentado.

Los medios de accionamiento 22 están conectados a la parte de ala 20 de una manera adecuada y preferentemente incluyen manguitos y cojinetes 28 para lograr una localización fija del árbol 24 y garantizar la menor resistencia posible en la rotación del árbol 24.

La parte de sujeción 30 tiene, tal y como se ha mencionado anteriormente, una forma que está adaptada a los medios de sujeción y conexión 15 del cuerpo principal 12 para su fijación desmontable, y puede considerarse como una conexión rápida a presión. La parte de sujeción 30 incluye unos medios de conexión para conectar el ala inteligente eléctricamente y para las señales al cable/cuerpo principal 12 a través de unos medios de conexión adaptados en el cuerpo principal 12.

Cada parte de ala 20 (y la protección 29) puede rotar a continuación alrededor de un eje que se extiende transversal al cable instrumentado y las alas 11 responderán a las señales de control y los medios sensores para el ajuste independiente de la posición angular respectiva de dicha parte de ala 20, para de esta manera controlar la posición lateral y vertical del cable instrumentado.

En una realización preferida, el dispositivo de control 11 está adaptado ventajosamente para la transmisión inalámbrica/sin contacto de comunicación, es decir, señales/datos y/o energía entre el cuerpo principal 12 y las alas 11, preferentemente tanto de comunicación como de energía. En una realización adaptada para la transmisión inalámbrica/sin contacto de comunicación y/o energía entre el cuerpo principal 12 y las alas 11, el cuerpo principal 12 y las alas 11 no necesitan incluir conexiones mecánicas para conectar la electricidad y las señales de control.

La transmisión inalámbrica de comunicación y/o energía se logra porque los medios 110 para la transmisión inalámbrica de energía y/o comunicación están adaptados para disponerse en conexión con el árbol 24 y el cuerpo principal 12, respectivamente. Los medios 110 para la transmisión inalámbrica de energía y/o comunicación, mostrados en detalle en la figura 5, son preferentemente similares tanto al ala 11 como al cuerpo principal 12 y están dispuestos en cada ala 11 respectiva y dispuestos, en consecuencia, para cada ala 11 en localizaciones adecuadas en el cuerpo principal 12, de manera que los medios 110 para la transmisión inalámbrica en el cuerpo principal 12 y el ala 11 estén dispuestos uno contra otro, preferentemente con la menor distancia posible, preferentemente en el eje de rotación del ala 11 en relación con el cuerpo principal 12.

Los medios 110 para la transmisión inalámbrica incluyen un núcleo 120, una o más bobinas 121, una tarjeta de circuito impreso 122, unos conectores coaxiales 123 y una encapsulación 124.

El núcleo 120 es preferentemente un núcleo de ferrita o similar, que, preferentemente, tiene principalmente forma de disco con una profundidad/anchura definida y, preferentemente, tiene un rebaje principalmente circular en un lado para albergar la o las bobinas 121. La o las bobinas se enrollan con un alambre adaptado y un número de vueltas para optimizar la eficiencia en la transmisión de energía/señales/datos. Además, el diámetro/tamaño del núcleo 120 será decisivo en el nivel de eficiencia del sistema y, por lo tanto, debe adaptarse para lograr el nivel de eficiencia real.

Si es adecuado, dichos medios 110 para la comunicación inalámbrica también pueden incluir una placa intermedia 125 dispuesta entre el núcleo 120 y la tarjeta electrónica 122 para evitar cortocircuitos, y la placa intermedia 125 está preferentemente provista de agujeros guía para el alambre de bobina en la tarjeta de circuito 122.

Además, la o las bobinas 121 y el núcleo 120, incluyendo la placa intermedia 125 si se usa, se moldean en una encapsulación 124 de un material que tiene baja penetración de agua, baja absorción de agua, bajo coeficiente dieléctrico y alta resistencia a la intemperie (tratado contra la radiación UV), tal como el poliuretano.

Una ventaja de usar una placa intermedia 125 es que la encapsulación/moldeo de la placa intermedia 125 entre el núcleo 120 y la tarjeta electrónica 122 también evita cortocircuitos, pero esto también puede lograrse reemplazando la placa intermedia 125 con una encapsulación, que se elegirá en la mayoría de los casos.

La encapsulación 124 se moldea preferentemente en un tipo especial de epoxi para garantizar una alta sujeción a los componentes. El moldeo de la encapsulación 124 se realiza preferentemente en una cámara de vacío para eliminar las burbujas de aire y garantizar de este modo mejores propiedades de presión.

Los medios 110 para la transmisión inalámbrica están dispuestos de manera que la tarjeta de circuito impreso 122 se oriente hacia dentro contra el árbol 24 del ala 11 y el interior del cuerpo principal 12, de manera que el núcleo 120 y la o las bobinas 121 estén dispuestos uno contra otro para los medios 110 para la transmisión inalámbrica/sin contacto en el ala 11 y el cuerpo principal 12.

La tarjeta de circuito impreso 122 está dispuesta con/provista de productos electrónicos de control adaptados a la encapsulación 124 con el núcleo 120 y la o las bobinas 121 y, opcionalmente, la placa intermedia 125, e incluye productos electrónicos para la comunicación/tratamiento de señales, estando dicha tarjeta de circuito impreso 122 dispuesta adyacente a la encapsulación 124, contra la placa intermedia 125 si se usa. La tarjeta de circuito 122 incluye preferentemente además un conector coaxial 123 y conectores para señales de radio. Además, la tarjeta de circuito impreso 122 incluye uno o más enchufes de bobina para conectar los alambres de bobina. Además, la tarjeta de circuito 122 incluye conectores para el "enchufado electrónico" al circuito de carga/alimentación en la tarjeta de circuito del ala 11 y la tarjeta de circuito del cuerpo principal 12, y conectores para el "enchufado electrónico" al chip de radio en la tarjeta de circuito del ala 11 y la tarjeta de circuito del cuerpo principal 12. Cabe señalar que los diferentes contactos/conectores descritos anteriormente pueden soldarse directamente sobre la tarjeta de circuito.

De esta manera se ha creado una transmisión inalámbrica/sin contacto de energía y comunicación, en donde la o las bobinas 121 se usan tanto para la transmisión de energía como con una antena para la comunicación. Puesto que la transmisión de energía y la comunicación se realizan a diferentes frecuencias, estando las frecuencias, preferentemente, un poco separadas, no interferirán entre sí.

De esta manera se ha proporcionado una transmisión inalámbrica/sin contacto entre el cuerpo principal 12 y las alas 11, pudiendo ser la transmisión inalámbrica/sin contacto tanto unidireccional como bidireccional, lo que da como resultado un sistema mucho más robusto para operar en entornos exigentes como los cables instrumentados (cables de arrastre) en los que se opera normalmente. Además, las alas 11 no están conectadas mecánicamente al cable instrumentado o al cuerpo principal 12, eléctricamente o para señales, lo que da como resultado unas condiciones de funcionamiento más estables de todo el sistema y menos riesgo de un mal funcionamiento.

Ahora se hace referencia a la figura 2a, que ilustra un dispositivo de control 10, 50 de acuerdo con la invención provisto de medios acústicos. Un dispositivo de control 10, 50 de acuerdo con la invención incluye unos medios acústicos dispuestos en la parte de ala 10/ala 11, 52, preferentemente como una unidad integrada, pero también puede disponerse en la parte de ala 20/ala 11,52 de otra manera adecuada, tal como fijada por medio de medios de sujeción adecuados. En la siguiente descripción, la disposición de los medios acústicos se describirá en vista de una realización que anteriormente se ha descrito como un ala inteligente, como se muestra en la figura 2b, pero debe quedar claro que la descripción puede modificarse de una manera simple para adaptar una realización de un dispositivo de control 50 que tiene una carcasa de motor y engranaje motriz desmontable 51 o un dispositivo de control que tiene unas alas desmontables como se muestra en el documento NO 20063182.

Ahora se hace referencia a la figura 2b para una descripción detallada de un dispositivo de control con medios acústicos. Los medios acústicos están, como se muestra, integrados en la parte de ala 20, de manera que los medios acústicos estén protegidos y para proporcionar una unidad compacta y robusta. Los medios acústicos tienen preferentemente la forma de unos elementos de emisor/receptor acústicos 40, por ejemplo, en forma de transductores. Los elementos de transmisor/receptor 40 son preferentemente una unidad bidireccional, pero también pueden dividirse en un transmisor y un receptor separados.

Pueden concebirse numerosas realizaciones del elemento de emisor/receptor 40, por ejemplo, como un elemento de "sándwich" con medios de fijación en el medio de un elemento activo y una "cabeza" en cada dirección, como se muestra en la figura 3a, o que el elemento de transmisor/receptor 40 sea un elemento activo de tipo "composite" moldeado en un material plástico adecuado. El elemento de transmisor/receptor 40 está dispuesto ventajosamente en una carcasa protectora 41, como se muestra en la figura 3b, estando la carcasa 41 adaptada para disponerse en el ala 11/parte de ala 20 del dispositivo de control 10. El dispositivo de control 10, a su vez, está provisto preferentemente de unos elementos salientes 42 (mostrados en la figura 2a) a cada lado de la parte de ala 20, estando dichos elementos salientes 42 provistos de agujeros pasantes, adaptados a la carcasa 41 del elemento de transmisor/receptor 40, para permitir una disposición fija del elemento de transmisor/receptor 40 a través de su carcasa 41. Por supuesto, unos medios de sellado (no mostrados) están dispuestos, preferentemente, tales como juntas tóricas o similares, entre la carcasa 41 y los agujeros pasantes de los elementos salientes 42, para de esta manera evitar la entrada de agua u otros objetos extraños en el ala 11/parte de ala 20. Los elementos salientes 42 del ala 11 están diseñados preferentemente para proporcionar la menor resistencia posible para el ala 11 en el agua y para proporcionar el menor ruido posible alrededor del ala 11 cuando se mueve en el agua. El elemento de transmisor/receptor 40 está dispuesto preferentemente de tal manera en los elementos salientes 42 que el elemento de transmisor/receptor 40 se extiende completamente hacia fuera en la abertura del agujero pasante, a cada lado del ala 11.

Puede suministrarse energía a los elementos de transmisor/receptor acústicos 40 desde la línea de energía del cable instrumentado, preferentemente a través de las baterías intermedias, y comunicarse con un sistema de control externo, tal como APOS, estación de operador de posicionamiento acústico, que normalmente está dispuesto en una embarcación de prospección que controla la operación de prospección, a través de la línea de control del cable instrumentado, ya sea a través de una conexión directa, como se ha descrito anteriormente, o por medio de un medio 110 para la transmisión inalámbrica de energía y comunicación si el dispositivo de control 10 está dispuesto para ello. Los elementos de transmisor/receptor acústicos 40 pueden comunicarse con el sistema de control externo APOS a través de un bus de datos del cable instrumentado o junto con la comunicación restante del dispositivo de control 10 para comunicar el estado del sensor e información sobre la función mecánica y la fuerza a través del bus de datos del cable instrumentado.

Los parámetros de control se transfieren al dispositivo de control 10 para controlar el dispositivo de control 10 en la dirección Y y Z. Los medios de control en el dispositivo de control 10 ajustan la parte de ala 20 a la posición correcta por medio de los medios de accionamiento 22.

Con el fin de calcular estos parámetros de control, se requiere información sobre la posición del cable instrumentado o de cada cable individual en la agrupación de cables, información sobre la posición de los dispositivos de control 10 que controlan la posición de estos cables, e información sobre la posición recíproca en relación con otros cables y dispositivos de control. Puede encontrarse información sobre esto usando los elementos de transmisor/receptor acústicos 40 que están dispuestos o integrados en las alas 11 del dispositivo de control 10, el cuerpo principal o la carcasa de motor y engranaje motriz. Un dispositivo de control 10 de acuerdo con la invención, como se muestra en la figura 2a y 2b, incluye al menos un elemento de transmisor/receptor 40 en una de las alas 11, pero, naturalmente, todas las alas 11 pueden estar provistas de los elementos de transmisor/receptor 40 si se desea. Tal y como se ha mencionado anteriormente, los elementos de transmisor/receptor 40 son preferentemente bidireccionales para proporcionar un diseño compacto. Disponiendo los elementos de transmisor/receptor 40 en conexión con el dispositivo de control 10, se logra una plataforma estabilizada (balanceo, profundidad), para determinar la distancia y la posición, lo que da como resultado una mayor precisión que la que puede lograrse a través del uso de la técnica anterior. Las posiciones/distancias de los dispositivos de control 10 y/o el cable instrumentado pueden determinarse con precisión si hay un pequeño brazo desde el punto de medición hasta un punto de referencia deseado del dispositivo de control 10, lo que da como resultado mejores condiciones para controlar el cable remolcado o la agrupación de cables.

Puesto que los elementos de transmisor/receptor 40 están dispuestos en conexión con el dispositivo de control 10, se logra una construcción más compacta con menos partes, en comparación con la técnica anterior, y no es necesario implementar transmisores y receptores acústicos en el cable, algo que da como resultado un ahorro sustancial de espacio en el cable que tiene un tamaño dado. Además, los transmisores y receptores acústicos pueden implementarse naturalmente en el cable donde se desee.

Teniendo un diseño como el mostrado en la figura 3a-b, el elemento de transmisor/receptor 40 es simétrico con respecto a un plano, es decir, en el plano horizontal de las alas 11 del dispositivo de control 10, lo que hace posible mantener la dirección de los dos haces/señales acústicos que se transmiten en el mismo plano, pero en dirección opuesta.

Esto permitirá el uso de los elementos de transmisor/receptor direccionales 40 que de manera sustancial proporcionarán una mayor sensibilidad a los elementos de transmisor/receptor 40 en los cables/dispositivos de control, localizados a ambos lados y, por lo tanto, reducirán la intensidad de señal requerida y reducirán la influencia del ruido y la interferencia multidireccional.

Los haces/señales de transmisor/receptor también tienen sensibilidad a lo largo del cable instrumentado para permitir mediciones en línea, es decir, mediciones a lo largo del cable instrumentado.

Por medio de la presente invención, puede combinarse un área de cobertura deseada con una mínima energía acústica transmitida y el mejor enmascaramiento posible de la energía acústica recibida no deseada.

El hecho de que el elemento de transmisor/receptor 40 esté dispuesto en conexión con las alas 11 del dispositivo de control 10, pudiendo además dichas alas 11 desmontarse, facilita la calibración, el reemplazo o la reparación de los elementos de transmisor/receptor 40 defectuosos, ya que las alas 11 pueden desmontarse de una manera sencilla del dispositivo de control 10. Al usar la técnica anterior, el peor escenario requerirá el reemplazo de secciones enteras del cable instrumentado si los transmisores o los receptores no funcionan correctamente.

El elemento de transmisor/receptor 40 está preferentemente dispuesto para transmitir y recibir señales de banda ancha, tales como señales DSSS (espectro ensanchado por secuencia directa), estando las señales especialmente diseñadas para proporcionar una alta autocorrelación de las secuencias de señales a detectar, y bajas propiedades de correlación cruzada con otras secuencias.

Además, el elemento de transmisor/receptor 40 está dispuesto de tal manera que puede transmitir y recibir simultáneamente, por ejemplo, transmitir en un canal a la vez y recibir en 8 canales a la vez. Eso significa que el elemento de transmisor/receptor 40 está dispuesto para detectar simultáneamente un número de señales codificadas diferentes. El elemento de transmisor/receptor 40 tiene preferentemente un número de canales Doppler para un procesamiento óptimo con respecto a las señales Doppler. Además, se usa un conjunto de filtros de adaptación para cada canal Doppler.

La figura 4 muestra una tarjeta de circuito de transpondedor 150 para comunicarse entre el elemento de transmisor/receptor 40 y un sistema de control externo, tal como APOS. Con el fin de permitir que el elemento de transmisor/receptor 40 se comunique con un sistema de control externo, tal como APOS, el dispositivo de control 10 de acuerdo con la invención incluye una tarjeta de circuito de transpondedor 150 dispuesta en el ala 11 por medio de medios adecuados. Cabe señalar que la disposición de la tarjeta de circuito de transpondedor 150 no se ilustra en la figura 2b. La tarjeta de circuito de transpondedor 150 está conectada a los elementos de transmisor/receptor 40 y la línea de control y la línea de energía del cable instrumentado, ya sea directamente a través de los conectores mecánicos del dispositivo de control 11, o a través de los medios 110 para la transmisión inalámbrica/sin contacto de comunicación y/o energía del dispositivo de control. La tarjeta de circuito de transpondedor 150 está dispuesta preferentemente para recibir órdenes de transmitir o escuchar. En una realización preferida, la tarjeta de circuito de transpondedor 150 se divide en tres unidades/tarjetas para proporcionar un diseño compacto, respectivamente:

- una tarjeta de procesamiento digital 151 para codificar señales y controlar cuándo los elementos de transmisor/receptor 40 deben transmitir y/o recibir, el procesamiento de señales, tal como el filtrado y la decodificación de señales, y la comunicación con un sistema de control externo, tal como APOS,

- una tarjeta de transmisor 152 para la conversión DA de la señal de control y la excitación en el elemento de transmisor/receptor 40, y

- una tarjeta de receptor 153 para la amplificación y la conversión AD de la señal recibida en el elemento de transmisor/receptor 40.

Todas estas tres tarjetas 151-153 se alimentan de energía a través de las baterías intermedias del dispositivo de control, pero, preferentemente, puede disponerse un interruptor controlable (no mostrado) en el ala 11 para controlar el suministro de energía a estas tarjetas 151-153. Cabe señalar que estas tarjetas pueden integrarse en la misma tarjeta si esto es adecuado o deseable. Preferentemente, las tarjetas 151-153 están separadas de las restantes tarjetas de circuito del dispositivo de control 10, pero, si se desea, pueden integrarse en las restantes tarjetas de circuito del dispositivo de control.

El sistema de control externo que controla los elementos de transmisor/receptor 40 es, preferentemente, una estación de operador de posicionamiento acústico (APOS). APOS se comunica con el elemento de transmisor/receptor 40 a través de un bus de datos del cable instrumentado. Al usar un dispositivo de control 10 con uno o más elementos de transmisor/receptor acústicos 40, puede lograrse una determinación precisa de la posición y una cobertura precisa del cable instrumentado, agrupación de cables y/o dispositivo de control, incluyendo mediciones simultáneas de un número de distancias entre los elementos de transmisor/receptor 40 localizados en conexión con otro dispositivo de control 10/cables.

A continuación, se describirá la determinación de la cobertura y la posición por medio de los elementos de transmisor/receptor acústicos 40.

Los elementos de transmisor/receptor 40 pueden operar de dos maneras:

- sonido en agua bidireccional, o

- sonido en agua unidireccional con sincronización de tiempo pulsado del elemento de transmisor/receptor.

Los elementos de transmisor/receptor 40 están, tal y como se ha mencionado anteriormente, controlados, por ejemplo, por un APOS que transmite información sobre qué dispositivos de control 10/elementos de transmisor/receptor 40 deben escuchar o transmitir. Esto puede hacerse de varias maneras:

- APOS puede transmitir pulsos de sincronización con suficiente precisión de tiempo, o

- todos los dispositivos de control están sincronizados y el tiempo de transmisión se distribuye entre el dispositivo de control a interrogar y el dispositivo de control a escuchar.

Los elementos de transmisor/receptor 40 del dispositivo de control 10 que van a recibir la señal deben disponer una etiqueta de tiempo en la señal recibida y, a continuación, enviar la información como <canal, etiqueta de tiempo, canal, etiqueta de tiempo, etc.> a APOS bajo solicitud. Es importante que los elementos de transmisor/receptor 40 tengan tiempo suficiente para procesar completamente el pulso de sincronización en curso antes de que se transmita el siguiente pulso de sincronización desde APOS.

A continuación, APOS puede calcular distancias basándose en la información recopilada. El procesamiento de las señales recibidas proporciona el tiempo de propagación entre los elementos de transmisor/receptor 40 y, en consecuencia, la distancia entre los mismos. A continuación, estas distancias pueden usarse para calcular las posiciones relativas de los elementos de transmisor/receptor 40 y, en consecuencia, el dispositivo de control 10 y el o los cables instrumentados.

Las señales/pulsos acústicos que se transmiten desde los elementos de transmisor/receptor 40 del dispositivo de control 10 a los que se ordena transmitir pueden detectarse por los elementos de transmisor/receptor acústicos 40 del dispositivo de control 10 a los que se ordena escuchar. Eso significa que los elementos de transmisor/receptor 40 a los que se ordena transmitir, transmiten una señal acústica única de acuerdo con un programa de temporización predefinido para la transmisión del elemento de transmisor/receptor 40 en cuestión. Al menos otro elemento de transmisor/receptor 40 detecta la señal transmitida durante una ventana de escucha predefinida del elemento de transmisor/receptor 40. El tiempo de propagación entre los dos elementos de transmisor/receptor 40 puede estimarse, a continuación, basándose en la diferencia de tiempo entre el tiempo de transmisión conocido y el tiempo de recepción calculado en el otro elemento de transmisor/receptor 40, de la señal transmitida desde el primer elemento de transmisor/receptor 40. La distancia entre los dos elementos de transmisor/receptor 40 puede calcularse, a continuación, basándose en los perfiles de velocidad de sonido medidos inicialmente, que se maneja automáticamente por el sistema.

Debido a que el elemento de transmisor/receptor 40 puede escuchar señales acústicas de varios elementos de transmisor/receptor 40 simultáneamente, la distancia a varios elementos de transmisor/receptor 40 puede determinarse al mismo tiempo.

A continuación, las distancias pueden usarse para determinar la posición relativa por medio de una triangulación avanzada. Los puntos conocidos que se usan durante la triangulación avanzada normalmente son las boyas de embarcación y de cola. Con el fin de poder realizar una triangulación avanzada, las boyas de embarcación y de cola están provistas de elementos de transmisor/receptor de la misma manera que el dispositivo de control. Tal y como se ha mencionado en la introducción, esto no es necesario, ya que la distancia desde la embarcación hasta el primer dispositivo de control en un cable instrumentado puede considerarse constante, y la distancia desde el último dispositivo de control en el cable instrumentado hasta la boya de cola puede considerarse constante.

Las posiciones absolutas de toda la agrupación de cables pueden determinarse a continuación a partir de la posición relativa y los datos de navegación de las boyas de embarcación y de cola. A continuación, las posiciones absolutas pueden compararse con una referencia absoluta, y la diferencia da el "error de pista cruzada". A continuación, el "error de pista cruzada" proporcionará la distancia entre la posición real y la posición deseada, que es la distancia desde la posición de receptor hasta la posición calculada, con respecto a la que el dispositivo de control debe controlar la posición.

A continuación, puede usarse el error de pista cruzada de un sistema de control externo, tal como un sistema STAP (sistema de posicionamiento de agrupación sísmica remolcada), para controlar los dispositivos de control/el o los cables instrumentados.

Si se elige que el sonido se transmita bidireccionalmente a través del agua, existe el riesgo de lograr muy poca cobertura por unidad de tiempo.

El control de qué dispositivos de control deben estar transmitiendo y cuáles deben estar escuchando debe realizarse por dispositivo de control, lo que da como resultado una estructura de orden complicada y un gran tráfico en el canal de comunicación del cable instrumentado, que ya tiene un ancho de banda limitado.

Si se elige que el sonido se transmita unidireccionalmente a través del agua, la sincronización se convierte en un desafío. Por lo tanto, puede tenerse el problema opuesto con muy poca cobertura para informar.

Modificaciones

Aun cuando la descripción anterior se basa en un dispositivo de control como en la figura 1a, los elementos de transmisor/receptor pueden disponerse de manera similar en una o más alas de un dispositivo de control como se muestra en la figura 2b y lograr los mismos resultados. También debería ser evidente que las características de los dos dispositivos de control diferentes pueden combinarse para proporcionar más realizaciones. También cabe señalar que la técnica descrita anteriormente también puede implementarse en, por ejemplo, un dispositivo de control como el descrito en el documento NO 20064102.

Aun cuando los elementos de transmisor/receptor acústicos se describen en relación con los dispositivos de control, debe ser evidente que un sistema también puede incluir transmisores y receptores acústicos en los cables instrumentados.

Los elementos de transmisor/receptor acústicos están en la descripción indicada dispuestos en las alas del dispositivo de control, pero, además, también es posible disponerlos en, por ejemplo, las carcasas de motor y engranaje motriz de un dispositivo de control que incluye carcasas de motor y engranaje motriz desmontables, o los elementos de transmisor/receptor pueden disponerse en el cuerpo principal del dispositivo de control. También es evidente que un dispositivo de control puede incluir varios elementos de transmisor/receptor en varias localizaciones, tal como en varias alas, tanto en el cuerpo principal como en el ala, si corresponde.

Los elementos de transmisor/receptor pueden tener un número de diseños diferentes y no se considera que estén limitados a la realización desvelada. Además, es evidente que la tarjeta de transpondedor puede integrarse en una o más de las tarjetas de circuito originales del dispositivo de control.

Aun cuando no sea ventajoso, los elementos de transmisor/receptor pueden adaptarse para conectarse externamente al dispositivo de control.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de control (10, 50) para controlar la posición de un cable instrumentado remolcado en el agua, tal como un cable de arrastre sísmico marino o una agrupación de cables remolcados instrumentados con la posibilidad de controlar los cables instrumentados individuales tanto en forma como en posición en relación con otros cables instrumentados y, de este modo, contrarrestar las corrientes cruzadas u otras fuerzas dinámicas que afecten a una agrupación remolcada detrás de una embarcación de prospección sísmica, incluyendo el dispositivo de control (10, 50) un cuerpo principal (12, 53), unas alas (11, 52) conectadas al cuerpo principal (12, 53), unos medios de conexión (14a-b) para la conexión mecánica y eléctrica del dispositivo de control (10, 50) en serie entre dos secciones adyacentes de un cable instrumentado, y unos medios de accionamiento para controlar la posición angular respectiva de las alas (11, 52) para controlar la posición lateral y vertical del cable instrumentado, caracterizado por que el dispositivo de control (10, 50) está provisto de uno o más elementos de transmisor y receptor acústicos (40), integrados en una o más de las alas (11, 52) del dispositivo de control, estando dicho uno o más elementos de transmisor y receptor acústicos (40) configurados para una medición con control de dirección de las distancias entre los dispositivos de control adyacentes (10, 50) en cables remolcados paralelos.

2. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de control (10, 50) también incluye uno o más elementos de transmisor y receptor acústicos (40), dispuestos o integrados dentro del cuerpo principal (12, 53) del dispositivo de control, o dispuestos o integrados en unas carcasas de motor y engranaje motriz desmontables (51).

3. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las alas (11) están adaptadas para la conexión eléctrica y la conexión de señales al cuerpo principal adaptado (12), o por que las alas (11) y el cuerpo principal (10) están provistos de unos medios (110) para la transmisión inalámbrica de energía o de señales de comunicación para la transmisión desde el cuerpo principal (10) al ala (11), desde el ala (11) al cuerpo principal (10) o en ambos sentidos, o por que las carcasas de motor y engranaje motriz (51) del dispositivo de control están adaptadas para la conexión eléctrica y la conexión de señales al cuerpo principal (53).

4. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos de transmisor y receptor acústicos (40) están dispuestos para transmitir señales o pulsos acústicos en una o dos direcciones.

5. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos de transmisor y receptor acústicos (40) pueden controlarse direccionalmente y tienen sensibilidad a lo largo del cable instrumentado para permitir mediciones a lo largo del cable instrumentado.

6. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos de transmisor y receptor acústicos (40) están dispuestos para transmitir y recibir señales de banda ancha, tales como las señales DSSS, espectro ensanchado por secuencia directa, estando las señales especialmente diseñadas para proporcionar una alta autocorrelación de las secuencias de señales a detectar y propiedades de baja correlación cruzada con otras secuencias.

7. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos de transmisor y receptor (40) están dispuestos tanto para transmitir como para recibir señales o pulsos.

8. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de control (10) está provisto de unos medios de comunicación, tales como una tarjeta de circuito de transpondedor (150), para comunicarse entre un sistema de control externo, tal como APOS, y dichos elementos de transmisor y receptor (40).

9. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que la tarjeta de circuito de transpondedor (150) está conectada a dichos elementos de transmisor y receptor (40) y una línea de control y una línea de energía del cable instrumentado, ya sea directamente a través de las conexiones mecánicas del dispositivo de control (10, 50) o a través de los medios (110) para la transmisión inalámbrica de comunicación o energía del dispositivo de control (10).

10. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que la tarjeta de circuito de transpondedor (150) está dispuesta para recibir órdenes de transmitir o escuchar.

11. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que la tarjeta de circuito de transpondedor (150) incluye tres tarjetas

- una tarjeta de procesamiento digital (151) para codificar señales y controlar cuándo los elementos de transmisor y receptor (40) deben transmitir o recibir, el procesamiento de señales, tal como el filtrado y la decodificación de señales, incluyendo la comunicación con un sistema de control externo tal como APOS,

- una tarjeta de transmisor (152) para la conversión DA de la señal de control y la excitación en el elemento de transmisor y receptor (40), y

- una tarjeta de receptor (153) para la amplificación y conversión AD de la señal recibida en el elemento de transmisor y receptor (40).

12. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento de transmisor y receptor (40) está diseñado como un elemento de "sándwich" con un punto de sujeción en el medio de un elemento activo y una "cabeza" en cada dirección, o por que el elemento de transmisor y receptor (40) está diseñado como un elemento activo de tipo "composite" moldeado en un material plástico adecuado.

13. Dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento de transmisor y receptor (40) está dispuesto en una carcasa protectora (41), estando la carcasa (41) adaptada para disponerse en el ala (11) o la parte de ala (20) del dispositivo de control (10), que está provisto de unos elementos salientes (42) a cada lado de la parte de ala (20), estando los elementos salientes (42) provistos de unos agujeros pasantes que están adaptados a la carcasa (41) para la disposición fija en el mismo del elemento de transmisor y receptor (40) a través de su carcasa (41).