MX2010010960A - Reflector acustico ajustable. - Google Patents

Abstract

Un reflector acústico adecuado para su uso como objetivo reflector para auxiliares de navegación y para aplicaciones de ubicación y reubicación. El reflector acústico comprende una carcasa para rodear un núcleo sólido. La carcasa se adapta para transmitir ondas acústicas incidentes en la misma dentro del núcleo. Dentro del núcleo se enfocan las ondas acústicas antes de reflejarse desde un lado opuesto de la carcasa para proporcionar una onda acústica reflejada. La carcasa tiene por lo menos dos áreas de capacidad de transmisión de manera que las ondas incidentes sobre la carcasa siguen las trayectorias separadas dentro del núcleo antes de re-radiarse y combinarse de manera constructiva para proporcionar una onda acústica reflejada ;mejorada en una o más frecuencias predeterminadas.

Description

REFLECTOR ACÚSTICO AJUSTABLE La presente invención se relaciona con reflectores acústicos y, en particular, con objetivos reflejantes bajo el agua que se utilizan como auxiliares de navegación y para ubicación y reubicación.

Los objetivos reflejantes bajo el agua son por lo general reflectores acústicos que normalmente se utilizan en sistemas sonares tal como, por ejemplo, para marcar estructuras bajo el agua. Por ejemplo, los dispositivos de reubicación se utilizan para identificar tuberías, cables " y minas y también en la industria pesquera para marcar redes acústicamente.

Para ser efectivo, un reflector acústico debe distinguirse fácilmente de las características del fondo y el bullicio circundante y, por lo tanto, es deseable que tales objetivos reflejantes (a) sean capaces de producir una respuesta de salida acústica reflejada potente (es decir, potencia de objetivo elevada) en relación con la resistencia de las ondas acústicas reflejadas a partir de las características de fondo y el bullicio circundante y (b) tienen características acústicas que permiten distinguirlos de otros objetivos (falsos) .

Actualmente, la reflexión mejorada de pndas acústicas desde un objetivo se obtiene al refractar ondas acústicas de entrada, incidentes en un lado de una carcasa esférica, de modo que se enfocan a lo largo de una trayectoria de entrada en el lado opuesto de la carcasa desde la cual son reflejadas y emitidas posteriormente por el reflector como una respuesta reflejada de salida. De manera alternativa, las ondas acústicas de entrada pueden reflejarse más de una vez desde un lado opuesto de la carcasa del reflector antes de emitirse como una onda reflejada de salida .

Los objetivos reflejantes bajo el agua conoóidos comprenden una carcasa esférica llena de fluido. tales objetivos con carcasa esférica llena de fluido tienen potencias de objetivo elevadas cuando el fluido seleccionado tiene una velocidad del sonido de alrededor de 840 xas'1. Actualmente, esto se logra utilizando clorof luorocarburos (CFC) como el fluido dentro de la carcasa. En general, tales líquidos son solventes orgánicos no deseados, que son sustancias químicas tóxicas provocan el agotamiento del ozono. Por lo tanto, los objetivos reflejantes con carcasa esférica llena de fluido presentan desventajas, ya que el uso de tales materiales está restringido debido a su potencial para dañar el medio ambiente como resultado del riesgo de que el fluido se derrame y contamine el medio ambiente circundante. Además, los objetivos reflejantes con carcasa llena de fluido son relativamente difíciles y costosos de fabricar .

Otro reflector acústico conocido es un reflector de tres planos que normalmente comprende tres planos reflejantes ortogonales que se intersecan en un origen común. Sin embargo, tales reflectores pueden requerir un recubrimiento para ser acústicamente reflejantes en frecuencias de interés y para utilizarse en ambientes marinos y, aunque son capaces de alcanzar una potencia de objetivo elevada, las propiedades reflejantes del material de recubrimiento tienden a variar con la presión, debido a la profundidad bajo el agua. Además, reflectores de tres planos presentan desventajas, ya qué su reflectividad depende y está restringida por su aspecto, en donde pueden ocurrir variaciones mayores que 6 dB de la potencia del objetivo en diferentes ángulos.

También se requieren etiquetas con reflectores acústicos adecuadas para adherir en, localizar, rastrear y monitorear mamíferos marinos tales como focas, delfines y ballenas para propósitos de investigación, pero tales etiquetas necesitan ser ligeras y pequeñas, para no inhibir al animal de ninguna manera. Los reflectores conocidos mencionados en lo anterior no son adecuados para tales aplicaciones. Como se menciona en lo anterior, los reflectores esféricos llenos de líquido dependen de materiales tóxicos y, por lo tanto, se consideran potencialmente dañinos para un animal al que se le adhiere y el ambiente circundante en el que vive el mismo. El reflector de tres planos no es omnidireccional pero, en lugar de ello, depende y está restringido por su aspecto, lo cual es poco útil .

La Patente británica No. 2,347,016 describe y reclama un reflector acústico que comprende una carcasa que tiene una pared dispuesta para rodear un núcleo, esta carcasa es capaz de transmitir ondas acústicas incidentes en la carcasa al interior del núcleo para enfocarse y reflejarse desde un área de la carcasa ubicada en dirección opuesta al área de incidencia, con el fin de proporcionar una salida de señales acústicas reflejadas desde el reflector, caracterizada porque el núcleo tiene la forma de una estera o cilindro recto y está formada por una o más capas concéntricas de un material sólido que tiene una velocidad de onda que va de 840 a 1500 ms"1 y porque la carcasa se dimensiona en relación con el núcleo, de modo que una porción de las ondas acústicas incidentes de la carcasa se acoplan a la pared de la carcasa y son conducidas a la misma alrededor de la circunferencia de la carcasa y luego vuelven a irradiarse para combinarse de manera constructiva con tal salida de señales acústicas reflejadas, para proporcionar una salida de señales acústicas reflejadas mejorada.

Este reflector es resistente, no tóxico, pequeño y su fabricación es relativamente sencilla y económica.

Se observó que el receptor puede tener la forma de ya sea una esfera o un cilindro con la sección transversal circular ortogonal al generador. En este caso, el reflector puede estar en la forma de un sistema continuo prolongado, es decir, una cuerda, con retornos de sonar elevados provenientes de destellos especulares de aquellas partes de la cuerda dispuestas en ángulos rectos a la dirección de desplazamiento de la señal acústica.

El núcleo puede formarse a partir de un solo material sólido. De manera alternativa, el núcleo puede comprender dos o más capas de diferentes materiales donde, para una frecuencia seleccionada particular de las ondas acústicas, éstas proporcionarían ya sea un enfoque más efectivo de las ondas entrantes y/o una menor atenuación dentro del material, para dar como resultado general, ' una señal de salida más potente. Las descripciones de materiales adecuados para el núcleo se proporcionan con la especificación de que, en la región operativa, éstos no deben presentar alta absorción de energía acústica.

La carcasa puede estar formada por un material rígido, tal como, por ejemplo, un material plástico reforzado con vidrio (GRP) , en particular, nylon lleno de vidrio tal como Nylon 66 relleno de vidrio al 50% o polia'mida semi -aromática llena de vidrio al 40% o acero y puede tener un tamaño tal que su grosor sea alrededor de un décimo del radio del núcleo. Sin embargo, la derivación de la relación apropiada entre estos parámetros en relación con las características de los materiales utilizados para el núcleo y la carcasa serán comprensibles con facilidad para aquellos con experiencia en la técnica.

El concepto de combinar ondas transmitidas a través de la carcasa del reflector con ondas enfocadas de manera interna puede utilizarse dentro del diseño del dispositivo para proporcionar una característica o características muy reconocibles en la salida de señales acústicas reflejadas mejoradas desde el dispositivo. Por ejemplo, la salid$. de señales puede disponerse para poseer un compás o contenido espectral característica.

Al adaptar de forma apropiada el sonar utilizado para detectar la salida de señales acústicas, con el fin de reconocer el atributo característico en la salida, es posible distinguir mayor facilidad entre la señal desde el reflector de la invención y el bullicio de fondo y los retornos de otros objetivos (falsos) que yacen en el campo de visión del detector sonar empleado.

También se observó que con la manipulación apropiada de las fases entre los dos retornos, es decir, el retorno enfocado de manera geométrica desde el centro con el retorno de ondas elásticas desde la carcasa exterior, es posible disponer el dispositivo para mostrar una resonancia de frecuencia única que "dará color" al eco de retornó. A través de esto, el retorno de un reflector particular puede distinguirse de otros objetivos (falsos) en un ambiente con mucho bul1icio .

Se ha descubierto que con la selección apropiada de dimensiones y materiales, un reflector acústico con una estructura en general como se describe en lo anterior puede mostrar la propiedad de tener dos o más ventanas1 de transmisión separadas en áreas separadas de la carcasa, lo que da pie a dos o más trayectorias de ondas acústicas enfocadas separadas a través del núcleo del reflector. Tal dispositivo proporcionará una salida de señales acústicas reflejadas mejoradas en virtud de la interferencia entre las distintas trayectorias acústicas que resultan de las ventanas de transmisión separadas en la carcasa.

En consecuencia, se proporciona un reflector acústico que comprende una carcasa que tiene una pared dispuesta para rodear un núcleo, tal carcasa es capaz de transmitir ondas acústicas incidentes en la carcasa hacia el interior del núcleo para enfocarse y reflejarse a partir de un área de la carcasa ubicada en dirección opuesta al área de incidencia, con el fin de proporcionar una salida de señales acústicas reflejadas desde el reflector, el núcleo está formado de una o más capas concéntricas de un material sólido que tiene una velocidad de onda que va de 840 a 1500 ms"1, caracterizado porque la carcasa se dimensiona en relación con el núcleo, de modo que las ondas acústicas incidentes se transmiten a través de la carcasa hacia el interior del núcleo a lo largo de dos o más trayectorias distintas y las salidas de señales reflejadas asociadas se combinan de manera constructiva para proporcionar una salida de señales acústicas reflejadas mejoradas en una o más frecuencias predeterminadas .

De preferencia, el reflector tiene la forma de ya sea una esfera o un cilindro con la sección transversal circular ortogonal al generador. En este caso, el reflector estará en la forma de un sistema continuo alargado, es decir, una cuerda, con retornos del sonar elevados provenientes de destellos especulares de aquellas partes de la cuerda dispuestas en ángulos rectos respecto a la dirección de desplazamiento de la señal acústica. De manera alternativa, se ha descubierto que los reflectores del tipo mencionado en lo anterior pueden ser efectivos si tienen forma ovoide (como una bola de rugby) , siempre que la sección transversal, sea circular.

El reflector de esta invención puede sintonizarse en una frecuencia específica al seleccionar de ma,nera apropiada el diámetro del núcleo y el grosor de la carcasa y las propiedades del material respectivo de cada componente. En particular, es importante que la velocidad de ondas acústicas del material del núcleo interior sea tal que las dos señales de retorno enfocadas tengan diferentes longitudes de trayectoria acústica, lo que hace posible la interferencia constructiva entre las señales.

De preferencia, el núcleo se forma a partir de un solo material sólido que tiene una velocidad de onda de entre 480 ms"1 y 1300 ms"1. De manera alternativa, el núcleo puede comprender o más capas de diferentes materiales donde, para una frecuencia seleccionada particular de las ondas acústicas éstas proporcionarían ya sea un enfoque más efectivo de las ondas entrantes y/o menor atenuación dentro del material, para dar como resultado general una señal de salida más potente. Sin embargo, naturalmente, se esperaría que la complejidad y costos de fabricación en el caso de un núcleo en capas fueran mayores. Cuando el núcleo está formado de, dos o más capas de diferentes materiales, cualquiera o ambos materiales pueden tener una velocidad de onda de hasta 1500 ms Para ser adecuado para utilizarse en el dispositivo reflector de la invención, el material del núcleo debe ser tal que muestre una velocidad de onda en el margen requerido sin presentar alta absorción de energía acústica. El núcleo puede estar formado de un material elastomérico tal como, por ejemplo, una silicona, en particular, cauchos de silicona RTV12 o RTV655 de Bayer o caucho de silicona curado con peróxido Alsil 14401.

La carcasa puede formarse a partir de un material rígido, tal como, por ejemplo, un material plástico reforzado con vidrio (GRP) , en particular, un nylon relleno de vidrio, tal como Nylon 66 relleno de vidrio al 50% o poli jnida semi-aromática rellena de vidrio al 40% o acero y puede dimensionarse de modo que su grosor sea alrededor de un décimo del radio del núcleo. ! .

Para tener mayor influencia sobre la respuesta espectral del reflector, las ondas enfocadas de ma era interna pueden, si se desea, combinarse con ondas (elásticas) transmitidas a través de la carcasa del reflector como se describe en lo anterior en la patente Británica No. 2,437,016, con el fin de proporcionar un atributo o atributos muy reconocibles en la salida de señales acústicas reflejadas mejoradas desde el dispositivo.

También puede aprovecharse el atributo que consiste en que la salida de señales desde un reflector de acuerdo con la presente invención puede comprender un compás característico, de este modo, se permite una identificación única. En general, los objetivos en la forma de esferas a menudo pueden distinguirse con facilidad entre un gran número de objetivos falsos en virtud del hecho de que producen un "rastro" muy reconocible en la señal de retorno (eco) . Esta carcasa de eco se forma como resultado de múltiples trayectorias acústicas dentro del dispositivo reflector y tiene una estructura con un periodo exacto característica que no se replica en la mayoría de los objetivos bajo el agua, Debido a la capacidad para producir un contenido con frecuencia adaptado del retorno de eco, la respuesta espectral del reflector de la invención, por utilizar una analogía, se llena de color en lugar de ser de cierto modo monocromático, como en el caso de la mayoría de los objetivos bajo el agua en las frecuencias utilizadas por lo general en sistemas sonares. En consecuencia, esto hace posible distinguir de manera muy sencilla entre señales de retorno desde el reflector de la invención y el bullicio de fondo, así como el retorno de otros objetivos (falsos) que yacen en el campo de visión del detector sonar empleado.

Sin embargo, de manera adicional, como resultado de la capacidad de sintonizar reflectores individuales para producir diferentes salidas espectrales, resulta aparente una serie de aplicaciones muy útiles en los dispositivos de la invención. Por ejemplo, al utilizar un sistema sonar que opera en un modo de frecuencia dual y sintonizado para frecuencias de dos reflectores diferentes, los reflectores respectivos pueden actuar como "semáforos" o pueden utilizarse para definir una zona de exclusión para sistemas autónomos o semi-autónomos o proporcionar pasajes de navegación para vehículos bajo el agua en la forma de trayectorias entre dos hileras de reflectores con diferente sintonización.

Debe observarse que, debido a que el retorno de eco a partir de un reflector de acuerdo con la presente invención es completamente independiente de la geometría en relación con el sonar que solicita información, los dispositivos pueden implementarse de modo que sólo sea importante conocer la posición y no cómo el dispositivo yace en el lecho marino. De este modo, colocar reflectores bajo el agua se hace más simple, efectivo y económico que con otros dispositivos direccionales .

Como una alternativa a la utilización de sonares que operan en un modo de frecuencia dual, puede utilizarse un sonar que opera en un modo de banda ancha y utilizar el contenido de frecuencia diferente, con el fin de asociar dos colores diferentes a reflectores respectivos. Aunque se reconoce que esto puede requerir la adaptación apropiada de un sistema sonar convencional para proporcionar un ancho de banda suficiente para la iluminación, junto con una capacidad 1 i de procesamiento de señales apropiada para permitir la detección de las salidas de señales acústicas distintas (y, de este modo, proporcionar una capacidad de reconocimiento mejorada) , aún se considera que, en realidad, sólo el probable requerir el anterior (es decir, cierto desarrollo del software de procesamiento) .

Una posible aplicación adicional de los reflectores de esta invención permitiría encontrar ubicaciones con respecto a una ubicación conocida de uno o más reflectores. Esto sería particularmente útil para vehículos bajo el agua autónomos (AUV) que dependen del sistema de navegación por inercia (INS) para encontrar su localización. Es bien sabido que el INS de tales vehículos requiere calibrarse después del descenso del vehículo a cierta profundidad y esto puede lograrse al solicitar información de los reflectores 1 que tienen características espectrales conocidas y posiciones conocidas. Para ayudar a la identificación de reflectores específicos con el fin de proporcionar una ubicación de referencia, puede ser conveniente establecer un grupo de reflectores sin un patrón específico y esto puede estar en la forma de una combinación preparada con antelación, ¡ por ejemplo, en una placa o estera. El mismo tipo de disposición también puede ser útil para ubicar un objeto de interés en el lecho marino, tal como una válvula de boca de pozo O de tubería con diferentes números y/o disposiciones de los reflectores que indican un objeto específico marcado.

Además, se observa que la fuente sonar puede montarse en cualquier portador convencional, tal corrió! un sonar bajo el agua montado permanentemente o submarino o de otro modo sumergible, un sonar de inmersión montado en un bote, aeronave o helicóptero o un AUV.

En esta invención, un sistema de identificación y recuperación de objetos submarinos incluye un reflector sonar pasivo unido al objeto, un transmisor sonar y un medio ara recibir señales sonares reflejadas desde el reflector ¡sonar pasivo. Los medios de recepción pueden ubicarse con el transmisor o en alguna otra ubicación. Es posible utilizar la ubicación actual del dispositivo dentro p en el fondo de la columna de agua o en el lecho marino, es decir, el mareaje de cambios de idtros dispositivos que se mueven alrededor ya | sea libremente o con ciertas limitaciones tales¡ |como ciertos cables que pueden moverse con la marea y/o la corriente u otros bienes muebles; marcar partes bajo el agua de las plataformas petrolíferas o de gas o los restos dé ¡tjales plataformas, lo que podría incluir utilizar submarina/de navegación, pero donde no j es necesario unir el reflector sonar al : eqxiipo específico, por ejemplo, para vías;; de navegación, como en auxiliares de ubicaciones portuarias, para los naufragios u otros riesgos de navegación, tales como arrecifes de coral, rocas bajo el agua, etc. ; 1 | marcar o indicar zonas de interés económico o comercial, por ejemplo, fronteras marítiimas nacionales para, por ejemplo, derechos; de extracción de minerales; , ! • identificación de contenedores de altó valor perdidos en alta mar cuando eran transportados I en buques o perdidos en accidentes aéreos p la ubicación y recuperación de cajas negras, de aeronaves ; • monitoreo de la estructura geofísica, tal como mareaje y monitoreo del movimiento de grietas meso-oceánicas ; | · marcar objetos peligrosos en el lecho marino para eliminación posterior, tales como,,1 por ejemplo, barcos naufragados y minas.

Una posible aplicación adicional sería medios a través de los cuales puede rastrearse de un buzo desde un buque en la superficie y, de este modo, ! I ayudar a proporcionar auxilio al buzo si lo necesita., Aujnque i j en la actualidad existen sistemas de rastreo de buzos ; ¡para este propósito, por lo general, estos se basan; en transductores activos con suministro de energía. Tales transceptores son relativamente costosos y voluminosos en comparación con el reflector acústico pasivo de la invención y, además, requieren de calibración periódica y mantenimiento para ayudar al dispositivo a funcionar de manera confiable y correcta, mientras que el reflector pasivo no requiere; re-calibración ni mantenimiento. Asimismo, en virtud dé la i capacidad de sintonizar reflectores individuales, donde opera más de un buzo desde una embarcación en la superficie,: -cada buzo puede "etiquetarse" de manera individual. Los reflectores pueden sintonizarse para responder a la profundidad estándar o sonares de detección de peces que se encuentran ampliamente disponibles y son más o menos costosos .

Debe observarse que el tamaño del reflector acústico de esta invención puede variar según se desee. Un dispositivo más grande proporcionará una señal de retorno más potente con el fin de adherir a un buzo o un animal marino, por ejemplo, se prefiere un reflector más o menos pequeño (por ejemplo, con un diámetro de 50 a 100 mm) .

Ahora, la presente invención se describirá a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos anexos, en los que : la Figura 1 es una representación esquemática de una sección transversal a través de un reflector acústico de acuerdo con la presente invención, que muestra algunas trayectorias acústicas a través del núcleo reflector; la Figura 2 es una gráfica que muestra la potencia del objetivo contra la frecuencia para una combinación particular de materiales y dimensiones de carcasa y núcleo de un reflector acústico de acuerdo con la presente invención; la Figura 3 es una gráfica de una potencia de objetivo contra la frecuencia para dos reflectores diferentes que muestra el efecto de diferentes grosores de la pared de la carcasa en la respuesta de frecuencia; la Figura 4 es una traza obtenida utilizando un dispositivo de detección de peces disponible a nivel comercial que muestra un número de reflectores de acuerdo con la invención, los cuales descienden a una ubicación en el lecho marino; la Figura 5 es una fotografía de la salida de un barrido sonar multi-haz en un área de lecho marino con dos reflectores de acuerdo con la invención ubicados entre la superficie y el lecho marino; y la Figura 6 es una fotografía de la salida de un barrido sonar multi-haz en un área de lecho marino con un grupo de cinco reflectores de acuerdo con la invección ubicados adyacentes al lecho marino.

Con referencia a la Figura 1, un reflector 10 acústico comprende una carcasa 12 esférica que tiene una pared 14. La pared 14 rodea al núcleo 16. La carcasa 12 está formada a partir de un material rígido tal como un material plástico reforzado con vidrio (GRP) o acero. El núcleo 16 está formado a partir de un material sólido tal comcj> un elastómero.

Las ondas 18 acústicas, transmitidas desde una fuente acústica (no mostrada) , son incidentes como se muestra en la carcasa 12. Las propiedades de la carcasa se seleccionan en la manera descrita en lo anterior, de modo que ésta muestre dos regiones dispuestas alrededor de las lineas de latitud de la carcasa, que actúan como "ventanas" de transmisión, es decir, de modo que las ondas acústicas incidentes se transmitan en estas regiones de manera eficiente a través de la pared 14 de la carcasa y hacia el núcleo 16. En consecuencia, las ondas acústicas incidejntes siguen después dos trayectorias (19, 19') conformé; se desplazan a través del núcleo 16 y se refractan y, por medio de ello, se enfocan en un área 20 del lado opuesto de la carcasa desde el lado en el que inciden las ondas 18 acústicas. Las ondas se reflejan de nuevo posteriormente, a lo largo de las mismas trayectorias respectivas y se combinan entre sí para proporcionar una salida 22 de señales acústicas reflejadas mejorada del reflector.

Como se muestra en la patente Británica No. 2,437,016,, para regiones de la carcasa donde el ángulo de incidencia de la onda acústica entrante es baja, una porción de las ondas 18 incidentes se acopla a la pared 14 y genera ondas 26 elásticas que son conducidas dentro de la pared 14 alrededor de la circunferencia de la carcasa 12. Cuandó: los materiales que forman la carcasa 12 y el núcleo 16 y las dimensiones relativas de la carcasa y el núcleo se predeterminan de modo que el tiempo de tránsito de la onda 26 de la carcasa sea igual al tiempo de tránsito de las ondas (19, 19') de retorno internas enfocadas de manera geométrica, la onda elástica que se desplaza a través de la pared de la carcasa y la salida de señales acústicas reflejadas se encuentran en fase mutua y, por lo tanto, se combináfr de manera constructiva en una frecuencia de interés i para proporcionar una salida de señales acústicas reflejadas mejoras adicional (es decir, una respuesta de objejtivo potente) .

La Figura 2 presenta datos obtenidos a través de modelado numérico, que comprende la potencia del objetivo (TS) para un reflector acústico esférico de acuerdo cop la i i presente invención, graficado contra la frecuencia (F). de! las I i ¡ ondas acústicas incidentes. En este caso, el re!flejctor comprende un núcleo de caucho de silicona con una densidad de 1.0 g cm"3 y con una velocidad de ondas acústicas de ' i I 1040 m s"1 y con una carcasa que tiene una velocidad de jndas longitudinales de 2877 m s"1, una velocidad de ondas de corte de 1610 m s"1 y una densidad de 1.38 g cm"3, como es a£rop;iado para un material de poliamida reforzada con vidrio. El radio 1 exterior del reflector se configura en 210 mm y la proporción de su radio interior respecto a su radio exterior en 0.94Í_:1.

Como puede observarse en la gráfica, el reflector en este caso muestra un alto nivel de retorno, es decir,! una potencia de objetivo más o menos considerable, en un, njújmero de frecuencias que yacen entre alrededor de 20 kHz y 120|lkHz, 1 I I I I I en especial en las regiones de 25, 40, 80 y 110 kHz .

Los datos en la Figura 3 se generan de la misma manera que en la Figura 2, pero muestran la respuesta espectral para dos reflectores diferentes que tienen las mismas propiedades en el núcleo y la carcasa que el reflector de la Figura 2 y un radio externo de 210 mm, pero donde la proporción de los radios internos y externos tiene diferentes valores (0.942 (línea gruesa) y 0.88 (línea delgada) respectivamente, que corresponden a los grosores , de¡ la carcasa de 12 mm y 34 mm) . Como puede observarse en la Figura 3, pueden fabricarse reflectores de acuerdo con la presente invención en los que la variación de parámetro único del grosor de la carcasa resulte en reflectores con respuestas espectrales notoriamente distintas. Puede obtenerse una variación adicional como entenderán bien aquellos/ con experiencia en la técnica al cambiar las propiedades de, los materiales del núcleo interior y/o la carcasa exterior del reflector .

Los reflectores acústicos utilizados para obtener los resultados mostrados en las Figuras 4 a 6 comprenden un núcleo de caucho silicona RTV12 que tiene una velocidad de ondas acústicas de 1040 m s"1 y una carcasa de poliamida reforzada con vidrio.

La Figura 4 es una traza obtenida a partir de un ensayo marino en el que se utilizó una serie de reflectores de acuerdo con la invención y un dispositivo de detección de peces de 50 kHz disponible a nivel comercial en 30 m de, agua con un lecho marino muy tranquilo. La traza es de profundidad contra tiempo y las posiciones de 5 reflectores se muestran con claridad conforme descienden al lecho marino.

La Figura 5 es una fotografía de la salida de un sistema sonar multi-haz Seabat RESON 8111. Este sonar se mantuvo sobre la proa de un buque con el cabezal del sonar mantenido a 2 m por debajo de la superficie del agua y, después, el buque se desplazó a través de un área del lecho marino a una profundidad de 150 m con dos reflectóre$ de acuerdo con la invención ubicados a una profundidad de entre 70 y 80 m por encima de esta área. Los reflectores muestran una respuesta elevada y pueden distinguirse con facilidad contra el ruido de fondo y pueden ubicarse por encima de la respuesta del lecho marino. A partir de estas trazas , es posible producir un mapa del lecho marino para mostrar la topología del lecho marino y la ubicación de los reflectores presentes .

La Figura 6 es una fotografía de la salida de un sistema sonar batimétrico multi-haz barriendo un área del lecho marino con un grupo de cinco reflectores de acuerdo; con la invención ubicados alrededor de 1 m por encima del lecho marino. El área de la derecha de los reflectores muestra un área de protuberancias rocosas en lo que, de otro modo, se considera en lecho marino muy tranquilo.

La experiencia obtenida a partir de los ensayos como los que se describen aquí, ha confirmado que los reflectores acústicos mencionados en la presente (que operan a una frecuencia de respuesta máxima de 120 kHz) pueden detectarse utilizando sistemas sonares comerciales fuera del alcance de por lo menos 800 m. Por lo tanto, los reflectores de acuerdo con la invención pueden proporcionar un medio muy efectivo y económico para marcar la ubicación de objetos en o cerca del lecho marino.

Se considera conveniente fabricar los reflectores acústicos de esta invención al elaborar cada reflector en dos mitades que después se adhieren una a la otra. Para reflectores esféricos y ovoides, las dos mitades son idénticas. Un procedimiento habitual es el siguiente. Primero se fabrican las mitades de las carcasas mediante moldeo por inyección, utilizando un material Zytel (Zytel 151L NG010) , que es una poliamida adecuada para moldear, suministrada por DuPont . Las carcasas moldeadas se dejan durante 24 horas y luego se extrae la grasa de su interior. El interior de ¡cada mitad de carcasas se trata después con un cebador¦ para fomentar la buena adhesión con el material del riúcleo (normalmente, caucho de silicona RTV) que se vierte después para llenar la mitad de la carcasa. Los cebadores adecuados para utilizarse con estos materiales de caucho de silicona incluyen los productos SS4004P, SS4044P, SS4120 o SS4155 disponibles a través de GE Bayer. Para caucho RTV 12, el cebador recomendado es SS4004P con SS4044P o SS4155 como alternativas .

Cada mitad de carcasa rellena se deja deápués durante un periodo de entre 2 y 14 días a temperatura ambiente para que el material del núcleo de silicona pase por un proceso de curado y se convierta en un sólido . Es conveniente utilizar un catalizador para ayudar al proceso de curado y tratar y asegurarse de generar la cantidad mínima de subproducto durante el proceso de curado; de manera similar, un periodo de curado más prolongado ayuda a lo anterior. Los catalizadores adecuados para este proceso incluyen los productos RTV12C 01P proporcionado por GE Bayer y TSE 3663B proporcionado por Momentive Performance Materials GmbH, Leverkusen .

Cualquier leve encogimiento que ocurre como resultado de curado de material de caucho de silicona puede ser permisible en esta etapa al colocar encima un material fresco y adicional del núcleo y permitir que éste sé cure. Una vez que las mitades rellenas de la carcasa ¡ ¡sean preparadas por completo como se describe, se aplica un adhesivo (tal como Loctite 3425) en las superficies correspondientes de las mitades de la carcasa y las dos mitades se ponen en contacto y se sujetan juntas. Después se dejan durante 14 días a temperatura ambiente para que el adhesivo se cure por completo.

Después del periodo de curado, cada reflector se somete a barrido (por ejemplo, utilizando un escáner de rayos X de alta resolución) para detectar huecos o defectos en el reflector. Si no se detectan huecos o defectos, cada una de las unidades de reflectores sometidas a barrido se calibra en el agua en un margen de frecuencia de 50 kHz a 900 kHz. Esto se realiza mediante la solicitud de información a cada unidad de reflector con pulsos a partir de un sonar, uno después de otro, a través de la banda de frecuencia de interés ? La respuesta reflejada se mide y se gráfica contra la frecuencia. Estas mediciones se repiten para cada posición de rotación de la unidad con respecto a la posición del sonar, tales posiciones se encuentra en intervalos de 10°, es decir, un total de 36 mediciones. El reflector gira después a través de 90° en el otro plano y se repiten las 36 mediciones. Puede prepararse un certificado de calibración que establezca las características de desempeño de ese reflector para : cada dispositivo reflector.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un reflector acústico que comprende una carcasa que tiene una pared dispuesta para rodear un núcleo, tal carcasa es capaz de transmitir ondas acústicas incidentes en la pared de la carcasa hacia el interior del núcleo para enfocarse y reflejarse desde un área de la pared de la carcasa ubicada en dirección opuesta al área de incidencia de las ondas acústicas, para proporcionar una salida de señales acústicas reflejadas desde el reflector, el núcleo tiene una sección transversal circular y está formado por una o más capas concéntricas de un material sólido que tiene una velocidad de onda de 840 a 1500 ms"1, caracterizado porque las ondas acústicas incidentes se transmiten a través de la pared de la carcasa hacia el interior del núcleo a lo largo de dos o más trayectorias separadas y las salidas de señales acústicas reflejadas asociadas se combinan de manera constructiva para proporcionar una salida de señales acústicas mejorada en una o ; más frecuencias predeterminadas.

2. El reflector acústico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el núcleo se encuentra ert la forma de una esfera o cilindro recto.

3. El reflector acústico como se reclama en la Reivindicación 1 o Reivindicación 2, en donde el núcleo se forma a partir de un material sólido único que tiene una velocidad de onda de entre 850 ms"1 y 1300 ras"1.

4. El reflector acústico como se reclama éíi la Reivindicación 1, en donde el núcleo se encuentra en la forma de un ovoide .

5. El reflector acústico como se reclama en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, en donde el núcleo está formado a partir de un material elastomérico .

6. El reflector acústico como se reclama rx la Reivindicación 5, en donde el material elastomérico es un caucho de silicona.

7. El reflector acústico como se reclama en la Reivindicación 6, en donde el elastómero es un caucho de silicona RTV12 o RTV655. , ·

8. El reflector acústico como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la carcasa está formada a partir de un material rígido.

9. El reflector acústico como se reclama en la Reivindicación 8, en donde el material rígido es acero.

10. El reflector acústico como se reclama eri. la Reivindicación 8, en donde el material rígido es un material plástico reforzado con vidrio (GRP) .

11. El reflector acústico como se reclama en la Reivindicación 8, en donde el material rígido es una poliamida rellena de vidrio o nylon relleno de vidrio.

12. El reflector acústico como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la salida de señales se caracteriza además por tener un tfitmo específico .