NO171817B - Akustisk anordning - Google Patents

Abstract

Akustisk anordning (10) for å frembringe enten tiltrek-nings- eller frastøtningsoppførselsmessige reaksjoner hos fisk, bestående av en vanntett omslutning som har en utstrålende overflate (16) som er stivt understøttet i en ende derav. Drivmidler (14,15) for den utstrålende overflaten er tilveiebragt med evnen til å bevirke den utstrålende overflaten til å vibrere på sine resonansfrekvenser slik at et akustisk signal genereres som er i stand til å gi et topp lydtrykknivå av minst 0,5 kPa (0 til topp) ved en avstand av 3 meter fra den utstrålende overflaten. Det genererte signalet har en grunnfrekvenskomponent < 1 området 20 til 1000 Hz og en flernet av resonans og harmoniske frekvenser knyttet til nevnte grunnfrekvens. Drivmidlene (14,15), den utstrålende overflaten (16) og omslutnlngen (10) samvirker til å generere et akustisk signal som har karakteristikker slik som resonansfrekvenser, topptrykk og temp&rære mønstre som selektiv kan optimaliseres til den gl den ønskede oppførselsmesslge reaksjon.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en undervanns akustisk anordning for å frembringe en oppførselsmessig reaksjon hos fisk. Undervanns akustisk anordning for å frembringe en oppførselsmessig reaksjon hos fisk, omfattende en nedsenkbar akustisk vanntett omslutning, utstrålende overflatemiddel som er stivt understøttet om sin omkrets i en vegg av omslutningen og definerer en utstrålende overflate, og drivmidler innenfor omslutningen som er i stand til å bevirke den utstrålende overflaten til å vibrere på sine resonansfrekvenser for å generere, når omhylningen er nedsenket, et akustisk signal under vann. Anordningen tilveiebringer et ikke-dødelig stimuli for fisk og kan anvendes for å tiltrekke eller å frastøte fisk.

Bruken av oppfinnelsen som et håndteringsverktøy for å frastøte fisk har anvendelse på inntak for industrielle og elektriske genereringsstasjoner. I den hensikt å tiltrekke fisk, kan oppfinnelsen være nyttig innenfor den kommersielle fiskeindustri.

Lyd beveger seg ca. 4,8 ganger hurtigere i vann enn i luft og består av to komponenter, nemlig en trykkbølge og en par-tikkelhastighet knyttet til det sinusformete lydbølgemøn-steret. Begge disse komponenter frembringes ved oppfinnelsen og kan oppfattes av det akustiske-laterale system hos et stort utvalg av fisk.

Lyd detekteres av fisk under anvendelsen av flere mekanismer som kan omfatte det indre øret, svømmeblæren, sideveislinjen og et hudfølesystem. Av disse synes svømmeblæren å være den mest innlysende og virkningsfulle lyddetektoren. Fisk med svømmeblærer forventes å ha en bedre høreevne enn de uten. Dessuten har de arter som har en høreforbindelse, f.eks. ostariofysi, fra svømmeblæren til det indre øret muligens den mest følsomme hørsel. Lydfølsomhet hos fisk med åpne relativt lukkede svømmeblærer er i stor grad ukjent. Sideveislinjen anses å være primært en lavfrekvent lyd-detektor.

Omfattende forskning er blitt gjennomført på området av toner som fisk kan og ikke kan høre. Imidlertid har der vært liten forskning på de lydanalyserende evner hos fisk, og hvorledes fisk vil reagere på forskjellige frekvenser og amplituder av lyd. En gjennomgang av litteraturen foreslår at akustiske barrierer har vært generelt ineffektive som fiskfrastøtere eller tiltrekkere (Moore, H. L. og Neumann, H. W. (1956). The Effeets of Sound Waves on Young Salmon, U. S Dept. Int. Fish and Wildlife Service. Special Science Report Fish. 172:1-19; Brett, J. R. og Alderdice, D. F. (1958) Research on Guiding Young Salmon at Two British Columbia Stations, Fish. Res. Bd. Can. Bull. No. 117, 75 ff.; Ray, S. S., Snipes, R. L., og Tomjanovich, P. A. (1976) A State-of-the-Art Report on Intake Technologies, Tennessee Valley Authoritv Research Report. 75 ff.; Hocutt, C. H. (1980) Behavioural Barriers and Guidance Systtems, sidene 183-205, C. E. Hocutt, J. R. Stauffer, J. Edinger, L. Haall og R. Morgan (Eds), Power Plants; Effects on Fish and Shellfish Behaviour. Academic Press, New York; Smith, E. J. og J. F. Anderson (1984) Attempts to Alleviate Fish Losses from Allegheny Reservoir, Pennsylvania and New York, "Osing Acoustics, North Amer. J. Fish. Manag. 4:300-307). Noen av de ikke-konkluderende resultater av disse studier ble tilegnet en arts bestemte reaksjon på lyd. Fisk som befinner seg i åpent vann eller pelagisk tilholdssted vil muligens ikke reagere på de samme frekvenser av lyd som fisk som er bunnfisk eller hviler på bunnen. Anatomiske studier indikerer betydelig varierbarhet i de strukturelle trekk hos høringssystemer i forskjellige fiskearter.

Med den foreliggende oppfinnelse kan en arts bestemte respons på lyd utnyttes ettersom anordninger i henhold til oppfinnelsen frembringer en eller flere grunnfrekvenser som strekker seg fra 20 til 1000 Hz. Meget av det tidligere arbeidet som involverte bruken av lyd som en fiskskremmer kan kritiseres av flere grunner. Eksempelvis har mange eksperimentelle konstruksjoner for akustiske anordninger involvert utstyr som klart ikke passer til høreevnene hos de fleste fiskearter. Tavolga (Tavolga, W. N. (1980) Hearing and Sound Production in Fishes Relatede to Fisheries Management, sidene 102-123, J. E. Bardach, J. J. Magnuson, R. C. May og J. M. Reinhart (redaktører), Fish Behaviour and Its TJse in the Capture and Culture of Fishes, Proe. Conf. Phvsiol. and Beh. Manipulation of Food Fish as Prod. and Man. Tools. Bellagio, Italia, 1977) gir en betraktning av visse studier hvor lydprojesøren som ble anvendt helt klart ikke var i stand til å frembringe lyd innenfor området som fisk ville sannsynligvis reagere på.

Den største høringsfølsomheten hos ikke-ostariofysiner synes å være generelt innenfor 20-500 Hz. Dette området utvides til høyere frekvenser for fisk med vebriske ossifikasjoner eller lignende apparatur (f.eks. ostariofysiner). Dessuten var tidligere anordninger ikke i stand til å frembringe en vesentlig amplitude eller sjokkbølgekomponent av den lyd som blir generert til å frembringe en oppførselsmessig reaksjon hos de fleste fisk. Kravet om en sjokkbølge for å frembringe en markert respons hos fisk ble først foreslått av Schuler og Larson (Schuler, V. J. og L. E. Larson (1975) Improved Fish Protection at Intakes, J. Environ. Eng. Div.. AECE Vol. 10:887-910). Ineffektiviteten hos forskjellige båndinnspilte lyder slik som rockemusikk til å virke som et stengsel for fisk ble tilskrevet, av Schuler og Larson, fraværet av en sjokk eller trykkbølgekomponent til lyden. Den foreliggende anordning er i stand til å frembringe vesentlige lydtrykk ved forskjellige grunnfrekvenser som strekker seg fra 20 til 1000 Hz. Det anses at det er kombinasjonen av passende frekvens og amplitude hos lyden som genereres for anordningen som frembringer en ønsket oppførselsreaksjon hos fisken.

Lavfrekvent lyd er blitt effektivt anvendt for å tiltrekke rovfisk, slik som haier (Nelson, D. R. og R. H. Johnson

(1976) Some Recent Observations on Acoustlf Attraction of Pacific Reef Sharks, sidene 229-239. A. Schuijf og A. D. Hawkins (Redaktørerr) Sound Reception in Fish. Elsevier Publlcations, Amsterdam) og andre rovfisk (Richard, J. D.

(1968) Fish Attraction Using Low Frequency Sound, J. Fish Res. Bd. Can. 25:1441-1452). I det sistnevnte studium ble tiltrekning tilskrevet de lavfrekvente pulsede lyder som etterlignet de hydrodynamiske forstyrrelser som er knyttet til aktivt rov (dvs. en rovfisk-bytte reaksjon). Den foreliggende anordning er i stand til å frembringe lavfrekvent lyd som er egnet for tiltrekning av fisk.

Forskere har observert at ferskvanns-sild (Alosa pseudoharen-gus) og atlanterhavsild (Clupea harengus), en relatert art, unngår en lavfrekvent lyd (Haymes, G. T. og P. H. Patrick

(1984) Alternative Fish Protective Techniques; Pneumatic Guns and Rope Nets, ESEERCO EP 83-12; Haymes, G. T. og P. H. Patrick (1985) Alternative Fish Protective Techniques; Additional Studies with Pneumatic Air Deterrents, ESEERCO EP 83-12 extension; Blaxter, J. H. S. , Gray, J. A. og E. J. Denton (1981) Sound and Startle Response in Herring: The Effeet of Sound Stimulus Frequency, Size of Fish and Selective Interference With the Acoustio-Lateralis System, J. Mar. Biol. Assoc. U. K. 61:871-879). Schwarz og Greer (Schwarz, A. L. og G. L. Greer (1984) Responses of Herring, Clupea harengus pallasi. to Some Underwater Sounds, Can. J. Fish. Aquat. Sei. 41:1183-1192) observerte at en lavfrekvent lyd av høy amplitude som hurtig nådde høyeste amplitude var mer effektiv for å frembringe unngåelsesreaksjoner hos Stillehavs-sild (Clupea harengus pallasi), enn myke lyder av høy frekvens som økte i amplitude gradvis.

Tidligere anstrengelser for å frembringe en unngåelsesreaksjon hos fisk ved å generere en lavfrekvent lyd som har et lydtrykk med relativt høy amplitude, har anvendt pneumatiske kanoner av den type som anvendt under seismiske oljeunder-søkelser. Disse anordninger tilveiebringer et plutselig utslipp av høytrykksluft for å frembringe en lyd med lav frekvens og høy amplitude. Selv om bruken av pneumatiske kanoner for å frembringe en unngåelsesreaksjon hos fisk har vist seg å være effektiv i det minste med hensyn til visse fiskearter (se Haymes, G. T. og Patrick, P. H. (1984) Alternative Fish Protective Techniques; Pneumatic Guns and Rope Nets, ESEERCO EP 83-12), lider disse kanoner av et antall begrensninger som gjør dem generelt uegnet for bruk i en permanent installasjon. De pneumatiske kanoner er relativt kostbare og krever hyppig vedlikehold og smøring. Høytrykksluftslanger og en stor kompressor behøves, som begge bidrar til kostnads- og vedlikeholdsproblemer. Luftlekkasjer er et konstant problem og er ofte vanskelig å lokalisere når systemet involverer bruken av en oppstilling av mange kanoner. Dessuten er kanonene begrenset hva angår lydfrek-vensene som kan genereres av disse. Ettersom forskjellige fiskearter kan reagere på den ønskede måte overfor forskjellige lydf rekvenser, er det viktig å være i stand til å generere det passende lydsignalet for å oppnå det ønskede resultatet.

En annen kjent anordning for å frembringe en oppførselsmessig reaksjon hos fisk fremgår av US-patent 3317889. Denne kjente anordning omfatter en nedsenkbar, akustisk vanntett omslutning, utstrålende overflatemiddel som er stivt understøt-tet om sin omkrets i en vegg av omslutningen og definerer en utstrålende overflate, og drivmiddel innenfor omslutningen som er i stand til å bevirke den utstrålende overflaten til å vibrere på sine resonansfrekvenser, slik at et akustisk signal genereres under vann. Midler er tilveiebrakt for selektivt til å optimalisere det akustiske signalets frekvens.

Den foreliggende oppfinnelse retter seg mot de forskjellige krav for lydgenerering for å frembringe en oppførselsmessig reaksjon hos fisk ved å tilveiebringe en enkel, lavkostnads-anordning som medfører lite vedlikehold. Anordningen ifølge oppfinnelsen baserer seg på bruken av et mekanisk eller et elektro-mekanisk middel for å drive en utstråler eller en utstrålende overflate på en av dens resonansfrekvenser til å generere et akustisk signal som har de ønskede frekvens og amplitudekarakteristika. I en form av oppfinnelsen kan utstråleren drives av en vibrator som styres av en signalgenerator slik at et område av frekvenser lett kan frembringes, og en hvilken som helst slik frekvens kan frembringes på et relativt høyt lydtrykknivå under en ønsket tidsperiode.

I en annen form av oppfinnelsen blir utstråleren drevet gjentatte ganger til å frembringe en passende akustisk signalimpuls som tillates å avta mellom gjentakelser. Hver form av oppfinnelsen kan anvendes alene eller i samband med den andre formen av oppfinnelsen for å oppnå den ønskede oppførselsmessige reaksjon hos målbestemte fisk. Særlig i den hensikt å frastøte fisk, er det generelt foretrukket å anvende en oppstilling av anordninger ifølge oppfinnelsen om det området hvor fisk skal utelukkes for å oppnå det beste resultatet.

Den innledningsvis nevnte anordning kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved at omslutningen er fylt med en gass, og at nevnte drivmidler er i stand til å bevirke den utstrålende overflaten til å vibrere, slik at det akustiske signal som genereres under vann er i stand til å gi et topp lydtrykknivå av minst 0,5 kPa (0 til topp) ved en avstand av 3 meter fra den utstrålende overflaten, idet nevnte signal har en grunnfrekvenskomponent i området 20 til 1000 Hz og en flerhet av resonans og harmoniske frekvenser som er knyttet til nevnte grunnfrekvens, idet drivmidlene, den utstrålende overflaten og omslutningen samvirker til å generere et akustisk signal som har frekvens- og lydtrykkkarakteristika som selektivt kan optimaliseres innenfor nevnte avstander til å frembringe den ønskete oppførselsmessige reaksjon. Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til de vedlagte tegningsfigurer.

Fig. 1 viser en skjematisk fremstilling over det system som

anvender en utførelsesform ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 er et diagram over typisk akustisk signal generert av en anordning ifølge fig. 1, hvor signalamplitude relativt tid er vist. Fig. 3 er et typisk lydtrykkspektrum av det akustiske

signalet generert av en anordning ifølge fig. 1.

Fig. 4 til 9 er tverrsnittsmessige skjematiske riss av akustiske generatorer i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 10 er en skjematisk fremstilling av et system som anvender en andre utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 11 er et tverrsnittsmessig skjematisk riss av en akustisk generator i henhold til den andre utførel-sesform av oppfinnelsen. Fig. 12 er et diagram over typisk akustisk signal som er generert av en anordning ifølge fig. 10, som viser signalamplitude relativt tid. Fig. 13 er et typisk lydtrykkspektrum over det akustiske

signal generelt av en anordning ifølge fig. 10.

Som vist i fig. 1 omfatter en utførelsesform av oppfinnelsen en akustisk generator 10 som er forankret på plass under vann ved hjelp av et anker 12 eller annet tilsvarende middel og en krafttilførsel 14 som er koplet med en automatisk styring 15. Den akustiske generatoren 10 omfatter en vanntett omslutning som fortrinnsvis er fylt med luft eller annet medium av lav impedans. Omslutningen er forsynt med en utstrålende overflate 16 og middel for å aktivere en masse til å støte mot den utstrålende overflaten 16 for derved å genere en lyd. P.g.a. av lavimpedansmediet innenfor omslutningen, kan et resonansakustisk signal frembringes under vann ved hjelp av generatoren 10. Generatoren 10 er konstruert for å frembringe et topp-lydtrykknivå av minst 0,5 kPa (0 til topp) ved en avstand av 3 meter fra den utstrålende overflaten 16.

En typisk amplitudeprofil av et akustisk signal generert i henhold til denne utførelsesform av oppfinnelsen som målt 3 meter fra den utstrålende overflaten 16, er vist i fig. 2. Topp-trykknivået P^ på hver generert lydimpuls oppnås innenfor den første eller andre oscillasjon fra signalini-tiering. Lydtrykknivået avtar så med en takt avhengig av den totale dempning i systemet. Signalet regenereres ved et tidspunkt Tjj etter det initielle støt av massen mot den utstrålende overflaten 16. Både tidspunktet Tg mellom signalene samt amplituden av de genererte signaler styres av den automatiske styreenhet 15. Dette betyr av styreenheten 16 styrer repetisjonstakten for massen som støter mot den utstrålende overflaten 16, og i tilfellet med utførelsesform-ene i fig. 8 og 9 kraften av de støtene innenfor kompon-entenes parametre.

Frekvensinnholdet av et typisk undervannssignal generert av anordningen 10 er vist i fig. 3. Grunnfrekvensen fg er frekvensen av den første naturlige vibrasjonsmodus i det dynamiske system som omfatter generatoren 10 og det omgivende vann. De høyere frekvenser f^, f2, etc. vist i fig. 3 er de naturlige vibrasjonsmodi i systemet. I henhold til oppfinnelsen har grunnfrekvensen normalt den høyeste størrelse, men oppfinnelsen muliggjør imidlertid betydelige variasjons-muligheter i frekvensene og de relative størrelser av de genererte akustiske signaler. Denne variasjonsmulighet oppnås ved å anvende et hvilket som helst av et utvalg av materialer mellom den støtende massen og den utstrålende overflaten 16 hos generatoren 10. Således kan generatoren 10 avstemmes både innenfor et område av frekvenser og amplituder. Dette trekk er viktig for å muliggjøre bruk av generatoren 10 til å frembringe en ønsket oppførselsmessig reaksjon hos et stort utvalg av fiskearter.

Den akustiske signalgeneratoren 10 i henhold til denne utførelsesform av oppfinnelsen er vist i et antall varianter i fig. 4-9. Som man ser i disse figurer, omfatter generatoren 10 en vanntett omslutning 20 som hensiktsmessig kan være sylindrisk med et volum av ca. 220 liter. En utstrålende overflate 16 er stivt understøttet om sin omkrets i en vegg av omslutningen 20. Fortrinnsvis er den utstrålende overflaten 16 plassert i en ende av omslutningen 20. I form av eksempel omfatter en typisk konstruksjon av generator 10 en utstrålende overflate 16 av stål med tykkelse 3,175 mm i en ende av en sylindrisk omslutning 20 av stål. En slagplate 22 kan festes, eksempelvis ved sveisning, til den utstrålende overflaten 16 for å motta støtet fra en masse 25. Ved denne løsning tjener slagplaten 22 til å forsterke den utstrålende overflaten 16 og å spre kraftlasten fra støtmassen 25. Det er innlysende at der er et stort utvalg av kombinasjoner av overflater og plater 22 som kan anvendes for å generere akustiske signaler som har kvaliteter som frembringer en oppførselsmessig reaksjon hos fisk.

Et drivmiddel for den utstrålende overflaten 16 tilveie-bringes i anordningen ifølge fig. 4 ved hjelp av en masse 25. Massen 25 bevirkes til å bevege seg langs en skinne 27 til å støte mot en slagplate 22 eller overflaten 16 direkte under innflytelse av en fjær 28. Massen 25 trekkes tilbake fra slagplaten 22 ved hjelp av en dreibar aktivator 30 som har et koplingsmiddel for å frakople aktivatordrevet. Massen 25 festes til den dreibare aktivatoren 30 ved hjelp av kabel eller lenke 31 som kan føres over en skive eller tannhjul 32 som er festet til den bakre veggen 33 hos omslutningen 20. Aktivatoren 30 bevirker kabelen 31 til å bli spolet for derved å bevege massen 25 mot fjæren 28. Når det ønskede fjærstrekket oppnås, blir koplingen for aktivatoren 30 frigjort til å frigjøre massen 25 og kabelen 31 under innflytelsen av den lagrede energi i fjæren 28. Etter at massen 25 støter mot slagplaten 22, gjentas prosedyren i henhold til den tidsbestemmelse som er diktert av den automatiske styreenheten.

I tilfellet av en anordning som har en omslutning 20 som er noe fleksibel og ikke tilstrekkelig stiv til å motstå det utvendige vanntrykket som den ville utsettes for, kan en trykkgass eller lufttilførsel 36 leveres til omslutningen 20 for å utbalansere det eksterne hydrostatiske trykket. Trykksettingen av omslutningen 20 kan anvendes på en hvilken som helst av utførelsesformene som er beskrevet i det etterfølgende.

Frekvenskarakteristikkene for lyden som genereres av anordningen i fig. 4 avhenger av de anvendte materialer. Eksempelvis vil bruken av et bøyelig materiale, slik som gummi, festet til støtoverflaten 35 for massen 25 bevirke at antallet av frekvenser som eksiteres til relativt høye nivåer er begrenset til de første få naturlige frekvenser. Omvendt, hvis en hard støtende masse 25 treffer en plate 22, vil mange av de naturlige frekvenser bli eksitert til relativt høye nivåer.

Fig. 5 viser en variasjon av anordningen 10 i fig. 4 hvor kabelen 31 er tilveiebragt i en kontinuerlig sløyfe om to trinser 37 og 38. Massen 25 gripes ved hjelp av en med-bringer eller krok 39 som er montert på kabelen 31. Massen trekkes tilbake mot fjæren 28 inntil kroken 39 bevirkes til å slippe massen 25 ved bevegelse rundt trinsen 37. I dette tilfellet behøves selvfølgelig ikke koplingsmidler for aktivatoren 30.

I fig. 6 er massen 25 festet til en arm 40 som i sin tur er dreibart fest til en øvre overflate 41 av omslutningen 20. Slik som med utførelsesformen vist i fig. 4, er massen 25 festet til en dreibar aktivator 30 ved hjelp av en kabel 31 som passerer over en trinse 43 som også er festet til den øvre overflaten 41. En fjær 44 kan også anvendes for ytterligere energi til massen 25 ettersom den beveger seg mot slagplaten 22 eller den utstrålende overflaten 16.

Utførelsesformen som er vist i fig. 7 tilveiebringer den støtende massen 25 i forbindelse med et svinghjul 49. Massen 25 er dreibart forbundet met et hjul 50 ved hjelp av en arm 51, og massen 25 beveger seg mot og vekk fra slagplaten 22 eller den utstrålende overflaten 16 langs en skinne 27 som vist i fig. 4 eller annet føringsmiddel, slik som en sylinder 53. Den dreibare aktivatoren 30 driver svinghjulet 49 ved hjelp av en kabel eller lenke 55. En enkel omdreiningskopling er tilveiebragt mellom svinghjulet 49 og hjulet 50 for å dreie hjulet 50. Denne ene omdreiningskopling aktiveres av den automatiske styreenheten 15. Inngrep av koplingen bevirker massen 25 til å støte mot slagplaten 22 med en kraft som overføres fra energien som er lagret i svinghjulet 50.

Fig. 8 viser en anordning 10 ifølge oppfinnelsen hvor en pneumatisk tank eller akkumulator 57 lastes med komprimert luft eller annen gass for å gi en ønsket mengde av lagret energi. En styreventil (ikke vist) som er knyttet til akkumulatoren 57 styres av den automatiske styreenheten 15 (fig. 1) til å frigi den trykksatte gassen gjennom en slange 58 fra akkumulatoren 57 til en pneumatisk aktivator 59. Aktivatoren 59 bevirker massen 25 til å støte mot slagplaten 22 eller den utstrålende overflaten 16. Aktivatoren 59 kan eksempelvis være en standard sylinder med en innvendig fjærretur.

Løsningen som er vist i fig. 8 er også egnet for en hydraulisk betjent anordning. En hydraulisk akkumulator 57 blir således lastet med olje levert under trykk fra en pumpe. Styreventilen styres av den automatiske styreenheten 15 til å frigi hydraulisk trykk gjennom slangen 58 til den hydrauliske aktivatoren 59. Massen 25 bevirkes til å støte an mot platen 22 eller overflate 16, og en innvendig fjærretur eller lignende middel bringer massen 25 til sin initialposisjon for forberedelse av syklusen til å kunne gjentas. Alternativt kan en dobbeltvirkende hydraulisk aktivator 59 anvendes, hvor styreventilen tilføres hydrauliske trykk i de motsatte retninger til å bevirke massen 25 til å gå tilbake til sin initialposisjon. Den lagrete energien som tapes ved frembringelse av støtet blir så brakt tilbake til akkumulatoren 57 fra den hydrauliske pumpen.

Fig. 9 viser en utførelsesform av oppfinnelsen som har en eller flere ladekondensatorer 61 som er ladet til et ønsket energinivå ved hjelp av en elektrisk krafttilførsel som er tilveiebragt gjennom en kabel 62. Den elektriske energi som er lagres kan utlades gjennom en magnetostriktiv transduser 63 som er koplet til kondensatoren 61 ved hjelp av en kabel 65 og til slagplaten 22 eller den utstrålende overflaten 16. Den magnetostriktive transduseren 63 omfatter et magneto-striktivt materiale over hvilket er viklet en spole av en elektrisk leder. Transduseren 63 er utformet for å frembringe en rettlinjet utvidelse av massen 25 i en retning som er perpendikulær på overflaten av platen 22. En ytterligere treghetsmasse kan festes til den frie enden av transduseren 63 for å tilveiebringe den mekaniske virkning av massen 25 som støter an mot slagplaten 22.

Alternativt kan den magnetostriktive transduseren 63 stivt understøttes til å gi et lite gap mellom den og slagplaten 22. Ved denne utformning vil den aktive enden av transduseren, som er den som er nærmest platen 22 støte mot slagplaten 22 når transduseren energiseres.

Idet det påny vises til fig. 9, kan ladekondensatoren 61 anvendes til å energisere en piezoelektrisk transduser 63. Denne type av transduser omfatter en oppstilling av piezoelektriske elementer som befinner seg innenfor en beskyttende beholder. Elementene er utformet til å frembringe rettlinjet utvidelse av massen 25 perpendikulært på slagplaten 22 eller den utstrålende overflaten 16, hvorved bevirkes at massen 25 støter mot platen 22 eller overflaten 16. Igjen kan en treghetsmasse tilføyes ved den andre enden av transduseren 63 til å forbedre den mekaniske støteffekten, og transduseren 63 kan bringes i avstand noe vekk fra platen 22.

I konfigurasjonene i fig. 9 vil ganske klart massen 25 danne en del av den ene eller annen type av transduser 63 som anvendes.

For frastøting av fisk eller for å lede fisk, slik som ved industrivanninntak, kan anordningen 10 plasseres i en fast, nedsenket posisjon ved hjelp av egnet forankring. Kraft-tilførselen 14 og den automatiske styreenhet 15 kan fjernplasseres ved et passende sted på land. Anordningen 10 plasseres i en slik posisjon at der hindres bevegelse av fisk (individer eller stimer) inn i inntakene. For å utvide innflytelsesområdet kan en oppstilling av anordninger 10 anvendes. I dette tilfellet kan en felles automatisk styreenhet 15 anvendes til å styre samtlige anordninger samtidig.

For anvendelser i forbindelse med leding eller tiltrekning, slik som for kommersiell fisking, kan anordningen 10 slepes neddykket under operasjon ved anvendelse av en passende slepemekanisme. Krafttilførselen 14 og den automatiske styring 15 kan fjernplasseres, slik som ombord på en båt eller flytende plattform.

En annen utførelsesform av oppfinnelsen er vist i fig. 10 og 11. Som skjematisk vist i fig. 10 omfatter denne utførelses-form en automatisk styreenhet 85 som opererer en signalgenerator 86. Signalgeneratoren 86 tilveiebringer et elektrisk signal som har diskret frekvens til en kraftil-førsel 87, hvis utmatning mates til en anordning 88 som har en vibrator 90 montert innenfor en omslutning 91 for å drive en utstrålende overflate 92. Omslutningen 91 tjener den samme hensikt som omslutningen 20 omtalt ovenfor, dvs. den gir en vanntett beholder for vibratoren 90 og er en undervanns akustisk utstråler.

Som vist i fig. 11 er vibratoren 90 festet til en utstrålende overflate 92 som er stivt understøttet om sin omkrets til omslutningen 91. Den utstrålende overflate 92 er koplet til et lavimpedansmedium, slik som luft, innenfor omslutningen 91, for å tillate overflaten 92 å gå i resonanssvingning når den drives av vibratoren 90. Ved denne løsning kan akustisk energi på effektiv måte sendes inn i vannet fra den utstrålende overflate 92, ettersom kansellering av vibrasjon fra den innvendige side av overflaten 92 hindres. Den utstrålende overflaten 92 kan også forsynes med en slagplate for å forsterke overflaten 92, slik som vist i fig. 4-9, men generelt vil varieringsmuligheten som er naturlig i vibratoren 90 til å generere passende signaler bety at en slag-flate vanligvis ikke behøves.

I den hensikt å frastøte fisk, kan anordningen 88 frembringe et akustisk signal av relativt lang varighet som har et lydtrykknivå av minst 0,5 kPa (0 til topp) ved ca. 3 meters avstand fra den utstrålende overflaten 92. Dette skjer ved å drive overflaten 92 på en av dens lavere ordens resonansvibrasjonsmodi som er kjent for å generere den største amplitudefor skyvn i ngen.

For tiltrekning eller leding av fisk, behøver lydtrykknivået som genereres av anordningen 88 ikke være så høyt som for frastøting. Den samme anordning 88 kan anvendes med for-skjellig frekvenser, innbefattende ikke-resonansfrekvenser, ganske enkelt ved å justere signalgeneratorens 86 frekvens.

Passende vibratorer 90 kan være hvilke som helst av et utvalg av kjente typer, innbefattende magnetostriktive, elektro-dynamiske, pneumatiske, piezoelektriske eller hydrauliske. Typen av vibratoren 90 som anvendes avhenger av hensikts-messigheten ved konstruksjonen, effekt og frekvensområdet som ønskes for en spesiell anvendelse.

Dimensjonene og materialet i omslutningen 91 som innbefatter den utstrålende overflaten 92 kan variere i avhengighet av de nødvendige frekvenser og signalresonanskarakteristika. Frekvenser i området 20 til 1000 Hz kan generelt tilveie-bringes ved bruk av en sylindrisk omslutning 91 i form av stålfat som har et volum av ca. 220 liter.

Slik som med anordningen 10 beskrevet ovenfor, kan anordningen 88 forankres på plass ved hjelp av forankringsmiddel 94 (fig. 10) eller kan slepes gjennom vannet. Den automatiske styreenheten 85, signalgeneratoren 86 og krafttil-førselen 87 er fortrinnsvis plassert på annet sted enn i vannet, fjerntbeliggende fra anordningen 88. Slik som med anordningen 10, kan omslutningen 91 settes under trykk til å kompensere for det omgivende statiske vanntrykket ved den ønskede nedsynkningsdybden. Lufttrykktilførselsmidler 36 er tilveiebragt til omslutning 91 for dette formål.

Strukturen av anordningen 88 tillater den å frembringe kontinuerlig, høye lydtrykknivåer med betydelig fleksibilitet for å forme lydkarakteristikkene. Som vist i fig. 12 kan det akustiske signalet som genereres av anordningen 88 være en serie av støt. I hvert støt vil det øyeblikkelige lydtrykket stige over omgivende inntil et stabilt nivå av resonans-oscillasjon nås. Dette nivå opprettholdes under en varighet Ti og reduseres tilbake til omgivelsesnivå inntil det neste støt inntreffer ved intervallet T£. Disse tidssekvenser styres av den automatiske styreenheten 85. Fortrinnsvis vil tiden være lang nok til å etablere full amplituderesonans av det akustiske signalet.

Når det føles ønskelig å opprettholde resonans, justeres signalgeneratoren 86 og den automatisk styreenheten 85 frekvensen av signalet for å ivareta variasjoner som bevirkes av varierende miljømessige betingelser eller andre faktorer. Denne justering kan gjennomføres ved bruk av en mikro-prosessor som er programmert eksempelvis på en avføler som gir informasjon om amplitudetilbakekopling.

Et typisk frekvensspektrum av lyden som genereres av anordning 88 er vist i fig. 13. Frekvensspekteret er satt til en serie av faste resonansvibrasjonsmodi som velges ved konstruksjon for det beregnete formål for anordingen 88.

Denne utførelsesform av oppfinnelsen kan anvendes alene eller i forbindelse med støtanordningen 10 ifølge oppfinnelsen. Anordningene 88 kan danne en del av en oppstilling av anordninger 10 og 88 plassert om et inntak eller annen konstruksjon som fisk skal støtes vekk fra. Det er viktig at anordningen 88 kan anvendes til å bestemme de lyskarakteri-stika som er mest effektiv for enten å frastøte eller tiltrekke fiskearter av interesse. Slik som med anordningen 10, kan anordningen 88 slepes gjennom vannet i den hensikt å tiltrekke fisk.

Claims (18)

1. Undervanns akustisk anordning for å frembringe en oppførsels-messig reaksjon hos fisk, omfattende en nedsenkbar akustisk vanntett omslutning (20), utstrålende overflatemiddel (16) som er stivt understøttet om sin omkrets i en vegg av omslutningen og definerer en utstrålende overflate, og drivmidler (25-35) innenfor omslutningen (20) som er i stand til å bevirke den utstrålende overflaten til å vibrere på sine resonansfrekvenser for å generere, når omhylningen er nedsenket, et akustisk signal under vann, karakterisert ved at omslutningen (20) er fylt med en gass, og at nevnte drivmidler (25-35) er i stand til å bevirke den utstrålende overflaten til å vibrere, slik at det akustiske signal som genereres under vann er i stand til å gi et topp lydtrykknivå av minst 0,5 kPa (0 til topp) ved en avstand av 3 meter fra den utstrålende overflaten, idet nevnte signal har en grunnfrekvenskomponent i området 20 til 1000 Hz og en flerhet av resonans og harmoniske frekvenser som er knyttet til nevnte grunnfrekvens, idet drivmidlene (25-35), den utstrålende overflaten og omslutningen (20) samvirker til å generere et akustisk signal som har frekvens- og lydtrykkkarakteristika som selektivt kan optimaliseres innenfor nevnte avstander til å frembringe den ønskete oppførsels-messige reaksjon.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å omfatte en automatisk styreenhet og en krafttilførsel for drivmidlet som er plassert fjerntliggende fra den vanntette omslutningen.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved dessuten å omfatte en signalgenerator for drivmidlet, idet signalgeneratoren er plassert fjerntliggende fra omslutningen.

4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den vanntette omslutningen er trykksatt med gass for å forbedre genereringen av lyd og for å balansere det eksterne statiske vanntrykk som den utsettes for.

5. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å omfatte en slagplate som er festet til den utstrålende overflaten for å avstemme det resultererende akustiske signalet og for å motta kraften fra drivmidlet.

6. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at drivmidlet omfatter: en støtende masse, middel for å lede massen til og fra den utstrålende overflaten , fjærmiddel for å tvinge massen mot den utstrålende overflaten, og en dreibar aktivator som har en kopling, idet aktivatoren samvirker med massen til å trekke den fra den utstrålende overflaten mot kraften av fjæren, idet koplingen er betjenbar til å tre ut av inngrep med aktivatoren for derved å frigjøre massen slik at den kan bevege seg langs føringsmidlet og så mot den utstrålende overflaten.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at den dreibare aktivatoren driver en endeløs kabel som har middel for å danne inngrep med samvirkende middel på massen, slik at massen kan trekkes vekk fra den utstrålende overflaten og frigjøres til å slå mot overflaten under innflytelsen av energi som leveres av fjærmidlet.

8. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at midlet for å lede massen er en arm som er festet ved en ende til massen og som er dreibart festet ved den motsatte enden til en øvre overflate av omslutningen.

9. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at drivmidlet omfatter: en støtende masse, en arm for å lede massen til og fra den utstrålende overflaten, idet nevnte arm er festet ved en ende til massen og er dreibart festet ved den motsatte enden til den øvre overflate av omslutning, og en dreibar aktivator som har en kopling, idet aktivatoren samvirker med massen eller armen til å trekke massen fra den utstrålende overflaten mot tyngdekraften, idet koplingen er betjenbar til å tre ut av inngrep med aktivatoren for derved å frigjøre massen slik at den kan slå mot den utstrålende overflaten.

10. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at drivmidlet omfatter: en støtende masse, middel for å lede massen til og fra den utstrålende overflaten , en arm som er dreibart forbundet ved en ende til massen og dreibart forbundet ved den andre enden til et hjul, hvorved rotasjon av hjulet bevirker massen til å bevege seg til og fra den utstrålende overflaten for derved å slå mot denne, en dreibar aktivator som er driftsmessig forbundet med et svinghjul og, en enkelt omdreiningskopling som er tilveiebragt mellom svinghjulet og hjulet, idet koplingen er i inngrep til å bevirke hjulet til å dreie med en energioverføring fra svinghjulet til massen.

11. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at drivmidlet omfatter: en støtende masse, en hydraulisk aktivator koplet til massen for å bevirke massen til å bevege seg mot og treffe den utstrålende overflaten, idet aktivatoren har middel for å bevege massen vekk fra overflaten når aktivatoren er under lavt hydraulisk trykk, og en hydraulisk akkumulator som er koplet til aktivatoren, idet akkumulatoren lastes med hydraulisk fluidum fra en pumpe og har en styreventil for å overføre trykk til aktivatoren for å bevirke massen til å treffe overflaten.

12. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at drivmidlet omfatter: en støtende masse, en pneumatisk aktivator koplet til massen for å bevirke massen til å bevege seg mot og å slå mot den utstrålende overflaten, idet aktivatoren har middel for å bevege massen vekk fra overflaten når aktivatoren er under lavt pneumatisk trykk, og en pneumatisk akkumulator som er koplet til aktivatoren, idet akkumulatoren lades med en gass fra en pumpe og har en styreventil for å overføre pneumatisk trykk til aktivatoren for å bevirke massen til å treffe den utstrålende overflaten.

13. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at drivmidlet omfatter: en transduser som har en støtende masse, og minst en ladningskondensator som er koplet til transduseren og til en elektrisk kraftkilde, idet nevnte kondensator har middel for å utlade lagret elektrisk energi til transduseren for å bevirke massen til støte mot den utstrålende overflaten.

14. Anordning som angitt i krav 13, karakterisert ved at transduseren er magnetostriktiv eller piezoelektrisk.

15. Anordning som angitt i krav 13, karakterisert ved at transduseren er festet til den utstrålende overflaten.

16. Anordning som angitt i krav 13, karakterisert ved at transduseren er bragt i litt avstand fra den utstrålende overflaten.

17. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at drivmidlet omfatter: en vibrator festet til den utstrålende overflaten, og en signalgenerator for vibratoren.

18. Anordning som angitt i krav 17, karakterisert ved at vibratoren kan være av magnetostriktiv, elektro-dynamisk, pneumatisk, piezoelektrisk eller hydraulisk type.