用來在水下環(huán)境中產(chǎn)生壓力波的系統(tǒng)的制作方法【專利摘要】用來產(chǎn)生壓力波以便在水面下的水下環(huán)境中進(jìn)行深水地震勘探的系統(tǒng)，該系統(tǒng)適于用來調(diào)查地殼下物體，為了尋找碳?xì)浠衔锖?或礦物的勘探目的。系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)自主水下運(yùn)載工具，這些運(yùn)載工具集群地獨(dú)立地和協(xié)調(diào)地組織，每個(gè)容納一個(gè)或更多個(gè)自主聲學(xué)海洋源，這些聲學(xué)海洋源具有自推進(jìn)沖擊活塞。這種系統(tǒng)由支持水面基站的系統(tǒng)服務(wù)，水面基站用于再補(bǔ)充、恢復(fù)動(dòng)作、檢查單個(gè)運(yùn)載工具和群的狀態(tài)、及維護(hù)。系統(tǒng)能夠使用常規(guī)和非常規(guī)自填充聲學(xué)海洋地震源。系統(tǒng)能夠再現(xiàn)從水面操作的常規(guī)源的效果。這里提出的、非常規(guī)類型的地震海洋源，能夠釋放高強(qiáng)度壓力波，該壓力波由兩個(gè)沖擊活塞的系統(tǒng)而產(chǎn)生，該系統(tǒng)當(dāng)操作時(shí)不消耗空氣，因?yàn)樗粚⒖諝饣蛄硪环N氣體分散到水中，并且在其運(yùn)行期間不產(chǎn)生裝置的質(zhì)量變化，并且允許調(diào)節(jié)發(fā)射聲波的振幅和持續(xù)時(shí)間、和發(fā)射頻譜的特性。【專利說明】用來在水下環(huán)境中產(chǎn)生壓力波的系統(tǒng)[0001]本發(fā)明是國(guó)際申請(qǐng)日為2010年5月14日、國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/EP2010/003048、中國(guó)國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?01080029192.9、發(fā)明名稱為“用來在水下環(huán)境中產(chǎn)生壓力波的系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)?！?br>技術(shù)領(lǐng)域：
】[0002]本發(fā)明涉及一種用來產(chǎn)生壓力波以便進(jìn)行在水下環(huán)境中操作的深水地震勘探的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有沖擊活塞的自主聲學(xué)海洋源。具體地說，它涉及一種裝配在自主水下運(yùn)載工具上的系統(tǒng)，這些自主水下運(yùn)載工具當(dāng)編隊(duì)航行并且按適當(dāng)同步而發(fā)射源時(shí)，再造常規(guī)氣槍陣列的相長(zhǎng)干涉的特定效果，允許在海洋環(huán)境中借助于自動(dòng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)地震勘探，尤其是在極地區(qū)域或難以到達(dá)的區(qū)域中，其中，例如，水面冰層的存在和/或波濤洶涌的海洋妨礙船舶的正常航行。[0003]常規(guī)地震海洋源(氣槍陣列)通過在高壓下空氣的瞬間釋放產(chǎn)生壓力波，這些壓力波能夠在水中傳播，并因此能夠在地殼中傳播。這些壓力波的特征在于可達(dá)240dB的振幅?！?br>背景技術(shù)：
】[0004]從運(yùn)載工具的觀點(diǎn)看，用于在海洋中的地震勘探的當(dāng)前技術(shù)基于水面船舶的使用，這些水面船舶既夾帶地震源又夾帶接收器系統(tǒng)，這些接收器系統(tǒng)適于用來捕獲由在海床下面的地質(zhì)組成反射的聲學(xué)信號(hào)；大功率聲源通常被供給以由船上壓縮機(jī)供給的壓縮空氣。[0005]如果海面結(jié)冰，并且/或者有壞天氣，則不能使用這些系統(tǒng)。[0006]如果結(jié)冰則基于振動(dòng)或沖擊源，如果沒有冰則基于在拖船上的系統(tǒng)，直接從海面產(chǎn)生聲波的系統(tǒng)，具有多種操作問題，并且在任何情況下都具有對(duì)于使用的強(qiáng)烈限制，這些限制與冰的厚度或海浪運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，這些限制必須保證操作的安全性。[0007]此外，已知技術(shù)的設(shè)備必須從基地運(yùn)輸?shù)煤苓h(yuǎn)，產(chǎn)生相當(dāng)大的利用成本。[0008]當(dāng)前使用的壓縮氣體聲源的另外缺點(diǎn)包括在如下事實(shí)中:它們的空氣要求是這樣的，如果這不直接從大氣中取得，則它們的實(shí)現(xiàn)變得極復(fù)雜和笨重，如果它們安裝在不與大氣相接觸的自主運(yùn)載工具上的話。【
發(fā)明內(nèi)容】[0009]這些和其它問題由本發(fā)明借助于一種用來產(chǎn)生壓力波的系統(tǒng)解決，該系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)自主水下運(yùn)載工具，這些自主水下運(yùn)載工具集群地組織，以便自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)在海洋環(huán)境中的深水地震勘探，特別是用在極地區(qū)域中，在該處，水面冰層的存在和/或不利的氣象條件妨礙正常航行，或者海洋船只難以接近。這根據(jù)本發(fā)明的第一方面借助于一種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)具有權(quán)利要求1和可能權(quán)利要求2至4的至少一項(xiàng)的特征。[0010]本發(fā)明的第二方面包括一種用來在海洋環(huán)境中產(chǎn)生壓力波的裝置，該裝置與權(quán)利要求5并且可能與權(quán)利要求6至8的至少一項(xiàng)相符。[0011]本發(fā)明的另外方面涉及一種按照權(quán)利要求10至12的至少一項(xiàng)用來產(chǎn)生壓力波的方法。[0012]本發(fā)明的系統(tǒng)借助于自推進(jìn)和自主導(dǎo)向聲學(xué)海洋源的使用，替換船舶的攜帶源的常規(guī)運(yùn)輸系統(tǒng)，主要目的在于，解決在這樣的區(qū)域中產(chǎn)生的問題，在這些區(qū)域中，例如由于冰的存在和/或波濤洶涌的海洋，常規(guī)運(yùn)載工具不能接近海面。[0013]這種系統(tǒng)在其一般結(jié)構(gòu)中，包括一個(gè)或更多個(gè)自主水下運(yùn)載工具、和與這些相關(guān)的水面基站系統(tǒng)，這些自主水下運(yùn)載工具集群地組織，每一個(gè)容納聲學(xué)地震海洋源，并且具有與常規(guī)系統(tǒng)的源(氣槍陣列)相似的整體作用，(即，各個(gè)地震源的幾何組織根據(jù)預(yù)定方案致動(dòng)，以便增大進(jìn)入的能量，使由于氣泡結(jié)合通過相長(zhǎng)干涉的諧振影響最小)。[0014]水面基站是用于再補(bǔ)給、回收作用、檢查單獨(dú)運(yùn)載工具和群的良好狀態(tài)、及維護(hù)的支持基站。[0015]本發(fā)明的重要部分包括聲學(xué)類型的革新地震海洋源，這些革新地震海洋源特別適于安裝在船上，這些海洋船只-它們不具有壓縮氣體的可得到外部供給源，能夠釋放高強(qiáng)度壓力波，該高強(qiáng)度壓力波由兩個(gè)沖擊活塞的系統(tǒng)產(chǎn)生，該系統(tǒng)為了其運(yùn)行不消耗空氣，并且沒有污染，因?yàn)樗粚⒖諝饣蛉魏纹渌鼩怏w釋放到水中，該系統(tǒng)在其運(yùn)行期間不產(chǎn)生裝置的質(zhì)量變化，并因此不改變其漂浮性能，該系統(tǒng)允許調(diào)節(jié)發(fā)出的聲波的振幅和持續(xù)時(shí)間，并因此允許調(diào)節(jié)發(fā)射頻譜的特性。【具體實(shí)施方式】[0016]本發(fā)明的系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)[0017]每個(gè)聲學(xué)地震源設(shè)計(jì)成小尺寸自主水下運(yùn)載工具的組成部分，該小尺寸自主水下運(yùn)載工具又形成一群運(yùn)載工具的一部分，其作用與常規(guī)陣列的作用等效，這些運(yùn)載工具的單個(gè)單元按外部視圖在圖1中示出，該單個(gè)單元的航行無需在船上的舵手或船員，因?yàn)槠浜叫杏勺灾鲗?dǎo)航系統(tǒng)和/或遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制。運(yùn)載工具包括兩個(gè)部分，動(dòng)力單元A裝有一個(gè)或更多個(gè)螺旋槳B(只有一個(gè)在圖1中示出)和構(gòu)造控制表面C，該動(dòng)力單元A借助于剛性、彈性、或松弛接頭H連接到聲源D上，該聲源D從擴(kuò)散器F發(fā)出壓力波，其具有構(gòu)造控制表面E。這種構(gòu)造的一種具體情形在圖2中示出，在該處，源D由動(dòng)力單元A拉動(dòng)，并且接頭H被縮減為一根或多根纜索的系統(tǒng)G。單獨(dú)的自主運(yùn)載工具根據(jù)幾何航行方案(群)按排列的不同數(shù)量而使用，這些幾何航行方案取決于地震獲取參數(shù)，這些地震獲取參數(shù)每次基于勘探作業(yè)的要求而確定。在圖3中給出了一個(gè)例子。[0018]所述類型的運(yùn)載工具在一種深度處完全浸沒地按隊(duì)形航行，這些運(yùn)載工具根據(jù)周圍環(huán)境條件，可與在冰層本身中人為產(chǎn)生的開口相對(duì)應(yīng)地，在冰層下面或降低在其下面，或者它們可在波浪運(yùn)動(dòng)的干涉區(qū)下面操作，或者它們可從支持運(yùn)載工具發(fā)射，該隊(duì)形的配置既取決于在船上實(shí)施的控制策略，又取決于為操作源所要求的幾何組織和方案，該深度足以避免結(jié)冰表面結(jié)構(gòu)和/或波浪運(yùn)動(dòng)的干涉，并且同時(shí)適于保證地震勘探的成功結(jié)果。這些運(yùn)載工具運(yùn)送聲源，這些聲源基于地理和技術(shù)獲取參數(shù)同步地致動(dòng)，這些地理和技術(shù)獲取參數(shù)根據(jù)預(yù)先建立的程序?qū)τ诳碧阶鳂I(yè)被處理。在航行期間，運(yùn)載工具借助于具有聲學(xué)和/或電磁支持的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)和/或經(jīng)電纜，交換與相關(guān)聲源的位置、速度、構(gòu)造、致動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)，以供給對(duì)于船隊(duì)的自動(dòng)導(dǎo)航和地震源的致動(dòng)和同步必需的信息，并且它們也將與運(yùn)行和控制屬性有關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿婊?。運(yùn)載工具可與水面基站機(jī)械地脫開，或者如有必要并且在特定情況下，船隊(duì)的一個(gè)或更多個(gè)運(yùn)載工具在航行期間借助于臍帶式管纜IR保持連接到它上，該臍帶式管纜IR包括遠(yuǎn)程通信和數(shù)據(jù)傳輸電纜、和用來將技術(shù)流體輸送到運(yùn)載工具的管線。在船隊(duì)的兩個(gè)運(yùn)載工具之間和這些之一對(duì)于站的最一般連接的代表在圖4中給出，圖4表示電磁發(fā)射天線M、用于聲傳送的夾帶的發(fā)射器/接收器L、經(jīng)纜管I的可能連接(其用于電或光信號(hào))、及可能的臍帶式管纜IR。[0019]水下運(yùn)載工具群因此沿為了區(qū)域的地理調(diào)查研究的預(yù)建立軌跡，運(yùn)送聲學(xué)地震海洋源的組合，該區(qū)域的范圍取決于群的運(yùn)載工具的自主能力。在數(shù)據(jù)獲取階段的結(jié)束處，運(yùn)載工具與在圖5中所示的可移動(dòng)基站相對(duì)應(yīng)地，在冰層和/或波浪運(yùn)動(dòng)的干涉層下面升高，該可移動(dòng)基站預(yù)先通過在結(jié)冰表面V上形成孔而被裝備、安裝，該孔容納包括圓筒形管Q的基站，在該圓筒形管Q中，有用于運(yùn)載工具的檢查空腔P，該檢查空腔P，如有必要，為了維修操作或?yàn)榱诉\(yùn)載工具的替換也允許運(yùn)載工具的抽取。如果沒有冰，則基站是完全漂浮的，并且借助于對(duì)于海底的錨定系統(tǒng)保持就位?；狙b有:發(fā)電組X，具有連結(jié)的壓縮機(jī)和泵，用于機(jī)載電池的再充電、和基站的可能加壓罐(例如Y和W)和運(yùn)載工具的再填充；數(shù)據(jù)記憶和處理系統(tǒng)R，從機(jī)載數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)下載；無線電基站S，具有天線T，用于與可能遠(yuǎn)程基站的空中通信，所述基站在陸地上；罐Y和W，用于技術(shù)流體，例如氣體、潤(rùn)滑液體及冷卻流體，用來允許運(yùn)載工具的動(dòng)力單元和聲源的機(jī)械元件的正確運(yùn)行。承擔(dān)電氣、機(jī)械及處理服務(wù)的全部纜索、管道及導(dǎo)管都聯(lián)接在單根總管U中，該單根總管U的端部自動(dòng)地鉤到服務(wù)總成(serviceunion)上,該服務(wù)總成在運(yùn)載工具的表面上。[0020]一系列操作因而在水面基站處實(shí)現(xiàn)，如:電能、氣體及技術(shù)流體的供給、用于從航行運(yùn)載工具獲取的數(shù)據(jù)的卸載的連接、在運(yùn)載工具上全部裝置和設(shè)備的效率狀態(tài)的控制操作、整個(gè)運(yùn)載工具通過空腔P的可能回收。[0021]基站也裝有水中遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，該水中遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)通過天線M基于電磁支持，并且/或者通過浸在水中的聲學(xué)發(fā)射器/接收器N是聲學(xué)的，來自/并且向著航行運(yùn)載工具。[0022]一旦在水面基站處的操作已經(jīng)完成，運(yùn)載工具就繼續(xù)它們?cè)谏钏械暮叫?，并且按照新軌跡，調(diào)查新區(qū)域。同時(shí)，水面基站被移走，并且由在水面上的操作人員向水下運(yùn)載工具的新停泊點(diǎn)運(yùn)送，并且安裝在那里，以便在新調(diào)查結(jié)束時(shí)提供船隊(duì)必需的物資。依次重復(fù)操作，直到已經(jīng)勘察了所關(guān)注的整個(gè)區(qū)域。[0023]地震源[0024]本發(fā)明的地震源，是為上文描述的運(yùn)載工具的船上安裝專門開發(fā)的緊湊源，并且是要包括在所提出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中的可行的源D。[0025]這個(gè)源包括缸體，在該缸體中，兩個(gè)活塞滑動(dòng):第一活塞以高速度推向第二活塞，該第一活塞叫做沖擊活塞，由高壓氣體驅(qū)動(dòng)，該高壓氣體由下文描述的適當(dāng)加壓系統(tǒng)供給，該第二活塞叫做泵活塞，位于離第一活塞的適當(dāng)距離處(所述距離是可調(diào)整的)，該第二活塞在與由沖擊活塞沖擊的表面相對(duì)的表面上，與海洋環(huán)境的水連通；沖擊活塞對(duì)于泵活塞的撞擊產(chǎn)生后者的高加速度，該泵活塞按這種方式，已經(jīng)開始其在圓筒形管外面的水的泵送運(yùn)行，釋放高強(qiáng)度壓力干涉，跟隨有壓力波，該壓力波由泵活塞在其運(yùn)行的剩余階段期間再次產(chǎn)生，在該剩余階段中，高壓氣體作用在沖擊活塞上，該沖擊活塞又推動(dòng)泵活塞。[0026]撞擊過程允許在沖擊器本身的自由運(yùn)行期間由氣體的膨脹產(chǎn)生的動(dòng)能積累在沖擊活塞中，這些動(dòng)能的一部分在撞擊中在非常短的時(shí)間內(nèi)釋放到泵活塞，該泵活塞已經(jīng)開始其泵送運(yùn)行。這允許在水中釋放非常高的壓力波峰，甚至比沖擊活塞的供給壓力高得多，擴(kuò)展了裝置的聲學(xué)激勵(lì)頻帶。[0027]泵活塞沿缸體的初始位置的調(diào)節(jié)定性地允許分配不同的壓力波。如果沖擊活塞在撞擊之前具有短自由行程，即泵活塞定位得靠近沖擊活塞，則由裝置產(chǎn)生的壓力波具有較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間、和較低波幅的初始?jí)毫Σǚ澹辉谶@種情況下，由氣體的膨脹釋放的能量集中在較低頻帶上。如果沖擊活塞在撞擊之前具有較長(zhǎng)自由行程，即泵活塞定位在離沖擊活塞一段距離處，那么產(chǎn)生的壓力波具有較短持續(xù)時(shí)間、和較高初始?jí)毫Σǚ澹⑶覛怏w膨脹能量集中在相對(duì)較高頻帶上。沖擊活塞因此具有雙重功能:通過將壓力波的波幅放大到相對(duì)于氣體的供給壓力甚至更高的值，調(diào)節(jié)壓力波的最大強(qiáng)度，該氣體作用在活塞上；和通過改變壓力波的聲發(fā)射頻譜，調(diào)節(jié)來自管的壓力波的發(fā)射的持續(xù)時(shí)間。[0028]沖擊活塞的供給壓力由預(yù)壓縮氣體罐供給，該預(yù)壓縮氣體罐始終保持在裝置內(nèi)，并且不釋放到水中，該預(yù)壓縮氣體罐放置成通過專用閥與圓筒形管連通，兩個(gè)活塞在該圓筒形管中滑動(dòng)；在_中包含的氣體在沖擊活塞的隔尚運(yùn)彳丁期間、和在沖擊活塞和栗活塞的耦合運(yùn)行期間膨脹，并且在以后階段利用高強(qiáng)(high-prevalence)泵被重新壓縮，該高強(qiáng)泵由電動(dòng)機(jī)致動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)由專用電池組供電。源因此是完全自主的，它不要求外部壓縮空氣源，因?yàn)樗冀K用相同的空氣質(zhì)量實(shí)現(xiàn)膨脹，并且用于壓力釋放的能量由電池組間接地供給，該電池組向泵供電，在各活塞之間的撞擊過程允許壓力波的釋放，這些壓力波的波幅也比在進(jìn)給罐中保持的壓力大得多。[0029]在本專利中描述的地震源特別適于加載在小尺寸自主水下運(yùn)載工具上，這些小尺寸自主水下運(yùn)載工具可在浸沒中航行。當(dāng)前采用的地震源-事實(shí)上它們稱作氣槍，直接在水中通過膨脹壓縮氣體產(chǎn)生壓力波，該壓縮氣體由在船上的適當(dāng)壓縮機(jī)供給，這些地震源具有如下限制:它們要求連續(xù)的空氣供給-壓縮機(jī)，并且產(chǎn)生聲波的氣泡分散在水中，結(jié)果是氣體的大量消耗。這些特性使得氣槍系統(tǒng)裝載在小尺寸水下航行器上不是最佳的，因?yàn)樗鼈儾荒芾眠B續(xù)空氣供給，該連續(xù)空氣供給用壓縮機(jī)處理，并且也因?yàn)轭A(yù)壓縮氣體的罐存儲(chǔ)，因?yàn)橹亓吭蚝团c顯著氣體消耗相關(guān)的妨礙，在這些運(yùn)載工具上是不實(shí)用的；此外，在氣槍的運(yùn)行期間，存儲(chǔ)罐的重量減小，從根本上改變運(yùn)載工具的漂浮狀態(tài)，并因此需要使用補(bǔ)償罐。[0030]在本專利申請(qǐng)中，地震源始終使用相同的氣體質(zhì)量，因?yàn)樗粚⑴蛎洑怏w釋放到水中，而是每次適當(dāng)?shù)刂匦聣嚎s它，通過專用活塞將水和空氣(或其它氣體)分離-該專用活塞用來產(chǎn)生壓力波(在其正向運(yùn)動(dòng)中)和重新壓縮氣體(在其反向運(yùn)動(dòng)中)，使用第二沖擊活塞，從而由于泵活塞的存在而不降低裝置的聲分配性能，提高聲波產(chǎn)生的快速性、和產(chǎn)生的最大壓力級(jí)，該最大壓力級(jí)甚至比像在氣槍中那樣通過與水直接接觸地膨脹空氣而得到的壓力級(jí)還要高。[0031]為了清楚起見，通過首先描述聲發(fā)射管的功能方案，并且然后在以后段落中，描述空氣和水的壓力供給系統(tǒng)-空氣和水進(jìn)給到發(fā)射管，最后描述用于活塞的致動(dòng)的電磁系統(tǒng)，而呈現(xiàn)本發(fā)明。[0032]所包括的標(biāo)題描述了在本發(fā)明的說明書中和在圖中出現(xiàn)的各種元件。[0033]聲發(fā)射管[0034]在這個(gè)段落中呈現(xiàn)的方案描述裝置的一個(gè)可行實(shí)施例，并且特別是描述了推力和聲發(fā)射管單獨(dú)的運(yùn)行，該推力和聲發(fā)射管按照8個(gè)階段操作，在每個(gè)運(yùn)行階段中介入的液壓和氣動(dòng)壓力供給系統(tǒng)在以后段落中描述。[0035]為了更清楚起見，在每個(gè)階段中致動(dòng)的管子和閥用較粗輪廓線標(biāo)記。所包括的標(biāo)題包括了裝置的各種元件的描述，其中，為了說明目的，壓力值和長(zhǎng)度指示在括號(hào)中。[0036]系統(tǒng)基本上包括圓筒形管8、和兩個(gè)活塞I和2，這兩個(gè)活塞I和2在圓筒形管8中滑動(dòng)，分別叫做沖擊活塞和泵活塞。沖擊活塞I由加壓氣體沿缸體8的部分9(推進(jìn)管)向泵活塞2推進(jìn)，該泵活塞2與海洋環(huán)境的水相接觸。在兩個(gè)活塞之間的撞擊產(chǎn)生非常強(qiáng)的壓力波，該壓力波沿缸體8的部分10(發(fā)射管)傳播，以便然后通過擴(kuò)散器11釋放到海洋環(huán)境中，該擴(kuò)散器11通過在管10與海洋環(huán)境之間的阻抗適應(yīng)，改進(jìn)裝置的聲學(xué)效率。撞擊跟隨有泵活塞2的運(yùn)行，該泵活塞2由沖擊活塞推動(dòng)，泵活塞2的運(yùn)行產(chǎn)生壓力波。當(dāng)活塞2到達(dá)行程端部時(shí)，系統(tǒng)將活塞帶回它們的原始位置，以允許新的聲發(fā)射。[0037]本發(fā)明的系統(tǒng)的功能細(xì)節(jié)在下文中提供。[0038]階段I(圖6):全部閥被初始關(guān)閉；將閥4打開，該閥4與例如200bar的高壓氣體管線(見下面)連通:將活塞I的左邊部分帶到高壓力，另一方面，右邊部分與推進(jìn)管9連通，該推進(jìn)管9初始處于低壓力，例如0.1bar，并且通過推進(jìn)腔室9產(chǎn)生的沖擊活塞I的加速度?；钊?在缸體8中由可解除插入(disinsertable)止擋件53保持就位,該可解除插入止擋件53防止它向沖擊活塞I后退，活塞2經(jīng)受壓力差，該壓力差存在于海洋環(huán)境-例如2bar(在管10中的初始?jí)毫?與在管9中施加的較低壓力-例如0.1bar之間。止擋件53在閥4的打開時(shí)除去(見圖7)，使泵活塞自由。后者經(jīng)受在環(huán)境9和10之間的壓差(例如1.9bar)，在與活塞I撞擊之前相對(duì)于活塞I的自由行程沿非常小的長(zhǎng)度后退，該活塞I另一方面，在大得多的壓差(約200bar)的作用下運(yùn)動(dòng)。[0039]可以提供與53相似的多于一個(gè)止擋件，這些止擋件沿圓筒形管8定位，能夠調(diào)節(jié)泵活塞的位置，并因此調(diào)節(jié)活塞I的自由行程和泵活塞2的泵送行程，因而也調(diào)節(jié)壓力發(fā)射和其范圍。它們的插入和解除插入的控制對(duì)于它們的全部能是同時(shí)的。[0040]階段2(圖7):結(jié)束沖擊器I在推進(jìn)管9中的推進(jìn)行程，使沖擊器I撞擊在泵活塞2上，并且開始沖擊器I和活塞2的聯(lián)合運(yùn)行，該沖擊器I和活塞2—體地運(yùn)動(dòng)。通過發(fā)射管10和擴(kuò)散器11向海洋環(huán)境12發(fā)射高壓脈沖波峰。[0041]階段3(圖8):活塞I和2由在推進(jìn)腔室9中產(chǎn)生的高壓推動(dòng)，引起水沿發(fā)射腔室10的泵送運(yùn)行，這些水通過擴(kuò)散器11排出，并被引入到海洋環(huán)境12中。水的劇烈泵送產(chǎn)生壓力波，直到活塞I和2抵靠止擋件16停止，這些止擋件16與發(fā)射管成一體。借助于這個(gè)階段，終止壓力波釋放功能。以后階段是用來定位活塞I和2、和推進(jìn)罐22的重新填充的那些階段，這些階段在如下段落中描述。[0042]階段4(圖9):關(guān)閉閥4，打開閥7以使高壓氣體(例如205bar)進(jìn)入截止器(cut-off)3的氣動(dòng)推進(jìn)腔室17，將閥13和15打開以使水流出，使截止器3運(yùn)行以與截止器的座18相接合，該座18位于發(fā)射腔室的端部處。[0043]因此關(guān)閉發(fā)射管10，防止與擴(kuò)散器11連通，并因此防止與海洋環(huán)境連通。[0044]階段5(圖10):關(guān)閉閥13和15;打開閥4以使空氣流出，打開閥6以使高壓水(例如205bar)進(jìn)入到發(fā)射腔室中，并且重新定位活塞1:活塞I和2—體地沿發(fā)射腔室10滑動(dòng)，直到它們到達(dá)活塞I的行程端部止擋件20。[0045]階段6(圖11):關(guān)閉閥6和4;打開閥14以使高壓水進(jìn)入到截止器3的液壓推進(jìn)腔室19中，并且重新定位同一截止器3，使閥7打開直到空氣完全流出，并且然后關(guān)閉閥7和14。[0046]階段7(圖12):打開閥5以使低壓空氣進(jìn)入，活塞I在行程端部處不動(dòng)，活塞2在發(fā)射管中低速運(yùn)動(dòng)，使推進(jìn)管排空并且將沖擊器2重新定位，直到它超越在發(fā)射管內(nèi)止擋件53的位置。插入止擋件53，如圖13中那樣。如果在沿圓筒形管的不同距離處有與53相似的幾個(gè)止擋件，則校準(zhǔn)閥5的打開時(shí)間，從而使活塞2能夠到達(dá)所需的相對(duì)停止位置。[0047]階段8(圖13):將閥5轉(zhuǎn)換到真空罐37上(見如下段落的方案)，以使空氣從推進(jìn)管9排空，并且恢復(fù)初始狀態(tài)(見階段I)。在管9和10之間的壓差使活塞2后退，直到它到達(dá)止擋件53的阻擋。[0048]用來致動(dòng)和重新定位截止器3的系統(tǒng)的可能變形包括:在腔室10的關(guān)閉階段中，液壓地致動(dòng)截止器3;通過閥7將高壓水(代替在前述方案中的高壓空氣)發(fā)送到液壓推進(jìn)腔室17中(并且不再是氣動(dòng)的)，所述閥現(xiàn)在包括兩路轉(zhuǎn)換(一路用于高壓水的進(jìn)入，另一路用于水到海洋環(huán)境中的流出)；及將保持彈簧21的系統(tǒng)(金屬的或氣體)容納在腔室19中(不再是液壓的)。在這種情況下，消除閥15和閥14二者以及它們的相關(guān)回路。[0049]以上描述的階段4和6可在階段4bis和6bis中按如下修改。[0050]階段4-bis(圖14):關(guān)閉閥4，打開在進(jìn)入到截止器3的液壓推進(jìn)腔室17中的高壓水進(jìn)入路徑上的閥7，打開閥13以使水流出，使截止器3運(yùn)行，直到與截止器的座18相接合并且壓縮保持彈簧21，該座18位于發(fā)射腔室的端部處，這些保持彈簧21容納在腔室19中。關(guān)閉閥7，以便保持截止器3與座18相接合。[0051]因此，發(fā)射管10被關(guān)閉，防止與擴(kuò)散器11連通，并因此防止與海洋環(huán)境連通。[0052]階段6-bis(圖15):關(guān)閉閥6和4，轉(zhuǎn)換閥7使排出出口進(jìn)入海洋環(huán)境中，截止器3在保持彈簧21的作用下移動(dòng)，排空液壓腔室17，返回到行程端部位置，并且重新打開發(fā)射管10。[0053]另外的變形涉及在活塞I和2之間的撞擊過程。在前述方案中，沖擊器I是簡(jiǎn)單的活塞，該活塞在撞擊之后，與泵活塞2—起繼續(xù)其膨脹行程，該膨脹行程由高壓氣體推動(dòng)?？尚械淖冃翁峁┮环N沖擊活塞，該沖擊活塞在撞擊之后，不與泵活塞一起繼續(xù)其運(yùn)行，而是允許加壓氣體，通過由撞擊致動(dòng)的專用閥的打開或通路跨接部，直接到達(dá)泵活塞2，只強(qiáng)迫后者在泵送行程中。[0054]類似沖擊活塞的可行實(shí)施例在圖16中描述。沖擊活塞包括如下兩件:[0055]-沖擊器殼體閥44,具有撞擊殼體48、桿49及截頭錐形閥50的頭部；[0056]-外殼活塞45(它在缸體8中運(yùn)行)，具有氣體的通路跨接部46、用于桿49的座47、及用于截頭錐形頭部50的座51。[0057]作為整體形成沖擊活塞I的裝配系統(tǒng)，在圖17中示出，在推進(jìn)構(gòu)造中并且在與泵活塞2的撞擊之前。殼體閥44容納在活塞45內(nèi)，并且這個(gè)相對(duì)于活塞45的表面的較大表面-該表面暴露于來自圖中左邊的高壓氣體，產(chǎn)生閥的關(guān)閉力，該閥借助于強(qiáng)迫進(jìn)入座51中的頭部50將跨接部46關(guān)閉。當(dāng)撞擊殼體48沖擊泵活塞2時(shí)，殼體閥44經(jīng)歷急劇減速，從而活塞45相對(duì)于殼體44滑動(dòng)，允許跨接部46打開，使氣體流出也進(jìn)入缸體8的部分到活塞45的右邊，如在圖18中所示的那樣。隨著件44和45不再關(guān)于這些保持壓差，它們結(jié)束它們與活塞2分離的運(yùn)行，而在閥4的供給壓力與在發(fā)射管中的壓力-該壓力初始等于海洋環(huán)境的壓力，之間存在的壓差現(xiàn)在保持在活塞2上，該活塞2已經(jīng)由撞擊加速。在發(fā)射管外的水的泵送階段因此在這種情況下僅發(fā)生在泵活塞2的部分上。除與下面描述的階段3相關(guān)的差別之外，全部剩余階段保持相同。[0058]因而構(gòu)思了關(guān)于活塞I的運(yùn)行的某些細(xì)節(jié):在階段5期間，活塞2與撞擊殼體48相對(duì)應(yīng)地推動(dòng)活塞1，從而在活塞I的運(yùn)動(dòng)中，為了到達(dá)行程端部止擋件20，在殼體44與外殼活塞45之間的相對(duì)位置是在圖18中所示的位置。最后，圖19表示一旦已經(jīng)到達(dá)止擋件20時(shí)系統(tǒng)的構(gòu)造，該止擋件20位于缸體8中。按這種方式，當(dāng)在階段I中時(shí)，通過閥4引入的高壓氣體通過孔52輸送到缸體8，強(qiáng)迫殼體閥44相對(duì)于活塞45滑動(dòng)，截頭錐形頭部51變得接合在座52中，因而關(guān)閉跨接部46?；钊缓笤趫D17中所示的構(gòu)造中，開始其通過管9的推進(jìn)行程。[0059]空氣和水壓力供給設(shè)備[0060]下文描述的功能方案涉及水和空氣壓力供給系統(tǒng)的可行實(shí)施例、以及始終采用相同空氣質(zhì)量的設(shè)備的使用，該水和空氣壓力供給系統(tǒng)用于根據(jù)上文描述的方案的地震源的運(yùn)行。方案涉及形成有截止器的發(fā)射管，該截止器具有在圖14和15中所表示的彈簧開口。[0061]加壓裝置基本上包括:第一罐22，包含在例如200bar下的加壓氣體，用來推進(jìn)沖擊活塞和泵活塞；第二罐23，叫做蓄能器，包含在稍高壓力下，例如205bar，的水和氣體，借助于在罐23中的水位調(diào)節(jié)保持在所需壓力下，該水位調(diào)節(jié)由高強(qiáng)水泵送組24控制。在罐23中的氣體起如下作用:重新填充罐22;通過在缸體8中活塞I的運(yùn)動(dòng)而重新壓縮氣體；使它返回到其與止擋件20相對(duì)應(yīng)的原始座；因而在包含在22中的氣體已經(jīng)膨脹以推進(jìn)活塞I和2之后，恢復(fù)在22中的原始?jí)毫?jí)(例如200bar)。[0062]這種運(yùn)行原理例如通過在圖20中呈現(xiàn)的加壓設(shè)備而得到。為了更清楚起見，參考發(fā)射管的前述工作階段，說明運(yùn)行的細(xì)節(jié)。[0063]在階段I中，罐22已經(jīng)在準(zhǔn)備通過閥4供給壓力的高壓(例如200bar)下。當(dāng)打開閥4時(shí)，氣體膨脹允許沖擊活塞I的推進(jìn)，并且在罐22中的壓力降低到最小值，當(dāng)兩個(gè)活塞在上文描述的階段2和3之后到達(dá)它們的行程端部時(shí)，達(dá)到該最小值。[0064]階段4是管10借助于截止器3的關(guān)閉階段。打開閥7，因而打開在液壓推進(jìn)腔室17與高壓水蓄能器23之間的連通，產(chǎn)生截止器的運(yùn)動(dòng)。在由截止器到達(dá)的行程端部處，閥7關(guān)閉，因而將截止器阻塞在其關(guān)閉位置中。[0065]階段5是推進(jìn)和泵送罐22的重新填充階段，并且也是活塞I的重新定位階段。閥6的打開將在發(fā)射管10與蓄能器23之間的連通打開:活塞I和2，在罐22-它在其最小壓力下(與其中包含的氣體的最大體積相對(duì)應(yīng))、與蓄能器23的最大壓力(與其中包含的氣體的最小體積相對(duì)應(yīng))之間存在的壓差下，一體地運(yùn)動(dòng)。將系統(tǒng)校準(zhǔn)，從而在罐23中的壓力始終大于在罐22中的壓力。在這種壓差下，活塞在管8中后退，氣體通過敞開的閥4，流到罐22中，因而將其壓力升高到它在階段I中具有的初始值，當(dāng)活塞I到達(dá)在止擋件20上的行程端部處時(shí)，達(dá)到該初始值。高壓水通過閥6臨時(shí)流出罐23，因而將在蓄能器23中的壓力降低到最小值，當(dāng)活塞I到達(dá)行程端部時(shí)，達(dá)到該最小值。[0066]罐22因此準(zhǔn)備供給新壓力脈沖。另一方面，罐23在比它在階段I中初始具有的壓力低的壓力下，并且具有也較低的水位。在蓄能器23中壓力和水位的恢復(fù)通過致動(dòng)高強(qiáng)泵的組24而實(shí)現(xiàn)，該高強(qiáng)泵的組24通過海水進(jìn)口25從海洋環(huán)境中吸入水，并且在閥6關(guān)閉的情況下，強(qiáng)迫它進(jìn)入罐23中，直到基于由傳感器29測(cè)量的壓力級(jí)，已經(jīng)恢復(fù)水和壓力的初始級(jí)，該傳感器29驅(qū)動(dòng)在泵馬達(dá)回路上的繼電器。[0067]這隨后是階段6-bis:在閥4和6關(guān)閉的情況下，打開最初關(guān)閉的閥7，并且通過轉(zhuǎn)換器，將腔室17置于與外部環(huán)境連通，在液壓推進(jìn)腔室17中包含的水在保持彈簧21的作用下流出，并且將截止器帶到打開位置。[0068]接著是階段7:打開閥5，并且將氣體罐38置于與推進(jìn)腔室9連通。在腔室9與管10之間的壓力差允許活塞沿缸體滑動(dòng)到所需位置。將初始?jí)翰钸m當(dāng)?shù)匦?zhǔn)。當(dāng)活塞2已經(jīng)到達(dá)最終位置時(shí)，同一活塞的阻塞通過止擋件53的插入而干預(yù)。[0069]接著是階段8:閥5轉(zhuǎn)換，將低壓罐37置于與推進(jìn)腔室連通，降低后者的壓力，及降低空氣的密度，以減小在活塞之間的撞擊階段中的氣墊效應(yīng)。[0070]作為這個(gè)較后階段的結(jié)果，在罐37中的壓力增大，并且罐38的壓力減小。傳感器42揭示在罐37中的壓力，并且在可校準(zhǔn)的閾值以上，它驅(qū)動(dòng)繼電器41，該繼電器41啟動(dòng)馬達(dá)39，該馬達(dá)39致動(dòng)壓縮機(jī)36，該壓縮機(jī)36通過從罐37吸入氣體，并且將它發(fā)送到罐38，通過將它在iiS37中降低并且將它在iil38中升聞，而重新建立初始?jí)毫χ怠0071]最后，在為了新壓力脈沖的供給而重新致動(dòng)裝置之前，系統(tǒng)通過壓力傳感器31確認(rèn)在罐22中的壓力是否是建立的壓力，并且如果作為泄漏的結(jié)果，它由于少量氣體損失而較低，則打開干燥器33的閥，這允許氣體從罐23到罐22的通過，這因而供給恢復(fù)空氣質(zhì)量，也致動(dòng)泵組24的啟動(dòng)，以便重新建立在蓄能器23中的壓力值，該蓄能器23在停止時(shí)在水面基站處用氣體適當(dāng)?shù)刂匦绿畛?。干燥?3消除殘余水，這些殘余水在推進(jìn)膨脹期間，可導(dǎo)致在閥4內(nèi)形成冰。[0072]活塞的電磁致動(dòng)系統(tǒng)[0073]通過電磁力可致動(dòng)沖擊器和泵活塞，對(duì)于沖擊活塞I的推進(jìn)單獨(dú)使用這種方法，或者這種方法與以上描述的氣動(dòng)和液壓致動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合。[0074]在原理上，缸體8如圖21所示，在這種情況下裝有與其一體的螺線管，該螺線管在推進(jìn)管9內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)具有磁力線54，也具有徑向分量，該螺線管包括感應(yīng)線圈55。沖擊活塞I又裝有銜鐵螺線管56，該銜鐵螺線管56具有始終與推進(jìn)管9的軸線重合的軸線。兩個(gè)螺線管可屬于相分離的電路，或者它們可串聯(lián)地連接。由電池59產(chǎn)生的、通過控制系統(tǒng)63調(diào)制的高安培電流，注入到螺線管55中，產(chǎn)生磁場(chǎng)的變化，該磁場(chǎng)變化在銜鐵螺線管56中感應(yīng)出電流，該銜鐵螺線管56因而通過與磁力線54相互作用，在銜鐵56上產(chǎn)生排斥洛倫茨力，該排斥洛倫茨力具有適于用來將活塞I沿推進(jìn)管9加速的軸向分量。當(dāng)螺線管串聯(lián)連接時(shí)，在螺線管56中的電流可借助于滑動(dòng)觸點(diǎn)收集，該螺線管56產(chǎn)生洛倫茨力。[0075]電磁推進(jìn)系統(tǒng)也可通過感應(yīng)軌道57產(chǎn)生，如在圖22中所示的那樣，該感應(yīng)軌道57包括兩個(gè)或更多個(gè)相鄰導(dǎo)體57，這些導(dǎo)體57叫做軌道，通過傳導(dǎo)銜鐵58連接，該傳導(dǎo)銜鐵58與沖擊活塞I裝配成一體，并且借助于電氣觸點(diǎn)與軌道57相接觸，這些電氣觸點(diǎn)通過軸承的滾珠或滾柱60產(chǎn)生，沖擊活塞I在該軸承上運(yùn)行。兩個(gè)導(dǎo)體軌道57在端部處饋電，這些端部位于同一側(cè)上具有相反極性，從而由電池64產(chǎn)生的電流注入到軌道中，并且通過銜鐵58引導(dǎo)到平行軌道，該銜鐵58通過導(dǎo)體滾珠60使電路閉合。在軌道中循環(huán)的電流誘發(fā)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)具有近似圓形磁力線，這些磁力線位于與軌道57的軸線正交的平面上，因而在銜鐵58上產(chǎn)生洛倫茨力，該銜鐵58與軌道57串聯(lián)電氣連接，并且與沖擊活塞I機(jī)械地成一體，因而沿推進(jìn)管9將該沖擊活塞I加速。也在這種情況下，有感應(yīng)線圈55，如在圖22中所示的那樣，然而，該感應(yīng)線圈55相對(duì)于前述情形具有小得多的匝數(shù)，因?yàn)樗挥糜诒没钊?的推進(jìn)階段，而只是用在其沿推進(jìn)管9的重新定位階段中，如下文描述的那樣。[0076]沖擊活塞I也可通過混合系統(tǒng)推進(jìn)，該混合系統(tǒng)具有與螺線管繞組系統(tǒng)相結(jié)合的軌道和銜鐵，從而在同一裝置中，有線圈55、以及螺線管56、軌道57，該線圈55具有高匝數(shù)，該軌道57具有銜鐵58。[0077]在沖擊活塞I的電磁致動(dòng)的情況下，由于它不必保證加壓空氣密封，所述這借助于滾柱或滾珠軸承60在推進(jìn)管中運(yùn)行,該滾柱或滾珠軸承60具有非常低的摩擦力,有利于裝置的機(jī)械效率，并且活塞I本身可完全開孔，并且具有比缸體8小的直徑，因而允許空氣穿過和繞過活塞I的通過，避免了由于在沖擊活塞與泵活塞之間的氣墊的存在，與活塞2的撞擊的衰減效應(yīng)，并且也允許沖擊活塞I在其行程中不與止擋件53干涉。在某些結(jié)構(gòu)實(shí)施例中，這不僅允許取消空氣和水加壓系統(tǒng)，而且也允許取消在推進(jìn)腔室9中的空氣抽吸系統(tǒng)，有利于使裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化和重量減輕。[0078]泵活塞2在借助于導(dǎo)體軌道運(yùn)行的情況下并且也在感應(yīng)線圈55的情況下，也都裝有感應(yīng)線圈61，該感應(yīng)線圈61設(shè)有比沖擊活塞I的匝數(shù)低得多的匝數(shù)，并且也可以裝有控制開關(guān)，該控制開關(guān)可以閉合，僅在泵送行程的端部處，允許電流從55在感應(yīng)線圈61上的循環(huán)，以在活塞2的重新定位必需的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生洛倫茨力，在此之后，受控制的開關(guān)重新斷開感應(yīng)線圈61的電路，使它不起作用。線圈61的作用事實(shí)上不是用于活塞2在泵送運(yùn)動(dòng)中的推進(jìn)，而是簡(jiǎn)單地在沿推進(jìn)管9的重新定位階段中，產(chǎn)生活塞2的唯一后退運(yùn)動(dòng)必需的、小得多的力。[0079]活塞I和2在它們已經(jīng)到達(dá)泵送行程端部之后的重新定位，通過在線圈55和/或軌道57中的電流的反向而發(fā)生，該線圈55和/或軌道57由控制器63和/或62驅(qū)動(dòng)，因而產(chǎn)生洛倫茨力的反向，其推動(dòng)活塞I和2，以在止擋件20的方向上沿缸體8重新上升。適當(dāng)定尺寸的活塞1，通過而不與止擋件53干涉，因?yàn)榛钊鸌的截面比缸體8的截面小，而活塞2由這些止擋件阻塞。系統(tǒng)因此準(zhǔn)備好新的聲發(fā)射。[0080]電磁致動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)于液壓氣動(dòng)致動(dòng)可具有進(jìn)一步簡(jiǎn)化，該簡(jiǎn)化包括截止器3和相關(guān)致動(dòng)電路的消除。[0081]最后，圖23表示例如用于沖擊活塞的混合推進(jìn)系統(tǒng)，該混合推進(jìn)系統(tǒng)具有氣動(dòng)致動(dòng)和電磁致動(dòng)兩者，該氣動(dòng)致動(dòng)通過高壓氣體的作用而工作，該高壓氣體通過閥4發(fā)送，該電磁致動(dòng)借助于線圈55和56而工作。在這種情況下，沖擊活塞是氣密活塞，如可在圖23中看到的那樣?；钊闹匦露ㄎ幌到y(tǒng)在這種情況下僅僅(甚至不是必需的)電磁地發(fā)生，排除通過閥5和相關(guān)加壓系統(tǒng)操作的階段7。與這種混合系統(tǒng)有關(guān)的加壓設(shè)備在圖24中示出，該加壓設(shè)備的運(yùn)行與在圖20中描述的運(yùn)行相同，然而，所示的混合系統(tǒng)缺少罐22，并且也沒有腔室10的截止系統(tǒng)。[0082]運(yùn)載工具的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述[0083]以上描述的系統(tǒng)、和具體地單個(gè)運(yùn)載工具，及其所載的設(shè)備、聲學(xué)地震海洋源及用于其致動(dòng)的裝置，在例如圖25中示出，圖25表示運(yùn)載工具的動(dòng)力單元A的縱向示意橫截面，在該動(dòng)力單元A中，也有在圖24中描述的設(shè)備的部分?？蓞^(qū)分出五個(gè)腔室:位于前頭部中的腔室，包含導(dǎo)向和控制系統(tǒng)65;腔室67，包含根據(jù)圖例的描述的繼電器電池和動(dòng)力控制器；腔室68，它容納機(jī)器室，并且具體地，容納泵24和壓縮機(jī)36以及相關(guān)馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)77，該電動(dòng)機(jī)77用來致動(dòng)推進(jìn)和操縱螺旋槳74，該推進(jìn)和操縱螺旋槳74借助于減速器72和傳動(dòng)軸73驅(qū)動(dòng)，螺旋槳74的管B與支撐翼片80成一體，該支撐翼片80通過執(zhí)行器75轉(zhuǎn)動(dòng)，以允許推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)定向，并且提高運(yùn)載工具的操縱能力；腔室69，它容納加壓罐，這些加壓罐根據(jù)以上描述和圖例的術(shù)語，用于到聲發(fā)射管的加壓氣體和水供給；閥腔室70，在其中裝配技術(shù)流體的控制閥，這些技術(shù)流體根據(jù)以上描述供給到發(fā)射管，和圖例的術(shù)語，全部末端管都離開所述腔室，這些末端管被引導(dǎo)到單元D，并且具體地說，是末端管T4、T5、T6、T7及Τ13，腔室70也容納伺服馬達(dá)71、和到海洋中的排水閥78，該伺服馬達(dá)71用來致動(dòng)舵C，該舵C繞軸線79轉(zhuǎn)動(dòng)，該排水閥78連接到閥7和13的轉(zhuǎn)換裝置上。[0084]圖26表明運(yùn)載工具的單元D、和接頭H的縱向橫截面，該單元D與上文描述的單元A相聯(lián)，該接頭H包括連接法蘭81、夾帶纜索84、介入在這些之間的抗沖擊阻尼器85、在纜索84與法蘭81之間的連接部83、及柔性波紋殼體82。壓力導(dǎo)管Τ4、Τ5、Τ6、Τ7及Τ13的末端及電氣末端Te55是可見的。另一方面，運(yùn)載工具的部分D,容納根據(jù)以上描述的聲學(xué)地震海洋源，并且具體地容納發(fā)射管，在該發(fā)射管中，沖擊活塞的推進(jìn)力部分地是氣動(dòng)類型的，并且部分地是借助于螺線管的電磁類型的，并且活塞的重新定位裝置是根據(jù)以上描述的液壓類型的。最后，舵E繞軸線87轉(zhuǎn)動(dòng)，該舵E由伺服馬達(dá)86致動(dòng)。[0085]圖27表示在航行構(gòu)造中的運(yùn)載工具的橫截面，以上描述的單元A和D由接頭H連接。[0086]圖28表示運(yùn)載工具的動(dòng)力單元A,該動(dòng)力單元A載有與以上具體描述的地震源不同的地震源。在這種情況下，在運(yùn)載工具的單元D中容納的地震源假定釋放到水中，技術(shù)流體、例如空氣和/或水，由容納在腔室69中的各種罐供給，為了說明目的，表示兩個(gè)罐，第一罐94和最后罐95，這些罐的分配由相應(yīng)閥97和98控制，僅示出了兩個(gè)閥，第一閥和最后閥，這些閥容納在腔室70中。在地震源操作期間技術(shù)流體到水中的釋放減輕了運(yùn)載工具，并因此改變了運(yùn)載工具在航行期間的漂浮狀態(tài)。罐90通過借助于泵89的作用而加載的重量而補(bǔ)償構(gòu)造，這些泵89由馬達(dá)26致動(dòng)，這些泵89通過海水吸口25將水從海洋環(huán)境泵送到罐90中，因而改變所載的水量92、和運(yùn)載工具的漂浮狀態(tài)，該運(yùn)載工具保持在中間漂浮狀態(tài)下。罐90裝有劃分隔板91，這些劃分隔板91用來限制液體在罐中的浮動(dòng)(液面晃動(dòng))，這些浮動(dòng)會(huì)干擾運(yùn)載工具的可驅(qū)動(dòng)性和穩(wěn)定性。罐90包含加壓氣體93，以允許水通過受控閥96從罐90排空，這允許水排放到海洋中，所述操作在停止時(shí)在水面基站處，借助于技術(shù)流體在罐中的重新加載而同時(shí)實(shí)現(xiàn)，這些罐容納在腔室69中。[0087]系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)的圖例:[0088]A動(dòng)力單元[0089]B螺旋槳[0090]C構(gòu)造控制表面[0091]D地震源[0092]E構(gòu)造控制表面[0093]F源擴(kuò)散器[0094]G拖纜系統(tǒng)[0095]H剛性、彈性或松弛的接頭[0096]I數(shù)據(jù)傳輸電纜[0097]IR用于與水面基站連接的臍帶式管纜[0098]L用于機(jī)載聲學(xué)信號(hào)的發(fā)射器/接收器[0099]M用于機(jī)載無線電發(fā)射的天線[0100]N服務(wù)基站的發(fā)射器/接收器[0101]O用于服務(wù)基站的無線電發(fā)射的天線[0102]P檢查空腔[0103]Q基站的管狀結(jié)構(gòu)[0104]R數(shù)據(jù)記憶和處理系統(tǒng)[0105]S服務(wù)基站從/向陸地基站的發(fā)射器/接收器[0106]T發(fā)射器S的天線[0107]U總管纜[0108]V冰層[0109]W、Y用于技術(shù)流體的罐[0110]X發(fā)電組[0111]Z數(shù)據(jù)傳輸電纜[0112]地震源圖例[0113]I沖擊活塞(例如，IOcm直徑)[0114]2泵活塞[0115]3截止器[0116]4高壓空氣進(jìn)入閥(例如，200bar)[0117]5低壓空氣進(jìn)入閥(例如，2bar)，用來重新定位活塞2，在真空罐上可轉(zhuǎn)換，用來從推進(jìn)腔室(例如，0.1bar)抽吸空氣[0118]6高壓水進(jìn)入閥(例如，205bar)[0119]7高壓空氣進(jìn)入閥(例如，200bar)[0120]8圓筒形管(例如，總體長(zhǎng)度2m)[0121]9沖擊器的推進(jìn)管[0122]10發(fā)射管[0123]11擴(kuò)散器[0124]12海洋環(huán)境(基準(zhǔn)壓力，例如2bar)[0125]13在截止器3的插入期間從發(fā)射管10的水流出閥(在航行水平處排放在海洋環(huán)境中)，對(duì)于高壓水進(jìn)入是可轉(zhuǎn)換的[0126]14高壓水進(jìn)入閥，進(jìn)入到截止器3的液壓推進(jìn)腔室19中(例如，200bar)[0127]15從截止器3的液壓推進(jìn)腔室19的水流出閥(在航行壓力下排放到海洋環(huán)境中)[0128]16泵活塞2在發(fā)射管10中的行程端部止擋件[0129]17截止器3的氣動(dòng)推進(jìn)腔室[0130]18截止器3在發(fā)射管10中的座[0131]19截止器3的液壓推進(jìn)腔室[0132]20沖擊活塞I在推進(jìn)管9中的行程端部止擋件[0133]21截止器的保持彈簧(4-bis、6-bis階段)[0134]22推進(jìn)氣體和泵送罐(例如，200bar)[0135]23高壓水蓄能器罐(例如，205bar)[0136]24高強(qiáng)泵送組[0137]25海水吸入水泵[0138]26用來致動(dòng)泵送組24的大功率電動(dòng)機(jī)[0139]27馬達(dá)26的供電電池[0140]28馬達(dá)26的致動(dòng)繼電器[0141]29壓力傳感器[0142]30繼電器控制信號(hào)線[0143]31壓力傳感器[0144]32繼電器控制信號(hào)線[0145]33氣體干燥器，在罐22中裝有氣體重新集成閥[0146]34閥干燥器33的控制信號(hào)線[0147]35繼電器控制信號(hào)線[0148]36小功率體積計(jì)量壓縮機(jī)[0149]37用來從推進(jìn)管9排空空氣的低壓罐[0150]38用來從發(fā)射管10排空水的超壓罐[0151]39用于壓縮機(jī)36的致動(dòng)的小功率電動(dòng)機(jī)[0152]40馬達(dá)39的饋電電池[0153]41用于馬達(dá)39的致動(dòng)的繼電器[0154]42壓力傳感器[0155]43繼電器41的控制信號(hào)線[0156]44殼體閥[0157]45殼體44的外殼活塞[0158]46氣體通路跨接部[0159]47桿49的外殼缸體[0160]48沖擊器殼體[0161]49閥桿[0162]50閥的截頭錐形頭部[0163]51頭部50的座[0164]52壓縮氣體加成跨接部[0165]53泵活塞2的可解除插入止擋件[0166]54由線圈55產(chǎn)生的磁力線[0167]55與缸體8(并且與推進(jìn)管9)成一體的感應(yīng)線圈[0168]56與沖擊器I成一體的感應(yīng)螺線管[0169]57感應(yīng)軌道[0170]58與沖擊活塞I成一體的傳導(dǎo)銜鐵[0171]59線圈55的供電電池[0172]60軸承的滾珠/滾柱[0173]61與泵活塞成一體的感應(yīng)線圈[0174]62軌道57的電流控制器[0175]63線圈55的電流控制器[0176]64軌道57的供電電池[0177]65導(dǎo)向和控制單元[0178]66用于電池重新充電、技術(shù)流體、數(shù)據(jù)下載的服務(wù)總成[0179]67電池腔室、繼電器、動(dòng)力控制器[0180]68機(jī)器室[0181]69空氣/水加壓罐腔室[0182]70閥腔室[0183]71用于舵致動(dòng)的電氣/液壓伺服馬達(dá)[0184]72舵[0185]73傳動(dòng)軸[0186]74推進(jìn)/操縱螺旋槳[0187]75用來轉(zhuǎn)動(dòng)方位螺旋槳B的電氣/液壓伺服馬達(dá)[0188]76用于到螺旋槳馬達(dá)77和船上電子設(shè)備的電力供給的電池[0189]77推進(jìn)/操縱螺旋槳74的致動(dòng)馬達(dá)[0190]78從閥7和13的排出海水[0191]79舵軸線[0192]80螺旋槳B的支撐翼片[0193]81接頭H的連接法蘭[0194]82防水彈性波紋殼體[0195]83拖纜接頭[0196]84拖纜[0197]85抗沖擊阻尼器[0198]86用于舵E的致動(dòng)的電氣/液壓伺服馬達(dá)[0199]87舵軸線E[0200]88螺旋槳77的饋電電池[0201]89補(bǔ)償罐的水泵[0202]90補(bǔ)償罐[0203]91防液面晃動(dòng)劃分隔板[0204]92補(bǔ)償水[0205]93加壓空氣[0206]94罐標(biāo)號(hào)1-電池的第一個(gè)-用于技術(shù)流體到源D的供給[0207]95罐標(biāo)號(hào)N-電池的最后一個(gè)-用于技術(shù)流體到源D的供給[0208]96來自補(bǔ)償罐的水排出閥[0209]97閥標(biāo)號(hào)I，用于技術(shù)流體到源D的供給[0210]98閥標(biāo)號(hào)N，用于技術(shù)流體到源D的供給【權(quán)利要求】1.一種用來產(chǎn)生壓力波以便在海洋環(huán)境中進(jìn)行深水地震勘探的裝置，包括缸體，該缸體限定軸線，并且在該缸體中設(shè)有沖擊活塞和泵活塞，每個(gè)活塞相對(duì)于所述軸線具有兩個(gè)相對(duì)側(cè)，這兩個(gè)相對(duì)側(cè)中的一個(gè)叫做撞擊側(cè)，各活塞沿與所述軸線相平行的方向滑動(dòng)、并且適于對(duì)著彼此沖擊，所述沖擊與相對(duì)的各所述撞擊側(cè)相應(yīng)，其中，所述泵活塞在與所述撞擊側(cè)相對(duì)的側(cè)上與海洋環(huán)境的水相接觸，其中，所述沖擊活塞在與所述泵活塞撞擊之前的行程長(zhǎng)度能被調(diào)節(jié)，以便改變所述裝置的聲發(fā)射特性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，設(shè)有氣體的壓力產(chǎn)生裝置，該氣體的壓力產(chǎn)生裝置適于抵靠所述泵活塞推進(jìn)所述沖擊活塞。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，氣體的壓力產(chǎn)生裝置包括預(yù)壓縮氣體罐，該預(yù)壓縮氣體罐始終保持在所述裝置中，并且不釋放到水中，該預(yù)壓縮氣體罐通過專用閥與缸體聯(lián)通，所述沖擊活塞和泵活塞在所述缸體中滑動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，設(shè)有產(chǎn)生裝置，該產(chǎn)生裝置構(gòu)造為用以產(chǎn)生洛倫茨電磁力，該產(chǎn)生裝置通過由與所述缸體成一體的電路和與所述活塞成一體的電路產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用來將所述沖擊活塞向所述泵活塞推進(jìn)。5.一種用來產(chǎn)生壓力波以便在水下環(huán)境中進(jìn)行深水地震勘探的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括能夠在水下和水面上航行的一個(gè)自主水下運(yùn)載工具或集群地組織的多個(gè)自主水下運(yùn)載工具，每個(gè)自主水下運(yùn)載工具機(jī)載地包含或夾帶一個(gè)或更多個(gè)地震源，所述地震源由根據(jù)權(quán)利要求1至4中的至少一項(xiàng)所述的裝置產(chǎn)生。6.根據(jù)上一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)載工具裝有自動(dòng)航行系統(tǒng)、機(jī)載數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、信息的相互交換裝置，這些信息與所述源的位置、速度、構(gòu)造、航行數(shù)據(jù)以及聲發(fā)射的同步有關(guān)，其中，數(shù)據(jù)流和控制信號(hào)經(jīng)電纜和/或在聲學(xué)支持設(shè)備上和/或在電磁支持設(shè)備上傳輸。7.根據(jù)前述權(quán)利要求5至6之一所述的系統(tǒng)，包括一個(gè)或更多個(gè)水面基站，這些水面基站用來向所述運(yùn)載工具供給技術(shù)服務(wù)，能夠安裝在冰上，如果沒有冰層，則也能夠漂浮在水面上，并且在所述水下運(yùn)載工具的浸沒期間在水面本身上運(yùn)動(dòng)，所述水面基站包括用于所述運(yùn)載工具的停泊處，用于電能、氣體及技術(shù)流體的供給，為了在航行期間在所述水下運(yùn)載工具上的裝置和設(shè)備的效率的狀態(tài)的控制操作以及遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的控制操作，所述運(yùn)載工具能夠與所述水面基站機(jī)械地脫開，或者如有必要并且在特定情況下，借助于臍帶式管纜保持連接到它上，該臍帶式管纜適于攜帶通信電纜和/或用于技術(shù)流體的管線。8.一種用來產(chǎn)生壓力波以便在海洋環(huán)境中進(jìn)行深水地震勘探的方法，借助于根據(jù)權(quán)利要求I至4至少一項(xiàng)所述的裝置執(zhí)行，包括如下步驟:a)通過氣體的壓力作用，抵靠所述泵活塞推進(jìn)所述沖擊活塞；b)所述泵活塞借助于與第一活塞沖擊那側(cè)相對(duì)的側(cè)，將壓力波傳遞到所述海洋環(huán)境的水；c)所述沖擊活塞繼續(xù)其與所述泵活塞成一體的行程。9.根據(jù)上一權(quán)利要求所述的方法，其中，在經(jīng)歷跟隨所述活塞的行程的膨脹之后，所述氣體借助于如下方式被重新壓縮:a)在蓄能器罐中積累的壓力能量，該蓄能器罐包含氣體和液體，并且其中，能量借助于泵的系統(tǒng)被供給，所述泵注入液體，壓縮其中包含的氣體；b)沖擊活塞和泵活塞二者的后退運(yùn)動(dòng)，該后退運(yùn)動(dòng)在與相對(duì)于與發(fā)射罐的氣體的膨脹階段相關(guān)的方向相反的方向上、沿所述缸體發(fā)生，所述泵活塞的運(yùn)動(dòng)通過液體的壓力作用而產(chǎn)生，所述液體包含在所述蓄能器罐中，在所述蓄能器罐中，借助于所述泵的作用，相對(duì)于在所述發(fā)射罐中力的值，將壓力保持在較高值下。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，作用在所述沖擊活塞上的氣體的壓力作用由預(yù)壓縮氣體罐提供，該預(yù)壓縮氣體罐始終保持在所述裝置中，并且不釋放到水中，該預(yù)壓縮氣體罐通過專用閥與缸體聯(lián)通，所述沖擊活塞和泵活塞在所述缸體中滑動(dòng)；在罐中包含的氣體在沖擊活塞的隔離運(yùn)行期間、和在沖擊活塞和泵活塞的耦合運(yùn)行期間膨脹，并且在以后階段利用高強(qiáng)泵被重新壓縮，該高強(qiáng)泵由電動(dòng)機(jī)致動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)由專用電池組供電?！疚臋n編號(hào)】G01V1/38GK103941291SQ201410191933【公開日】2014年7月23日申請(qǐng)日期:2010年5月14日優(yōu)先權(quán)日:2009年5月26日【發(fā)明者】A·卡爾卡特拉,D·卡爾卡格尼,S·C·L·桑德羅尼申請(qǐng)人:艾尼股份公司