Когерентный источник звука для морской сейсморазведки - RU2017134099A

1. Подводный звукоизлучатель для формирования изменяющихся со временем по гармоническому закону форм волны, содержащий:

множество поршней, приводимых в действие генератором электромагнитной силы, имеющим компоненты, содержащие статор, якоря, электрические катушки и постоянные магниты, причем упомянутое множество поршней и упомянутые компоненты генератора электромагнитной силы предназначены для создания механической и магнитной симметрии относительно геометрического центра подводного звукоизлучателя, чтобы, по существу, подавлять реактивные нагрузки, возникающие, когда множество поршней приводится в действие, причем упомянутый статор и упомянутые якоря имеют магнитные полюсы, которые используют конусообразную геометрию для уменьшения возвращающей силы магнитной пружины между магнитными полюсами.

2. Подводный звукоизлучатель по п. 1, в котором генератор электромагнитной силы опирается на принцип переменного магнитного сопротивления и использует суперпозицию магнитных потоков AC и DC, генерируемых электрическими катушками и постоянными магнитами, расположенными в статоре для создания на якорях динамических сил, которые, по существу, линейно зависят от тока AC, подаваемого на электрические катушки.

3. Подводный звукоизлучатель по п. 1, в котором каждый якорь имеет физическое соединение с поршнем, размер которого позволяет генерировать звуковые волны без кавитации, причем упомянутое физическое соединение содержит вал, поддерживаемый линейными подшипниками.

4. Подводный звукоизлучатель по п. 1, дополнительно содержащий контроллер с обратной связью и встроенный фильтр адаптивной компенсации для уменьшения механической добротности основного резонанса, связанного с агрегатами, содержащими один из множества поршней и один из якорей, согласования отклика множества упомянутых агрегатов, и гарантирования, что излучаемый сигнал дальнего поля из массива упомянутых подводных звукоизлучателей, по существу, эквивалентен суперпозиции всех элементов массива, действующих синфазно с идентичной интенсивностью источника.

5. Подводный звукоизлучатель по п. 1, дополнительно содержащий систему компенсации давления, использующую газ высокого давления, регулируемого системой управления с обратной связью для выравнивания статической нагрузки на множество поршней, обусловленной погружением в воду, причем упомянутый газ высокого давления поступает из множества накопительных резервуаров, расположенных в непосредственной близости к упомянутому подводному звукоизлучателю, причем упомянутые накопительные резервуары содержат средство для добавления газа высокого давления из внешне расположенного источника после опустошения накопительных резервуаров.

6. Подводный звукоизлучатель по п. 1, дополнительно содержащий средство для точной регулировки статического положения агрегата, содержащего один из множества поршней и один из якорей, с использованием системы управления с обратной связью, которая подает смещение DC на одну и ту же электрическую катушку в качестве сигнала возбуждения AC.

7. Подводный звукоизлучатель по п. 1, в котором упомянутый подводный звукоизлучатель содержится в цилиндрическом корпусе, находящемся в, по существу, нейтрально плавучем гидродинамическом буксируемом теле, содержащем управляющие поверхности, используемые системой управления с обратной связью для регулировки глубины погружения и угла крена.

8. Подводный звукоизлучатель по п. 1, в котором упомянутое множество поршней использует одну или более из плоской, конической и выпуклой геометрий.

9. Подводный звукоизлучатель по п. 1, в котором упомянутые якоря и упомянутый статор состоят из пластин, выполненных из одной или более из текстурованной кремнистой стали и кобальтовой стали, причем упомянутые постоянные магниты используют один или более из неодим-железо-борного состава и самарий-кобальтового состава, и упомянутые электрические катушки используют провод, имеющий одно или более из круглого, квадратного и прямоугольного поперечных сечений.

10. Массив подводных звукоизлучателей для формирования изменяющихся со временем по гармоническому закону форм волны, содержащий:

множество упомянутых подводных звукоизлучателей, каждый из которых содержит:

множество поршней, приводимых в действие генератором электромагнитной силы, имеющим компоненты, содержащие статор, якоря, электрические катушки и постоянные магниты, причем упомянутое множество поршней и упомянутые компоненты генератора электромагнитной силы предназначены для создания механической и магнитной симметрии относительно геометрического центра подводного звукоизлучателя, чтобы, по существу, подавлять реактивные нагрузки, возникающие, когда множество поршней приводится в действие, причем упомянутый статор и упомянутые якоря имеют магнитные полюсы, которые используют конусообразную геометрию для уменьшения возвращающей силы магнитной пружины между магнитными полюсами; и

несущий кабель-трос, который соединяет упомянутый подводный звукоизлучатель с судном, передает электрическую мощность и газ под давлением на подводный звукоизлучатель и обеспечивает среду дуплексной передачи данных для маршрутизации команд с судна на подводный звукоизлучатель и сообщения состояния оборудования на судно.

11. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором каждый из упомянутых подводных звукоизлучателей дистанционно управляется процессором, расположенным на судне, и локально управляется процессором, расположенным в каждом элементе массива, причем упомянутые процессоры действуют в режиме главный-подчиненный.

12. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором генератор электромагнитной силы опирается на принцип переменного магнитного сопротивления и использует суперпозицию магнитных потоков AC и DC, генерируемых электрическими катушками и постоянными магнитами, расположенными в статоре для создания на якорях динамических сил, которые, по существу, линейно зависят от тока AC, подаваемого на электрические катушки.

13. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором каждый якорь имеет физическое соединение с поршнем, размер которого позволяет генерировать звуковые волны без кавитации, причем упомянутое физическое соединение содержит вал, поддерживаемый линейными подшипниками.

14. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором упомянутые подводные звукоизлучатели дополнительно содержат контроллер с обратной связью и встроенный фильтр адаптивной компенсации для уменьшения механической добротности основного резонанса, связанного с агрегатами, содержащими один из множества поршней и один из якорей, согласования отклика множества упомянутых агрегатов, и гарантирования, что излучаемый сигнал дальнего поля из массива упомянутых подводных звукоизлучателей, по существу, эквивалентен суперпозиции всех элементов массива, действующих синфазно с идентичной интенсивностью источника.

15. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором упомянутые подводные звукоизлучатели дополнительно содержат систему компенсации давления, использующую газ высокого давления, регулируемого системой управления с обратной связью для выравнивания статической нагрузки на множество поршней, обусловленной погружением в воду, причем упомянутый газ высокого давления поступает из множества накопительных резервуаров, расположенных в непосредственной близости к упомянутому подводному звукоизлучателю, причем упомянутые накопительные резервуары содержат средство для добавления газа высокого давления из внешне расположенного источника после опустошения накопительных резервуаров.

16. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором упомянутые подводные звукоизлучатели дополнительно содержат средство для точной регулировки статического положения агрегата, содержащего один из множества поршней и один из якорей, с использованием системы управления с обратной связью, которая подает смещение DC на одну и ту же электрическую катушку в качестве сигнала возбуждения AC.

17. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором каждый из упомянутых подводных звукоизлучателей содержится в цилиндрическом корпусе, находящемся в, по существу, нейтрально плавучем гидродинамическом буксируемом теле, содержащем управляющие поверхности, используемые системой управления с обратной связью для регулировки глубины погружения и угла крена.

18. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором упомянутое множество поршней использует одну или более из плоской, конической и выпуклой геометрий.

19. Массив подводных звукоизлучателей по п. 10, в котором упомянутые якоря и упомянутый статор состоят из пластин, выполненных из одной или более из текстурованной кремнистой стали и кобальтовой стали, причем упомянутые постоянные магниты используют один или более из неодим-железо-борного состава и самарий-кобальтового состава, и упомянутые электрические катушки используют провод, имеющий одно или более из круглого, квадратного и прямоугольного поперечных сечений.