УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ КАБЕЛЯ
DEVICE AND METHOD FOR SUPPRESSION OF DYNAMIC BEHAVIOUR OF CABLE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Варианты осуществления предмета изучения, раскрытого в данном документе, в целом, относятся к устройству и способу для подавления динамического поведения кабеля.
Уровень техники
[0002] Электромеханический кабель может быть кабелем, таким как, например, морская сейсмическая коса (также называемая сейсмоприемной косой), включающая в себя компоненты датчиков, кабели для передачи данных, кабели для передачи энергии и улучшающие прочность и улучшающие плавучесть компоненты, размещенные в одном кабеле. Морская сейсмическая коса может быть электромеханическим кабелем, используемым для сбора данных о природе и составе земли под водной поверхностью с помощью технологий построения сейсмических изображений. Морская сейсмическая коса, или сейсмоприемная коса, может быть предназначена для того, чтобы уменьшать гидродинамический шум индуцированного потока. Например, морская сейсмическая коса может быть цилиндрической.
[0003] Фиг. 1 изображает примерную систему морской сейсмической косы в эксплуатации. Морское судно 101, включающее в себя узел 102 вводного буксира, может разворачивать и буксировать электромеханические кабели 103 на или под поверхностью воды. Электромеханические кабели 103 могут быть любой подходящей длины и могут быть изготовлены из более коротких соединенных секций 106 электромеханического кабеля, которые могут также быть любой подходящей длины. Например, электромеханический кабель 103 может быть длиной несколько километров, при этом каждая секция 106 имеет длину, например, от 75 до 200 метров. Секция 106 могут быть отсоединяемыми друг от друга. Электромеханический кабель 103 может быть, например, морской сейсмической косой или сейсмоприемной косой. Системы построения сейсмических изображений могут использовать более одного электромеханического кабеля 103. Электромеханические кабели 103 могут быть развернуты как одна секция 106, линейная последовательность секций 106 или как горизонтально смещенная последовательность секций 106, создающая поле обнаружения.
[0004] Секции 106 электромеханических кабелей 103 могут включать в себя различные компоненты 104 датчиков. Компоненты 104 датчиков могут быть, например, гидрофонами, геофонами, акселерометрами, электромагнитными датчиками, оптическими датчиками, датчиками силы тяжести или их комбинацией и могут быть распределены с регулярными интервалами вдоль электромеханических кабелей 103. Внешняя оболочка вокруг электромеханического кабеля 103 может быть, например, полиуретановой оболочкой и может быть гладкой для того, чтобы минимизировать шум в компонентах 104 датчиков. Плавучий материал может содержаться в электромеханическом кабеле 103 и может помогать удерживать уровень электромеханического кабеля 103 над или под водой.
[0005] Сейсмический источник 108 может быть использован, чтобы создавать ударную волну с помощью любого подходящего способа генерации акустической энергии. Сейсмический источник может включать в себя одну или более воздушных пушек или вибрирующих элементов. При проведении акустического исследования ударная волна может быть отражена геологическими объектами морского дна и захвачена посредством компонентов 104 датчиков. Вибрации, исходящие из головной части поля действия сейсмоприемной косы (или зоны охвата сейсмоприемной косы) 110, рядом с морским судном 101, могут засорять сейсмические сигналы, измеряемые посредством компонентов 104 датчиков. Модули 109 радиальной виброизоляции могут быть размещены между узлом 102 буксировки и электромеханическими кабелями 103, в головной части поля 110 действия сейсмоприемной косы, для того, чтобы смягчать передачу шума вибрации. Существует несколько типов модулей 109 радиальной виброизоляции, которые могут быть использованы в электромеханических кабелях 103 в головной части поля 110 действия сейсмоприемной косы. Каждый из доступных типов модулей 109 радиальной виброизоляции может включать в себя одну удлинительную секцию с ослаблением вибрации, которое происходит вследствие сложного коэффициента упругости модуля 109 радиальной виброизоляции. Модули 109 радиальной виброизоляции могут быть разработаны, чтобы ослаблять вибрацию в диапазоне частот 2-250 Гц, который может быть обычным в сейсморазведочных работах.
[0006] Электромеханические кабели 103 могут, каждый, включать в себя одно или более устройств позиционирования, также известных как регуляторы 107 глубины погружения. Регуляторы 107 глубины погружения могут включать в себя поверхности управления, которые могут быть использованы, чтобы позиционировать электромеханические кабели 103. Например, регуляторы 107 глубины погружения могут быть использованы, чтобы поддерживать электромеханические кабели 103, к которым они прикреплены, в известной и управляемой позиции относительно других электромеханических кабелей 103. Регуляторы 107 глубины погружения способны перемещать электромеханические кабели 103. Электромеханические кабели могут также включать в себя присоединенные восстанавливающие узлы, которые могут быть устройствами, закрепленными на наружных сторонах электромеханических кабелей 103, которые могут включать в себя датчики (датчики давления), которые наблюдают за тем, когда электромеханические кабели 103 проходят данную глубину. Восстанавливающие узлы могут включать в себя надувной фрагмент, который может надуваться, если электромеханический кабель 103 погрузился слишком глубоко в воду, вынуждая электромеханический кабель 103 всплывать назад к поверхности, где он может быть извлечен.
[0007] Поскольку электромеханические кабели 103 разворачиваются в вязкой текучей среде, например, воде, электромеханические кабели 103 подвергаются воздействию энергии как от антропогенных источников, такой как энергия, передаваемая через узел 102 буксира, или энергия от двигательной установки морского судна 101, так и от природных источников, таких как движение волн и погода. Энергия от этих источников может снижать качество сейсмических данных, записываемых посредством компонентов 104 датчиков, поскольку они могут сталкиваться с сигналом от акустической энергии, отраженной от морского дна. Таким образом, сигнал, измеренный посредством компонентов 104 датчиков электромеханического кабеля 103, может быть разделен на две части, "сигнал", принадлежащий геофизической структуре морского дна, и "шум", который может быть захвачен от других антропогенных или природных источников. Сигнал является желательным, в то время как шум загрязняет сигнал.
[0008] Существующие аппаратные средства подавления шумов, такие как модули 109 радиальной виброизоляции, которые сконцентрированы в головной части поля 110 действия сейсмоприемной косы, между узлом 102 буксировки и электромеханическими кабелями 103, не выполняют или могут не обеспечивать достаточный уровень снижения шума. Причем, поскольку устройства, которые работают в таком широком диапазоне частот, например, 2-250 Гц, типично являются результатом компромисса, приносят в жертву эксплуатационные характеристики в одной частотной области, чтобы обрабатывать другую. "Шум", испытываемый электромеханическими кабелями 103, может быть как пространственно зависимым, изменяющимся в зависимости от позиции в поле 110 действия сейсмоприемной косы, так и частотно зависимым. Таким образом, существует необходимость в устройстве и способе подавления динамического поведения кабеля (также называемого смягчением вибрации), которые устраняют больше шума, чем существующие устройства, и, таким образом, преодолевают проблемы, упомянутые выше.
Сущность изобретения
[0009] В различных вариантах осуществления устройство и способ предоставляются для смягчения вибрации. Устройство содержит одну или более настроенных упругих секций, имеющих сложный коэффициент упругости и приспособленных, чтобы ослаблять вибрации; и соединитель головной части, приспособленный, чтобы соединять устройство для смягчения вибрации к компоненту электромеханического кабеля или буксировочному узлу. Одна из одной или более настроенных упругих секций соединяется с соединителем головной части с помощью интерфейса из материала с высоким импедансом.
[0010] Согласно конкретному аспекту, устройство приспосабливается, чтобы ослаблять вибрации, испытываемые секцией по меньшей мере одного электромеханического кабеля зоны охвата сейсмоприемной косы для проведения сейсмического исследования, упомянутая секция по меньшей мере  одного электромеханического кабеля содержит по меньшей мере один компонент датчика для сбора сейсмических данных. Устройство конфигурируется, чтобы соединяться с упомянутой секцией по меньшей мере одного электромеханического кабеля и располагаться рядом с упомянутой секцией по меньшей мере одного электромеханического кабеля на основе вычислений, выполненных перед сбором сейсмических данных.
[0011] Согласно другому конкретному аспекту, одна или более настроенных упругих секций содержат одно или более из пружины, демпфера и вязкоупругого материала, упомянутая одна или более настроенных упругих секций приспосабливается, чтобы ослаблять вибрации в указанном частотном диапазоне. Указанный частотный диапазон, в котором устройство для смягчения вибрации ослабляет вибрации, основывается на силах, испытываемых выбранным местоположением на электромеханическом кабеле в зоне охвата сейсмоприемной косы.
[0012] Согласно другому конкретному аспекту, устройство дополнительно содержит одну другую настроенную упругую секцию; и межмодульный соединитель. Одна другая настроенная упругая секция присоединяется к первому концу межмодульного соединителя с помощью интерфейса из материала с высоким импедансом, и при этом одна из одной или более настроенных упругих секций присоединяется ко второму концу межмодульного соединителя с помощью интерфейса из материала с высоким импедансом. Интерфейс из материала с высоким импедансом приспосабливается, чтобы создавать высокоимпедансное несоответствие, которое препятствует передаче энергии с помощью одного или более физический свойств, содержащих плотность и упругость и вариации в геометрии соединения.
[0013] Согласно другому конкретному аспекту, одна из одной или более настроенных упругих секций имеет длину, отличную от одной другой настроенной упругой секции.
[0014] Согласно другому конкретному аспекту, одна другая настроенная упругая секция приспособлена, чтобы ослаблять вибрации в указанном частотном диапазоне, который отличается от указанного частотного диапазона для одной из одной или более настроенных упругих секций.
[0015] Согласно другому конкретному аспекту, упомянутые одна или более настроенных упругих секций содержат по меньшей мере одну секцию для подавления движения по меньшей мере одна секция для подавления движения включает в себя секцию подавления осевого движения; и секция подавления осевого движения содержит оборудование для ослабления осевых колебаний в электромеханическом кабеле. Оборудование конфигурируется, чтобы создавать отклоняющуюся кривую жесткости.
[0016] Согласно другому конкретному аспекту, оборудование для ослабления осевых вибраций содержит одну или более пружин; стержень; и камеру. Одна или более пружин размещаются на стержне в камере так, что движение поршня по направлению к основанию камеры сжимает пружины между поршнем и основанием камеры.
[0017] Согласно другому конкретному аспекту, устройство дополнительно содержит соединение штекерного типа; и соединение гнездового типа. Камера располагается между соединением штекерного типа и соединением гнездового типа. Стержень механически связывается с одним из соединения штекерного типа и соединения гнездового типа, отверстие камеры механически связывается с другим из соединения штекерного типа и соединения гнездового типа, и движение соединения штекерного типа от соединения гнездового типа вызывает сжатие одной или более пружин.
[0018] Согласно другому конкретному аспекту по меньшей мере одна секция для подавления движения дополнительно содержит секцию подавления сгибающего и вращательного движения для ослабления поперечных и вращательных вибраций в электромеханическом кабеле. Секция подавления сгибающего и вращательного движения содержит изгиб.
[0019] Согласно другому конкретному аспекту, изгиб является многоосным изгибом лучевого типа, содержащим два или более множеств изгибов, при этом изгиб является упругим многоосным изгибом. Два из двух или более множеств изгибов соединяются друг с другом под углом по меньшей мере 90 градусов.
[0020] Согласно другому конкретному аспекту по меньшей мере одна секция для подавления движения, располагается в секции электромеханического кабеля. Секция электромеханического кабеля дополнительно содержит по меньшей мере один компонент датчика, или в модуле радиальной виброизоляции электромеханического кабеля.
[0021] В различных вариантах осуществления предоставляется способ подготовки устройства для смягчения вибрации. Способ содержит этапы определения сил, испытываемых в выбранном местоположении электромеханического кабеля; определение частот для вибраций, вызванных силами в выбранном местоположении электромеханического кабеля; выбора одной или более настроенных упругих секций на основе определенных частот, так, чтобы ослаблять по меньшей мере фрагмент вибраций, вызванных силами в выбранном местоположении электромеханического кабеля, чтобы уменьшать шум, испытываемый компонентом датчика электромеханического кабеля. Способ также содержит этапы соединения одной или более выбранных настроенных упругих секций с помощью по меньшей мере одного интерфейса из материала с высоким импедансом, чтобы формировать устройство для смягчения вибрации; и размещения устройства для смягчения вибрации в выбранном местоположении вдоль электромеханического кабеля.
[0022] Согласно конкретному аспекту, способ дополнительно содержит определение сил, испытываемых во втором выбранном местоположении электромеханического кабеля; определение частот для вибраций, вызванных силами во втором выбранном местоположении электромеханического кабеля; выбор одной или более настроенных упругих секций на основе определенных частот для выбранного второго местоположения; соединение одной или более выбранных настроенных упругих секций с помощью по меньшей мере одного интерфейса из материала с высоким импедансом, чтобы формировать второе устройство для смягчения вибрации; и установку второго устройства для смягчения вибрации во втором выбранном местоположении на электромеханическом кабеле.
[0023] Согласно другому конкретному аспекту, способ содержит этап подготовки настроенной упругой секции, который содержит следующие этапы: определение сил, испытываемых электромеханическим кабелем; определение диапазона натяжения для вибраций в электромеханическом кабеле, вызванных силами, испытываемыми электромеханическим кабелем; выбор по меньшей мере одной или более пружин, чтобы создавать отклоняющуюся кривую жесткости на основе определенных диапазонов натяжения и один или более изгибов на основе определенных сил; и установка любой из выбранных одной или более пружин и одного или более изгибов в корпусе, чтобы формировать упомянутую настроенную упругую секцию.
[0024] В различных вариантах осуществления устройство и способ предоставляются для подавления динамического поведения кабеля через нелинейные изгибы. Устройство для подавления динамического поведения кабеля включает в себя по меньшей мере одну секцию для подавления движения, при этом по меньшей мере одна секция включает в себя секцию подавления осевого движения; и секция подавления осевого движения содержит оборудование для ослабления осевых вибраций в электромеханическом кабеле. Оборудование конфигурируется, чтобы создавать отклоняющуюся кривую жесткости.
[0025] В другом варианте осуществления существует способ подготовки изолятора динамического поведения кабеля, способ включает в себя определение сил, испытываемых электромеханическим кабелем; определение диапазона натяжения для вибраций в электромеханическом кабеле, вызванных силами, испытываемыми электромеханическим кабелем; выбор по меньшей мере одного из: одной или более пружин на основе определенных диапазонов натяжения и одного или более изгибов на основе определенных сил; и установку любой из выбранных одной или более пружин и одного или более изгибов в корпусе, чтобы формировать узел смягчения вибрации.
[0026] В еще одном варианте осуществления предоставляется устройство для подавления динамического поведения кабеля, которое включает в себя соединение штекерного типа, приспособленное, чтобы соединяться с первым компонентом электромеханического кабеля; соединение гнездового типа, приспособленное, чтобы соединяться со вторым компонентом электромеханического кабеля; секцию подавления осевого движения, расположенную между соединением штекерного типа и соединением гнездового типа и содержащую по меньшей мере одну пружину, размещенную на стержне и приспособленную, чтобы ослаблять осевые вибрации в электромеханическом кабеле, при этом стержень механически связывается либо с соединением штекерного типа, либо с соединением гнездового типа, и приспосабливается, чтобы сжимать по меньшей мере одну дисковую пружину, когда соединение штекерного типа и соединение гнездового типа оттягиваются друг от друга; и секцию подавления сгибающего и вращательного движения, расположенную между соединением штекерного типа и соединением гнездового типа и содержащую по меньшей мере один осевой изгиб и приспособленную, чтобы ослаблять вращательные и поперечные вибрации в электромеханическом кабеле.
[0027] В различных вариантах осуществления устройство и способ предоставляются для ослабления вибрации посредством последовательной оптимизации импеданса. Устройство для ослабления вибрации включает в себя одну или более настроенных упругих секций, имеющих совокупный коэффициент упругости и приспособленных, чтобы ослаблять вибрации в указанном частотном диапазоне; и соединитель головной части, приспособленный, чтобы соединять устройство для ослабления вибрации к компоненту электромеханического кабеля или буксировочному узлу. Одна из одной или более настроенных упругих секций соединяется с соединителем головной части с помощью интерфейса из материала с высоким импедансом.
[0028] В другом варианте осуществления представляется зона охвата сейсмоприемной косы для проведения сейсмического исследования, которая включает в себя секцию, содержащую по меньшей мере один компонент датчика для сбора сейсмических данных; и узел смягчения вибрации, приспособленный, чтобы ослаблять вибрации, испытываемые секцией, при этом узел смягчения вибрации соединяется с секцией. Узел смягчения вибрации располагается рядом с секцией на основе вычислений, выполненных перед сбором сейсмических данных.
[0029] В еще одном варианте осуществления представляется способ подготовки узла смягчения вибрации. Способ включает в себя определение сил, испытываемых в выбранном местоположении электромеханического кабеля; определение частот вибраций, вызванных силами в выбранном местоположении электромеханического кабеля; выбор одной или более настроенных упругих секций на основе определенных частот; соединение одной или более выбранных настроенных упругих секций с помощью по меньшей мере одного интерфейса из материала с высоким импедансом, чтобы формировать узел смягчения вибрации; и размещение узла смягчения вибрации в выбранном местоположении вдоль электромеханического кабеля.
Краткое описание чертежей
[0030] Сопровождающие чертежи, которые объединены в и составляют часть спецификации, иллюстрируют один или более вариантов осуществления, и вместе с описанием объясняют эти варианты осуществления. На чертежах:
[0031] Фиг. 1 изображает примерную систему морской сейсмической косы в эксплуатации;
[0032] Фиг. 2 изображает примерный изолятор динамического поведения кабеля;
[0033] Фиг. 3 изображает примерный фрагмент изолятора динамического поведения кабеля (также называемый настроенной упругой секцией), включающего в себя камеру, стержень и дисковые пружины;
[0034] Фиг. 4 изображает примерный многоосный изгиб;
[0035] Фиг. 5a изображает примерную дисковую пружину;
[0036] Фиг. 5b изображает примерный вид в разрезе дисковой пружины;
[0037] Фиг. 6 изображает примерный электромеханический кабель с изоляторами динамического поведения кабеля;
[0038] Фиг. 7a и 7b изображают примерные графики, представляющие динамические характеристики изолятора динамического поведения кабеля.
[0039] Фиг. 8 изображает примерную процедуру для подготовки изолятора динамического поведения кабеля.
[0040] Фиг. 9 изображает примерную процедуру для подготовки изолятора динамического поведения кабеля.
[0041] Фиг. 10 изображает примерную процедуру для подготовки узла смягчения вибрации, также называемого устройством для смягчения вибрации, с помощью последовательной оптимизации импеданса.
[0042] Фиг. 11 изображает примерный узел смягчения вибрации;
[0043] Фиг. 12 изображает примерную систему морской сейсмической косы с узлами смягчения вибрации;
[0044] Фиг. 13 изображает примерную зону охвата сейсмоприемной косы, которая использует узлы смягчения вибрации.
Подробное описание изобретения
[0045] Нижеприведенное описание примерных вариантов осуществления ссылается на прилагаемые чертежи. Идентичные номера ссылок на различных чертежах идентифицируют идентичные или аналогичные элементы. Нижеприведенное подробное описание не ограничивает изобретение. Вместо этого, объем изобретения задается посредством прилагаемой формулы изобретения. В различных вариантах осуществления, которые иллюстрированы на Фиг. 2-9, изолятор динамического поведения кабеля (также называемый настроенной упругой секцией) включен в электромеханический кабель для подавления динамического поведения кабеля через нелинейные одно- и/или многоосные изгибы.
[0046] Ссылка по всей спецификации на "один вариант осуществления" или "вариант осуществления" означает, что отдельный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена по меньшей мере в один вариант осуществления раскрытого предмета изучения. Таким образом, появление фраз "в одном варианте осуществления" или "в варианте осуществления" в различных местах в этой спецификации не обязательно всегда обращается к одному и тому же варианту осуществления. Дополнительно, конкретные признаки, структуры или характеристики могут быть комбинированы любым надлежащим образом в одном или более вариантов осуществления.
[0047] Как обсуждалось выше, существующие аппаратные средства для подавления шума, такие как модули 109 радиальной виброизоляции, концентрируются на головной части поля 110 действия сейсмоприемной косы, между узлом 102 буксировки и электромеханическими кабелями 103. Это размещение может быть основано на предположении, что основной источник зарождения вибрации кабеля предшествует головной части поля 110 действия сейсмоприемной косы, и что поперечное и осевое движение в электромеханических кабелях 103 возникает от осевого движения электромеханических кабелей 103. Однако, было замечено, что шум, формируемый впереди головной части поля 110 действия сейсмоприемной косы, может быстро затухать, а шум, захватываемый компонентами 104 датчиков электромеханического кабеля 103, может порождаться с помощью регуляторов 107 глубины погружения, а также восстанавливающих узлов или других существующих узлов, которые присоединяются к электромеханическим кабелям 103. Также было замечено, что регуляторы 107 глубины погружения, восстанавливающие узлы или другие узлы могут привносить шум по всем осям перемещения электромеханических кабелей 103, включающим в себя x, y, z и оси вращения. Таким образом, новое устройство необходимо для устранения шума, а также позицию новых или существующих устройств необходимо приспосабливать к характеристикам сейсмоприемной косы.
[0048] В этом отношении, Фиг. 2 изображает изолятор 200 динамического поведения кабеля (также называемый настроенной упругой секцией). Изолятор 200 динамического поведения кабеля может включать в себя соединения 201 и 202 штекерного и гнездового типа и корпус 210, который может содержать секцию 203 подавления осевого движения и/или секцию 208 подавления сгибающего и вращательного движения. Соединения 201 и 202 штекерного и гнездового типа могут предоставлять возможность изолятору 200 динамического поведения кабеля соединяться с любым из компонентов электромеханического кабеля 103, таким как секции 106 с компонентами 104 датчиков и регуляторы 107 глубины погружения. Например, изолятор 200 динамического поведения кабеля может быть соединен с одним из регуляторов 107 глубины погружения и с одной из секций 106 по длине одного из электромеханических кабелей 103 с помощью соединений 201 и 202 штекерного и гнездового типа. Альтернативно, изолятор 200 динамического поведения кабеля может быть соединен между двумя последовательными секциями 106. В одном применении изолятор 200 динамического поведения кабеля может быть соединен между секцией 106 и узлом 102 буксировки на Фиг. 1. В еще одном применении два или более изолятора 200 динамического поведения кабеля соединяются друг с другом перед соединением с секциями. В еще одном применении изолятор 200 динамического поведения кабеля может быть встроен в одну или более секций 106 сейсмоприемной косы или в модуль 109 радиальной виброизоляции.
[0049] Корпус 210 может быть любым подходящим корпусом, из любого подходящего материала и любой подходящей формы для морского использования. Например, корпус 210 может быть цилиндрической полиуретановой оболочкой. Корпус 210 может покрывать секцию 203 подавления осевого движения и секцию 208 подавления сгибающего и вращательного движения. Корпус 210 может быть гибким и растягиваемым, предоставляющим возможность некоторого движения компонентов изолятора 200 динамического поведения кабеля.
[0050] Секция 203 подавления осевого движения может включать в себя любое подходящее оборудование для подавления осевого движения в изоляторе 200 динамического поведения кабеля. Например, секция 203 подавления осевого движения может включать в себя дисковые пружины 204, размещенные вдоль стержня 205, имеющего поршень 207, внутри камеры 206. Отметим, что стержень 205 не является уплотнительным элементом 206 и не должен иметь внешний диаметр, который соответствует внутреннему диаметру камеры 206. Другими словами, внешний диаметр поршня 207 может быть, по существу, меньше внутреннего диаметра камеры 206. Стержень 205 может быть присоединен, или механически привязан, к соединению 201 штекерного типа или соединению 202 гнездового типа, например, посредством сварки или прикрепления болтами к соединению 201 штекерного типа или соединению 202 гнездового типа, так что движение соединения 201 штекерного типа или соединение 202 гнездового типа может быть передано стержню 205. Камера 206 может быть присоединена, или механически привязана, к соединению 201 штекерного типа или соединению 202 гнездового типа, смотря по тому, какое присоединено к стержню 205, так что движение соединения 201 штекерного типа или соединения 202 гнездового типа может передаваться камере 206. Стержень 205 и камера 206 могут быть непосредственно присоединены к соединению 201 штекерного типа и соединению 202 гнездового типа, или могут быть опосредованно связаны с соединением 201 штекерного типа и соединением 202 гнездового типа, например, будучи присоединенными к части изолятора 200 динамического поведения кабеля, которая, в свою очередь, присоединяется к соединению 201 штекерного типа и соединению гнездового типа. Стержень 205 может быть вставлен в камеру 206, со сдвигом стержня 205, идущим через имеющее соответствующий размер отверстие в основании камеры 206. Стержень 205 и камера 206 могут быть изготовлены из любого подходящего материала и могут быть в любой подходящей форме для использования в корпусе 210 изолятора 200 динамического поведения кабеля. Например, стержень 205 и камера 206 могут быть цилиндрическими.
[0051] Дисковые пружины 204 могут быть любого подходящего размера и изготовлены из любого подходящего материала, включающего в себя металлы и композиты, и могут иметь кривую прогиба, которая является нелинейной и отклоняющейся, как обсуждается позже относительно Фиг.7a. Любое число дисковых пружин 204 может быть размещено вдоль стержня 205 любым подходящим образом, например, параллельно, последовательно, или в любой их комбинации. Например, число и размещение дисковых пружины 204, используемых в изоляторе 200 динамического поведения кабеля, может зависеть от природы, длины, диаметра и т.д. электромеханического кабеля 103, к которому изолятор 200 динамического поведения кабеля может быть присоединен, и местоположения присоединения. Другими словами, изолятор 200 динамического поведения кабеля имеет способность "настройки", которая может быть использована оператором сейсмического исследования, чтобы добиваться лучшего уменьшения/ослабления шума, распространяющегося вдоль сейсмоприемной косы.
[0052] Стержень 205 и камера 206 могут быть размещены так, что движение соединения 201 и 202 штекерного и гнездового типа друг от друга может вызывать сжатие дисковых пружин 204. Например, изолятор 200 динамического поведения кабеля может испытывать натяжение, которое может тянуть соединение 202 гнездового типа от соединения 201 штекерного типа. Камера 206, присоединенная к соединению 202 гнездового типа, может также перемещаться от соединения 201 штекерного типа. Это может приводить в результате к тому, что основание камеры 206 сжимает дисковые пружины 204, начиная с дисковых пружин 204, ближайших к соединению 201 штекерного типа. Когда соединение 201 штекерного типа перемещается от соединения 202 гнездового типа, стержень 205 может перемещаться с соединением 201 штекерного типа, что может вынуждать поршень 207 сжимать дисковые пружины 204, начиная с дисковых пружин 204, ближайших к соединению 202 гнездового типа. Дисковые пружины 204, стержень 205 и камера 206 могут иметь крайне низкий коэффициент упругости (как обсуждается позже), в то же время все еще имея способность поддерживать высокие натяжения, такие как обнаруженные в электромеханическом кабеле 103. Действие дисковых пружин 204, стержня 205 и камеры 206 могут служить, чтобы пресекать передачу осевого движения через изолятор 200 динамического поведения кабеля, например, ослабляя осевые вибрации, передаваемые через электромеханический кабель 103 вследствие натяжения, вызванного посредством буксировки электромеханического кабеля 103 и волочения электромеханического кабеля 103. Это может уменьшать шум, испытываемый компонентами 104 датчиков. Любая другая подходящая форма пружины может также быть использована вместо дисковых пружин 204.
[0053] Секция 203 подавления осевого движения может также использовать демпферы, чтобы препятствовать свободной вибрации вдоль продольной оси. Путь течения между наборами Белвилла может управляться и наполняться соответствующей жидкостью. Выбор фрикционного материала может быть включен в точки скольжения, чтобы реализовывать кулоновское затухание.
[0054] Секция 208 подавления изгибающего и вращательного движения может включать в себя любое подходящее оборудование для подавления вращательного движения и изгибания в изоляторе 200 динамического поведения кабеля. Например, секция 208 подавления изгибающего и вращательного движения может включать в себя многоосный изгиб 209. Многоосный изгиб 209 может быть 3-осным изгибом с низкой изгибной жесткостью в одном направлении, более высокой изгибной жесткостью в других двух направлениях и может поддерживать большие осевые растягивающие нагрузки. Два или более комплекта изгибов, ориентированных минимум под 90 градусов друг к другу, могут быть использованы в многоосном изгибе 209. Это может предоставлять возможность многоосному изгибу предотвращать сгибание, или поперечное движение, несмотря на ориентацию изолятора 200 динамического поведения кабеля. Многоосный изгиб 209 может также ослаблять вращательное движение. Многоосный изгиб 209 может быть изготовлен из любого подходящего материала. Действие многоосного изгиба 209 может предотвращать передачу сгибающего и вращательного движения через изолятор 200 динамического поведения кабеля, например, ослабляя вибрации от сгибающего и вращательного движения, передаваемого от одного из регуляторов 107 глубины погружения сейсмоприемной косы, уменьшая шум, испытываемый компонентами 104 датчиков. Секция 208 подавления сгибающего и вращательного движения может также использовать фрикционные накладки для кулоновского затухания, и наполненные жидкостью баллоны или мешки могут обеспечивать вязкое затухание.
[0055] Изолятор 200 динамического поведения кабеля может также включать в себя датчики 211. Датчики 211 могут быть любыми подходящими датчиками или инструментами для наблюдения за эксплуатационными характеристиками изолятора 200 динамического поведения кабеля. Например, изолятор 200 динамического поведения кабеля может включать в себя, в корпусе 210, любую комбинацию датчиков 211, которые могут быть, например, акселерометрами, чтобы измерять ускорение, датчиками сил для измерения силы и тензодатчиками для измерения натяжения в изоляторе 200 динамического поведения кабеля.
[0056] Фиг. 3 изображает примерный фрагмент изолятора динамического поведения кабеля, включающий в себя камеру, стержень и дисковые пружины. Фрагмент изолятора 300 динамического поведения кабеля, используемый в секции 203 подавления осевого движения, может включать в себя камеру 301, стержень 302 с поршнем 303 и дисковые пружины 304. Дисковые пружины 304 могут быть размещены любым подходящим образом вдоль стержня 302. Например, несколько пар дисковых пружин 304 могут быть размещены вдоль стержня 302, при этом каждая пара включает в себя две дисковые пружины 304 последовательно, соприкасающихся на их основании. Стержень 302 может быть вставлен в камеру 301, так что дисковые пружины 304 могут быть сжаты между дном камеры 301 и поршнем 303 на основе движения либо камеры 301, либо стержня 302.
[0057] Фиг. 4 изображает примерный многоосный изгиб. Отметим, что может быть использован одноосный изгиб. Многоосный изгиб 400 может быть, например, изгибом лучевого типа и может включать в себя комплекты 401 и 402 изгибов. Комплекты 401 и 402 изгибов могут быть ориентированы минимум под углом 90 градусов относительно друг друга и могут в комбинации гасить вращательное движение и сгибание. Многоосный изгиб 400 может включать в себя любое число комплектов изгибов, ориентированных аналогично комплектам 401 и 402 изгибов.
[0058] Фиг. 5a изображает примерную дисковую пружину. Дисковая пружина 500 для использования с изолятором 200 динамического поведения кабеля может быть в любой подходящей форме и может быть изготовлена из любого подходящего материала. Например, дисковая пружина 500 может включать в себя отверстие любого подходящего размера на узком конце и любую подходящую окружность вокруг, базирующуюся на более широком конце. Дисковая пружина 500 может быть чашеобразной, так что дисковая пружина 500 поддерживает почти однообразную толщину между более широким концом и более узким концом. Когда две дисковых пружины 500 размещаются последовательно, с соприкасающимися более широкими концами, касание может быть выполнено на конце более широкого конца. Когда дисковая пружина 500 сжимается, либо с более широкого конца, либо более узкого конца, дисковая пружина 500 может сплющиваться, приводя отверстие более узкого конца по направлению к более широкому концу и вынуждая дисковую пружину 500 становиться более плоской по форме, когда дисковая пружина 500 сжимается.
[0059] Фиг.5b изображает примерный вид в разрезе дисковой пружины. Дисковая пружина 500 может иметь толщину 501 и высоту 502. Высота 502 может быть расстоянием, которое дно нижнего конца дисковой пружины 500 проходит, в то время как сжимается, прежде чем дисковая пружина 500 становится плоской. Толщина 501 может быть равномерной или почти равномерной толщиной дисковой пружины 500 от более широкого конца к более узкому концу. Толщина 501 и высота 502 дисковой пружины 500 может определять форму кривой прогиба для дисковой пружины 500, которая может указывать, как дисковая пружина 500 ослабляет осевое движение. Чем больше соотношение между высотой 502 и толщиной 501, тем более отклоняющейся нагрузка по сравнению с кривой растяжения для дисковой пружины 500 может быть. Крутизна кривой прогиба для дисковой пружины 500 является коэффициентом упругости для дисковой пружины 500. Большее соотношение между высотой 502 и толщиной 501 дисковой пружины 500 может также заканчиваться в результате более широкой зоной низкого коэффициента упругости пружины для дисковой пружины 500. Отметим, что линейный диапазон нагрузки в сравнении с кривой растяжения рассматривается на практике, когда отношение высоты к толщине менее 0,6. В одном применении отношение высоты к толщине для многоосного изгиба 400 находится в диапазоне 1,2-1,4. В другом применении отношение высоты к толщине для многоосного изгиба 400 выбирается так, что нагрузка в сравнении с кривой растяжения является нелинейной, т.е., отношение больше 0,6.
[0060] Фиг.6 изображает примерный электромеханический кабель с изоляторами динамического поведения кабеля. Изоляторы 611 динамического поведения кабеля могут быть развернуты в любом подходящем местоположении в поле 610 действия сейсмоприемной косы. Например, изоляторы 611 динамического поведения кабеля могут быть развернуты непосредственно за регуляторами 607 глубины погружения сейсмоприемной косы вдоль электромеханического кабеля 603. Регуляторы 607 глубины погружения сейсмоприемной косы могут предоставлять возможность поддержания равномерного разделения между электромеханическими кабелями 603 в поле 610 действия сейсмоприемной косы, а также могут привносить силы, которые действуют перпендикулярно электромеханическому кабелю 103, включая в себя локализованное поперечное движение в электромеханическом кабеле 103. Изоляторы 611 динамического поведения кабеля могут ослаблять это поперечное движение, например, посредством использования секции 208 подавления сгибающего и вращательного движения, включая в себя, например, многоосный изгиб 209. Это может уменьшать количество шума, привнесенного действиями регуляторов 607 глубины погружения сейсмоприемной косы, который достигает компонентов 604 датчиков в каждой секции 606 электромеханического кабеля 603. Модули 609 радиальной виброизоляции могут быть размещены в головной части электромеханического кабеля 603.
[0061] Изоляторы 611 динамического поведения кабеля могут также ослаблять шум от осевого движения, вызванного в электромеханическом кабеле 603. Электромеханический кабель 603 может буксироваться морским судном, таким как морское судно 101. Натяжение может привноситься в электромеханический кабель 603 посредством буксировки, вызывая осевое движение в электромеханическом кабеле 603. Изоляторы 611 динамического поведения кабеля могут ослаблять шум от осевого движения электромеханического кабеля 603, например, с помощью секции 203 подавления осевого движения, которая может включать в себя дисковые пружины 204, стержень 205 и камеру 206. Натяжение в электромеханическом кабеле 603 может быть функцией волочения, что может приводить в результате к слабому натяжению в хвосте электромеханического кабеля 603 и сильному натяжению в голове электромеханического кабеля 603. Размер и число дисковых пружин 504, используемых в данном изоляторе 611 динамического поведения кабеля, могут быть вычислены, так что дисковые пружины могут разрушаться при необходимости, чтобы гарантировать низкий коэффициент упругости для натяжения, присутствующего в электромеханическом кабеле 603 в конкретном местоположении изолятора 611. Таким образом, несмотря на местоположение, в котором изоляторы 611 динамического поведения кабеля развернуты в электромеханическом кабеле 603, они могут проявлять низкий коэффициент упругости для натяжения в этом местоположении и высокие коэффициенты упругости для меньших или более высоких натяжений, как будет объяснено позже. Это может уменьшать осевой шум, который достигает компонентов 604 датчиков в каждой из секций 606 электромеханического кабеля 603.
[0062] Фиг. 7a и 7b изображают примерные графики, представляющие динамические характеристики изолятора динамического поведения кабеля. График 700 может представлять примерную кривую прогиба нелинейной пружины, такой как дисковая пружина с отношением высоты к толщине более 0,6. График 700 определяет кривую 704 прогиба, которая является нелинейной и отклоняющейся, т.е., обеспечивает отклоняющуюся жесткость. Отметим, что традиционные устройства подавления шума имеют кривую 706, которая предоставляет пропорционально увеличивающуюся жесткость. Такая характеристика увеличивается нелинейным образом, как иллюстрировано на Фиг. 7a. Отметим, что кривая 706 не имеет линейный фрагмент, в то время как отклоняющаяся кривая 704 показывает практически линейный фрагмент 704a, имеющий низкий коэффициент упругости. Дисковые пружины 204 могут быть жесткими выше и ниже значений натяжения внутри диапазона 701 и мягкими, когда испытывают значения натяжения в диапазоне 701, т.е., для фрагмента 704a. Например, диапазон 701 может находиться между 16000 и 2000 Ньютонов (или 25000 и 29000 Н), указывая, что дисковые пружины 204 могут быть жесткими, когда подвергаются натяжению менее 16000 или более 20000 Н, и могут быть мягкими, когда подвергаются натяжению между 16000 и 20000 Н. Другие значения для этого диапазона могут быть использованы в зависимости от характеристик зоны охвата сейсмоприемной косы, скорости судна и т.д. Диапазон 701 может быть рабочей областью для дисковых пружин 204 и может указывать размер зоны 702 низкого коэффициента упругости для дисковых пружин 204. Таким образом, когда изолятор 611 динамического поведения кабеля помещается в электромеханическом кабеле в местоположении, которое соответствует диапазону 701 силы, он показывает низкий коэффициент упругости, что ослабляет осевое распространение шума. Отметим, что желаемый рабочий диапазон для дисковых пружин 204 является практически линейным в зоне 702 низкого коэффициента упругости.
[0063] График 710 представляет примерную кусочно-непрерывную кривую прогиба для последовательности дисковых пружин, таких как дисковые пружины 204. Например, изолятор 200 динамического поведения кабеля может использовать множественные комплекты дисковых пружин 204 в любых подходящих параллельных и последовательных комбинациях, где каждый комплект дисковых пружин 204 может быть размещен последовательно. Дисковые пружины 204 могут отличаться, например, имея различные толщины и высоты. Например, две дисковые пружины 204 в первой паре могут иметь одинаковую толщину и высоту друг с другом, в то же время имея отличную толщину и высоту от двух дисковых пружин 204 во второй паре. Кусочная кривая прогиба может получаться в результате, когда дисковые пружины 204 выбираются и размещаются, чтобы оптимизировать диапазоны натяжения. Например, график 710 показывает кусочную кривую прогиба для дисковых пружин 204, оптимизированных для диапазона 711 натяжения. Три комплекта дисковых пружин 204 может быть использовано, при этом каждый имеет зону низкого коэффициента упругости, охватывающую различную часть диапазона 711 натяжения. Зона 712 низкого коэффициента упругости может принадлежать первому комплекту дисковых пружин 204, зона 713 низкого коэффициента упругости может принадлежать второму комплекту дисковых пружин 204, и зона 714 низкого коэффициента упругости может принадлежать третьему комплекту дисковых пружин 204. Используя все три комплекта дисковых пружин 204, изолятор 200 динамического поведения кабеля может иметь низкий коэффициент упругости по всему диапазону 711 натяжения, предоставляя возможность изолятору 200 динамического поведения кабеля ослаблять осевой шум с любого уровня натяжения во всем диапазоне 711 натяжения.
[0064] Фиг. 8 изображает примерную процедуру для подготовки изолятора динамического поведения кабеля. В блоке 801 силы, испытываемые электромеханическим кабелем, могут быть определены в различных местоположениях. Например, электромеханический кабель 103 может быть испытан в море, во время буксировки позади морского судна 101. Векторные датчики, такие как акселерометры, могут быть использованы в электромеханическом кабеле 103, чтобы определять свойства осевых, вращательных, поперечных и сгибающих сил, испытываемых в различных точках вдоль электромеханического кабеля 103. Силы могут также быть определены любым другим подходящим образом, включающим в себя моделирования, оценки или применение принципов инженерии и физики к известным свойствам электромеханического кабеля 103, морского судна 101, буксировочного узла 102 и воды.
[0065] В блоке 802 диапазоны натяжений могут быть определены из сил. Например, диапазон натяжения, такой как диапазон 711 натяжения, может быть определен для электромеханического кабеля 103. Свойства осевых сил, определенных для электромеханического кабеля, могут быть использованы, чтобы определять любой диапазон натяжения, такой как диапазон 711 натяжения, для которого низкий коэффициент жесткости пружины может быть необходим в изоляторе 200 динамического поведения кабеля для того, чтобы ослаблять осевую вибрацию. Например, может быть определено, что ослабление осевой вибрации в электромеханическом кабеле может требовать низкого коэффициента упругости в секции 203 подавления осевого движения в диапазоне натяжения от 5000 до 10000 Ньютонов.
[0066] В блоке 803 дисковые пружины могут быть выбраны на основе диапазонов натяжения. Например, дисковые пружины 204 могут быть выбраны и размещены на основе диапазонов натяжения, которые требуют низкого коэффициента упругости для того, чтобы ослаблять осевую вибрацию электромеханического кабеля 103. Любое число дисковых пружин 204 может быть выбрано на основе высоты и толщины и может быть размещено любым подходящим образом, так что, например, кусочно-непрерывная кривая прогиба для дисковых пружин 204 может включать в себя зону низкого коэффициента упругости, охватывающую желаемые диапазоны натяжения.
[0067] В блоке 804 комплекты изгибов могут быть выбраны на основе сил. Например, сгибающие, поперечные и вращательные силы могут быть использованы, чтобы выбирать комплекты изгибов, таких как комплекты 401 и 402 изгибов, для включения в изолятор 200 динамического поведения кабеля. Выбранные комплекты изгибов могут быть использованы в многоосном изгибе, таком как многоосный изгиб 209.
[0068] В блоке 805 выбранные дисковые пружины и комплекты изгибов могут быть установлены в изоляторе динамического поведения кабеля. Например, дисковые пружины 204, вместе со стержнем 205 и камерой 206, и многоосным изгибом 209, могут быть установлены в изоляторе 200 динамического поведения кабеля, в секции 203 подавления осевого движения и секции 208 подавления сгибающего и вращательного движения.
[0069] Изолятор 200 динамического поведения кабеля может включать в себя только секцию 203 подавления осевого движения или только секцию 208 подавления сгибающего и вращательного движения, в зависимости от предназначенного использования изолятора 200 динамического поведения кабеля. Например, если не существует диапазонов натяжения, для которых необходим низкий коэффициент упругости, изолятор динамического поведения кабеля может не нуждаться в каких-либо дисковых пружинах 204, таким образом, никакая может быть не выбрана, или только секция 208 подавления сгибающего и вращательного движения может быть включена, включающая в себя, например, многоосный изгиб 209. Изолятор 200 динамического поведения кабеля может быть присоединен к электромеханическому кабелю 103 в любой подходящей точке вдоль электромеханического кабеля 103, включая в себя одну из секций 106. Если изолятор 200 динамического поведения кабеля устанавливается в одной из секций 106, изолятор 200 динамического поведения кабеля может исключать соединения 201 и 202 штекерного и гнездового типа.
[0070] Таким образом, согласно варианту осуществления, изолятор динамического поведения кабеля может регулироваться, чтобы иметь больше или меньше дисковых пружин и больше или меньше многоосных изгибов в зависимости от типа сейсмоприемной косы, сил, оказываемых на сейсмоприемную косу, и местоположения изолятора динамического поведения кабеля вдоль сейсмоприемной косы. Другими словами, изолятор динамического поведения кабеля может быть динамически сконфигурирован для будущей работы сейсмоприемной косы. Это обеспечивает большую гибкость в согласовании любой существующей сейсмоприемной косы с соответствующим устройством подавления шума, в любом желаемом местоположении вдоль сейсмоприемной косы.
[0071] Фиг. 9 изображает примерную процедуру для подготовки изолятора динамического поведения кабеля. В блоке 901 изолятор динамического поведения кабеля может испытывать осевую силу. Например, изоляторы 611 динамического поведения кабеля на электромеханическом кабеле 603 могут испытывать осевую силу вследствие буксировки электромеханического кабеля 603. Когда электромеханический кабель 603 буксируется вперед, часть электромеханического кабеля 603 впереди изоляторов 611 динамического поведения кабеля может тянуть к себе соединение 201 штекерного типа, таща его от соединения 202 гнездового типа, поскольку фрагмент электромеханического кабеля позади изоляторов 611 динамического поведения кабеля может вызывать волочение. Осевая сила может испытываться электромеханическим кабелем 603.
[0072] В блоке 902 осевые вибрации могут быть ослаблены через дисковые пружины. Например, осевые вибрации могут быть вызваны натяжением в электромеханическом кабеле 603 вследствие буксировки. Когда соединение 201 штекерного типа тянется от соединения 202 гнездового типа, поршень 207 может сжимать дисковые пружины 204 в изоляторах 611 динамического поведения кабеля. Дисковые пружины 204 могут, таким образом, ослаблять осевые вибрации, вызванные осевой силой. Когда вибрации, которые распространяются вдоль электромеханического кабеля, затухают, дисковые пружины 204 могут разжиматься образом, который уменьшает любые осевые вибрации, вызванные вибрациями на электромеханическом кабеле 103. Это может уменьшать шум, испытываемый компонентами 604 датчиков.
[0073] В блоке 903 изолятор динамического поведения кабеля может испытывать вращательную силу. Например, изоляторы 611 динамического поведения кабеля на электромеханическом кабеле 603 могут испытывать вращающую силу вследствие буксировки электромеханического кабеля 603 сквозь воду, вследствие движения воды или вследствие действий регуляторов 607 глубины погружения сейсмоприемной косы. Вращающая сила может испытываться вниз по отрезку электромеханического кабеля 603 от источника силы, например, одного из регуляторов 607 глубины погружения сейсмоприемной косы.
[0074] В блоке 904 вращательные вибрации могут ослабляться через изгибы. Например, многоосный изгиб 209 в изоляторах 611 динамического поведения кабеля может амортизировать вращение, ослаблять вибрации, вызванные любыми вращающими силами, испытываемыми электромеханическим кабелем 603. Это может уменьшать шум, испытываемый компонентами 604 датчиков.
[0075] В блоке 905 изолятор динамического поведения кабеля может испытывать поперечную силу. Например, изоляторы 611 динамического поведения кабеля на электромеханическом кабеле 603 могут испытывать поперечные силы вследствие буксировки электромеханического кабеля 603 сквозь воду, вследствие движения воды или вследствие действий регуляторов 607 глубины погружения сейсмоприемной косы. Поперечная сила может испытываться вниз по отрезку электромеханического кабеля 603 от источника силы, например, одного из регуляторов 607 глубины погружения сейсмоприемной косы.
[0076] В блоке 906 поперечные вибрации могут ослабляться через изгибы. Например, многоосный изгиб 209 в изоляторах 611 динамического поведения кабеля может амортизировать движение сгибания, ослаблять вибрации, вызванные любыми поперечными силами, испытываемыми электромеханическим кабелем 603. Это может уменьшать шум, испытываемый компонентами 604 датчиков.
[0077] Фиг. 10 изображает примерную процедуру для подготовки узла смягчения вибрации, также называемого устройством для смягчения вибрации (описанным более подробно позже в описании согласно Фиг. 11-13) с помощью последовательной оптимизации импеданса. В блоке 1801 силы, испытываемые электромеханическим кабелем, могут быть определены в выбранных местоположениях. Например, электромеханический кабель 103 может быть испытан в море, во время буксировки позади морского судна 101. Векторные датчики, такие как акселерометры, могут быть использованы в электромеханическом кабеле 103, чтобы определять свойства осевых, вращательных, поперечных и сгибающих сил, испытываемых в выбранных местоположениях вдоль электромеханического кабеля 103, в выбранной части поля 110 действия сейсмоприемной косы. Силы могут также быть определены любым другим подходящим образом, включающим в себя моделирования, оценки или применение принципов инженерии и физики к известным свойствам электромеханического кабеля 103, морского судна 101, буксировочного узла 102 и воды.
[0078] В блоке 1802 частоты вибрации могут быть определены (измерены или вычислены) из сил, определенных в блоке 1801. Например, частоты вибраций, испытываемых электромеханическим кабелем 103 в выбранных местоположениях, могут быть определены на основе сил, испытываемых электромеханическим кабелем 103 в выбранных местоположениях. Вибрации могут быть шумом, испытываемым электромеханическим кабелем 103 во время эксплуатации, который может интерферировать с сигналом, захватываемым посредством компонентов 104 датчиков во время сейсмического исследования. Узлы смягчения вибрации, предназначенные для установки в выбранных местоположениях, могут быть необходимы, чтобы пресекать или ослаблять вибрации с определенными частотами, испытываемые электромеханическим кабелем 103.
[0079] В блоке 1803 настроенные упругие секции могут быть выбраны на основе определенных частот вибрации в блоке 1802. Например, настроенные упругие секции (объясненные подробно в отношении Фиг. 2-5b), такие как настроенные упругие секции 1202, 1204 и 1205 на Фиг. 11, могут быть выбраны и размещены на основе частоты вибраций, которые должны быть пресечены посредством узла смягчения вибрации, например, узла 1200 подавления вибрации, для того, чтобы ослаблять вибрации, испытываемые электромеханическим кабелем 103. Любое число настроенных упругих секций может быть выбрано для данного узла подавления вибрации, и они могут иметь изменяющиеся длины и конструкции, включающие в себя использование различающихся комбинаций пружин, демпферов и вязкоупругого материала. Отметим, что настроенные упругие элементы, обсужденные выше относительно Фиг. 2-5b и 13, являются лишь примерными, и другие настроенные упругие элементы могут быть использованы. В одном применении традиционные модули ослабления вибрации, которые являются ненастраиваемыми, могут быть смешаны с одним или более настроенными упругими элементами, чтобы создавать узел смягчения вибрации. Настроенные упругие секции могут быть выбраны, чтобы создавать каскадный фильтр для определенных частот вибрации.
[0080] В блоке 1804 настроенные упругие секции и/или ненастроенные элементы (например, традиционные модули ослабления вибрации) могут быть соединены с барьерами из материала с высоким импедансом, чтобы формировать узел смягчения вибрации. Например, настроенные упругие секции 1202, 1204 и 1205 на Фиг. 11 могут быть соединены вместе с помощью межмодульных соединителей 1203 между каждой из настроенных упругих секций 1202, 1204 и 1205, чтобы формировать узел 1200 смягчения вибрации. Соединение между каждой из настроенных упругих секций 1202, 1204 и 1205 и межмодульными соединителями 1203 может быть интерфейсом 1207 из материала с высоким импедансом. Соединитель 1201 головной части и соединитель 1206 хвостовой части могут также быть соединены с узлом 1200 смягчения вибрации, например, в передней и задней части узла смягчения вибрации, с помощью интерфейса 1207 из материала с высоким импедансом. Настроенные упругие секции могут быть размещены в узле смягчения вибрации согласно последовательной оптимизации импеданса, чтобы создавать каскадный фильтр, который может предоставлять возможность узлу смягчения вибрации ослаблять вибрации с определенными частотами в предназначенном местоположении установки вдоль электромеханического кабеля, такого как электромеханический кабель 103, и в поле действия сейсмоприемной косы, таком как поле 110 действия сейсмоприемной косы.
[0081] Таким образом, согласно варианту осуществления, узел смягчения вибрации может быть отрегулирован, чтобы иметь больше настроенных упругих секций, соединенных посредством большего или меньшего числа межмодульных соединителей в зависимости от типа сейсмоприемной косы, сил, оказываемых на сейсмоприемную косу, и местоположения узла подавления вибрации вдоль сейсмоприемной косы. Другими словами, узел смягчения вибрации может быть динамически сконфигурирован для будущей работы сейсмоприемной косы. Это обеспечивает большую гибкость в согласовании любой существующей сейсмоприемной косы с соответствующим устройством подавления шума, в любом желаемом местоположении вдоль сейсмоприемной косы.
[0082] В блоке 1805 узел смягчения вибрации может быть установлен в электромеханическом кабеле. Например, узел 1309 смягчения вибрации на Фиг. 12 может быть установлен в головной части электромеханического кабеля 1303, наиболее отдаленной от воздушной пушки 1308. Узел смягчения вибрации может быть установлен в выбранном местоположении в электромеханическом кабеле 103 и поле 110 действия сейсмоприемной косы, в котором силы были измерены, поскольку узел смягчения вибрации может быть сконструирован специально, чтобы ослаблять вибрации, вызванные силами, измеренными в этом выбранном местоположении. Отметим, что более одного узла смягчения вибрации может быть установлено вдоль одного кабеля. В одном варианте осуществления смесь узлов смягчения вибрации устанавливается вдоль одного кабеля. В другом варианте осуществления смесь узлов смягчения вибрации устанавливается по полю действия сейсмоприемной косы, при этом некоторые или все кабели имеют различные конфигурации сборки. Тип и позиция узла смягчения вибрации, используемого для каждого кабеля, предварительно определяется на основе отмеченных выше вычислений, которые принимают во внимание тип сейсмического исследования и его характеристики.
[0083] В этом отношении, Фиг. 11 изображает узел 1200 смягчения вибрации. Узел 1200 смягчения вибрации может включать в себя соединитель 1201 головной части и соединитель 1206 хвостовой части и любое подходящее число настроенных упругих секций, таких как, например, настроенные упругие секции 1202, 1204 и 1205, соединенные с помощью любого подходящего числа межмодульных соединителей 1203. Соединитель 1201 головной части и соединитель 1206 хвостовой части могут предоставлять возможность узлу 1200 смягчения вибрации соединяться с любым из компонентов электромеханического кабеля 103, такими как секции 106 с компонентами 104 датчиков и регуляторами 107 глубины погружения. Например, узел 1200 смягчения вибрации может быть соединен с узлом 102 буксировки и с одной из секций 106 вдоль протяженности одного из электромеханических кабелей 103 с помощью соединителя 1201 головной части и соединителя 1206 хвостовой части. Узел 1200 смягчения вибрации может быть соединен с любым подходящим местоположением вдоль электромеханического кабеля 103. В одном применении узел 1200 смягчения вибрации может быть соединен между двумя различными секциями 106. В другом применении узел 1200 смягчения вибрации может быть на конце электромеханического кабеля 103, и только соединитель 1201 головной части может быть присоединен к предшествующей секции 106. В еще одном применении узел 1200 смягчения вибрации может быть целиком встроен внутрь секции 106. Другими словами, узел 1200 смягчения вибрации может существовать как независимый модуль, который конфигурируется, чтобы присоединяться где-либо на всем протяжении электромеханического кабеля 103, или он может быть изготовлен внутри какой-либо секции 106 электромеханического кабеля 103. Специалисты в области техники признают большую гибкость, если принимается первый из двух подходов. Однако, второй из подходов не без достоинств.
[0084] Настроенные упругие секции 1202, 1204 и 1205 могут быть изготовлены из любого подходящего материала, и в любой подходящей форме, и могут быть упругими растягивающимися модулями со сложным коэффициентом упругости, выбранным для данной полосы пропускания частот. Настроенные упругие секции 1202, 1204 и 1205, каждая, могут иметь сложный коэффициент упругости вследствие использования пружины, демпфера, вязкоупругого материала, или другого подходящего устройства, материала или их комбинации. Каждая из настроенных упругих секций в узле смягчения вибрации, таких как настроенные упругие секции 1202, 1204 и 1205 могут иметь различные сложные коэффициенты упругости и могут использовать различные комбинации пружин, демпферов и вязкоупругих материалов, или других устройств и материалов, и могут иметь различные длины. Конкретный пример настроенной упругой секции обсуждается позже.
[0085] Каждая из настроенных упругих секций 1202, 1204 и 1205 может быть оптимизирована для предварительно определенной полосы частот, которая может предоставлять возможность для настроенной упругой секции подавлять вибрации в этой полосе частот. Например, если интересующим диапазоном сейсмических частот является 5-250 Гц, такая настроенная упругая секция может быть сконфигурирована, чтобы подавлять шум только в уменьшенном частотном диапазоне, например, 5-30 Гц. Другие частотные диапазоны могут использоваться, как будет понятно специалистам в области техники. Это может уменьшать количество шума, который достигает компонентов 104 датчиков. Полоса частот вибраций, подавляемых посредством одной из настроенных упругих секций 1202, 1204 и 1205, может быть выбрана на основе предназначенного местоположения узла 1200 смягчения вибрации вдоль электромеханического кабеля 103 и в поле 110 действия сейсмоприемной косы, и на основе числа полос частот, выбранных для других настроенных упругих секций, используемых в том же узле 1200 смягчения вибрации. Например, если низкочастотный шум определяется как сформированный впереди поля 110 действия сейсмоприемной косы, и высокочастотный шум определяется как сформированный позади поля 110 действия сейсмоприемной косы, одна или более упругих секций 1202, 1204 и 1205, настроенных для низкой частоты, могут быть фронтально развернуты, в то время как одна или более упругих секций 1202, 1204 и 1205, настроенных для высокой частоты, могут быть развернуты в конце поля действия сейсмоприемной косы. Фронтальная и задняя позиции являются примерными, и специалисты в области техники поймут, что упругие секции 1202, 1204 и 1205 могут быть развернуты в любом местоположении вдоль электромеханического кабеля, как определено оператором сейсмического исследования. Структура одной из настроенных упругих секций 1202, 1204 и 1205, включающая в себя длину и использование каких-либо пружин, демпферов, вязкоупругого или других материалов или устройств, может быть основана на диапазоне частот вибраций, которые настроенная упругая секция предназначается подавлять. Отметим, что в одном применении единственная настроенная упругая секция может быть использована для всей секции и/или для всего электромеханического кабеля. Больше настроенных упругих секций может быть более полезно для подавления шума в большем частотном диапазоне.
[0086] Настроенные упругие секции 1202, 1204 и 1205 узла 1200 смягчения вибрации могут быть соединены вместе с помощью межмодульных соединителей 1203. Границы между настроенными упругими секциями 1202, 1204 и 1205 и межмодульными соединителями 1203, соединителем 1201 головной части и соединителем 1206 хвостовой части могут быть интерфейсами 1207 из материала с высоким импедансом. Интерфейсы 1207 из материала с высоким импедансом могут использовать любую подходящую комбинацию физических свойств, таких как плотность и упругость, и геометрию соединения, чтобы создавать высокоимпедансное несоответствие, которое может препятствовать передаче энергии между различными соединениями узла 1200 смягчения вибрации.
[0087] Последовательное использование интерфейсов 1207 из материала с высоким импедансом и настроенных упругих секций 1202, 1204 и 1205 может давать в результате узел 1200 смягчения вибрации, действующий как каскадный фильтр. Например, первая настроенная упругая секция 1202 может быть сконфигурирована, чтобы ослаблять шум в частотном диапазоне 5-10 Гц, вторая настроенная упругая секция 1204 может быть сконфигурирована, чтобы ослаблять шум в частотном диапазоне 10-15 Гц, и третья настроенная упругая секция 1205 может быть сконфигурирована, чтобы ослаблять шум в частотном диапазоне 15-25 Гц. Эти диапазоны являются примерными и не предназначены, чтобы ограничивать изобретение. Больше диапазонов может быть предусмотрено, если больше настроенных упругих секций используется. Диапазоны, упомянутые выше, могут быть более узкими или более крупными, или они могут перекрываться. Отметим, что настроенные упругие секции могут быть распределены друг за другом в практически одном и том же местоположении электромеханического кабеля, или они могут быть физически разделены одной или более секциями 106 сейсмоприемной косы. В одном применении одна или более настроенных упругих секций могут быть соединены друг с другом. В еще одном применении две или более настроенных упругих секции изолируются посредством одного или более интерфейсов 1207 из материала с высоким импедансом друг от друга.
[0088] Узел 1200 смягчения вибрации может, таким образом, быть сшит, чтобы ослаблять вибрацию на основе частотных и пространственных требований посредством выбора настроенных упругих секций, например, настроенных упругих секций 1202, 1204 и 1205, используемых в узле 1200 смягчения вибрации. Узел 1200 смягчения вибрации может использовать последовательную оптимизацию импеданса, посредством импеданса настроенных упругих секций 1202, 1204 и 1205, чтобы ослаблять вибрации, испытываемые в конкретной секции электромеханического кабеля 103, в конкретном местоположении с полем 110 действия сейсмоприемной косы.
[0089] Фиг. 12 изображает примерную систему морской сейсмической косы с узлами смягчения вибрации. Морское судно 1301, включающее в себя узел 1302 вводного буксира, может разворачивать и буксировать электромеханические кабели 1303 на или под поверхностью воды. Секции 1306 электромеханических кабелей 1303 могут включать в себя различные компоненты 1304 датчиков. Регуляторы 1307 глубины погружения могут быть способны перемещать электромеханические кабели 1303. Любое число узлов смягчения вибрации, таких как узел 1200 смягчения вибрации, может быть установлено на электромеханических кабелях 1303 поля 1310 действия сейсмоприемной косы. Например, узлы 1309 и 1311 смягчения вибрации могут быть установлены в головной части электромеханического кабеля 1303 в поле 1310 действия сейсмоприемной косы вместо модулей 109 радиальной виброизоляции. Дополнительные узлы 1327 смягчения вибрации могут быть установлены в хвосте каждого электромеханического кабеля 1303, и дополнительные узлы смягчения вибрации могут быть установлены в любом подходящем местоположении вдоль электромеханических кабелей 1303. В одном варианте осуществления один или более узлов смягчения вибрации устанавливается после каждого регулятора глубины погружения. Узлы смягчения вибрации, обсуждаемые в данном документе, могут включать в себя любое число настроенных упругих узлов. Таким образом, единственный узел смягчения вибрации может быть предназначен, чтобы ослаблять шум в узком частотном диапазоне или большом частотном диапазоне. Поэтому узел смягчения вибрации может быть настроен, чтобы ослаблять желаемый частотный диапазон, как желательно оператору сейсмического исследования. Согласно варианту осуществления, такой узел полезен, поскольку он может быть настроен в зависимости от его местоположения вдоль электромеханического кабеля, типа датчиков, переносимых кабелем, типа регуляторов глубины погружения, используемых, чтобы управлять кабелем, и т.д. Таким образом, решение узла, раскрытое в этом варианте осуществления, является очень адаптивным и гибким в зависимости от сейсмического исследования.
[0090] Узлы 1309, 1311 и 1327 смягчения вибрации, все могут отличаться друг от друга, поскольку каждый из узлов смягчения вибрации может быть собран, чтобы ослаблять вибрации, испытываемые в своем местоположении установки. Например, узел 1309 смягчения вибрации может быть собран с помощью соединителя 1320 головной части, соединителя 1324 хвостовой части, настроенных упругих секций 1321 и 1323 и межмодульного соединителя 1322, соединенных с помощью интерфейсов 1325 из материала с высоким импедансом. Настроенные упругие секции 1321 и 1323 могут отличаться, например, имея различные длины или будучи сконструированными с помощью различных пружин, демпферов или вязкоупругих материалов. Узел 1311 смягчения вибрации может быть собран с помощью соединителя 1320 головной части, соединителя 1324 хвостовой части и настроенной упругой секции 1326. Настроенная упругая секция 1326 может отличаться от настроенных упругих секций 1321 и 1323, поскольку настроенная упругая секция 1326 может быть сконструирована, чтобы подавлять вибрации с частотами, испытываемыми электромеханическим кабелем 1303 наиболее близко к воздушной пушке 1308. Частота этих вибраций может отличаться от частоты вибраций, испытываемых электромеханическим кабелем 1303 дальше от воздушной пушки 1308, давая в результате структуру узла 1309 смягчения вибрации, отличающуюся от структуры узла 1311 смягчения вибрации. Узел 1327 смягчения вибрации может использовать настроенную упругую секцию 1328, которая может отличаться, например, быть короче, от узлов 1309 и 1311 смягчения вибрации.
[0091] Кроме того, узлы смягчения вибрации могут быть расположены вдоль каждого из электромеханических кабелей в различных конфигурациях. Более конкретно, и как иллюстрировано на Фиг. 13, система 1400 сейсмических исследований включает в себя судно 1401, буксирующее зону 1414 охвата сейсмоприемной косы, которая включает в себя центральные электромеханические кабели 1412 и периферийные электромеханические кабели 1414. Один или более центральных электромеханических кабелей могут быть согласованы с одним типом узлов 1420 смягчения вибрации, в то время как периферийные электромеханические кабели 1414 могут быть согласованы с другим типом узлов 1430 смягчения вибрации. Выражение "тип узла смягчения вибрации" может ссылаться на различные сейсмические параметры, например, ослабление частотного диапазона. В другом варианте осуществления первый тип узлов 1420 смягчения вибрации распределен в передней части системы 1410 сейсмических наблюдений, в то время как второй тип узла смягчения вибрации распределяется после каждого регулятора глубины погружения. В еще одном применении первый тип узлов смягчения вибрации распределяется в передней части системы сейсмических наблюдений, только на центральных кабелях 1412, в то время как второй тип узла смягчения вибрации распределяется после каждого регулятора глубины погружения только на периферийных кабелях 1414. Другая комбинация первого и второго типа узлов смягчения вибрации, другие позиции их и другие типы узлов могут быть задуманы на всем или части кабеля зоны 1410 охвата сейсмоприемной косы.
[0092] Узлы смягчения вибрации, такие как узлы 1309, 1311 и 1327 смягчения вибрации могут быть сконструированы с помощью любой подходящей комбинации настроенных упругих секций, таких как настроенные упругие секции 1321, 1323 и 1326, соединенные посредством межмодульных соединителей и интерфейсов из материала с высоким импедансом. Каждый узел смягчения вибрации, используемый с электромеханическими кабелями в поле действия сейсмоприемной косы, такими как электромеханические кабели 1303 в поле 1310 действия сейсмоприемной косы, может быть сконструирован на основе частоты вибраций, которые узел смягчения вибрации предназначен подавлять. Частота вибраций может зависеть от предназначенного местоположения установки для узла смягчения вибрации вдоль электромеханического кабеля и в поле действия сейсмоприемной косы.
[0093] Различные варианты осуществления предоставляют устройство и способ для смягчения вибрации кабеля (сейсмоприемной косы) посредством последовательной оптимизации импеданса и через нелинейные многоосные изгибы. Устройство также называется узлом смягчения вибрации. Следует понимать, что это описание не имеет намерение ограничивать изобретение. Наоборот, примерные варианты осуществления имеют намерение охватывать альтернативы, модификации и эквиваленты, которые включены в сущность и объем изобретения, заданный посредством прилагаемой формулы изобретения. Дополнительно, в подробном описании примерных вариантов осуществления многочисленные характерные детали изложены для того, чтобы обеспечить исчерпывающее понимание заявленного изобретения. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны понимать, что различные варианты осуществления могут осуществляться на практике без таких конкретных подробностей.
[0094] Согласно различным вариантам осуществления, термин "настроенный" означает, что соответствующие аппаратные средства предназначаются, чтобы ослаблять интересующий шумовой диапазон энергии, также называемый полосой захвата,. В конкретных вариантах осуществления, интересующая упомянутая полоса захвата или диапазон энергии может быть шириной 4-50 Гц. Морской флот имеет три частотных категории вибрационного шума (акустического и структурного): узкополосный [шириной ≤ 3 Гц]; полоса захвата [шириной 4-50 Гц]; и широкополосный [шириной ≥ 50 Гц]. "Интересующая" полоса захвата - это шум, который требуется не подпускать к датчику(ам).
[0095] Согласно различным вариантам осуществления, термин "настроенный" может ссылаться на способность регулировать целевой диапазон или полосу захвата для ослабления в поле действия. Например, если аппаратные средства обеспечивают затухание с 10-15 Гц (ширина полосы частот 5 Гц), но что датчики указывают шум около 18 Гц, физическая регулировка может быть выполнена в аппаратных средствах, чтобы сдвигать этот диапазон затухания, чтобы охватывать 18 Гц, например, 15-20 Гц. Также, если целевой диапазон или полоса захвата шире 5 Гц, несколько частей аппаратных средств, также называемых секциями, могут быть помещены вместе. Таким образом, две секции могут ослаблять вибрации в диапазоне шириной 10 Гц в этом примере, а три могут ослаблять вибрации
в диапазоне шириной 15 Гц, и т.д.
[0096] Согласно различным вариантам осуществления термин "настроенный" может также иметь значение местоположения. "Настроенный" может, таким образом, ссылаться на размещение аппаратных средств, которое может или не может регулироваться как в вышеприведенном параграфе, в различных местоположениях вдоль сейсмоприемной косы.
[0097] Согласно различным вариантам осуществления материал интерфейса, который упоминается как "высокоимпедансный", является материалом интерфейса, который предоставляет возможность рассеивания энергии, связанной с вибрацией. Действительно, то, как материал реагирует на вибрацию, может быть определено количественно с точки зрения импеданса. Если энергия течет через границу с небольшой потерей (посредством преобразования в тепло или посредством отражения), эта граница упоминается как низкоимпедансная. Наоборот, высокий импеданс означает, что энергия, связанная с вибрацией, рассеивается. Использование материалов с высоким импедансом означает, что устройство содержит структурные интерфейсы, которые либо поглощают, либо отражают энергию, таким образом, изолируя нежелательный источник вибрации (шум) от датчика(ов). Механический импеданс (Z) может определяться либо как Z=ρ*v, где ρ=плотность, а v=скорость, или посредством отношения синусоидальной силы (F), приложенной к системе в этой точке, к скорости (v) в той же точке Z=F/v.
[0098] В различных вариантах осуществления, выражение "сложный коэффициент упругости" может ссылаться на тот факт, что коэффициент упругости может быть временами линейным, а в другие моменты времени нелинейным, в противоположность обычным предположениями конструкций, используемым в большинстве механических конструкций, согласно которым коэффициент упругости является линейным коэффициентом упругости или переменным коэффициентом упругости, который может быть дискретизирован в линейные секции для анализа, и/или согласно которым коэффициент упругости является свойством однородного материала, такого как полнотелый блок резины. Таким образом, в различных вариантах осуществления, компоненты, которые, когда взяты вместе, формируют коэффициент упругости, могут быть специально приспособлены (настроены или оптимизированы), так что коэффициент упругости может быть временами линейным, а в другие моменты времени нелинейным.
[0099] Хотя признаки и элементы настоящих примерных вариантов осуществления описываются в вариантах осуществления в конкретных комбинациях, каждый признак или элемент может использоваться отдельно без других признаков и элементов вариантов осуществления либо в различных комбинациях с/без других признаков и элементов, раскрытых в данном документе.
[00100] В этом описании используются примеры раскрытого изобретения, чтобы предоставлять возможностью любому специалисту в соответствующей области техники применить его на практике, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнение любых включенных в них способов. Объем патентной охраны, обеспечиваемый настоящим изобретением, определяется формулой изобретения и может охватывать другие примеры, которые придут на ум специалистам в данной области техники. Такие другие примеры подразумеваются находящимися в рамках объема, определяемого формулой изобретения.