MX2014008300A - Dispositivo para la produccion una señal acustica en un medio liquido, equipado con medios hidraulicos para el control de la señal acustica de salida. - Google Patents

Abstract

Se propone un dispositivo para la producción de una señal acústica en un medio líquido, que comprende: - una cámara neumática (32) destinada a contener un volumen de gas comprimido, - por lo menos un orificio de escape neumático (34a, 34b) que permita que el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática (32), - una lanzadera (36) que se pueda mover a lo largo de un eje de traslación durante una fase de apertura, entre dos posiciones: * una posición cerrada en la cual el volumen de gas comprimido esté contenido dentro de la cámara neumática (32), * una posición abierta en la cual el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática (32) a través del por lo menos un orificio de escape neumático (34a, 34b), para producir la señal acústica en el medio líquido, - medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera durante dicha fase de apertura, dichos medios hidráulicos comprenden una cámara hidráulica (38) y tienen un área de escape hidráulico de un volumen hidráulico fuera de la cámara hidráulica (38), dichos medios hidráulicos comprenden medios para el control de la señal acústica.

Description

DISPOSITIVO PARA LA PRODUCCIÓN UNA SEÑAL ACÚSTICA EN UN MEDIO LÍQUIDO. EQUIPADO CON MEDIOS HIDRÁULICOS PARA EL CONTROL DE LA SEÑAL ACÚSTICA DE SALIDA- CAMPO DE LA INVENCIÓN El campo de la invención es el de las fuentes de ondas acústicas. De manera más específica, la invención se refiere a un dispositivo para generar, mediante liberación de gas, ondas acústicas en un medio líquido, también conocido como pistola de aire comprimido.

Las pistolas de aire comprimido con frecuencia son utilizadas como fuentes sísmicas en la exploración sísmica marina para estudiar los fondos marinos y sus propiedades de capas de sedimento.

La invención propuesta se puede aplicar a cualquier tipo de pistolas de aire en aplicaciones marinas.

En particular la invención se puede aplicar a la industria de la prospección de petróleo utilizando fuentes sísmicas en un entorno marino, pero puede ser de interés para cualquier otro campo que requiera un dispositivo para generar ondas acústicas en un medio líquido (como el monitoreo sísmico, la protección de piscifactorías, la industria de limpieza de tuberías o las pruebas de choque de buques, por ejemplo).

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN De manera más particular a continuación en este documento se pretende describir los problemas existentes en el campo de la exploración sísmica marina. Desde luego la invención no se limita a este campo de aplicación en particular pero es de interés para cualquier técnica que tiene que ver con cuestiones y problemas similares o que estén estrechamente relacionados.

De manera convencional, las operaciones de obtención de datos sísmicos en el mismo lugar, utilizan redes de sensores (también señalados como "hidrófonos") distribuidos a lo largo de cables con el fin de formar antenas lineales acústicas (también llamadas "cables sísmicos") remolcadas por un buque sísmico.

Para recoger datos geofísicos en un entorno marino, pistolas de aire comprimido sumergidas (también llamadas fuentes sísmicas), o de manera más general transmisores acústicos destinados a generar un impulso de presión acústica emitido bajo el agua, son utilizadas para recopilar información geofísica relacionada con los sustratos localizados mar adentro. Durante los estudios sísmicos marinos, varias pistolas de aire comprimido son remolcadas detrás de un buque marino. La onda de choque generada por las pistolas de aire comprimido se propaga en el suelo donde se refracta y se vuelve a reflejar hacia arriba. Las antenas compuestas por sensores son utilizadas para registrar la onda de regreso y convertir y transmitir estas señales. Cuando se procese, esta información ayudará a caracterizar la estructura geofísica de los sustratos. Para un estudio de aguas profundas, se utilizan varias pistolas debajo de un dispositivo de flotación, dentro de una instalación previamente calculada y simulada con el fin de crear un impulso de presión acústica total esperado. Todas las pistolas de aire comprimido son activadas al mismo tiempo o no.

La generación de una señal acústica en agua mediante la pistola de aire comprimido se basa en un mecanismo de liberación de gras comprimido el cual se explica más adelante con referencia a Las Figuras 1A a 1C.

Una pistola de aire comprimido 10 normalmente comprende una cámara neumática (también llamada en lo sucesivo "cámara de disparo") 12 destinada a contener un volumen de gas comprimido que puede ser liberado al agua a través de los orificios de escape, por ejemplo dos orificios de escape neumático 14a y 14b que se comunican con el agua circundante. Los orificios de escape neumático 14a and 14b son agujeros a través de los cuales el volumen de gas (también designados como "volumen neumático" o "volumen de disparo") es liberado de la cámara de disparo 12 en el agua circundante para crear una burbuja. Las flechas 15 representan el volumen de gas liberado de este modo de la cámara de disparo 12. La burbuja crea una onda de presión acústica, también llamada en lo sucesivo señal acústica. Para ese fin, la pistola de aire comprimido 10 comprende una lanzadera movible 16 la cual puede moverse entre dos posiciones extremas a lo largo de su eje de traslación X, a saber: -una posición cerrada (Figura 1A) en la cual el volumen de gas comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo 12, - una posición abierta (Figura 1C) en la cual el volumen de gas comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo 12 a través de los orificios de escape neumático 14a y 14b, para generar la burbuja, la cual entonces crea la señal acústica en el agua circundante.

La Figura 1 B muestra la pistola de aire comprimido 10 en una configuración intermedia en la cual la lanzadera movible 16 está en una posición entreabierta. La pistola de aire comprimido 10 se está abriendo.

Por lo general, la pistola de aire comprimido 10 comprende además una cámara hidráulica 18, delante de la lanzadera 16 en posición cerrada, que contiene un volumen líquido que asegura el freno de la lanzadera movible 16 durante la fase de apertura. La cámara hidráulica 18 se comunica directamente con los orificios de escape 14a y 14b.

La fase durante la cual la lanzadera 16 se mueve entre las posiciones cerrada y abierta comúnmente se conoce como "fase de apertura" o "fase de disparo" de la pistola de aire comprimido. Durante esta fase de apertura, la lanzadera 16 adquiere una gran velocidad antes destapar los orificios de escape 14a y 14b. Un elevado volumen de gas comprimido 15 es entonces liberado en el agua circundante para crear una burbuja que genere la señal acústica. En paralelo, una parte del volumen líquido de la cámara hidráulica 18 también es liberado fuera, a través de los orificios de escape 14a y 14b (representados por flechas de referencia 13). El mecanismo de apertura de la lanzadera se pone en movimiento al accionar una válvula solenoide (de referencia 11 en las Figuras 2A y 2B).

Una vez que se completa, la fase de disparo, la cámara de disparo 12 ya no está bajo presión, la lanzadera 16 regresa a su posición cerrada para sellar la cámara de disparo 12. La cámara de disparo 12 entonces se llena hasta la presión requerida con gas comprimido por medio de una cámara de retorno (de referencia 19 en las Figuras 2A y 2B), antes de lanzar de nuevo la fase de apertura de la lanzadera 16.

En la parte de atrás de la pistola de aire comprimido, es común encontrar elementos electrónicos incrustados y varios sensores.

Un problema bien conocido de las pistolas de aire comprimido de la técnica anterior es el control de las señales acústicas de salida. De hecho, es importante poder controlar con precisión la forma de la señal acústica generada por la pistola de aire comprimido como función de las necesidades previstas.

El documento de patente 7,321 ,527 de E.U.A. propone una pistola de aire comprimido cuya señal acústica de salida está controlada por medio de un ajuste de las características estructurales neumáticas, con el propósito de reducir la gama de alta frecuencia de las señales acústicas. Las señales de alta frecuencia generalmente son consideradas como señales no deseadas (i.e. ruido) ya que están fuera de la gama de frecuencia comúnmente usada en la exploración sísmica marina. Además, generan contaminación acústica submarina que puede afectar la fauna marina. Con el fin de cubrir esta necesidad, se propone en ese documento configurar la cámara neumática y/o los orificios de escape neumático para ajusfar la cantidad de gas liberado en el agua durante la fase de apertura de la lanzadera, a fin de crear un área de escape neumático en una proporción no lineal. La amplitud de las frecuencias sísmicas no deseadas emitidas en el agua se puede entonces reducir al ajusfar la pendiente de la presión acústica emitida.

Una desventaja de esta conocida solución es que el rango de modulación de la señal acústica es relativamente limitado. Se requiere además un ajuste preciso de las características estructurales neumáticas de la pistola de aire comprimido, particularmente puesto que las fuerzas neumáticas que participan en la creación de la señal acústica no son fácilmente controlables.

Además, esta conocida técnica ofrece una solución estática y la señal acústica de salida no puede ser ajustada de manera remota, por ejemplo desde una unidad de control situada en el buque sísmico, lo cual no es óptimo.

La invención, en por lo menos una modalidad, está dirigida especialmente a superar estas diferentes desventajas de la técnica anterior.

De manera más específica, es un objetivo de por lo menos una modalidad de la invención proporcionar una pistola de aire comprimido cuya señal acústica de salida sea controlada de manera más eficaz.

Es un objetivo de por lo menos una modalidad de la invención proporcionar una pistola de aire comprimido que tenga una mayor capacidad de modulación de la señal acústica que la pistola de aire comprimido de la técnica anterior.

También es un objetivo de por lo menos una modalidad de la invención proporcionar una pistola de aire comprimido que ofrezca la habilidad de impulsar de una manera dinámica la señal acústica de salida.

Es un objetivo de por lo menos una modalidad de la invención proporcionar una pistola de aire comprimido que ofrezca una mejor banda espectral de campo cercano.

Es un objetivo de por lo menos una modalidad de la invención proporcionar una pistola de aire comprimido que reduzca de manera eficaz la contaminación acústica submarina.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Una modalidad particular de la invención propone un dispositivo para la producción una señal acústica en un medio líquido, que comprende: una cámara neumática destinada a contener un volumen de gas comprimido, por lo menos un orificio de escape neumático que permita que el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática, una lanzadera que se pueda mover a lo largo de un eje de traslación durante una fase de apertura, entre dos posiciones: * una posición cerrada en la cual el volumen de gas comprimido esté contenido dentro de la cámara neumática, * una posición abierta en la cual el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática a través de por lo menos un orificio de escape neumático, para producir la señal acústica en el medio líquido, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera durante dicha fase de apertura, dichos medios hidráulicos comprenden una cámara hidráulica y tienen un área de escape hidráulico de un volumen hidráulico fuera de la cámara hidráulica, dichos medios hidráulicos comprenden medios para el control de la señal acústica.

Por consiguiente, la invención se basa en un enfoque completamente innovador e inventivo que consiste en un diseño particular de los medios hidráulicos configurados para actuar sobre la señal acústica. Los medios de control, que están comprendidos dentro de los medios hidráulicos, pueden ser ya sea medios de control pasivos (que resultan de las características estructurales) o medios de control activos (o dinámicos).

De acuerdo con una característica particularmente ventajosa, dichos medios para el control de la señal acústica por sí mismos comprenden medios para adaptar dicha área de escape hidráulico.

La invención proporciona así un dispositivo cuya señal acústica de salida está controlada mediante la adaptación del área de escape hidráulico de los medios hidráulicos ya presentes para asegurar el frenado para la lanzadera durante la fase abierta de la misma. Los inventores descubrieron que, mediante la explotación de las fuerzas hidráulicas que actúan sobre la lanzadera para modificar la dinámica del movimiento de la lanzadera durante su fase de apertura, es posible controlar de manera mucho más eficaz la señal acústica de salida que para los dispositivos de la técnica anterior, los cuales hacen uso solamente de las fuerzas neumáticas. De hecho, los fluidos hidráulicos siendo mucho menos comprimibles que los fluidos neumáticos, la señal acústica de salida se puede ajustar con mayor precisión.

Un control hidráulico de la señal de salida por lo tanto permite una mayor capacidad de modulación de la señal acústica que la pistola de aire comprimido de la técnica anterior.

De acuerdo con una implementación particular, dichos medios para el control de la señal acústica comprenden por lo menos un orificio de escape hidráulico que no se confunde con el por lo menos un orificio de escape neumático.

De acuerdo con una primera modalidad ejemplar (de la implementación particular), dichos medios para el control de la señal acústica comprenden por lo menos un orificio de escape hidráulico que se comunica con dicha cámara hidráulica que no se comunica con el por lo menos un orificio de escape neumático.

De acuerdo con una segunda modalidad ejemplar (de la implementación particular), dichos medios para el control de la señal acústica comprenden por lo menos un orificio de escape hidráulico que se comunica con por lo menos una cámara hidráulica secundaria que no se comunica con dicha cámara hidráulica ni con el por lo menos un orificio de escape neumático.

De manera ventajosa, dichos medios para el control de la señal acústica comprenden medios para impulsar el volumen hidráulico que se libera fuera del por lo menos un orificio de escape hidráulico, durante la fase de apertura.

Este característica hace posible un control dinámico (o activo) del volumen hidráulico descargado fuera de la por lo menos una cámara hidráulica y por consiguiente elige la forma de un comportamiento no lineal del área de escape hidráulico con el fin de ajustar la señal acústica de salida según sea necesario. Uno puede imaginar que el volumen hidráulico que libera los medios de control puede ser ajustado de manera remota, por ejemplo, desde una unidad de control situada en el buque sísmico. La invención proporciona así la habilidad de impulsar de una manera dinámica y remota la señal acústica de salida.

Dichos medios para impulsar el volumen hidráulico de manera ventajosa comprenden una válvula de ajuste.

De acuerdo con una tercera modalidad ejemplar, dichos medios para el control de la señal acústica comprenden por lo menos una cámara hidráulica secundaria que se comunica con dicha cámara hidráulica en sí, comunicando con esta por lo menos un orificio de escape neumático.

De acuerdo con una cuarta modalidad ejemplar, dichos medios para el control de la señal acústica comprenden un cabezal de lanzadera que comprende por lo menos uno a través de la abertura, dicha cámara hidráulica que se comunica con el por lo menos uno a través de la abertura en si que se comunica con el por lo menos un orificio de escape neumático.

De acuerdo con una quinta modalidad ejemplar, dichos medios para el control de la señal acústica comprenden un cabezal de lanzadera que tiene una forma transversal discontinua a lo largo del eje de traslación.

Esas cinco modalidades ejemplares descritas anteriormente pueden usarse por separado o en combinación.

De acuerdo con una característica particular, el por lo menos un orificio de escape hidráulico y la lanzadera están dispuestos para formar un área continua de escape hidráulico como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación, durante dicha fase de apertura.

Por ejemplo, el dispositivo comprende un orificio de escape hidráulico de forma transversal continua.

De acuerdo con otra característica particular, el por lo menos un orificio de escape hidráulico y la lanzadera están dispuestos para formar un área de escape hidráulico discontinua y no lineal como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación, durante dicha fase de apertura.

Por ejemplo, el dispositivo comprende un orificio de escape hidráulico que tiene una forma transversal cónica a lo largo del eje de traslación, para que la abertura (o superficie de transferencia hidráulica) creada por el desplazamiento de la lanzadera en relación con el orificio de escape hidráulico, no sea lineal como una función de la posición de la lanzadera. El inventor además ha puesto de manifiesto que un área de escape hidráulico discontinua puede permitir un ajuste más preciso de la señal de salida.

De acuerdo con otra característica particular, el por lo menos un primer orificio de escape hidráulico coopera con medios para impulsar el volumen hidráulico que se libera fuera de la por lo menos una cámara hidráulica, durante dicha fase de apertura.

De acuerdo con otra característica particular, la por lo menos una cámara hidráulica secundaria se comunica con dicha cámara hidráulica a través de por lo menos un agujero con salida dispuesto dentro de una pared divisoria que separa la por lo menos una cámara hidráulica secundaria.

De acuerdo con otra característica particular, la por lo menos una cámara hidráulica secundaria se comunica con dicha cámara hidráulica mediante una abertura con salida creada por el desplazamiento de la lanzadera en relación con por lo menos una pared divisoria de la por lo menos una cámara hidráulica.

De acuerdo con otra característica particular, la por lo menos una cámara hidráulica secundaria se comunica con dicha cámara hidráulica a través de por lo menos un agujero con salida dispuesto dentro de un cabezal de lanzadera.

De acuerdo con otra característica particular, dicho cabezal de lanzadera pertenece al grupo que comprende: un cabezal de lanzadera en forma de corona; un cabezal de lanzadera en forma cónica; un cabezal de lanzadera en forma ovoide; un cabezal de lanzadera en forma de campana.

Cabe señalar que esta lista no es exhaustiva.

Otra modalidad particular de la invención propone un método para el control de una señal acústica producida en un medio líquido por un dispositivo que comprenda: una cámara neumática destinada a contener un volumen de gas comprimido, por lo menos un orificio de escape neumático que permita que el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática, una lanzadera que se pueda mover a lo largo de un eje de traslación durante una fase de apertura, entre dos posiciones: * una posición cerrada en la cual el volumen de gas comprimido esté contenido dentro de la cámara neumática, * una posición abierta en la cual el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática a través del por lo menos un orificio de escape neumático, para producir la señal acústica en el medio líquido, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera durante dicha fase de apertura, dichos medios hidráulicos comprenden una cámara hidráulica y tienen un área de escape hidráulico de un volumen hidráulico fuera de la cámara hidráulica, dicho método siendo tal que comprenda una etapa de control de la señal acústica con dichos medios hidráulicos.

De acuerdo con una característica particular, dicha etapa de control de la señal acústica con dichos medios hidráulicos comprenden una etapa en la que se impulsa el volumen hidráulico que se libera fuera de por lo menos un orificio de escape hidráulico, el cual no se confunde con el por lo menos un orificio de escape neumático, durante dicha fase de apertura.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otras características y ventajas de las modalidades de la invención aparecerán a partir de la siguiente descripción, que se da a modo de ejemplos indicativos y no exhaustivos y a partir de los dibujos adjuntos, de los cuales: -Las Figuras 1A-C, descritas con referencia a la técnica anterior, presentan un ejemplo de la pistola de aire comprimido de la técnica anterior (las Figuras 1A, 1B y 1C ilustran la pistola de aire comprimido en una configuración cerrada, en una configuración intermedia y en una configuración abierta respectivamente); -Las Figuras 2A-B, descritas con referencia a la técnica anterior, muestra en mayor detalle la estructura de la pistola de aire comprimido de las Figuras 1A-C (las Figuras 2A y 2B ilustran la pistola de aire comprimido en una configuración cerrada y en una configuración abierta respectivamente); -Las Figuras 3A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una primera modalidad de la invención (las Figuras 3A, 3B y 3C ilustran la pistola de aire comprimido en posición cerrada, en posición entreabierta y en posición abierta respectivamente); -La Figura 4 muestra en mayor detalle la estructura de la pistola de aire comprimido de la Figura 3 en la posición cerrada; -La Figura 5 muestra de manera gráfica la evolución de las áreas de escape hidráulico y neumático que se obtuvo con la pistola de aire comprimido de la Figura 3 como una función de la posición de la lanzadera; -La Figura 6 muestra de manera gráfica la evolución en el tiempo de las fuerzas hidráulicas que participan dentro de la pistola de aire comprimido de la Figura 3, comparada con una pistola de aire comprimido de la técnica anterior; -La Figura 7 muestra de manera gráfica la evolución en el tiempo de la presión acústica emitida para la pistola de aire comprimido de la Figura 3, comparada con una pistola de aire comprimido de la técnica anterior; -Las figuras 8 y 9 muestran de manera gráfica el espectro de amplitud del campo cercano de la Figura 3 comparado con una pistola de aire comprimido de la técnica anterior usada en las mismas condiciones, respectivamente para la gama de 0-250 Hz y de 0-1000 Hz; -La Figura 10 muestra de manera gráfica la evolución en el tiempo de la presión acústica emitida para la pistola de aire comprimido de la Figura 3, cuando el área de escape hidráulico está controlada de forma pasiva o activa; -La Figura 1 muestra de manera gráfica la evolución en el tiempo del área de escape hidráulico generada en la pistola de aire comprimido de la Figura 3, cuando ésta está controlada de forma pasiva o activa; -Las Figuras 12A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una primera variante de la primera modalidad de la invención (las Figuras 12A, 12B y 12C ilustran la pistola de aire comprimido en posición cerrada, en posición entreabierta y en posición abierta respectivamente); -Las figuras 13 y 14 muestran de manera gráfica la evolución de las áreas de escape hidráulico y neumático que se obtuvo con la pistola de aire comprimido de la Figura 12 y la pistola de aire comprimido de la técnica anterior de la Figura 1 respectivamente, como una función de la posición de la lanzadera; -Las Figuras 15A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una segunda variante de la primera modalidad de la invención (las Figuras 15A, 15B y 15C ilustran la pistola de aire comprimido en posición cerrada, en posición entreabierta y en posición abierta respectivamente); -Las Figuras 16A-B es una ilustración esquemática de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una segunda modalidad de la invención (las Figuras 16A y 16B ilustran la pistola de aire comprimido en posición cerrada y en posición abierta respectivamente); -Las Figuras 17A-B son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una tercera modalidad de la invención (las Figuras 17A y 17B ilustran la pistola de aire comprimido en posición cerrada y en posición abierta respectivamente); -Las Figuras 18A-B son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una primera variante de la tercera modalidad de la invención (las Figuras 18A y 18B ilustran la pistola de aire comprimido en posición cerrada y en posición abierta respectivamente); -Las Figuras 19A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una segunda variante de la tercera modalidad de la invención (las Figuras 19A y 19B ilustran la pistola de aire comprimido en posición cerrada y en posición abierta respectivamente); -Las Figuras 20A-C es una ilustración esquemática de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una cuarta modalidad de la invención (las Figuras 20A, 20B y 20C ilustran la pistola de aire comprimido en posición cerrada, en posición entreabierta y en posición abierta respectivamente); -La Figura 21 es una ilustración esquemática de una lanzadera de una pistola de aire comprimido de acuerdo con una quinta modalidad de la invención; -Las Figuras 22A y 22B ilustran el principio de adaptación del área de escape hidráulico para el control de la señal acústica de la pistola de aire comprimido (la Figura 22B) de la Figura 21 comparada con una pistola de aire comprimido de la técnica anterior (la Figura 22A); -La Figura 23 muestra de manera gráfica la evolución de las áreas de escape hidráulico y neumático que se obtuvo en una pistola de aire comprimido equipado con la lanzadera de la Figura 21 como una función de la posición de la lanzadera, y comparada con una pistola de aire comprimido de la técnica anterior.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En todas las Figuras del presente documento, los elementos idénticos y las etapas están señalados por el mismo símbolo de referencia numérica.

El principio general de la invención es un control hidráulico de la señal acústica de salida. De manera más particular, la invención consiste en adaptar el área de escape hidráulico de los medios hidráulicos, los cuales básicamente están presentes para asegurar el frenado de la lanzadera durante la fase de apertura (o del disparo) de la pistola de aire comprimido, para controlar la señal acústica de salida.

En el contexto de las experimentaciones realizadas con respecto al comportamiento de los frenos hidráulicos en el funcionamiento de la pistola de aire comprimido, los inventores sorprendentemente descubrieron que las fuerzas hidráulicas que actúan sobre la lanzadera tuvieron un alto impacto en la dinámica de la lanzadera durante la fase de disparo, y por lo tanto en la señal acústica de salida. Con el supuesto de que los fluidos hidráulicos son mucho menos comprimibles que los fluidos neumáticos, por lo tanto más eficaces, los inventores han desarrollado una pistola de aire comprimido que aprovecha las fuerzas hidráulicas que actúan sobre la lanzadera con el fin de modificar la dinámica del movimiento de la lanzadera y de este modo permitir un mejor control del volumen de gas el cual escapa de la pistola de aire comprimido.

De acuerdo con la invención, los medios para el control de la señal acústica de la pistola de aire comprimido comprenden medios para adaptar el área de escape hidráulico de los cuales, más adelante se describe el principio en mayor detalle respecto a las Figuras 1 a 24.

Las Figuras 3A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido 30 de acuerdo con una primera modalidad de la invención. Las Figuras 3A, 3B y 3C muestran el funcionamiento de la pistola de aire comprimido 30 durante su fase de apertura, respectivamente, en posición cerrada, en posición entreabierta y en posición abierta.

La Figura 4 muestra en mayor detalle la estructura de la pistola de aire comprimido 30 en la posición cerrada.

De acuerdo con esta primera modalidad, la pistola de aire comprimido 30 comprende: una cámara 32 de disparo (o neumática) que contiene un volumen de aire comprimido, dos orificios de escape neumático 34a y 34b que permiten que el volumen de aire comprimido sea liberado fuera de la cámara de disparo 32, una lanzadera 36 colocada de forma móvil a lo largo de un eje de traslación X, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera 36, que comprenden una cámara hidráulica 38 y tienen un área de escape hidráulico de un volumen líquido 380 fuera de la cámara hidráulica 38, la cámara hidráulica 38 es aislada de los orificios de escape neumático 34a y 34b, dos orificios de escape hidráulico 39a y 39b que permiten que el volumen líquido 380 sea liberado fuera de la cámara hidráulica 38.

En esta modalidad ejemplar, los medios para adaptar el área de escape hidráulico están constituidos por los dos orificios de escape hidráulico 39a y 39b que se comunican con la cámara hidráulica 38 que no se comunica con los orificios de escape neumático 34a y 34b. Los orificios de escape hidráulico 39a y 39 se muestran aquí independientes de los orificios de escape neumático 34a y 34b, y están completamente destinados a la exhaustación del volumen líquido. Los orificios de escape hidráulico 39a y 39b son de una transversal continua a lo largo del eje X.

La lanzadera 36 se mueve durante la fase de apertura entre dos posiciones extremas (siguiendo la flecha negra): una posición cerrada (Figura 3A) en la cual el volumen de aire comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo 32, - una posición abierta (Figura 3C) en la cual: * el volumen de aire comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo 32 a través de los orificios de escape neumático 34a y 34b (representados por flechas 35), para producir una burbuja que genere una señal acústica en el agua circundante, * el volumen líquido 380 es liberado fuera de la cámara hidráulica 38 a través de los orificios de escape hidráulico 39a y 39b (representados por flechas 37).

En la Figura 3B, la lanzadera 36 está en posición entreabierta: la lanzadera revela los orificios de escape neumático 34a y 34b y el volumen de aire comprimido comienza a ser liberado fuera de la cámara de disparo 32. En paralelo, el volumen líquido 380 contenido en la cámara hidráulica 38 comienza a ser liberado fuera de la cámara hidráulica 38.

La presencia de dos orificios de escape hidráulico 39a y 39b que se comunican con la cámara hidráulica 38 que no se comunica con los orificios de escape neumático 34a y 34b lleva a crear un área (Ahydro) de escape hidráulico no lineal (continuo) como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación X, en la fase de apertura de la lanzadera 36.

Un ejemplo del perfil del área de escape hidráulico se ilustra en la Figura 5. Esta Figura 5 muestra la evolución del área de escape neumático (curva de referencia 310 (Apneu)) y el área de escape hidráulico (curva de referencia 320 (Ahydro)) como una función de la posición de la lanzadera 36 de la pistola de aire comprimido 30. La pistola de aire comprimido 30 tiene un área de escape neumático que cambia linealmente al descubrir los orificios de escape neumático 34a y 34b, mientras que el área de escape hidráulico que se obtuvo tiene un perfil continuo, por consiguiente no lineal.

La Figura 6 muestra de manera gráfica la evolución en el tiempo de las fuerzas hidráulicas que participan dentro de la pistola de aire comprimido 30 (curva de referencia 340), comparada con una pistola de aire comprimido de la técnica anterior (curva de referencia 330) usada en las mismas condiciones. Se puede observar que la suma de las fuerzas hidráulicas que actúan sobre la lanzadera 36 de la pistola de aire comprimido 30 es más significativa que la suma de las fuerzas hidráulicas que actúan sobre la lanzadera de la pistola de aire comprimido de la técnica anterior. En particular, los inventores se dieron cuenta de que al acarrear las fuerzas hidráulicas mucho antes en la lanzadera dinámica que para la pistola de aire comprimido de la técnica anterior permite una mayor facilidad de modulación de la señal acústica, de ahí el interés de aprovechar las fuerzas hidráulicas que participan en la fase de apertura.

La Figura 7 muestra de manera gráfica la evolución en el tiempo del nivel de presión acústica emitida del campo cercano de la pistola de aire comprimido 30 (curva de referencia 360), comparada con una pistola de aire comprimido de la técnica anterior (curva de referencia 350) usada en las mismas condiciones. Esta gráfica muestra que la señal de salida de la pistola hidráulica de aire comprimido 30 controlada cambia de manera significativa. Observamos que la pendiente ascendente que se obtuvo para la pistola de aire comprimido 30 es menos inclinada que para la pistola de aire comprimido de la técnica anterior. Una pendiente reducida significa una reducción en las altas frecuencias de la señal acústica de salida. Este muestra que un control hidráulico de la lanzadera dinámica permite reducir la gama de alta frecuencia de manera mucho más eficaz que para las pistolas de aire comprimido de la técnica anterior (las cuales sólo se basan en un control neumático).

Las Figuras 8 y 9 muestran de manera gráfica el espectro de amplitud del campo cercano de la pistola de aire comprimido 30 (curva de referencia 380) comparada con una pistola de aire comprimido de la técnica anterior (curva de referencia 370) usada en las mismas condiciones, respectivamente para la gama de 0-250 Hz y de 0-1000 Hz. Estas dos gráficas confirman que un control hidráulico de la señal de salida de acuerdo con la invención puede permitir una significativa reducción de la gama de alta frecuencia.

Además, con el fin de proporcionar un control activo del volumen hidráulico descargado en el agua circundante, se puede prever el añadir cerca de los orificios de escape hidráulico 39a y 39b, medios para controlar de forma activa el volumen hidráulico que se libera fuera de la cámara hidráulica 38 durante la fase de apertura.

Por ejemplo, los medios de control consisten en una válvula de ajuste controlada de manera remota (no se muestra), la cual permite controlar de forma activa el volumen líquido descargado en el agua circundante en la fase de apertura. Al controlar de forma activa el volumen hidráulico descargado, del buque sísmico a través de una unidad de control por ejemplo, es posible ajusfar el área de escape hidráulico (Ahydro) como una función del perfil deseado, y por consiguiente modificar de manera remota y en tiempo real la forma de la señal acústica de salida. Una perfil ejemplar de un área de escape hidráulico (Ahydro) controlado de forma activa se ilustra en la Figura 11 , y su impacto sobre el nivel de presión acústica emitido del campo cercano en la Figura 10.

La Figura 10 muestra de manera gráfica la evolución en el tiempo del nivel de presión acústica emitida del campo cercano que se ejerció dentro de la pistola de aire comprimido 30, cuando el área de escape hidráulico es controlada de forma pasiva (curva de referencia 650) o de forma activa (curva de referencia 660). la Figura 11 muestra de manera gráfica la evolución en el tiempo del área de escape hidráulico que se obtuvo con la pistola de aire comprimido 30 cuando es controlada de forma pasiva (curva de referencia 670) o de forma activa (curva de referencia 680). Impulsar el área de escape hidráulico en el tiempo permite modificar las fuerzas hidráulicas y la dinámica de la lanzadera 36 a fin de adaptar la forma de la señal acústica según se desee. En particular, puede ser ventajoso impulsar el área de escape hidráulico a fin de tener el aumento más bajo posible de la pendiente con el fin disminuir de manera eficaz la contaminación acústica submarina. Por lo tanto es posible controlar con precisión la primera forma de pico del campo cercano y la pendiente ascendente según se desee, mediante el control de forma activa del área de escape hidráulico.

Las Figuras 12A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido 50 de acuerdo con una primera variante de la primera modalidad de la invención. Las Figuras 12A. 12B y 12C muestran el funcionamiento de la pistola de aire comprimido 50 en posición cerrada, en posición entreabierta y posición abierta, respectivamente.

De acuerdo con esta primera variante, la pistola de aire comprimido 50 comprende: una cámara 52 de disparo (o neumática) que contiene un volumen de aire comprimido, dos orificios de escape neumático 54a y 54b que permiten que el volumen de aire comprimido sea liberado fuera de la cámara de disparo 52, una lanzadera 56 colocada de forma móvil a lo largo de un eje de traslación X, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera 56, que comprenden una cámara hidráulica 58 y tienen un área de escape hidráulico de un volumen líquido 580 fuera de la cámara hidráulica 58, la cámara hidráulica 58 es aislada de los orificios de escape neumático 54a y 54b, un orificio de escape hidráulico 59 dispuesto en medio la pared lateral de la pistola de aire comprimido y destinado a la exhaustación del volumen líquido 580 fuera de la cámara hidráulica 58.

La pistola de aire comprimido 50 se diferencia de la pistola de aire comprimido 30 en que la lanzadera 56 tiene una forma diseñada para alojar por lo menos una parte del volumen líquido. La lanzadera 56 comprende además un brazo de traslación 53 que se encuentra a través de la cámara hidráulica 58, junto con el eje de traslación X, hasta el orificio de escape hidráulico 59. El brazo de traslación 53 es de configuración en forma de T, el extremo del brazo 51 que forma una tapa de sellado para el orificio de escape hidráulico 59 está en posición cerrada.

La lanzadera 56, el brazo de traslación 53 y el orificio de escape hidráulico 59 están dispuestos de una manera que: cuando la lanzadera 56 está en la posición cerrada (Figura 12A), el volumen de aire comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo 52 y la lanzadera 56 está fuera de la cámara hidráulica 58 para que el brazo 53 selle el orificio de escape hidráulico 59 con uno de su extremos 51 ; cuando la lanzadera 56 está en la posición abierta (Figura 12C): * el volumen de aire comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo 52 a través de los orificios de escape neumático 54a y 54b (representados por flechas 55), para producir una burbuja que genere la señal acústica en el agua, * la lanzadera 56 está comprendida dentro de la cámara hidráulica 58 con el fin de que el extremo del brazo 51 , el cual selló el orificio de escape hidráulico 59, se desplace fuera de la cámara hidráulica 58, liberando de este modo el volumen líquido de la cámara hidráulica 58 a través del orificio de escape hidráulico 59 (representados por flechas 57).

En la Figura 12B, la lanzadera 56 está en posición entreabierta: la lanzadera 56 revela el orificio de escape neumático 54 y el volumen de aire comprimido comienza a ser liberado fuera de la cámara de disparo 52. En paralelo, la lanzadera 56 desplaza el brazo 53 revelando el orificio de escape hidráulico 59 y permitiendo que el volumen líquido contenido en la cámara hidráulica 58 sea liberado fuera de la cámara hidráulica 58.

En esta variante ejemplar, los medios para adaptar el área de escape hidráulico están constituidos por el orificio de escape hidráulico 59 que se comunica con la cámara hidráulica 58 que no se comunica con los orificios de escape neumático 54a y 54b. El orificio de escape hidráulico 59 es aquí independiente de los orificios de escape neumático 54a y 54b, y están completamente destinados a la exhaustación del volumen líquido.

Además, el orificio de escape hidráulico 59 tiene una forma de boquilla con un área transversal discontinua a lo largo del eje X. Esta forma particular del área transversal variada lleva a crear, mediante el desplazamiento de la lanzadera 56 (y de su extremo 51) respecto a las paredes del orificio de escape hidráulico, un área no lineal y discontinua de escape hidráulico como una función de la posición de la lanzadera, como se ilustra en la Figura 13. La curva que representa el área de escape hidráulico (Ahydro) se encuentra en tres secciones, cada sección corresponde a una discontinuidad de la forma del orificio de escape hidráulico 59. Contrario a la pistola de aire comprimido de la técnica anterior representada en la Figura 14, el área de escape hidráulico (Ahydr0) no es lineal como una función de la posición de la lanzadera. El área de escape neumático (Apneu) permanece idéntica.

En general, cabe señalar que el área de escape hidráulico se puede adaptar como una función de la forma del orificio de escape hidráulico.

Las Figuras 15A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido 60 de acuerdo con una segunda variante de la primera modalidad de la invención. Las Figuras 15A, 15B y 15C muestran el funcionamiento de la pistola de aire comprimido 60 en posición cerrada, en posición entreabierta y posición abierta, respectivamente.

La pistola de aire comprimido 60 tiene un diseño diferente del de la pistola de aire comprimido 30. De manera más particular, la pistola de aire comprimido 60 comprende: una cámara 62 de disparo que contiene un volumen de aire comprimido, una lanzadera 66 colocada de forma móvil a lo largo de un eje de traslación X, una cámara 61 de retorno destinada a regresar, una vez que se completa la fase de disparo, la lanzadera 66 en posición cerrada con el fin de reiniciar una nueva fase de disparo, dos orificios de escape neumático 64a y 64b que permiten que el volumen de aire comprimido sea liberado fuera de la cámara de disparo 62, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera 66, que comprenden una cámara hidráulica 68 y tienen un área de escape hidráulico de un volumen líquido 680 fuera de la cámara hidráulica 68, la cámara hidráulica 68 está aislada de los orificios de escape neumático 64a y 64b, dos orificios de escape hidráulico 69a y 69b que se comunican con la cámara hidráulica 68 y que permiten que el volumen líquido 680 sea liberado fuera de la cámara hidráulica 68.

En esta variante ejemplar, los medios para adaptar el área de escape hidráulico están constituidos por los dos orificios de escape hidráulico 69a y 69b que se comunican con la cámara hidráulica 68 que no se comunican con los orificios neumáticos de escape 64a y 64b. Los orificios de escape hidráulico 69a y 69b se muestran aquí independientes de los orificios de escape neumático 64a y 64b, y están completamente destinados a la exhaustación del volumen líquido. Por ejemplo, estos orificios de escape hidráulico 69a y 69b están en forma de codo a través de agujeros de transversal continua.

La lanzadera 66 se mueve durante la fase de apertura entre dos posiciones extremas (siguiendo la flecha negra): una posición cerrada (Figura 15A) en la cual el volumen de aire comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo 62, una posición abierta (Figura 15C) en la cual: * el volumen de aire comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo 62 a través de los orificios de escape neumático 64a y 64b (representados por flechas 65), para producir una burbuja que genere una señal acústica en el agua circundante, * el volumen líquido es liberado fuera de la cámara hidráulica 68 a través de los orificios de escape hidráulico 69a y 69b (representados por flechas de referencia 67).

En la Figura 15B, la lanzadera 66 está en posición entreabierta: la lanzadera 66 revela los orificios de escape neumático 64a y 64b y el volumen de aire comprimido comienza a ser liberado fuera de la cámara de disparo 62. En paralelo, el volumen líquido 680 comienza a ser liberado fuera de la cámara hidráulica 68.

La presencia de dos orificios de escape hidráulico 69a y 69b que se comunican con la cámara hidráulica 68 que no se comunica con los orificios neumáticos de escape 64a y 64b lleva a crear un área continua de escape hidráulico (Ahydro) como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación X.

Como en la modalidad de la Figura 3, se puede prever el añadir cerca de cada uno de los orificios de escape hidráulico 69a y 69b una válvula de ajuste controlada de manera remota (no se muestra) para ajustar de forma activa el volumen líquido descargado en el agua circundante. Esto lleva a un control hidráulico activo de la señal acústica de salida.

Las Figuras 16A-B son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido 70 de acuerdo con una segunda modalidad de la invención. Las Figuras 16A y 16B muestran el funcionamiento de la pistola de aire comprimido 70 durante su fase de apertura, respectivamente, en posición cerrada y en posición abierta.

De acuerdo con esta modalidad particular, la pistola de aire comprimido 70 comprende: una cámara 72 de disparo (neumática) que contiene un volumen de aire comprimido, dos orificios de escape neumático 74a y 74b que permiten que el volumen de aire comprimido sea liberado fuera de la cámara de disparo 72, una lanzadera 76 colocada de forma móvil a lo largo de un eje de traslación X, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera 76, estos medios hidráulicos comprenden: * una primera cámara hidráulica 710 que contiene un primer volumen líquido 715, que se comunica directamente con los orificios de escape neumático 74a y 74b; * una segunda cámara hidráulica 720 que contiene un segundo volumen líquido 725, aislado de los orificios de escape neumático 74a y 74b; dos orificio de escape hidráulico 79a, 79b dispuestos en la pared lateral de la pistola de aire comprimido 70, que permite que el líquido sea liberado fuera de la segunda cámara hidráulica 720.

Aquí, los medios hidráulicos tienen una primera área de escape hidráulico del volumen líquido 715 fuera de la cámara hidráulica 710 de una manera clásica a través de los orificios de escape neumático 74a y 74b y una segunda área de escape hidráulico del volumen líquido 725 fuera de la cámara hidráulica 720 a través del orificio de escape hidráulico 79a, 79b.

En esta modalidad ejemplar, los medios para adaptar el área de escape hidráulico están constituidos por los dos orificios de escape hidráulico 79a y 79b que se comunican con la segunda cámara hidráulica 720 que no se comunica ni con la primera cámara hidráulica 710 ni con los orificios neumáticos de escape 74a y 74b. Los orificios de escape hidráulico 79a y 79b se muestran aquí independientes de los orificios de escape neumático 74a y 74b, y están completamente destinados a la exhaustación del volumen líquido. Estos se encuentran a través de agujeros de transversal continua.

La lanzadera 76 se mueve durante la fase de apertura entre dos posiciones extremas (siguiendo la flecha negra): una posición cerrada (Figura 16A) en la cual el volumen de aire comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo 72, una posición abierta (Figura 16B) en la cual: * el volumen de aire comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo 72 a través de los orificios de escape neumático 74a y 74b (representados por flechas 75), para producir una burbuja que genere una señal acústica en el agua circundante, * el segundo volumen líquido 725 de la segunda cámara hidráulica 720 es liberado fuera, a través de los orificios de escape hidráulico 79a y 79b (representados por flechas 77). * el primer volumen líquido 715 de la primera cámara hidráulica 710 es liberado fuera, de manera clásica, a través de los orificios de escape neumático 74a y 74b (representados por flechas 73).

Como en la modalidad de la Figura 3, se puede prever el añadir cerca de cada uno de los orificios de escape hidráulico 79a y 79b una válvula de ajuste controlada de manera remota (no se muestra) para ajustar de forma activa el volumen líquido descargado en el agua circundante. Este lleva a un control hidráulico activo de la señal acústica de salida.

Las Figuras 17A-B son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido 80 de acuerdo con una tercera modalidad de la invención. Las Figuras 17A y 17B muestran el funcionamiento de la pistola de aire comprimido 80, respectivamente, en posición cerrada y en posición abierta.

De acuerdo con esta modalidad, la pistola de aire comprimido 80 comprende: una cámara de disparo 82 que contiene un volumen de aire comprimido, una cámara de retorno 81 , una lanzadera 86 colocada de forma móvil a lo largo de un eje de traslación X tiene una sección frontal discontinua, dos orificios de escape neumático 84a y 84b que permiten que el volumen de aire comprimido sea liberado fuera de la cámara de disparo 82, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera 86, que comprenden: *una primera cámara 810 hidráulica que contiene un primer volumen líquido 815 y que se comunica directamente con los orificios de escape neumático 84a y 84b. *una segunda cámara hidráulica 820 que contiene un primer volumen líquido 825 aislado de los orificios de escape neumático 84a y 84b en posición cerrada, pero que se comunica con una primera cámara hidráulica 810 durante la fase de apertura, La lanzadera 86 se mueve durante la fase de apertura entre dos posiciones extremas (siguiendo la flecha negra): una posición cerrada (Figura 17A) en la cual: * el volumen de aire comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo 82, y * el primer volumen líquido 815 dentro de la primera cámara hidráulica 810 que se comunican directamente con agua circundante a través de los orificios de escape 84, * el segundo volumen liquido 825 está contenido dentro de la segunda cámara hidráulica 820, una posición abierta (Figura 17B) en la cual: * el volumen de aire comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo 82 a través de los orificios de escape neumático 84a y 84b (flechas 85), para producir una burbuja que genere una señal acústica en el agua circundante, * el volumen líquido 825 de la segunda cámara hidráulica 820 es exhaustado en la primera cámara 810 a través de una abertura 89 creada mediante el desplazamiento de la lanzadera 86 en relación con una pared divisoria 83 de la segunda cámara hidráulica 820, * el volumen líquido 815 es liberado fuera de la primera cámara hidráulica 810 a través de los orificios de escape neumático 84a y 84b (flechas de referencia 87) en agua circundante.

En esta modalidad ejemplar, los medios para adaptar el área de escape hidráulico están constituidos por una cámara hidráulica secundaria 820 que se comunica con la primera cámara hidráulica 810 en sí comunicándose con los orificios de escape neumático 84a y 84b. Contrario a la modalidad previamente presentada, no existe un orificio de escape hidráulico destinado a la exhaustación del volumen líquido, el volumen líquido es exhaustado fuera de la pistola de aire comprimido 80 mediante los orificios de escape neumático 84a y 84b. El desplazamiento de la lanzadera 86 durante la fase de apertura crea una abertura 89 de la sección frontal discontinua, lo que permite obtener un área de escape hidráulico no lineal como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación.

Las Figuras 18A-B son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido 90 de acuerdo con una primera variante de la tercera modalidad de la invención. Las Figuras 18A y 18B muestran el funcionamiento de la pistola de aire comprimido 90, respectivamente, en posición cerrada y en posición abierta.

La pistola de aire comprimido 90 tiene un diseño diferente del de la pistola de aire comprimido 80. En esa variante, la pistola de aire comprimido 90 comprende: una cámara 92 de disparo que contiene un volumen de aire comprimido, una lanzadera 96 colocada de forma móvil a lo largo de un eje de traslación X, dos orificios de escape neumático 94a y 94b que permiten que el volumen de aire comprimido sea liberado fuera de la cámara 92 de disparo, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera 96, que comprenden: *una primera cámara hidráulica 910 que contiene un primer volumen líquido 915 y que se comunica directamente con los orificios de escape neumático 94a y 94b, *una segunda cámara hidráulica 920 que contiene un segundo volumen líquido 925 que se comunica con una primera cámara hidráulica 910 a través de un agujero con salida 99 formado dentro de una pared divisoria 91 que separa la primera 910 y la segunda 920 cámara hidráulica.

La lanzadera 96 se mueve durante la fase de apertura entre dos posiciones extremas (siguiendo la flecha negra): una posición cerrada (Figura 18A) en la cual: el volumen de aire comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo 92, y * el primer volumen líquido 915 está contenido dentro de la primera cámara hidráulica 910, * el segundo volumen líquido 925 está contenido dentro de la segunda cámara hidráulica 920, una posición abierta (Figura 18B) en la cual: * el volumen de aire comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo 92 a través de los orificios de escape 94a y 94b, para producir una burbuja que genere una señal acústica en el agua circundante, * el segundo volumen líquido 925 de la segunda cámara 920 es exhaustado, de manera continua, a través de la apertura 99, en la primera cámara hidráulica 910, * el primer volumen líquido 915 de la primera cámara hidráulica 910 es liberado fuera, a través de los orificios de escape neumático 94a y 94b (representados por flechas de referencia 97) en agua circundante.

En esta variante ejemplar, los medios para adaptar el área de escape hidráulico están constituidos por la cámara hidráulica secundaria 920 que se comunica con la primera cámara hidráulica 910 en sí, que se comunica con los orificios de escape neumático 94a y 94b. No existe un orificio de escape hidráulico destinado a la exhaustación del volumen líquido, el volumen líquido es exhaustado fuera de la pistola de aire comprimido 90 mediante los orificios de escape neumático 94a y 94b. El desplazamiento de la lanzadera 96 durante la fase de apertura desplaza el segundo volumen líquido desde la segunda a la primera cámara hidráulica. Por lo tanto, el área de escape hidráulico que se obtuvo es continua como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación, en la fase de apertura.

Las Figuras 19A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido 100 de acuerdo con segunda variante de la segunda modalidad de la invención. Las Figura 19A. 19B y 19C muestran el funcionamiento de la pistola de aire comprimido 100, respectivamente, en posición cerrada, en posición entreabierta y en posición abierta.

De acuerdo con esta variante, la pistola de aire comprimido 100 comprende: una cámara de disparo 102 que contiene un volumen de aire comprimido, una lanzadera 106 colocada de forma móvil a lo largo de un eje de traslación X, que comprende un cabezal de lanzadera 103 en forma de T, dos orificios de escape neumático 104a y 104b que permiten que el volumen de aire comprimido sea liberado fuera de la cámara de disparo102, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera 106, que comprenden: *una primera cámara hidráulica 1010 que contiene un primer volumen líquido 1015 y que se comunica directamente con los orificios de escape neumático 104a y 104b, *una segunda cámara hidráulica 1020 que contiene un primer volumen líquido 1025 que se comunica con la primera cámara hidráulica 1010 vía a través de un agujero 109 formado dentro del cabezal de lanzadera 103 en forma de T.

La lanzadera 106 se mueve durante la fase de apertura entre dos posiciones extremas (siguiendo la flecha negra): una posición cerrada (Figura 19A) en la cual: * el volumen de aire comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo102, y * el primer volumen líquido 1015 está contenido dentro de la primera cámara hidráulica 010, * el segundo volumen líquido 1025 está contenido dentro de la segunda cámara hidráulica 1020, una posición abierta (Figura 19C) en la cual: * el volumen de aire comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo102 a través de los orificios de escape 104a y 104b, para producir una burbuja que genere una señal acústica en el agua circundante, * el segundo volumen líquido 1025 de la segunda cámara 1020 es exhaustado, de manera continua, a través del agujero 109, en la primera cámara 1010, * el primer volumen líquido 1015 de la primera cámara 1010 es liberado fuera, a través de los orificios de escape neumático 104a y 104b (representados por flechas de referencia 07) en agua circundante.

Los medios para adaptar el área de escape hidráulico están constituidos por la cámara hidráulica secundaria 1020 que se comunica con la primera cámara hidráulica 1010 en sí, que se comunica con los orificios de escape neumático 104a y 104b. El volumen líquido es exhaustado fuera de la pistola de aire comprimido 100 mediante los orificios de escape neumático 104a y 104b. El desplazamiento de la lanzadera 106 durante la fase de apertura desplaza el segundo volumen líquido desde la segunda a la primera cámara hidráulica a través de ios agujeros 109 comprendidos en un cabezal de lanzadera 103. Por lo tanto, el área de escape hidráulico que se obtuvo es continua como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación, en la fase de apertura.

Las Figuras 20A-C son ilustraciones esquemáticas de una pistola de aire comprimido 200 de acuerdo con una cuarta modalidad de la invención. Las Figuras 20A, 20B y 20C muestran el funcionamiento de la pistola de aire comprimido 200, respectivamente, en posición cerrada, en posición entreabierta y en posición abierta.

De acuerdo con esta modalidad particular, la pistola de aire comprimido 200 comprende: una cámara de d¡sparo202 que contiene un volumen de aire comprimido, una lanzadera 206 colocada de forma móvil a lo largo de un eje de traslación X, que comprende un cabezal de lanzadera en forma de campana 203, dos orificios de escape neumático 204a y 204b que permiten que el volumen de aire comprimido sea liberado fuera de la cámara de disparo202, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera 206, que comprende una cámara hidráulica 208 y tienen un área de escape hidráulico de un volumen líquido 280 fuera de la cámara hidráulica 208.

La pistola de aire comprimido 200 se diferencia de la pistola de aire comprimido 30 en que la lanzadera 206 tiene un cabezal de lanzadera en forma de campana 203 diseñado para alojar por lo menos una parte del volumen líquido 280. El cabezal de lanzadera en forma de campana 203 comprende agujeros con salida 209a y 209b que se comunican, por un lado, con la cámara hidráulica 208 y, por el otro lado, con los orificios de escape neumático 204a y 204b.

La lanzadera 206 se mueve durante la fase de apertura entre dos posiciones extremas (siguiendo la flecha negra): una posición cerrada (Figura 20A) en la cual el volumen de aire comprimido está contenido dentro de la cámara de disparo202, una posición abierta (Figura 20C) en la cual: * el volumen de aire comprimido es liberado fuera de la cámara de disparo202 a través de los orificios de escape neumático 204a y 204b (representados por flechas 205), para producir una burbuja que genere una señal acústica en el agua circundante, el volumen líquido 280 es liberado fuera de la cámara hidráulica 208 a través de los agujeros 209a y 209b, después a través de los orificios de escape neumático 204a y 204b respectivamente (representados por flechas 207).

En la Figura 20B, la lanzadera 206 está en posición entreabierta: la lanzadera 206 revela los orificios de escape neumático 204a y 204b y el volumen de aire comprimido comienza a ser liberado fuera de la cámara de disparo202 (flechas 205). En paralelo, el volumen líquido 280 contenido en la cámara hidráulica 208 comienza a ser liberado fuera de la cámara hidráulica 208 a través de los agujeros con salida comprendidos en un cabezal de lanzadera 203 (flechas 207).

En esta modalidad ejemplar, los medios para adaptar el área de escape hidráulico están constituidos por un cabezal de lanzadera 203 con agujeros con salida 209a y 209b, la cámara hidráulica 208 que se comunica con los agujeros con salida por sí mismos que se comunican con el orificio de escape neumático 204a y 204b. Esos medios llevan a crear un área continua de escape hidráulico (Ahydro) como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación X.

En particular, las diferentes modalidades aquí descritas anteriormente en relación con las Figuras 3, 12, 15 a 20 muestran pistolas de aire comprimido que comprenden una cámara hidráulica (las Figuras 3, 12, 15, 20) o dos cámaras hidráulicas (16 a 19). El número de cámaras hidráulicas se limita exclusivamente para los fines de de la descripción pedagógica, y para no cargar la figura y la descripción relacionada. Desde luego, es posible un mayor número de cámaras hidráulicas, por ejemplo con el fin de perfeccionar más el control de la señal acústica de salida. Lo mismo aplica al número de los orificios de escape hidráulico.

Por consiguiente, como se ilustra en las Figuras 16 a 19, una de las características de la invención se basa en un cambio de las fuerzas hidráulicas al añadir una o más cámaras hidráulicas que interactúen con la lanzadera.

Como una regla general, las fuerzas ejercidas dentro de una pistola de aire comprimido, como la pistola de aire comprimido de la técnica anterior 10, durante la fase de apertura se puede definir de la siguiente manera: ^ ' F ~ ms uttle * &shuttle ^ ' Fpneumatic ~f~ ^ ^hydraulic ^ ' Ff riction con: mshuttie es la masa de lanzadera movible, «¿jtuuíe es 'a aceleración de lanzadera movible, ? Fpneumatíc representa la suma de las fuerzas neumáticas generadas por la cámara neumática y aplicadas sobre la lanzadera, ? Fhyúrauiíc representa la suma de las fuerzas hidráulicas generadas por la cámara hidráulica aplicadas sobre la lanzadera, ? Pjncnon representa la suma de las fuerzas de fricción mecánica ejercidas sobre la lanzadera o entre los fluidos (gas y líquido) y la lanzadera.

Las fuerzas neumáticas y las fuerzas hidráulicas aplicadas sobre la lanzadera dependen de los volúmenes neumáticos e hidráulicos y de las secciones de la lanzadera en las que estos volúmenes están en contacto. En otras palabras, las fuerzas neumáticas y las fuerzas hidráulicas aplicadas sobre la lanzadera dependen de la geometría de la pistola.

La fuerza hidráulica es función de: - el área frontal de la lanzadera, la cual es continua, - la presión de la cámara hidráulica, la cual depende de su volumen y el área de escape hidráulico Ahyd(x) como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación X, durante la fase de apertura.

Para la pistola de aire comprimido de la técnica anterior, el área de escape hidráulico Ahyd es el complemento del área de escape neumático (Apneu) comparado con el área total (Atot_i = Apneu + Ahyd) ya que los orificios de escape neumático también desempeñan el papel de los orificios de escape hidráulico (los orificios de escape neumático e hidráulico están básicamente combinados). El área de escape neumático (???ß_) está relacionado con la geometría del orificio de escape (longitud y ancho de cada orificio de escape) y la posición de la lanzadera. Para un orificio rectangular básico, el área de escape neumático Apneu y el área de escape hidráulico Ahyd se puede definir de la siguiente manera: u = x * Ancho yd = (Longitud— ) * Ancho La fuerza hidráulica es resultado de un volumen único (Vhydi) con su presión (Phydi) aplicada sobre la sección frontal continua de la lanzadera (Shydi).

Fhyúrautic ~ ^ft dl ~~ Pyd: * ^kydl Por lo tanto, de acuerdo con la invención, la suma de las fuerzas hidráulicas cambia al añadir una o más cámaras hidráulicas que interactúen con la lanzadera. De esta manera, la suma de las fuerzas hidráulicas se convierte: donde: n es el número total de cámaras hidráulicas comprendidas dentro de la pistola de aire comprimido.

La Figura 21 es una ilustración esquemática de una lanzadera 210 que puede ser integrada a una pistola de aire comprimido de acuerdo con una quinta modalidad de la invención.

En esta modalidad ejemplar, los medios para adaptar el área de escape hidráulico de acuerdo con la invención están formados por un cabezal de lanzadera 220 que tiene una forma transversal discontinua a lo largo del eje de traslación X de la pistola de aire comprimido. Las otras características estructurales de la pistola de aire comprimido permanecen idénticas a las de la pistola de aire comprimido de la técnica anterior 10. El principio aquí es adaptar la forma del cabezal de lanzadera para tener un área de escape hidráulico no lineal del volumen hidráulico fuera de la cámara hidráulica como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación durante la fase de apertura, y de este modo ajusfar de manera hidráulica la señal acústica de salida.

Como se muestra en las Figuras 22A (la pistola de aire comprimido de la técnica anterior) y 22 B (la pistola de aire comprimido de acuerdo con la quinta modalidad de la invención Figura 21), de acuerdo con la invención una forma de lanzadera frontal tal lleva a tener una superficie de cubierta diferente de los orificios de escape neumático solamente sobre el volumen hidráulico lateral, sin cambiar las características estructurales neumáticas. El área de escape neumático para la pistola de aire comprimido de la técnica anterior y para la pistola de aire comprimido de acuerdo con la invención permanece igual.

Aquí, el cabezal de lanzadera 220 tiene una estructura en forma de corona cuyo centro se une con el eje de lanzadera X. De manera más general, un cabezal de lanzadera puede tener cualquier forma transversal discontinua a lo largo del eje de traslación X que asegura un área de escape hidráulico no lineal del volumen hidráulico fuera de la pistola de aire comprimido.

Un ejemplo del perfil del área de escape hidráulico obtenido así con los medios de la invención se ilustra en la Figura 23. La curva 232 expone el área de escape neumático (????_.), la curva 231 expone el área de escape hidráulico (Ahydro) para la pistola de aire comprimido 10 de la técnica anterior y la curva 230 expone el área de escape hidráulico (Ahydro), la pistola de aire comprimido de acuerdo con la quinta modalidad de la invención Figura 21 , como una función de la posición de la lanzadera de la pistola de aire comprimido. El área de escape hidráulico que se obtuvo para la invención no tiene un perfil lineal como una función de la posición de la lanzadera debido a la forma particular del cabezal de lanzadera 220.

Aunque la presente divulgación ha sido descrita con referencia a uno o más ejemplos, los trabajadores expertos en la técnica reconocerán que se puede hacer cambios en forma y detalle sin apartarse del alcance de la divulgación y/o de las reivindicaciones anexadas.

También se pueden prever otras alternativas para controlar de manera hidráulica la señal de salida mediante una combinación de las modalidades y/o variantes descritas anteriormente sin apartarse del alcance de la invención.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para la producción una señal acústica en un medio líquido, que comprende: una cámara neumática (32) destinada a contener un volumen de gas comprimido, por lo menos un orificio de escape neumático (34a, 34b) que permita que el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática (32), una lanzadera (36) que se pueda mover a lo largo de un eje de traslación durante una fase de apertura, entre dos posiciones: * una posición cerrada en la cual el volumen de gas comprimido esté contenido dentro de la cámara neumática (32), * una posición abierta en la cual el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática (32) a través del por lo menos un orificio de escape neumático (34a, 34b), para producir la señal acústica en el medio líquido, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera durante dicha fase de apertura, dichos medios hidráulicos comprenden una cámara hidráulica (38) y tienen un área de escape hidráulico de un volumen hidráulico fuera de la cámara hidráulica (38), Que se caracteriza en que dichos medios hidráulicos comprenden medios para el control de la señal acústica.

2. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dichos medios para el control de la señal acústica por sí mismos comprenden medios para adaptar dicha área de escape hidráulico.

3. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dichos medios para el control de la señal acústica comprenden por lo menos un orificio de escape hidráulico que no se confunde con el por lo menos un orificio de escape neumático.

4. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 3, en donde el por lo menos un orificio de escape hidráulico (39a, 39b; 59; 69a, 69b) se comunica con dicha cámara hidráulica que no se comunica con el por lo menos un orificio de escape neumático.

5. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 3, en donde el por lo menos un orificio de escape hidráulico (79a, 79b) se comunica con por lo menos una cámara hidráulica secundaria (720) que no se comunica con dicha cámara hidráulica ni con el por lo menos un orificio de escape neumático.

6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en donde dichos medios para el control de la señal acústica comprenden medios para impulsar el volumen hidráulico que se libera fuera del por lo menos un orificio de escape hidráulico, durante dicha fase de apertura.

7. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, en donde dichos medios para impulsar el volumen hidráulico comprenden una válvula de ajuste.

8. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dichos medios para el control de la señal acústica comprenden por lo menos una cámara hidráulica secundaria (820; 920; 1020) que se comunica con dicha cámara hidráulica en sí que se comunica con el por lo menos un orificio de escape neumático.

9. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dichos medios para el control de la señal acústica comprenden un cabezal de lanzadera (203) que comprende por lo menos una abertura con salida 209a, 209b), dicha cámara hidráulica que se comunica con la por lo menos una abertura con salida en sí que se comunica con el por lo menos un orificio de escape neumático.

10. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dichos medios para el control de la señal acústica comprenden un cabezal de lanzadera (220) que tiene una forma transversal discontinua a lo largo del eje de traslación.

11. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en donde el por lo menos un orificio de escape hidráulico (39a, 39b) y la lanzadera (36) están dispuestos para formar un área continua de escape hidráulico como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación, durante dicha fase de apertura.

12. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en donde el por lo menos un orificio de escape hidráulico (59) y la lanzadera (56) están dispuestos para formar un área de escape hidráulico discontinua y no lineal como una función de la posición de la lanzadera (x) a lo largo de su eje de traslación, durante dicha fase de apertura.

13. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 8, en donde la por lo menos una cámara hidráulica secundaria (920) se comunica con dicha cámara hidráulica a través de por lo menos un agujero con salida (99) dispuesto dentro de una pared divisoria que separa la por lo menos una cámara hidráulica secundaria.

14. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 8, en donde la por lo menos una cámara hidráulica secundaria (820) se comunica con dicha cámara hidráulica a través de una abertura con salida (89) creada por el desplazamiento de la lanzadera en relación con por lo menos una pared divisoria de la por lo menos una cámara hidráulica.

15. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 8, en donde la por lo menos una cámara hidráulica secundaria (1020) se comunica con dicha cámara hidráulica a través de por lo menos un agujero con salida (109) dispuesto dentro de un cabezal de lanzadera.

16. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 10, en donde dicho cabezal de lanzadera (220) pertenece al grupo que comprende: un cabezal de lanzadera en forma de corona; un cabezal de lanzadera en forma cónica; un cabezal de lanzadera en forma ovoide; un cabezal de lanzadera en forma de campana.

17. Método para el control de una señal acústica producida en un medio líquido por un dispositivo que comprenda: una cámara neumática (32) destinada a contener un volumen de gas comprimido, por lo menos un orificio de escape neumático (34a, 34b) que permite que el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática (32), una lanzadera (36) que se pueda mover a lo largo de un eje de traslación durante una fase de apertura, entre dos posiciones: * una posición cerrada en la cual el volumen de gas comprimido esté contenido dentro de la cámara neumática (32), * una posición abierta en la cual el volumen de gas comprimido sea liberado fuera de la cámara neumática (32) a través del por lo menos un orificio de escape neumático (34a, 34b), para producir la señal acústica en el medio líquido, medios hidráulicos destinados a frenar la lanzadera durante dicha fase de apertura, dichos medios hidráulicos comprenden una cámara hidráulica (38) y tienen un área de escape hidráulico de un volumen hidráulico fuera de la cámara hidráulica (38), que se caracteriza por comprender una etapa de control de la señal acústica con dichos medios hidráulicos.

18. Método de conformidad con la reivindicación 17, en donde dicha etapa de control de la señal acústica con dichos medios hidráulicos comprenden una etapa de impulsar el volumen hidráulico que se libera fuera de por lo menos un orificio de escape hidráulico, la cual no se confunde con el por lo menos un orificio de escape neumático, durante dicha fase de apertura.