CN109154676B - 带状翼型沉降器 - Google Patents

Abstract

一种带状翼型沉降器被结合到拖曳式地震阵列中，以向阵列的部段或部件提供向下升力。带状翼型沉降器可以被部署在左舷和右舷支线上或外侧分离绳上。所述带状翼型沉降器可被用于在低至60米或更深的深度处浸没和操作地震设备，并且能够在这些深度处维持拖曳的地震拖缆线缆，且通过各种速度变化和转弯仍然保持稳定。

Description

带状翼型沉降器

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月16日提交的题为“Ribbon-foil depressor”的美国临时申请号62/295,561的优先权权益，该美国临时申请在此通过引用整体地结合于本文中。

技术领域

本文所描述的技术涉及针对附接到拖曳线和线缆的整流罩（fairing）和翼型件（foil）的设计，所述整流罩和翼型件用于浸没在海洋地震勘探中使用的传感器布置结构。

背景技术

在拖曳式海洋地震勘探中，水听器阵列通常靠近海面被拖曳在海洋船舶后面。水听器被安装到多个传感器线缆，这些传感器线缆通常称为拖缆（streamer）。该拖缆用作用于水听器的平台或载体，这些水听器沿阵列中的每个拖缆的长度分布。

操作也靠近海面拖曳的一组地震源来周期性地发射声能。所关注的声能向下传播通过海水（或其他水体（water column）），穿透海底，从海底地层和其他下层结构反射，并通过水体向上返回到水听器阵列。

反射的地震能量（或声波能量）到达拖曳式水听器阵列中的接收器点处。所述阵列包括沿每个拖缆线缆分布的许多这样的接收器点，其中，传感器配置成生成数据记录，该数据记录表征在每个接收器点处，从海床之下的地下结构接收的向上行进的声学小波（或地震波）。随后，水听器数据记录被处理，以生成下层结构的地震图像。

在海底地震勘探的领域中，最近已有如下需求，即：需要地震设备操作者利用浸没在过去进行大多数地震勘测的深度之下的地震设备来进行他们的勘测。这些新的、更深的操作目标现在可以远低于用于拖曳和横向散布地震传感器的表面参考设备（即，船舶和拖曳水翼（paravane））的深度。

用于将设备维持在基本上恒定的浸没深度的典型的海洋沉降器（depressor）往往是相当小的，伴有非常差的展弦比（aspect ratio），从而导致低升力。展弦比被定义为沉降器的翼展除以其弦线长度。具有高展弦比的翼对于最小的阻力产生高的向下升力（使得升阻比可高达10:1或更高），而具有低至1或2的展弦比（即，翼展和弦为大致相同的比例）的翼通常将具有低至2:1或甚至更低的升阻比。常规的沉降器（例如，参见Hydro ForceTechnologies AS的“HFT Catfish 100”（<http://www.hft.no/catfish/>），或YSIIncorporated的“V-Fin”（<https://www.ysi.com/File%20Library/Documents/Specification%20Sheets/E72-Standard-V-fins.pdf>）通常还提供有效载荷舱，其可被用于保持附加的压舱物，以补充沉降器所产生的下压力。

使用载重来产生下压力的问题在于它不会随着拖曳速度而缩放，即，无论沉降器移动通过水的速度有多快，它都提供恒定的下压力。这对于如下那些应用而言通常是不利的，即：其中，预期一系列操作速度，而要求拖曳的设备在该速度范围内维持稳定的深度。因此，没有简单、经济或理想的方式来在期望的较低深度处浸没和操作地震设备，例如拖曳式拖缆线缆等。

在说明书的此背景技术部分中包含的信息，包括本文引用的任何参考及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的被包括，并且不应被视为约束在权利要求中限定的本发明的范围的主题。

发明内容

为了实现在期望的深度（即，低于例如拖曳水翼的中点深度）处浸没和操作地震设备的目标，专用的水翼或带状翼型沉降器（ribbon-foil depressor）可以被结合到拖曳式地震阵列中。该带状翼型沉降器优选地被部署在左舷和右舷支线（spur line）上。替代性地，该带状翼型沉降器可以被安装在外侧分离绳上。这些带状翼型沉降器可被用于在低至60米或更深的深度处浸没和操作地震设备，并且能够在这些深度处维持拖曳的地震拖缆线缆，且通过各种速度变化和转弯仍然保持稳定。

一个潜在的应用是地震阵列中的外侧拖缆头的相对于支线所附接到的拖曳水翼十字架（paravane crucifix）的深度的沉降。在该应用中，所述带状翼型沉降器产生足够的下压力，以使支线悬链线（catenary）在10到100米的跨度上向下弯曲到期望的拖缆深度，这取决于所使用的支线的长度。

提供此发明内容来以简化的形式介绍对构思的选择，该构思的选择在下面的具体实施方式中进一步描述。此发明内容不意在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意在用于限制所要求保护的主题的范围。对权利要求中限定的本发明的特征、细节、效用和优点的更全面的呈现在本发明的各种实施例的后续书面描述中提供，并且在附图中图示。

附图说明

图1是拖曳式三维高分辨率地震阵列的第一示例的示意图的顶视图。

图2是图1的拖曳式地震阵列的示意图的后视图。

图3是图1的拖曳式地震阵列的左舷侧的示意图的放大的局部后视图，其中，在支线上设置有带状翼型沉降器的系统。

图4是拖曳式地震阵列的第二示例的示意图的顶视图。

图5是图4的拖曳式地震阵列的示意图的后视图。

图6是图4的拖曳式地震阵列的左舷侧的示意图的放大的局部后视图，其中，在支线上设置有带状翼型沉降器的系统。

图7是图4的拖曳式地震阵列的示意图的后视图，其中，在左舷和右舷分离线上设置有带状翼型沉降器的系统。

图8A是单个带状翼型沉降器部段的等距视图。

图8B是沿如图8A中所示的线8B-8B截取的图8A的带状翼型沉降器部段的剖视图。

图9是一模型，其描绘了与标准的对称整流罩相比，线缆上的带状翼型沉降器的偏转。

图10是与示例性带状翼型沉降器部段的枢轴位置相比的该带状翼型沉降器部段的迎角的示图。

图11是与示例性带状翼型沉降器部段的枢轴位置相比的该带状翼型沉降器部段的升力系数的示图。

图12是与示例性带状翼型沉降器部段的枢轴位置相比的该带状翼型沉降器部段的力矩系数的示图。

图13A是棒上的带状翼型沉降器阵列的示意图的后视图，该棒构造成用于通过系带（bridle）附接到线缆。

图13B是图12A的带状翼型沉降器阵列的示意图的左舷侧视图。

图14是沿线缆安装在固定位置的一系列带状翼型沉降器阵列的示意图的左舷侧视图。

图15是处于沿线缆的可变位置安装件中的带状翼型沉降器阵列的示意图的左舷侧视图。

图16是拖曳式地震阵列的左舷侧的示意图的放大的局部后视图，其中，带状翼型沉降器的系统设置在支线上并通过系带连接到左舷拖曳水翼。

具体实施方式

具有源和拖缆的地震阵列被用于研究海洋表面之下的岩层和其他结构或者其他水体。一个或多个海洋船舶通常被用于拖曳所述源和/或接收器阵列，以便获得覆盖海底的期望表面区域的相关地质数据。例如，单个水面船舶可以同时拖曳源阵列和地震拖缆的阵列二者，或者不同的船舶可以被用于拖曳分开的源和接收器阵列。替代性地，拖曳的源阵列可以与固定的接收器结合使用，例如，与海底节点的阵列或者与部署在海床上的海底线缆结合使用。

在操作期间，源阵列所产生的声冲击波通过水传播，以穿透海底并从地下结构被反射。反射的声波被接收器记录为信号或地震响应，所述接收器例如拖曳在船舶后面或部署在海底上的水听器和/或地震检波器。

施加横向力以在地震源和其他阵列元件被拖曳在船舶后面时维持它们的位置和间隔。间隔取决于所部署的源和/或拖缆线缆的数量，以及取决于相邻的源和/或接收器部件之间的间隔。通常，若干个源子阵列或串使用拖绳构造来部署在船舶之后，以将这些源散布在大约十到一百米或更大的横向距离上。拖缆线缆通常被部署在大得多的横向距离上，例如，从一百米到一公里或更多，并且可以在拖船后面延伸几公里。

横向间隔可以通过如下方式来实现，即：使用散布器或系列的分立系绳将拖曳水翼或转向器设备部署在专用的拖绳布置结构上，以在相邻的线缆之间提供期望的间隔。定位装置还可以沿每个拖缆线缆设置，以便沿线缆长度维持深度和/或横向偏移。

图1和图2中描绘了拖曳式三维高分辨率海洋地震阵列100的一个实施例。阵列100由海洋船舶102拖曳。多个线缆、绳或其他线可以被附接到海洋船舶102。例如，具有声学信号源发生器（例如，气枪）的脐带缆线104可以直接拖在海洋船舶102后面。一对拖绳106或线缆可从海洋船舶102的后部展开到左舷和右舷。交叉线缆108可以与拖绳106的后端相邻地在拖绳106之间延伸并连接到拖绳106。多个拖缆线缆110可以沿拖绳106之间的交叉线缆108的长度在多个位置处连接到交叉线缆108。在一些实施例中，拖缆线缆110可沿交叉线缆108的长度与相邻的拖缆线缆110均匀地隔开。在典型的实施例中，可以有多达18个拖缆线缆110，并且它们可以隔开10米到100米之间或更远。相应的尾部浮标111可以被固定到每个拖缆线缆110的端部，以帮助维持拖缆线缆110在表面之下的恒定深度。

交叉线缆108可以延伸超过最左舷和最右舷的拖缆线缆110，以附接到拖绳106。交叉线缆108的这些横向部段可以被称为支线114。在一些实施例中，支线114可以是分开的绳或线缆，其连接到交叉线缆108的横向端部和拖绳106并且在交叉线缆108的横向端部和拖绳106之间延伸。

拖曳水翼112还可以在左舷侧和右舷侧中的每一侧上的拖绳106与支线114之间的连接处或邻近附接到拖绳106。拖曳水翼112是有翼的水翼，其在水中沿相对海洋船舶102的行进方向倾斜的方向向外移动，从而为交叉线缆106和附接到该交叉线缆106的拖缆线缆110提供横向扩散。

信号线缆116可以在阵列100的一侧上从海洋船舶102延伸，以连接到交叉线缆108，并且返回拖缆线缆110上的传感器111所接收到的信号。在阵列100的相对侧上，回收绳118可以从海洋船舶102延伸，并且邻近最后一个拖缆110与交叉线缆108连接。表面浮子117可以经由线缆在交叉线缆108的横向端部处或邻近附接到该交叉线缆108，所述线缆具有对应于拖缆线缆110的期望深度的长度。表面浮子117用于确保当阵列100被拖曳时，交叉线缆108、并且因此拖缆线缆110不会浸没过深。

遗憾的是，由于支线114上的拖曳水翼112的牵拉，交叉线缆108的左舷和右舷端部，并且因此，附接到该交叉线缆108的左舷和右舷端部的拖缆线缆110，可能未在表面之下实现期望的深度。拖曳水翼118保持在水的表面处，并且因此，将交叉线缆的横向端部向上以及横向向外牵拉。

设计成提供向下升力以抵消拖曳水翼112对交叉线缆108的影响的多个定位装置或沉降器120可以被附接到交叉线缆108、支线114或两者。这些沉降器120可以成形为翼型件，并且可以被可枢转地附接到交叉线缆108或支线114，以彼此独立地移动，或者在一些实施例中一致地移动。由于沉降器120彼此独立，因此它们可以产生用于线缆的带状整流罩的外观相似性。因此，沉降器120在本文中可被称为“带状翼型沉降器”。如图3中所示，沉降器120可以填充支线114的整个长度。替代性地，沉降器120可以仅填充支线114的一部分，并且可以横向向外更靠近拖曳水翼112或者更加向内更靠近拖缆线缆110定位。如上所述，沉降器120还可以位于交叉线缆108上、最左舷和最右舷的拖缆线缆110内。沉降器120的位置可以基于多个因素来选择，包括：沉降器120所产生的向下升力的量；拖缆线缆110的分离距离；传感器111、拖缆线缆110和交叉线缆108的质量；以及拖曳水翼112所产生的升力等因素。

图4和图5中呈现了拖曳式地震阵列200的另一个示例。图4从顶视图描绘了阵列200，并且在纵轴上显示了拖曳线缆206和系绳或引入线缆209与海洋船舶（未示出）的船尾的距离，并且因此，在横轴上显示了连接到引入线缆209的后端的拖缆线缆（未示出）之间的扩散距离。图5从后视图描绘了阵列200，并且在纵轴上显示了引入线缆209的后端的位置的深度，并且相应地，显示了在头部端浮子211下方的拖缆线缆的前端的深度，并且在横轴上显示了引入线缆的后端与拖缆线缆（未示出）的前端之间的扩散距离。如先前的实施例中那样，具有声学信号源发生器的多个脐带线缆204可以直接拖在海洋船舶后面。

在该实施例中，拖缆线缆210的前端在单个点处附接而不是在沿交叉线缆散布的多个点处附接。相邻的每对引入线缆209的后端通过分离绳208连接在一起，该分离绳208在长度上可以在25米和200米之间或更长，并且因此，可以与海洋船舶的远的尾部类似地延伸，使得传感器211大致沿水平线定位。表面浮子217可以经由线缆在最左舷和最右舷的拖缆线缆210处或邻近附接到分离绳208，该线缆具有对应于拖缆线缆210的期望深度的长度。表面浮子217用于确保当阵列200被拖曳时，拖缆线缆110不会浸没过深。

支线214可以分别从最左舷和最右舷的引入线缆209中的每一个的后端延伸，并且附接到沿阵列200的横向侧延伸的一对拖绳206。支线214在长度上可多达75米或更长。拖曳水翼212还可以附接到支线214和拖绳206之间的连接点，以使引入线缆209的后端扩散开。

如图5中所描绘的，拖曳水翼212在支线214上引起向上的升力，并且因此，使左舷和右舷的引入线缆209的后端上升，并且因此，使连接到所述后端的拖缆线缆上升到中间的拖缆线缆210延伸的期望深度之上。因此，根据替代实施方式，一系列带状翼型沉降器220可以被附接到支线214，如图6中所示。这样的带状翼型沉降器220可以延伸支线214的整个长度或仅延伸其一部分。如果带状翼型沉降器220仅延伸支线214的长度的一部分，则它们可以被定位成与用于拖曳水翼212的系带连接相邻、与最左舷和最右舷的引入线缆209相邻或者处于相应的拖曳水翼212和引入线缆209之间。替代性地，沉降器120可以位于最左舷和最右舷的拖缆线缆210内的分离绳208上，或者位于支线214和分离绳208二者上。沉降器220的位置可以基于多个因素来选择，包括：沉降器220所产生的向下升力的量；引入线缆209之间的分离距离；引入线缆209的质量；以及拖曳水翼212所产生的升力等因素。

图7示意性地描绘了当在最左舷和最右舷的拖缆线缆210内附接到分离绳208时带状翼型沉降器220对阵列200的影响。最左舷和最右舷的引入线缆209的后端被浸没到期望的深度（在该示例中，为14米），以与中间的引入线缆209的深度一致。由此，带状翼型沉降器220在分离绳208上提供向下的升力，以抵消拖曳水翼212的向上升力效果，并且维持引入线缆209、并因此维持拖缆线缆在适当深度处的浸没。

图8A和图8B中描绘了带状翼型沉降器的单个沉降器部段322的示例性形式。沉降器部段322是可缩放的，以适应范围广泛的升力需求，同时还提供非常高的展弦比，并且避免对补充压舱物的任何需求。沉降器部段322具有主体330，该主体330具有翼型形状，该翼型形状具有前缘332和后缘334。通过主体330的中间厚度的连接前缘332和后缘334的线被称为该翼型形状的“弦线”。当从俯视视角观察时，沉降器部段322在形状上可呈现矩形。第一表面336在前缘332和后缘334之间延伸，并且可以是弧形的。主体330的第二表面338在前缘332和后缘334之间延伸，并且可以相对于第一表面336相对平坦。

尾翼340可以形成后缘334的一部分。尾翼340可以在第一表面336的上方和尾部延伸，并且相对于第一表面336形成钝角。尾翼340可以通过在后缘334前方的某一离散距离处使主体330在弦线处“弯曲”来产生。在一些实施例中，尾翼340延伸越过沉降器部段322的弦线长度的5%至25%之间。在一些实施例中，尾翼340的弯曲角度可以是离原始弦线的轴线5°多达20°或30°的偏离。这导致第一表面336和尾翼340之间的钝角在150度和175度之间。第一表面336的弯度和尾翼340的长度和角度的组合可以被构造成提供负升力，如下面进一步描述的。

使沉降器部段322的尾部部分以这种方式“弯曲”仅表示用于形成尾翼340的一种可能的方法。其他方式可包括：通过移除后缘334的某一部分来截断原沉降器部段322，并将它替换为具有偏离主体330的前缘332的弦线的弦线的另一尾随部段。替代性地，沉降器部段322的原翼型形状可以完全保持完整，而单独的附加后缘部段被附加到原翼型形状，或者直接附加在沉降器部段322的后缘334之后，或者附加在沉降器部段322的后缘334下游的某一距离处。

主体330具有两个侧面342、344，其在第一表面336、第二表面338的侧边缘之间以及在前缘332和后缘334之间延伸。主体330可以由固体浇铸聚氨酯制成，用于近中性浮力以及高的耐磨性和持久性。然而，主体330可能仍为略微负浮力的，使得主体330将影响平衡迎角，尤其是在低拖曳速度下。因此，可以通过选择主体330的组成来影响沉降器部段322所实现的下压力。

第一管状导管346可以被限定在主体330内，并且与前缘332相邻地横向延伸通过主体330，并通向第一侧面342和第二侧面344中的每一个。第一管状导管346尺寸设定成接收穿过其的地震阵列的绳或线缆（例如分离绳和/或支线等）。第二管状导管348可以被限定在主体330内，并且在其中与第一管状导管346相邻、在第一管状导管346后部且平行于第一管状导管346横向延伸，并通向第一侧面342和第二侧面344中的每一个。第二管状导管348类似地尺寸设定成接收穿过其的地震阵列的绳或线缆。第三管状导管350可以被限定在主体330内，并且在其中与第二管状导管348相邻、在第二管状导管348后部且平行于第二管状导管348横向延伸，并通向第一侧面342和第二侧面344中的每一个。第三管状导管350可以类似地尺寸设定成接收穿过其的地震阵列的绳或线缆。第一管状导管346、第二管状导管348和第三管状导管350中的每一个都可位于沉降器322的弦长的前50%内。

第四管状导管352可以被限定在主体330内，并且在其中在第三管状导管350后部且平行于第三管状导管350横向延伸，并通向第一侧面342和第二侧面344中的每一个。第四管状导管352可位于沉降器322的弦长的后50%内并且位于尾翼340的开始处的前方。第四管状导管352可以类似地尺寸设定成接收穿过其的绳或线缆。第四管状导管352可以替代性地填充有复合泡沫或其他更有浮力的材料，以帮助抵消形成主体330的聚氨酯材料的负浮力。

根据一个实施例，图3和图6的沉降器可以被构造为一串分段的弧形翼型沉降器部段322，每个沉降器部段322优选地具有尾翼340。带状翼型沉降器120、220可以是被动的，不可操纵的沉降器，用于相对于支线114、214所附接到的拖曳水翼112、212的十字架的深度来沉降地震阵列中的外侧拖缆头。在该实施方式中，带状翼型沉降器120、220产生足够的下压力，以使支线114、214的悬链线在10到100米的跨度上向下弯曲到期望的拖缆深度，这取决于操作中的支线114、214的长度。该向下弯曲在图9中建模，其中，带状翼型沉降器420被安装在水槽（flume tank）中的绳或线缆上。与安装在延伸穿过水槽中的测试固定装置的杆上的对称整流罩450相比，其上安装有带状翼型沉降器420的绳的向下沉降是清楚的。在该实施例中，沉降器部段322可以被穿到穿过主体330的弦长的前半部分中的第一管状导管346、第二管状导管348或第三管状导管350中的一个的绳或刚性杆上。

带状翼型沉降器120、220是可缩放的，以适应范围广泛的负升力需求，同时还提供非常高的展弦比，并且避免对补充压舱物的任何需求。沉降器部段322可以在流场中自由旋转。带状翼型沉降器120、220将实现平衡的迎角将是沉降器部段322枢转所绕的旋转中心以及所使用的沉降器部段322的特定翼型形状的力矩系数的函数。沉降器部段的旋转中心是绳或棒所穿过的朝向主体330的前缘332的第一管状导管346、第二管状导管348或第三管状导管350中的一个。

例如NACA2318之类的大多数弧形翼型形状将具有负的力矩系数，这意味着当允许绕枢轴点自由旋转时，翼型件将找到负的平衡的迎角。为了产生正力矩系数，即为了产生正迎角并且以更大的升阻效率实现高的最大向下升力，尾翼340可以被添加到主体330的第一表面336的翼型弯度。在一些实施例中，沉降器部段322可符合NACA2318标准形状，并且具有位于弦线的30%（或与前缘332相距弦线长度的0.3）处的2%的最大弯度，伴有弦线长度的18%的最大厚度。

多个管状导管346、348、350被设置用于灵活地选择枢轴点。将绳或杆插入到三个前部管状导管346、348、350中的任何一个中意味着沉降器部段120、220将在该旋转中心上自由地枢转并在流场中达到其自身的平衡迎角。在形成带状翼型沉降器120、220中被动地配置的沉降器部段120、220所实现的平衡迎角可以通过选择以下参数来确定，即：

- 枢轴的位置，即，相对于主体330的前缘332绳所穿过的管状导管346、348、350；

- 沉降器部段322的特定翼型形状（或对称的翼型形状结合合适的尾翼340），

- 尾翼340（如果存在）的迎角；以及

- 尾翼340（如果存在）的弦线的百分比。

如图10的绘图所示，尾翼340的长度和角度以及枢轴位置一起直接影响沉降器部段322的所产生的平衡迎角。尾翼340的长度和角度越大，迎角就越大。当枢轴点靠近前缘332时，对迎角的影响最小，但当枢轴点向前缘332的后部移动时，对迎角的影响变得显著。

类似地，如图11中所示，尾翼340的长度和角度以及枢轴位置一起直接影响沉降器部段322的所产生的升力系数。尾翼340的长度和角度越大，升力系数就越大。当枢轴点靠近前缘332时，对升力系数的影响最小，但当枢轴点向前缘332的后部移动时，对升力系数的影响变得显著。

此外，如图12中所示，尾翼340的长度和角度以及枢轴位置一起直接影响沉降器部段322的所产生的力矩系数。尾翼340的长度和角度越大，力矩系数就越大。当枢轴点靠近前缘332时，对力矩系数的影响最小，但当枢轴点向前缘332的后部移动时，对力矩系数的影响变得显著，并且力矩系数被朝向0驱动。如果枢轴位置充分向前并且不包括尾翼340，则如图8A和图8B中所示，沉降器部段322的弧形翼型形状实际上将在平衡时找到负的迎角。略微向后移动枢轴点并引入小的尾翼340将使力矩系数改变符号，使得沉降器部段322将在正的迎角处找到其平衡。

因此，由沉降器部段322形成的带状翼型沉降器120、220所产生的下压力的大小可以通过各种因素来控制，包括以下各项：

- 调整带状翼型沉降器120、220的总翼展（即，穿到绳或杆上的沉降器部段322的数量）；

- 改变沉降器部段322的弦的长度（即，在制造时定制沉降器部段322的尺寸，以适应所需的最终应用）；

- 用于绳或杆的枢轴位置相对于沉降器部段322上的前缘的选择（即，枢轴点处于前缘332的越后部，沉降器部段322的产生的迎角就越高）；

- 改变尾翼340的迎角；

- 改变尾翼340的尺寸（即，尾翼340的弦的百分比的选择），以及

- 沉降器部段322的翼型轮廓的弯度选择（较小或较大的弧形翼型沉降器部段322产生较低或较高的升力系数）。

在一种替代实施方式中，第二绳或线缆可穿过带状翼型沉降器120、220的沉降器部段322中的第四管状导管352。该第二绳或线缆允许通过控制带状翼型沉降器120、220的悬链线（翻滚，billow）来调整升力。在该实施例中，可以在长度上调整该对绳，来实现升力的可控调整。该实施例所实现的平衡迎角是双绳的相对长度的函数。例如，如果穿过沉降器部段322的后半部分中的第四管状导管352的后绳相对于穿过第一管状导管346、第二管状导管348或第三管状导管350中的一个中的选定枢轴点的绳被缩短，则与前缘332处的沉降器部段322之间的间隔相比，沉降器部段322的后缘334将被横向推动得更靠近在一起。这使得带状翼型沉降器120、220沿带状翼型沉降器120、220的长度翻滚并改变迎角。

带状翼型沉降器420的另一个潜在应用是通过将带状翼型沉降器420安装在摆动座450上来沉降源脐带线缆404，如图13A、图13B和图14中所描绘的。在这种情况下，沉降器部段422可以被安装到棒或刚性杆424上，该棒或刚性杆424在任一端处通过Y形系带426支撑，从而形成摆动座450。在一些实施例中，第三线缆可被包含在Y形系带426中以附接到刚性杆424的中点。如图13A中所示，两个沉降器部段422被穿到刚性杆424上，该刚性杆424通过形成Y形系带426的三个线缆从线缆连接器428悬挂。Y形系带426的线缆可以连接到可枢转地附接到线缆连接器428的钩环430，如图14中所示。线缆连接器428可以形成为蛤壳式夹具432，其围绕脐带线缆404夹持。吊环434可以被安装（例如，通过焊接接头）到夹具432的底部，钩环430的螺栓436可以通过该吊环434来装配。在一些实施例中，弯曲限制器（例如，坎伯兰握把（Cumberland grip））（未示出）可以在期望的附接位置处围绕脐带线缆404放置，并且夹具432可以围绕该弯曲限制器安置，以便保护脐带线缆404，并提供压缩表面供夹具432抵靠固定。因此，安装在摆动座450上的多个带状翼型沉降器420可以沿脐带线缆404的长度部署在离散的固定位置处。

在图3和图6中所示的支线应用的情况下，带状翼型沉降器120、220的沉降器部段的展弦比可以高达100比1，或甚至高达1000比1。在如图13A、图13B和图14中所示的带状翼型沉降器420安装在摆动座450上的情况下，展弦比可以低至5比1。然而，这仍然是对具有低至1比1的展弦比的典型的沉降器的改进。如上面所提及的，沉降器部段422的翼型形状的展弦比是确定沉降器部段422和作为整体的带状翼型沉降器420的升阻效率中的关键因素。

在图15中所示的替代实施例中，安装在摆动座450上的带状翼型沉降器420可以被可调整地安装到脐带线缆404。在该实施例中，线缆连接器428的蛤壳式夹具432的直径可以大于脐带线缆404的直径，从而允许线缆连接器428沿脐带线缆404滑动。在其他实施例中，线缆连接器428可以包括滑动机构，例如，一个或多个滑轮或轴承，其构造成沿着或抵靠脐带线缆404滚动。线缆连接器428可以在顶部连接器环438或其他安装件处被附接到细的标记线（tagline）440，该标记线440从安装在海洋船舶的后甲板上的杂用绞车（未示出）延伸。因此，可以通过调整标记线440的长度，以改变带状翼型沉降器420沿脐带线缆404的位置，来控制带状翼型沉降器420沿脐带线缆404的位置和深度，如图15中所示。

除了上面讨论的深度控制之外，部署在支线514上的带状翼型沉降器520还可以为通过系带513附接到拖曳线504和支线514的交叉点的拖曳水翼512提供“升力辅助”，如图16中所示。也就是说，由于带状翼型沉降器520对支线514引起向下的悬链线，如图16中所示，升力560的第一分量562如上面所讨论的向下作用，但是升力560的第二分量564还水平作用（即，向外侧）。由带状翼型沉降器520提供的第二分量564的这种水平的“升力辅助”意味着现有的标准拖曳水翼512现在将能够比以前可能的更宽地扩散地震阵列500。替代性地，在支线514上包括带状翼型沉降器520的构造可以实现相同的扩散，但是在拖曳阵列500的海洋船舶后面以较短的偏移扩散。在另一种实施方式中，可以实现相同的扩散和偏移，但是可以使用用于附接拖曳水翼512的系带513的更高效的设置，并且因此，该设置减少了海洋船舶的燃料消耗。

除了在支线上使用一系列沉降器部段以实现将拖缆头向下浸没到地震阵列的期望深度的沉降力之外，带状翼型沉降器还可提供许多其他特征和优点。

所述带状翼型沉降器可以容易地安装在现有的水中设备上，例如，通过将各个沉降器部段穿到拖曳水翼和外侧的拖缆线缆头之间的现有支线上。带状翼型沉降器也可以被安装在许多其他现有的绳或杆上，例如安装在用于地震源的双枪集群（dual gun cluster）的标准撑杆上。

带状翼型沉降器可以部署在海洋船舶的侧面上，或者沿枪式滑槽部署，并且随后，将自定向并在没有操作者干预的情况下产生升力。处理、部署和回收操作是基本上免手动的，而无需特殊的吊架或专用的绞盘或起重机。它也是紧凑的，并且当船载时可以容易且高效地存放在船上。

所述带状翼型沉降器提供高展弦比和高升阻效率。所述带状翼型沉降器在可用的选择数量方面提供了高度的灵活性，所述选择包括枢轴位置、弯度、弦长和尾鳍尺寸和角度，以选择性地调整下压力来适应操作需求和规范。通过使用双绳实施例或在后管状导管中设置高浮力材料，升力也是可调整的。

应用于脐带或其他类似类型的线缆的带状翼型沉降器也可以根据部署的数量进行缩放，例如，通过沿线缆相隔一定距离菊花链式布置沉降器部段。

所有方向参考（例如，近侧、远侧、上、下、上、下、左、右、横向、纵向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、径向、轴向、顺时针和逆时针方向）仅用于识别目的以帮助读者理解本发明，并且不产生限制，特别是关于本发明的位置、方向或用途。连接参考（例如，附接、耦接、连接和联接）将被广义地解释，并且可包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对移动，除非另有指示。因此，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且彼此处于固定关系。示例性附图仅用于说明的目的，并且附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以变化。

以上说明书、示例和数据提供了权利要求中限定的本发明的示例性实施例的结构和使用的完整描述。尽管上面已经以一定程度的特殊性或者参考一个或多个单独的实施例描述了要求保护的发明的各种实施例，但是在不脱离要求保护的发明的精神或范围的情况下，本领域技术人员可以对所公开的实施例进行多种改变。因此预期了其他实施例。旨在将以上描述中包含的和附图中示出的所有内容解释为仅说明特定实施例而非限制。在不脱离所附权利要求限定的本发明的基本要素的情况下，可以进行细节或结构的改变。

Claims (14)

1.一种用于浸没拖曳的线缆的沉降器翼型件，包括：

具有翼型形状的主体，所述翼型形状具有前缘和后缘，所述前缘和后缘限定了在它们之间的弦长，并且还限定了：

在所述前缘和所述后缘之间延伸的弧形的第一表面，所述第一表面构造成提供负升力；

在所述前缘和所述后缘之间延伸的相对于所述第一表面相对平坦的第二表面；

第一侧面，其在所述第一表面的第一侧边缘、所述第二表面的第一侧边缘、所述前缘和所述后缘之间延伸；以及

第二侧面，其在所述第一表面的第二侧边缘、所述第二表面的第二侧边缘、所述前缘和所述后缘之间延伸；

第一管状导管，其构造成接收穿过其的线缆，所述第一管状导管限定在所述主体内，并且与所述前缘相邻地在所述主体中横向延伸，并且通向所述第一侧面和所述第二侧面中的每一个；以及

第二管状导管，其构造成接收穿过其的线缆，所述第二管状导管限定在所述主体内，并且在所述第一管状导管后部并平行于所述第一管状导管在所述主体中横向延伸，并且通向所述第一侧面和所述第二侧面中的每一个，且其中，所述第一管状导管和第二管状导管位于所述弦长的前50%内。

2.如权利要求1所述的沉降器翼型件，其特征在于，除了所述第一管状导管和所述第二管状导管之外，所述主体的形式是实心的。

3.如权利要求1所述的沉降器翼型件，其特征在于，

所述第二管状导管被定位成与所述第一管状导管相邻；以及

所述沉降器翼型件还包括第三管状导管，其构造成接收穿过其的线缆，所述第三管状导管限定在所述主体内，并且与所述后缘相邻、平行于所述第二管状导管在所述主体中横向延伸，并且通向所述第一侧面和所述第二侧面中的每一个。

4.如权利要求1所述的沉降器翼型件，还包括第三管状导管，所述第三管状导管构造成接收穿过所述第三管状导管的线缆，所述第三管状导管限定在所述主体内，并且与所述第二管状导管相邻、在所述第二管状导管后部并平行于所述第二管状导管地在所述主体中横向延伸，并且通向所述第一侧面和所述第二侧面中的每一个。

5.如权利要求4所述的沉降器翼型件，还包括第四管状导管，所述第四管状导管构造成接收穿过所述第四管状导管的线缆，所述第四管状导管限定在所述主体内，并且与所述后缘相邻、平行于所述第三管状导管在所述主体中横向延伸，并且通向所述第一侧面和所述第二侧面中的每一个。

6.如权利要求1所述的沉降器翼型件，还包括尾翼部段，所述尾翼部段形成所述后缘的一部分，在所述第一表面的上方和后部延伸，并且相对于所述翼型形状的弦形成一定角度。

7.如权利要求6所述的沉降器翼型件，其特征在于，所述尾翼部段包括5%至25%之间的所述沉降器翼型件的弦长。

8.如权利要求6所述的沉降器翼型件，其特征在于，相对于所述弦的所述角度的量度在5度和30度之间。

9.一种地震阵列，包括：

多个引入线缆；

多个拖缆线缆；

附接到相应的拖缆线缆的多个地震传感器；

附接到一组或多组引入线缆的后端的一个或多个分离线缆，其中，所述分离线缆在相邻的引入线缆的后端和相邻的拖缆线缆的前端之间提供最大的分离距离；

一对拖曳水翼，其各自附接在所述地震阵列的相对的横向端部处；

一对支线，其各自连接在拖曳水翼和所述引入线缆中相邻的一个的后端之间；以及

一对带状翼型沉降器，其可枢转地附接到所述支线的至少一部分、所述分离线缆或两者，每个带状翼型沉降器还包括：

成一系列彼此相邻布置的多个如权利要求1-8中任一项所述的沉降器翼型件，其中，所述支线延伸通过多个所述沉降器翼型件的相应组中的管状导管中的一个。

10.一种向地震阵列的一部分提供向下升力的方法，包括：

提供带状翼型沉降器，其用于附接到所述地震阵列内的横向定向的线缆，其中，所述带状翼型沉降器包括成一系列彼此相邻布置的多个如权利要求1-8中任一项所述的沉降器翼型件；

选择管状导管中的一个作为枢轴点；以及

通过将所述线缆穿过位于所述沉降器翼型件中的每一个中的选定枢轴点处的所选管状导管，将所述带状翼型沉降器可枢转地固定到所述线缆；以及

拖曳所述地震阵列通过水体。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，

所述管状导管中的一个包括在所述翼型形状的弦的后半部分中形成在所述主体内的后导管；以及

所述方法还包括：

将控制线缆穿过所述后导管；以及

调整所述控制线缆的长度，以修改所述带状翼型沉降器沿所述横向定向的线缆的悬链线。

12.一种用于向拖曳式海洋地震阵列中的线缆提供向下升力的装置，包括：

线缆连接器，其构造成附接到所述线缆；

刚性杆，其构造成与所述阵列被拖曳通过的水体的表面平行地定向；

两个或更多个如权利要求1-8中任一项所述的沉降器翼型件，其可枢转地安装在所述刚性杆上，使得所述刚性杆延伸通过所述沉降器翼型件中的每一个中的管状导管中的一个；以及

系带，其在第一端处连接到所述刚性杆的相对端，并在第二端处连接到所述线缆连接器。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述线缆连接器包括构造成与所述线缆固定连接的夹具。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，

所述线缆连接器被构造成沿所述线缆滑动，或包括沿所述线缆滑动的滑动机构；以及

所述装置还包括标记线，所述标记线连接到所述线缆连接器，并且构造成调整所述线缆连接器相对于所述线缆的位置，并限制所述线缆连接器沿向后方向的滑动。

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