NO332563B1 - System og fremgangsmate for posisjonering av instrumentert tauet kabel i vann - Google Patents

Description

System og fremgangsmåte for posisjonering av instrumentert tauet kabel i vann

Oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte for posisjonering av en instrumentert tauet kabel i vann, så som en marin seismisk streamer, og/eller et instrumentert tauet kabel-array (streamer-array), i samsvar med innledningen til patentkrav 1.

Oppfinnelsen gjelder også et system for posisjonering av en av en instrumentert tauet kabel i vann, så som en marin seismisk streamer, og/eller et instrumentert tauet kabel-array (streamer-array), i samsvar med innledningen til patentkrav 11.

Bakgrunn

En seismisk streamer er en langstrakt kabelliknende struktur (ofte opptil flere tusen meter lang), som omfatter et array av hydrofonkabler og assosiert med elektrisk utstyr langs dens lengde, og som brukes i marin seismisk kartlegging. For å utføre en 3D/4D seismisk kartlegging trekkes et flertall slike instrumenterte kabler bak et kartleggingsfartøy. Akustiske signaler produseres ved at de seismiske kildene er rettet ned gjennom vannet og inn i havbunnen under, hvor de reflekteres av de ulike lagene. De reflekterte signalene er mottatt av hydrofonkablene og så digitalisert og behandlet for å danne en representasjon av jordlagene i området som kartlegges.

De instrumenterte kablene er typisk trukket med en konstant dybde på omtrent fem-ti meter, for å fremme fjerning av uønskede "falske" refleksjoner fra overflaten av vannet. For å holde de instrumenterte kablene ved en konstant dybde, er styringsinnretninger kjent som "bird" festet til hver instrumentert kabel med intervaller på 200 til 300 meter.

Små variasjoner i dybde og sideveis bevegelse er unngåelig. Hovedårsaken til variasjoner i dybden er lange periodiske bølger. Generelt er den mest kritiske sitasjonen når det trekkes i den samme retningen som dønningene. Sideveis bevegelse av instrumentert kabel er hovedsakelig forårsaket av havstrømningskomponenter vinkelrett på trekkretningen. I tilfeller med både dønninger og sidestrøms-påvirkning er faren økt for at de instrumenterte kablene vikler seg inn i hverandre.

Kabelstrekket avtar proporsjonalt med avstanden fra trekkpunktet. Derfor vil små variasjoner i sideveis bevegelse og vertikal bevegelse tendere til å ha større amplituder nær halen av de instrumenterte kablene. Imidlertid vil ikke kreftene som virker vinkelrett på kabelen fordeles uniformt over kabelens lengde og de vil endres over tid ettersom det trukne arrayet beveges fremover.

Under en seismisk kartlegging er de instrumenterte kablene tiltenkt å opprettholdes i en rett linje, parallell til hverandre, likt adskilt og på samme dybde. Imidlertid, etter utsetting av de instrumenterte kablene, må vanligvis fartøyet kjøre i en rett linje i minst tre kabellengder før kabelfordelingen er tilstrekkelig nært det ideale oppsettet og kartlegging kan starte. Detteøker tiden det tar å utføre en kartlegging og derforøkes kostnadene ved kartleggingen. Imidlertid, pga. havstrømninger feiler de instrumenterte kablene i akkurat å følge banen til det seismiske kartleggingsfartøyet og noen ganger avviker fra denne banen med en vinkel, kjent som "feathering angle". Dette kan negativt påvirke dekningen av kartleggingen, hvilket ofte krever at deler av kartleggingen må repeteres. Ved veldig uheldige omstendigheter kan de instrumenterte kablene vikles inn i hverandre, spesielt ved enden av kablene, som kan medføre betydelig skade og betydelig finansielt tap.

Flere patenter dekker styringsinnretninger for instrumenterte kabler, så som marine seismiske streamere.

WO 02/059650 Al beskriver et system som er kjennetegnet ved at det omfatter en styrings-enhet og et antall kontrollenheter, der kontrollenhetene er plassert på i det minste noen av kablene og er innrettet til å måle og rapportere om sine posisjoner, at styringsenheten omfatter midler for mottak av posisjonsangivelsene fra hver enkelt kontrollenhet og beregning av eventuelle avvik fra forutbestemte posisjoner, og at systemet omfatter midler for endring av kablenes posisjon for gjenoppretting av kontrollenhetenes posisjoner.

WO 2005/096018 beskriver en fremgangsmåte og et system som muliggjør styring av en seismisk undersøkelsesspredning ved gjennomføringen aven seismisk undersøkelse. Fremgangsmåten innbefatter innsamling av inndata, herunder navigasjonsdata for navigasjonsnoder, drifts-tilstander fra sensorer tilordnet spredningsstyreelementene, omgivelsesdata for undersøkelsen, og undersøkelses-designdata. Posisjonene til kildene og mottakerne estimeres ved hjelp av navigasjonsdataene, driftstilstandene, og omgivelsesdataene. Optimale slepekurser for kildene og mottakerne bestemmes ved hjelp av posisjonsestimatene og ved hjelp av en del av de inndata som innbefatter i det minste undersøkelses-designdataene. Drivkommandoer beregnes for minst to av spredningsstyreelementene ved hjelp av de bestemte optimale slepekurser.

US 6 691038 B2 beskriver en fremgangsmåte og et apparat som omfatter et aktivt kontroll-system for en tauet seismisk kabelgruppe som muliggjør relativ posisjonskontroll av ethvert antall tauede seismiske kabler. Kabelposisjonene blir kontrollert horisontalt og vertikalt ved å bruke aktive kontrollenheter posisjonert innenfor den seismiske gruppen. Trekomponent-posisjonen (x, y, z) for hvert kabelelement, relativt til fartøyet og relativt til hverandre blir kontrollert, sporet og lagret gjennom en seismisk datainnsamlingskjøring. De aktive kontrollelementene kan bli lokalisert ved forskjellige spredningsposisjoner, kabelhode, langs lengden av kabelen eller på halen til kabelen. Fremgangsmåten muliggjør at en seismisk gruppe blir manøvrert ettersom tauefartøyet opprettholder kurs eller fartøyet selv manøvrerer for å hjelpe i reposisjoneringen av gruppen.

US 6 932 017, US 7 162 967 B2, US 7 222 579 B2 og US 7 293 520 B2 beskriver alle fremgangsmåter og systemer for å kontrollere en kabelposisjoneringsanordning konfigurert for å være knyttet til en instrumentert kabel (marin seismisk streamer) og tauet av et seismisk undersøkelses-fartøy og som har en vinge og en vingemotor for endring av orienteringen til vingen. Fremgangsmåten omfatter trinn for: - å oppnå en estimert hastighet til kabelposisjoneringsanordningen, - å beregne ønsket endring i orienteringen til vingen ved å bruke den estimerte hastigheten til kabelposisjoneringsanordningen og - å aktivere vingemotoren til å produsere denønskede endringen i orienteringen til vingen.

Fra blant annet US 5 443 027, US 6 011752, US 6 144 342, WO 03/008906 A2, US 6 671223 B2 US 6 879 542 B2, US 6 459 653, US 5 619 474, US 6 016 286, US 6 525 992 er det kjent ytterligere styringsinnretninger og fremgangsmåter for å styre instrumenterte kabler.

Styringsinnretninger i samsvar med disse utformingene er forbundet med en rekke ulemper. Siden styringsinnretninger (i noen av publikasjonene nevnt ovenfor) henger under den instrumenterte kabelen produserer de betydelig støy ettersom de trekkes gjennom vannet. Denne støyen blander seg med de reflekterte signalene detektert av hydrofonkablene i de instrumenterte kablene. Noen av styringsinnretningene omfatter et par vinger eller ror som er montert på en roterbar struktur som omgir den instrumenterte kabelen for å generere en løftekraft i en spesifikk retning. Dette er en relativt kostbar og relativt kompleks elektromekanisk konstruksjon som er veldig sårbar i undervannsoperasjoner. Noen av styringsinnretningene nevnt i publikasjonene ovenfor drives med et par vinger eller ror i en "bank-to-turn"-manøver slik at styringsinnretningens rullvinkel er definert fra ønsket totalkraft. Dette tilfører kompleksitet til den lokale styringsløkken til det overordnete styringssystemet og gir dårligere stabilitetsegenskaper i og med at rullvinkel må justeres kontinuerlig i henhold til endringer i ønsket totalkraft, særlig indusert fra dybdereguleringen.

Videre er det ikke kjent løsninger for trådløs/kontaktløs overføring av energi og signaler/data mellom hovedkropp og vinger, noe som vil medføre et mer robust system som er mindre utsatt for funksjonsfeil eller mekanisk feil.

Noen styringsinnretninger som imidlertid utbedrer disse ulempene er blant annet kjent fra søkers norske patentsøknader NO 20080145, NO 20083830 og NO20063182, og søkers samtidig søkte søknad med tittelen " Styringsinnretning og fremgangsmåte for posisjonering av instrumentert tauet kabel i vann".

Fra US2005180263 er det kjent et GPS-basert posisjoneringssystem for undervannskabler for bruk ved bestemmelse av form og posisjon av hydrofonstreamere tauet under vann bak et kartleggingsfartøy.

US 7376045 B2 beskriver et system som omfatter et antall akustiske sendere montert inne i streamerne og innrettet for å sende bredbåndssignaler med lav krysskorrelasjon mellom signalene fra forskjellige sendere. Det beskrives videre et antall akustiske mottagere montert inne i streamerne som er innrettet for å motta signalene fra senderne. Systemet er innrettet med en prosessor for å krysskorrelere signalene som er mottatt ved mottagerne, med kopier av sender-signalene for å bestemme identiteter av senderne av de mottatte signalene og for å bestemme forplantningstider for de mottatte signalene, samt en hoved prosessor innrettet for å omforme forplantningstidene til avstander mellom de identifiserte senderne og mottagerne, og for å bestemme relative posisjoner av streamerne ut fra avstandene.

US5142507 beskriver et system og en fremgangsmåte for overføring og mottak av hydro-akustiske pulser benyttet for å bestemme romlig atskillelse mellom par av slike anordninger.

Fra US 20090003135 er det kjent et system for lokalisering og posisjonering tauede akustiske streamere som har avstandsmålingsmidler og navigasjonsstyringsmidler som kan integreres i et koblingselement.

Formål

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape en fremgangsmåte og et system som helt eller delvis fjerner ulempene ved de nevnte foreliggende løsningene. Det er videre et formål å skape en fremgangsmåte som kan anvendes på flere typer styringsinnretninger for instrumenterte kabler, men spesielt for anvendelse av styringsinnretninger som omfatter tre eller flere vinger. Det er videre et formål ved den foreliggende oppfinnelsen at systemet og fremgangsmåten skal føre til at den instrumenterte kabelen bedre skal kunne motstå innvirkning fra ukontrollerbare krefter i miljøet rundt den instrumenterte kabelen. Det er videre et formål at systemet og fremgangsmåten skal medføre at det er et lite kraftbehov for styring. Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen at den skal gi muligheter for å vikle opp ("untwist") igjen vridninger som er påført den instrumenterte kabelen. Det er et formål med oppfinnelsen at den skal tillate raskere retningsendring og kortere avslutting av operasjoner, samt raskere innretting etter sving og andre operasjoner til ideal posisjon. Et formål med oppfinnelsen er å skape et system og en fremgangsmåte som takler ulike feilsituasjoner eller feiltilstander som kan oppstå, herunder ta hensyn til styringsinnretningenes helse.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er at systemet skal være i stand til å sette opp en lateral styrekraft av styringsinnretningen eller den instrumenterte kabelen uten å forstyrre styringsinnretningens lokale rull- og dybdereguleringsløkker som kjører i parallell.

Oppfinnelsen

En fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1. Fordelaktige trekk og detaljer ved fremgangsmåten er beskrevet i patentkravene 2-10.

Et system i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 11. Fordelaktige trekk og detaljer ved systemet er beskrevet i patentkravene 12-22.

Et system for posisjonering av en instrumentert tauet kabel i vann, så som en marin seismisk streamer, og/eller et instrumentert tauet kabel-array (streamer-array) i samsvar med oppfinnelsen omfatter en eller flere styringsinnretninger anordnet til instrumenterte kabler, en styringssentral anordnet om bord på et fartøy, fortrinnsvis et kartleggingsfartøy, hvilken styringssentral er innrettet for kommunikasjon med de instrumenterte kablene og de enkelte styringsinnretningene anordnet dertil. Dette er ofte referert til som et STAP-system (STAP - "Seismic Towed Array Positioning"). Videre omfatter systemet halebøyer anordnet til de instrumenterte kablene i kabel-arrayet, samt deflektoranordninger for å spre de instrumenterte kablene i et kabel-array. Videre er styringssentralen innrettet for kommunikasjon med halebøyer, enten via den instrumenterte kabelen eller trådløst, samt innrettet for kommunikasjon med fartøyet og eventuelt deflektoranordninger.

Styringsinnretningene anordnet til de instrumenterte kablene er fordelaktig en styringsinnretning som omfatter: - en hovedkropp forsynt med en prosessorenhet, akselerometre, eventuelt rategyro og magnetkompass, trykksensor, samt induktive koblinger for trådløs (kontaktløs) kommunikasjon og energioverføring til vinger eller mekaniske koblinger for kommunikasjon og energioverføring, - vinger, fortrinnsvis tre vinger, hvilke vinger er forsynt med en prosessorenhet, induktive kobling eller mekanisk kobling for tilkobling til hovedkroppen, halleffektsensor, oppladbare batterier, intelligent ladeelektronikk, motor med momentsensor; eller motor og driwerkhus, fortrinnsvis tre motor og driwerkhus, hvilke motor og driwerkhus er forsynt med vinger, hvilke motor og driwerkhus er forsynt med prosessorenhet, induktive kobling eller mekanisk kobling for tilkobling til hovedkroppen, halleffektsensor, oppladbare batterier, intelligent ladeelektronikk, motor med momentsensor, hvor minst en av vingene er forsynt med sender og mottakerelementer og elektronikk for akustisk avstandsmåling,

- lokal styringsinnretningssoftware som kjører på kroppens prosessorenhet,

- lokal vingestyringssoftware som kjører på vingens prosessorenhet.

Styringsinnretninger som dette er f.eks. beskrevet i søkers norske patentsøknader NO 20080145 og NO 20083830 som publiseres 9. juli 2009 og søkers samtidig søkte søknad med tittelen " Styringsinnretning og fremgangsmåte for posisjonering av instrumentert tauet kabel i vann".

Dvs. at styringsinnretningene er dannet av en hovedkropp og minst tre vinger, såkalte smart - vinger, eller minst tre motor og driwerkhus forsynt med vinger. Betegnelsen smartvinge benyttes for å illustrere at vinge, strømforsyning (batterier), prosessorenhet, motor med momentsensor, intelligent ladeelektronikk, samt halleffektsensor er innebygd i en og samme enhet, hvilken vinge er tilpasset for avtakbar festing til hovedkroppen på en enkel måte. Alternativet som omfatter motor og driwerkhus benyttes for å illustrere at strømforsyning (batterier), prosessorenhet, motor med momentsensor, intelligent ladeelektronikk, samt halleffektsensor er innebygd i en og samme enhet, omtalt som et motor og driwerkhus som igjen er forsynt med en vinge, hvilket motor og driwerkhus og vinge danner en avtakbar enhet som på en enkel måte kan settes på og tas av hovedkroppen.

Hovedkroppen er fortrinnsvis langstrakt og hovedsakelig rørformet og er ved sine ender forsynt med mekaniske og elektriske tilkoblingsmidler for å festes i serie mellom to tilliggende seksjoner av en instrumentert kabel. Videre er hovedkroppen på tilpassede steder forsynt med feste- og tilkoblingsmidler for smartvinger eller motor og driwerkhus forsynt med vinger, hvilken hovedkropp er tilpasset de ulike alternativene. Styringsinnretningen kan videre være innrettet med trådløs (kontaktløs) eller mekanisk tilkobling for overføring av kommunikasjon og/eller energi, samt trådløs (kontaktløs) kommunikasjon med eksterne enheter for eksempelvis kalibrering. Med intelligente vinger som beskrevet ovenfor med egen batteriforsyning har man mulighet til å styre vingene til nøytral selv om hovedkroppen settes ut av funksjon. Batteriene i vingene lades kontinuerlig under normal drift, og kan operere autonomt i flere dager uten tilførsel av energi. Vingene kan også forsyne hovedkroppen med energi dersom energitilførselen via den instrumenterte kabelen brytes.

Som nevnt styres styringsinnretningen og følgelig den instrumenterte kabelen eller kabel-arrayet ved hjelp av en styringssentral om bord på et fartøy, hvilken styringssentral er innrettet med software eller algoritmer og/eller midler for dette. Styringssentralen omfatter videre kommunikasjonsmidler for kommunikasjon med de instrumenterte kablene, styringsinnretningene, halebøyer, fartøyet og eventuelt deflektoranordninger. Fortrinnsvis er også fartøyet, en eller flere halebøyer (og eventuelt en eller flere deflektoranordninger) forsynt med midler for å motta akustiske signaler/pulser som sendes ut fra styringsinnretningene for bruk i avstandsmålinger og relativ og absolutt posisjonering.

Styringen av en instrumentert kabel eller kabel-array kan deles inn lokal og global styring. Den lokale styringen er den som skjer hos hver enkelt styringsinnretning, mens den globale styringen er den styringen som skjer gjennom styringssentralen og kan sees på som overordnet styring.

Den lokale styringen benytter seg av målinger fra styringsinnretningen, så som dybde fra trykksensoren; rullvinkel og rullrate fra akselerometrene, eventuelt rategyro og magnetkompass; vingeutslag fra halleffektsensoren og motorstyringspulser; batterikapasitet fra intelligent ladeelektronikk; motormoment; samt avstand til nabo-styringsinnretninger fra et akustisk avstandsmålingssystem.

Den lokale styringen benytter seg videre av lokal estimering av styringsinnretningens hastighet gjennom vann, basert på en kombinasjon av vingemotormoment og vingeutslagsmålinger.

Den lokale styringen omfatter videre et eller flere av følgende trekk:

- lokal lukket sløyfe rullvinkelregulering basert på estimert rullvinkel og rullrate, hvor rullvinkelreferanse bestemmes av ønsket lateral kraft og modi operandi av vingene, - lokal lukket sløyfe dybderegulering, basert på målinger fra en lokal dybdesensor (trykksensoren i hovedkroppen) og en global dybdereferanse,

- lokal lateral kraftstyring, basert på drageprinsippet,

- parameterstyring ("gain scheduling") av rullregulator og dybderegulator, basert på informasjon om hastighet gjennom vann, fortrinnsvis estimert lokalt basert på styringsinnretningens egne sensorer, alternativt oppdatering fra styringssentralen på fartøyet via den instrumenterte kabelen,

- lokal lukket sløyfe rullrateregulering basert på estimert rullrate,

- lokal oppviklingsalgoritme ("untwist"), basert på at dersom statisk kommandert moment overstiger et visst nivå over en viss tid, ruller styringsinnretningen et visst antall grader i motsatt retning for å redusere det statisk kommanderte momentet, - lokal deteksjon av ustabilitet i rullvinkel og automatisk stabilisering, hvilket omfatter at man ved ustabilitet i rullvinkel, minsker lateral og vertikal kraft suksessivt inntil stabilitet i rullvinkel er gjenopprettet, - lokal deteksjon av ustabilitet i rullrate og automatisk stabilisering, hvilket omfatter at man ved ustabilitet i rullrate nullstiller alle vinger først, deretter kobler inn rullrateregulator med referanserate lik 0, og når rullbevegelsen er stanset kobler inn rullvinkelregulator og lateral og vertikal kraft økes suksessivt etter at også rullvinkelstabilitet er oppnådd, - lokal energisparingsmodus, herunder redusert energi lateral styring og redusert energi dybdestyring, hvilket inntrer i tilfeller ved feil ved energitilførsel gjennom den instrumenterte kabelen eller lavt batterinivå i vingene, - automatisk tørr- eller våtmodus, hvilket omfatter at styringsinnretningen selv detekterer om den er i luft eller vann basert på en kombinasjon av standard avvik på målt dybde og absolutt målt dybde,

og/eller

- tilstandsmoduser som er avhengig av antallet vinger som er operative og disse modiene bestemmer hvilke operasjoner det er mulig å utføre.

De nevnte tilstandsmodusene er eksempelvis: normal, redusert, minimum, utkoblet. I normalmodus er styringsinnretningen fullt operativ og alle operasjoner er tilgjengelige. Dersom en vinge ikke er operativ er styringsinnretningen i redusert modus, og i dette moduset er all styring unntatt lateral kraftstyring tilgjengelig. Dersom to vinger ikke er operativ er styringsinnretningen i minimumsmodus, og i dette moduset er all styring unntatt lateral kraftstyring og lokal lukket sløyfe dybderegulering tilgjengelig. Dersom ingen vinger er operative er styringsinnretningen i utkoblet modus, dvs. vingene kan ikke manipuleres.

Den globale styringen benytter seg av informasjon fra styringsinnretningene, den instrumenterte kabelen, samt informasjon fra halebøyer, fartøy og eventuelt deflektoranordninger, hvilken informasjon er en eller flere av: navigasjonsdata fra fartøy, halebøyer og/eller deflektoranordninger, samt informasjon om akustiske avstandsmålinger og styringsinnretningenes identifikasjon (ID); informasjon fra en kartleggingsplan, så som posisjon og retning over en grunnreferanse, samt dybdereferanse og ønsket konfigurasjon av kabel-arrayet (f.eks. parallelle instrumenterte kabler eller maksimal spredning); informasjon fra styringsinnretninger og instrumentert kabel, så som:

- status, herunder helse for styringsinnretningene, kommunikasjon, energi,

- vingeutslag,

- rullvinkel og rullrate,

- lokalt estimert hastighet gjennom vann,

- dybde,

- retning,

- akustiske avstandsmålinger og styringsinnretningenes identifikasjon (ID),

- motormoment,

og/eller

- rullmoment, samt vertikal kraft.

Den globale styringen omfatter en eller flere av følgende trekk:

- aktivering og innsamling av akustiske avstandsmålinger,

- relativ posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger i et kabel-array, basert på resultatene fra de akustiske fra avstandsmålingene,

- absolutt posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger i et kabel-array,

- kommandere horisontale kraftreferansertil alle styringsinnretninger på alle instrumenterte kabler, omfatter kommandoer er basert på tverrbane-posisjonsfeil ("position-Cross-Track-Error"), hvortverrbane-posisjonsfeil finnes ved å sammenligne de(n) absolutte posisjonen(e) med en absolutt referanse, -justering av horisontale kraftreferanser, hvilket omfatter justering basert på den enkelte styringsinnretningens tilstand (helse), herunder vinger i metning, og/eller omfatter justering for å kompensere forfeil i nabo-styringsinnretninger på samme instrumenterte kabel, og/eller basert på tverrbanehastighet ("cross-track-velocity"), - styring av utsetting og inntak av instrumenterte kabler, hvilket utføres av styringssentralen, hvilken kan være forsynt med egne modi for dette,

- kalibrering av styringsinnretningenes dybdesensorer, basert på målinger av absolutt trykk,

- tidssynkronisering, omfatter synkronisering av styringsinnretningenes lokale klokker i forhold til en global referanse gitt av styringssentralen, - overstyring av lokal oppviklingsalgoritme ("untwist"), hvilket omfatter at en operatør på fartøyet manuelt kan overstyre den automatiske lokale oppviklingsalgoritmen ved behov eller ønske i styringssentralen, - overstyring av tørr- eller våtmodus, hvilket omfatter at en operatør manuelt kan overstyre automatiske tørr- eller våtmodus ved behov eller ønske i styringssentralen,

og/eller

- overstyring av energisparingsmodus, hvilket omfatter at en operatør manuelt kan overstyre automatisk lokal energisparingsmodus ved behov eller ønske i styringssentralen.

Aktivering og innsamling av akustiske avstandsmålinger til nabo-styringsinnretninger, in-line (langs samme instrumentert kabel) og nabo-kabler (all info globalt) utføres av styringssentralen. Akustiske avstandsmålinger utføres ved hjelp akustikkmidlene anordnet i vingene til styringsinnretningene, samt i en eller flere halebøyer, fartøyet og eventuelt en eller flere deflektoranordninger. Dette gjøres ved å konfigurere hver styringsinnretning til den instrumenterte kablene til å sende på en av y kanaler og konfigurere hver styringsinnretning til den de instrumenterte kablene til å motta på alle y kanaler, hvor y angir antallet tilgjengelige kanaler. Deretter velges en instrumentert kabel og dens styringsinnretninger konfigureres til å sende på kanal 1, kanal 2, ...., kanal y, kanal 1.. suksessivt nedover den valgte instrumenterte kabelen, mens alle styringsinnretninger på alle andre instrumenterte kabler i et kabel-array kommanderes til å motta signaler eller pulser og/eller kommandere andre styringsinnretninger langs den valgte instrumenterte kabelen som ikke sender til å motta signaler eller pulser. Styringsinnretningene rapporterer styringsinnretningens identifikasjon (ID) og avstander for signaler eller pulser mottatt innenfor et gitt tidsrom til styringssentralen på forespørsel, hvor alle styringsinnretninger fortrinnsvis sender simultant for å unytte båndbredden i den instrumenterte kablene. Etterat alle styringsinnretninger på den valgte instrumenterte kabelen har sendt ferdig, kommanderes styringsinnretningene til en neste valgt instrumenterte kabel for sending, mens styringsinnretningene på den første valgte instrumenterte kabelen kommanderes til å motta.

For absolutt posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger i et kabel-array trenger man absolutt posisjons- og hastighet i minst to kjente punkter i det relative posisjons-nettverket, hvilke eksempelvis fartøyet og en eller flere halebøyer. Fartøyet og halebøyer er for dette som nevnt ovenfor også forsynt med sender- og mottakerelementer eller bare mottakerelementer på samme måte som styringsinnretningene for å kunne motta signaler eller pulser som sendes ut fra styringsinnretningene, i tillegg til instrumentering for absolutt posisjon og hastighet, f.eks. GPS. Absolutt posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger i et kabel-array utføres også av styringssentralen, og er basert på resultatene fra relative posisjoner og hastigheter, samt navigasjonsdata fra fartøy og halebøyer.

Styringsstrategien i styringsinnretningene er ikke basert på en standard to-vinge "bank-to-turn"-manøver, men det kommanderte løftet er skapt gjennom en egnet kombinasjon av minst tre vinger styrt lokalt i samsvar med forhåndsdefinert styringshandlinger i styringsinnretningene, som beskrevet ovenfor som lokal styring. De forhåndsdefinerte operasjonsfunksjonene tilsvarer kommandohandlingerfra styringssentralen. Overgangen mellom operasjonene styres lokalt på styringsinnretningene inntil nye kommandoer er gitt fra styringssentralen. Styringsinnretningen returnerer alltid til en standard (default) operasjon eller tilstand, f.eks. dybderegulering, ved tidsavbrudd i tilfelle tap av kommunikasjon.

Forhåndsdefinerte styringshandlinger i den lokale styringsløkken kan f.eks. være:

vingeutslag - konstant vingeutslag,

rateregulering - konstant rullrateregulering,

oppvikling ("untwist") av instrumentert kabel - styrt rullrotasjon (n omdreininger/antall

grader),

null moment,

null rate,

rullregulering,

dybderegulering - konstant dybderegulering (kombinert med rullregulering),

lateral kraft - lateral kraftstyring (kombinert med rull- og eventuelt dybderegulering), retningsstyrt kraft - retningsstyrt kraftstyring (kombinert med rullregulering).

Dybderegulering og lateral kraftstyring er eksempler på tilstander som omfatter settpunkt for rullregulering av den instrumenterte kabelen og styringsinnretningen til en forhåndsdefinert rullvinkel. Denne referanserullvinkelen avhenger av vingefordelingen til styringsinnretningen, og er valgt for å øke rullreguleringsstabiliteten i kombinasjon med dybderegulering og kraftstyring.

For å oppnå en kombinert automatisk styring må styringsinnretningens vinger operere innenfor grenser satt av den maksimale utslagsvinkelen. I tilfellet med automatisk styring, f.eks. med dybderegulering kombinert med rullregulering, har hver styringshandling eksempelvis følgende prioritet:

1. rullregulering

2. dybderegulering

3. kraftstyring

Ren dybderegulering og dybderegulering i kombinasjon med lateral kraftstyring, enten til babord eller styrbord, har ulike forhåndssatte rullvinkelreferanser for styringsinnretning og instrumentert kabel. Disse forhåndsdefinerte referansevinklene er valgt for å optimalisere rullreguleringsrobustheten, som har blitt identifisert som en nøkkelfaktor i styring av instrumenterte kabler ved bruk av styringsinnretninger.

På grunn av begrensninger i vingeutslagsvinkler har de lokale styringshandlingene, som løper i parallell ulike prioriteter som nevnt ovenfor.

Styringsinnretningen kan, basert på det ovenfor, operere og utføre styring selv om noen av vingene har feilfunksjoner, dvs. at systemet har en feiloperasjonsutførelse. Styringsinnretningen kan operere med en eller to vinger som har funksjonsfeil, unntatt for:

lateral kraftstyring som krever alle tre vingene, og

lokal sløyfe dybderegulering som krever minst to vinger.

Med bare en vinge operativ kan dybderegulering oppnås ved å benytte retningsstyrt kraft-kommando ved å benytte en "bang-bang" dybdereguleringsstrategi i kombinasjon med hysterese.

De forhåndsdefinerte lokale styringshandlingene aktiveres under normalmodus når styringsinnretningen er i vannet, kalt våtmodus. Ved oppstart er systemet i tørrmodus (ingen automatisk styring) for å sikre sikker operasjon på dekk. Våtmodus aktiveres fra styringssentralen eller automatisk når styringsinnretningen senkes ned i havet. Den forhåndsdefinerte tørr- eller våtmodusen kan være for eksempel:

tørrmodus - konstant vingeutslag (standard lik null) og ingen automatisk styring,

våtmodus - enhver kommandert handling, men returnerer til default (eksempelvis dybderegulering) ved tidsavbrudd.

Som nevnt ovenfor er styringsinnretningene anordnet for å returnere til default, eksempelvis dybderegulering, i tilfelle vingefunksjonsfeil. I tilfeller ved tap av strømtilførsel vil styringsinnretningen være anordnet til å fortsette å operere som normalt inntil et forhåndsdefinert lavt nivå for bufferbatterikapasiteten inntreffer. Til dette benyttes energi som ligger i bufferbatteriene i styringsinnretningen. Når et forhåndsdefinert lavt nivå for bufferbatterikapasiteten inntreffer vil styringsinnretningen default gå til nøytral, dvs. null vingeutslag og null moment.

En fremgangsmåte for styring av en instrumentert kabel eller kabel-array i samsvar med oppfinnelsen kan oppsummeres i følgende trinn:

a) innhente status og informasjon om instrumenterte kabler og styringsinnretninger,

b) innhente navigasjonsinformasjon for halebøye(r), fartøy og eventuelt deflektor-anordning(er), hvilke halebøyer og deflektoranordninger er forsynt med akustiske sender-og mottakermidler eller bare mottakermidler, samt elektronikk for akustisk avstandsmåling, c) konfigurere styringsinnretningene, hvilke styringsinnretninger omfatter minst to vinger forsynt med akustiske sender- og mottakerelementer og elektronikk for retningsstyrt

måling av avstander mellom tilliggende styringsinnretninger på parallelt tauede kabler, til å sende og motta akustiske signaler eller pulser for akustisk avstandsmåling, herunder cl) konfigurere hver styringsinnretning til de instrumenterte kablene til å sende på en av y kanaler og konfigurere hver styringsinnretning til de instrumenterte kablene til å motta på alle y kanaler, hvor y er antallet tilgjengelige kanaler,

c2) velge en instrumentert kabel og konfigurere styringsinnretningene på den valgte instrumenterte kabelen til å sende på kanal 1, kanal 2...., kanal y, kanal 1.. suksessivt nedover den valgte instrumenterte kabelen,

c3) kommandere alle styringsinnretninger på den valgte instrumenterte kabelen til å sende pulser eller signaler ved hjelp av de minst to sender- og mottakerelementene ved interrogasjonstidspunkt TO+XiS, hvor XiSer tiden mellom kommando gis og til spørring skal utføres, gjennom en kringkastingsmelding simultant til alle styringsinnretninger for å tilveiebringe et flertall målinger per avstand per spørring,

c4) kommandere alle styringsinnretninger på alle andre instrumenterte kabler i et kabel-array til å motta, ved hjelp av sender- og mottakerelementene, signaler eller pulser med styringsinnretningens identifikasjon (ID) etter interrogasjonstidspunktet TO+XiS,

c5) rapportere styringsinnretningens identifikasjon og avstander for signaler eller pulser mottatt innenfor et tidsrom TO+X2s, hvor X2s er tiden mellom kommando gis og hvor lenge styringsinnretningene skal motta, hvorX2>X!, til styringssentralen på forespørsel, hvor styringsinnretninger på forskjellige instrumenterte kabler

fortrinnsvis sender, ved hjelp av de minst to sender- og mottakerelementene, simultant for å begrense tiden det tar å rapportere alle målte avstander i kabel-arrayet,

c6) etter at alle styringsinnretninger på den valgte instrumenterte kabelen har sendt ferdig,

kommandere styringsinnretningene til en neste valgt instrumenterte kabel for

sending, mens styringsinnretningene på den første valgte instrumenterte kabelen som har sendt kommanderes til å motta,

c7) gjenta trinnene cl)-c6) for alle instrumenterte kabler i et kabel-array for fullstendig akustisk avstandsmåling av de instrumenterte kablene i kabel-arrayet;

d) beregne relative og absolutte posisjoner, lydhastigheter, samt tverrbane-posisjonsfeil og tverrbanehastighet på bakgrunn av trinn c), e) beregne og definere innstillinger eller settpunkter for styringsinnretninger basert på informasjon fra trinn a)-d), f) forsyne styringsinnretningene med innstillinger, tilstandsmoduser og/eller styringskommandoer for nøyaktig, robust og mindre energikrevende styring av kabel-arrayet,

g) gjenta trinnene a)-f) kontinuerlig.

Detaljer ved fremgangsmåten vil bli utdypende forklart i den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.

Ved hjelp av den foreliggende oppfinnelsen er det oppnådd en fremgangsmåte og et system somøker robustheten i forbindelse med styring av instrumenterte kabler, eksempelvis ved at reduserte operative modus inntrer ved indikasjoner på skadede vinger eller annen funksjonsfeil. Ved hjelp av systemet kan dybderegulering og/eller rullregulering opprettholdes i tilfeller hvor en eller to vinger har funksjonsfeil.

Videre oppnås ved hjelp av oppfinnelsen at styringsinnretningene både kan opereres som "bank-to-turn" og at det kommanderte løftet er skapt gjennom en egnet kombinasjon av minst tre vinger styrt lokalt i samsvar med forhåndsdefinert styringshandlinger i styringsinnretningene.

Gjennom bruk av avstandsmålinger fra et punkt som er nær styringsinnretningen som skal styres oppnås en mer nøyaktig beregning av avstander og følgelig et mindre avvik i målinger som fører til en mer nøyaktig, robust og mindre energikrevende styring.

Ytterligere fordelaktige detaljer og trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.

Eksempel

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende beskrives mer detaljert med henvisning til Figurene, hvor:

Figur la-b viser to ulike styringsinnretninger for styring av instrumenterte kabler,

Figur 2 viser et eksempel på et system i samsvar med oppfinnelsen i bruk,

Figur 3 viser et blokkskjema for lokal styring, og

Figur 4 viser et blokkskjema for global styring.

Henviser først til Fig. la-b som viser styringsinnretninger 10, 20 for tilkobling i serie mellom to tilliggende instrumenterte kabelseksjoner av en multi-seksjonskabel, for styring av den instrumenterte kabelen. Fig. la viser en utførelsesform hvor styringsinnretningen 10 er dannet av en hovedkropp 11 og tre like vinger 12, såkalte smartvinger, hvilke er jevnt fordelt rundt hovedkroppen 11, og er en såkalt treakset bird. Hovedkroppen 11 er hovedsakelig et langstrakt strømlinjeformet rørformet hus, som ved sine ender omfatter tilkoblingsmidler 13a og 13b tilpasset for mekanisk og elektrisk tilkobling i serie i en multi-seksjon seismisk instrumentert kabel, av den typen som trekkes bak et seismisk kartleggingsfartøy. Tilkoblingsmidlene 13a-b er for dette tilpasset tilsvarende tilkoblingspunkter (ikke vist) i hver ende av hver kabelseksjon, hvilke tilkoblingspunkter normalt brukes til å koble sammen to tilliggende kabelseksjoner. Vingene 12 er videre avtakbart festet til hovedkroppen 11.

Hovedkroppen 11 er videre forsynt med en prosessorenhet, akselerometre, eventuelt rategyro og magnetkompass, trykksensor, samt tre induktive koblinger for trådløs kommunikasjon og energioverføring til vinger eller tre mekaniske koblinger for kommunikasjon og energioverføring.

Vingene 12 er forsynt med en prosessorenhet, induktiv kobling eller mekanisk kobling for tilkobling til hovedkroppen for kommunikasjon og energioverføring, halleffektsensor, oppladbare bufferbatterier, intelligent ladeelektronikk, samt motor med momentsensor.

Videre er minst en av vingene 12 er forsynt med et sender og mottakerelement 14, i form av en transduser, og elektronikk for akustisk avstandsmåling.

Henviser nå til Fig. lb. som viser en andre styringsinnretning 20 som er dannet av en hovedkropp 21 forsynt med avtakbare motor og driwerkhus 22 som igjen er forsynt med vinger 23. Motor og driwerkhusene 22 er innrettet for tilkobling til den instrumenterte kabelens energilinje og strømlinje gjennom tilkoblinger i hovedkroppen 21. Isteden for at strømforsyning (bufferbatterier), prosessorenhet, motor med momentsensor, intelligent ladeelektronikk, samt halleffektsensor er anordnet i vinge 23 som ovenfor er dette innebygd motor og driwerkhusene 22. Også i denne utførelsesformen er en av vingene 23 forsynt med et sender og mottakerelement 14, i form av en transduser, og elektronikk for akustisk avstandsmåling.

Styringsinnretningene 10, 20 er videre forsynt med lokal styringsinnretningssoftware som kjører på hovedkroppens 11, 21 prosessorenhet, samt lokal vingestyringssoftware som kjører på vingens 12 eller motor og drivverkhuset 22 sin prosessorenhet.

Henviser nå til Fig. 2 som viser et eksempel på et system i samsvar med oppfinnelsen i bruk, under optimale driftsforhold, dvs. ingen tverrstrømninger.

Et system for posisjonering av en instrumentert tauet kabel i vann, så som en marin seismisk streamer 30, og/eller et instrumentert tauet kabel-array ("streamer-array) i samsvar med oppfinnelsen omfatter en eller flere slike styringsinnretninger 10, 20 (i figuren vist styrings innretninger 10) anordnet til en instrumenterte kabel 30, en styringssentral 40 anordnet ombord på et fartøy 50 som styrer operasjonen, eksempelvis et kartleggingsfartøy, hvilken styringssentral 40 er innrettet for kommunikasjon med den instrumenterte kablene 30 og de enkelte styringsinnretningene 10, 20 anordnet dertil. Dette er ofte referert til som et STAP-system (STAP - "Seismic Towed Array Positioning"). Videre omfatter systemet halebøyer 60 anordnet til de instrumenterte kablene 30 i kabel-arrayet, samt deflektoranordninger 61 for å spre de instrumenterte kablene 30 i et kabel-array. Videre er halebøyer 60 og fartøy 50 forsynt med midler 62 for å motta akustiske signaler eller pulser som sendes ut fra styringsinnretningene 10, 20 for bruk i avstandsmålinger og relativ og absolutt posisjonering, hvilke midler 62 fortrinnsvis er en transduser og elektronikk for akustisk avstandsmåling, samt er forsynt med instrumentering for absolutt posisjon og hastighet, f.eks. GPS.

Den videre beskrivelsen vil først og fremst bli rettet mot styringsinnretninger som vist i Fig. la, men det er innlysende at styringsinnretninger som vist i Fig. lb også kan brukes, eller en kombinasjon av disse to.

Styringen av en instrumentert kabel 30 eller kabel-array kan deles inn lokal og global styring. Den lokale styringen er den som skjer hos hver enkelt styringsinnretning 10, 20 mens den globale styringen er den styringen som skjer gjennom styringssentralen 40.

Den lokale styringen benytter seg typisk av målinger fra styringsinnretningen 10, 20 som dybde fra trykksensoren anordnet i hovedkroppen 11, rullvinkel og rullrate fra akselerometre (ikke vist) og/eller rategyro og magnetkompass (ikke vist) anordnet i hovedkroppen 11, vingeutslag fra halleffektsensor (ikke vist) anordnet i vinge 12 eller motor og driwerkhus 22 og motorstyringspulser; batterikapasitet fra intelligent ladeelektronikk (ikke vist) anordnet i vinge 12 eller motor og driwerkhus 22; motormoment fra motor (ikke vist) anordnet i vinge 12 eller motor og driwerkhus 22; avstand til nabo-styringsinnretninger fra akustisk avstandsmålingssystem, dvs. informasjon fra akustikkmidler 14 (transduser) i vingen 12, 23.

Videre benytter den lokale styring seg av lokal estimering av styringsinnretningens 10, 20 hastighet gjennom vann basert på en kombinasjon av vingemotormoment og vingeutslagsmålinger.

Den lokale styringen omfatter videre ett eller flere av følgende trekk:

- lokal lukket sløyfe rullvinkelregulering,

- lokal lukket sløyfe dybderegulering,

- lokal lateral kraftstyring,

- parameterstyring ("gain scheduling") av rullvinkelregulator og dybderegulator,

- lokal lukket sløyfe rullrateregulering basert på estimert rullrate,

- lokal oppviklingsalgoritme ("untwist"),

- lokal deteksjon av ustabilitet i rullvinkel og automatisk stabilisering,

- lokal deteksjon av ustabilitet i rullrate og automatisk stabilisering,

- lokal energisparingsmodus,

- automatisk tørr- eller våtmodus,

- tilstandsmoduser.

Lokal lukket sløyfe rullvinkelregulering er basert på estimert rullvinkel og rullrate, hvor rullvinkelreferanse bestemmes av ønsket lateral kraft og modi operandi av vingene 12, 23. Ved lateral styring peker en vinge 12, 23 i motsatt retning av ønsket lateral kraft. Dersom det oppstår feil i en vinge 12, 23 settes denne til å peke ned.

Lokal lukket sløyfe dybderegulering er basert på målinger fra styringsinnretningenes 10, 20 dybdesensor og en global dybdereferanse gitt av styringssentralen.

Lokal lateral kraftstyring er basert på drageprinsippet. Når styringsinnretningen 10, 20 setter opp en lateral kraft i en retning vil den instrumenterte kabelen 30 virke som en motkraft. Dersom to vinger 12, 23 legges over på samme side som ønsket generert kraft, flys styringsinnretningen 10, 20 som en drage, og det oppnås maksimal stabilitet i rull. Rullvinkel avpasses etter størrelsen på ønsket kraft; ved fullt utslag settes rullvinkel lik 30 grader, dvs. en vinge 12, 23 peker i motsatt retning av ønsket lateral kraft. Lateral kraft rampes fordelaktig opp/ned for å unngå destabilisering i rull og dybde. Lateral kraft kan også reduseres trinnløst i tilfeller med (liten) rull-ustabilitet.

Parameterstyring av rullregulator og dybderegulator er basert på informasjon om styringsinnretningens 10, 20 hastighet gjennom vann, fortrinnsvis estimert lokalt basert på styringsinnretningens 10, 20 egne sensorer, alternativt oppdatering fra styringssentralen 40 på farkosten via den instrumenterte kabelen. Vingekraften er kvadratisk proporsjonal med hastighet gjennom vann, og optimal regulering må tilpasses denne avhengigheten. Det er en stor fordel at styringsinnretningene 10, 20 selv kan estimere hastigheten lokalt fordi denne kan variere langs den instrumenterte kabelen 30. Lokalt estimert hastighet kan også benyttes til å forbedre posisjons- og hastighetsestimat for hele den instrumenterte kabelen 30 i styringssentralen 40.

Lokal lukket sløyfe rullrateregulering er basert på estimert rullrate.

Lokal oppviklingsalgoritme er basert på at dersom statisk kommandert moment overstiger et visst nivå over en viss tid ruller styringsinnretningen 10, 20 360 grader i motsatt retning for å redusere det statisk kommanderte momentet. Styringsinnretningen 10, 20 kan også settes til å rulle i steg på eksempelvis 120 grader inntil statisk kommandert moment er passende lavt.

Lokal deteksjon av ustabilitet i rullvinkel og automatisk stabilisering medfører at ved ustabilitet i rullvinkel, minskes lateral og vertikal kraft suksessivt inntil stabilitet i rullvinkel er gjenopprettet. Ustabilitet i rullvinkel bestemmes fra estimert rullvinkel, dvs. om differansen mellom estimert rullvinkel og rullvinkelreferansen overstiger en viss grense.

Lokal deteksjon av ustabilitet i rullrate og automatisk stabilisering medfører at ved ustabilitet i rullrate nullstilles alle vinger 12, 23 først, deretter kobles rullrateregulator inn med referanserate lik 0. Når rullbevegelsen er stanset kobles rullvinkelregulator inn og lateral og vertikal kraft økes suksessivt etter at også rullvinkelstabilitet er oppnådd. Ustabilitet i rullrate bestemmes fra estimert rullrate, dvs. om rullratens absoluttverdi overstiger en viss grense.

Lokal energisparingsmodus inntrer i tilfeller ved feil ved energitilførsel gjennom den instrumenterte kabelen eller lavt batterinivå i vingene 12, 23.1 energibesparende modus holdes to 12, 23 vinger med konstant vingeutslag mens den tredje vingen 12, 23 styrer rullvinkel slik at den totale kraften styres i ønsket retning, dvs. kombinert lateral og vertikal kraft. Hysterese benyttes fordelaktig for å unngå hyppig endring av vingeutslag for de to vingene 12, 23 som skal være i ro.

Automatisk tørr- eller våtmodus fungerer på den måten at styringsinnretningen 10, 20 detekterer selv om den er i luft eller vann basert på en kombinasjon av standard avvik på målt dybde og absolutt målt dybde. I tørrmodus, dvs. når styringsinnretningen 10, 20 er i lufta, slås all automatisk regulering av.

Styringsinnretningen 10, 20 omfatter videre ulike tilstandsmodi som er avhengig av antallet vinger 12, 23 som er operative og disse modiene bestemmer hvilke operasjoner det er mulig å utføre. Tilstandsmodiene er eksempelvis: normal, redusert, minimum, utkoblet. I normalmodus er styringsinnretningen 10, 20 fullt operativ og alle operasjoner er tilgjengelige. Dersom en vinge 12, 23 ikke er operativ er styringsinnretningen 10, 20 i redusert modus, og i dette moduset er all styring unntatt lateral kraftstyring tilgjengelig. Dersom to vinger 12, 23 ikke er operativ er styringsinnretningen 10, 20 i minimum modus, og i dette moduset er all styring unntatt lateral kraftstyring og lokal lukket sløyfe dybderegulering tilgjengelig. I utkoblet modus er alle automatiske operasjoner i styringsinnretningen 10, 20 avslått.

Nedenfor er vist en tabell som oppsummerer/viser de ulike tilstandsmodusene og de tillatte operasjonene under de ulike tilstandsmodusene. De ulike tilstandsmodusene vil være basert på antallet operative vinger 12, 20. Dette beror på at styringsinnretningen 10, 20 vil ha ulike egenskaper knyttet til antallet vinger 12, 23 som er operative.

Dersom status for en styringsinnretning 10, 20 indikerer at en funksjonsfeil har oppstått for en eller flere vinger 12, 23 vil systemet og fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen automatisk innrette seg i forhold til de ulike modusene i Tabell 1. Som vist i Tabell 1 omfatter systemet eksempelvis fire ulike moduser basert på antallet operative vinger 12, 23.1 normalmodus kan alle operasjoner tillates. Ved bare to operative vinger 12, 23 vil systemet gå over i et redusert modus, hvor operasjoner som dybderegulering omfattende rullregulering er tillatt, mens den ene vingen 12, 23 som ikke er operativ blir satt til å peke nedover. Dersom to vinger 12, 23 får feil slik at bare en vinge 12, 23 er operativ, så tillates bare rullregulering. Dersom vingene 12, 23 som feiler setter opp en resultantkraft, kan rullreguleringen utføres slik at denne kraften samtidig benyttes til dybderegulering. Dette oppnås ved at nettokraften peker opp eller ned avhengig av dybdeawik, og med en passende hysterese.

Det at en styringsinnretning 10, 20 helt eller delvis er ute av drift, medfører at nabo-styringsinnretningene 10, 20 innrettes for å kompensere for den aktuelle styringsinnretningens 10, 20 mangler. Dette gjøres ved at nabo-styringsinnretningene 10, 20 overstyrer i forhold til gitte referanser for styring, slik at den gjennomsnittlige styring blir så optimal som mulig.

Styringsstrategien i styringsinnretningene er ikke basert på en "bank-to-turn"-manøver, men det kommanderte løftet er skapt gjennom en egnet kombinasjon av at minst tre vinger 12, 23 er styrt lokalt i samsvar med forhåndsdefinerte styringshandlinger for styringsinnretningen 10, 20, som vist i Fig. 3. Figur 3 viser hvordan overgangen mellom handlinger eller tilstander er kontrollert lokalt på styringsinnretningen 10, 20 etter kommanderte handlinger fra styringssentralen 40, styringshandlings-stabilitetsbetingelser og en tidsavbruddsfunksjon.

Styringsinnretningen 10, 20 returnerer alltid til en standard (default) tilstand, fortrinnsvis dybderegulering i tilfellet tidsavbrudd i forbindelse med tap av kommunikasjon.

I tilfeller ved tap av strømtilførsel vil styringsinnretningen 10, 20 være anordnet til å fortsette å operere som normalt inntil et lavt nivå for bufferbatterikapasiteten inntreffer. Til dette benyttes energi som ligger i bufferbatteriene i styringsinnretningen 10, 20. Når et lavt nivå for bufferbatterikapasiteten inntreffer vil styringsinnretningen 10, 20 default gå til nøytral, dvs. null vingeutslag og null moment.

Tilstandsmodusene er basert på styringskommandoer og kabelbetingelsergitt fra styrings-sentralen 40 om bord på karti eggi ngsf a rtøyet 50 som styrer operasjonen.

Henviser nå til Fig. 4 som viser et blokkskjema for den globale styringen. Den globale styringen ivaretas som nevnt av en styringssentral 40. Styringssentralen 40 omfatter kommunikasjonsmidler for kommunikasjon med de instrumenterte kablene 30 og styringsinnretningene 10, 20 anordnet dertil, samt kommunikasjon med halebøyer 60 og fartøy 50, eventuelt deflektoranordninger 61. Kommunikasjon fra halebøyer 60 kan enten kommuniseres via den instrumenterte kabelens 30 informasjonslinje eller via eksempelvis radiokommunikasjon direkte med styringssentralen 40. Kommunikasjon med fartøyet 50 utføres direkte mellom styringssentral 40 og fartøyets 50 systemer. Kommunikasjonsmidlene er videre innrettet for synkronisering og absolutt timing for kommunikasjon fra og til de instrumenterte kablene 30/styringsinnretningene 10, 20.

Videre omfatter styringssentralen 40 en operatørenhet 41 for innstilling og overvåkning av systemet, samt manuell styring av systemet. Videre omfatter systemet fortrinnsvis en kartleggingsplan 42, hvilket omfatter informasjon om posisjon og retning over en grunnreferanse, dybdereferanse og ønsket konfigurasjon av kabel-arrayet (f.eks. parallelle instrumenterte kabler eller maksimal spredning), enten som en integrert enhet i styringssentralen 40 eller som en ekstern enhet koblet dertil.

Styringssentralen 40 er dermed innrettet for å bli forsynt med en eller flere av følgende informasjon:

- navigasjonsdata fra fartøy 50, halebøyer 60 og/eller deflektoranordninger 61,

- informasjon fra kartleggingsplan 42, så som posisjon og retning over en grunnreferanse, samt dybdereferanse, ønsket konfigurasjon av kabel-arrayet (f.eks. parallelle instrumenterte kabler eller maksimal spredning),

- informasjon fra styringsinnretninger 10, 20 og instrumentert kabel 30, så som:

o status, herunder helse for styringsinnretningene 10, 20, kommunikasjon, energi,

o vingeutslag,

o rullvinkel, rullrate,

o lokal estimert hastighet gjennom vann,

o dybde,

o retning,

o akustiske avstandsmålinger og styringsinnretningenes identifikasjon (ID),

o motormoment,

o rullmoment, samt vertikal og lateral kraft.

Styringssentralen 40 er videre forsynt med software eller algoritmer og/eller midler, så som en global regulator 43, innrettet for:

- aktivering og innsamling av akustiske avstandsmålinger,

- relativ posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger 10, 20 i et kabel-array,

- absolutt posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger 10, 20 i et kabel-array, - kommandere horisontale kraftreferansertil alle styringsinnretninger 10, 20 på alle instrumenterte kabler 30,

-justering av horisontale kraftreferanser,

- styring av utsetting og inntak av instrumenterte kabler 30,

- kalibrering av styringsinnretningenes 10, 20 dybdesensorer,

- tidssynkronisering, absolutt timing,

- overstyring av lokal oppviklingsalgoritme ("untwist"),

- overstyring av tørr- eller våtmodus,

- overstyring av energisparingsmodus.

Aktivering og innsamling av akustiske avstandsmålinger til nabo-styringsinnretninger 10, 20, in-line (langs samme instrumentert kabel 30) og nabo-kabler 30 (all info globalt) utføres ved hjelp av transduseren 14 i vingene 12 til styringsinnretningene 10, 20. Dette gjøres ved følgende fremgangsmåte: cl) konfigurere hver styringsinnretning 10, 20 til den instrumenterte kablene 30 til å sende på en av y kanaler og konfigurere hver styringsinnretning 10, 20 til de instrumenterte kablene 30 til å motta på alle y kanaler, hvor y er antallet tilgjengelige kanaler,

c2) velge en instrumentert kabel 30 og konfigurere styringsinnretningene 10, 20 på den valgte instrumenterte kabel 30 til å sende på kanal 1, kanal 2...., kanal y, kanal 1.. suksessivt nedover den valgte instrumenterte kabelen 30,

c3) kommandere alle styringsinnretninger 10, 20 på den valgte instrumenterte kabelen 30 til å sende pulser eller signaler ved interrogasjonstidspunkt TO+XiS, hvor XiSer tiden mellom kommando gis og til interrogering skal utføres, ved hjelp av minst to sender- og mottakerelementene 14 gjennom en kringkastingsmelding simultant til alle styringsinnretninger 10, 20 for å tilveiebringe et flertall målinger per avstand per spørring,

c4) kommandere alle styringsinnretninger 10, 20 på alle andre instrumenterte kabler 30 i et kabel-array til å motta, ved hjelp av sender- og mottakerelementene 14, signaler eller pulser med styringsinnretningens identifikasjon (ID) etter interrogasjonstidspunktTO+XiS, hvorXjS er tiden mellom kommando gis og til spørring skal utføres, og/eller kommandere andre styringsinnretninger 10, 20 langs den valgte instrumenterte kabelen 30 som ikke sender til å motta signaler eller pulser med styringsinnretningens (ID) etter interrogasjonstidspunktetTO+XiS,

c5) rapportere styringsinnretningens identifikasjon (ID) og avstander for signaler eller pulser mottatt innenfor et gitt tidsrom T0+X2s, hvor X2s er tiden mellom kommando gis og en forhåndsdefinert grense for hvor lenge styringsinnretningene 10, 20 skal motta, hvorX2>Xi, til styringssentralen 40 på forespørsel, hvor alle styringsinnretninger 10, 20 fortrinnsvis sender simultant ved hjelp av de minst to sender- og mottakerelementene 14 for å utnytte båndbredden i de instrumenterte kablene 30,

c6) etter at alle styringsinnretninger 10, 20 på den valgte instrumenterte kabelen 30 har sendt ferdig, kommandere styringsinnretningene 10, 20 til en neste valgt instrumenterte kabel 30 for sending, mens styringsinnretningene 10, 20 på den første valgte instrumenterte kabelen

30 som har sendt kommanderes til å motta,

c7) gjenta trinnene cl)-c6) for alle instrumenterte kabler 30 i et kabel-array for fullstendig akustisk avstandsmåling av de instrumenterte kablene (30) i kabel-arrayet.

Relativ posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger 10, 20 i et kabel-array er basert på resultatene fra de akustiske avstandsmålingene ovenfor. Dette gjøres ved følgende fremgangsmåte: dl) beregne relative posisjoner og lydhastigheter basert på informasjon fra avstandsmålinger, d2) beregne absolutt posisjon i et Kalmanfilter, innrettet i den globale regulatoren 43, basert på informasjon fra trinn dl), samt absolutte og relative posisjoner til minst to noder i nettverket, fortrinnsvis fartøyet 50 og en eller flere halebøyer 60,

d3) beregne tverrbane-posisjonsfeil ("Cross-Track-Error")ved å sammenligne de(n) absolutte

posisjonen(e) med en absolutt referanse, satt i styringssentralen 40,

d4) beregne tverrbanehastighet ("Cross-Track-velocity") fra Kalmanfilteret.

For absolutt posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger 10, 20 i et kabel-array trenger man absolutt posisjon og hastighet i minst to kjente punkter i det relative posisjons-nettverket, hvilke eksempelvis er fartøyet 50 og en eller flere halebøyer 60. Fartøyet 50 og hale-bøyer 60 er for dette fortrinnsvis forsynt med sender og mottakerelementer 62 (transdusere) eller bare mottakerelementer, på samme måte som styringsinnretningene 10, 20 for å kunne motta signaler eller pulser som sendes ut fra styringsinnretningene 10, 20, i tillegg til instrumentering for absolutt posisjon og hastighet, f.eks. GPS.

Det er derimot ikke en nødvendighet at fartøyet 50 og en eller flere halebøyer 60 er forsynt med sender og mottakerelementer 62 eller bare mottakerelementer, men i stedet kan eksempelvis avstanden fra fartøyet 50 til den første styringsinnretningen 10, 20 på en instrumentert kabel 30 antas konstant, og avstanden fra den siste styringsinnretningen 10, 20 på en instrumentert kabel 30 til halebøyen 60 kan antas konstant. På denne måten kan man regne ut de to nødvendige faste punktene som trengs for beregning av relative posisjoner for hele kabel-arrayet.

Kommandering av horisontale kraftreferanser til alle styringsinnretninger 10, 20 på alle instrumenterte kabler 30 er kommandoer basert på tverrbane-posisjonsfeil. Tverrbane-posisjonsfeil finnes ved å sammenligne de(n) absolutte posisjonen(e) med en absolutt referanse.

Justering av horisontale kraftreferanser for tverrbanehastighet omfatter i prinsippet innføring av et derivatledd i lateral kraftregulatoren, dvs. PD-regulering. Fordelen med dette er at det benyttes mindre lateral kraft dersom den instrumenterte kabelen 30 beveger seg i riktig retning i forhold til en referanseposisjon, og man unngår dermed oversving i den instrumenterte kabelens 30 posisjonering. Tverrbanehastigheten finnes ved hjelp av Kalmanfilteret i den globale regulatoren 43.

Justering av horisontale kraftreferanser omfatter videre justering basert på den enkelte styringsinnretningens 10, 20 tilstand (helse), herunder vinger 12, 23 i metning. Dersom en styringsinnretning 10, 20 bruker mye av vingeutslaget sitt til rull- eller dybderegulering kan en for stor kommandert lateral kraft destabilisere systemet.

Justering av horisontale kraftreferanser omfatter videre justering for å kompensere for feil i nabo-styringsinnretninger 10, 20 på samme instrumentert kabel 30.

Styring av utsetting og inntaking av instrumenterte kabler 30 omfatter at den globale regulatoren 43 er forsynt med egne modi for dette, slik at utsetting og inntaking kan gjennomføres på en sikker måte for å unngå skade på kabler 30, styringsinnretninger 10, 20, fartøy 50 og annet utstyr.

Kalibrering av styringsinnretningenes 10, 20 dybdesensorer er basert på målinger av absolutt trykk. Vanntrykket endrer seg med lufttrykket, og det vil være behov for å justere målt vanntrykk ettersom lufttrykket varierer. Normalt lufttrykk varierer gjerne mellom 950-1050 mbar, tilsvarende en variasjon på +/- 0,5 m i dybde under vann.

Tidssynkronisering omfatter synkronisering av styringsinnretningenes 10, 20 lokale klokker i forhold til en global referanse gitt av styringssentralen 40/den globale regulatoren 43.

Overstyring av lokal oppviklingsalgoritme ("untwist") omfatter at en operatør på fartøyet 50 manuelt kan overstyre den automatiske lokale oppviklingsalgoritmen ved behov eller ønske i styringssentralen 40.

Overstyring av tørr- eller våtmodus omfatter at en operatør manuelt kan overstyre automatiske tørr- eller våtmodus ved behov eller ønske i styrings-sentralen 40.

Overstyring av energisparingsmodus omfatter at en operatør manuelt kan overstyre automatisk lokal energisparingsmodus ved behov eller ønske i styrings-sentralen 40.

Ulike styringskommandoer kan være konstant vingeutslag, rullregulering, dybderegulering, lateral kraftstyring, rateregulering og oppvikling ("untwisting") av instrumentert kabel 30. Konstant vingeutslag benyttes gjerne på dekk før styringsinnretningene 10,20 settes ut for å teste at alle vingene 12, 23 virker. Ren rullregulering benyttes gjerne under inntaking av instrumentert kabel 30. Dybderegulering er default tilstand som er den som vanligvis benyttes under kartleggingsoperasjoner hvor man ønsker å holde kabel-arrayet et vist antall meter under overflaten for å unngå forstyrrelse fra overflatebølger og lignende på målingene. Ved dybderegulering får styringsinnretningene 10, 20 en dybdereferanse fra styringssentralen 40 som de opererer etter.

Ved lateral kraftstyring blir styringsinnretningene 10, 20 gitt en lateral kraftreferanse fra styringssentralen 40 som styringsinnretningene 10, 20 styrer etter.

Ved rateregulering blir styringsinnretningene 10, 20 gitt en ratereferanse, og alle vinger 12, 23 får samme variabelt utslag bestemt av lokal lukket sløyfe rateregulator.

Ved oppvikling ("untwisting") av en instrumentert kabel 30, så er dette en kommando som benyttes til å vikle opp igjen ("untwiste") kabelseksjoner som er viklet/har vridd seg. Dette er noe som oppstår til vanlig ved kartleggingsoperasjoner. Dette er fordelaktig en automatisk aktiv tilstand som kan kobles inn/ut fra styringssentralen 40. Ved hjelp av denne kommandoen kan en kabelseksjon mellom to styringsinnretninger 10, 20 som har vridd seg vris tilbake til sin opprinnelige tilstand. Dette sikrer at det ikke oppstår unødvendig belastning på kabelen 30 og styringsinnretninger 10, 20, samt at det trengs mindre pådrag fra styringsinnretningene 10, 20 for å styre kabelen 30 til ønsket posisjon ettersom interne krefter i kabel 30 pga. vridning ikke har innvirkning. Denne kommandoen kan også kjøres manuelt av en operatør om bord på fartøyet 50.

Henviser igjen til Fig. 3 som også viser styringsprioritet for styringsinnretninger 10, 20. Settpunkter for rullvinkel, dybde og lateral kraft er definert/satt fra styringssentralen 40 med tidsavbrudd og operativt modus. Det har blitt verifisert at rullstabilitet er essensielt for både dybderegulering og lateral kraftstyring. Derfor har rullregulering høyest prioritet i den lokale styringen. Videre er dybderegulering mer viktig enn lateral kraftstyring. Følgelig har dybderegulering den nest høyeste prioriteten i den lokale styringen og lateral kraftstyring den laveste prioriteten. Siden vingene 12, 23 har begrensede vingeutslag er styringsinnretningene 10, 20 innrettet med en prioritering som dette:

1. rullregulering

2. dybderegulering

3. kraftstyring

Det betyr at man alltid ivaretar og sikrer rullstabilitet før dybderegulering eller lateral kraftstyring utføres.

En fremgangsmåte for styring av en instrumentert kabel eller kabel-array i samsvar med oppfinnelsen kan oppsummeres i følgende trinn:

a) innhente status og informasjon om instrumenterte kabler og styringsinnretninger,

b) innhente navigasjonsinformasjon for halebøyer, fartøy og eventuelt deflektoranordninger, hvilke halebøyer og deflektoranordninger er forsynt med akustiske sender- og mottakermidler eller bare mottakermidler, samt elektronikk for akustisk avstandsmåling, c) konfigurere styringsinnretningene, hvilke styringsinnretninger omfatter minst to vinger forsynt med akustiske sender- og mottakerelementer og elektronikk for retningsstyrt måling av avstander mellom tilliggende styringsinnretninger på parallelt tauede kabler, til å sende og motta akustiske signaler eller pulser for akustisk avstandsmåling, d) beregne relative og absolutte posisjoner, lydhastigheter mellom kjente posisjoner, samt tverrbane-posisjonsfeil ("Cross-Track-Error") og tverrbanehastighet ("Cross-Track-velocity") basert på informasjon fra trinn c), e) beregne og definere innstillinger eller settpunkter for styringsinnretninger basert på informasjon fra trinn a)-d), f) forsyne styringsinnretningene med innstillinger eller settpunkter og/eller tilstandsmoduser for nøyaktig, robust og mindre energikrevende styring av kabel-arrayet,

g) gjenta trinnene a)-f).

Trinn a) omfatter å innhente informasjon om mekanisk og elektronisk feilstatus for

instrumenterte kabler 30 og styringsinnretninger 10, 20, dvs. styringsinnretningenes 10, 20 helse (antall operative vinger 12, 23, tilstand energi og kommunikasjon), vingeutslag, rullvinkel, rullrate, motormoment, samt dybde. Herunder også lokal deteksjon av ustabilitet i rullvinkel og lokal deteksjon av ustabilitet i rullrate, samt estimering av rullrate.

Trinn b) omfatter å innhente navigasjonsinformasjon fra halebøyer 60, fartøy 50 og eventuelt deflektoranordninger 61.

Trinn c) omfatter trinnene cl)-c7) beskrevet ovenfor, mens trinn d) omfatter trinnene dl)-d4) beskrevet ovenfor. XiSvil være tiden mellom kommando gis og til interrogering skjer i sende-nodene. Styringsinnretningene som er kommandert til å motta vil da kjenne dette som interrogasjonstidspunktet TO+XiS. X2s er tiden mellom kommando gis og grense for hvor lenge styringsinnretningene skal motta. X2s må være lang nok til at ønsket range kan måles, men kort nok til å unngå interferens mellom to fysisk atskilte styringsinnretninger som sender på samme kanal.

Trinn e) omfatter å beregne og definere innstillinger eller settpunkter for styringsinnretninger 10, 20 basert på informasjon fra trinn a)-d), ved å definere tilstandsmodus, styringsprioritet og/eller styringskommandoer, samt sette referanseverdier eller innstillinger for lokal styring. Trinn e) omfatter videre ett eller flere av følgende trekk: - kommandering av horisontale kraftreferanser til alle styringsinnretninger 10, 20 på alle instrumenterte kabler (30), basert på tverrbane-posisjonsfeil, -justering av horisontale kraftreferanser basert tverrbanehastighet og/eller styringsinnretningenes tilstand (helse), herunder vinger 12, 23 i metning, - justering av horisontale kraftreferanser for å kompensere for feil i nabo-styringsinnretninger 10, 20 på samme instrumentert kabel 30,

- kalibrering av styringsinnretningenes 10, 20 dybdesensorer,

- styring av utsetting og inntaking av instrumenterte kabler 30,

- synkronisering av styringsinnretningenes 10, 20 lokale klokker i forhold til en global referanse gitt av styringssentralen 40,

og/eller

- manuell overstyring av automatisk lokal oppviklingsalgoritme ("untwist"), overstyring av automatisk lokal tørr- eller våtmodus og/eller automatisk lokal energisparemodus.

Trinn e) omfatter videre styringskommandoer som konstant vingeutslag, ren rullregulering, dybderegulering, lateral kraftstyring, rateregulering og oppvikling ("untwisting") av instrumentert kabel 30.

Trinn f) omfatter å innrette styringsinnretningene 10, 20 for ett eller flere av følgende trekk for lokal styring av styringsinnretningene 10, 20: - lokal lukket sløyfe rullvinkelregulering, basert på estimert rullvinkel og rullrate, hvor rullvinkelreferanse bestemmes av ønsket lateral kraft og modi operandi av vingene, - lokal lukket sløyfe dybderegulering, basert på målinger fra en lokal dybdesensor (trykksensoren i hovedkroppen) og en global dybdereferanse,

- lokal lateral kraftstyring basert på drageprinsippet,

- parameterstyring ("gain scheduling") av rullregulator og dybderegulator, basert på informasjon om hastighet gjennom vann, fortrinnsvis estimert lokalt basert på styringsinnretningens egne sensorer og/eller oppdatering fra styringssentralen på fartøyet via den instrumenterte kabelen,

- lokal lukket sløyfe rullrateregulering basert på estimert rullrate,

- lokal oppviklingsalgoritme ("untwist"), basert på at dersom statisk kommandert moment overstiger et visst nivå over en viss tid ruller styringsinnretningen et visst antall grader i motsatt retning for å redusere det statisk kommanderte momentet, - lokal deteksjon av ustabilitet i rullvinkel og automatisk stabilisering, hvilket omfatter at man ved ustabilitet i rullvinkel, minsker lateral og vertikal kraft suksessivt inntil stabilitet i rullvinkel er gjenopprettet, - lokal deteksjon av ustabilitet i rullrate og automatisk stabilisering, hvilket omfatter at man ved ustabilitet i rullrate nullstiller alle vinger først, deretter kobler inn rullrateregulator med referanserate lik 0, og når rullbevegelsen er stanset kobler inn rullvinkelregulator og lateral og vertikal kraft økes suksessivt etter at også rullvinkelstabilitet er oppnådd, - lokal energisparingsmodus, herunder redusert energi lateral styring og redusert energi dybdestyring, hvilket inntrer i tilfeller ved feil ved energitilførsel gjennom den instrumenterte kabelen eller lavt batterinivå i vingene, - automatisk tørr- eller våtmodus, hvilket omfatter at styringsinnretningen selv detekterer om den er i luft eller vann basert på en kombinasjon av standard avvik på målt dybde og absolutt målt dybde, og/eller - ulike tilstandsmodi, hvilke er avhengige av antallet vinger 12, 23 som er operative og disse modiene bestemmer hvilke operasjoner det er mulig å utføre.

Trinn c) eller f) omfatter videre å forsyne eller konfigurere styringsinnretningene 10, 20 lokalt med/for en eller flere av følgende forhåndsdefinerte styringshandlinger:

- vingeutslag - konstant vingeutslag,

- rateregulering - konstant rullrateregulering,

- oppvikling ("untwist") av instrumentert kabel - styrt rullrotasjon (n omdreininger/antall grader),

- null moment,

- null rate,

- rullregulering,

- dybderegulering - konstant dybderegulering (kombinert med rullregulering),

- lateral kraft - lateral kraftstyring (kombinert med rull og dybderegulering),

- retningsstyrt kraft - retningsstyrt kraftstyring (kombinert med rullregulering). Fremgangsmåten omfatter videre at styringshandlingene eller styringskommandoene er underordnet følgende prioritet:

1. rullregulering

2. dybderegulering

3. kraftstyring

Trinn a), b) eller e) omfatter videre innhenting av informasjon fra en kartleggingsplan 42, så som posisjon og retning over en grunnreferanse, samt dybdereferanse, ønsket konfigurasjon av kabel-arrayet (eksempelvis parallelle instrumenterte kabler eller maksimal spredning).

Modifikasjoner

Selv om det i beskrivelsen ovenfor er tatt utgangspunkt i at de akustiske sender og mottakerelementene er anordnet i vingene til styringsinnretningene, så kan de som alternativer være anordnet til eller integrert i styringsinnretningens hovedkropp eller motor og driwerkhus.

Claims (22)

1. Fremgangsmåte for styring av en instrumentert tauet kabel (30) i vann, så som en marin seismisk streamer, og/eller et instrumentert tauet kabel-array (streamer-array), til hvilken instrumentert kabel (30) styringsinnretninger (10, 20) er anordnet for å styre de individuelle instrumenterte kablene (30) både i form og posisjon i forhold til andre instrumenterte kabler (30) og dermed motvirke sidestrøm og/eller andre dynamiske krefter som virker på et trukket kabel-array bak et seismisk kartleggingsfartøy (50), og til hvilke instrumenterte kabler (30) er anordnet halebøye(r) (60) og deflektoranordning(er) (61), på hvilket fartøy (50) er anordnet en styringssentral (40) for styring av den instrumenterte kabelen (30) eller kabel-arrayet, hvilken styringssentral (40) er innrettet for å kommunisere med de instrumenterte kablene (30), samt at fartøyet (50) omfatter en operatørenhet (41),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a) innhente status og informasjon om instrumenterte kabler (30) og styringsinnretninger (10, 20); b) innhente navigasjonsinformasjon for halebøyer (60), fartøy (50) og eventuelt deflektoranordninger (61), hvilke halebøyer (60) og deflektoranordninger (60) er forsynt med akustiske sender- og mottakermidler (62) eller bare mottakermidler (62), samt elektronikk for akustisk avstandsmåling; c) konfigurere styringsinnretningsinnretningene (10, 20), hvilke styringsinnretninger (10, 20) omfatter minst to vinger (12, 23) forsynt med akustiske sender- og mottakerelementer (14) og elektronikk for retningsstyrt måling av avstander mellom tilliggende styringsinnretninger (10, 20) på parallelt tauede kabler, til å sende og motta akustiske signaler eller pulser for akustisk avstandsmåling, herunder cl) konfigurere hver styringsinnretning (10, 20) til de instrumenterte kablene (30) til å sende på en av y kanaler og konfigurere hver styringsinnretning (10, 20) til de instrumenterte kablene (30) til å motta på alle y kanaler, hvor y er antallet tilgjengelige kanaler, c2) velge en instrumentert kabel (30) og konfigurere styringsinnretningene (10, 20) på den valgte instrumenterte kabelen (30) til å sende på kanal 1, kanal 2...., kanal y, kanal 1.. suksessivt nedover den valgte instrumenterte kabelen (30), c3) kommandere alle styringsinnretninger (10, 20) på den valgte instrumenterte kabelen (30) til å sende pulser eller signaler ved hjelp av de minst to sender- og mottakerelementene (14) ved interrogasjonstidspunkt TO+XiS, hvor XiSer tiden mellom kommando gis og til spørring skal uføres, gjennom en kringkastingsmelding simultant til alle styringsinnretninger (10, 20) for å tilveiebringe et flertall målinger per avstand per spørring, c4) kommandere alle styringsinnretninger (10, 20) på alle andre instrumenterte kabler (30) i et kabel-array til å motta, ved hjelp av sender- og mottakerelementene (14), signaler eller pulser med styringsinnretningens (10, 20) identifikasjon etter interrogasjonstidspunktetTO+XiS, c5) rapportere styringsinnretningens identifikasjon og avstander for signaler eller pulser mottatt innenfor et gitt tidsrom T0+X2s, hvor X2s er tiden mellom kommando gis og hvor lenge styringsinnretningene (10, 20) skal motta, hvorX2>Xi, til styringssentralen (40) på forespørsel, hvor styringsinnretninger (10, 20) på forskjellige instrumenterte kabler fortrinnsvis sender ved hjelp av de minst to sender- og mottakerelementene (14) simultant for å begrense tiden det tar å rapportere alle målte avstander i kabel-arrayet, c6) etter at alle styringsinnretninger (10, 20) på den valgte instrumenterte kabelen (30) har sendt ferdig, kommandere styringsinnretningene (10, 20) til en neste valgt instrumenterte kabel (30) for sending, mens styringsinnretningene (10, 20) på den første valgte instrumenterte kabelen (30) som har sendt kommanderes til å motta, c7) gjenta trinnene cl)-c6) for alle instrumenterte kabler (30) i et kabel-array for fullstendig akustisk avstandsmåling av de instrumenterte kablene (30) i kabel-arrayet; d) beregne relative og absolutte posisjoner, lydhastigheter mellom kjente posisjoner, samt tverrbane-posisjonsfeil ("position Cross-Track-Error") og tverrbanehastighet ("Cross-Track-velocity") basert på informasjon fra trinn c); e) beregne og definere innstillinger for styringsinnretninger (10, 20) basert på informasjon fra trinn a)-d); f) forsyne styringsinnretningene (10, 20) med innstillinger, tilstandsmoduser og/eller styringskommandoer for nøyaktig, robust og mindre energikrevende styring av kabel-arrayet; g) Gjenta trinnene a)-f) kontinuerlig.

2. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn d) omfatter følgende trinn: dl) beregne relative posisjoner og lydhastigheter basert på informasjon fra avstandsmålinger fra trinn c), d2) beregne absolutt posisjon i et Kalmanfilter, innrettet i styringssentralen (40), basert på informasjon fra trinn dl), samt absolutte og relative posisjoner til minst to noder i nettverket, fortrinnsvis fartøyet (50) og en eller flere halebøyer (60), d3) beregne tverrbane-posisjonsfeil ved å sammenligne de(n) absolutte posisjonen(e) med en absolutt referanse, satt i styringssentralen 40, d4) beregne tverrbanehastighet fra Kalmanfilteret.

3. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn e) omfatter å beregne og definere innstillinger for styringsinnretninger (10, 20) basert på informasjon fra trinn a)-d), ved å definere tilstandsmodus, styringsprioritet og/eller styringskommandoer, samt sette referanseverdier eller innstillinger for lokal styring.

4. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn e) omfatter ett eller flere av følgende trekk: - kommandering av horisontale kraftreferanser til alle styringsinnretninger (10, 20) på alle instrumenterte kabler (30), basert på tverrbane-posisjonsfeil, -justering av horisontale kraftreferanser basert tverrbanehastighet og/eller styringsinnretningenes tilstand (helse), herunder vinger (12, 23) i metning, - justering av horisontale kraftreferanser for å kompensere for feil i nabo-styringsinnretninger (10, 20) på samme instrumenterte kabel (30), - kalibrering av styringsinnretningenes (10, 20) dybdesensorer, - styring av utsetting og inntak av instrumenterte kabler (30), - synkronisering av styringsinnretningenes (10, 20) lokale klokker i forhold til en global referanse gitt av styringssentralen (40), og/eller - manuell overstyring av automatisk lokal oppviklingsalgoritme ("untwist"), overstyring av automatisk lokal tørr eller våtmodus og/eller automatisk lokal energisparemodus.

5. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn e) omfatter styringskommandoer som konstant vingeutslag, ren rullregulering, dybderegulering, lateral kraftstyring, rateregulering og oppvikling av instrumentert kabel (30).

6. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn f) omfatter å innrette styringsinnretningene (10, 20) for ett eller flere av følgende trekk for lokal styring av styringsinnretningene (10, 20): - lokal lukket sløyfe rullvinkelregulering, basert på estimert rullvinkel og rullrate, hvor rullvinkelreferanse bestemmes av ønsket lateral kraft og modi operandi av vingene, - lokal lukket sløyfe dybderegulering, basert på målinger fra en lokal dybdesensor og en global dybdereferanse, - lokal lateral kraftstyring basert på drageprinsippet, - parameterstyring ("gain scheduling") av rullregulator og dybderegulator, basert på informasjon om hastighet gjennom vann, fortrinnsvis estimert lokalt basert på styringsinnretningens egne sensorer og/eller oppdatering fra styringssentralen på fartøyet via den instrumenterte kabelen, - lokal lukket sløyfe rullrateregulering basert på estimert rullrate, - lokal oppviklingsalgoritme, basert på at dersom statisk kommandert moment overstiger et visst nivå over en viss tid ruller styringsinnretningen et visst antall grader i motsatt retning for å redusere det statisk kommanderte momentet, - lokal deteksjon av ustabilitet i rullvinkel og automatisk stabilisering, hvilket omfatter at man ved ustabilitet i rullvinkel, minsker lateral og vertikal kraft suksessivt inntil stabilitet i rullvinkel er gjenopprettet, - lokal deteksjon av ustabilitet i rullrate og automatisk stabilisering, hvilket omfatter at man ved ustabilitet i rullrate nullstiller alle vinger først, deretter kobler inn rullrateregulator med referanserate lik 0, og når rullbevegelsen er stanset kobler inn rullvinkelregulator og lateral og vertikal kraftøkes suksessivt etter at også rullvinkelstabilitet er oppnådd, - lokal energisparingsmodus, herunder redusert energi lateral styring og redusert energi dybdestyring, hvilket inntrer i tilfeller ved feil ved energitilførsel gjennom den instrumenterte kabelen eller lavt batterinivå i vingene, - automatisk tørr eller våtmodus, hvilket omfatter at styringsinnretningen selv detekterer om den er i luft eller vann basert på en kombinasjon av standard avvik på målt dybde og absolutt målt dybde, og/eller - ulike tilstandsmodi, hvilke er avhengige av antallet vinger (12, 23) som er operative og disse modiene bestemmer hvilke operasjoner det er mulig å utføre.

7. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn c) eller f) omfatter å forsyne eller konfigurere styringsinnretningene (10, 20) lokalt med/for en eller flere av følgende forhåndsdefinerte styringshandlinger: - vingeutslag - konstant vingeutslag, - rateregulering - konstant rullrateregulering, - oppvikling av instrumentert kabel - styrt rullrotasjon (n omdreininger/antall grader), - null moment, - null rate, - rullregulering, - dybderegulering - konstant dybderegulering (kombinert med rullregulering), - lateral kraft - lateral kraftstyring (kombinert med rull og dybderegulering), - retningsstyrt kraft - retningsstyrt kraftstyring (kombinert med rullregulering).

8. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 5 og 7,karakterisert vedat styringshandlingene eller styringskommandoene er underordnet følgende prioritet: 1. rullregulering 2. dybderegulering 3. kraftstyring.

9. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn a), b) eller e) omfatter innhenting av informasjon fra et kartleggingsplan (42), så som posisjon og retning over en grunnreferanse, samt dybdereferanse, ønsket konfigurasjon av kabel-arrayet.

10. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 6,karakterisert vedat tilstandsmodusene er: - normalmodus, hvor styringsinnretningen (10, 20) er fullt operativ og alle operasjoner og styringshandlinger er tilgjengelige, - redusert modus dersom en av styringsinnretningens (10, 20) vinger (12, 23) ikke er operativ, i hvilket modus all styring unntatt lateral kraftstyring er tilgjengelig, - minimumsmodus dersom to av styringsinnretningens (10, 20) vinger (12, 23) ikke er operative, i hvilket modus all styring unntatt lateral kraftstyring og lokal lukket sløyfe dybderegulering er tilgjengelig, og - utkoblet modus, i hvilket modus styringsinnretningen (10, 20) er avslått.

11. System for gjennomføring av fremgangsmåten i samsvar med patentkravene 1-10, hvor styringsinnretningene (10, 20) omfatter: - en hovedkropp (11, 21) forsynt med en prosessorenhet og en eller flere av: akselerometre, rategyro, magnetkompass, trykksensor, og - tre eller flere vinger (12) forsynt med en prosessorenhet, koblinger til hovedkroppen (11), halleffektsensor, oppladbare batterier, intelligent ladeelektronikk, motor med momentsensor, eller - tre eller flere motor og driwerkhus (22), hvilke motor og driwerkhus (22) er forsynt med vinger (23), hvilke motor og driwerkhus (22) er forsynt med prosessorenhet, koblinger til hovedkroppen (21), halleffektsensor, oppladbare batterier, intelligent ladeelektronikk, motor med momentsensor, karakterisert vedat - styringsinnretningene (10, 20) er forsynt med akustiske sender- og mottakerelementer (14) og elektronikk for akustisk avstandsmåling i minst to av vingene (12, 23), - fartøyet (50) og en eller flere halebøyer (60) er forsynt med akustiske sender og mottakermidler (62) eller bare mottakermidler, elektronikk for akustisk avstandsmåling, samt er forsynt med instrumentering for absolutt posisjon og hastighet, hvor de akustiske sender- og mottakerelementene (14) i de minst to vingene (12, 23) er innrettet for retningsstyrt måling av avstander mellom tilliggende styringsinnretninger (10, 20) på parallelt tauede kabler (30), samt at styringssentralen (40) er forsynt med midler eller anordnet for: - innhenting av status og informasjon om instrumenterte kabler (30) og styringsinnretninger (10, 20), samt navigasjonsinformasjon for halebøyer (60), fartøy (50) og eventuelt deflektoranordninger (61); - konfigurering av styringsinnretninger (10, 20) for å sende og motta, ved hjelp av sender- og mottakerelementene (14) i de minst to vingene (12, 23), akustiske signaler eller pulser for akustisk avstandsmåling, - beregne relative og absolutte posisjoner, lydhastigheter og tverrbane-posisjonsfeil ("Cross-Track-Error") og tverrbanehastigheter ("Cross-Track-velocities") basert på innhentet informasjon, og - beregning og definering av innstillinger for styringsinnretningene (10, 20) basert på innhentet informasjon og beregnede verdier og forsyne styringsinnretningene (10, 20) med innstillinger, tilstandsmoduser og/eller styringskommandoer for nøyaktig, robust og mindre energikrevende styring av kabel-arrayet.

12. System i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat ett eller flere akustiske sender- og mottakerelementer (14) er anordnet i hovedkroppen (11, 21) eller driwerkhus (22).

13. System i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat hovedkroppen (11, 21) og vinger (12, 23) er forsynt med induktive koblinger for trådløs kommunikasjon og energioverføring til vinger (12, 23) og visa versa, eller mekaniske koblinger for kommunikasjon og energioverføring.

14. System i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat styringsinnretningene (10, 20) er forsynt med lokale styringsalgoritmer som kjører på prosessorenheten til hovedkroppen (11, 21), lokale vingestyringsalgoritmer som kjører på prosessorenheten til vingene (12, 23).

15. System i samsvar med patentkrav 14,karakterisert vedat de lokale styringsinnretningsalgoritmene er innrettet for ett eller flere av følgende trekk: - lokal lukket sløyfe rullvinkelregulering, basert på estimert rullvinkel og rullrate, hvor rullvinkelreferanse bestemmes av ønsket lateral kraft og modi operandi av vingene, - lokal lukket sløyfe dybderegulering, basert på målinger fra en lokal dybdesensor og en global dybdereferanse, - lokal lateral kraftstyring basert på drageprinsippet, - parameterstyring ("gain scheduling") av rullregulator og dybderegulator, basert på informasjon om hastighet gjennom vann, fortrinnsvis estimert lokalt basert på styringsinnretningens egne sensorer og/eller oppdatering fra styringssentralen på fartøyet via den instrumenterte kabelen, - lokal lukket sløyfe rullrateregulering basert på estimert rullrate, - lokal oppviklingsalgoritme ("untwist"), basert på at dersom statisk kommandert moment overstiger et visst nivå over en viss tid ruller styringsinnretningen et visst antall grader i motsatt retning for å redusere det statisk kommanderte momentet, - lokal deteksjon av ustabilitet i rullvinkel og automatisk stabilisering, hvilket omfatter at man ved ustabilitet i rullvinkel, minsker lateral og vertikal kraft suksessivt inntil stabilitet i rullvinkel er gjenopprettet, - lokal deteksjon av ustabilitet i rullrate og automatisk stabilisering, hvilket omfatter at man ved ustabilitet i rullrate nullstiller alle vinger først, deretter kobler inn rullrateregulator med referanserate lik 0, og når rullbevegelsen er stanset kobler inn rullvinkelregulator og lateral og vertikal kraftøkes suksessivt etter at også rullvinkelstabilitet er oppnådd, - lokal energisparingsmodus, herunder redusert energi lateral styring og redusert energi dybdestyring, hvilket inntrer i tilfeller ved feil ved energitilførsel gjennom den instrumenterte kabelen eller lavt batterinivå i vingene, - automatisk tørr eller våtmodus, hvilket omfatter at styringsinnretningen (10, 20) selv detekterer om den er i luft eller vann basert på en kombinasjon av standard avvik på målt dybde og absolutt målt dybde, og/eller - ulike tilstandsmodi, hvilke er avhengige av antallet vinger (12, 23) som er operative og disse modiene bestemmer hvilke operasjoner det er mulig å utføre.

16. System i samsvar med ett av patentkravene 11-15,karakterisert vedat styringsinnretningenes (10, 20) lokale laterale kraftregulator er forsynt med et derivatledd for justering av horisontale kraftreferanser for tverrbanehastighet.

17. System i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat styringssentralen (40) er forsynt med et Kalmanfilter for absolutt posisjonering.

18. System i samsvar med ett av patentkravene 11-17,karakterisert vedat styringssentralen (40) er forsynt med software eller algoritmer og/eller forsynt med midler, så som en global regulator (43), innrettet for ett eller flere følgende trekk: - aktivering og innsamling av akustiske avstandsmålinger, - relativ posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger (10, 20) i et kabel-array, - absolutt posisjons- og hastighetsbestemmelse av styringsinnretninger (10, 20) i et kabel-array, - kommandere horisontale kraftreferanser til alle styringsinnretninger (10, 20) på alle instrumenterte kabler (30), -justering av horisontale kraftreferanser, - styring av utsetting og inntak av instrumenterte kabler (30), - kalibrering av styringsinnretningenes (10, 20) dybdesensorer, - kommunikasjon, tidssynkronisering og absolutt timing med de instrumenterte kablene (30), - overstyring av lokal oppviklingsalgoritme, - overstyring av tørr eller våtmodus, - overstyring av energisparingsmodus.

19. System i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat styringssentralen (40) er innrettet for kommunikasjon med en operatørenhet (41) for innstilling og overvåkning av systemet, samt manuell styring av systemet, og/eller et kartleggingsplan (42) for innhenting av informasjon om posisjon og retning over grunnreferanse, dybdereferanse, og ønsket konfigurasjon av kabel-arrayet.

20. System i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat styringsinnretningen (10, 20) er innrettet å forsyne den lokale styringsinnretningssoftwaren med målinger som dybde fra trykksensoren; rullvinkel og rullrate fra akselerometrene, eventuelt rategyro og magnetkompass; vingeutslag fra halleffektsensoren og motorstyringspulser; batterikapasitet fra intelligent ladeelektronikk; motormoment; samt avstand til nabo-styringsinnretninger fra akustisk avstandsmåling.

21. System i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat den lokale styringsinnretningssoftwaren benytter seg av lokal estimering av styringsinnretningens (10, 20) hastighet gjennom vann, basert på en kombinasjon av vingemotormoment og vingeutslagsmålinger.

22. System i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat styringssentralen (40) blir forsynt med informasjon fra styringsinnretningene (10, 20), de instrumenterte kablene (30), samt informasjon fra halebøyer (60), fartøy (50) og eventuelt deflektoranordninger (61), hvilken informasjon er en eller flere av: - navigasjonsdata fra fartøy (50), halebøyer (60) og/eller deflektoranordninger (61), samt informasjon om akustiske avstandsmålinger og styringsinnretningenes identifikasjon, - informasjon fra styringsinnretninger (10, 20) og instrumenterte kabler (30), så som: - status, herunder helse for styringsinnretningene (30), kommunikasjon, energi, - vingeutslag, - rullvinkel og rullrate, - lokalt estimert hastighet gjennom vann, - dybde, - retning, - akustiske avstandsmålinger og styringsinnretningenes identifikasjon, - motormoment, og/eller - rullmoment, samt vertikal og lateral kraft.