本公开总体上涉及用于水下无人交通工具（uuv）的能量供应，并且更具体地涉及用于通过使用原位海洋资源为uuv提供功率的能量产生。
背景技术：
关于无人水下交通工具（uuv）内的能量供应的各种提议已经被证明是不切实际的，或者仅在2.2瓦时（whr）容量下提供总共限制于小于约200瓦（w）的功率。燃料电池需要大的封装和用于电池存储的大量空间，以及氢物流的需求。来自中央发电站的功率线缆限制了交通工具的范围和部署。技术实现要素：二氧化碳循环功率产生系统包括：第一和第二二氧化碳存储装置，其均被构造成存储二氧化碳的一部分并且包括二氧化碳传递连接件；以及在这两个传递连接件之间的二氧化碳传递路径，其被构造成选择性地引导二氧化碳的至少一部分流动通过用作流体孔口的转子叶片涡轮。二氧化碳循环功率产生系统在不同海水深度之间循环，从而采用海水压力和海水温度中的一者或两者来产生通过用作流体孔口的转子叶片涡轮的液体或蒸汽二氧化碳的流动。在一种实施方式中，第一和第二二氧化碳存储装置均包括可变体积液压缸，其具有可动活塞和位于可动活塞下方的入口/出口控制阀，当二氧化碳循环功率产生系统处于第一深度处时，入口/出口控制阀选择性地允许海水进入或离开在可动活塞下方的相应可变体积箱的下部部分，以使得二氧化碳的第一或者第二部分中的相应一者相对于另一者被加压。在另一实施方式中，二氧化碳的第一部分被包含在围绕中心区域的环状区域内，其中在二氧化碳的相应第一部分与海水之间具有未被禁止的热传递，而第二二氧化碳存储装置包括绝热的（insulated）带水护套的箱，其禁止在二氧化碳的相应第二部分与海水之间的热传递。二氧化碳的第一和第二部分中的一者或两者可以包括二氧化碳液体和二氧化碳气体两者。包括二氧化碳循环功率产生系统的无人水下交通工具（uuv）基于由二氧化碳循环功率产生系统产生且被存储在uuv内的一个或更多个电池中的电功率来操作。双载波线性调频（chirp）通信系统被耦合到二氧化碳传递路径并且采用通过涡轮的二氧化碳液体或蒸汽流的至少部分的脉冲波作为第一载波并且在第二载波上产生线性调频信号，其与第一载波组合并交织，以产生输出压力脉冲通信信号。双载波线性调频通信系统包括被耦合到通过涡轮的二氧化碳液体或蒸汽的至少部分的流的压力脉冲共振器、邻近压力脉冲共振器的频率共振器的环状阵列、以及在频率共振器的环状阵列外部的亥姆霍兹共振器。uuv采用双载波线性调频通信系统来向远程接收器传输数据，和/或可以被拴住（tethered）并且被构造成根据多个不同深度循环中的所选择的一个在（多个）深度之间循环。虽然已经在上文列举了特别的优点，但是各种实施例可以包括所列举的优点中的一些、全部、或者不包括这些优点。另外，在参考下文的附图和描述之后，其他技术优点将对于本领域普通技术人员容易地显而易见。附图说明为了更全面地理解本公开以及其优点，现在参考结合附图考虑的下文的描述，在附图中类似的附图标记指代类似的部件：图1是示出根据本公开实施例的可变内部和外部体积二氧化碳（co2）循环功率产生系统的图；图1a至1h示出了在图1的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间如何利用压力；图2是在图1的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间发生的二氧化碳气体循环的压力（p）相对于体积（v）的图；图3示出根据本公开的一种实施例的用于固定外部、可变内部体积二氧化碳循环功率产生系统的实施方式的结构；图4是二氧化碳气体压力相对于百分比比率填充因子（percentratedfillfactor）和温度的图，其被注释以指示图3的二氧化碳循环功率产生系统实施方式的操作点；图5a至5d均图释地示出了在由图4所示出的操作点处和状态转变期间图3的二氧化碳循环功率产生系统实施方式的环状箱和主要箱内的状况；图6示出结合图3-4和图5a-5d所描述的实施方式的二氧化碳功率产生循环；图7a示出了用于在根据本公开的实施例的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间通信的双循环线性调频移位键控的实施方式；图7b示出了用于在根据本公开的实施例的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间通信的两个载波共振器的实施方式；图8示出了用于在根据本公开的实施例的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间通信的双循环线性调频移位键控的信号轨迹；以及图9示出了根据本公开实施例的深度可变的导航系统中的双循环线性调频移位键控通信的使用。具体实施方式首先应当理解的是，虽然在附图中示出了且在下文中描述了示例性实施例，不过本公开的原理可以通过使用任何数量的技术来实施，无论这种技术是否是当前已知的。本公开决不应当被限制于附图中示出和下文中描述的示例性实施方式和技术。另外，除非以其他方式特别地说明，否则附图中示出的物体不一定成比例地绘制。本公开提出了这样的创新性方法：向uuv提供功率，同时通过其涡轮功率转换器提供长范围水下通信能力。本公开的方法为延长的航时的水下任务提供功率，通过使用约20磅（lb）的二氧化碳针对33分钟功率循环提供高达或超过500瓦（w）的功率。通过典型的空气马达采用处于空气密度的六倍的二氧化碳，其提供密度和温度益处。所公开的功率产生系统还为通信提供了原位功率，并且仅需要以比燃料电池中所采用的试剂所需要的压力更低的压力的运输二氧化碳。另外，与燃料电池相比，这些容器所需要的压力明显更低：这些容器需要大约1200磅每平方英寸（psi），相对于燃料电池需要至少8000psi或更多。根据本公开的功率转换是通用的，其中三种方法中的每种均适合于所采用的二氧化碳功率产生循环：叶片转子；具有流体孔口的冲力式涡轮；以及在所有情况下且可选地在多级中具有壅塞流（chokedflow）（经由孔口）输入的轴流涡轮。本公开的主要功率循环能够在跨临界二氧化碳气体/液体压力-体积循环中通过使用海洋热和压缩（压缩功）来驱动发电机和为电池充电。所采用的二氧化碳功率产生循环的一个版本是组合的朗肯循环和奥托循环。所描述的二氧化碳循环功率产生系统是可持续的、并且估计可以操作两年而不需要维护或修理、主要受电池限制并且与大多数制冷系统相当。为了远程uuv的操作所产生的功率会产生能量的过剩，并且允许可选地使用直接功率（在存储损耗之前）功率驱动用于声共振器，该声共振器提供用于uuv通信的通信载波。声致动器可以经由高密度（二氧化碳）流体和液压来操作。可以采用双载波声通信方案，其中在声振荡器上产生压力脉冲。必要的通信基本结构需要仅两个载波系统：由二氧化碳循环驱动的主要载波连续波（cw）和压电驱动的数字线性调频。由于的周期性地下潜通过600米（m），所以通信系统能够在声深度和通道的范围内操作。图1是示出根据本公开的实施例的可变内部和外部体积二氧化碳（co2）循环功率产生系统的图。本领域技术人员将意识到，为了简化和简明，没有明确地示出一些特征和部件，包括结合后面的附图所示出的那些。二氧化碳循环功率产生系统100优选地被安装在uuv（例如，水下滑翔机）中，为了简化和简明，该uuv的结构未在图1中示出。二氧化碳循环功率产生系统100采用两个可变体积液压缸101和102，可变体积液压缸101和102均被密封并且包括在其中的改变上部体积的可动活塞，如所示出的。具有两个传递控制阀104和105的传递连接件103将所述两个液压缸101和102的上端连接，从而选择性地允许二氧化碳气体在这两个液压缸101和102之间的传送。涡轮和线性调频发生器106也被连接到传递连接件103，在下文中更具体地描述。流体入口/出口（图1中不可见）被提供成接近每个液压缸101和102的底部、在活塞下方并且分别通过入口/出口控制阀107和108选择性地打开或关闭。至少液压缸101和102和控制阀104、105、107和108可以均采用商售的现成（cots）部件。液压缸101和102优选地额定为3,000磅每平方英寸（psi），虽然所需要的最大压力将通常仅为大约1,500psi。虽然参考两个液压缸示出了本公开的原理，不过实施例可以采用例如协调地操作的两个单独的液压缸来代替图1中所示出的两个液压缸101或102中的一个。图1a至1h示出了在图1的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间如何利用压力。在操作期间，在一个液压缸101中的活塞上方的上部体积将包含二氧化碳气体109，而在该活塞下方的下部体积将包含海水110；类似地，在另一液压缸102中的活塞上方的上部体积将包含二氧化碳气体111，而在该活塞下方的下部体积将包含海水112。在每个缸101、102中的二氧化碳气体109、111的量在标准温度和压力下可以是近似10千克（kg）。在操作期间，对于0.25千瓦小时（kwhr）二氧化碳循环功率产生系统，由二氧化碳循环功率产生系统100所采用的海洋热能卡诺-布雷顿循环可以通过使用在每个液压缸101、102中的10kg的二氧化碳来产生500w的能量。所示出的二氧化碳循环功率产生装置110的操作循环开始于对应于外部压力或10-20bar的水下深度，其中海水温度通常是5-8摄氏度（℃）。如图1a中所示出，液压缸101的入口/出口控制阀107被打开，从而允许在深度处的（atdepth）海水进入液压缸101的下部体积。外部海水的压力向上驱动液压缸101内的活塞，从而在增加液压缸101中的活塞上方的二氧化碳气体的压力。以此方式，在液压缸101内的二氧化碳气体109（例如，大约400psi）和在液压缸102内的二氧化碳气体111（例如，大约350psi）之间产生大约25-50psi的压力差。在处于同一深度且入口/出口控制阀107仍然打开的情况下，传递控制阀104和105被打开。由于压力差的原因，二氧化碳气体从液压缸101通过传递连接件103以及涡轮和线性调频发生器106流动到液压缸102中。气流为涡轮和线性调频发生器106提供功率，其进而产生电功率以存储在电池或类似件中。包含二氧化碳循环功率产生系统110的uuv保持在深度（10-20bar，5-8℃）处直到压力差接近零，如图1b中所示出。压力平衡导致二氧化碳气体通过传递连接件103从第一液压缸101流动到第二液压缸102并且为涡轮和线性调频发生器106提供功率。在仍处于深度处的情况下，如图1c中所示出，传递控制阀104和105被关闭，从而使得在液压缸101中的二氧化碳气体109至少部分地被消耗（如果没有被基本或完全消耗的话）。如图1c中所示出，在入口/出口控制阀107仍打开的情况下，包含二氧化碳循环功率产生系统100的uuv浮出水面，从而允许液压缸101内的二氧化碳气体109体积增加，此时如图1d中所示出，入口/出口控制阀107被关闭。在水面处或接近水面，外部压力是1-2bar并且温度是近似25-28℃。虽然在液压缸101内的活塞上方的二氧化碳气体占据液压缸101的几乎全部容积，但是全部二氧化碳气体中的大部分被包含在另一液压缸102内。包含二氧化碳循环功率产生系统100的uuv之后下潜到之前的深度（对应于10-20bar压力）。在该深度处，如图1e中所示出，二氧化碳循环功率产生系统100打开液压缸102的入口/出口控制阀108，并且随后如图1f中所示出打开传递控制阀104和105。现在反向地发生上文所描述的压力差和气体流动，其中二氧化碳气体从液压缸102通过传递连接件103以及涡轮和线性调频发生器106流动到液压缸101中，从而为涡轮和线性调频发生器106提供功率。涡轮和线性调频发生器106可以与之前的气体传递期间的旋转方向相反地旋转，或者可以提供阀来自动地使流动变更路线以使得涡轮和线性调频发生器106在同一旋转方向上旋转。在处于深度处的情况下，如图1g中所示出，传递控制阀104和105被再次关闭，从而使得在液压缸102中的二氧化碳气体111至少部分地被消耗（如果没有被基本或完全消耗的话）。在如图1g中所示出入口/出口控制阀108仍打开的情况下，包含二氧化碳循环功率产生系统100的uuv再次浮出水面，从而允许液压缸102内的二氧化碳气体111体积增加，此时如图1h中所示出，入口/出口控制阀102被关闭。与包含二氧化碳循环功率产生系统100的uuv上一次浮出水面形成对比，在液压缸102内的活塞上方的二氧化碳气体占据液压缸102的几乎全部容积，但是全部二氧化碳气体中的大部分被包含在液压缸101内。包含二氧化碳循环功率产生系统100的uuv之后将下潜到之前的深度，并且通过如图1a中所示出打开入口/出口控制阀107来重新开始循环。图2是在图1的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间发生的二氧化碳气体循环的压力（p）相对于体积（v）的图。通过比较，众所周知的蒸汽的p-v图包含循环，该循环从初始或第一状态开始，在该状态下处于相对高的温度th的水蒸汽也处于相对高的压力并且占据锅炉中的相对小的体积状态。能量（热）被添加从而导致水蒸汽在温度th经历等温膨胀到较低压力且较大体积的第二状态。所得到的高温蒸汽被沿路线引导通过涡轮，其中水蒸汽从相对高的温度th经历绝热膨胀到仍处于更低压力和稍大体积但处于相对低温tl的第三状态，而同时做功或产生功率输出。蒸汽之后在凝结器或类似件中经历等温压缩，从而输出热同时压缩到具有较小体积和略微更高压力的第四状态。最后，蒸汽经历绝热压缩（例如，通过被泵送）回到第一状态的原始压力、体积和温度。改进的二氧化碳气体功率循环是封闭系统，其类似于上文描述的蒸汽循环。在改进的二氧化碳气体功率循环中，初始状态201通常对应于上文所描述的当uuv处于水面处或者接近水面时发生的蒸汽循环的初始状态，其中大部分二氧化碳气体在液压缸101内。接近水面处的相对暖的海水将热传递至液压缸101和102内的二氧化碳气体。当传递控制阀104和105打开并且二氧化碳气体从液压缸101通过涡轮和线性调频发生器106传递至液压缸102时，状态改变成压力减小且体积增加的第二状态202。其后，当uuv下降且处于深度（即，不接近水面，而是替代地接近所描述的二氧化碳功率产生循环的最低深度），液压缸102的入口/出口控制阀108的打开会使压力增加（由于在深度处的海水的水压力）到状态203。当传递控制阀104和105打开并且二氧化碳气体从液压缸102通过涡轮和线性调频发生器106传递到液压缸101时，获得状态204，其具有最低压力和最大体积，并且在此热从二氧化碳气体传递出来到达周围相对冷的海水。在深度处，当在液压缸101上的入口/出口控制阀107打开时的海水压力导致至状态205的转变，状态205处于略微更高压力和低得多的体积。当uuv返回到水面深度时，状态转变回到状态201。图1、图1a-1g和图2涉及实施增压循环（toppingcycle）的可变体积二氧化碳循环功率产生系统。在液压缸101与102之间的二氧化碳传递可以包含蒸汽或者流体（蒸汽和液体的组合）。在实践中，被设计成用于在液压缸101与102之间进行流体传递的系统允许到冷（接收）侧中的蒸发和到涡轮中的膨胀。因为功率产生采用其中存在蒸汽和/或液体传递的增压循环，所以可变体积方法可以是优选的，其中存在足够的过剩功率以应对浮力改变。替代性地，可变体积可以优选地作为使大部分压载工作自动化的方法。在水面处，小量潜水压载物被单独的压载泵喷射，但是不足以完全下潜到所期望的深度。在下潜中，当到达深度时允许可变体积缸中的一个改变，其中将允许缸活塞101或102中的一个而不是同时两个的流体静压力响应于压力，从而减小中性浮力以继续下潜到所期望的深度，在该深度处将通过使用机械止动来控制活塞101或102以停止运动或者触底，从而停止向内运动的活塞101或102的减少压载物的动作，由此到达中性浮力并且下潜运动浮力将变成中性。为了上升，单独的压载泵将喷射少量压载水并且系统将通过减小的流体静压力而开始上升，因此，将允许空的缸活塞（101或102）响应于减小的流体动压力而运动，从而进一步减小压载负载并且经由压载的自动响应而上升直到到达如下的深度，在该深度处活塞101或102停止并且到达中性浮力点。图3示出根据本公开的一种实施例的用于实施固定外部、可变内部体积二氧化碳循环功率产生系统的结构。使用阀来执行上文描述的可变体积方法（关于内部二氧化碳），其在一些情况下可能会对实施形成障碍。二氧化碳循环功率产生系统300实施了关于浮力的固定体积方法。二氧化碳循环功率产生系统300包括五个主要部件：环状可变体积二氧化碳箱301和302（其中二氧化碳气体被存储在围绕中央空间的外部环状护套中），其在充电阶段期间在深度处凝结二氧化碳气体（例如，40℉）并且在水面处吸收海洋热（例如，60-70℉）；绝热的主要二氧化碳气体箱303；叶片-转子空气马达“涡轮”，亚临界二氧化碳气体传送通过该叶片-转子空气马达“涡轮”，从而驱动发电机负载；在压载箱（未示出）中的一组热交换器，其包含在水面处循环获得的较暖海水，从而更换在膨胀阶段（充电）期间被移除的热；以及在环状箱301、302和主要箱303中的一组阀，其位于箱之间的每个横梁304内并且经由那些横梁选择性地连接箱。箱301、302和303被竖直地定向以用于竖直任务，并且其实施与图1的液压缸101和102类似的对应部分，而传递连接件103以及传递控制阀104和105的对应部分在阀和横梁中实施以及由阀和横梁实施。与上文描述的方法形成对比，二氧化碳循环功率产生系统300利用在接近水面的海水与在深度处的海水之间的热差，而不是压力差。在二氧化碳循环功率产生系统300的操作期间的一个考量是在图4中示出的非理想（即，二氧化碳）气体的百分比比率填充因子，图4示出了二氧化碳气体的压力、温度和比率填充百分比。对于给定的二氧化碳气体箱，在其他都相等的情况下，压力将取决于%比率填充而改变。通常工业二氧化碳气体箱在体积上被填充至30%液体以在预期的温度改变的情况下将内容物保持在临界区域之外。图5a至图5d均图释地示出了在图4中所示出的状态转变期间环状箱和主要箱内的状况以及包括二氧化碳循环功率产生系统的uuv的对应位置。图5a至5d中的每个示出了环状箱301、302和主要箱303的状况501，以及包含二氧化碳循环功率产生系统300的uuv的相对位置502。在图4之后，在点（1）至（6）处给出了示例，其对应于由图5a至5d中的配置示出的状态和转变。不同于先前的蒸发循环，二氧化碳循环功率产生系统300采用封闭循环，其中两种箱类型中的一者既用于凝结又用于加压。图4中的大多数操作处于亚临界区域中，即图的下部部分，其中海洋热低于75℉（但是当需要进入到临界区域中时使用阀来增加压力）。在图5a的配置500中，循环开始于接近67℉的水面深度，在此100%比率填充环状箱被直接暴露于海水以吸收水面热达3-4小时，从而将环状箱301、302内的二氧化碳气体的温度驱动至67℉。在环状箱中的所有阀打开，从而将百分比填充保持在100%。主要箱303具有压载护套，其在之前的下潜中被冷却并且因此在5-7℉处于小百分比填充，以便有助于减小中心箱压力，以使得中心主要箱303能够接受来自环状箱301和302的较暖二氧化碳气体的传递。环状箱301、302中的二氧化碳气体处于图4中的点（1）处，而主要箱303中的二氧化碳气体处于点（2）处。在图5b的配置510中，环状箱301、302内的暖二氧化碳气体通过使用图4中点（1）和点（2）的百分比填充性质差而传递到冷的绝热的中心（主要）箱303，其中从上至下逐渐关闭环状箱301、302中的阀并且完全打开中心箱303中的阀，通过将环状箱百分比填充增加到100%上方区域并且迫使压力上升以便实现二氧化碳气体的传递，从而将环状箱301、302保持在比中心箱303更高的压力。箱301-303、二氧化碳气体体积和阀能够产生非常小的百分比填充因子至100%以上，从而产生用于传递的必要的压力。环状箱301、302中的压力限制器通过使用快速液体传递泵辅助向跨临界区域加压。传递是从环状箱301、302的底部虹吸到中心箱303的液体传递，这会从环状箱301、302移除一些热，但箱301、302用67℉海水进行热恢复。百分比填充被控制成确保环状箱301、302内的较高压力直到环状箱301、302几乎为空。围绕主要箱303的冷护套水有助于减小中心箱压力直到充满，且之后在下潜之前与暖的水进行交换并停驻，从而使得中心箱和护套是尽可能暖的。环状箱301、302内的二氧化碳气体从图4中的点（1）转变至点（5），而主要箱303中的二氧化碳气体从点（2）转变至点（1）。在图5c的配置520中，包含二氧化碳循环功率产生系统300的uuv下降到较冷的深度，例如1,000米（m），在此环状箱301、302的内容物经由通过和围绕环状箱的对流被冷却（例如，5℃海水温度），但是中心箱303的内容物通过暖护套水和绝热而保持是暖的。在深度处，中心箱阀从上至下关闭，从而将百分比填充因子调整为100%，而环状箱阀打开，从而在冷的壁内产生最大体积和最小百分比填充因子。中心箱303中的压力调整到800-900psi，而现在冷却的环状箱301、302（其所有阀均打开）中的压力下降到大约300psi。二氧化碳循环功率产生系统300现在准备好通过使用护套水来供应蒸发所必要的额外热并且借助于经由通过涡轮的壅塞流而采用的压力差，发送暖的二氧化碳气体通过涡轮。环状箱301、302中的二氧化碳气体转变到图4中的点（2），而主要箱303中的二氧化碳气体保持在点（1）处。在图5d的配置530中，中心箱303中的顶部阀关闭，从而增加百分比填充和压力。随着中心箱303变空，中心箱的阀从上至下逐渐关闭，从而保持高的百分比填充和压力。环状箱以小百分比和低压力被填充、冷却。中心箱压力限制器继续相对于环状箱的压力差。来自中心主要箱303的暖的二氧化碳气体（从暖的水面压载水）被传送通过热交换器以便控制恰在进入叶片马达涡轮和在叶片马达涡轮内运动之前的制冷效果和任何压降。涡轮的下侧开通到较冷的低压力环状箱301、302，环状箱301、302保持在较低的百分比填充因子以便保持低压力。涡轮为uuv的电池充电，大约4小时的充电时间产生0.5-2kw的功率。涡轮可通过一级传动，将每分钟转数（rpm）降至1500-2000rpm的发电机水平。脉冲出口叶片体积区段能够被压力分接（tap）以驱动外部亥姆霍兹共振器和锤/钟形线性调频发生器，其用作用于在1500-2500赫兹（hz）之间的频率下的通信或声呐的相对高功率的声致动器。环状箱301、302中的二氧化碳气体从图4中的点（2）通过点（3）转变至点（4），而主要箱303内的二氧化碳气体从点（1）通过点（3）且之后通过点（4）转变至点（6）。一旦中心箱303被耗尽，则uuv中的电池应当被完全充电，并且已经产生通信。uuv然后通过吹除冷压载物中的一些而上升到水面，并且执行对uuv的感应功率传递和/或侦查。二氧化碳循环功率产生系统300的基线实施方式包含100kg二氧化碳并且利用来自海洋热的总增量头（deltahead）（q），其对于每个充电循环从典型的中间至低范围（latitude）是10-70千焦耳（kj）能量的内容。如此构造的话，则二氧化碳循环功率产生系统300将在1.75小时产生1.5kw的充电或在0.875小时产生3kw的充电。假设发电机效率为85%，且涡轮效率为75%，则存储所产生的电功率所需要的电池容量是5kwhr（例如，对于0.875小时、以30安培（a）、10伏特（v））。该基线是近似25加仑的二氧化碳，其在100%填充因子时将需要1.5英尺直径×11英尺的箱，从而留下34％的体积填充有液体二氧化碳。环状箱301、302中的每个被单独地定尺寸成比主要箱303略微更小，如图3中所示出。二氧化碳循环功率产生系统300对于可被采用的转换系统是通用的。具有多个非常小的级且以较高速度操作的轴流空气涡轮可以与发电机一起采用，该发电机直接驱动高电压线圈，同时还驱动压电致动器。压电致动器可以直接操作或者通过存储的能量操作。冲击式涡轮替代性地需要较大直径并且以较低速度操作，但是其更容易制造，可以被密封，可以是多级的（并且更容易以多级来实施），能够从壅塞流二氧化碳气体喷射器操作，并且更好地以高压操作。上文描述的叶片转子选项对于100psi是已建立的技术，但是对于1000psi尚未研发，能够密封，可以使用cots部件来实施，用作壅塞流，更适合于较低压力或小型化（虽然可以研发较大半径），并且可以分接压力脉冲以驱动振荡器。在叶片转子实施例的情况下，具有阀弹簧的亥姆霍兹共振器可以被二氧化碳气体或液压线驱动。图6示出结合图3-4和图5a-5d所描述的实施方式的二氧化碳功率产生循环。在所示出的二氧化碳功率产生循环中，uuv在小于大约200m的浅深度处处于完全充电状态601。在下降期间，在uuv内的二氧化碳循环功率产生系统处于功率提取状态602。当uuv到达深度时发生功率阶段603的结束。在深度处，二氧化碳循环功率产生系统经历热交换604，从而建立用于重新开始功率产生循环的状况605。之后uuv上升以对能量存储装置再充电并且重复循环。固定体积二氧化碳循环功率产生系统的更简单实施方式甚至不需要使用内部阀，而是替代地依赖于改变的温度以使用孔口或精密的气体针阀在箱之间来回发送二氧化碳。图6中示出的水护套包括这样的孔口。还应当注意到的是，采用图6中的水护套用于热压载。在上文使用图3-4、图5a-5d和图6所描述的固定体积二氧化碳循环功率产生系统中，发送箱中的蒸发不如涡轮区段中的蒸发理想，或者以其他方式更接近接收（较冷）箱。虽然结合二氧化碳循环的解释描述了图6，不过该图还示出了二氧化碳循环功率产生系向声感测系统供应功率的使用情况和下文更具体描述的任务。通信或检测所采用的声必须通过改变的深度被感测，这使得上文描述二氧化碳循环功率产生系统的两个变型都适合于这样的声信令（signaling），这是因为uub以设计的下潜速率定期（例如，每4、6或8小时）下潜和上升。图7a示出了根据本公开的实施例的用于在二氧化碳循环功率产生系统的操作期间通信的双循环线性调频移位键控的实施方式。结合图1和图1a至1g中所见的通用概念图和描述示出了该结构，不过相关领域的普通技术人员将容易地意识到用于与结合图3-4、图5a-5d和图6所示出和描述的二氧化碳循环功率产生系统一起实施的必要调整。所采用的结构包含二氧化碳气体和/或液体的暖侧主体、以及二氧化碳气体和/或液体的冷侧主体，所述暖侧主体被示出为被包含在图1的示例中的液压缸101中，所述冷侧主体被示出为包含在液压缸102中。从涡轮的涡轮部分701和线性调频发生器106，压力分接装置702抽取在液压缸之间流动的加压二氧化碳气体的一部分。加压气体被用于驱动脉冲压力共振器703，脉冲压力共振器703被包含在由环形亥姆霍兹共振器705围起来的较高频率共振器的环状阵列704中。图7a的结构提供了被直接驱动的二氧化碳流体声调制器，相对于使用（电池提供功率的）压电设备，其可以实现功率节省，能够在达800m的深度操作。在高压下，二氧化碳在密度上接近液体，以使得可以采用在涡轮处至致动器的液压输出，以用于如下中的一者或两者：至致动器的“较刚性（stiffer）”链路；以及容易将管线布设到致动器。可以产生cw载波的500-2500hz的脉冲频率。图7b示出了用于在根据本公开的实施例的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间通信的两个载波共振器的实施方式。在结构上类似于图7a的示例，图7b的实施例明确地示出了较高频率共振器的阵列704被实施为压电装置。图7b还示出了由具有锤头706的环状钟形件实施的环形亥姆霍兹共振器705。图7b的设计提供了声耦合，不涉及深操作或者全向方位角，采用双载波而不是单载波线性调频，并且采用压电装置阵列而不是单个高功率压电装置。图8示出了用于在根据本公开实施例的二氧化碳循环功率产生系统的操作期间通信的双循环线性调频移位键控的信号轨迹。利用涡轮压力脉冲作为用于双频率的载波频率以驱动亥姆霍兹共振器和janus-hammer钟形件。双循环线性调频移位键控使用uuv的二氧化碳功率循环，采用在图8中的顶部信号迹线中示出的功率循环的2khz压力波作为第一载波。第二经调制10khz载波在图8中被示出为第二迹线（从上到下），其使用第一cw载波上的锁相环（pll）和第二载波上的利用数字控制正向线性调频（up-chirp）或反向线性调频（down-chirp）进行区分（discriminating）的移位键控而产生。数字信息可以以100比特每秒（bps）和500hz通信。所得到的组合的线性调频信号在图8中被示出为第三迹线，其中对应的输出压力脉冲被示出为图8中的底部迹线。接收过程采用时间反转方法来分析双载波（交织的）。线性调频通信系统使得能够在高达1000m的深度处对于高达1000海里（nmi）的范围进行水下信号传输。在下文的表1中示出了线性调频脉冲长度的信号范围和带宽：范围[km]带宽[khz]非常长>100<1长10-1001-5中等1-105-20短0.1-120-50非常短<0.1>100表1因为二氧化碳循环产生高达5kw的功率水平，所以向uuv提供功率以驱动第二载波之后剩余足够的功率（高达1kw）。通信系统也适合于声呐模式的脉冲线性调频。在所描述的通信系统中，uuv将能够通过使用有效二氧化碳循环作为电源而确保至500nmi的通信，并且能够与宽带共振器一起使用以用于宽带干扰或充电噪声自消除。图9示出了根据本公开实施例的深度可变的导航系统中的双循环线性调频移位键控通信的使用。图9示出可以如何利用二氧化碳功率产生循环作为提供深度可变的导航源或检测系统的部分。包含二氧化碳循环功率产生系统的uuv810被栓到底部811，并且在接近水面812的浅位置与深度之间循环。不同深度循环815、816和817可以被uuv810采用。uuv可以周期性地或间歇性地在不同深度循环815、816和817之间切换，或者可以基于要由uuv执行的特定通信或侦查功能来选择不同深度循环815、816和817中的一个。深度变化性提供了更大的环境采样密度、在三个维度上的更好的断层估计、针对所检测的对象的更好的组速度估计、更好的几何距离测量和更好的对象位置三角测量。本公开的海洋热能转换（otec）方法使得能够从封闭的二氧化碳温度-压力系统实现长寿命的水下功率产生，使得能够进行长航时任务，使得能够实现如下中的任何一者或更多者：延长的uuv滑翔机任务、建立1000nmi或更大的监视范围、超视距（blos）的水下通信和用于水下定位系统信令的可战略部署伪卫星声源。本公开的设计创新包括：压力平衡的壅塞流控制，实现最佳的涡轮操作；无泵放电节能；可靠且易于制造的紧凑型旋转叶片涡轮；以及用于较高效率的增压循环。作为功率系统，本公开的基于二氧化碳的otec功率采集输送远远超过其他长航时方案的总能量（kwhr），并且在更小的封装中。朗肯循环二氧化碳方法允许在电功率产生系统之间灵活选择。在本公开的二氧化碳循环功率产生系统内使用随着使用可变体积的有效增压循环的低功率流（flooding）。本公开的通信系统是谐波振荡器，其中二氧化碳循环驱动的声致动器作为二氧化碳动力循环的部分操作。调谐到500-2500hz的频带的叶片转子和亥姆霍兹共振器使用两个载波进行声通信，从而在声振荡器上产生压力脉冲，代替高电压压电陶瓷驱动器。利用海洋热和压缩的直接转换来进行通信，利用使用组合的或交织的两个载波（cw和线性调频）的多径信号以用于在500hz的540nmi和在750hz的250nmi的范围。通信信令适合于无源时间反转接收方法，从而有效（例如，当被直接驱动而不是经由存储的能量被驱动时）且具有通用性（可被直接驱动或使用存储的能量）地操作。在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文所描述的系统、设备和方法进行改进、添加或省除。例如，系统和设备的部件可以被集成或分离。此外，本文公开的系统和设备的操作可以通过更多、更少或其他部件来执行，并且所描述的方法可以包括更多、更少或者其他步骤。另外，步骤可以以任何适合的顺序被执行。如本文献中所使用的，“每个”指的是一组中的每个构件或一组中的子组的每个构件。本申请中的描述不应被解读为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围中的必要或关键元件：专利主题的范围仅由所授权的权利要求限定。此外，这些权利要求均不旨在针对所附权利要求或权利要求要素中的任何来援引35usc§112(f)，除非在特定权利要求中明确使用精确的词语“用于……的器件”或“用于……的步骤”且其之后是明确了功能的分词短语。诸如（但不限制于）“机构”、“模块”、“装置”、“单元”、“部件”、“元件”、“构件”、“设备”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”的术语在权利要求中的使用被理解成且意图指代被权利要求本身的特征进一步改进或增强的的相关领域中的技术人员已知的结构，并且不意图援引35u.s.c.§112(f)。当前第1页12