ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ АКВАТОРИЙ Российский патент 1994 года по МПК G01V1/137 

Изобретение относится к морской акустике и может быть использовано как в процессе проведения сейсморазведочных работ на шельфе, так и в рыбопромысловой отрасли с целью управления перемещением рыбы, например при кошельковом и других видах лова, путем воздействия на рыбу акустическими сигналами.

Известен пневматический излучатель сейсмических сигналов для акваторий [1] , содержащий корпус с крышкой и выхлопными окнами, полый ступенчатый цилиндр, установленный внутри корпуса у выхлопных окон с возможностью перемещения и образующий с корпусом управляющую и рабочую камеры, пневмомагистрали и управляющий клапан.

В верхней крышке корпуса выполнены каналы, соединяющие рабочую камеру через управляющий клапан с торцом цилиндра. Торец цилиндра герметизирует рабочую камеру при помощи подпружиненного кольца, размещенного в кольцевой канавке.

Недостатком устройства является то, что подрыв излучателя (вскрытие) осуществляется переброской сжатого воздуха из рабочей камеры через управляющий клапан под торец цилиндра. Излучатель работоспособен, но не отличается надежностью в связи с тем, что в процессе работы увеличивается зазор между торцом цилиндра и корпусом и сжатый воздух устремляется в этот зазор, не успев разгерметизировать торцовое кольцо, уплотняющее рабочую камеру. Цилиндр имеет жесткую динамику работы. Так, например, при прямом ходе его торможение осуществляется с начала момента срабатывания и до остановки, что снижает эффективность источника. При обратном ходе торможение цилиндра производится его фланцем в расчете на остаточное давление в источнике. Однако это торможение неэффективно и фланец быстро выходит из строя.

Известен пневматический излучатель акустических сигналов для акваторий [2] , содержащий корпус с выхлопными окнами, верхнюю и нижнюю крышки, подвижный цилиндр, установленный внутри корпуса, перекрывающий выхлопные окна и образующий рабочую камеру, каналы подвода сжатого воздуха и запускающий клапан.

Внутри корпуса, между ним и цилиндром, установлена неподвижно и уплотнена гильза с внутренней кольцевой проточкой, охватывающая подвижный цилиндр, снабженный наружным кольцевым пояском, сопряженным с гильзой.

Излучатель имеет хорошую динамику за счет внутренней кольцевой проточки на гильзе и наружного кольцевого пояска цилиндра. Цилиндр имеет плавное торможение при прямом и обратном ходе, а кольцевая проточка на гильзе не препятствует разгону цилиндра при вскрытии рабочей камеры, что позволяет обеспечить высокий КПД источника.

Недостатком конструкции излучателя также является устройство подрыва, при котором сжатый воздух запускающим клапаном перебрасывается под торец фланца цилиндра. Воздух по зазору между фланцем и корпусом вырывается наружу, не успев разгерметизировать рабочую камеру. Дополнительное уплотнение данного узла приводит к усложнению конструкции сейсмоисточника. Наличие данных каналов подвода сжатого воздуха в корпусе излучателя и каналов запускающего клапана усложняет устройство.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы излучателя путем упрощения его конструкции.

Для достижения цели в пневматическом излучателе, содержащем корпус с выхлопными окнами, верхнюю и нижнюю крышки, подвижный цилиндр, установленный внутри корпуса, перекрывающий выхлопные окна и образующий рабочую камеру, каналы подвода сжатого воздуха и запускающий клапан, цилиндр выполнен в виде перевернутого стакана, в дне которого размещен обратный клапан, сообщающий камеру запуска, образованную верхней крышкой и дном стакана, с рабочей камерой. Камера запуска в свою очередь соединена каналами с управляющей камерой, источником сжатого воздуха и через управляющий клапан - с окружающей средой.

Выполнение излучателя предложенным образом позволяет сделать надежным запуск излучателя, обеспечить хорошую динамику его работы (повышение эффективности) и упростить конструкцию (отсутствие сложных пневмоканалов и уплотнений).

На чертеже представлен схематически пневматический излучатель.

Пневматический излучатель состоит из корпуса 1 с выхлопными окнами 2, верхней крышки 3 и нижней крышки 4, закрепленных при помощи полухомутов 5, удерживаемых от выпадения кольцом 6 и пружинной скобой-фиксатором 7. В крышке 3 закреплены штуцер 8 подвода сжатого воздуха, запускающий клапан 9 с якорем 10, который перекрывает каналы 11 и 12.

Внутри корпуса 1 размещены гильза с внутренней кольцевой проточкой 13, каналом 14 и уплотнительным кольцом 15 и гильза 16 с уплотнительным кольцом 17. На гильзах 13 и 16 размещен цилиндр 18, выполненный в виде перевернутого стакана с отверстием 19, наружным кольцевым пояском 20 и фланцем 21, упирающимся в торцовое кольцо 22, подпружиненное и герметизированное радиальным кольцом 23 и фиксированное захватом 24.

В верхней части цилиндра 17 размещен обратный клапан 25, подпружиненный кольцом 26 и фиксированный скобой-фиксатором 27. Клапан 25 может быть выполнен за одно целое с цилиндром 18, т.е. цилиндр 18 будет выполнен в виде перевернутого стакана с клапаном 25 в дне. Камера запуска образована верхней крышкой 3 и обратным клапаном 25 в сборе, а камера, образованная клапаном 25, цилиндром 18 и нижней крышкой 4, является рабочей камерой. В свою очередь камера, образованная цилиндром 18 и гильзами 13 и 16, называется управляющей камерой.

Работает пневматический излучатель следующим образом. Сжатый воздух по штуцеру 8 поступает в камеру запуска и далее, поступая в канал 11, прижимает якорь 10 к седлу канала 12, герметизируя его. Якорь 10 может быть предварительно прижат пружиной (на чертеже не показана). Одновременно сжатый воздух воздействует на всю площадь обратного клапана 25, который закрыт усилием сжатого кольца 26, выполняющего функцию пружины. Даже небольшое давление в камере запуска создает большую силу, которая перемещает цилиндр 18 вниз, чем упрощается и повышается надежность закрытия. Одновременно с этим сжатый воздух поступает по каналу 14 в управляющую камеру и перемещает цилиндр 18. Перемещение осуществляется за счет того, что наружный диаметр цилиндра 18 в управляющей камере больше, чем за кольцевым пояском 20, и сжатый воздух воздействует на этот уступ. Как правило, этот уступ в реальных конструкциях излучателей составляет 1-2 мм и предназначен не только для закрытия излучателя, но и для удержания цилиндра в закрытом состоянии. Эта сила препятствует вскрытию рабочей камеры излучателя, если запускающий клапан перебрасывает сжатый воздух под фланец цилиндра. В тот момент, когда фланец 21 цилиндра 18 упирается в торцовое кольцо 22 и сжимает кольцо 23, вскрывается отверстие 19 и сжатый воздух начинает поступать в рабочую камеру. Частично сжатый воздух может поступать в рабочую камеру и через обратный клапан 25 (при большом и резком поступлении воздуха).

При заполнении всех полостей излучателя сжатым воздухом он готов к работе. Излучатель опускают в воду. При подаче сигнала на запускающий клапан 9 (может быть выполнен и самооткрывающимся) сжатый воздух из запускающей камеры по каналу 11 и открывшемуся каналу 12 выбрасывается в окружающую среду. Даже небольшой перепад давлений над обратным клапаном 25 и под ним приводит к возникновению большой силы снизу (большая площадь дна стаканообразного цилиндра) и цилиндр 18 резко перемещается вверх. Происходит разгерметизация фланца 21 и торцового кольца 22, и сжатый воздух рабочей камеры дополнительно и резко воздействует на всю площадь фланца 21, еще более ускоряя цилиндр 18. С большой скоростью вскрываются выхлопные окна 2 и сжатый воздух рабочей камеры, по большой площади вырываясь в воду, порождает в ней акустический сигнал, причем сигнал повышенной мощности. Воздух, выброшенный в воду по каналу 12, в виду малой порции не оказывает влияния на основной сигнал.

Обратный клапан 25 открывается за счет падения давления в рабочей камере и некоторого сжатия воздуха в камере запуска. Сжатый воздух из камеры запуска перепускается в рабочую камеру и далее наружу. Поясок 20, минуя проточку гильзы 13, не производит торможения цилиндра 18, но, входя в верхнюю часть этой гильзы, поясок 20 начинает сжимать воздух, который останавливает цилиндр 18 и отбрасывает его назад.

Обратный клапан 25 на заключительной стадии торможении цилиндра 18 при прямом ходе также сдерживает определенное давление в запускающей камере (зависит от усилия пружинного кольца 26) и помогает остановке и возвращению цилиндра 18 в исходное состояние. Таким образом, повышается надежность остановки и возвращения цилиндра.

Торможение при обратном ходе цилиндра 18 происходит только за счет кольцевого пояска 20 в нижней части управляющей камеры. Далее цикл работы излучателя повторяется.

Достоинством излучателя является надежность его вскрытия и закрытия, отсутствие длинных и нетехнологичных пневмоканалов, надежность торможения цилиндра, высокая скорость вскрытия рабочей камеры. В конечном итоге происходит повышение эффективности пневматического излучателя.

Использование: морская акустика и в рыбопромысловой отрасли. Сущность изобретения: в пневматическом излучателе акустических сигналов цилиндр выполнен в виде перевернутого стакана, в дне которого размещен обратный клапан, сообщающий камеру запуска, образованную верхней крышкой излучателя и дном перевернутого стакана, с рабочей камерой. 1 ил.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ АКВАТОРИЙ, содержащий корпус с выхлопными окнами, верхнюю и нижнюю крышки, подвижный цилиндр, установленный внутри корпуса, перекрывающий выхлопные окна и образующий рабочую камеру, каналы подвода сжатого воздуха и запускающий клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности в работе излучателя путем упрощения конструкции, цилиндр выполнен в виде перевернутого стакана, в дне которого размещен обратный клапан, сообщающий камеру запуска, образованную верхней крышкой и дном стакана, с рабочей камерой.