ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК G01V1/02 G01V1/38 

Изобретение относится к генерированию сейсмической энергии в водной среде путем использования сейсмических источников с резким выхлопом сжатого воздуха, в особенности обеспечивающих максимальный акустический сигнал в кратчайший промежуток времени.

Известен источник, содержащий шток, подвижный относительно него цилиндр с кольцевым уступом, электромагнитный пневмоклапан, охватывающей цилиндр кольцевой насадкой с горловинами и расширением между ними [1].

Недостатком этого источника является то, что насадка увеличивает сопротивление истекающего газа и препятствует его нормальному истечению из рабочей камеры, вследствие чего КПД источника снижается.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является источник, содержащий корпус, подвижный относительно корпуса цилиндра, электропневмоклапан, образующий с цилиндром гильзу с рабочим объемом, герметизируемую торцом челнока [2].

Недостатком этого источника является наличие торцовего уплотнения, что является сдерживающим фактором при увеличении поверхности излучения, так как с увеличением поверхности излучения увеличивается диаметр челнока и торцевого уплотнения, а это требует увеличение прижимной силы для герметизации торцевого уплотнения, что приводит к уменьшению скорости вскрытия рабочего объема и уменьшению КПД.

Техническая задача изобретения - повышение сейсмической эффективности за счет увеличения амплитуды излучаемого сигнала.

Задача достигается тем, что в источнике сейсмических сигналов, содержащем корпус с кольцевым зазором, перекрытым подвижным цилиндром, образующим с корпусом рабочую и управляющую камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан, согласно изобретению корпус снабжен не менее чем одной дополнительной, соосно расположенной с общей рабочей камерой корпуса ступенью, содержащей кольцевой зазор, перекрытый согласованным по форме ступени подвижным цилиндром, причем взаимно перекрывающиеся оконечности подвижных цилиндров жестко соединены между собой.

Оконечности подвижных цилиндров в месте взаимного перекрытия жестко соединены перфорированным диском, а диаметр дополнительной ступени больше диаметра основной ступени.

На фиг. 1 схематично представлен источник сейсмических сигналов для акваторий; на фиг. 2 - источник в момент открытия кольцевого зазора большего диаметра.

Источник состоит из составного корпуса 1, ступени 2, выполненных в них кольцевых зазоров 3 и 4, перекрываемых подвижными цилиндрами 5 и 6. Корпус 1 и подвижный цилиндр 5 образуют управляющую камеру 7. В нижней части корпуса расположена рабочая камера 8. В верхней части корпуса 1 расположен штуцер с пневмомагистралью 9 подачи рабочего воздуха в источник и пневмоклапан 10.

Кольцевые зазоры 3 и 4 соединены каналами малого сечения 11 и 12 с рабочей камерой 8. Подвижный цилиндр 5 меньшего диаметра в нижней части в месте перекрытия с подвижным цилиндром 6 большего диаметра жестко соединены перфорированным диском 13.

Источник работает следующим образом.

Сжатый воздух от генератора избыточного давления по пневмомагистрали 9 поступает через кольцевой зазор между пневмоклапаном 10 и корпусом 1, каналом малого сечения 11, 12 и 14 в управляющую камеру 7, кольцевой зазор 3, общую рабочую камеру 8 и кольцевой зазор 4. Воздействуя на кольцевой выступ подвижного цилиндра 5, сжатый воздух сдвигает его вместе с цилиндром 6 до упора в корпус 1, при этом герметизируются кольцевые зазоры 3 и 4. После заполнения кольцевых зазоров 3, 4 и рабочей камеры 8 источник готов к работе.

После подачи электрического импульса на пневмоклапан 10 воздух от него поступает по каналу 15 под торец цилиндра 5 и цилиндр 5 начинает движение вверх, при этом в его перемещение включается сжатый воздух кольцевого зазора 3.

Одновременно с движением цилиндра 5 вверх движется цилиндр 6, сначала вскрывая кольцевой зазор 4 большего диаметра, выбрасывая газ в окружающую среду и излучая упругий импульс, а потом кольцевой зазор 3 меньшего диаметра, воздух из которого используется на разгон жестко соединенных подвижных цилиндров 5 и 6. Цилиндры продолжают двигаться вверх и цилиндр 5, дойдя кольцевым выступом до посадочного места, сжимает воздух в управляющей камере 7, тормозится за чет уменьшения давления в кольцевых зазорах 3, 4 и сохранения давления в управляющей камере 7. После торможения цилиндры возвращаются сжатым воздухом камеры 7 в исходное положение, цикл окончен. Источник готов к повторной работе.

Поскольку сначала вскрывается кольцевой зазор большего диаметра 4, то излучается импульс большой амплитуды вследствие увеличенной поверхности вскрытия и сохранения до вскрытия начального рабочего давления, которое не падает на этапе разгона подвижного цилиндра 6, а разгон осуществляется за счет воздуха, содержащегося в кольцевом зазоре 3 меньшего диаметра. Рабочий объем 8 выполняет роль буфера между кольцевыми зазорами 3 и 4, не допуская падения давления в кольцевом зазоре 4 на этапе разгона подвижного цилиндра 5.

Воздух, выбрасываемый после разгона цилиндров 5, 6 и вскрытия кольцевого зазора 3, дольше истекает через перфорацию в диске 13, жестко соединяющем эти цилиндры и гасится, не создавая повторных пульсаций.

Таким образом, применение данного изобретения позволяет выбрасывать заданную порцию воздуха по кольцу большого диаметра, исключить участие в процессе воздуха, используемого на разгон подвижных цилиндров и его влияние на усиление повторных пульсаций, уменьшить массу подвижного цилиндра большого диаметра при значительном увеличении поверхности излучения, что значительно повышает амплитуду и эффективность источника в целом.

Использование: генерирование сейсмических сигналов в водной среде. Сущность изобретения: источник содержит корпус и дополнительную ступень с кольцевыми зазорами, перекрытыми подвижными цилиндрами, жестко соединенными между собой перфорированным диском, управляющую камеру, рабочую камеру, пневмомагистраль и пневмоклапан. Кольцевые зазоры соединены каналами с рабочей камерой. 1 з. п. ф-лы. 2 ил.

1. Источник сейсмических сигналов, содержащий корпус с кольцевым зазором, перекрытым подвижным цилиндром, образующим с корпусом рабочую и управляющую камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан, отличающийся тем, что корпус снабжен не менее чем одной соосно расположенной с рабочей камерой дополнительной ступенью с кольцевым зазором, перекрытым согласованным по форме ступени подвижным цилиндром, причем взаимно перекрывающиеся оконечности подвижных цилиндров жестко соединены между собой. 2. Источник по п.1, отличающийся тем, что оконечности подвижных цилиндров в месте взаимного перекрытия жестко соединены перфорированным диском, диаметр дополнительной ступени больше диаметра основной ступени.