Пневматический источник сейсмических сигналов для акваторий Советский патент 1991 года по МПК G01V1/137 

Изобретение относится к области морской сейсморазведки, к устройствам возбуждения сейсмических сигналов в одной среде за счет резкого выброса сжатого воздуха из рабочей камеры о

Известен пневматический источник, выполненный в виде полой трубы,внутри которой помещен двигаюущйся поршень с двумя тарельчатыми клапанами, один из которых открывает и закрывает выхлопные отверстия, соединяя их с рабочим объемом излучателяg Вначале в излучатель нагнетается воздух Под его действием поршень и мембрана смещаются в нижнее положение,герметизируя рабочий объем источника, для

вскрытия излучателя .под верхний до00 ОО ступ воздуху из рабочего объема к выхлопным отверстиямо Подвижная мембрана ограничивает объем выбрасываемоvl

bo го в воду, воздуха и тем самым уменьшает амплитуду пульсации газовой полости Недостатком источника является отсутствие возможности управления степенью гашения пульсагщИо Кроме того, из рабочей камеры выбрасывается весь сжатый воздух, что неэффективно с точки зрения КПД подводного выхлопа.

Известен также пневматический источник, содержащий корпус с выхлопными отверстиями, внутри которого помещен двигающийся поршень, выполненый в виде двух тарельчатых клапанов, оединенных между собой полым штокомо оршень, делит внутреннюю полость изучателя на верхний и нижний рабочие объемы На наружной поверхности коруса источника находится скользящий клапан, ограничивающий , объем выбрасываемого в воду воздуха и уменьшающий пульсацию газовой полостио Наружный клапан представляет собой цииндр, надетый на излучатель, в котором сделаны воздушные клапаны и полость, а также размещена возвратная пружинао Клапан перекрывает выхлопные окна под действием пружины, а смещается в нижнее положение за счет сжатого воздуха, нагнетаемого в рабочую камеру, с которой он соединен , каналомо К недостаткам устройства относится то, что поршень и клапан начинают движение в одну сторонуо Это увеличивает время отсечки сжатого воздуха При наружном размещении клапана сложно обеспечить его герметичность о Кроме того, пружина, приводящая клапан в движение, находится все время в сжатом состояниио Это снижает надежность источникао

Наиболее близким техническим решением является пневматический источник сейсмических сигналов для акватории, содержащий корпус с выхлопными окнами, образующий с крышкой, заглушкой и подвижным 1ЦШИНДРОМ, размещенным в корпусе, управляющую и рабочую камеры, и злектропневмоклапано Однако этот источник не позволяет регулировать величину остаточного давления в рабочей камере после выхлопа, а резкие удары подвижного цилиндра о корпус снижают надежность его работыо

Цель изобретения - повьш1ение коэффициента полезного действия и надежности работы источникао

Поставленная цель достигается тем, что пневматический источник сейсмических сигналов дпя акваторий, содержащий корпус с выхлопными окнами, образующий с крьппкой, заглушкой и подвижным цилиндром, размещенным в корпусе, управляющую и рабочую камеры, и злектропневмоклапан, снабжен неподвижной гильзой, выполненной с внешним фланцем со стороны ызшопных окон, и размещенной между неподвижной гильзой и подвижным цилиндром с возможностью осевого перемещения относительно них втулкой с внутренним фланцем, охватывающими неподвижную гильзу, образующими своими боковыми поверхностями и фланцам замкнутую кольцевую полость, в которой размещена пружина, при этом кольцевая полость сообщена каналами с рабочей камерой, а наружный торец внутреннего фланца втулки связан каналами -с управляющей камерой,,

На фиго изображен сейсмоисточник в разрезе, общий вид; на фиго2 - полжение основного и дополнительного подвижных цилиндров в момент срабатывания пневмоисточникао

Пневмоисточник состоит из корпуса 1 с выхлопными окнами 2 и штуцером Зо К корпусу 1 при помощи хомуто 4 прикреплены заглушки 5 и крьш1ка 6 с клапаном 7 и кабелем 8о В клапане

7размещена катушка 9 и якорь 10, перекрывающий канал 11 и сообщающийся каналом 12 с рабочей камерой 13, образованной заглушкой 5, крьшгкой 6, подвижным цилиндром 14 и корпусом 1 о На внутренней поверхности корпуса 1 имеются ступени 15 и 16, а на самой поверхности с возможностью перемещения расположен подвижный цилиндр 14 с венчиком 17, упирающимся в подпружиненное уплотнительное кольцо 18,

и внутренним фпанцем 19, входящим в фигурную втулку 20, с отверстиями 21 и 22, уступом 23 и проточкой 24 Внутри подвижного цилиндра I4 размещена подвижная втулка 25 с внутренним фланцем 26, который охватывает неподвижную гильзу 27, снабженную наружным фпанцем 28 и отверстием 29о

8кольцевой полости между подвижной втулкой 25 и неподвижной гильзой 27 размещена пружина 30, упирающаяся во втулку 25 и г}:льзу 27о

Источник работает следующим образом

Сжатый воздух от компрессора (на фиг«1 и 2 не показан) поступает по штуцеру 3 в управляющую камеру, образованную корпусом 1 и фигурной втулкой 20 и, воздействуя на фланец 19 подвижного цилиндра 14, перемещает его до упора в уплотнительное кольцо 18д При этом венчик 17 закрывает канал По Одновременно с этим сжатый воздух поступает и в рабочую камеру 13 по отверстию 22,- а по отверстию 2I воздействует на фланец подвижной втулки 26, 25 и перемещает его, сжимая пружину 30. Сжатый воздук поступает также в полость, образованную гильэ,ой 27 и подвижной втулкой 25, как по посадке между этими деталями, так и по отверстию 29, При выравнивании давлений во всех полостях источника пружина 30 возвращает подвижную втулку 25 в исходное состояние (как показано на фиго1), а при заполнении источника сжатым воздухом до рабочего давления он готов к рабо те Рассмотрим работу источника в водеПри подаче электрического сигнала по кабелю 8 на катушку 9 клапана 7 якорь 10, втягиваясь внутрь, катушки 9, освобождает доступ воздуху из рабочей камеры 13 по каналам 1 и 12 под венчик 17 подвижного цилиндра 14 Он начинает движение, происходит раз уплотнение его торца и кольца 18, сжатый воздух начинает действовать на всю площадь торца подвижного цилиндра 14, который начинает ускоренное движение. Давление сжатого возду ха в управляющей камере возрастает и по отверстиям 21, расположенным ра номерно по окружности, воздействует на фланец 26 подвижной втулки 25„ От верстие 22 имеет значительно меньшую площадь поперечного сечения, чем груп па отверстий 21 и оно должно удовлетворять лишь одному условию: через его сечение рабочая камера источника должна заполняться за 10-15 с Время же срабатывания источника составляет 15-20 м с и за это время отверстие 2 пропустит незначительную порцию воздуха Таким образом, сжимая пружину 30, начинает движение подвижная втулка 25о Подвижный цилиндр 14 вскрывает выхлопные окна 2, и сжатый воздух, вырываясь наружу из рабочей камеры 13, порождает в воде сейсмический сигнало В связи с тем, что давление в рабочей камере 13 падает, снимаются тормозящие силы, действующие на подвижную втулку 25 со стороны верхнего торца и из кольцевой полости, где расположена пружина 30 Втулка 25 приобретает ускоренное движение по направлению, противоположному движению подвижного цилиндра 14, и в определенный момент, зависящий от размеров втулки 25, она перекрывает выхлопные окна 2 (как показано на фиг.2)о Размеры втулки 25 определяют количество выброшенного воздуха из рабочей камеры 13, Известно, что для формирования первой волны давления необходимо выпустить порцию сжатого воздуха, равную 0,3-0,4 объема рабочей камеры. Последующий воздух идет на раскачку воздушного пузыря и создает значительные повторные пульсации, которые являются в сигнале помехой Поэтому своевременная отсечка сжатого воздуха увеличивает эффективность источника и создает запас мощности компрессоруо После того,как давление во всех полостях источника выравнялось, пружина 30 возвращает подвижную втулку 25 в исходное состояние (смо фиго I), а подвижный цилиндр 14 за счет действия сжатого воздуха в управляющей камере занимает положение, показанное на фиГоК Цикл работы закончен Торможение подвижного цилиндра 14 при прямом ходе осуществляется за счет сжатия воздуха фланцем 19 в ступени 16 и венчиком 17 в ступени 15, куда успевает попасть воздух в момент выхлопа При обратном ходе цилиндр 14 тормозится фланцем 19 и уступом 23, между которыми также сжимается воздухо Подвижный цилиндр 14 должен возвращаться в исходное положение при закрытых выхлопных окиах 2 Положительным качеством предлагаемого пневмоисточника является то,что здесь отсутствуют жесткие требования по герметизации -подвижной втулки 25, Это повысит надежность его работы Тот воздух, который будет проходить по посадке между подвижной втулкой 25 и гильзой 27, не скажется иа ухуд- шении работы пневмоисточникао Уплотнительное кольцо 18 одновременно выполняет роль торцового уплотнения пя подвижного тщлиндра 14 и радиального уплотнения для подвижной втулки 25о В связи с тем, что есть возможость перетока воздуха из управляющей амеры по отверстиям 21, давление в ей возрастает менее резко, поэтому корость движения подвижного цилинда 14 будет повышенной, что позволяет овысить энергию.излучаемого сигнала«

фиг. /

фиг. 2

ИНЕВМАТИЧ1:СКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНА,ЧОВ даш АКВАТОРИЙ, содержащий корпус с выхлопными окнами, образующий с крьпикой, заглушкой и подвижным цилиндром, размещенным в корпусе, управляющую и рабочую камеры, и электропневмоклапан, отличающийся тем, что, с целью повьшения коэффициента полезного действия и надежности работы, он снабжен неподвижной гильзой, выполненной с внешним фланцем со стороны выхлопных окон и размещенной между неподвижной гильзой и подвижным цилиндром с возможностью осевого перемещения относительно них втулкой с внутренним фланцем, охватывающим неподвижную гильзу, образующими своими боковыми поверхностями и фланцами замкнутую кольцевую полость, в которой размещена пружина, при этом кольцеS S вая полость сообщена каналами с рабочей камерой, а наружный торец внут Л С реннего фланца втулки связан каналами с управляющей камерой