ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР УПРУГИХ ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1969 года по МПК G01V1/393 

Изобретение относится к устройствам, используемым в морской сейсморазведке.

Известны пневматические генераторы упругих импульсов, содержащие источник сжатого газа, излучатель с цилиндром, поршнем и камерой высокого давления, соединительной кабель, электромагнитный клапан и пульт управления. Однако известные устройства не долговечны и не позволяют управлять спектром излучения.

Предлагаемое устройство отличается тем, что, с целью обеспечения надежности и возможности управления спектром излучаемого упругого импульса, в теле поршня излучателя выполнены сопло, верхнее, промежуточное и нижнее эластичные уплотнительные кольца помеш,аемые в кольцевых канавках и два уступа, различных по площади и разделенных промежуточным уплотнительным кольцом, причем устун с большей площадью при исходном положении поршня изолирован от газа в камере, а уступ с меньшей площадью контактирует с газом. На основании цилиндра излучателя установлен электромагнит, в магнитопроводе которого и хвостовике поршня имеются полости, залитые жидкостью и герметично отделенные от газа в камере высокого давления и окружающей излучатель среды.

после еыстрела, сопло порщня выполнено с основанием, открытым в направлении разгона порщня, а у закрытого основания по периметру сопла выполнены отверстия, пропускающие газ из камеры в сопло.

С целью обеспечения надежности промежуточного уплотнительного кольца, в кольцевой канавке для промежуточного уплотнительного кольца по периметру выполнен канал, соединенный с окружающей средой, находящийся непосредственно у стенки канавки, ближней к выводным отверстиям на поршне.

С целью подавления пульсации газового пузыря, формируемого в окружающей излучатель жидкости в момент выпуска газа из камеры, отнощение площади сечения сопла поршня к сумме площадей уступов на поршне выбирается равным 3-5.

На чертеже показана принципиальная схема устройства.

Излучатель импульсов состоит из камеры высокого давления 1, поршня, включающего покрышку 2, полость 3, трубу 4, сопло 5 и навинчивающийся концевик 6, а также электромагнита 7.

Камера высокого давления 1 представляет собой цилиндрическое пустотелое кольцо. Сжатый газ входит в камеру через отверстие S в ее стенке. К ущкам 9 крепят буксирный трос и поплавок. Выпуск газа из камеры происходит через отверстия 10 в стеике меньшего диаметра камеры, расположениые по иериметру трубы. Верхнее основание камеры перекрыто электромагнитом 7, в нижнем расположена гайка 11, ограничивающая предельный ход поршня.

Чтобы концевик 6 поршня не свинчивался, его в нескольких местах по периметру прихватывают сваркой к трубе 4. На поверхности поршня имеются уступы 12. В теле поршня на некотором удалении от верхнего уступа 12 расположены по периметру отверстия 13 для выпуска газа из камеры в сопло 5 поршня при вскрытии камеры.

Непосредственно за отверстиями 13 находится перегородка, герметично- отделяющая сопло 5 от залитой жидкостью полости 3 в хвостовике поршня. Последняя через отверстия 14 в магнитопроводящей покрышке 2 . .сорбщается ..с полостью 15 магнитопровода электромагнита 7, которая герметично отделена от окружающей среды винтом 16 с прокладкой 17.- .

На поршне расположены три уплотнительных (например,, реаиновых) .к-ольца 18. Верхнее, ближайшее к электромагниту, предотвращает 11рпадание газа в полость 3, промежуточное и нижнее герметизируют камеру в момент заполнения ее сжатым газом.

Обмотка электромагнита 7 залита эпоксидной смолой и дополнительно со стороны порщня перекрыта -кольцом 19 из прочного диэлектрика. Электромагнит с помощью прокладки 20 герметично крепится к корпусу камеры.;:

Работает генератор следующим образом.

Излучатель опускают в воду. Порщень притягивается к полюсу электромагнита 7. В камеру / подают сжатый газ. Герметизация ее во время заполнения газом обеспечивается промежуточным и нижним уплотнительными кольцами 18 на поршне. По мере повыщения давления газа в камере увеличиваются силы, стремящиеся сместить порщень из исходного положения вниз. Эти силы пропорциональны произведению давления в камере на площадь нижнего уступа 12 поршня. Последнюю подбирают такой, чтобы силы, смещающие порщень при максимальном давлении в камере, были меньше сил притяжения, порщня электромагнитом, когда поршень оказывается в исходном положении.

Через промежуток времени, достаточный для заполнения камеры, подачу газа прекращают и запускают регистрирующую аппаратуру, которая на время разрывает цепь электромагнита. Давление газа на нижний уступ У2смещает поршень из исходного положения, промежуточное уплотнительное кольцо 18, расположенное вблизи верхнего уступа 12, выходит .из цилиндр а меньшего диаметра в больший, тем самым нарушая герметизацию. Силы, смещающие порщень, за счет давления на верхний уступ резко возрастают, и порщень начинает стремительно двигаться вниз.

В этот момент между полюсом электромагнита и покрыщкой 2 порщня образуется вакуумная полость, жидкость из полости 15 электромагнита сливается на покрышку. Когда отверстия 13 порщня оказываются в цилиндре большего диаметра, сжатый газ из камеры / через отверстия 13, 10, сопла 5 w. 21 устремляется в окружаюпдую камеру среду. С этого момента реактивная сила струи сжатого газа начинает тормозить поршень. Не доходя до ограничительного кольца 11, он останавливается, затем реактивная сила струи, давление в образовавшемся в жидкости газовом пузыре и сила тяги вакуумной полости начинают толкать поршень обратно. К этому времени давление газа в камере незначительно отличается от гидростатического давления в окружающей камеру жидкости.

Сила тяги вакуумной полости заставляет поршень приблизиться к электромагниту, который к этому моменту включен и подтягивает поршень в исходное положение. Жидкость, вылившаяся из полости 15 на покрышку 2, играет в данном случае роль гидротормоза, и п.,ь. мягко. .(беа удара) занимает исходное положение.

При отношении площади поперечного сечения сопла порщня к сумме площадей уступов 12 на порщне, равном 3-5, при одном пуске поршень соверщает несколько вскрытий камеры высокого, давления. При лервом вьшуске газа в окружающую жидкость формируется газовый пузырь, при последующих в результате поступления газа давление в перерасщирившемся пузыре выравнивается до гидростатического или близкого к нему, чем исключаются последующие всхлопывания пузыря.

Предмет изобретения

1. Пневматический генератор упругих импульсов, состоящий из источника сжатого газа, излучателя, содержащего цилиндр с порщнем и камеру высокого давления, соединительного кабеля, электропневмоклапана и пульта управления, отличающийся тем, что, с целью - обеспечения надежности и возможности управления спектром излучаемого упругого импульса, в теле порщня излучателя выполнены сопло, верхнее, промежуточное и нижнее эластичные уплотнительные кольца, помещаемые в кольцевых канавках, и два уступа, различных по площади и разделенных

промежуточным уплотнительным кольцом, причем при исходном положении порщня уступ с большей площадью изолирован от газа в камере, а уступ с меньщей площадью контактирует с газом, и на основании цилиндра

излучателя установлен электромагнит, в магнитопроводе которого и хвостовике порщня выполнены полости, залитые жидкостью и герметично отделенные от газа в камере высокого давления и окружающей излучатель

2.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью торможения поршня после его разгона и возвращения в исходное положение после выстрела, сопло поршня выполнено с основанием, открытым в направлении разгона поршня, а у закрытого основания по периметру сопла выполнены отверстия, пропускающие газ из камеры в сопло поршня.

3.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения надежности промежуточного уплотнительного кольца, в кольцевой канавке для промежуточного уплотнительного кольца по периметру выполнен канал, соединенный с окружающей средой и находящийся непосредственно у стенки канавки, ближней к выводным отверстиям на поршне.

4. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью подавления пульсаций газового пузыря, формируемого в окружающей излучатель жидкости в момент выпуска газа из камеры, отношение площади сечения сопла поршня к сумме площадей уступов на поршне выбирается равным 3-5.

Г7