Устройство для возбуждения звуковых волн в жидкой среде Советский патент 1976 года по МПК G01V1/14 

.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЗВУКОВЫХвОЛН В жидкой СРЕДЕ

устройство, изображенное на фиг. 8, при замкнутых элементах; на фиг. 10 и 11 варианты механического устройства блокировки и разблокировки элементов; на фиг. 12 - предложенное устройство для возбуждения звуковых волн с новыми средствами для разблокировки элементов.

Предложенный источник передачи звуковых волн (см. фиг. 1, 2 и 3) имеет два идентичныяу элемента 1а и 1в, каждый из которых npeflCTaBJiHeTl; собой пластинку, натеркмер круглую, из твердого материала, снбженную увеличивающими твердость перегородками 2а и 2в.

Каждая пластинка имеет плоскую поверхность За, Зв. Эти поверхности прижимаются друг к другу в момент, когда пластинки сближаются. В центре плоской поверхности каждой пластинки имеется полость 4а, 4в, переходящая в трубку 5а, 5в, которая крепится на перегородках 2а, 2в. В полостях размешено устройство автоматического управления блокировкой и разблокировкой элементов.

Пластинки 1а, 1в соединены между собой гайкой и легко прогибающейся мембраной 6, которая крепится на периферии каждой плacтинки JI образует с ними гермети«кую камеру. Мембрана 6 опирается на кольцевой элемент 7, который не только служит опорой для нее, но и поддерживает снаружи контактные поверхности. Ширина мембрань одинакова по периметру.

Система блокировки и разблокировки подвижных элементов, изображенная на фиг. 1, является электрической системой. В трубке 5а имеется цилиндр управления 8, соединенный с этой трубкой и снабженный с внешней стороны двумя упорами 9 и 10, последний из которых имеет форму круглой пластинки и изготовлен из магнитного материала.

В трубке 5в крепитйя конец стержня управления 11, остальная часть этого стержня помещается в цилиндре управления 8. Подвижная катушка 12, имеющая каркас 13, может скользить вдоль цилиндра правления 8 между упорами 9 и 1О (последний также вьтолняет роль каркаса катушки). Катушка 12 соединена электрическим проводом 14 с источником тока (не показан). Пружина 15, помешенная между цнливдром управления 8 и каркасом 13катушки, посредством реборды каркаса 13 и промежуточного упора 16 поддерживается между упорами 9 и 10.

Плечи 17, сочлененные между собой по парно одними концами, другими концами сочлешиотся шарнирно с основаниями 18. Этн основания.крепятся в уступах в месте j

выемок к стенке пластинок 1а и 1в в, lipo тивоположных положениях попарно. Когда плечи 17 максимально раздвинуты, они блокируются посредством выступа 19 плас-1 тинок 1; два сведенных шарнирно сочленен ных плеча 17 образуют между собоюнебольшой угол (например, 5 ); система шарнирного попарного соединения плеч находится внутри полостей 4а, 4в. Каждое шарнирное сочленение плеч осуществляется на ролике 20.

Полость 4в каналом 21 соединяется с резервуаром питания сжатым воздухом 22 через клапан 23. Резервуар 22 подсоединен к нагнетательному насосу (не показан) который закрепляют на подвижной установи ке. Полость 4а соединяется каналом 24 с вакуумной камерой 25 через клапан 26. Камера 25 подсоединена к вакуум-насосу 27 с дистанционным управлением от подвижной установки, которая обеспечиваем поочередную автоматическую работу клапанов 23 и 26. Система камер и клапанов соединяется с устройством, передающим звуковые волны, посредством тягового рычага 28. Вся система погружается и соединяется с подвижной установкой посредством тягового и приводного троса 2С.

Работает описанное устройство следующим боразом.

При сближении элементов 1а и 1в (фиг. 2) их плоские поверхности За и Зв соединяются друг с другом, полости 4а н 4в также соединяются. Ведущий стержень 11 проникает точно до основания цилиндра управления 8. Подвижная катушка 12 прижимается к упору 10, пружина 15 слегка сжимается, а плечи 17 скла,чываются попарно; ролики 2О находятся внутри полостей 4а, 4в на плече, образованном каркасом 13 катушки.

Сжатый воздух через открытый клапан 23-проходит по каналу 21 B.noj iocTBJ 4а, 4в. Давление воздуха воздействует на упор 10, цилиндр 8 смешается относительно ведущего стержня 11, а элементы 1а и 1в раздвигаются поступательно, вызывая расхождение плеч 17. Воздух под давлением проходит до тех пор, пока эти плечи не раздвинутся максимально. В этом положении самая иГирокая часть каркаса 13 становится как бы поршнем, в который упирается ролик 20. Пружина 15 при этом ослабляется и поддерживает плечи 17 на упоре 19 (фнг. 1), блокируя, таким образом, элементы 1а, 1в в разомкнутом попожения.

В этом положении начинают работать вакуум-насос (воздушный насос) 25 и клапан 26, и вакуум создается в 1фOfJтpf.нcтве, ограниченном пластинканя 1а, 1 н и .герметизирующей мембраной 6, Однако эти пластинки остаются в разомкнутом поло- жении, плечи 17 удерживаются на упоре,ро лики 20 - на каркасе 13. Для разблокйров ки устройства в соответствующий момент в ;катушку 12 пропускают электрический ток по проводу 14. Катушка 12 |упирается в упор-Ш1астинку 10, сжимая пружину; 15, оо |вобождая ролик 20 и деблокируя плечи 17/ |Под действием вакуума между пластинками 1а и 1в пластинки притягиваются друг к другу. Несушие плечи 17 складываются, ролик 20 вращается по контуру каркаса 13. Подача электрического тока может быть прервана, как только начинаетея движв1ще. |Плоскив поверхности За и Зв пластинок 1а ;Н 1в с силой смыкаются, создавая таким образом, звуковые волны, которые распрост раняются в жидкой среде. Пластинки 1а и 1 в остаются-сомкнутыми дд следующего раз мыкаюшего действия, Кольцевой элемент 7 мембраны яs периферии устройства мешает ей войти между плвстинками 1в и 1в под дейстшем внешнего давления. Положение катушки 12 И ее корпуса (упора 10) может быть изменено без изменения работы системы.; На ф11г. 4 представле|{а система блокировки и разблокировки цодэяжньгх элементов пневматического или гидравпического утфавления. В этом слунае кагушка 12 и ее корпус заменяются поршнем 30 (фиг, 4), подвижным по отвошесшю к цилиндру 8. Смеш.еш1е этого .поршнч относительно пилиндра 8 unit блокировки или деблокиров- ки ролика 2О обеспечивается подачей жнд-Ч кости под давлением по трубе 31. Остальг, яые рабочие фазы являются такими же, как в случае катушечной системы. Во втором варианте предложенвогОц | ствадпя передаче звуковых водн, тфедстав |денном на ф)нг. 5, элементы 1а и 1в соединв;Ются плечами 32а, 32в, сочлеценнымц в 33. Герметизирующая мембрана 6, которая ,крепится на периферии каждого элемента, имеет меаы11ую ширину вблизи точки сочленения 33. Размыкание элементов 1а и 1в в этом случае осуществляется кольцевым смешением, а не поступательно. Система блокировки и разблокировки элементов может состоять, например, из несуших плеч 17, сочлененных между собою шарнирно на ролике 2О и соединенных с другой стороны с элементами 1а и 1в, : Возвратная пружина 34(Соединяет одно из плеч 17 с одним иа элементов (например, 1а).- Эта система имеет, кроме того, дом- :Крат 35, расположенный в полостях 4а и 1 4в, Поршень 36 домкрата, смещаясь, наролик 20, обеспечивая блокигжимает на .. . - ) . На. поршень давит жидкосТ гподаваёмая 1год дaвлёiaиteм через труВкуЗу. Насос, Нагнетающий жидкость под давлением, и вакуум-насос работают, как и предыдущем случае, от подвижной установ ки для размыкания элементов 1а и 1в и 1 их резкого замыкания в тот момент, когдб поршень толкает.ролик 20. Поршень може1г быть заменен электрическим устройством i управления, что не изменяет работу систег мы.{ Мембрана 6 может быть изготовлена i из двух частей, например, из двух легко | деформирующихся полос, скрепленных межйу «себою по периферии и закрепленных с друтой стороны на периферии элементов 1а и, |1в (фиг. 5).i I На фиг. 7 представлен вариант системы блокировка и разблокировки подвижных эдементсЖд. Эта система имеет цилиндр уп .равлений 8, соединяющийся с пластинкой 1а, и ведущий стержень и соединяющийся б Пластинкой 1в. Стержень ;Щ перемешается в цилиндре 8. На внешней стенке цилиндра управления 8 выполнено два после-, довательных плеча, образующих упоры 38 ц 39. Подвижная катушка 40, покрытая корпусом 41, может скользить вдоль цилиндра 8 между упгром 39 и упором 42, Две проводящие, пружины 43 и 44 помеща- «...-ются между корпусом 41 и упором 42-и, , упираясь в изолирующие детали 45, поддерживают в нерабочем положении катушку 4ф, прижатую,к упору 39.. ЛАагнитная деталь 46 кольцеобразной формы может скользить вдоль цилиндра уп« равления S между (рупором 38 ic катушкой 40, пружина 47 поддерживает нормальное расстояние между магнитной деталью 46 р катушкой. В подвижную катушку 4О подается kiine ктрический ток по проводникам 48 и 49 и по пружинам 43 и 44, например. Когда плоскости За и Зв подвижных элементов I разомкнутыц(фиг. 7), ролики 20, шарнирно соедицнюшие несушие плечи 17, упираются в часть магнитной детали 46, 11мек шую больший диаметр. ; В момент резкого сближения плоскостей За и Зв -электрический ток пропускают . проводникам 48, 49. Магнитная,деталь скользит по цилиндру 8, сжимая пружийу |47, и упирается в катушку 4О.. i При смешении деталь 46 освобождает ролик 2О, обеспечивая движение плеч 17. i Ролкк 2 О крутится вдоль контура детали 46, имеющего специальный профиль. Давле1ше воды на внешнюю сторону плоскостей За и 3в ускоряет это движение. Деталь :46 npoJ ,должает скользить, упираясь в катушку 4 н ее KoprijTc 41, который также перемешается, по цилиндру 8, сжимая пружины 43 и 44 до своей остановки на упоре 42 В описанном варианте устройства контакт ные поверхности За и Зв пластинок 1а и 1в покрываются слоем упругого материала, соответственно слоями 5Оа и50 в Такое покрытие улучшает к.п.д. источн ка передачи звуковых вопи. В варианте электрической системы блокировки и разблокировки подвижных элементов, представленном на фиг. 8, ниж няя часть цилиндра 8 имеет винтовую нарезку на внешней поверхности. Электромагнит 51 кольцеобразной формы, соединенный проводш1ками 52 с источником тока (не показан) навинч{1вается на резьбу цилиндра 8. В этой системе четыре несуишх плеча 17 шарнирно соединены с основаниями и между собою попарно. На ось сочленения 17а каждой пары надет конец плеча управления 53. Другой конец этого плеча соединяе тся с одной из соединительных скоб кольца 54 из проводящего материала, которое может скользить по поверхности цилиндра 8. Кольцо 55, также токопроводяшее, монтируется с некоторым зазором на конце кольца 54, вблизи электромагнита 51. Когда подвижные элементы 1 а и 1в разомкнуты, кольцо 54 останавливается на электромагните 51с помощью кольца 55. Зазор, имеющийся в кольце 55, позволяет ему точно упираться в поверхност электромагнита Электромагнит, питаемый электрическим током, удерживает кольцо 54 в нижнем положении, при котором плечи 53 образуют очень небольшой угол с поверхностями За и 3в подвижных элементов, а между плечами 17 также образуется очень небольшой УГОЛ. J В момент резкого сближения поверхностей За и Зв подвижных элементов подача тока к электромагниту прекращается. Кольцо 54 в этом случае освобождается. Под действием вакуума, создающегося между поверхностями За и Зв, а также под действием внешнего гидростатического давления несущие- плечи 17 рез ко складываются. В этот момент они тол кают плечи 53, которые заставляют коль цо 54 скользить вдоль цилиндра 8 внутрь полости 4а до положения, обусловленного геометрией системы (фиг. 9). Электромагнит 51 может быть заменен постоянным магнитом, который в разблокировки демагнитизируется в результате пропускания по проводникам 52 электрического тока. На фиг. 10 представлено устройство, снабженное механической системой блокировки и деблокировки подвижных элеменiOB, имеющей цилиндр управления 8,соедине|ь-) ный с элементом 1 а, ведущий стержеий, ТР , соедин ;нный с элементом 1 в и скользвппий в цилиндре 8, несущую cacretJty из шчстй плеч, coчлэ eнныx по три, и кольцо 54, скользящее по поверхности цилиндра 8. Стержень 11 в вер.хнвй части имеет внутреннюю цилиндрическую расточку 56, которая сообщается с внутренней частью цилиндра 8. В этой расточке, по крайней 1мере, один домкрат 57 перемешает пор щень, на конце| стержня 58 которого имеется конусный штифт 59. В аксиальной плоскости цилиндра 8 и стержня 1 i просверлены отверстия 6О таким образом, чтобы при максимально разомкнутом положении устройства этн отверстия совпадали. В этом положении в отверстия вводят дйа язычка 61, которые соединяются внутри расточки 56 посредством пружины 62 V -образной формы. Эта пружина состоит из двух соединенных друг с другом wiacTHHOK, свободные конпы которых скреплены с язычками. Если на пружину не оказывается воздействия, обе ее пластинки соединяются и, следовательно, оба язычка полностью освобождают отверстия 60 в стержне. На конце кольца 54 со стороньи стержня 11 имеется круглый выстзш,. который в положеник максимального размыкания упирается в кольцо 63, навинченное на нижнюю часть цилиндра 8, имеющую винтовую нарезку. Домкрат 57, пневматический или гидравлический, воздействуюишй на конический элемент 59, может быть .заменен Магнитной системой. Когда элементы 1а и 1в разомкнуты, кольцо 54 находится на кольце 63. Домкрат 57 воздействует на конический элемент i59 таким образом, что последний вводится между обеими пластинками пружины 62 и размыкает их. Язычки выводятся наружу из цилинд|ра 8, блокируя кольцо 54. . Для резкбго сближения элементов 1 а и 1в после создания вакуума воздействуют домкратом в обратном направлении та- КИМ образом, чтобы конический элемент прекратил размыкание пластинок пружины 62., Язычки 61, которые крепятся к этой пружине, возвращаются внутрь расточки 56, . освобождая, таким образом, кольцо 54, и стержень 11 может перемешаться в цилинд- . ре 8, Кольцо 54 ; смешается к концу ий- (

лнндра 8 в направлении, щ/отнвоположном Смещению кольца 63, и стержень .11 скользит в цилиндре 8.

; На фиг. 11 1федставлено устройство, ;«1шбженное другой механической системой g .блокировки, которая имеет, как и система |на фиг. 10, цилиндр управления 8, соединенный с элементом 1а, ведущий стержень 11, соединенный с элементом 1в в скользящнй в цилиндре S, несущую систему нз шее- |0 тя плеч, соединенных по три, и кольцо 54, перемешаемое по поверхности цилиндра 8. I Ведущий стержень 11 имеет пвлиндри|чес1сую расточку, состоящую из двух частей 64а и 64 в различных диаметров, между|5

имеется конической i формы высiXyn 65.

В части 64а расточки, которая имеет больший диаметр и сообщается с внутренней частью цилиндра 8, с помоаа ю, на- : {0 пример, домкрата 66 приводится в движение стержень 67, конец которого крепится на поршне 68, пере мешающемся в части 64в расточки. Цилиндрический поршень 68 имеет две части 68а и 68с различных jft диаметров и переходный участок 68в, имеюошй форму усеченного конуса. Часть 68с поршня имеет диаметр, подогнанный кдиа- ; uei|iy части 64в расточки.

-30

Отверстия, просверленные в аксиальной

плоскости в шишндре 8 и стержне 11, при максимально разомкнутом положении устройства совпадают. В этом положении в отверстия вводятся шары 69 (нащ)имер, шесть штук), диаметр которых равен ди&- метру отверстий 7 О. Они располагаются, например, по три в каждом из отверстий по обеим сторонам расточки 64.

Их диаметр, так же, как и толщина шаров, уложенных рядом, больше, чем обшая толщина стенки цилиндра 8 и стенки частя 64в расточки.

Кольцо 63 навинчивается на конец пилиндра 8, имеющий винтовую нарезку. Дом-

крат 66, пневматический или гидравличес киф, воздействующий на поршень 68, мо- , жет быть ,также заменен любой другой двнжущей системой, в частности маг нитной.,

Еогда элементы 1а и 1в разомкнуты, SQ кольцо 54 лежит на кольце 63. Часть 68с поршня находится против отверстий. Периферийные шарики выступают частично за 1внешшою стенку цилиндра 8, они зажимаoTCH в круглой выемке 71, сделанной в 55 кольце 54, и блокируют его.

В момент резкого сближения элемен-

тов 1а и 1в воздействуют на домкрат 66 таким образом, что часть поршня, которая соединяется с KIM с помощью стержня67, ,60

Поднимаетхгя на высоту о-пзерстни 70. Покатые края выемки 71 преобразуют осевое давление на кольцо 54 посредством плеч 17 и 53 в центростремительное давление, котрое сообщается шарикам. Шарики смешаются до тех пор, пока o6te шарика, нако,дящихся со стороны расточки, не упрутся в часть 68а йоршня. Деблокированное кольцо 54 смещается внутрь полости 4а. В 1этот момент шарик, который находится со астороны выемки 71, перемещается в глу|бину стенки цилиндра 8, четыре других, лежащих рядом, - в глубину боковых стержня 11. Поэтому они не препятствуют скольжению стержня 11 в цилинд1ре 8, способствуя сближению элэм&нтов1а и IB. В этот период кольцо 54 не перекрвает отверстий 70. Шарики, расположенны в глубине стенок цилиндра 8, удерживаются сжимающими устройствами, смонтироваными на внешней стороне цилиндра 8.

В ус1ройстве, представленном на фиг. 11,, блокирующая снстема имеет только loaHO боковое отверстие и один ряд из шёстй шариков. Для того чтобы усилцть блокирук щую систему, можно выполнить несколь- ко идентичных отверстий в осевых плоскостях.

На фиг. 12 представлен новый варквкт блокирующей и деблокирующей сис.темы, содержащей цилиндр управления 8, соединенный с элементом 1а, ведущий стержень 11, соединенный с элементом 1в.

В этом варианте стержень 11 имеет внутренний цилиндрический .отсек 72. Пор|шень 73 перемещается в этом отсеке, а ;его шток - в расточке, соответствующей I задней стенке 11а стержня 11. Шток |упирается в заднюю стенку цилиндра 8.

Отсек 72 сообщается через два отверстия, выполненных В; противоположных концах отсека, трубки 74 и 75, соединенные с трубками 76 и 77, с распределительным устройством 78. В это устройство из резервуара 79 по трубкам 80 и 81 с помощью насоса 82 подается под давлением жидкое масло (нефть), которое сливается, iснова в резервуар 79 через трубку 83. На фиг. Т. 2 представлена также упрощенная схема разгрузочной системы.

В одной точке на периферии мембраны 6 через кольцеобразный элемент 7 высверливается отверстие, в которое ввО-. ,дится вентиль (не показан), который обеспечивает соединение внутренней части устройства с выводягцим клапаном 84

ш вакуум-насосом 85, установленными последовательно, посредством трубок 86

и 87.,

С помощ1 ю этой системы можно мож- |ду двумя последовательными размыканиями освобождать устройство от воды, которая могла попасть туда, и улучшить вакуум, который был создан в камере до начала работы. Устройство работает следующим образом Когда нужно разомкнуть элементы 1а и 1в, включают насос 82, который нагнетает жидкое масло под давлением через трубки 8О и 76 и трубку 75 в отсек72. Поршень 73 упирается в стенку 11а. Шток поршня, который соединяется с веду щим стержнем 11, упирается в заднюю стенку цилиндра 8 и отталкивает ее. В это время масло, которое находится между поршнем и стенкой На, оттесняется по трубке 76 к распределительному устройству и по трубке 83 к резервуару 79. Элементы 1а и 1в размыкаются до тех пор, пока кольцо 54 не остановится на электромагните 51, который поддерживает его в этом положенииг Фиксируется положение блокировки, насос нагнетает масло под давлением через распределительное устройство 78 и Трубки 80 и 76 в полость между поршнем и стенкой На. Поршень отходит от стенки, масло, которое находится перед ним, I по трубкам 75, 77, через распределитель ное устройство 78 и трубку 83 отводится к резервуару 79. Путь, поршня 73 ра вен максимальному расстоянию между поверхностями За и Зв в разомкнутом положении. Когда обе описанные операции закончены, устройство размыкается. Следует заметить, что поверхности За и Зв, а также мембрана образуют закрытую камеру. Описанная размыкающая сис,тема позволяет, увеличивая объем этой к .меры, еще более уменьшить остаточное давление в ней, а также увеличить к.п.д. устройства. Во всех случаях применения предложен iKoro устройства для возбуждения звуковы волн давление, создающееся внутри герме тичной камеоы, должно быть ниже в моме деблокировки подвижных элементов, чем внешнее давление, воздействующее на эту камеру. .Формула изобретения 1. Устройство для возбуждения звуковых волн в жидкой с{)еде, содержащее по&1 ужной излучатель и источник энергии, ваходяшийся на плаву, отличаю oi е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и удешевления морских сей моразведочнь.х работ, оно выполнено в виде двух подвижных злементоБ из жесткого материала, имеющих контактные поверхности и соединенных между собой герметизирующей мембраной из упругого материала, о.бразующей с подвижными элементами герметичную камеру, причем устройство снабжено размыкающими приспособлениями для размыкания контактных поверхностей, блокирующими и деблокирующими приспособлениями для блокировки и деблокировки подвижных элементов в разомкну.том положении, ограничительными приспособлениями для ограничения деформации упругой мембраны и приспособлениями для установки внутреннего давления в камере ниже наружного. 2.Устройство по П.1, о т л и ч а ю-г щ е е с я тем, что размыкающие приспособлення содержат средства для ввода внутрь камеры жидкости под давлением, домкрат, имеющий цилиндр, соединенный с одним из подвижных элементов, и поршень, соединенный с другим подвижным элементом и расположенный в указанном цилиндре. 3.Устройство по Ц.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что приспособления для блокировки н деблокировки содержат несущие плечи, .сочлененные каждое с одннм в а подвижных элементов,- и сочлененные между собой попарно плечи управления, соединенные каждое, с одной стороны, на обшей соединительной оси с одной из предыдущих пар и, с другой стороны, на скользящем кольце, имеющем круглую выемку на своей внутренней стенке, набор шариков, магнитную систему и язычки, соединенные пружиной в системе с подвижным конусным ; элементом, для блс:сировки и деблокировKB указанного кольца, упоры для блокировки несущих плечей в разомкнутом положении и подвижный поршень с системой давления жидкости. 4.Устройство по П.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что ограничительные прнспособлення имеют кольцеобразное основание, соединенное с мембраной. 5.Устройство по П.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что приспособления для установки внутреннего давления в камере ниже наружного,с одержат систему для удаления жидкости из камеры и размыкающие средства. 6, Устройство по п,1, о т л и ч а юш е е с я тем, что подвижные элементы выполнены с полостью. 7. Устройство по. П.1, о т л и ч а ее с я тем, чт контактные поверхности подвижных элементов покрыты упругим I материалом.

1h

зь

11)

2b

Фиг. 2

«Ni

Фиг. Ь J537 Фиг. 5

Фиг.б Фиг,В S

Фиг. If)

Фиг. 11

Фиг. 12