Акустический изолятор Советский патент 1978 года по МПК G01V1/52 

1

Т 1зобретение относится к области акустических исследований и предназначено для использования в скваженных приборах акустического каротажа.

По основнбму авт. св. Л 303422 известен акустический изолятор, в котором поверхности раздела выполнены коническими с различными углами конусности. В этом устройстве при отражении и преломлении волн на поверхности раздела происходит перераспределение энергии между волнами различного типа (продольными и поперечными), скорости распределения которых существенно различны, а также удлинение общего пути пробега волн внутри изолятора в результате преломления и отражения волн под различными углами.

В качестве материала с малой акустической жесткостью используглся резина, в которой скорость распространении поперечпых волн крайне мала (порядка 30 м/с), а затухание очень велико. Практически поперечные ВО.1НЫ в резине полность.ю затухают.

Однако данный акустический изолятор обладает рядом недостатков. Проведенные исследования показали, что ум1-ньп ение диаметра изолятора до 48 и 36 мм ухудшает

его акустико-изолирующие свойства. Это связано с тем. что при уменьшении габаритов увеличиваются длина пробега волн-помех в изоляторе и объем материала, в К(У1-о|кзм происходит затухание волн-помех. Во-вторых, расположение поверхностей iiaa/iovKi -л 1ементов с разл11чньпи1 акустичсскши жесгкостями 5 конструкции такова, что преломление и отражение на этих поверхностях волн направляются внутрь изолятора, в сторону его осп, т. е. энергия волн-помех концентрируется в центральной части проектора.

Цель пзобретеппя - повышение эффективности изоляции.

Цель достигается тем, что углы, образованные в плоск(.)сти осевого сечения ак стического изолятора коническими соприласаю1пимися поверхностями эле.мептов с разл11Ч1к)й акустической жесткостью, обраmeiibi вершиной в сторону излучателя и выполпены iio величине меньше удвоенной разности прямого угла и угла полного внутренliero отражения поперечных прелс)мленн.ых ВП.1Н на конпческой поверхности сопрпкос овеп я .чементов с различной акустической жес гкостью. Ihi фиг. 1 11ока:.|н акустический изо,inтор; на фиг. 2 - лучевая схе.ма раси)остранения волн на границе раздела сред с различными акустическими жесткостями. Концевые 1 и 2 и иромежуточные ;i, 4 металлические детали разделены резино-вы.ми деталями 5-7 и резиновыми уилотнительными кольцами 8. Детали скреплены трубчатой втулкой 9, отделенной от ирочих элементов конструкции резиновой прокладкой 10 и резиновыми кольцами 1 и 12. Все детали стянуты на втулке 9 с помощью металличееки.х шайб 13 и 14 и гаек 15 и 16. С внешней стороны вся конструкция имеет резиновое.эластичное покрытие 17. Все металлические элементы конструкции - детали 1-4 и 9 разделены резиновы.ми эле.ментами 5-8 и 10-12 и иепосредствен} О друг с друго.м не соприкасаются. Необ.ходимая герметизация всей конструкции достигается сжатием резиновых деталей 5- 7 с по.мошью гаек 15 и 16, а также примепением резиновых уплотнительпых колец 8. Поверхности разделов .металлических и резиновых э.ле.ментов конструкции, имеющих различные акустические жесткости, для иереходов волн-помех из материала е малой жесткостью в материал с большой жесткостью выполнены коническими, с вершинами, обращенными в сторону излучателя, и углами о. при вершинах конусов, выбранными так, чтобы угол надепия в, отсчитываемый от нормали ММ для волны Pi, распространяющейся параллельно оси 00 и иадающей на границу раздела iNON, превышал критические углы для прело.мленпых волн - продольной Рг и поперечной St. В этом случае лучи отраженных волн - продольной PI I с углом отражения / и поперечной S,, с угло.м отражения / / - будут паправлены к внешней поверхности изолятора. Лучи прело.мленных во.чн Pj и Sj б дут направлены погранице раздела ON ) также в сторону внешней поверхности изолятора от оси 00. Для критических углов справедливы соотношения Sin/jp РII S i п /jj , п р и ч е м Vp Vj Vp, rie Vp - скорость продольной волны в резиие, Vs - скорость поперечной волны в мета.кче, Vf -- скорость продольной BO.lHbl и метал:1е. Следовательно, Sin/)V Si пир Заметим, что скорость поперечной волн| | в резине крайне мала, всего око.ю 30м/с, а затухание их очень велико, так что поперечные волны в резине практически полностью затухают и падением понереч1Ц)х волн на границу раздела резина-металл можпо пренебречь. Угол а/2 л/2-/;, следовательно, если выбрать угол , сх 2 (л/2-arcsin Vi/Vj ), то падение волны PI па границу раздела будет происходить под углами, большими критических, что и требуется для того, чтобы все отраженные и нреломленные волны распрострапялись в сторону внешней поверхности изолятора. В результате этого интенсивность волн-но.мех, прошедших через акустический изолятор, будет существенно уменьшена по сравнению с известны.ми ранее конструкция.ми. При выборе значений углов а следует исходить из материалов с наибольшими значениями ско1)ости продольных BOvTH v, в материале с малой акустической жестокостью и наименьшим значением скорости поперечных волн . в .материале с большой акустической жесткостью. Тогда для всех материалов с меньшими значениями VP, и большими значениями Vr условие в В и. будет выJ-I - . полнено. Формула изобретения Акустический изолятор по авт. св. N° 303422, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности изоляции, углы. образованные в плоскости осевого сечения акустического изолятора коническими соприкасающимися поверхностями элементов с различной акустической жесткостью, обраН1ены вершиной в сторону излучателя и выпо.-|нены по величине меньше удвоенной разности пря.мого угла и угла полного внутреннего отражения (гоперечных преломленных волн на конической поверхности соприкосновения элементов с различной акустической жесткостью.