Источник сейсмических сигналов для морской разведки Советский патент 1982 года по МПК G01V1/02 

(54) ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ МОРСКОЙ РАЗВЕ/1КИ

I

Изобретение относится к геопогораэведочной технике, а именно к. устройствам для возбуждения сейсмических волн на акваториях путем использования энергии гидравлического удара.

Известные источники сейсмических сигналов представляют собой гидравлические системы открытого типа., в которых за счет резкого дросселирования потока происходит преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную энергию давления.

Источник звука для использования море представляет собой устройство, содержащее трубу диаметром около метра при длине в несколько десятков метров, на концах которой , имеются раструбы с диаметром выходного отверстия в неоколько метров. Вследствие незначительной скорости движения корабля (буксщ)овка) система является низконапорной, что при заданной энергии излучаемого приводит к громоздкой конструкции излучателя 11.

Если учесть, что данное устройство буксируется кораблем на определенной глубине, то очевидными становятся недостатки эксплуатационного и эконо гачесхого характера.

Сейсмический морской источник имеет гидравлический насос и преобразователь энергии, выполненный в виде трубы. Насос создает мощный поток воды в трубе, которая опущена в вооу. Открытый

10 конец трубы, находящейся в воде, снабжен клапанным устройством, с помощью которого можно в необходимые моменты времени резко тормозить поток жидкости в трубе. Вследствие этого в ней повыщает

15 ся давление, воспринимаемое резиновой обоймой, охватывающей перфорированную часть трубы. Импульс расщирения обоймы вызывает волну сжатия в окружающей среде. В качестве рабочей жидкости в

20 этой системе используется морская вода 2. Однако вода оказывает агрессивное воздействие на проточные элементы ;ис темы, вызывая их усиленный износ в про цессе эксплуатации. Использование морской воды в системе как рабочего тепа затрудняет применение источника в загря ненных и заболоченных водоемах, а также на мелководье. Выбросы жидкост BI открытый участок трубы в периоды меж ду импульсами приводят к непроиэводительной затрате мощности и оказывают ненужное возмущающее воздействие на окружающую среду. Кроме того, схемы указанных сейсмических источников не содержат аккумуляторов энергии. Известен источник сейсмических сигналов для морской сейсморазведки, содер жащий гидро- и пневмосйстемы, насос, :1сточтос избыточного давления, гидроаккумулятор и преобразователь энергии. Перед работой гидропневмоаккумудято заряокается до необходимого давления с псжлощью насоса, который после этого отключается вентилем. Затем, с помощью кл.апана, срабатывающего, например, при .сжигатш навеси взрывчатого вещества (пороха), полость гидропневмоаккумулято ра соединяется с тупиковой камерой. В последней возникает резкий заброс давления жидкости, который с помощью ра бочего органа генерирует ударный сейскот ческий импульс ГЗ1. Недостатками известного устройства являются недостаточно полное использо вание аккумулгфованной энергии для производства и посылки сейсмического сигнала, обусловленное малым возншсно- вением кинетической энергии и последую щим преобразованием ее в импульс давления, а также шкзкая максиу1ально возможная частота посылки сейсмических сигналов, что является следствием откры той гидравлической --системы и установки управляющего органа в виде клапаннозолотнякового устройства с приводом от вывеси взрывчатого вещества (пороха). Цель изобретения - повышение КПД, частоты и энергии излучающих импульсов Поставленная цель достигается тем, что преобразователь энергии выполнен в виде двух герметичтт камер давления с подвижным дном, соединенных между собой в нижней части через насос с помощью гтщросистемы. и блока у11равле1шя аВверзскей части камеры соединены с источникюл избыточного давления. Подвижное дно каждой камеры .давлеНйЯ вьшолнено в виде подпружиненного стакана, внутренний диаметр которогй бол1: ше внешнего диаметра камеры, при , ЭТОМ на дне стакана с внутренней сторо. ны установлен гидооотсекатель, а корпус камеры в зоне подвижного дна перфорирован. В полостях камер давления установлены датчики предельного уровня жидкости. На чертеже изображена принципиальная схема источника сейсмических сигналов для морской сейсморазведки. Устройство содержит камеры 1 и 2 давления, неподвижное дно 3, подвижное дно 4, опорно-уплотнительную обойму 5, пружины 6 возврата, гидроотсекатель 7, эластичный кожух 8, насос 9, задатчик 10 максимального давления, клапаны 11- 16, систему 17 управления, гидроаккумулятор 18, двигатель 19, датчик 20 предельного уровня жидкости, баллон 21 со сжатым газом, пневморедуктор 22, вентили 23-25.штуцеры 26-27. Источник сейсмических сигналов для морской сейа юразведки содержит две камеры 1 и 2 давления, которые выполнены идентично. От хельная камера 1 пред- ставляет собой жесткий корпус цилиндрической формы (трубу), одна сторона которого имеет неподвижное 3, а вторая подвижное дно 4, выполненное в виде жесткого стакана. Внутренний диаметр последнего превышает внешний диаметр корпуса камеры на величину, позволякущую установить опорно-уплотнительные 5 на стакане и корпусе. Эти же обоймы служат направляющими при взада ном перемещении корпуса камеры и стакана 4. Между обоймами 5 устанавливаются пружины возврата 6 4в. исходное состоягае подвиж а 1Х элементов камеры). С внутренней стороны подвижного дна 4 установлен гидроотсекатель 7, выполне№ный в виде кольца jtt неподвижно скрепленный с дном 4. В зоне перемещения гидроотсекателя 7 корпус камеры 1 имеет перфорацию (не показана). Последняя вместе с гидроотсекателем предназначается для гашения колебаний в системе после излучающего импульса и плавного возврата стакана 4 в исходное положение. Изоляция скользящих контактов от морокой воды осуществляется эластичным кожухом 8. Камеры 1, 2 давления в зоне неподвижного дна 3 соединены трубопроводами с пневмосистемой. Несколько выше подвижного дна камеры соединены друг с другом посредсрвом гидросетн через органы управления и насос 9. Последний охвачен кольцевой магистралью с задатчиком 10 максималь ного давления. Причем под органами уп-. равпения здесь понимается система кла- Панов 11-16. С помощью клапанов II14по командам от системы 17 управления можно поочередно подключать камеры давления к всасывающей или нагнетающей магистрали насоса 9. Клапаны 15 и 16 служат для перекрытия основных магистралей. Перед входом в насос 2 к магистральному трубопроводу подсоединен гиДгроаккумулятор 18. . .Привод насоса 9 осу ществляется от двигателя 19. Кроме то го, в камерах давления устанавливаются датчики 20 предельного уровня жидкости Пневмосистема источника состоит из баллона 21 со сжатым газом, пневмо15&дуктора 22, перекрывных вентилей 23- 25 и заправочных штуцеров 26 и 27. При подготовке к работе камеры давЛенин гидросистемы через заправочные штуцеры 26 и 27 заполняются рабочей жидкостью до расчетных уровней с подачей ее в гидросеть. После этого из баллона 21 через редуктор 22 и вентили 23 и 25 подается в камеры 1 и 2 сжатый газ, что создает в них первоначал}эное избыточное давление. Сжатый газ путем открытия вентиля 24 подается также в гидроаккумулятор 18. По окончании заряд ки системы вентили 23, 24 и 25 перекрываются. Устройство работает следующим образом. Пусть в исходном.состояние клапаны 12 и 13 закрыты, а клапаны 11, 14, 15и 16 открыты. Тогда всасывающий патрубок гидронасоса 9 будет подключен к камере 1 давления, а нагнетающий - к камере 2. При вращении насоса рабочая жидкость из камеры 1 будет перекачиваться в камеру 2, давление в которой повысится до величины, определяемой настройкой задатчика 10 максимального давления. В данном случае в камере 2 произведено накопление потенциальной анергии сжатых жидкостей и газообразны сред. По сигналу системы управления одновременно клапаны 12 и 13 открываются, а клапаны 11 и 14 закрываются. Вследсвве этого происходит переключение камеры 1 со всасывающего трубопровода к нагнетающему, а камеры 2-е нагнета ющего к всасывающему. Под действием перепада давления жидкость в камере 2 получает ускоренное движение с понижением уровня. В тот момент, когда уровень жидкости в камере 2 понизкгся до величины, определяемой местом установки датчика 2О, подается сигнал от системы управления на закрытие клапана 15. Клапан 15 перекрывает магистральный трубопровод. За счет мгновенной остановки жидкооти происходит гидравлический уда|, сопровождаемый резким повыщегаем давл&ния в жидкости. Подвижное дно 4 камеры, воспринимая этот импульс повыщения давления, пер&|дает сейсмический сигнал морской среде в в виде волны сжатия. При прямом ходе подвижного дна рабочая жидкость через перфорированную часть корпуса камеры, а затем и-через образовавшуюся кольцевую щель между концом корпуса и гидроотсекателем поотупает в перфорированную полость обратном ходе в этой плоскости жидкость отсекается гvzдpooтceкaтeл€M 7 и в последующем выдавливается через перфорацию корпуса. За счет этого происходит плавное возвращение подвия ного дна в исходное состояние с гашением колебаний в системе. Следующий цикл работы идет с излучением энергии камерой 1 аналогичным путем, которая к этому времени уже готова к действию. Таким образом, в процессе работы источника сейсмических волн для морской разведки исключены непроизводительные затраты энергии, связанные с выброссал жидкости в окружающую среду. Цикл работы его организован так, что в один его период вро«1ени происходит аккумуляция энергии, а в другие - полезная отдача. За счет этого снижаются, вредные помехи при работе источника, улучшаются условия его эксплуаташш и увеличивается энергё. тическая экономичность функционирования. Источник легко управляем. Спектр сейсмического сигнала и его энергетический уровень можно менять путем взмене{шя , рабочего давления жидкости в скорости перекрытия клапанов. Формула изобретевия 1. Источник сейсмических сигналов ., для морской разведки, содержащий гидроИ пневмосистемы, насос, источник избыточного давления, гидроаккумулятор и преобразователь энергии, отличающийся тем, что, с целью повышения