ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК УПРУГИХ СИГНАЛОВ Советский патент 1995 года по МПК G01V1/387 

Изобретение относится к области сейсморазведки к устройствам возбуждения сейсмических сигналов в водной среде за счет использования энергии сжатого воздуха.

Известно устройство, содержащее полый корпус, разделенный на две части каналом, внутри которого помещен обратный клапан. Одна половина корпуса сообщается с окружающей водой, в другой части создается избыточное давление за счет закачки жидкости. При быстром открытии клапана происходит переток жидкости из камеры повышенного давления в камеру, сообщающуюся с окружающей средой, в результате чего возникает сейсмический сигнал, имеющий высокочастотный спектр. Недостаток известного устройства заключается в инерционности работы обратного клапана и малом КПД, обусловленном малой сжимаемостью жидкости.

Известен источник сейсмических сигналов, содержащий цилиндр, выполненный с возможностью перемещения относительно штока с поршнями, в котором с целью исключения повторных пульсаций и возбуждения высокочастотного сигнала используется промежуточный поршень, который выталкивает воду из расходной камеры, создавая сейсмический сигнал. Основным недостатком устройства является то, что перед выбросом воды из расходной камеры происходит разгон подвижного цилиндра с помощью порции сжатого газа, которая создает перед основным выбросом предварительную воздушную полость, что резко снижает КПД излучения в высокочастотной области спектра.

Наиболее близким по технической сущности является пневматический источник упругих сигналов, содержащий шток с поршнями и подвижный цилиндр, образующие рабочие камеры разного объема и управляющую камеру, связанные друг с другом каналами.

Рабочие камеры выполнены в теле штока, по его образующей, перекрыты общим цилиндром и размещены на разных уровнях.

Основным недостатком устройства является низкая сейсмическая эффективность, обусловленная невозможностью возбуждения короткого сигнала с высокой амплитудой из-за того, что времена выхлопы из различных камер перекрываются.

Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности источника за счет подавления вторичных пульсаций газовой полости.

Поставленная цель достигается тем, что в пневматическом источнике упругих сигналов, содержащем шток с поршнями и подвижный цилиндр, образующие рабочие камеры разного объема и управляющую камеру, связанные друг с другом каналами, рабочие камеры выполнены в виде не менее двух разделенных радиальными перегородками кольцевых цилиндрических емкостей, последовательно соединенных каналами, причем объем каждой последующей полости больше предыдущей.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого источника упругих сигналов; на фиг.2 узел I на фиг.1.

Предлагаемый источник состоит из штока 1, подвижного относительно штока цилиндра 2, уплотнителей 3-7 и электропневмоклапана 8, содержащего соленоид 9, тарель 10 и электрический кабель 11. Шток 1 в крайних и средней частях переходит в поршни 12-15, причем в верхней и нижней частях поршни 12, 15 в зоне уплотнителей 3, 7 имеют диаметры больше, чем диаметры поршней 13, 14. Нижний поршень 15 имеет на своем внешнем продолжении кольцевой выступ 16, выходное отверстие электропневмоклапана 8 соединяется радиальным каналом 17 с полостью 18 у торца цилиндра 2. Источник избыточного давления 19 соединяется осевым каналом 20 с электропневмоклапаном 8 и через радиальный канал 21 с управляющей камерой 22, образованной цилиндром 2 и штоком 1 с поршнями 12, 13. Цилиндр 2 и шток 1 с поршнями 13-15 и выступ 16 образуют кольцевые цилиндрические камеры сжатого газа 23-25, которые последовательно соединяются каналами 26-28.

Предлагаемый пневматический источник работает следующим образом. Сжатый воздух от источника избыточного давления 19 через каналы 20, 21, 26, 27, 28 поступает в кольцевые цилиндрические камеры 22-25 и полость электропневмоклапана 8. Соотношение диаметров верхнего и среднего поршней 12, 13 таково, что первая порция газа в камере 22 плотно прижимает цилиндр 2 к поршню 15. При подаче импульса тока в обмотку соленоида 9 тарель 10 притягивается к электромагниту, и сжатый воздух через канал 17 действует на торец цилиндра 2 и разгерметизирует камеру 24, из которой сжатый газ, действуя на торец цилиндра 2, смещает последний с большой скоростью по направлению к поршню 12. В результате движения цилиндра 2 последовательно дискретно вскрываются кольцевые камеры 25, 24, 23, газ выбрасывается в окружающую среду, излучается упругий импульс. Цилиндр 2 из-за увеличения давления в камере 22 тормозится, а затем возвращается в исходное положение. Цикл окончен.

Чтобы исключить утечку сжатого газа перед вскрытием первой рабочей камеры источника, которая резко снижает крутизну фронта излучаемого сигнала, уплотнитель 5 кольцевой камеры 25 выполнен так, что истечение газа из камеры 25 невозможно, пока уплотнитель 5 не выйдет из сопряжения с кольцевым выступом 16, т.е. до момента вскрытия камеры 25 первой. Это достигается тем, что поверхность уплотнителя 5, выполненного, например, из капролона, является продолжением внутренней поверхности радиальной стенки камеры 25, а крепление его в гнезде производится за счет избыточного давления в этой камере. Для получения короткого сигнала с высокой амплитудой объем первой рабочей камеры 25 выбирается наименьшим. Так как объем высвободившегося воздуха мал, то давление в пузыре после первого толчка воды резко падает, в результате формируется короткий по длительности импульс. Чтобы подавить вторичную пульсацию образовавшейся газовой полости через промежуток времени, равный длительности первичного импульса, в пузырь дискретно добавляются определенные, возрастающие по величине, порции газа из кольцевых камер 24, затем из камер 23. Таким путем вторичные импульсы давления снижаются, кривая давление время выполаживается, в результате чего выравнивается "хвост" первичного сигнала, т.е. излучается короткий импульс с широкополосным спектром.

Применение предложенного изобретения позволит получить мощный высокочастотный сигнал, не обремененный помехами, и обеспечить получение сейсмической информации под дном моря с высокой степенью разрежения верхней части разряда.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК УПРУГИХ СИГНАЛОВ, содержащий шток с поршнями и подвижный цилиндр, образующие рабочие камеры разного объема и управляющую камеру, связанные друг с другом с другими каналами, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности источника за счет подавления вторичных импульсаций газовой полости, рабочие камеры выполнены в виде не менее двух разделенных радиальными перегородками кольцевых цилиндрических емкостей, последовательно соединенных каналами, причем объем каждой последующей емкости больше предыдущей.