Пневматический источник сейсмических сигналов для акваторий

 

Изобретение относится к разведочной геофизике, а именно к сейсмической разведке полезных ископаемых на акватории мирового океана. Цель изобретения - повышение эффективности возбуждения сейсмических сигналов путем сокращения времени вскрытия камеры высокого давления и увеличение КПД. Источник содержит корпус 1, электромагнитный пневмоклапан 2, полый поршень 6 с торцовыми отверстиями, окнами 18 в стенках, наружным 20 и внутренним 23 кольцеобразными выступами с противоположных торцов, камеры: высокого давления 28, управляющую 26 и разгонную 30, полый шток 4 с направляющим поршнем 5, имеющим кольцевой уступ 17, камера высокого давления включает основной и стартовый 29 объемы. Причем последний соединен с разгонной камерой 30 каналами 13, 25, 31, а диаметр верхнего торцового отверстия полого поршня 6 равен его внутреннему диаметру. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к разведочной геофизике, а именно к сейсмической разведке полезных ископаемых на море. Целью изобретения является повышение эффективности возбуждения сейсмических сигналов путем сокращения времени вскрытия камеры высокого давления и увеличение КПД. На чертеже изображен пневматический источник сейсмических сигналов для акваторий. К базовому корпусу 1 источника крепятся корпус 2 электромагнитного пневмоклапана, корпус 3 высокого давления и полый шток 4 с направляющим поршнем 5. Подвижный полый поршень 6 помещен в корпус 3 высокого давления и базовый корпус 1. В корпусе 2 пневмоклапана размещены катушка 7 электромагнита и якорь 8, содержащий металлический диск 9, соединенный с направляющим штоком 10, и уплотнение 11, которое в исходном положении упирается в кольцевой буртик 12 вокруг продольного отверстия 13 в базовом корпусе 1. В корпусе 2 имеется также отверстие 14 для подачи сжатого воздуха от расходной емкости. Корпус 3 высокого давления выполнен в виде полого цилиндра с уступом 15. Полый шток 4 предназначен для жесткого крепления нижнего поршня 5 и соединения по каналу 16 продольного отверстия 13 с уступом 17 на внешней стороне поршня 5. Подвижный полый поршень 6 выполнен в виде пустотелого цилиндра с выхлопными окнами 18 в стенках и радиальными каналами перетока воздуха 19 и содержит с одного торца наружный кольцеобразный выступ 20 с кольцевым буртиком 21 на его внешней стороне, упирающийся в исходном положении на торцовое уплотнение 22 в базовом корпусе 1. С другого торца имеется внутренний кольцеобразный выступ 23, сопряженный с уступом 17 на внешней стороне поршня 5. В базовом корпусе 1, объединяющем все элементы источника, выполнены каналы 24 подачи сжатого воздуха из полости 25 электромагнитного пневмоклапана в управляющую камеру 26. Кроме того, имеется отводной канал 27 запуска источника, соединенный с продольным отверстием 13. Базовый корпус 1, шток 4 с направляющим поршнем 5 и внутренние стенки подвижного полого поршня 6 образуют основной объем 28 камеры высокого давления. Базовый корпус 1 и наружный кольцеобразный выступ 20 с внешней стороны кольцевого буртика 21 образуют стартовый объем 29 камеры высокого давления, соединенный с отводными каналами 27. Внутренний кольцеобразный выступ 23 совместно с наружной частью (уступом) 17 неподвижного поршня 5 образуют разгонную камеру 30, сообщающуюся отводными каналами 31 с каналом 16 внутри полого штока 4. Цикл работы источника включает два такта: заполнение камеры высокого давления сжатым воздухом из расходной емкости, расположенной на борту судна, и выброс сжатого воздуха во внешнюю жидкую среду (воду). Первый такт начинается с подачи сжатого воздуха по шлангу высокого давления через канал 14 в полость 25 электромагнитного пневмоклапана. Поступающий воздух, обтекая направляющий шток 10, прижимает якорь 8 электромагнита уплотнением 11 к буртику 12. В результате продольное отверстие герметизируется. Из полости 25 по каналам 24 подачи сжатого воздуха воздух поступает в управляющую камеру 26. Сила, действующая на наружный кольцеобразный выступ 20 полого поршня 6, вдвигает последний внутрь корпуса 3 и базового корпуса 1, прижимая кольцевой буртик 21 к торцовому уплотнению 22 в базовом корпусе 1, благодаря чему камера высокого давления разъединяется на основной 28 и стартовый 29 объемы. При этом открываются радиальные каналы перетока 19, и сжатый воздух заполняет основной объем 28 камеры высокого давления. Второй такт начинается с момента подачи на катушку 7 электромагнита командного импульса напряжения. Якорь 8 с металлическим диском 9 притягивается к электромагниту. Направляющий шток 10 перемещает якорь без перекосов. В результате уплотнение 11 снимается с кольцевого буртика 12 и открывается продольное отверстие 13 в базовом корпусе 1. Давление воздуха из полости 25 и частично управляющей камеры 26 быстро перебрасывается по каналам 24 через продольное отверстие 13 по каналу 16 в полом штоке 4 и отводным каналам 27, 31 в стартовый объем 29 и разгонную камеру 30. Равновесие полого поршня 6 нарушается вследствие нарастания давления в объеме 29 и камере 30. Незначительного перемещения полого поршня 6 достаточно, чтобы нарушилось торцевое уплотнение 22 над кольцевым буртиком 21. При этом воздух из основного объема 28 заполняет стартовый объем и происходит объединение их в камеру высокого давления, воздух в которой продолжает перемещение полого поршня 6. Движение поршня 6 за счет сжатого воздуха в разгонной камере 30 и стартовом объеме 29 возможно только в самый начальный момент второго такта, поскольку проходные сечения каналов 13, 16, 24, 27, 31 не позволяют создать большого расхода воздуха и обеспечить необходимое ускорение полого поршня 6. Совместное действие объема 29 и камеры 30 позволяет добиться максимального ускорения полого поршня 6, но в самый начальный момент его движения, а дальнейшее перемещение осуществляется сжатым воздухом камеры высокого давления, т.е. камера высокого давления сама себя разгоняет. В результате поступательного смещения полого поршня 6 вниз радиальные каналы перетока 19 блокируются. Сброс воздуха из управляющей камеры происходит не полностью, поэтому не происходит соударения полого поршня 6 с уступом 15 из-за тормозного действия управляющей камеры 26. К этому моменту якорь 8 электромагнитного пневмоклапана опускается уплотнением 11 на кольцевой буртик 12 вследствие действия на шток 10 поступающего через канал 14 в пневмоисточник сжатого воздуха из расходной емкости. Отверстие 13 и стартовые каналы герметизируются. Смещение полого поршня 6 приводит к вскрытию выхлопных окон 18 в окружающую среду. Воздух, расширяясь в окружающей среде с гидростатическим давлением 1,5-3,0 атм, образует газовый пузырь, который и создает сейсмический импульс. После выхлопа воздуха из камеры высокого давления заканчивается второй такт работы пневмоисточника, а также весь рабочий цикл который затем многократно повторяется через 5-30 с при движении судна по заданному курсу. Использование изобретения позволяет ускорить вскрытие и уменьшить время выброса сжатого воздуха из камеры высокого давления, который попадает в окружающую среду и выполняет работу по расширению газового пузыря.

Формула изобретения

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ АКВАТОРИЙ, содержащий корпус, выхлопные окна, электромагнитный пневмоклапан, полый шток с направляющим поршнем с кольцевым уступом и полый подвижный цилиндр с наружным торцовым кольцеобразным выступом, образующие камеру высокого давления с основным и стартовым объемами, управляющую и разгонную камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности возбуждения сейсмических сигналов путем сокращения времени вскрытия камеры высокого давления и увеличения КПД источника, в нижней части полого подвижного цилиндра выполнен внутренний кольцеобразный выступ, разгонная камера образована направляющим поршнем с кольцевым уступом и внутренним кольцеобразным выступом полого подвижного цилиндра, причем стартовый объем соединен с разгонной камерой и полостью электромагнитного пневмоклапана посредством полого штока, при этом выхлопные окна выполнены в полом подвижном цилиндре.

РИСУНКИ

Рисунок 1