Пневматический источник сейсмических сигналов

 

Изобретение относится к морской сейсморазведке и может быть использовано при проведении сейсмических исследований на мелководье. Цель - увеличение сейсмической эффективности путем регулирования спектрально-временными характеристиками сигнала за счет изменения давления в управляющей камере и повышение надежности. Устройство включает корпус 1 и запорный орган 3 с внутренним фланцем 4, рабочую 5 и управляющую 6 камеры. Демпферная камера 7 образована корпусом 1 и внутренним фланцем 4 запорного органа 3. Управляющая камера 6 соединена с расходной емкостью через узел 13 регулирования давления. Сжатый воздух подают в полость 11 электропневмоклапана 10, далее по каналу 12 в узел 13 регулирования давления и рабочую камеру 5. Из узла воздух попадает в управляющую камеру 6, где устанавливается давление выше гидростатического, но ниже, чем в полости 11. После подачи командного импульса тока на катушку электропневмоклапана 10 открывают стартовый канал 16. Сжатый воздух устремляется в стартовый объем 17 и, действуя на торец запорного органа 3 снизу, перемещает его вверх. При этом сжатый воздух из рабочей камеры 5 выбрасывается в водную среду, возбуждая сейсмический сигнал, а запорный орган 3 возвращается в исходное положение под действием давления воздуха управляющей камеры 6. 2 ил.

Изобретение относится к морской сейсморазведке и может быть использовано при проведении сейсмических исследований на мелководье. Цель изобретения - увеличение сейсмической эффективности путем регулирования спектрально-временными характеристиками сигнала за счет изменения давления в управляющей камере и повышение надежности. На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - запорный орган, вид в плане. Пневматический источник включает корпус 1 с выхлопными окнами 2 и запорный орган 3 в виде подвижного цилиндра с внутренним фланцем 4, образующие рабочую 5, управляющую 6 и демпферную 7 камеры. Управляющая камера состоит из переменного и постоянного объемов 8 и 9. С корпусом 1 соединен электропневмоклапан 10, полость 11 которого соединена каналом 12 через узел 13 регулирования давления с управляющей камерой 6 и отводным каналом 14 с рабочей камерой 5. Полость 11 электропневмоклапана 10 соединена с внешним источником избыточного давления (не показан) каналом 15 подачи сжатого воздуха, а стартовый канал 16, соединяющий полость 11 со стартовым объемом 17 под нижним торцом подвижного цилиндра запорного органа 3, исходно перекрыт якорем 18 электромагнита. В запорном органе 3 выполнена кольцевая выемка 19, через которую сжатый воздух из отводного канала 14 проходит в демпферную 7 и далее в рабочую 5 камеры только после посадки запорного органа 3 на дно кольцевой выемки 20 в корпусе 1. Крышка 21 охватывает запорный орган 3 со стороны демпферной камеры 7. Сжатый воздух от внешнего источника избыточного давления по напорной магистрали подают в полость 11 электропневмоклапана 10 через канал 15 подачи. Сжатый воздух, действуя на якорь 18 электромагнита, прижимает его к входу в стартовый канал 16, герметизируя его. По каналу 12 сжатый воздух поступает в узел 13 регулирования давления, сопряженный с управляющей камерой 6. Давление в управляющей камере устанавливают меньшим, чем рабочее, в 10-100 раз, но не меньшим гидростатического давления окружающей воды, причем давление выбирают с учетом необходимости обеспечения надежного прижатия запорного органа 3 к торцовому уплотнению внутри кольцевого уступа корпуса 1. После постановки запорного органа 3 в исходное положение с герметизацией рабочей камеры 5 от окружающей среды по отводному каналу 14 начинается ее заполнение сжатым воздухом. После выравнивания давлений в полости 11 и камере 5 источник готов к срабатыванию. Командный импульс тока подают на катушку электромагнита в крышке электромагнитного пневмоклапана 10, открывается стартовый канал 16, соединяющий полость 11 и стартовый объем 17. Действующее снизу на торец запорного органа 3 давление сжатого воздуха начинает перемещать его вверх. Одновременно соединяются стартовый объем 17 и рабочая камера 5. Связь рабочей камеры 5 с полостью 11 прекращается. После зацепления внутреннего фланца 4 перемещающегося запорного органа 3 давление в демпферной камере 7 начинает резко нарастать, препятствуя дальнейшему перемещению запорного органа 3 вверх. Стартовый объем 17 соединяется с окружающей водной средой, сжатый воздух из рабочей камеры 5 выбрасывается наружу, излучая при этом сейсмический сигнал в воде. После того, как сила, действующая на торец запорного органа 3 снизу, становится меньше сил, действующих на запорный орган 3 сверху - со стороны управляющей камеры 6 на верхний торец и со стороны демпферной камеры 7 на внутренний фланец 4, создаются условия для перевода запорного органа 3 в исходное положение. После того, как запорный орган 3 занимает исходное положение, начинается очередной цикл заполнения камер пневмоисточника. В процессе перемещения запорного органа 3 вверх объем управляющей камеры 6 сокращается в 1,1-2,0 раза. Необходимое снижение объема достигается выбором постоянного и переменного объемов 8 и 9 управляющей камеры 6. Если в постоянный объем 9, образованный внутри стенок запорного органа 3, помещены жесткие вкладыши, то объем управляющей камеры 6 можно сократить до 10 и более раз в конце пути запорного органа 3 по сравнению с исходным суммарным объемом камеры 6. Однако в этом случае интенсивное нарастание давления в управляющей камере 6 начинается с момента перемещения запорного органа 3 вверх, что снижает амплитуду его скорости и в конечном счете эффективность излучения сейсмического сигнала. Регулирование давления в управляющей камере позволяет изменять скорость перемещения запорного органа в процессе срабатывания. При повышении давления снижается скорость запорного органа, снижается градиент нарастания расхода сжатого воздуха из рабочей камеры. Снижение давления в управляющей камере приводит, наоборот, к повышению мощности излучения и преобладающей частоты сейсмического сигнала. Выполнение части объема управляющей камеры в стенках запорного органа позволяет уменьшать его массу и поднимать скорость перемещения и частоту излучаемого сигнала при низком давлении в управляющей камере. Дополнительное регулирование динамических характеристик излучаемых сигналов осуществляют применением легких жестких или упругих вкладышей, помещаемых внутрь полостей, выполненных в стенках запорного органа (не показаны).

Формула изобретения

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий электропневмоклапан, корпус с кольцевой выемкой и выхлопными окнами, перекрытыми запорным органом в виде подвижного цилиндра с полостью в стенке и внутренним фланцем, опертого на кольцевую выемку корпуса и образующего с ним рабочую и демпферную камеру и стартовый объем, крышку, охватывающую корпус и подвижный цилиндр, образующие с ней управляющую камеру, в которую верхним торцом помещен подвижный цилиндр, и каналы подвода сжатого газа от расходной емкости, соединенной с рабочей камерой через демпферную камеру, отличающийся тем, что, с целью увеличения сейсмической эффективности путем регулирования спектральновременными характеристиками сигнала за счет измерения давления в управляющей камере и повышения надежности, он снабжен узлом регулирования давления, соединяющим расходную емкость и управляющую камеру, сообщенную с полостью в стенке подвижного цилиндра, внутренний фланец которого выполнен со стороны нижнего торца с возможностью разделения рабочей и демпферной камер при перемещении подвижного цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2