Пневматический генератор упругих импульсов

 

243209

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

ВЖИ ИзЗИАЯ яятяятяотиякасяяя 1 )

БИБЛИОТИЩ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10Х.1967 (№ 1157261/26-25) Кл. 42с, 42 с присоединением заявки ¹

МПК G Olv

УДК 550.834(088.8) Приоритет

Опубликовано 05Х.1969. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 17.IX.1969

Комитет по делом изобретений и DTKpblTIIA при Сосете Министров

СССР

Автор изобретения

А. М. Грибаиов

Заявитель Отделение морских геофизических работ Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки

ПНЕВМАТИЧЁСКИЙ ГЕНЕРАТОР УПРУГИХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретейие относится к устройствам, используемым в морской сейсморазведке.

Известны пневматические генераторы упругих импульсов, содержащие источник сжатого газа, излучатель с цилиндром, поршнем и камерой высокого давления, соединительной кабель, электромагнитный клапан и пульт управления. Однако известные устройства не долговечны и не позволяют управлять спектром излучения.

Предлагаемое устройство отличается тем, что, с целью обеспечения надежности и возможности управления спектром излучаемого упругого импульса, в теле поршня излучателя выполнены сопло, верхнее, промежуточное и нижнее эластичные уплотнительные кольца помещаемые в кольцевых канавках и два уступа, различных по площади и разделенных промежуточным уплотнительным кольцом, причем уступ с большей площадью при исходном положении поршня изолирован от газа в камере, а уступ с меньшей площадью контактирует с газом. На основании цилиндра излучателя установлен электромагнит, в магнитопроводе которого и хвостовике поршня имеются полости, залитые жидкостью и герметично отделенные от газа в камере высокого давления и окружающей излучатель среды.

С целью торможения поршня после его разгона и возвращения в исходное положение после выстрела, сопло поршня выполненд с основанием, открытым в направлении разгона поршня, а у закрытого основания по периметру сопла выполнены отверстия, пропуска5 ющие газ из камеры в сопло.

С целью обеспечения надежности промежуточного уплотнительного кольца, в кольцевой канавке для промежуточного уплотнительного кольца по периметру выполнен канал, соеди10 ненный с окружающей средой, находящийся непосредственно у стенки канавки, ближней к выводным отверстиям на поршне.

С целью подавления пульсации газового пузыря, формируемого в окружающей излу15 чатель жидкости в момент выпуска газа из камеры, отношение площади сечения сопла поршня к сумме площадей уступов на поршне выбир ается р авным 3 — 5.

На чертеже показана принципиальная схе20 ма устройства

Излучатель импульсов состоит из камеры высокого давления 1, поршня, включающего покрышку 2, полость 3, трубу 4, сопло 5 и навинчивающийся концевик б, а также элек25 тром агнита 7.

Камера высокого давления 1 представляет собой цилиндрическое пустотелое кольцо.

Сжатый газ входит в камеру через отверстие

8 в ее стенке. К ушкам 9 крепят буксирный

30 трос и поплавок. Выпуск газа из камеры про243209

40

3 исходит через отверстия 10 в стенке меньшего диаметра камеры, расположенные по периметру трубы. Верхнее основание камеры перекрыто электромагнитом 7, в нижнем расположена гайка 11, ограничивающая предельный ход поршня.

Чтобы концевик б поршня Не свпнчивался, его в нескольких местах по периметру прихватывают сваркой к трубе 4. На поверхности поршня имеются уступы 12. В теле поршня на некотором удалении от верхнего уступа 12 расположены по периметру отверстия 18 для выпуска газа из камеры в сопло 5 поршня при вскрытии камеры.

Непосредственно за отверстиями 18 находится перегородка, герметично отделяющая сопло 5 от залитой жидкостью полости 8 в хвостовике поршня. Последняя через отверстия 14 в магнитопроводящей покрышке 2 поршня сообщается с полостью 15 магнитопровода электромагнита 7, которая герметично отделена от окружающей среды винтом 1б с прокладкой 17.

На поршне расположены три уплотнительных (например, резиновых) кольца 18. Верхнее, ближайшее к электромагниту, предотвращает попадание газа в полость 8, промежуточное и нижнее герметизируют камеру в момент заполнения ее сжатым газом.

Обмотка электромагнита 7 залита эпоксидной смолой и дополнительно со стороны поршня перекрыта -кольцом 19 из прочного диэлектрика. Электромагнит с помощью прокладки 20 герметично крепится к корпусу камеры.

Работает генератор следующим образом.

Излучатель опускают в воду. Поршень притягивается к полюсу электромагнита 7. В камеру 1 подают сжатый газ. Герметизация ее во время заполнения газом обеспечивается промежуточным и нижним уплати ительными кольцами 18 на поршне. По мере повышения давления газа в камере увеличиваются силы, стремящиеся сместить поршень из исходного положения вниз. Эти силы пропорциональны произведению давления в камере на площадь нижнего уступа 12 поршня. Последнюю подбирают такой, чтобы силы, смещающие поршень при максимальном давлении в камере, были меньше сил притяжения поршня электромагнитом, когда поршень оказывается в исходном положении.

Через промежуток времени, достаточный для заполнения камеры, подачу газа прекращают и запускают регистрирующую аппаратуру, которая на время разрывает цепь электромагнита. Давление газа на нижний уступ

12 смещает поршень из исходного положения, промежуточное уплотнительное кольцо

18, расположенное вблизи верхнего уступа 12, выходит из цилиндра меньшего диаметра в больший, тем самым нарушая герметизацию.

Силы, смещающие поршень, за счет давления на верхний уступ резко возрастают, и поршень начинает стремительно двигаться вниз.

В этот момент между полюсом электромагнита и покрышкой 2 поршня образуется вакуумная полость, жидкость из полости 15 электромагнита сливается на покрышку. Когда отверстия 18 поршня оказываются в цилиндре большего диаметра, сжатый газ из камеры 1 через отвсрстия 18, 10, сопла 5 и 21 устремляется в окружающую камеру среду. С этого момента реактивная сила струи сжатого газа начинает тормозить поршень. Не доходя до ограничительного кольца 11, он останавливается, затем реактивная сила струи, давление в образовавшемся в жидкости газовом пузыре и сила тяги вакуумной полости начинают толкать поршень обратно. К этому времени давление газа в камере незначительно отличается от гидростатического давления в окружающей камеру жидкости.

Сила тяги вакуумной полости заставляет поршень приблизиться к электромагниту, который к этому моменту включен и подтягивает поршень в исходное положение. Жидкость, вылившаяся из полости 15 на покрышку 2, играет в данном случае роль гидротормоза, и поршень мягко .(без удара) занимает исходное положение.

При отношении площади поперечного сечения сопла поршня к сумме площадей уступов

12 на поршне, равном 3 — 5, при одном пуске поршень совершает несколько вскрытий камеры высокого, давления. При первом выпуске газа в окружающую жидкость формируется газовый пузырь, при последующих в результате поступления газа давление в перерасширившемся пузыре выравнивается до гидростатического или близкого к нему, чем исключаются последующие всхлопывания пузыря.

Предмет изобретеяия

1. Пневматический генератор упругих импульсов, состоящий из источника сжатого газа, излучателя, содержащего цилиндр с поршнем и камеру высокого давления, соединительного кабеля, электропневмоклапана и

;I ëüòà управления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения надежности и возможности управления спектром излучаемого упругого импульса, в теле поршня излучателя выполнены сопло, верхнее, промежуточное и нижнее эластичные уплотнительные кольца, помещаемые в кольцевых канавках, и два уступа, различных по площади и разделенных промежуточным уплотнительным кольцом, причем при исходном положении поршня уступ с большей площадью изолирован от газа в камере, а уступ с меньшей площадью контактирует с газом, и на основании цилиндра излучателя установлен электромагнит, в магнитопроводе которого и хвостовике поршня выполнены полости, залитые жидкостью и герметично отделенные от газа в камере высокого давления и окружающей излучатель среды.

243209

Составитель Л. И. Митрофанова

Редактор Б. Б. Федотов Техред Т. П. Курилко Корректор М. В. Радзинская

Заказ 2296/16 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

2, Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью торможения поршня после его разгона и возвращения в исходное положение после выстрела, сопло поршня выполнено с основанием, открытым в направлении разгона поршня, а у закрытого основания по периметру сопла выполнены отверстия, пропускающие газ из камеры в сопло поршня.

3. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения надежности промежуточного уплотнительного кольца, в кольцевой канавке для промежуточного уплотнительного кольца по периметру выполнен канал, соединенный с окружающей средой и находящийся непосредственно у стенки канавки, ближней к выводным отверстиям на

5 поршне.

4, Генератор по п, 1, отличающийся тем, что, с целью подавления пульсаций газового пузыря, формируемого в окружающей излучатель жидкости в момент выпуска газа из каlO меры, отношение площади сечения сопла поршня к сумме площадей уступов на поршне выбирается равным 3 — 5,