Устройство для возбуждения упру-гих колебаний b воде

1п18l Ï69

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.04.79 (21) 2758290/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М. Кл.3

G 01Ч 1/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 550.83 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРУГИХ

КОЛЕБАНИЙ В ВОДЕ

Изобретение относится к области морской геофизики и может быть использовано для возбуждения упругих колебаний при сейсморазведке на акваториях.

В известных устройствах, использующих 5 для возбуждения сейсмического сигнала газообразные взрывчатые смеси, например стехиометрическую водородно-кислородную смесь, для повышения мощности излучаемого сигнала используют взрывные камеры, 10 позволяющие реализовать повышенную исходную концентрацию газовой смеси. Для этого, с целью исключения отрицательного влияния водного потока, вымывающего часть рабочей смеси из полости камеры, 15 выхлопное отверстие взрывной камеры перекрывается до момента взрыва (1).

Известно устройство для возбуждения упругих колебаний в воде детонацией водородно-кислородной смеси, в котором пе- 20 рекрытие выхлопного отверстия взрывной камеры осуществляется с помощью пластины, прижимаемой к торцу выхлопного отверстия пружинами. Поскольку пластина имеет контакт с наружной средой (водой) 25 противодавлением исходному давлению во взрывной камере является сумма гидростатического давления на глубине погружения камеры и давления, создаваемого упругой силой пружин (2). 30

Недостатком устройства является то, что возможности расширения пределов повышения исходного давления рабочей газовой смеси ограничены необходимостью применения мощных пружин, к тому же часть энергии продуктов детонации будет непроизводительно расходоваться на преодоление сопротивления пружин при выхлопе из взрывной камеры.

Целью изобретения является повышение

КПД и сейсмической эффективности устройства газовой детонации.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для возбуждения упругих колебаний в воде детонацией водородно-кислородной смеси, включающем взрывную камеру с перекрываемым выхлопным отверстием, взрывная камера выполнена в виде подвижного контейнера с патрубком в верхней части, помещенного в корпусе, открытом с нижнего торца, соосно с ним, с образованием между их верхними торцами кольцевого зазора, герметизируемого от наружной среды и полости взрывной камеры уплотнительными кольцами.

Тем самым давление в кольцевом зазоре поддерживается малым по сравнению с гидростатическим и перепад давлений внутри взрывной камеры и в герметизированном кольцевом зазоре обуславливает наличие

811169

10 внутренней полости взрывной камеры обес- 20 печивается уплотнительными кольцами, рас25

3 ой силы (подъемной), которая служит для удерживания взрывной камеры в положении, когда ее выхлопные отверстия в боковой стенке перекрыты и полость- камеры герметизирована, и обеспечивает- достижение исходного давления в камере, повышенного по отношению к гидростатическому, в отношении, определяемом параметрами конструкции устройства, Снижение противодавления выхлопу продуктов детонации до величины только гидростатического осуществляется за счет разгерметизации кольцевого зазора путем сообщения его с полостью взрывной камеры через отверстие в патрубке. Начальное положение взрывной камеры предлагаемой конструкции до погружения ее в воду поддерживается фиксирующим элементом, которым снабжен корпус, например пружиной. Герметичность положенными между боковыми поверхностями корпуса и камеры.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство включает цилиндрический корпус 1, взрывную камеру 2, патрубок 3 взрывной камеры, приспособление 4 для подачи и поджигания рабочей смеси, отверсгпе 5 для подачи рабочей смеси, отверстие о для подачи рабочей смеси и передачи детонационного импульса, кольцевой зазор 7, уплотнительные кольца 8, фиксирующий элемент 9, определяющий начальное, до погружения в воду, положение взрывной камеры в корпусе, например пружину, выхлопные отверстия 10 и отверстие 11 в патрубке для разгерметизации кольцевого зазора. цилиндрическом корпусе 1, открытом с нижнего торца соосно с ним, с возможностью перемещения помещена взрывная камера 2, выполненная в виде контейнера с патрубком 3. Поджигание рабочей смеси происходит в приспособлении 4, куда рабочая смесь нагнетается через отверстие 5, а передача детонационного импульса в камеру 2 осуществляется через отверстие б. взрывная камера 2 расположена в корпусе

1 с образованием кольцевого зазора 7, герметизируемого уплотнительными кольцами

8 от наружной среды и до момента взрыва рабочей смеси от полости взрывной камеры

2. До погружения в воду положение взрывной камеры 2 в корпусе 1 с помощью элемента 9, например пружины, зафиксировано. Выхлоп продуктов детонации при взрыве осуществляется через выхлопные отверстия 10, расположенные в боковых стенках корпуса 1 и камеры 2, совмещаемые при выхлопе. До момента взрыва уплотнительные кольца 8 герметизируют внутреннюю полость взрывной камеры 2. Для разгерметизации кольцевого зазора 7 с целью недопущения создания сопротивления, передви45

4 жению камеры 2 при взрыве и ограничение этого сопро гивления до величины только гидростатического давления служит отверстие ll в патрубке 3. Устройство работает следующим образом.

Заполнение полости взрывной камеры 2 через отверстия 5 и 6 рабочей газовой смесью под давлением Ро приводит к возникновению силового воздействия на камеру 2, так как она подвижна относительно корпуса 1. На камеру 2 будут действовать силы, определяемые давлением рабочей газовой смеси, давлением Р„в кольцевом зазоре и гидростатическим давлением Р в воде, с которой камера 2 имеет контакт по на1 ужному днищу. Сила давления газовой смеси, находящейся под давлением Ро, стремится сместить подвижную камеру вниз из ее крайнего верхнего положения, при котором выхлопные отверстия корпуса 1 и взрывной камеры 2 разобщены и полость. камеры 2 замкнута от наружной среды. Эта сила равна Рр.Sь где S> — площадь сечения внутреннего днища камеры. Зтой силе, смещающей камеру 2 вниз из состояния герметизации ее выхлопного отверстия, противодействуют силы, вызванные гидростатическим давлением Рп на глубине погружения камеры 2, равные Р 5„(5„площадь сечения наружного днища взрывной камеры 2) и подъемная сила, вызванная перепадом давлений внутри взрывной камеры

2 и в герметизированном кольцевом зазоре

7, равная (Ро — Р,) $, где Р, — давление в кольцевом зазоре 7; SH — площадь кольцевого зазора 7.

В условиях равновесия взрывной камеры

2 указанные силы будут уравновешивать друг друга и будет справедливо соотношение

Р,S, = P„S, -+- (P, — Р„) S„. (1)

Учитывая, что S< — — SÄ+ Sq, выражение (1) можно привести к виду

Р,S, = P„S, — Р, Ь „. (2)

Так как Р„(, P>„òî PpSg — — Р),S„ (3) . Откуда следует, что исходное давление во взрывной камере больше гидростатического в отношении, определяемом конструктивными параметрами устройства величиной отношения и площади днища камеры 2 Sp к площади сечения S патрубка 3.

При взрыве газовой смеси, после передачи детонационного импульса из камеры поджига 4 в камеру 2 через отверстие 6 камера 2 окажется выведенной из состояния равновесия и будет перемещаться до совмещения выхлопных отверстий 10 камеры 2 и корпуса 1. Для того чтобы перепад давлений в камере 2 и кольцевом зазоре 7 не оказывал сопротивления перемещению камеры 2, кольцевой зазор 7 разгерметизируется через отверстие 11 в патрубке 3, сообщающем его с полостью взрывной каме.3!1169 ры,2. Противодавлением выхлопу продуктов детонации, осуществляемому при смещении камеры 2 до совпадения выхлопных отверстий 10 камеры 2 и корпуса 1, будет только гидростатическое давление. После выхлопа гидростатическим давлением взрывная камера 2 возвратится в свое исходное положение с герметизируемым выхлопным отверстием 10, и устройство готово к повторению цикла. Во все время работы устройства величина давления Р„. в зазоре 7 в состоянии его герметизации будет сохраняться меньше величины гидростатического давления Р„(, Рь, что необходимо для функционирования устройства, так как часть продуктов детонации, попадающая в зазор 7, будет конденсироваться после каждого цикла работы устройства, а объем этой жидкой фазы будет незначителен по сравнению с объемом зазора 7.

Конструкция данного устройства позволяет повысить исходное давление рабочей смеси во взрывной камере, не используя при этом специальных дополнительных приспособлений, так как позволяет увеличить это давление п з сравнению с гидростатичеЯ.i ским в отношении п = —, определенном 2 конструктивными параметрами устройства.

При этом пределы повышения исходного давления расширены и, кроме того, снижаются непроизводительные потери энергии. Использование данного устройства позволяет получать стабильный сейсмический сигнал с хорошим отношением полезный сигнал/помеха и хорошей разрешенностью сейсмической записи. Кроме того, возможно управлеййе энергией и частотным спект. ром излучаемого сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство для возбуждения упругих колебаний в воде, включающее взрывную камеру с перекрываемым выхлопным отверстием, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью

1о повышения КПД и сейсмической эффективности устройства, взрывная камера выполнена- в виде подвижного контейнера с патрубком в верхней части и помещена в корпус, открытый с нижнего торца, соосно с

15 ним, с образованием кольцевого зазора между их верхними торцами, герметизируемого уплотнительными прокладками, причем патрубок имеет отверстие для разгерметизации кольцевого зазора, а выхлопные от2О верстия корпуса и камеры расположены в их боковых стенках.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что корпус снабжен фиксатором начального положения взрывной камеры, на25 пример пружиной, а для разгерметизации полости взрывной камеры между ее боковыми стенками и корпусом имеются уплотнительные прокладки.

Источники информации, 30 принятые во внимание при экспертизе

1. Балашканд М. И. и др. Источники возбуждения упругих волн при сейсморазведке на акваториях. М., «Недра», 1977, с. 70 — 71.

2. Балашканд М. И. и др. Источники воз35 буждения упругих волн при сейсморазведке на акваториях. М., «Недра», 1977, с. 92 — 95 (и рототип) .

Составитель Л. Стремоухова

Редактор О, Филиппова Текред А. Камышникова Корректоры: О, Тюрина и 3, Тарасова

Заказ 750/7 Изд. Х 172 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, ир. Сапунова, 2