Устройство для возбуждения упру-гих колебаний b воде

п 1 81 П 69 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Своз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.03.8 о делам изобретен и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРУГ КОЛЕБАНИЙ В ВОДЕИзобретение 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 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 упругойсилой 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 наличие5 10 внутренней полости взрывной камеры обеспечивается уплотнительными кольцами, рас 25 30 35 40 3 ой силы (подъемной), которая служит дляудерживания 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, отверсгие 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, передви 45 50 55 60 05 4жению камеры 2 при взрыве и ограничение этого сопрогивления до величины только гидростатического давления служит отверстие 11 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 Рь в воде, с которой камера 2 имеет контакт по на 1 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 Ро 5 где 51 - площадь сечения внутреннего днища камеры, Зтой силе, смещающей камеру 2 вниз из состояния герметизации ее выхлопного отверстия, противодействуют силы, вызванные гидростатическим давлением Ри на глубине погружения камеры 2, равные Рп 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,) 5 где Р, - давление в кольцевом зазоре 7; 5, - площадь кольцевого зазора 7.В условиях равновесия взрывной камеры 2 указанные силы будут уравновешивать друг друга и будет справедливо соотношениео 51 -й 5 в + ( ок)5 к (1)Учитывая, что 5 = 5+5, выражение(1) можно привести к виду Так как Р, (,Рто РЯ = Р,5(3). Откуда следует, что исходное давление во взрывной камере больше гидростатического в отношении, определяемом конструктивными параметрами устройства величиной отношения л площади днища камеры 2 5 з к площади сечения 5 патрубка 3.При взрыве газовой смеси, после передачи детонацио нного 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 камеры,2. Противодавлением выхлопу продук. тов 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 Рв зазоре 7 в состоянии его герметизации будет сохраняться меньше величины гидростатического давления Р(, Ра, 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 гй сравнению с гидростатиче 5.ским в отношении п= - , определенном5конструктивными 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 спектром излучаемого сигнала. Формула изобретения1. Устройство для возбуждения упругихколебаний в воде, включающее взрывнуюкамеру с перекрываемым выхлопным отверстием, отличающееся тем, что, с целью1 О 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 с15 ним, с образованием кольцевого зазора между их верхними торцами, герметизируемого уплотнительными прокладками, причемпатрубок имеет отверстие для разгерметизации кольцевого зазора, а выхлопные от 20 верстия корпуса и камеры расположены вих боковых стенках.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что корпус снабжен фиксатором начального положения взрывной камеры, на 25 пример пружиной, а для разгерметизацииполости взрывной камеры между ее боковыми стенками и корпусом имеются уплотнительные прокладки.Источники информации,ЗО принятые во внимание при экспертизе1. Балашканд М. И. и др. Источники возбуждения упругих волн при сейсморазведкена акваториях. М Недра, 1977, с. 70 - 71.2. Балашканд М. И. и др. Источники воз 35 буждения упругих волн при сейсморазведкена акваториях. М., Недра, 1977, с. 92 - 95Изд.172 Тираж 749 Государственного комитета СССР по делам изобрет 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5