Система для генерации волн сжатия в подводных условиях

Система для генерации волн сжатия в подводных условиях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к системе для генерации волн сжатия для проведения глубинных сейсмических исследований, применяющейся в подводных условиях и содержащей автономные морские источники акустических сигналов с ударными поршнями. В частности, оно относится к системе, установленной на автономных подводных транспортирующих средствах, которая при управлении этим средством излучает соответствующим образом синхронизированные сигналы, воссоздает эффект усиливающей интерференции, создаваемой совокупностью обычных пневмопушек, позволяя осуществлять в автоматическом режиме сейсмические исследования в морской окружающей среде, главным образом, в арктических или труднодоступных областях, например, при наличии поверхностного льда и/или прилива, препятствующих нормальному судоходству.

Традиционный морской источник сейсмических сигналов (совокупность пневмопушек) генерирует волны сжатия, которые могут распространяться в воде и, следовательно, в земной коре благодаря мгновенному выпуску воздуха при высоком давлении. Указанные волны сжатия характеризуются амплитудой до 240 дБ.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

С точки зрения использования транспортирующих средств для сейсмической разведки в море современные технологии используют надводные суда, которые тянут за собой источники сейсмических сигналов и системы-получатели, предназначенные для улавливания акустических сигналов, отражаемых геологическими формациями, расположенными ниже грунта морского дна; при этом в мощные источники акустических сигналов обычно подается сжатый воздух, поставляемый бортовыми компрессорами.

Упомянутые системы не могут использоваться при замерзании поверхности моря и/или в сложных метеорологических условиях.

Системы, генерирующие акустические волны непосредственно от поверхности моря при его замерзании, основаны на работе источников вибрации или источников ударных волн, если же поверхность моря свободна ото льда, то они функционируют с учетом буксировки судов, имеют многочисленные эксплуатационные проблемы и существенные ограничения при использовании, связанные с толщиной льда или глубиной волнового движения, что требует обеспечения безопасности ведения работ.

Кроме того, оборудование известного уровня техники должно транспортироваться далеко от базы, что связано со значительными эксплуатационными расходами.

Другим недостатком использующихся в настоящее время источников акустических сигналов с применением сжатого воздуха является то, что если требуемый расход воздуха не восполняется непосредственно из атмосферы, то использование таких источников становится крайне сложным и трудоемким при установке на автономные транспортирующие средства, не контактирующие с атмосферой.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением эти и другие недостатки устраняются путем создания системы для генерации волн сжатия, состоящей из одного или нескольких объединенных в комплекс автономных подводных транспортирующих средств, предназначенных для автоматического осуществления глубинных сейсмических исследований в морской окружающей среде, в частности, в арктических областях, когда при наличии поверхностного льда и/или вследствие сложных метеорологических условий невозможно нормальное управление, или осложнен доступ морских судов. Это достигается в соответствии с первым аспектом изобретения путем создания системы, имеющей признаки п.1 и, возможно, по меньшей мере одного из пунктов 2-4.

Во втором аспекте изобретение содержит устройство для генерации волн сжатия в морской окружающей среде, выполненное в соответствии с п.5 и, возможно, с по меньшей мере одним из пунктов 6-8.

Еще один аспект изобретения относится к способу генерации волн сжатия, в соответствии с по меньшей мере одним из пунктов 10-12.

В соответствии с изобретением, система заменяет традиционную систему транспортировки судном источников использованием самодвижущихся и автономно управляемых морских источников акустических сигналов, и при этом в основном направлена на решение проблемы доступа традиционных транспортирующих средств к поверхности моря, например, при наличии льда или и/или при бурном море.

В целом, упомянутая система содержит один или несколько объединенных в систему автономных подводных транспортирующих средств, каждое из которых имеет морской источник акустических сигналов и действует в целом аналогично традиционной системе (совокупности пневмопушек), (то есть геометрическое расположение отдельных источников сейсмических сигналов, приводимых в действие в соответствии с определенной схемой для увеличения поступающей мощности, снижает до минимума резонансные явления путем усиливающей интерференции, вследствие коалесценции пузырьков), и относящуюся к ним систему надводных станций.

Надводные станции представляют собой обслуживающие станции для обеспечения, восстановления, проверки состояния, ремонта и обслуживания отдельных транспортирующих средств и комплекса транспортирующих средств.

Важной частью изобретения является создание современного морского источника сейсмических сигналов, выполненного с возможностью размещения на борту упомянутых морских судов, не имеющих соответствующего источника сжатого газа, выполненного с возможностью выпуска волны сжатия высокой интенсивности, генерируемой системой двух ударных поршней, которая при работе не потребляет воздух и не загрязняет окружающую среду, поскольку воздух или любой другой газ не выпускается в воду, при этом при функционирования устройства не происходит изменение его массы и, поэтому, не изменяется его плавучесть, что обеспечивает возможность регулировки амплитуды колебаний и длительности излучаемой звуковой волны и, следовательно, характеристик спектра излучения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Общая конструкция предложенной системы

Каждый акустический источник сейсмических сигналов выполнен как составная часть малогабаритного автономного подводного транспортирующего средства, входящего в состав комплекса транспортирующих средств, функциональность которого соответствует функциональности традиционной совокупности, отдельное устройство которой представлено на Фиг.1, перемещающееся без участия оператора или команды на борту, поскольку ее перемещением управляет автономное направляющее устройство и/или система дистанционного управления. Транспортирующее средство состоит из двух частей - блока А питания с одним или несколькими гребными винтами В (на Фиг.1 представлен только один гребной винт) и управляющими конфигурацией поверхностями С, соединенными посредством жесткой, эластичной или свободной муфты Н с источником D акустических волн, генерирующм волну сжатия из диффузора F, имеющего управляющие конфигурацией поверхности Е. Частный случай указанной конфигурации показан на Фиг.2, на которой блок А питания тянет источник D, а муфта Н упрощена до системы G, состоящей из одного или нескольких кабелей. Различное количество отдельных автономных транспортирующих средств расположено в соответствии с геометрическими управляющими схемами (комплексы), в зависимости от параметров сейсморазведочных работ, определяемых, исходя из требований изыскательской кампании. Пример приведен на Фиг.3.

В зависимости от условий окружающей среды транспортирующие средства описанного типа могут быть опущены ниже слоя льда в искусственно проделанные в слое льда отверстия, или же ими можно управлять ниже зоны интерференции волнового движения, либо они могут быть спущены со вспомогательного транспортирующего средства, управляться при полном погружении в составе комплекса, конфигурация которого зависит от алгоритма управления бортового оборудования и от геометрической структуры и схемы, необходимых для управления источниками, на глубине, позволяющей избежать замерзания поверхностных конструкций и/или интерференции волнового движения, и в то же время обеспечивающей положительный результат сейсмической разведки. Упомянутые транспортирующие средства транспортируют источники акустических сигналов, активизируемые синхронно в зависимости от геофизических и сейсмических параметров обработки данных для проведения изыскательной кампании в соответствии с заранее установленным планом работ. При управлении транспортирующие средства осуществляют обмен данными по расположению, скорости, конфигурации, состоянию активации соответствующего источника акустических сигналов с помощью системы дистанционной передачи данных с акустическим и/или электромагнитным обеспечением и/или с помощью кабеля, с целью предоставления информации, необходимой для автоматического управления группой, активации и синхронизации источника сейсмических сигналов, кроме того, они передают данные о функционировании и управлении на надводную станцию. Транспортирующие средства могут быть автоматически отключены от надводной станции и, в случае необходимости и в особых случаях, во время управления один или несколько транспортирующих средств группы могут оставаться подключенными к надводной станции с помощью разъемного кабеля IR, состоящего из телекоммуникационных кабелей и кабелей передачи данных и трубопроводов для подачи к транспортирующему средству технических текучих сред. Наиболее общий тип соединения между двумя транспортирующими средствами группы и между одним из этих транспортирующих средств и станцией представлен на Фиг.4, на котором показана электромагнитная передающая антенна М, самодвижущиеся приемопередатчики L для передачи звука и возможного соединения с помощью кабеля 1 любого электрического и/или оптического сигнала, а также по возможности, разъемного кабеля IR.

Исходя из вышесказанного, комплекс подводных транспортирующих средств перемещает комплекс акустических источников сейсмических сигналов по заранее заданной траектории для осуществления геофизических исследований участка, протяженность которого зависит от автономной возможности транспортирующих средств комплекса. В конце этапа сбора данных транспортирующие средства поднимаются ниже слоя льда и/или интерференции волнового движения, в соответствии с показанной на Фиг.5 переносной станцией, предварительно оборудованной и установленной в подготовленном отверстии в замерзшей поверхности V, в котором размещена станция, состоящей из цилиндрической трубки Q с полостью Р для контроля транспортирующих средств, причем указанная трубка также обеспечивает возможность, в случае необходимости, поднятия транспортирующего средства для технического обслуживания или замены. Если лед отсутствует, то станция находится полностью на плаву и сохраняет свое местоположение с помощью анкерного устройства, прикрепленного к морскому дну. Станция оснащена энергетическим блоком Х с установленными компрессорами и насосами для перезарядки бортовых аккумуляторов, по возможности герметичными резервуарами (например, Y и W) для обеспечения работы станции и транспортирующего средства, системой R хранения и обработки данных, поступающих от бортовой системы приема данных, радиостанцией S с антенной Т для воздушного сообщения с возможной, находящейся на суше, удаленной станцией, резервуарами Y и W для технических текучих сред, например, газов, смазочных жидкостей и охлаждающих текучих сред, обеспечивающих нормальную работу механических деталей, как блока питания транспортирующего средства, так и источника акустических сигналов. Все кабели, трубопроводы и проходы, обеспечивающие транспортирующие средства электроэнергией, а также с помощью которых производится техническое обслуживание и осуществляется обработка информацией, объединены в один коллектор U, конец которого автоматически зацепляется к станции обслуживания на поверхности транспортирующего средства.

Таким образом, надводная станция выполняет определенную последовательность операций, таких как подачу электроэнергии, газа и технических текучих сред, подключение для вывода полученных с управляемых транспортирующих средств данных, осуществляет управление операциями по обеспечению эффективного режима работы всех бортовых устройств и механизмов транспортирующего средства, обеспечивает возможность подъема всего транспортирующего средства через полость Р.

Кроме того, станция оборудована водной системой дистанционной связи с электромагнитным обеспечением, посредством антенны М, и/или акустической системой, посредством погруженного в воду акустического приемо-передатчика N от управляемого транспортирующего средства и к нему.

Как только исследования на надводной станции выполнены, транспортирующие средства продолжают тщательную работу и, перемещаясь по новой траектории, исследуют новый район. Тем временем, надводную станцию демонтируют и операторы доставляют ее надводным путем и устанавливают на новом месте стоянки подводных транспортирующих средств для обеспечения подачи материальных средств, необходимых группе в конце нового исследования. Процесс последовательно повторяется до тех пор, пока не будет изучен весь исследуемый район.

Источник сейсмических сигналов

Раскрытый в изобретении источник сейсмических сигналов представляет собой компактный источник, специально разработанный для установки на борту вышеописанных транспортирующих средств, и представляет собой возможный источник D, включенный в конструкцию предлагаемой системы.

Упомянутый источник состоит из цилиндра, в котором скользят два поршня: первый поршень, называемый ударным поршнем, под воздействием сжатого газа, подаваемого описанной ниже соответствующей нагнетательной системой, перемещается с высокой скоростью ко второму поршню, называемому нагнетательным поршнем, расположенным на определенном расстоянии от первого поршня (указанное расстояние выполнено с возможностью регулировки), причем ударный поршень на противоположной стороне толкает нагнетательный поршень, входит в контакт с забортной водой морского окружения; при этом ударное воздействие ударного поршня на нагнетательный поршень придает последнему высокое ускорение, которая в начале хода накачки воды снаружи цилиндрической трубки сбрасывает высокоинтенсивное колебание давления с последующей волной сжатия, повторно генерируемой нагнетательным поршнем в остающейся фазе его хода, в которой сжатый газ воздействует на ударный поршень, который, в свою очередь, толкает нагнетательный поршень.

При ударном взаимодействии обеспечивается возможность накопления кинетической энергии, произведенной в результате расширения газа во время холостого хода ударного поршня, в ударном поршне, причем часть ее выпускается к нагнетательному поршню при ударном взаимодействии за короткий период времени в самом начале нагнетательного хода. Это обеспечивает возможность сброса в воду пика высокого давления, который намного выше давления подачи ударного поршня, расширяя зону акустического возбуждения диапазона частот устройства.

Регулировка начального положения нагнетательного поршня по длине цилиндра обеспечивает возможность распределения качественно различных волн сжатия. Если ударный поршень имеет короткий промежуток холостого хода перед ударным воздействием, то есть если нагнетательный поршень расположен близко к ударному поршню, то генерируемая устройством волна сжатия имеет более длительную продолжительность, и пик начального давления имеет более низкую амплитуду; в этом случае полученная при расширении газа энергия имеет более низкий диапазон частот. Если ударный поршень имеет более длинный промежуток холостого хода перед ударным взаимодействием, то есть если нагнетательный поршень расположен на некотором расстоянии от ударного поршня, то генерируемая устройством волна сжатия имеет более короткую продолжительность и более высокую амплитуду пика начального давления, а энергия расширения газа имеет соответственно более высокий диапазон частот. Ударный поршень, следовательно, выполняет двойную функцию: регулирует максимальную интенсивность волны сжатия путем увеличения ее амплитуды до более высоких параметров по сравнению с давлением подачи газа, воздействующего на ударный поршень, а также регулирует продолжительность распространения волны сжатия от трубки путем изменения ее спектра акустический эмиссии.

Давление подачи ударного поршня восполняется из резервуара с предварительно сжатым газом, всегда остающимся в устройстве и не выпускающимся в воду, который посредством соответствующих клапанов находится в контакте с цилиндрической трубой, в которой скользят два указанных поршня; причем содержащийся в резервуаре газ расширяется во время движения одного ударного поршня и во время совместного движения ударного поршня и нагнетательного поршня, и повторно сжимается в последующей фазе, при использовании насоса с высоким показателем распространения, приводимого в действие с помощью электродвигателя с питанием от предназначенного блока аккумуляторов. Источник, поэтому, является полностью автономным, для него не требуется внешний источник сжатого воздуха, так как он расширяет ту же самую воздушную массу, а энергия для сброса давления подается опосредованно с помощью блока аккумуляторов, которые подают питание на насос, при этом при ударном взаимодействии между поршнями возникают волны сжатия, амплитуда которых намного больше, чем давление, поддерживающееся в подающем резервуаре.

Описанный в настоящем патентном документе источник сейсмических сигналов используется, в частности, для размещения на борту малогабаритных автономных подводных транспортирующих средств, которые могут перемещаться в погруженном состоянии. Известно, что в настоящее время применяются источники сейсмических сигналов, известные как пневмопушки, которые генерируют волну сжатия непосредственно в воде путем расширения сжатого газа, подаваемого расположенным на борту судна соответствующим компрессором и имеют следующие ограничения: им необходима непрерывная подача сжатого газа, компрессор и, в конечном счете, газовый пузырь, генерирующий распространяющуюся в воде звуковую волну, распространяется в воде с последующим значительным потреблением газа. Указанные свойства систем пневмопушек не позволяют их использование на малогабаритных подводных управляемых судах, вследствие невозможности обеспечения непрерывной подачи сжатого воздуха к компрессору; кроме того, из-за веса и неудобства, связанных со значительным потреблением газа, в указанных транспортирующих средствах нецелесообразно резервуарное хранение предварительно сжатого газа; кроме того, во время работы пневмопушки вес резервуара уменьшается, радикально изменяя плавучесть транспортирующего средства, что требует использования компенсационных резервуаров.

В настоящем патентном документе источник сейсмических сигналов всегда потребляет одинаковую массу газа, так как расширенный газ не сбрасывается в воду, а подвергается вторичному сжатию при разделении воды и воздуха (или другого газа) посредством соответствующего поршня, предназначенного для генерации волны сжатия (при его перемещении в прямом направлении) и подвергающего газ вторичному сжатию (при его перемещении в обратном направлении), в котором используется второй ударный поршень, чтобы не уменьшить характеристики акустического распределения устройства, обусловленные наличием нагнетательного поршня, увеличивающего как скорость генерации звуковой волны, так и максимальный уровень генерируемого давления, более высокого, чем давление при расширении воздуха, осуществляющего непосредственный контакт с водой, как это имеет место в пневмопушке.

Для ясности, изобретение представлено путем описания сначала функциональной схемы акустической выпускной трубки, а затем, в следующей части, системы подачи сжатого воздуха и воды к выпускной трубке, и наконец, электромагнитной системы для активации поршней.

Приведенные подзаголовки описывают компоненты, включенные в описание изобретения и представленные на чертежах,

Акустическая выпускная трубка

Представленные в этом разделе схемы описывают возможный вариант выполнения устройства и, в частности, принцип работы акустической излучающей трубки сжатия в отдельности, которая работает в соответствии с 8 фазами, гидравлической и пневматической систем подачи давления, действующих в каждой рабочей фазе, которые описаны в последующих абзацах.

Приводимые в действие на каждой рабочей фазе трубки и клапаны для большей ясности отмечены более жирным контуром. Приведенные ниже подзаголовки включают описание различных компонентов устройства, причем возможные значения давления и длины приведены в скобках в качестве иллюстрации.

Система по существу состоит из цилиндрической трубки 8 и двух скользящих в ней поршней 1 и 2, соответственно, ударного поршня и нагнетательного поршня. Под воздействием сжатого газа ударный поршень 1 перемещается вдоль участка 9 (трубка сжатия) цилиндра 8 к нагнетательному поршню 2, находящемуся в контакте с водой окружающей морской среды. Ударное взаимодействие между указанными двумя поршнями генерирует очень сильную волну сжатия, распространяющуюся вдоль части 10 (излучающая трубка) цилиндра 8 и выпускающуюся затем в окружающую морскую среду через диффузоры 11, что улучшает акустическую эффективность устройства путем настройки импеданса между трубой 10 и окружающей морской средой. Ударное взаимодействие сопровождается ходом нагнетательного поршня 2, генерирующим волну сжатия. Когда поршень 2 достигает конца своего рабочего хода, система возвращает поршни в исходное положение для нового акустического излучения.

Ниже представлены рабочие характеристики системы, выполненной в соответствии с изобретением.

ФАЗА 1 (Фиг.6): Все клапаны сначала закрыты; открывают клапан 4, сообщающийся с линией высокого давления газа, например 200 бар (см. ниже): левая часть поршня 1 подвергается воздействию высокого давления, правая часть, с другой стороны, сообщается с трубкой 9 сжатия, которая изначально находится при низком давлении, например 0,1 бар, при этом осуществляют ускорение ударного поршня 1 через камеру 9 сжатия. Поршень 2 удерживается в нужном положении в цилиндре 8 при помощи выполненного с возможностью удаления концевого упора 53, который предотвращает возможность обратного хода поршня 2 к ударному поршню 1, при этом поршень 2 подвергается воздействию перепада давления между окружающей морской средой, равного, например, 2 барам (начальное давление в трубке 10), и более низким давлением в трубке 9, равным, например, 0,1 бар. Концевой упор 53 (см. Фиг.7) снимают при открытии клапана 4, освобождая нагнетательный поршень. Нагнетательный поршень, поскольку он подвергается воздействию перепада давления между окружающими средами 9 и 10 (равному, например, 1,9 бара), перемещается назад, перед тем как осуществить ударное взаимодействие с поршнем 1, вдоль очень небольшой длины, относительно свободной длины хода поршня 1, который, с другой стороны, движется под влиянием большего перепада давления (равного приблизительно 200 бар).

Расположенными вдоль цилиндрической трубки 8 можно предусмотреть более одного концевого упора, аналогичного концевому упору 53, который может регулировать положение нагнетательного поршня и, соответственно, свободную длину хода поршня 1 и нагнетающего хода нагнетательного поршня 2, регулируя, тем самым, давление выпуска и его диапазон. Управление вставлением и удалением этих упоров может быть выполнено одновременно для всех упоров.

ФАЗА 2 (Фиг.7): В конце рабочего хода ударного поршня 1 в трубке 9 сжатия происходит ударное воздействие ударного поршня 1 на нагнетательный поршень 2 и начинается совместный ход ударного поршня 1 и нагнетательного поршня 2, перемещающихся как единое целое. Излучение волны высокого давления в виде импульса происходит в сторону окружающей морской среды 12 через излучающую трубку 10 и диффузоры 11.

ФАЗА 3 (Фиг.8): Генерируемое в камере 9 сжатия высокое давление толкает поршни 1 и 2 и вызывает нагнетание по излучающей камере 10, причем эта вода через диффузоры 11 выталкивается в окружающую морскую среду 12. Интенсивное нагнетание воды генерирует волну сжатия до тех пор, пока ограничитель поршней 1 и 2 не будет расположен в положении напротив упоров 16, выполненных как единое целое с излучающей трубкой. Этой фазой заканчивается выпуск волны сжатия. В последующих фазах происходит смена положения поршней 1 и 2 и повторная загрузка резервуара 22 сжатия, описанная в следующем разделе.

ФАЗА 4 (Фиг.9): Закрывают клапан 4, открывают клапан 7 для впуска сжатого газа (например, при давлении в 205 бар) в пневматическую камеру 17 сжатия отсечного клапана 3, открывают клапаны 13 и 15 для выпуска воды, истекающей по отсечному клапану 3 для вхождения в контакт с гнездом 18 отсечного клапана, расположенного в конце выпускной камеры.

Таким образом, излучающая камера 10 закрыта, не допуская взаимодействия с диффузорами 11 и, следовательно, с окружающей морской средой.

ФАЗА 5 (Фиг.10): Закрывают клапаны 13 и 15; открывают клапан 4 для выпуска воздуха, открывают клапан 6 для впуска в выпускную камеру воды под высоким давлением (например, под давлением в 205 бар) и изменяют положение поршня 1: поршни 1 и 2 скользят как единое целое по излучающей камере 10 до тех пор, пока они не достигнут концевых упоров 20 поршня 1.

ФАЗА 6 (Фиг.11): Закрывают клапаны 6 и 4; открывают клапан 14 для впуска в гидравлическую камеру 19 сжатия отсечного клапана 3 воды, находящейся под высоким давлением, и перемещают упомянутый отсечной клапан 3 путем открывания клапана 7 до полного выпуска воздуха, а затем закрывают клапаны 7 и 14.

ФАЗА 7 (Фиг.12): Открывают клапан 5 для впуска сжатого воздуха, находящегося при низком давлении, при этом поршень 1 неподвижен в конце своего хода, поршень 2 медленно перемещают в излучающей трубке для разгрузки трубки сжатия и перемещения поршня 2, пока он не перейдет за положение упора 53 в излучающей трубке 10. Устанавливают упор 53, как показано на Фиг.13. Если имеется несколько упоров, расположенных на разном расстоянии вдоль цилиндрической трубки, аналогичных упору 53, то время открытия клапана 5 регулируют таким образом, чтобы поршень 2 мог занять необходимое относительное положение упора.

ФАЗА 8 (Фиг.13): Переключают клапан 5 в вакуумном резервуаре 37 (см. схему в следующем разделе) для выпуска воздуха из трубки 9 сжатия и возвращения исходных условий (см. фазу 1). Перепад давления между трубками 9 и 10 заставляет поршень 2 перемещаться назад, пока он не достигнет блокировки посредством упора 53.

Возможный вариант системы для приведения в действие и перемещения отсечного клапана 3 заключается в следующем: гидравлически включают его в завершающей фазе камеры 10, направляя воду под высоким давлением (вместо воздуха под высоким давлением, как описано в предыдущей схеме) в гидравлическую камеру 17 сжатия (уже не пневматическую) через клапан 7, причем указанный клапан теперь содержит двухстороннее переключение (одно для впуска воды под высоким давлением, другое - для выпуска воды в окружающую морскую среду), и устанавливают в камере 19 (уже не гидравлической) систему фиксирующих пружин 21 (металлических или газовых). В этом случае как клапан 15, так и клапан 14 удаляют вместе с их соответствующими контурами.

Описанные выше фазы 4 и 6 могут иметь изменения на фазы 4-bis и 6-bis, как указано ниже.

ФАЗА 4-bis (Фиг.14): Закрывают клапан 4, открывают клапан 7 на пути входа воды под высоким давлением в гидравлическую камеру 17 сжатия отсечного клапана 3, открывают клапан 13 для выпуска воды, направляют отсечной клапан 3 до вхождения его в контакт с гнездом 18 отсечного клапана 3, расположенным в конце излучающей камеры, и сжимают установленные в камере 19 фиксирующие пружины 21. Закрывают клапан 7 для удержания контакта отсечного клапана 3 с гнездом 18.

Таким образом, излучающая трубка 10 закрыта, препятствуя контакту с диффузорами 11 и, соответственно, с окружающей морской средой.

ФАЗА 6-bis (Фиг.15): Закрывают клапаны 6 и 4; переключают клапан 7 на выпускное отверстие в окружающую морскую среду, при этом отсечной клапан 3 перемещается под действием фиксирующих пружин 21, опорожняя гидравлическую камеру 17, возвращаясь к положению конца хода и повторно открывая излучающую трубку 10.

Дополнительный вариант выполнения касается процесса ударного воздействия между поршнями 1 и 2. В предыдущей схеме описан ударный поршень 1, представляющий собой простой поршень, продолжающий свой ход совместно с нагнетательным поршнем 2 под действием газа, находящегося под высоким давлением. В возможном варианте выполнения предусмотрен ударный поршень, который после ударного воздействия не продолжает свой ход совместно с нагнетательным поршнем, но обеспечивает возможность прохождения сжатого газа через активированное при воздействии отверстие специального клапана или проход и достижения нагнетательного поршня 2, непосредственно воздействуя только на него в процессе нагнетающего хода.

Возможный вариант выполнения аналогичного ударного поршня показан на Фиг.16. Ударный поршень состоит из двух частей:

- клапана 44 корпуса ударника с ударным блоком 48, штоком 49 и усеченным коническим клапаном 50;

- поршня 45 корпуса (который перемещается в цилиндре 8) с проходами для газа 46, гнездом 47 для штока 49 и гнездом 51 для усеченного конического клапана 50.

В собранном виде устройство, которое в целом образует ударный поршень 1, показано на Фиг.17 в конфигурации сжатия перед ударным воздействием на нагнетательный поршень 2. Клапан 44 корпуса размещен в поршне 45, и его большая поверхность, по отношению к поверхности поршня 45, подвергается воздействию газа под высоким давлением, поступающим, как видно на чертеже, слева, при этом создается закрывающая клапан сила, которая вжимает в гнездо 51 усеченный конический клапан 50 и закрывает проходы 46. Когда ударный блок 48 ударяет в нагнетательный поршень 2, клапан 44 корпуса резко замедляет ход так, что поршень 45 скользит относительно клапана 44 корпуса, открывая проходы 46, обеспечивая, тем самым, выход газа в часть цилиндра 8, расположенную, как показано на Фиг.18, справа от поршня 45. Поскольку части 44 и 45 больше не находятся под воздействием перепада давления, то они завершают свой ход отдельно от поршня 2, тогда как перепад давления, существующий между давлением подачи в клапане 4 и давлением в излучающей трубке, вначале равен давлению окружающей морской среды, но теперь он воздействует на поршень 2, уже получивший ускорение вследствие воздействия. При этом фаза накачки воды за пределами излучающей трубки происходит только на части нагнетательного поршня 2. Помимо описанных ниже различий, относящихся к Фазе 3, все остальные фазы остаются идентичными.

Таким образом, предусмотрены некоторые элементы, касающиеся работы поршня 1: во время Фазы 5 поршень 2 толкает поршень 1 в соответствии с ударным блоком 48 так, чтобы при перемещении поршень 1 достигал концевых упоров 20; причем взаимное расположение клапана 44 корпуса и поршня 45 корпуса показано на Фиг.18. На Фиг.19 изображена конфигурация системы после достижения расположенных в цилиндре 8 концевых упоров 20. Таким образом, во время Фазы 1 вводимый через клапан 4 газ под высоким давлением подается в цилиндр 8 через отверстие 52, вынуждая, при этом, клапан 44 корпуса скользить относительно поршня 45, при этом усеченная коническая головка 51 взаимодействует с гнездом 52, закрывая, тем самым, проходы 46. При этом поршень находится в положении, изображенном на Фиг.17, начиная рабочий ход сжатия по трубке 9.

Водовоздушная нагнетательная установка

Описанная ниже функциональная схема представляет собой возможный вариант выполнения водовоздушной нагнетательной установки, необходимой для обеспечения работы источника сейсмических сигналов, в соответствии с ранее описанной схемой, с использованием установки с одинаковым количеством воздушной массы. Схема относится к излучающей трубке, выполненной совместно с отсечным клапаном, имеющим пространство под пружину, как изображено на Фиг.14 и 15.

Нагнетательное устройство по существу состоит из первого резервуара 22 со сжатым газом, находящимся, например, при давлении в 200 бар, предназначенным для продвижения вперед ударного поршня и нагнетательного поршня, второго резервуара 23, также называемого аккумулятором, содержащего воду и газ при более высоком давлении, например, 205 бар, поддерживающимся в резервуаре 23 путем регулирования уровня воды с помощью водяных насосов 24 с высоким уровнем распространения. Содержащийся в резервуаре 23 газ осуществляет подкачку резервуара 22 путем повторного сжатия газа благодаря перемещению поршня 1 в цилиндре 8, возвращая поршень в первоначальное положение относительно концевых упоров 20, восстанавливая, тем самым, первоначальный уровень давления (например, 200 бар) в резервуаре 22 после того, как содержавшийся в нем газ расширился для толкания поршней 1 и 2.

Этот принцип работы осуществляется, например, с помощью нагнетательного устройства, изображенного на Фиг.20. Для большей ясности описание работы проиллюстрировано со ссылкой на предыдущие фазы работы излучающей трубки.

В Фазе 1 резервуар 22 находится под высоким давлением (например, 200 бар) и готов подавать давление через клапан 4. Когда клапан 4 открыт, газ расширяется, при этом обеспечивается возможность нажатия ударным поршнем 1, и давление в резервуаре 22 снижается до минимальной величины, которая достигается, когда указанные два поршня достигают конца хода, следующие после описанных ранее Фаз 2 и 3.

Фаза 4 является завершающей фазой работы трубки 10 с использованием отсечного клапана 3. Клапан 7 открывают, открывая, тем самым, сообщение между гидравлической камерой 17 сжатия и высоконапорным водяным аккумулятором 23, вызывая перемещение отсечного клапана. В конце хода отсечного клапана клапан 7 закрывают, блокируя, тем самым, отсечной клапан в закрытом положении.

Фаза 5 является фазой перезарядки нагнетательного резервуара 22 сжатия и фазой перемещения поршня 1. При открытии клапана 6 осуществляется сообщение между излучающей трубкой 10 и аккумулятором 23: поршни 1 и 2 перемещаются как единое целое под действием перепада давления, существующим между резервуаром 22 с минимальным давлением (соответствует максимальному объему содержащегося в нем газа) и аккумулятором 23 с максимальным давлением (соответствует минимальному объему содержащегося в нем газа). Система откалибрована таким образом, что давление в резервуаре 23 всегда больше давления в резервуаре 22. При указанном перепаде давления поршни в трубке 8 перемещаются в обратном направлении, газ поступает через открытый клапан 4 в резервуар 22, увеличивая, при этом, давление в нем до первоначального значения, которое было в резервуаре в Фазе 1, которое достигается, когда поршень 1 доходит в конце хода до концевых упоров 20. Одновременно из резервуара 23 через клапан 6 вытекает вода под высоким давлением, уменьшая, тем самым, давление в аккумуляторе 23 до минимального значения, когда поршень 1 достигает конца хода.

Таким образом, резервуар 22 готов к подаче нового импульса давления. С другой стороны, величина давления и уровня воды в резервуаре 23 ниже, чем было в Фазе 1. Восстановление уровня давления и уровня воды в аккумуляторе 23 происходит путем активации системы 24 водяных насосов с высоким уровнем распространения, которые всасывают воду из окружающей морской среды через забортное отверстие 25 и нагнетают ее в резервуар 23, клапан 6 которого закрыт до тех пор, пока не восстановятся первоначальные уровни воды и давления, в зависимости от величины давления, измеряемого датчиком 29, приводящим в действие переключатель реле в цепи двигателя насоса.

За этим следует Фаза 6-bis: в этой фазе клапаны 4 и 6 закрывают, открывают изначально закрытый клапан 7 и, посредством переключателя, соединяют камеру 17 с внешней средой, при этом содержащаяся в гидравлической камере 17 сжатия вода под действием фиксирующих пружин 21 вытекает, а отсечной клапан открывается.

Затем следует Фаза 7: клапан 5 открывают и приводят