Система для генерации волн сжатия в подводных условиях

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при разведочных мероприятиях в водной среде. Система содержит одно или несколько объединенных в комплекс автономных подводных транспортирующих средств, каждое из которых имеет один или несколько автономных морских источников акустических сигналов с самодвижущимися ударными поршнями. Система выполнена с возможностью использования как традиционных, так и нетрадиционных морских источников сейсмических сигналов. Предлагаемый в настоящем изобретении нетрадиционный морской источник сейсмических сигналов может выпускать волну сжатия высокой интенсивности, генерируемую системой двух ударных поршней, которая не потребляет воздух при работе, поскольку она не распространяет воздух или другой газ в воде и не создает изменения веса транспортирующего средства при его функционировании, и обеспечивает возможность регулирования амплитуды колебаний и длительности излучаемой звуковой волны и характеристик спектра излучения. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 28 ил.

 

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 резервуар 38 для газа в сообщение с камерой 9 сжатия. Перепад давления между камерой 9 и трубкой 10 обеспечивает возможность скольжения поршня вдоль цилиндра до необходимого положения. Соответственным образом калибруют начальный перепад давления. Когда поршень 2 достигает конечного положения, осуществляют блокировку упомянутого поршня путем вставления концевого упора 53.

Далее следует Фаза 8: переключают клапан 5, устанавливая резервуар 37 низкого давления в сообщение с камерой сжатия, понижая давление в камере сжатия и уменьшая плотность воздуха с целью уменьшения эффекта воздушной подушки в фазе взаимодействия между поршнями.

В результате выполнения этой указанной последней фазы давление в резервуаре 37 увеличивается, а давление в резервуаре 38 уменьшается. Датчик 42 показывает, что давление в резервуаре 37 выше заранее заданного порогового значения, которое может быть откалибровано, при этом оно приводит в действие реле 41, которое запускает двигатель 39, приводящий в действие компрессор 36, который, всасывая газ из резервуара 37 и направляя его в резервуар 38, восстанавливает первоначальную величину давления путем его понижения в резервуаре 37 и увеличения в резервуаре 38.

Наконец, перед повторным приведением в действие устройства для подачи нового импульса давления система при помощи датчика 31 давления проверяет, соответствует ли давление в резервуаре 22 установленному и, если оно ниже, вследствие небольших утечек газа, то открывают клапан осушительного устройства 33, обеспечивая возможность выхода газа из резервуара 23 в резервуар 22 и обеспечивая, тем самым, восстановление воздушной массы, а также приводя в действие систему насосов 24 для восстановления величины давления в аккумуляторе 23, повторно заряжающегося газом во время остановок в надводной станции. Осушительное устройство 33 удаляет остатки воды, которые могут привести к образованию льда в клапане 4 во время расширения с усилием.

Электромагнитная система активации поршней

Ударный и нагнетательный поршни могут приводиться в действие с помощью электромагнитных сил, используя для продвижения ударного поршня 1 лишь указанный способ сам по себе или совместно с использованием вышеописанной пневматической и гидравлической систем активации.

В принципе, как изображено на Фиг.21, цилиндр 8 в этом случае оборудован встроенной обмоткой, создающей в трубке 9 сжатия магнитное поле с силовыми линиями 54, имеющими радиальную компоненту, состоящим из индукционной катушки 55. В свою очередь, ударный поршень 1 содержит якорь электромагнита 56, ось которого всегда совпадает с осью трубки 9 сжатия. Указанные два электромагнита могут относиться к отдельным электрическим цепям или же могут быть соединены последовательно. Высокий ток, создаваемый аккумуляторами 59 и модулированный системой 63 управления, подается в индукционную катушку 55, создающую вариации магнитного поля, индуцирующего ток в якоре электромагнита 56, который, таким образом, создает отталкивающую силу Лоренца в самом электромагните 56 при взаимодействии с силовыми линиями 54 поля, с продольной составляющей, предназначенной для ускорения поршня 1 по трубке 9 сжатия. Если электромагниты соединены последовательно, то ток в электромагните 56, создающем силу Лоренца, может быть снят посредством скользящих контактов.

Как представлено на Фиг.22, электромагнитная движительная система может быть выполнена с индуктивными направляющими 57, состоящими из двух или нескольких расположенных вблизи друг друга проводников 57, называемых направляющими, соединенных посредством проводящего ротора 58, выполненного как единое целое с ударным поршнем 1 и соприкасающегося с направляющими 57 посредством электрических контактов и посредством шариков и роликов 60 шарикоподшипника, по которому перемещается ударный поршень 1. К указанным двум проводящим направляющим 57 на концах, расположенных на той же самой стороне, приложено напряжение с противоположными полярностями, так что ток, создаваемый аккумуляторами 64, подается в направляющую и направляется в параллельную направляющую через ротор 58, замыкающий электрическую цепь посредством токопроводящих шарикоподшипников 60. Циркулирующие в направляющих токи создают магнитное поле с приблизительно круговыми силовыми линиями, расположенными в плоскостях, перпендикулярных направляющим 57, создавая, таким образом, силу Лоренца в роторе 58, электрически включенным последовательно с направляющими 57 и механически выполненным как единое целое с ударным поршнем 1, который, тем самым, перемещается с ускорением по трубке 9 сжатия. Как изображено на Фиг.22, в этом случае также имеется индукционная катушка 55, которая, однако, имеет меньшее количество витков по сравнению с предыдущим примером, поскольку она не используется в фазе продвижения вперед нагнетательного поршня 2, а используется лишь в фазе перемещения по трубке 9 сжатия, как описано ниже.

Кроме того, ударный поршень 1 может продвигаться вперед с помощью установки смешанного типа, состоящей из направляющей и ротора, соединенных с обмоткой электромагнита таким образом, что в одном устройстве содержится катушка 55 с большим количеством витков, электромагнит 56 и направляющие 57 с ротором 58.

В случае электромагнитного приведения в действие ударного поршня 1 при отсутствии герметичного уплотнения, поршень продвигается в трубке сжатия при помощи шарикоподшипников 60 и имеет низкий коэффициент трения, способствуя увеличению механического кпд устройства, при этом поршень 1 может быть выполнен полностью перфорированным и иметь меньший диаметр цилиндра 8, обеспечивая возможность прохождения воздуха через поршень 1 и вокруг него, не допуская ослабления эффекта ударного взаимодействия с поршнем 2 вследствие воздушной подушки, образующейся между ударным поршнем и нагнетательным поршнем, а также обеспечивая ударному поршню 1 возможность не взаимодействовать при перемещении с концевым упором 53. В некоторых конструктивных вариантах выполнения это обеспечивает возможность не только обходиться без водовоздушной нагнетательной системы, но и без системы отсоса воздуха в трубке 9 сжатия, упрощая и облегчая, тем самым, устройство.

Кроме того, в случае работы с использованием индуктивных направляющих, а также в случае работы с использованием индукционной катушки 55 нагнетательный поршень 2 оборудован индукционной катушкой 61, имеющей меньшее количество витков, по сравнению с индукционной катушкой ударного поршня 1, а также может содержать управляемый переключатель, который может быть замкнут, обеспечивая возможность циркуляции тока в индукционной катушке 61 от индукционной катушки 55 для создания силы Лоренца только в конце нагнетательного хода в течение времени, необходимого для перемещения поршня 2, после чего управляемый переключатель снова размыкает цепь индукционной катушки 61, делая ее неактивной. По существу катушка 61 не предназначена для перемещения поршня 2 при нагнетании, она попросту должна создавать намного меньшие силы, необходимой лишь для обеспечения перемещения поршня 2 в обратном направлении в фазе перемещения вдоль трубки 9 сжатия.

Перемещение поршней 1 и 2 после достижения ими конца нагнетательного хода происходит путем изменения направления протекания тока в катушке 55 и/или направляющих 57, при помощи контроллеров 63 и/или 62, создавая при этом смену направления действия силы Лоренца, толкающей поршни 1 и 2, которые повторно поднимаются вдоль цилиндра 8 к концевым упорам 20. Имеющий соответствующие размеры поршень 1 проходит, не задевая упоры 53, поскольку его размеры меньше размеров цилиндра 8, тогда как поршень 2 задерживается этими упорами. Таким образом, система готова к новому излучению звука.

Электромагнитная система активации может допускать дальнейшее упрощение в отношении гидропневматического приведения в действие, путем исключения использования отсечного клапана 3 и соответствующих цепей приведения в действие.

Наконец, на Фиг.23 изображена, например, движительная система смешанного типа для ударного поршня как с пневматическим приведением в действие путем подачи через клапан 4 газа под высоким давлением, так и с электромагнитным приведением в действие, с использованием катушек 55 и 56. В этом случае, как видно на Фиг.23, ударный поршень является воздухонепроницаемым поршнем. При этом за исключением Фазы 7, система перемещения поршней в этом случае может быть выполнена только (даже если она не обязательна) с использованием электромагнитного приведения в действие, управляемого посредством клапана 5 и соответствующей нагнетательной системы. На Фиг.24 показано относящееся к системе смешанного типа нагнетательное устройство, действие которого аналогично действию устройства, изображенного на Фиг.20, но в которой отсутствует резервуар 22 и система отсечного клапана камеры 10.

Подробное описание конструкции транспортирующего средства

Описанная выше система и, в частности, одно единственное транспортирующее средство с его бортовым оборудованием, акустический морской источник сейсмических сигналов и устройства для приведения его в действие показаны на Фиг.25, на котором изображен схематичный продольный разрез блока питания А транспортирующего средства, на котором также расположены и части устройства, изображенного на Фиг.24. В соответствии с описанием можно выделить пять отделений: отделение, расположенное в передней оживальной части, содержащее систему 65 направления и управления; отделение 67, содержащее релейные аккумуляторы и автоматические регуляторы мощности, выполненные в соответствии с приведенным ниже списком элементов; отделение 68, в котором размещается машинное отделение и, в частности, насосы 24 и компрессор 36 с соответствующими двигателями, причем электрический двигатель 77 предназначен для приведения в действие тяговых и маневровых гребных винтов 74, приводимых в действие посредством редуктора 72 и промежуточного вала 73, причем трубка В гребного винта 74, выполненная как единое целое с ребром 80 жесткости, приводится во вращение посредством приводного устройства 75 для обеспечения возможности ориентации тяги системы гребного винта и увеличения маневренности транспортирующего средства; отделение 69, в котором размещены резервуары для сжатого газа и подачи воды к излучающей звук трубке, в соответствии с приведенным выше описанием и приведенным ниже списком элементов; клапанное отделение 70, в котором расположены все управляющие клапаны технических жидкостей, подаваемых к излучающей трубке в соответствии с приведенным выше описанием и приведенным ниже списком элементов, причем все конечные трубки, выходящие из указанного отделения, направляются к блоку D и, в частности, концевые трубки Т4, Т5, Т6, Т7 и Т13, а в отделении 70 также размещены серводвигатели 71 для приведения в действие рулей С, вращающихся вокруг осей 79, а также водовыпускающой клапан 78 для выпуска в море, соединенный с переключающими средствами клапанов 7 и 13.

На Фиг.26 изображен продольный разрез узла D транспортирующего средства, связанного с вышеописанным узлом А, и соединение Н, состоящее из соединительного фланца 81, тяговых кабелей 84, расположенного между ними противоударного демпфера 85, соединителей 83 между кабелями 84 и фланцами 81, и гибкого рифленого кожуха 82. Показаны выводы трубок Т4, Т5, Т6, Т7 и Т13 давления и электрические выводы Те55. В соответствии с вышеизложенным описанием, узел D транспортирующего средства содержит акустический морской источник сейсмических сигналов, выполненный в соответствии с приведенным выше описанием, и, в частности, излучающую трубку, в которой тяговые силы ударного поршня являются силами частично пневматического и частично электромагнитного типа, а электромагниты и устройство перемещения поршней является гидравлическим. Наконец, рули Е вращаются вокруг осей 87, приводимых во вращение серводвигателями 86.

На Фиг.27 изображено в разрезе все транспортирующее средство целиком, причем описанные выше узлы А и D, соединенные при помощи соединения Н, расположены в управляемой конфигурации.

На Фиг.28 изображен блок А питания транспортирующего средства с источником сейсмических сигналов, который отличается от описанного выше. В этом случае расположенный в узле D транспортирующего средства источник сейсмических сигналов выполнен с возможностью выпуска в воду технических жидкостей, например, воздуха и/или воды, поставляемых различными резервуарами, размещенными в отделении 69, при этом в иллюстративных целях представлены два из них: первый 94 и последний 95, регулируемые соответствующими клапанами 97 и 98, из которых только два, первый и последний, показаны размещенными в отделении 70. При работе источника сейсмического излучения за счет выпуска технических жидкостей в воду снижается вес транспортирующего средства и, соответственно, изменяется плавучесть транспортирующего средства во время управления. Резервуар 90 компенсирует конструкцию путем изменения веса при работе насосов 89, приводимых в действие двигателями 26, закачивающими забортную воду в резервуар 90 через заборное отверстие 25, изменяя, таким образом, количество воды 92 на борту и плавучесть транспортирующего средства, которая поддерживается в среднем положении. Резервуар 90 оборудован разделяющими перегородками 91 для ограничения флотации жидкости в резервуаре (колебания поверхности жидкости), которая может повлиять на управляемость и устойчивость транспортирующего средства. Резервуар 90 содержит сжатый газ 93, обеспечивающий возможность выпуска воды из резервуара 90 через регулируемый клапан 96, обеспечивающий возможность выпуска воды в море, при этом указанный процесс осуществляется во время остановок в надводной станции одновременно с повторным наполнением расположенных в отделении 69 резервуаров техническими текучими средами.

Список обозначений общей конструкции системы:

A блок питания

B гребной винт

C управляющая конфигурацией поверхность

D сейсмический источник

E управляющая конфигурацией поверхность

F диффузор источника

G тяговая кабельная система

H жесткое, упругое или свободное соединение

I кабель передачи данных

IR разъемный кабель для соединения с надводной станцией

L передатчики/приемники для бортовых акустических сигналов

M антенна сигналы для бортовой радиопередачи

N приемник/передатчик станции технического обслуживания

O антенна для радиопередачи станции технического обслуживания

P полость для контроля

Q трубчатая конструкция станции

R система запоминания и обработки данных

S передатчик / приемник станции технического обслуживания, от/к надводной станции

T антенна передатчика S

U кабельный коллектор

V слой льда

W, Y резервуар для технических текучих сред

X генерирующая электричество система

Z кабель передачи данных

Список обозначений сейсмического источника:

1 ударный поршень (например, 10 см в диаметре)

2 нагнетательный поршень

3 отсечной клапан

4 впускной клапан воздуха высокого давления (например, 200 бар)

5 впускной клапан воздуха низкого давления (например, 2 бара) для перемещения поршня 2, переключаемого на вакуумный резервуаре для всасывания воздуха из камеры сжатия (например, 0,1 бар)

6 впускной клапан воды высокого давления (например, 205 бар)

7 впускной клапан воздуха высокого давления (например, 200 бар)

8 цилиндрическая трубка (например, общей длины 2 м)

9 трубка сжатия ударника

10 излучающая трубка

11 диффузор

12 морская среда (давление калибровки, например, 2 бара)

13 клапан выпуска воды из излучающей трубки 10 во время вставления отсечного клапана 3 (выпуск в морскую среду на уровне управления), переключаемый с входным отверстием воды высокого давления

14 клапан впуска воды высокого давления в гидравлическую камеру 19 сжатия из отсечного клапана 3 (например, 200 бар)

15 клапан выпуска воды из гидравлической камеры 19 сжатия отсечного клапана 3 (выпуск в морскую среду при давлении управления)

16 упоры конца хода нагнетательного поршня 2 в излучающей трубке 10

17 пневматическая камера сжатия отсечного клапана 3

18 гнездо отсечного клапана 3 в излучающей трубке 10

19 гидравлическая камера сжатия отсечного клапана 3

20 упоры конца хода ударного поршня 1 в камере 9 сжатия

21 фиксирующие пружины отсечного клапана (фазы 4-бис, 6-бис)

22 нагнетательный резервуар сжатия для газа (например, 200 бар)

23 накопительный резервуар воды высокого давления (например, 205 бар)

24 нагнетательная система с высоким уровнем распространения

25 водяные насосы забортной воды

26 электродвигатель высокой мощности для приведения в действие нагнетательной системы 24

27 аккумулятор питания двигателя 26

28 реле приведения в действие двигателя 26

29 датчик давления

30 управляющее реле сигнальной линии

31 датчик давления

32 управляющее реле сигнальной линии

33 осушительное устройство, оборудованное газовым реинтеграционным клапаном в резервуаре 22

34 управляющая сигнальная линия клапана осушительного устройства 33

35 управляющее реле сигнальной линии

36 объемный компрессор низкой мощности

37 резервуар низкого давления для выпуска воздуха из трубки 9 сжатия

38 резервуар избыточного давления для выпуска воды из излучающей трубки 10

39 электродвигатель низкой мощности для приведения в действие компрессора 36

40 аккумуляторы, запитывающие двигатель

41 реле для приведения в действие двигателя 39

42 датчик давления

43 реле 41 управляющей сигнальной линии

44 клапан корпуса

45 поршень клапана 44 корпуса

46 проход для газа

47 вмещающий шток 49 цилиндра

48 корпус ударника

49 шток клапана

50 усеченная коническая головка клапана

51 гнездо головки 50

52 отверстие сжатого газа приведения к средней линии

53 удаляемый стопор нагнетательного поршня 2

54 силовые линии поля, создаваемые катушкой 55

55 индукционная катушка, выполненная как одно целое с цилиндром 8 (и с трубкой 9 сжатия)

56 индукционный соленоид, выполненный как одно целое с ударником 1

57 индукционные направляющие

58 проводящий ротор, выполненный как одно целое с ударным поршнем 1

59 аккумулятор питания катушки 55

60 шарики/ролики подшипника

61 индукционная катушка, выполненная как одно целое с нагнетательным поршнем

62 регулятор тока направляющих 57

63 регулятор тока катушки 55

64 аккумулятор питания направляющих 57

65 направляющий и управляющий узел

66 отделение обслуживания для подзарядки батарей, технических жидкостей, выгрузки данных

67 отделение для аккумулятора, реле, регулятора мощности

68 машинное отделение

69 отделение резервуара воздуха/воды высокого давления

70 клапанное отделение

71 электрические/гидравлические серводвигатели для приведения в действие руля

72 редуктор

73 промежуточный вал

74 гребной винт поступательного движения / маневрирования

75 электрические/гидравлические серводвигатели для вращения азимутального гребного винта В

76 аккумулятор для подачи питания к двигателю 77 гребного винта и бортовым электронным установкам

77 двигатель для приведения в действие гребного винта 74 поступательного движения/маневрирования

78 водовыпускающий клапан для выпуска в море воды из клапанов 7 и 13

79 ось руля

80 ребро жесткости гребного винта В

81 соединительный фланец соединения Н

82 водонепроницаемый упругий гофрированный корпус

83 соединение тягового кабеля

84 тяговый кабель

85 противоударный демпфер

86 электрический/гидравлический сервомотор для приведения в действие руля Е

87 ось руля Е

88 аккумуляторы для подачи питания к гребному винту 77

89 Водяной насос компенсирующего резервуара

90 компенсирующий резервуар

91 противовыплескивающие разделяющие перегородки

92 компенсирующая вода

93 сжатый воздух

94 резервуар №1 - первый из аккумуляторов - для подачи технических текучих сред к источнику D

95 резервуар № N - последний из аккумуляторов - для подачи технических текучих сред к источнику D

96 клапан выпуска воды из компенсирующего резервуара

97 клапан №1 для подачи технических текучих сред к источнику D

98 клапан № N для подачи технических текучих сред к источнику D

1. Устройство для генерации волн сжатия для проведения глубинной сейсмической разведки в окружающей морской среде, содержащее цилиндр, который имеет ось и в котором расположены ударный поршень и нагнетательный поршень, каждый из которых имеет две противоположные стороны относительно указанной оси, одна из которых называется ударной стороной, при этом поршни выполнены с возможностью скольжения вдоль направления, параллельного указанной оси, и выполнены с возможностью ударного взаимодействия друг с другом соответствующими взаимообратными ударными сторонами, причем нагнетательный поршень своей стороной, противоположной ударной стороне, находится в контакте с забортной морской водой, а длина хода ударного поршня до ударного взаимодействия с нагнетательным поршнем может быть отрегулирована с целью изменения характеристик акустического излучения указанного устройства.

2. Устройство по п.1, в котором имеются средства для создания давления газа, предназначенные для продвижения ударного поршня к нагнетательному поршню.

3. Устройство по п.2, в котором указанные средства для создания давления газа содержат резервуар с предварительно сжатым газом, всегда остающимся в устройстве и не выпускающимся в воду, который посредством соответствующих клапанов находится в контакте с цилиндром, в котором скользят ударный и нагнетательный поршни.

4. Устройство по п.1, в котором имеются средства для создания электромагнитных сил Лоренца для продвижения ударного поршня к нагнетательному поршню с помощью магнитных полей, создаваемых электрическими цепями цилиндра и электрическими цепями поршней.

5. Система для генерации волн сжатия для проведения глубинной сейсмической разведки в подводных условиях, содержащая одно или более объединенных в комплекс автономных подводных транспортирующих средств, которые выполнены с возможностью управления как в подводных, так и в надводных условиях и каждое из которых содержит один или несколько бортовых или буксируемых сейсмических источников, представляющих собой устройство, выполненное в соответствии с по меньшей мере одним из пп.1-4.

6. Система по п.5, в которой транспортирующие средства оборудованы автоматической системой управления, бортовой системой сбора данных и средством двухстороннего обмена информацией относительно расположения, скорости, конфигурации, управляющих данных и синхронизации источников акустического излучения, при этом поток данных и управляющие сигналы передаются с помощью кабеля и/или акустическим способом и/или электромагнитным способом.

7. Система по п.5 или 6, содержащая одну или несколько надводных станций для технического обслуживания транспортирующих средств, выполненных с возможностью установки на льду или на плаву при отсутствии льда, и перемещения по поверхности при погружении подводных транспортирующих средств, при этом указанные надводные станции содержат причал для обеспечения транспортирующих средств электроэнергией, газом и техническими текучими средами, для осуществления управления кпд. устройств и бортового оборудования подводных транспортирующих средств и системой дистанционной связи при управлении, при этом транспортирующие средства выполнены с возможностью механического отключения от станции или, при необходимости и в отдельных случаях, сохранения состояния подключения к ней посредством разъемного кабеля, используемого в качестве кабеля связи и/или магистрали для технических текучих сред.

8. Способ генерации волн сжатия для проведения глубинной сейсмической разведки в окружающей морской среде, выполняемый посредством устройства, выполненного в соответствии с по меньшей мере одним из пп.1-4, включающий:
a) продвижение ударного поршня к нагнетательному поршню под воздействием сжатого газа;
b) передачу волны сжатия нагнетательным поршнем в забортную морскую воду посредством стороны, противоположной стороне, в которую ударяет первый поршень;
c) продолжение своего хода ударным поршнем совместно с нагнетательным поршнем.

9. Способ по п.8, в котором газ после расширения, следующего за ходом поршней, подвергают повторному сжатию:
a) посредством энергии давления, накопленной в накопительном резервуаре, содержащем газ и жидкость, при этом энергию подают посредством системы насосов, нагнетающих жидкость, сжимающую содержащийся в нем газ;
b) посредством перемещения в обратном направлении ударного поршня и нагнетательного поршня, перемещающихся в цилиндре в противоположном направлении относительно движения газа в излучающей камере в фазе расширения, при этом перемещение нагнетательного поршня происходит под действием давления жидкости, содержащейся в накопительном резервуаре, давление в котором поддерживают выше давления в излучающей камере благодаря действию насосов.

10. Способ по п.8, в котором указанное воздействие сжатого газа на ударный поршень осуществляется с помощью резервуара с предварительно сжатым газом, всегда остающимся в устройстве и не выпускающимся в воду, который посредством соответствующих клапанов находится в контакте с цилиндром, в котором скользят ударный и нагнетательный поршни; 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.