SE439203B - Seismisk ljudgenerator - Google Patents

Description

'7soes74-o 2 10 l5 20 25 30 35 i styrkammaren uppvisar den största ytan. Sålunda kommer den kraftskillnad som verkar på ventilen att hålla den stängd så att utblåsningsöppningarna tätas. För att utlösa geväret rubbas tryckskillnaden genom att trycket i styrkammaren sänkes eller genom en liten tryckökning i skjutkammaren. Trycket i skjut- kammaren tvingar ventilen till att plötsligt öppnas, så att luften i skjutkammaren explosivt strömmar ut genom utblåsnings- öppningarna. För att öppna utblåsningsöppningarna rör sig ventilen enbart i en riktning. Vid förflyttning i motsatt riktning sluter ventilen utblåsningsöppningarna.

Såsom angivits ovan kan de i gevären använda ventiler- na vara av hyls- eller kolvtyp. Hyls- och kolvventilorgan för- flyttas med en aktiver- eller drivmekanism mot ett säte för att blockera utströmningen av tryckluft genom utblåsnings- öppningarna. Drivmekanismen förskjuter sedan ventilorganet bort från sätet i en riktning, som är parallell med utblåsnings- öppningens plan. Vid kolvtypsventil rör sig ventilorganet vinkelrätt mot utblåsningsöppningens plan. förskjuter drivmekanismen ventilorganet i en riktning för att Vid samtliga typer frigöra öppningarna. Därefter omkastas drivmekanismens rörelse- riktning för ventilorganet för att flytta tillbaka det mot sätet, så att skjutkammaren kan omladdas. Ventildrivmekanismen måste styra stora krafter och fordrar vanligen flera komplicera- de förstärkningssteg för att kunna fungera.

Amerikanskt patent 3 638 752 visar ett luftgevär med en cylindrisk hylsventil, som anligger mot ett säte för att sluta utblåsningsöppningarna. Amerikanskt patent 3 039 292 avser en kolvventil av en typ medan en annan kolvventiltyp återges i de amerikanska patenten 3 276 534 och 3 310 128.

De tvâ huvudsakliga nackdelarna med de ovan beskrivna konventionella luftgevären hänför sig till funktionshastigheten och den komplexa konstruktion av ventildrivenheten som fordras för styrning av de förekommande stora krafterna.

De kända luftgevären slösar med luft på grund av deras låga funktionshastighet. Kravet på ventilorganets rörelse- omkastning, d.v.s. på att det fordras en rörelse i en första riktning, för att öppna ventilen och i motsatt riktning för att sluta ventilen, medför en ofrånkomligt lång period under vilken utblåsningsöppningarna hålles öppna. Tryckluft läcker 10 15 20 25 30 35 7806374-0 givetvis ut från skjutkammaren under hela den period som ventilen är öppen vid avfyrningsfunktionen. Det är känt att det endast är själva startflödet av luft, vilket uppstår just som ventilorganet öppnar utblåsningsöppningarna, som genererar den användbara akustiska energin. Ytterligare luftutströmning bidrar ej alls till den akustiska pulsens styrka och är därför bortslösad.

Huvudändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma ett luftgevär med snabbare ventilfunktion, så att ett minimum av tryckluft åtgår för varje avfyrningsfunktion, varigenom en mindre luftkompressor än hittills bedömts vara möjlig att använda. Ett annat ändamål är att nedbringa gevär- ets komplicerade konstruktion och att undvika strypningar och flerstegsventiler av tallriks- och magnetstyrtyp.

Detta uppnås genom att den seismiska ljudkällan enligt den föreliggande uppfinningen har en kammare för komprimerad gas, vilken kammare uppvisar en utblåsningsöppning varigenom gasen kan utströmma samt ett inuti kammaren rörligt anordnat ventilorgan, som kan inta flera tätningslägen mot utblåsnings- öppningen så att denna tätas. Ventilorganet har en genomgående kanal och kan aktiveras av en drivenhet till en kontinuerlig rörelse utan någon rörelseomkastning från ett tätningsläge via ett avfyrningsläge, där kanalen kommer i läge mitt för ut- blåsningsöppningen, till ett annat tätningsläge.

För att ånyo avfyra geväret kan ventilcrganet åter- föras-till det första tätningsläget. För ytterligare av- fyrningar kan ventilorganet växelvis förkjutas fram och tillbaka mellan de två lägena med en avfyrning per utslag som resultat.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar ventilorganet en fjädrande anordnad lågfriktionsdyna som uppvisar en kanal, vilken förflyttas linjärt av drivenheten parallellt med utblåsningsöppningen. Enligt en annan utförings- form utnyttjas en del av tryckgasen i kammaren till att driva ventildrivenheten.

Ytterligare ändamål med och fördelar hos uppfinningen kommer att framgå av den följande beskrivningen i samband med bifogade ritningar, där fig. 1 visar schematiskt sättet att använda ett luft- gevär vid seismiska undersökningar, 10 l5 20 25 30 35 7806374-0 4 fig. 2 visar ett detaljerat tvärsnitt av det i fig. l schematiskt visade geväret, fig. 3 visar ett snitt 3-3 enligt fig. 2, fig. 4 visar en delvy av kolven i slutet läge, fig. 5 visar ett snitt 5-5 enligt fig. 2, fig. 6 visar ett kretsschema för aktivering av geväret enligt uppfinningen, fig. 7 visar en delvy av en modifierad_utföringsform med 0-ringar, varvid kolven står i centrumläget och fig. 8 visar en delvy enligt fig. 7 dock med ut- blåsningsöppningarna slutna.

Den seismiska ljudkällan enligt uppfinningen utgörs av ett luftgevär 10 (fig. l) draget av en båt l2 genom vattnet 14 för att i detta alstra akustiska pulser 16. När en puls 16 går ut från geväret 10 träffar den bottenytan 18 och reflekteras av denna som en seismisk våg eller signal 20. De reflekterade seismiska vågorna 20 avkännes medelst hydrofoner (ej visade) anordnade på en lång släpkabel 22. Släpkabeln 22 bogseras av båten 12 och hålles på ett önskat djup med djupreglerorgan 24.

De avkända seismiska vågorna omvandlas till elektriska signaler och sändes till en registreringsanläggning 26 på båten 12 på känt sätt.

Luftgeväret 10 fasthålles vid båten l2 medelst en hållarram eller arm 28, som är fäst vid geväret 10 medelst hakar 30, 32 vid dess vardera ände. I en föredragen utföringsform består geväret 10 (fig. 2) av ett cylindriskt yttre hölje 34 infäst mellan två ändskivor 36, 38, som sammanhålles med ankar- skruvar 40, 42 och muttrar 44, 46, 48, 50. användes fyra uppsättningar ankarskruvar och muttrar, men i Höljet 34 sträcker sig ut I själva verket fig. 2 visas endast två av dessa. över flänsringar 49, 51, som är utformade på innerytan på respektive ändskiva. Runt varje flänsring 49, 51 är en O-ring 52, 54 anordnad för att ge en lufttätning mellan höljet 34 och Det yttre höljet 34 och ändskivorna 36, Det yttre höljet 34 har ändskivorna 36, 38. 38 begränsar ett inre kammarrum. fyra slitsformade utb1åsningsöppningar\56,58, 61, 62, vilka är radiellt fördelade kring höljets yta. Även om öppningarna visats slitsformade så kan andra former användas. Likaledes utgör ankarskruvförbanden den föredragna montageanordningen, 10 15 20 25 30 35 78063374-0 men det är likväl möjligt att använda andra anordningar.

Ihåliga cylindriska flänsar 57, 59 utgår från inner- ytan på ändskivorna 36, 38. Flänsarna kan vara påsvetsade och därefter bearbetade till önskad storlek och form. Flänsarnas ytterdiameter är något mindre än innerdiametern på höljet 34 för att ge utrymme för och stödja en förskjutbar kolvanordning eller drivenhet 60, som kommer att beskrivas nedan. Hakarna 30, 32 är påsvetsade änsdkivorna 36, 38 för samverkan med den i Höljet 34 och ändskivorna 36, 38 är av metall med hög draghållfasthet, såsom stål, för att motstå fig. l visade släparmen 28. sprickbildning då geväret står under tryck på nedan angivet sätt.

En röfiformad drivenhet eller kolvanordning 60 an- ligger mot höljets 34 insida och runt flänsarna 57, 59 samt är fritt förskjutningsbar fram och tillbaka mellan stopporgan 63, 64, som bildar en del av flänsringarna 49, 5l på ändskivorna 36, 38. anordningens 60 ändar 66, 68 och stopporganen 63, 64 bildar Volymen mellan höljet och flänsarna och mellan kolv- ringformade subkamrar 70, 78 inuti den kammare som definieras av det yttre höljet 34 och ändskivorna 36, 38. 0-ringar 74, 76, 78, 80 är monterade på vardera änden av kolvanordningen 60 och avtätar subkamrarna 70, 78 från att kommunicera med den inre kammaren 82, som bildas av flänsarnas 57, 59 inre och den ringformade drivenheten 60. Drivenheten eller kolvanordningen 60 förhindras att rotera av en tapp 84 inskruvad genom höljet 34 i ett urtag 86 som urfrästs i längdriktningen av drivenhetens 60 yttersida, fig. 2 och 5. gjord av aluminium för att ge minimalt motstånd då den förskjuts fram och tillbaka.

Fyra öppningar 88, 90, 92, 94 är radiellt upptagna Drivenheten 60 är företrädesvis i drivenheten 60 mitt emellan de två ändarna 66, 68, se fig. 2 och 3. men även andra former är tänkbara. 100, 102 med slitsformade kanaler eller utlopp 104, 106, 108, 110 är förskjutbart anordnade inom motsvarande öppningar 88, 90, 92, 94 i drivenheten 60.

Tätningsdynorna är tillverkade på Såsom framgår av figurerna är öppningarna rektangulära, Fyra tätningsdynor 96, 98, Tätningsdynorna bildar drivenhetens 60 ventilorgan, vanligt sätt av hård, hållfast lågfriktionsplast, såsom Nilatron (varumärke).

Tätningsdynorna är tillskurna för att glidbart passa i sina l0 15 20 25 30 35 7806374-o _ Ä motsvarande öppningar. Ytterytan är böjd för att följa krökning- en på höljets 34 inre välvda väggyta 35. Tätningsdynorna hålles på plats att glida mot höljets 34 innervägg 35 medelst fjäder- klämmor ll2, ll4. organ, såsom klamrar, kan användas för att hindra tätnings- Fjäderklämmor är att föredra men även andra dynorna från att falla ur öppningarna i drivenheten då geväret ej är i drift. Såsom kommer att framgå härefter håller det inre lufttrycket tätningsdynorna på plats mot höljesväggen då geväret användes. Drivenhetens 60 väggtjocklek är sådan att den medger en liten springa mellan flänsarna 57, 59 och höljets 34 innervägg 35, så att drivenheten kommer att kunna glida fritt. Slitskanaler eller utlopp 104, 106, 108, ll0 kan vara av samma storlek som de slitsformade utblàsningsöppningarna 56, 58, 60, 62 i höljet 34 eller så kan de vara större eller mindre i beroende av kraven på utformningen. På likartat sätt kan andra former såsom cirkulära vara fördelaktiga. Ändskivan 36 är försedd med ett inlopp 116 för driv- Ändskivan 38 Tryckluft eller medium samt ett inlopp 118 för avfyrningsluft. uppvisar endast ett inlopp 120 för drivmedium. hydraulmedium under tryck matas till inloppen via slangar (ej visade) såsom kommer att beskrivas senare i samband med kopplingsschemat enligt fig. 6.

Funktionsprinciperna för geväret är följande (under antagande att drivmediet är tryckluft). När geväret skall sättas i funktion inmatas tryckluft genom inloppet 120. Vid inmatningen i den ringformade subkammaren 72 förflyttar tryck- luften drivenheten 60 åt höger så att ändytan66 vilar mot stopp- organet 63. Såsom framgår av fig. 4 kommer tätningsdynan eller ventilen 96 att i ett första läge blockera utblåsnings- öppningen 56 i höljet 34. Det bör givetvis förstås att övriga tre utblåsningsöppningar blockeras på likartat sätt av sina däremot svarande tätningsdynor. Med utblåsningsöppningarna slutna inmatas avfyrningsluft i_den centrala kammaren 82 inuti drivenheten 60 via inloppet ll8. Avfyrningslufttrycket är av storleksordningen l4 - 42 MPa. 82 pressas de fyra tätningsdynorna mot höljets 34 innervägg 35 och utblåsningsöppningarna 56, 58, 60, 62 tätas effektivt.

Med detta tryck inuti kammaren Geväret är därmed laddat.

För att avfyra geväret-frisläppes plötsligt luften i 10 15 20 25 f 30 35 7806374-0 den ringformade subkammaren 72 och samtidigt tillåts tryckluft att inmatas via inloppet 116 till subkammaren 70, så att driv- enheten 60 får en momentan acceleration åt vänster för att stoppas av stopporganet 64, varvid tätningsdynorna eller ventil- När kanalerna 104, 106, 108, 110 passerar utblåsningsöppningarna 56, 58, 61, 62 blir de sist- nämnda plötsligt öppna under ett kort ögonblick och en del av tryckluften i kammaren 82 utblåses pá ett explosivt sätt så erna kommer i ett andra läge. att önskad akustisk puls genereras_ Sålunda erhålles med en enda linjär rörelse att drivenheten rör sig från ett tätnings- läge, förbi ett friläge till ett annat tätningsläge i snabb följd. Den effektiva tid då utblåsningsöppningarna är öppna är av storleksordningen några millisekunder. Geväret avfyras en andra gång, genom att den ovan angivna funktionen omkastas.

Sålunda utsläppes luften från subkammaren 70 och subkammaren 72 sättes under tryck för att driva drivenheten tillbaka åt höger.

Geväret kan avfyras upprepade gånger eftersom drivenheten om- växlande förflyttas fram och tillbaka, först i en riktning och sedan i den andra på angivet sätt och under avgivande av en akustisk puls varje gång som tätningsdynornas kanaler passerar och kommer i läge mitt för motsvarande utblåsningsöppningar för varje slag som drivenheten utför.

Flänsarnas 57, 58 längd är ej kritisk. De tjänar mest som styrorgan för drivenheten 60 samt för bildande av de ringformade subkamrarna 70, 72 då drivenheten 60 och ventil- organen eller tätningsdynorna 96, 98, 100, 102 står i det ena eller andra läget. I själva verket kan de två flänsarna utdras till att bilda ett kontinuerligt rörorgan (ej visat) med en eller flera ventiler precis mitt för utblåsningsöppningarna 56 - 62 i ytterhöljet 34, så att tryckluft kan utströmma från den inre kammaren 82 via utblåsningsöppningarna när drivenheten 60 genomlöper ett fram eller tillbakagående slag. Gevärsanord- ning kan således bestå av ett ytterhölje 34, som är slutet i båda ändar av ändskivor 36, 38 och inkluderande ett första inre rörorgan 60 anordnat koncentriskt med och rörligt i höljet samt ett andra rörorgan, vilket kan vara uppdelat på två element 57, 59 och är avtätat mot innerytan på rörorganet 60.

Pulsformen, frigjord energi och förbrukad luftmängd kan regleras medeslt parametrarna för form och storlek på 10 15 20 25 30 35 7806574-0 8 utblåsningsöppningarna och medelst drivenhetens gångtid. Driv- enhetens gångtid kan i sin tur regleras genom den hastighet varmed luft frisläppes från den aktuella subkammaren 70 eller 72 och med inmatningshastigheten för ny komprimerad luft i motsatt subkammare. Trycket på aktiveringsluften (eller det hydrauliska mediet om sådant användes) är ej kritiskt, men det måste vara tillräckligt högt för att överbrygga fastklibbning och friktion vid tätningsdynorna eller ventilerna 96, 98, 100, l02 och O-ringarnas anliggning mot höljets 34 innervägg 35.

Ungefär 10 - 14 Ma har befunnits vara ett tillräckligt tryck- värde.

En för gevärets 10 aktivering användbar krets visas i fig. 6. Luftkompressorn 122 (fig. l och 6) matar tryckluft, vars tryck är det önskade för avfyrningsluften. Luften matas till fördelningspunkten 124, där en del av luften går via ledningen 118 till kammaren 82 (fig. 2) i geväret 10. En annan del av luften går via en tryckreducerande ventil 126 till en tvåläges, trevägsventil 128. I ett av lägena utblåses luft från ena änden av geväret 10 via ledningen ll6 och är ventilerad till överskottsledningen 132 samtidigt som luft inmatas på den andra änden av geväret 10 via ledningen 120 för att avfyra geväret.. I trevägsventilens 128 andra läge sker motsatt funktion. Ventilen 128 återges som en manuell ventil, men i praktiken drivs den med något lämpligt organ. Om man föredrar hydrauliskt drivmedium kan kretsschemat enligt fig. 6 modifieras på välkänt sätt. ' Den föreliggande uppfinningen har beskrivits i sam- band med en föredragen utföringsform med svävande tätningsdynor eller ventiler för att blockera utblåsningsöppningarna. Det skulle vara möjligt att utesluta tätningsdynorna och införa två O-ringar, en på vardera sidan om kanalerna 106 - 110 och gående utefter drivenhetens ytterdiameter för att anligga mot höljets 34 vägg 35. I fig. 7 och 8 visas delsnitt av en ytterligare utföringsform, där drivenheten 60 står i öppet läge i fig. 7 och i slutet läge i fig. 8. I fig. 7 visas kanaler- na 104, 106 (två kanaler visas men fyra eller fler kan användas) utfrästa - direkt i drivenhetens 60 vägg.. O-ringarna 140, 142 omgriper drivenheten på vardera sidan om höljets 34 ut- blåsningsöppning 56. Mot höljets 34 innervägg 35 anligger 10 15 20 25 7806374-0 0-ringarna 78, 80, 140, 148, 74, 76 för att blockera utblàsnings- öppningen 56 till att kommunicera med de ringformade sub- kamrarna 70, 78 och till drivenhetens 60 inre kammare 82 utom när kanalerna eller ventilerna 104, 106 ligger i linje med utblåsningsöppningarna 56, 58 i fig. 7. När drvienheten 60 förskjutits mot stopporganet 63 enligt fig. 8, medför O-ringarna 78, 140 att utblâsningsöppningarna 56, 58 blockeras. När driv- enheten 60 förflyttats till motsatt stopporgan (ej visat i fig. 7 och 8) blockeras utblåsningsöppningarna 56, 58 av O- ringarna 74, 142. Även om utblásningsöppningarna visats som slitsar, så kan varje öppning ha en enkel rund form med relativt stor diameter eller vara en grupp radiellt förlagda mindre hål.

Utblàsningsöppningarna skulle kunna utgöras av slitsar medan kanalerna i tätningsdynorna är i form av små hål fördelade i slitsarnas längdriktning eller vice versa.

I figurerna återges endast en grupp om fyra radiellt fördelade utblåsningsöppningar med tillhörande kanaler. Emeller- tid kan man införa flera grupper med vardera fler än fyra ut- blåsningsöppningar med tillhörande kanaler, vilka förlägges med mellanrum i gevärets längdriktning.

Den föreliggande uppfinningen har ovan beskrivits i samband med tryckluft för aktivering av drivenheten. Det bör dock inses att drivenheten lika väl kan aktiveras medelst hydrauliskt medium som står under tryck.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 7806374-0 10 PATENTKRÄV

1. Seismisk ljudgenerator avsedd för att i vatten frigöra en under tryck stående gas och innefattande en kammare (82) innehållande gasen och uppvisande en utblâsningsöppning (56) varigenom gasen kan frigöras, ett ventilorgan (96) rörligt an- ordnat i kammaren relativt utblâsningsöppningen för att blocke- ra nämnda frigöring av gas från kammaren, varvid ventilorganet omfattar en genomgående kanal (104), k ä n n e t e c k n a d av en drivenhet (60) för att snabbt förflytta ventilorganet (96) i en kontinuerlig rörelse från ett första tätningslägetill ett från det första tätningsläget skilt andra tätningsläge via ett öppningsläge där kanalen (104) står i linje med utblåsnings- öppningen (56) så att en del av gasen frisläpps.

2. Generator enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av att drivenheten (60) innefattar organ för att snabbt återställa ventilorganet i en kontinuerlig rörelse från det andra tätningsläget till det första tätningsläget via öpp- ningsläget för att åter frisläppa ännu en del av gasen.

3. Generator enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att ventilorganet (96) innefattar en flexibelt (anordnad tätningsyta som hålles tryckt mot utblåsningsöppningen (56) i tätningsläget medelst trycket från gasen i kammaren (82).

4. Generator enligt patentkravet 3, k ä n n e - t e c k n a d av att tätningsytan omfattar ett material med låg friktion mot kammaren (82) så att ett reducerat friktionsmot- stånd verkar på ventilorganets (96) rörelse.

5. - Generator enligt något av patentkraven 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d av att kanalen (104) är belägen i och går genom materialet med låg friktion.

6. Generator enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att drivenheten (60) omfattar tätningsorgan (74, 76, 78, 80) för att bilda en första subkammare (70) inom kammaren (82) vid det första tätningsläget och en andra sub- kammare (72) i det andra tätningsläget samt organ (116, 120) för inmatning av ett medium under tryck i den första subkamma- ren (70) då det första tätningsläget intas och i den andra sub- kammaren (72) då det andra tätningsläget intas, för att för- flytta ventilorganet (96) mellan de båda tätningslägena. 10 15 20 25 30 35 7806374-0 11

7. Generator enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n n e t e c k n a d av att kammaren (82) är långsträckt och att drivenheten (60) förflyttar ventilorganet (96) i en linjär rörelse inom kammaren.

8. k ä n n e t e c k n a d av att rörelsen för ventilorganet (96) är parallell med utblåsningsöppningens (56) plan. k ä n n e - Generator enligt något av patentkraven 1 - 7,

9. Generator enligt patentkravet 2, t e c k n a d av att det under tryck stående mediet är en komprimerad gas och att drivorganet är hydrauliskt aktiverat.

10. t e c k n a d av ett yttre rörformat hölje (34) som är slutet vid sina båda ändar (36, 38) för att bilda nämnda kammare (82), varvid drivenheten (60) innefattar ett första rörformat organ med inre och yttre ytor som är koncentriska med höljet vari Generator enligt patentkravet 9, k ä n n e - drivenheten är rörligt anordnad.

11. Generator enligt patentkravet 10, t e c k n a d av ett par tätningsringar (140, kanalen (104) och är monterade på ytterytan av det inre organet till glidanliggning mot höljets (34) inneryta (35).

12. Generator enligt patentkraven 9 och 10, t e c k n a d av att det inre rörformade organet (60) omfattar en öppning (88), varvid ventilorganet är monterat i öppningen (88) och utgörs av en tätningsdyna (96) av motståndskraftigt material och med en kanal (104).

13. Generator enligt patentkraven 9, 10 och 12, k ä n n e t e c k n a d av en hållare (112) för att pressa tätningsdynan (96) i öppningen (88) mot höljets (34) inneryta (35).

14. t e c k n a d av ett andra inre rörformat organ (57, 59) med ventiler och anordnat i fast förhållande till höljet (34) samt avtätat mot den inre ytan på det första rörformade organet (60L

15. k ä n n e t e c k n a d av att det slutna höljet (34) uppvisar nämnda utblâsningsöppning (56) och lagrar drivenheten (60) för varvid drivenheten k ä n n e - 142) som omger k ä n n e - Generator enligt patentkravet 12, k ä n n e - Generatorenligt något av föregående patentkrav, en fram och återgâende rörelse inom höljet, innehåller gas under tryck och den i drivenheten upptagna 7806374-0 12 öppningen (88) uppbär tätningsdynan (96) med kanalen (104), så att utblâsningsöppningen (56) kan öppnas varje gång nämnda kanal i tätningsdynan passerar utblåsningsöppningen och står i linje med denna så att en del av den under tryck stående 5 gasen avges. !h