Джерело пружних хвиль в рідині

Изобретение относится к источникам возбуждения акустических полей и предназначается преимущественно для использования при сейсмических исследованиях на акваториях и скважинах. Известно возбуждение акустических полей высоковольтным пробоем в жидкости (А.с. СССР №32982, 28.11.64). Источник упругих волн представляет собой систему электродов, помещенных в жидкость, емкостной накопитель энергии, управляющий коммутатор и генератор запускающих импульсов. Наиболее близким по технической сущности является электроискровой источник сейсмических сигналов (А.с. СССР №113227, кл. G01V01/2, опубл. 1984), содержащий диэлектрический корпус с установленными в нем центральным и рабочими электродами, причем рабочие электроды соединены с центральным и установлены радиально в диэлектрическом корпусе, на торцах которого установлены диэлектрические диски, с закрепленными между ними вспомогательными электродами, при этом противоположные концы центрального и вспомогательных электродов соединены с генератором. В основу известных источников положен высоковольтный пробой жидкости, главным образом зависящий от электропроводящих свойств жидкости. Это негативно влияет на эффективность передачи энергии, запасенной в накопителе энергии, в образующуюся парогазовую полость, и, в конечном счете, уменьшает акустический КПД. Отличительной чертой электрического пробоя жидкости (т.е. создания токопроводящего канала) является присутствие ударной волны, возникновение которой потребляет значительную часть энергии, запасенной в накопителе. Распространение ударной волны сопровождается кавитационными явлениями, что приводит к механическому повреждению элементов конструкции излучателей. В основу изобретения поставлена задаче создания источника упругих волн в жидкости, в котором форма выполнения одного из элементов системы позволит устранить образование ударной волны, что приведет к повышению акустического КПД излучателя и повысит надежность системы. Для решения поставленной задачи в источнике упругих волн в жидкости, содержащем емкостной накопитель энергии, генератор запускающих импульсов и систему электродов, в соответствии с изобретением, в качестве системы электродов применен газонаполненный трубчатый разрядник, непосредственно параллельно подключенный к емкостному накопителю энергии и генератору запускающих импульсов. Трубчатые разрядники (Безруков Ф.В. Трубчатые разрядники. - М.-Л.: Энергия, 1964) широко применяются в электрических сетях для защиты электрооборудования от волн перенапряжений. При срабатывании разрядника в канале разряда возникают давления порядка 150 200 атмосфер с последующим выбросом плазменного образования в окружающую среду. Использование в качестве системы электродов газонаполненного трубчатого разрядника позволяет реализовать токопроводящий канал вне жидкой среды, что при начальном ненулевом объеме парогазовой полости (внутренняя полость разрядника) исключает возникновение ударной волны в жидкости. Исключение возникновения ударных волн, а, следовательно, и навигационных явлений, повышает надежность источника. Отсутствие энергозатрат на образование ударной волны приводит к повышению энергосодержания в парогазовой пульсирующей полости, т.е. к повышению акустического КПД источника. Расположение системы электродов газонаполненного трубчатого разрядника вне жидкой проводящей среды избавляет от необходимости включения в цепь накопителя энергии управляющего коммутатора, что упрощает конструкцию источника. Суть изобретения поясняется чертежом (фиг.). Основным элементом источника упругих волн в жидкости является цилиндрический трубчатый разрядник 1, состоящий из диэлектрического корпуса 2 и системы электродов: центрального стержневого электрода 3, соединенного с металлическим фланцем 4 и нижнего кольцевого электрода 5. Стержневой электрод 3 подключен параллельно к емкостному накопителю энергии 6 и генератору запускающих высоковольтных импульсов 7. Кольцевой электрод 5 подсоединен к заземляющей шине накопителя энергии. Источник работает следующим образом. Трубчатый разрядник 1 перемещается вертикально в жидкость таким образом, что внутренняя его полость жидкостью не заполнена. В результате заряда емкостного накопителя энергии 6 между электродами 3 и 5 устанавливается рабочее напряжение накопителя, которое не приводит к возникновению электрического пробоя межэлектродного промежутка. После срабатывания генератора запускающих импульсов 7 в трубчатом разряднике возникает токопроводящий канал. Цепь накопителя энергии 6 оказывается замкнутой на плазменное образование между электродами 3 и 5. В результате в полости разрядника возникает мощный электрический разряд высокого давления. Плазма образуется за счет испарения материалов электродов 3 и 5 и диэлектрического корпуса 2. Продукты разряда под воздействием высокого давления выбрасываются через кольцевой электрод 5 в жидкость, формируя пульсирующую парогазовую полость с последующим излучением акустических волн. Использование газонаполненного трубчатого разрядника в качестве системы электродов источника упругих волн устраняет образование ударной волны, повышает акустический КПД источника и надежность системы, позволяет реализовать акустические поля в жидкости независимо от ее электропроводящих свойств, дает возможность увеличить длительность импульсов тска (до 10 мс) емкостного накопителя.