Скачать презентацию МОРСКАЯ СЕЙСМОМЕТРИЯ ЛЕКЦИЯ 2 ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ИСТОЧНИК Скачать презентацию МОРСКАЯ СЕЙСМОМЕТРИЯ ЛЕКЦИЯ 2 ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ИСТОЧНИК

Морская сейсмометрия_2.pptx

  • Количество слайдов: 22

МОРСКАЯ СЕЙСМОМЕТРИЯ ЛЕКЦИЯ № 2 : ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ИСТОЧНИК УПРУГИХ ВОЛН. ЧАСТЬ 1. КУРС ЛЕКЦИЙ МОРСКАЯ СЕЙСМОМЕТРИЯ ЛЕКЦИЯ № 2 : ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ИСТОЧНИК УПРУГИХ ВОЛН. ЧАСТЬ 1. КУРС ЛЕКЦИЙ ДЛЯ 1 -ГО КУРСА МАГИСТРАТУРЫ

ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Физические основы электроискрового возбуждения упругих ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Физические основы электроискрового возбуждения упругих волн : эффект Юткина История применения электрогидравлического эффекта в различных сферах производства Линейные и нелинейные эффекты, протекающие в результате электроискрового возбуждения. Пределы линейности. Характерная форма импульса «Спаркера» . Основные параметры. Максимальный радиус пузыря : возможность вычисления. Почему второй положительный пик давления больше первого? История исследования электроискрового источника упругих волн.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИЗМА Л. А. Юткин 1933 : начало изучения искровых электрических разрядов в ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИЗМА Л. А. Юткин 1933 : начало изучения искровых электрических разрядов в воде Конец 1930 -х : принцип получения сверхдлинных разрядов. 1948 : Патент на способ получения электрогидравлического эффекта.

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ Существует версия о том, что Л. А. Юткин открыл электрогидравлический эффект, наблюдая ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ Существует версия о том, что Л. А. Юткин открыл электрогидравлический эффект, наблюдая грозу на открытом водоеме (озере). После того, как молния ударила в озеро, произошел мощный взрыв. Этот эпизод произошел еще в 1930 -е годы, и Л. А. Юткину потребовалось более десятилетия, чтобы воспроизвести этот эффект в лаборатории.

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ Суть электрогидравлического эффекта : При осуществлении внутри объема жидкости импульсного электрического разряда, ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ Суть электрогидравлического эффекта : При осуществлении внутри объема жидкости импульсного электрического разряда, вокруг зоны его образования возникают высокие гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу.

ЯВЛЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ЖИДКОСТИ ПРИ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ ЭФФЕКТЕ A – этапы ступенчатого развития стримера (I-VI) ЯВЛЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ЖИДКОСТИ ПРИ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ ЭФФЕКТЕ A – этапы ступенчатого развития стримера (I-VI) Б – схема процесса для V этапа B – схема процесса для момента VI этапа 1 - отдельные боковые «усы» стримера 2 – оболочка у основания Стримера 3 – главный канал стримера 4 – канал уса стримера 5 – оболочка 6 - электрод

РАСПРОСТРАНЕНИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ПРИ СФЕРИЧЕСКОМ ВЗРЫВЕ 1 – расширяющиеся газообразные продукты взрыва 2 – РАСПРОСТРАНЕНИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ПРИ СФЕРИЧЕСКОМ ВЗРЫВЕ 1 – расширяющиеся газообразные продукты взрыва 2 – положение фронта ударной волны

КАВИТАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ А – момент возникновения кавитирующего кольца при захлопывании области Б – характер КАВИТАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ А – момент возникновения кавитирующего кольца при захлопывании области Б – характер искажения полости под влиянием кавитирующего кольца. 1 – электроды, 2 – кавитационная полость, 3 – кавитирующее кольцо, 4 – пузырьки кавитации, 5 – растянутые пузырьки

СХЕМА ПРОЦЕССА ПУЛЬСАЦИИ КАВИТАЦИОННОЙ ПОЛОСТИ 1. Жидкость 2. Прорыв полости 3. Всплески краев полости СХЕМА ПРОЦЕССА ПУЛЬСАЦИИ КАВИТАЦИОННОЙ ПОЛОСТИ 1. Жидкость 2. Прорыв полости 3. Всплески краев полости 4, 6, 8, 10 и 5, 7, 9 – этапы развития полости в моменты расширения и сжатия соответственно, 11 – электроды.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РАЗРЯДЕ В ВОДЕ В диапазоне напряжений 1 -100 к. В, ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РАЗРЯДЕ В ВОДЕ В диапазоне напряжений 1 -100 к. В, известны два механизма пробоя : 1. 2. Стримерный (лидерный) – высокие напряжения Тепловой – низкие напряжения

СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЖИДКОСТИ А – при подаче импульса на электроды Б – СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЖИДКОСТИ А – при подаче импульса на электроды Б – при прорастании стримера 1 – эквипотенциальные поверхности поля 2 – силовые линии поля 3 – стример 4 – оболочка канала стримера

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА Электрогидравлический эффект в 1940 -1950 -е годы успешно применялся в следующих ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА Электрогидравлический эффект в 1940 -1950 -е годы успешно применялся в следующих отраслях : 1. 2. 3. 4. Машиностроение и металлообработка Производство строительных материалов Агропромышленнность etc

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА Однако, к началу 1960 -х годов остро встал вопрос о разработке ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА Однако, к началу 1960 -х годов остро встал вопрос о разработке невзрывных морских источников. Здесь и начинается история «Спаркера» . Судно «Московский университет» , бывшая яхта Иосифа Сталина

НАГРЕВАНИЕ ЖИДКОСТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОБОЯ Пусть в жидкость помещен сферический электрод радиусом а, второй НАГРЕВАНИЕ ЖИДКОСТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОБОЯ Пусть в жидкость помещен сферический электрод радиусом а, второй электрод радиусом b >> a отнесен в бесконечность. ∆T – изменение температуры среды относительно начальной γ – удельная теплоемкость d – плотность вещества σ – проводимость жидкости

НАГРЕВАНИЕ ЖИДКОСТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОБОЯ В силу сферической симметрии, изменение температуры ∆T жидкости на НАГРЕВАНИЕ ЖИДКОСТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОБОЯ В силу сферической симметрии, изменение температуры ∆T жидкости на расстоянии r >> a от центра электрода описывается формулой : Где С – емкость накопителя электрической энергии, заряженного до напряжения U

УДАРНЫЕ ВОЛНЫ И ВОЛНЫ КОНЕЧНОЙ АМПЛИТУДЫ. НЕЛИНЕЙНОСТЬ Cущественным отличием ударных волн и волн конечной УДАРНЫЕ ВОЛНЫ И ВОЛНЫ КОНЕЧНОЙ АМПЛИТУДЫ. НЕЛИНЕЙНОСТЬ Cущественным отличием ударных волн и волн конечной амплитуды от волн, изучаемых в линейной акустике, является зависимость скорости распространения ударных волн от величины давления : изменение профиля волны по мере ее распространенния в жидкости и уменьшение амплитуды волны в зависимости от формы и амплитуды давления. Оба этих эффекта ОТСУТСТВУЮТ в линейной акустике.

НЕЛИНЕЙНОСТЬ Следовательно, первое требование к методике : оценка влияния нелинейных эффектов. При давлениях меньших, НЕЛИНЕЙНОСТЬ Следовательно, первое требование к методике : оценка влияния нелинейных эффектов. При давлениях меньших, или равных 200 г. Па можно говорить о линейной области и p(R) ≈1/R с точностью до 10 %.

ХАРАКТЕРНАЯ ФОРМА ИМПУЛЬСА Т А 1, А 2 – пики положительного давления. ∆t 1, ХАРАКТЕРНАЯ ФОРМА ИМПУЛЬСА Т А 1, А 2 – пики положительного давления. ∆t 1, ∆t 2 – длительности первого и второго пиков А 3 – амлитуда отрицательного пика давления T – интервал времени между положительными пиковыми значениями давления.

ПОЧЕМУ ВТОРОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПИК БОЛЬШЕ ПЕРВОГО? Можем ли мы, в случае «Спаркера» , опираясь ПОЧЕМУ ВТОРОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПИК БОЛЬШЕ ПЕРВОГО? Можем ли мы, в случае «Спаркера» , опираясь на формулы Рэлеевского приближения рассчитать максимальный радиус пузыря? Ответ : НЕТ. Знаем ли мы величину полной энергии Е в случае Спаркера? НЕТ! НИКОГДА!

ПОЧЕМУ ВТОРОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПИК БОЛЬШЕ ПЕРВОГО? 0. 001 I(t) 0. 0008 0. 0006 0. ПОЧЕМУ ВТОРОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПИК БОЛЬШЕ ПЕРВОГО? 0. 001 I(t) 0. 0008 0. 0006 0. 0004 0. 0002 0 7 8 P(t) 9 10 11 12 13 Плотность тока в цепи спадает постепенно, подкачка энергии продолжается во время того, как расширяется область. t Максимальный радиус будет здесь. Если пренебречь нелинейностью процессов, происходящих внутри пузыря, то t

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСА «СПАРКЕРА» На протяжении 1960 -1980 -х годов велась работа по изучению ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСА «СПАРКЕРА» На протяжении 1960 -1980 -х годов велась работа по изучению электроискрового источника и влияния на его форму различных параметров. В. В. Калинин Результаты этих работ легли в основу книги «Сейсмоакустические исследования на акваториях» А. В. Калинина, В. В. Калинина и Б. Л. Пивоварова. В. В. Калинин (1938 -2013)

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСА «СПАРКЕРА» Регистратор дискретного действия – РДД. Позволял вести работу в условиях ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСА «СПАРКЕРА» Регистратор дискретного действия – РДД. Позволял вести работу в условиях движения судна и записывать методом переменной плотности акустический сигнал на электрохимическую бумагу (ЭХБ). Невоспроизводимая запись, отсутствует возможность обработки. Регистрирующее устройство , записывающее сейсмические данные на электрохимическую бумагу.