ИМПУЛЬСНЫЙ НЕВЗРЫВНОЙ СЕЙСМОИСТОЧНИК С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 2001 года по МПК G01V1/02 

Изобретение относится к области импульсных невзрывных сейсмоисточников и предназначено для создания сейсмических волн воздействием импульсного усилия на поверхность грунта.

Известен источник сейсмических волн ("Теория и практика наземной невзрывной сейсморазведки", под ред. д.т.н. Шнеерсона М.Б. Москва, ОАО, Издательство "Недра", 1998 г., стр. 149-151), принятый за прототип, содержащий расположенную на поверхности грунта опорную плиту - излучатель, пригруз - инертную массу, демпфер и импульсный электромеханический преобразователь с системой импульсного возбуждения. Ферромагнитные якорь и реактор электромеханического преобразователя расположены коаксиально и содержат обмотки возбуждения в пазах на обращенных друг к другу поверхностях магнитопроводов.

Недостатками прототипа являются ограниченность применения сейсмоисточника и его недостаточная сейсмическая эффективность. Ограниченность применения обусловлена невозможностью оперативного перемещения сейсмоисточника по профилю при проведении сейсморазведочных работ. Размещение сейсмоисточника на транспортном средстве со спускоподъемным устройством для его установки на грунт и на транспортное средство приводит к чрезмерному увеличению веса сейсмического устройства, повышению его стоимости и снижению эффективности проведения сейсморазведочных работ. Недостаточная сейсмическая эффективность обусловлена низким КПД преобразования потребляемой преобразователем энергии в энергию сжатия грунта под опорной плитой, а также ограничениями по развиваемому сейсмоисточником усилию и по возможности его размещения на транспортном средстве.

Предложен импульсный невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом, содержащий жесткую плиту - излучатель сейсмических волн, пригруз, первый демпфер, электрическую систему питания и электромеханический преобразователь электромагнитного типа (электромагнит), отличающийся тем, что излучатель выполнен в виде саней с двумя жесткими полыми полозьями, на днище полости каждого полоза помещен пригруз с возможностью его перемещения вдоль высоты стенок полоза, с каждым пригрузом жестко соединен индуктор электромагнита, якорь которого оперт на стенки полоза, между передним концом пригруза и полозом установлен первый демпфер, а между задним концом пригруза и полозом - второй демпфер.

С каждым пригрузом может быть соединено по длине несколько индукторов электромагнитов, якоря которых оперты на стенки полоза над индукторами.

Предложенный сейсмоисточник позволяет расширить область применения импульсных невзрывных сейсмоисточников и повысить сейсмическую эффективность их работы.

Выполнение излучателя в виде саней обеспечивает возможность перемещения сейсмоисточника при проведении сейсморазведочных работ без применения спускоподъемных средств для установки его на грунт. Выполнение полозьев полыми позволяет поместить пригрузы внутрь полозьев и обеспечить устойчивость перемещения саней по пересеченной местности. Полые полозья саней с вертикальными жесткими стенками обеспечивают необходимую жесткость излучателя при минимальной его массе. При уменьшении массы излучателя повышается КПД преобразования энергии электромагнитами и сейсмическая эффективность.

Применение двух установленных на краях каждого пригруза демпферов обеспечивает при работе сейсмоисточника устойчивое перемещение пригрузов вдоль высоты стенок полозьев и надежность работы сейсмоисточника.

Применение нескольких электромагнитов повышает их удельную силу на единицу массы, расширяет возможности компоновки на излучателе, упрощает эксплуатацию сейсмоисточника, снижает общую массу электромагнитов, стоимость сейсмоисточника и повышает эффективность его работы.

Увеличение числа установленных на каждом пригрузе электромагнитов позволяет увеличить развиваемую сейсмоисточником силу и повысить его сейсмическую эффективность.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан поперечный разрез сейсмоисточника; на фиг. 2 - продольный разрез полоза сейсмоисточника с двумя электромагнитами; на фиг. 3 - транспортировка сейсмоисточника трактором; на фиг. 4 - диаграммы работы сейсмоисточника.

Невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом (см. фиг. 1, 2) содержит излучатель сейсмических волн в виде саней с двумя полыми, коробчатого сечения полозьями, с жесткими днищами 7 и жесткими стенками 5. Полозья соединены поперечинами 6. Внутри каждого полоза помещен пригруз 4, опирающийся на днище 7 с возможностью вертикального перемещения вдоль высоты стенок 5 полоза. Сверху на каждом пригрузе по его длине вдоль полоза жестко закреплены два индуктора 1 электромагнита. Над ними с зазором 9 расположены якоря 2, опирающиеся краями на жесткие стенки 5 полоза. Между краями пригруза 4 по его длине и полозьями установлены демпферы 8 одностороннего действия. Транспортировка сейсмоисточника осуществляется транспортным средством, например трактором 11, (см. фиг. 3) с помощью водила 12. Электропитание сейсмоисточника осуществляется от автономной электростанции 13, например от синхронного генератора, установленного на валу отбора мощности трактора. Электропомещение 10 с системой импульсного питания электромагнитов установлено на санях.

Работает сейсмоисточник следующим образом. В момент t₀ (фиг. 4) по сигналу с сейсмостанции от подготовленной к работе размещенной в электропомещении 10 системы питания по обмоткам возбуждения 3 индукторов пропускается импульс тока, и между якорями 2 и индукторами 1 создается электромагнитная сила 14. Под действием силы 14 полозья 7 перемещаются вниз - кривая 16, что приводит к сжатию грунта и формированию сейсмических волн. Под действием этой же силы индукторы 1 с жестко соединенными с ними пригрузами 4 перемещаются вверх - кривая 15 и ускоряются до некоторой скорости. В результате встречного движения якоря 2 и индуктора 1 зазор 9 между ними к моменту t₁ выбирается и при t>t₁ якорь 2, индуктор 1 и пригруз 4 продолжают совместное движение в поле силы тяжести. К моменту t₂ они перемещаются на некоторую максимальную высоту. Их совместное движение в поле силы тяжести вниз тормозится односторонними демпферами 8, что уменьшает удар пригруза по днищу полоза при возвращении пригруза в исходное положение и ослабляет интенсивность создания сейсмических волн, возникающих в момент t₃ при ударе пригруза по днищу полоза. При следующем пропускании импульса тока по обмоткам возбуждения электромагнитов процесс повторяется. Импульсное сжатие грунта за время t₀...t₁ сопровождается последующими затухающими к моменту t₃ колебаниями саней вместе с грунтом - кривая 16.

Предложенное техническое решение использовано при создании экспериментального образца импульсного электромагнитного сейсмоисточника на усилие 100 т. Масса сейсмоисточника 7 т. В сейсмоисточнике применено четыре синхронно работающих электромагнита на усилие 25 т каждый, формирующих импульсы силы длительностью (5-7)•10^-3 с с частотой повторения 1 раз в 6 секунд. При проведении сейсморазведочных работ сейсмоисточник показал высокие технические характеристики. Предложенный импульсный невзрывной сейсмоисточник предназначен для проведения сейсморазведочных работ в зимних условиях.

Использование: для создания сейсмических волн воздействием импульсного усилия на поверхность грунта. Сейсмоисточник содержит излучатель сейсмических волн, выполненный в виде саней с двумя жесткими полыми полозьями, размещенный на днище каждого полоза пригруз, односторонние демпферы, электрическую систему питания и электромагниты. С каждым пригрузом жестко соединен один или несколько индукторов электромагнитов, якоря которых оперты на стенки полоза. Спереди каждого пригруза и сзади между ним и полозом установлено по одному демпферу. Технический результат - расширение области применения импульсных невзрывных сейсмоисточников и повышение сейсмической эффективности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Импульсный невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом, содержащий жесткую плиту - излучатель сейсмических волн, пригруз, первый демпфер, электрическую систему питания и электромеханический преобразователь, отличающийся тем, что излучатель выполнен в виде саней с двумя жесткими полыми полозьями, на днище полости каждого полоза помещен пригруз с возможностью его перемещения вдоль высоты стенок полоза, электромеханический преобразователь выполнен электромагнитного типа, индуктор преобразователя жестко соединен с пригрузом, а якорь оперт на стенки полоза и отделен от индуктора зазором, между передним концом пригруза и полозом установлен первый демпфер, а между задним концом пригруза и полозом - второй демпфер. 2. Импульсный невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом по п. 1, отличающийся тем, что с каждым пригрузом жестко соединены несколько индукторов электромагнитов, а якоря электромагнитов оперты на стенки полозьев над индукторами.