ВИБРОИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 2001 года по МПК G01V1/147 G01V1/133 

Изобретение относится к сейсмической разведке полезных ископаемых и предназначено для генерирования сейсмических волн динамическим нагружением грунтового пространства.

Для возбуждения сейсмических волн находят широкое применение различные невзрывные наземные источники.

Известен сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний [1] . Вибратор содержит исполнительный механизм и датчик, связанный через автоматический регулирующий усилитель со сравнивающим устройством, и задающее устройство. Гидрообъемный генератор колебаний включает в себя корпус и два блока цилиндров с поршнями, связанными кинематически с кулачками, установленными на приводном валу, создающими знакопеременный поток в полостях исполнительного механизма. Блоки цилиндров установлены с возможностью поворота относительно корпуса, друг относительно друга и приводного вала.

К недостаткам вибратора можно отнести сложность создания ударного режима нагружения на грунт.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является источник сейсмических колебаний гравитационного типа [2]. Он содержит груз, расположенный в направляющем устройстве в виде трубы и соединенный тросом с подъемным механизмом, излучающую плиту, снабжен, по меньшей мере, двумя стаканами, в которых размещены упругие элементы и упоры, расположенные с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью нижней части груза. Последняя выполнена в форме усеченного конуса, при этом стаканы размещены радиально в нижней части трубы на расстоянии от излучающей плиты, не превышающем высоту этого усеченного конуса.

Недостатком данного источника являются большие затраты механической энергии на подъем груза и на создание динамического нагружения грунтового полупространства.

Задача изобретения - повышение динамического воздействия на грунтовое пространство.

Поставленная задача достигается тем, что виброимпульсный источник сейсмических сигналов включает груз, расположенный в корпусе, излучающую плиту и упоры для фиксации груза в начальном положении. Подвижная масса установлена на упругих трубчатых элементах, которые связаны с гидрообъемным генератором. На подвижной массе установлен гидроцилиндр-толкатель, соединенный с гидропневмоаккумулятором. Упоры связаны с системой управления.

На фиг. 1 изображен виброимпульсный источник сейсмических колебаний; на фиг. 2 - осциллограмма усилия на грунт.

Виброимпульсный источник сейсмических колебаний состоит из корпуса 1, размещенного в нем груза 2 на тросе 3, верхняя часть груза выполнена в форме усеченного конуса, подвижной массы 4 на предварительно поджатых с помощью ограничителей 5 упругих трубчатых элементах 6, смонтированный на подвижной массе 4 гидроцилиндр-толкатель 7, к которому через магистраль 8 подсоединен гидропневмоаккумулятор 9, упоров 10, фиксирующих положение груза 2 в корпусе 1, систему управления упорами 11, соединенную магистралями с гидравлической системой устройства, управляемый гидрообъемный генератор 12, связанный магистралью 13 с упругими трубчатыми элементами 6 и возбуждающий в них низкочастотные колебания, источника питания 14 и излучающей плиты 15.

Виброимпульсный источник сейсмических колебаний работает следующим образом.

Перед началом работы корпус 1 с излучающей плитой 15 устанавливается на грунт на точку возбуждения. Затем груз 2 с помощью троса 3 поднимается в начальное положение, в котором фиксируется упорами 10. Включается источник питания 14, приводящий в действие управляемый гидрообъемный генератор колебаний 12, который через магистраль 13 возбуждает высокочастотные колебания в трубчатых элементах 6, тем самым передавая через излучающую плиту 15 на грунт незначительную часть энергии. После подачи сигнала на упоры 10 от системы управления 11 груз 2 сбрасывается. Во время взаимодействия груза 2 с гидроцилиндром-толкателем 7 последний передает свое усилие через подвижную массу 4 на упругих трубчатых элементах 6 на излучающую плиту 15, вследствие чего вибрационная составляющая высокочастотных колебаний, возбуждаемых управляемым гидрообъемным генератором колебаний в упругих трубчатых элементах 6, существенно возрастает по амплитуде. Вырабатываемое воздействие на грунт изображено F(t) на фиг. 2. В начальный момент на грунт передается усилие F_н(t) от подвижной массы, установленной на упругих трубчатых элементах и возбуждаемых гидрообъемным генератором. После взаимодействия груза с подвижной массой через гидроцилиндр-толкатель усилие возрастает до величины F_а(t).

Возврат груза 2 в начальное положение осуществляется гидроцилиндром-толкателем 7 энергией гидропневмоаккумулятора 9.

Трос 3 необходим для фиксации груза 2 только в начале работы устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить динамическое воздействия на грунтовое пространство, что увеличивает дальность прохождения сигнала в грунте. Использование гидроцилиндра-толкателя с гидропневмоаккумулятором уменьшает затраты энергии для возвращения груза в исходное положение и ускоряет процесс выработки очередного импульса.

Источники информации
1. Патент РФ N 2071090, G 01 V 1/133, опубл. в Б.И. N 36, 1996.

2. Авторское свидетельство СССР N 1755226, G 01 V 1/147, опубл. в Б.И. N 30, 1992.

Использование: для генерирования сейсмических волн динамическим нагружением грунтового пространства. Сущность: виброимпульсный источник включает груз, расположенный в корпусе, упоры для фиксации груза в начальном положении, систему управления упорами, связанную с гидравлической системой управления, излучающую плиту и подвижную массу на предварительно сдеформированных упругих трубчатых элементах, связанных с гидрообъемным генератором колебаний. На подвижной массе расположен гидроцилиндр-толкатель, соединенный с гидропневмоаккумулятором, который служит и для возврата груза в исходное положение. Технический результат: повышение динамического воздействия на грунтовое пространство и уменьшение затрат энергии на взвод источника для возбуждения следующего импульса. 2 ил.

Виброимпульсный источник сейсмических сигналов, содержащий груз, расположенный в корпусе, упоры для фиксации груза в начальном положении, систему управления упорами, излучающую плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых элементах, связанных с гидрообъемным генератором колебаний, на излучающей плите, гидроцилиндр-толкатель, установленный на подвижной массе и соединенный с гидропневмоаккумулятором.