ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН Российский патент 2003 года по МПК G01V1/02 

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

Известен электродинамический источник сейсмических волн, 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 соосно и содержат обмотки возбуждения в пазах на обращенных друг к другу поверхностях магнитопроводов ("Теория и практика наземной невзрывной сейсморазведки", под ред. д.т.н. Шнеерсона М.Б., Москва, ОАО, Издательство "Недра", 1998 г., стр.149-151).

Недостатками источника являются ограниченность применения и недостаточная сейсмическая эффективность. Ограниченность применения обусловлена невозможностью оперативного перемещения источника по профилю при проведении сейсморазведочных работ из-за большого веса транспортного средства.

Размещение источника 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, а также уменьшению производительности сейсморазведочных работ из-за потери времени при спускоподъеных операциях.

Известен также импульсный невзрывной электромагнитный источник сейсмических волн с электромагнитным приводом, содержащий корпус, предназначенный для излучения сейсмических волн, пригруз, электрическую систему питания, первый демпфер, электромеханический преобразователь электромагнитного типа (электромагнит). Корпус выполнен в виде полоза саней.

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 /Патент РФ 2171478, G 01 V 1/02, 2001/.

Недостаточная сейсмическая эффективность данного источника обусловлена большим весом повидных частей, участвующих в передаче усилия, развиваемым электромагнитом в энергию сжатия грунта под опорной плитой, а также ограничениями, вызванными большим весом источника, что влечет за собой использование тяжелого тягача, что в свою очередь влечет за собой дополнительные расходы по подготовке профиля и обустройству ледяных переправ, сложность погрузочно-разгрузочных работ.

Кроме того, все четыре двигателя включены параллельно на одной схеме, что не позволяет контролировать работу каждого двигателя в отдельности.

Предложенное изобретение направлено на повышение эффективности использования источника, предназначенного для возбуждения упругих волн в грунте, при решении задач вертикального сейсмического профилирования, изучения зоны малых скоростей, при ведении работ в труднодоступных районах, в сложных климатических условиях.

Мобильность источника достигается меньшими размерами и небольшим весом (менее 2,5 тонн), что позволяет транспортировку легким автомобильным транспортом с подъемником-манипулятором, а также вертолетным транспортом.

Применение данного источника дает возможность рассредоточения при работе на льду.

Меньшие размеры изучающей плиты позволяют получить более высокочастотный спектр излучения.

Полностью автономный источник может использоваться как модуль для набора необходимых усилий, что позволяет собирать источники в различные группы для работ на профиле и набирать необходимую и достаточную мощность при проведении сейсморазведочных работ, что в свою очередь снижает их себестоимость.

Примечание данного источника дает возможность группирования с целью уменьшения помех.

Предложен электромагнитный источник сейсмических волн, содержащий корпус, предназначенный для излучения сейсмических волн, пригруз, электрическую систему питания, электромагнитный преобразователь, состоящий из якоря и индуктора с обмоткой возбуждения, закрепленного на пригрузе, и средство гашения колебаний пригруза, установленные на корпусе, которое может быть выполнено в виде демпфера.

Корпус снабжен стойками, амортизаторами и основанием. Стойки предназначены для опоры якоря упомянутого преобразователя, основание установлено на амортизаторах, а электрическая система питания имеет накопитель электрической энергии, размещенный на основании, при этом стойки и амортизаторы установлены на упомянутом корпусе.

Корпус снабжен рамой, ригели которой соединены с упомянутыми стойками.

Ригели рамы выполнены из отрезков швеллера.

Корпус выполнен в виде полоза, предназначенного для перемещения тягачом по поверхности грунта.

Полоз выполнен из жестко соединенных между собой отрезков швеллера и листов обшивки.

Полоз снабжен, по крайней мере, одним тягово-сцепным устройством.

Основание снабжено электрощитом, в полости которого над якорем упомянутого преобразователя установлен источник тока.

Корпус снабжен, по крайней мере, одним направляющим штырем, установленным на излучателе между упомянутыми стойками и предназначенным для прямолинейного движения пригруза.

Стойки выполнены в виде четырех отрезков швеллера, симметрично установленных в центральной части полоза.

Корпус может быть снабжен двумя направляющими штырями, выполненными в виде цилиндрических штифтов, установленных симметрично в продольной плоскости полоза.

Пригруз выполнен с двумя глухими отверстиями, в которых установлены втулки, предназначенные для размещения упомянутых штифтов.

Накопитель имеет батарею электрических конденсаторов, предназначенную для заряда от внешнего источника тока.

Источник имеет четыре гидромеханических амортизатора, установленных симметрично относительно продольной плоскости полоза для предотвращения вибрационных воздействий на электрическую схему.

Выполнение источника с излучателем в виде полоза позволяет проводить сейсморазведочные работы без применения спускоподъемных средств.

Выполнение полоза полым позволяет поместить пригруз внутрь и обеспечить устойчивость перемещения источника по поверхности грунта на пересеченной местности.

Стойки обеспечивают необходимую жесткость излучателя при минимальной его массе.

При уменьшении массы излучателя повышается КПД преобразования энергии электромагнитами и сейсмическая эффективность.

Применение двух направляющих штырей, выполненных в виде цилиндрических штифтов, обеспечивает при работе источника устойчивое перемещение пригруза вдоль высоты стоек корпуса и надежность работы источника, а применение двух демпферов позволяет избежать повторного удара при падении пригруза.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - общий вид источника.

Фиг.2 - размещение стоек и амортизаторов на полозе.

Фиг.3 - вид спереди.

Источник 1 сейсмических волн (фиг.1) содержит корпус 2, предназначенный для излучения сейсмических волн, пригруз 3, выполняющий функцию инертной массы, электрическую систему 4 питания, электромагнитный преобразователь 5, состоящий из якоря 6 и индуктора 7 с обмоткой возбуждения, и демпфера 8, образующие средство гашения колебаний пригруза 3 стойки 9, четыре амортизатора 10 и основание 11.

Стойки 9 и амортизаторы 10 основания 11 установлены на корпусе 2.

Стойки 9 предназначены для опоры якоря 6 упомянутого преобразователя 5, индуктор 7 которого закреплен на пригрузе 3.

Основание 11 установлено на четырех амортизаторах 10 и предназначено для установки электрической системы 4 питания.

Источник 1 снабжен рамой 12, ригели 13 которой соединены с упомянутыми стойками 9.

Ригели 13 рамы 12 выполнены из отрезков швеллера.

Корпус 2 выполнен в виде полоза 14, предназначенного для перемещения тягачом по поверхности грунта.

Полоз 14 выполнен из жестко соединенных между собой отрезков 15 швеллера и листов 16 обшивки.

Полоз 14 снабжен двумя тягово-сцепными устройствами 17.

Основание 11 снабжено электрощитом 18, в полости которого над якорем 6 преобразователя 5 установлена электрическая системы 4 питания.

Корпус 2 выполнен с двумя направляющими штырями 19, установленными между упомянутыми стойками 9 и предназначенными для прямолинейного движения пригруза 3.

Стойки 9 выполнены в виде четырех отрезков швеллера, симметрично установленных в центральной части полоза 14.

Направляющие штыри 19 выполнены в виде цилиндрических штифтов, установленных симметрично в продольной плоскости полоза 14.

Пригруз 3 выполнен с двумя глухими отверстиями, в которых установлены втулки 20, предназначенные для размещения упомянутых штырей 19 в виде штифтов.

Электрическая система 4 питания имеет накопитель энергии, состоящий из батареи конденсаторов 21, предназначенных для заряда от внешнего источника тока.

Корпус 2 имеет четыре гидромеханических амортизатора 10 и четыре демпфера 8, установленных симметрично относительно продольной плоскости полоза 14.

Работа источника 1.

Принцип действия источника 1 заключается в накоплении энергии от внешнего источника тока (электрического генератора) в батарее конденсаторов 21 электрической системы 4 питания для формирования мощного импульса тока в обмотке возбуждения индуктора 7. При взаимодействии магнитного поля индуктора 7 с якорем 6 происходит преобразование электрической энергии в механическую, реализуемую в виде импульса силы центральной части корпуса 2 на грунт.

Между якорем 6 и индуктором 7 создается электромагнитное поле, под воздействием которого якорь 6 воздействует на корпус 2 через стойки 9, формируя сейсмическую волну при сжатии грунта.

Одновременно индуктор 7 и пригруз 3 перемещаются вверх на величину зазора между противолежащими поверхностями якоря 6 и индуктора 7 так, что их кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию.

При прекращении действия импульса тока в обмотке возбуждения индуктор 7 и пригруз 3 под действием силы тяжести падают на демпферы 8, что позволяет уменьшить силу удара о поверхность корпуса 2.

При последовательном пропускании импульсов тока процесс повторяется.

Предложенный источник предназначен для проведения сейсморазведочных работ, вертикального сейсмического профилирования, изучения зон малых скоростей, на твердых грунтах, как в зимний, так и в летний периоды.

Использование: для создания усилия на поверхность грунта. Электромагнитный источник сейсмических волн содержит корпус, предназначенный для излучения сейсмических волн, пригруз, электрическую систему питания, электромагнитный преобразователь, состоящий из якоря и индуктора с обмоткой возбуждения, закрепленного на пригрузе, и средство гашения колебаний пригруза, установленные на излучателе. Корпус снабжен стойками, амортизаторами и основанием. Стойки предназначены для опоры якоря упомянутого преобразователя, основание установлено на амортизаторах, а электрическая система питания имеет накопитель электрической энергии, размещенный на основании, при этом стойки и амортизаторы установлены на упомянутом корпусе. Технический результат: повышение эффективности использования источника. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Источник сейсмических волн, содержащий корпус, предназначенный для излучения сейсмических волн, пригруз, электрическую систему питания, электромагнитный преобразователь, состоящий из якоря и индуктора с обмоткой возбуждения, закрепленного на пригрузе, и средство гашения колебаний пригруза, установленные на излучателе, отличающийся тем, что упомянутый корпус снабжен стойками, амортизаторами и основанием, стойки предназначены для опоры якоря упомянутого преобразователя, основание установлено на амортизаторах, а электрическая система питания имеет накопитель электрической энергии, размещенный на основании, при этом стойки и амортизаторы установлены на упомянутом корпусе. 2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый корпус снабжен рамой, ригели которой соединены с упомянутыми стойками. 3. Источник по п. 2, отличающийся тем, что каждый ригель рамы выполнен из отрезка швеллера. 4. Источник по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый корпус выполнен в виде полоза, предназначенного для перемещения тягачом по поверхности грунта. 5. Источник по п. 4, отличающийся тем, что полоз выполнен из жестко соединенных между собой отрезков швеллера и листов обшивки. 6. Источник по п. 5, отличающийся тем, что упомянутый полоз снабжен, по крайней мере, одним тягово-сцепным устройством. 7. Источник по п. 1, отличающийся тем, что основание снабжено электрощитом, в полости которого над якорем упомянутого преобразователя установлен упомянутый накопитель. 8. Источник по п. 4, отличающийся тем, что упомянутый полоз снабжен, по крайней мере, одним направляющим штырем, который установлен между упомянутыми стойками и предназначен для прямолинейного движения пригруза. 9. Источник по п. 2, отличающийся тем, что каждая стойка выполнена из отрезка швеллера. 10. Источник по п. 7, отличающийся тем, что он снабжен двумя направляющими штырями, выполненными в виде цилиндрических штифтов, установленных симметрично в продольной плоскости полоза. 11. Источник по п. 8, отличающийся тем, что пригруз выполнен с двумя глухими отверстиями, в которых установлены втулки, предназначенные для размещения упомянутых штифтов. 12. Источник по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый накопитель имеет батарею электрических конденсаторов, предназначенную для заряда от внешнего источника тока. 13. Источник по п. 4, отличающийся тем, что он имеет четыре гидромеханических амортизатора, установленных на полозе симметрично относительно продольной плоскости.