ВИБРОИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ Российский патент 2004 года по МПК G01V1/155 

Изобретение относится к геофизической технике для генерирования виброимпульсного сигнала и используется для динамического нагружения грунта.

В геофизической технике для возбуждения виброимпульсного сигнала находят применение различные невзрывные источники.

Известен сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний (Патент РФ №2071090, БИ №36, 1996).

Вибратор включает исполнительный механизм и датчик, связанный через автоматический регулируемый усилитель с устройством сравнения, и задающее устройство. Гидрообъемный генератор состоит из корпуса и двух блоков цилиндров с поршнями, которые кинематически связаны с кулачками, установленными на входном валу и создающими знакопеременный поток в полостях исполнительного механизма. Блоки цилиндров установлены с возможностью поворота относительно корпуса, друг относительно друга и приводного вала.

К недостаткам вибратора относится сложность создания ударного воздействия на грунт.

Известен виброимпульсный источник сейсмических сигналов (Патент РФ №2171479, БИ №21, 2001), включающий груз, расположенный в корпусе, упоры для фиксации груза в начальном положении. Источник включает устройство управления упорами, связанное с гидравлической системой, излучающую плиту и подвижную массу на предварительно сдеформированных упругих трубчатых элементах, сообщающихся с генератором колебаний. На подвижной массе расположен цилиндр-толкатель, связанный с гидропневмоаккумулятором, который служит и для возврата груза в исходное положение.

Основным недостатком виброимпульсного источника является сложность системы управления упорами при создании импульсного воздействия.

Близким по технической сущности является источник сейсмических сигналов (А.с. №1548760, БИ № 9, 1990).

Источник содержит транспортное средство, опорную плиту, возбудитель вибрации, который включает гидроцилиндр с поршнем и инерционной массой, раму, соединяющую возбудитель вибрации с опорной плитой, узел виброизоляции транспортного средства и систему питания с аккумулятором и обратным клапаном. Причем в торцах поршня выполнены расточки, в которых установлены плунжеры, контактирующие с крышками, жестко соединенными с торцами гидроцилиндра, а рама соединена с поршнями через отверстия в гидроцилиндре. Одна полость, образованная гидроцилиндром, торцем поршня и глухой крышкой, соединена с системой питания линией, в которой дополнительно установлены аккумулятор и управляемый обратный клапан, а другая полость выполнена незамкнутой.

Основными недостатками источника являются сложность конструкции и пониженный коэффициент полезного действия из-за использования гидроусилителя в системе питания.

Задача изобретения - упрощение конструкции источника и повышение частоты импульсного воздействия на грунт для повышения вероятности обнаружения полезных ископаемых.

Поставленная задача достигается тем, что виброимпульсный источник энергии включает опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижима, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления и управляемый гидроаппарат.

Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидроообъемного генератора и источником среднего давления.

Управляемый гидроаппарат может связывать в фиксированный момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего максимального значения амплитуды колебаний, нижние упругие трубчатые оболочки с баком.

На фиг.1 изображен виброимпульсный источник энергии; на фиг.2 - осциллограмма смещения подвижной массы; на фиг.3 - осциллограмма воздействия на опорную плиту.

Виброимпульсный источник энергии состоит из опорной плиты 1, подвижной массы 2, установленной на упругих трубчатых оболочках 3 с помощью прижима 4. Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки 3 соединены с полостями гидрообъемного генератора 5, соединенного с системой питания 6, а полости, образованные упругими трубчатыми оболочками 3, также соединены с источником среднего давления 7. Одна из полостей гидрообъемного генератора 5, связанная с нижними упругими трубчатыми оболочками, может соединяться в фиксированный момент времени через управляемый гидроаппарат 8 с баком 9.

Подвижная масса 2 установлена на упругих трубчатых оболочках относительно опорной плиты на расстоянии δ.

Виброимпульсный источник энергии работает следующим образом.

Опорная плита 1 с подвижной массой 2, упругими трубчатыми оболочками 3 и прижимом 4 устанавливается в нужной точке на поверхность грунта. В упругие трубчатые оболочки, образующие верхнюю и нижнюю полости, подается давление Р₀ от источника среднего давления 7. Включается система питания 6, которая вращает вал гидрообъемного генератора 5. Последний возбуждает знакопеременный объем в верхних и нижних упругих трубчатых оболочках, при этом в них изменяется давление относительно Р₀. Среднее давление Р₀ необходимо для создания начального воздействия F₀ (фиг.3) через опорную плиту. Например, при подаче некоторого объема жидкости в верхние упругие трубчатые оболочки такой же объем забирается из нижних упругих трубчатых оболочек. При этом подвижная масса 2 движется вниз, а в следующую половину привода - вверх с некоторой амплитудой x₀. Управляющий гидроаппарат 8 при этом разрывает связь нижних упругих трубчатых оболочек с баком 9.

Величина зазора δ выбирается из условия, что δ>х₀. Колебания подвижной массы 2 показаны на фиг.2.

В фиксированный момент времени τ₁, когда подвижная масса переходит верхнее максимальное значение амплитуды колебаний x₀, подается сигнал на управляющий гидроаппарат 8, который соединяет нижние упругие трубчатые оболочки с баком 9. При этом давление в них становится близким к нулю. Подвижная масса 2 движется с ускорением вниз и ударно воздействует на опорную плиту, формируя тем самым импульс силы F(t) на грунт. Осциллограмма воздействия показана на фиг.3.

После удара управляющий гидроаппарат 8 разрывает связь нижних упругих трубчатых оболочек с баком, и они связываются с гидрообъемным генератором. Виброимпульсный источник энергии снова излучает колебания на грунт через опорную плиту с заданной частотой и амплитудой смещения подвижной массы х₀<δ.

При подаче сигнала на управляющий гидроаппарат, в фиксируемый момент времени, процесс повторяется.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет упростить конструкции виброимпульсного источника энергии и уменьшить время периода между импульсами за счет простого управляющего гидроаппарата. Это позволяет увеличить усилие воздействия на грунт, а значит, повысить вероятность обнаружения полезных ископаемых.

Использование: в геофизической технике для создания виброимпульсного воздействия на поверхность грунта. Технический результат: упрощение конструкции и повышение частоты импульсного воздействия на грунт. Сущность: источник включает опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижима, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления, управляемый гидроаппарат. Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления. Управляемый гидроаппарат имеет возможность связывать в фиксированный момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего положения, нижние упругие трубчатые оболочки с баком. 3 ил.

Виброимпульсный источник энергии, содержащий опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижима, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления, управляемый гидроаппарат, причем верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления, а управляемый гидроаппарат имеет возможность связывать в фиксированный момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего максимального значения амплитуды колебаний, нижние упругие трубчатые оболочки с баком.