Устройство для возбуждения поперечных волн Советский патент 1985 года по МПК G01V1/53 

Устройство относится к сейсморазведке и может быть использовано при работах методом поперечных волн.

Известно устройство, содержащее горизонтально расположенный полый цилиндрический корпус, одним концом упертый в вертикальный уступ на поверхности грунта, с размещенной внутри корпуса цилиндрической массой, которая под действием расширяющегося газа приобретает высокую скорость. Перемещение массы резко превращается у противоположного конца цилиндрического корпуса с помощью якорного узла, снабженного плитой с зубьями, которые передают грунту импульс от воздействия цилиндрической массы, возбуждающей поперечную волну l .

Недостаток этого устройства связан с понижением КПД установки за счет генерации поперечных волн противоположной полярности на вертикальном уступе при отдаче. Кроме того, необходимо производство землеройньпс работ.

Известно также устройство, в котором масса транспортного средства используется для задавливания зубьев в грунт и одновременно играет роль опоры для ударника маятникового типа осуществляющего воздействие по плите с зубьями, вследствие чего последняя смещается, возбуждая сейсмическую волну 2 ..

Ходовая часть транспортного средства, установленная на плите с зубьями, фиксируется в крлодках этой плиты таким образом, что транспортное средство в процессе воздейстВИЯ движется совместно с плитой как присоединенная масса. Это существенно увеличивает массу активных частей устройства. Поскольку распределение энергии между активными и реактивными частями обратно пропорционально их массам, .устройство имеет низкую полезную отдачу и небольшую интенсивность возбуждаемых колебаний. Другой недостаток устройства., резко снижающий производительность работ, обусловлен тем, что для задавливания зубьев плиты в грунт используется непосредственно транспортное средство.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для возбуждения поперечных волн, включающее транспортное средство, излучающую плиту с зубьями рабочую камеру, подвижная часть которой ограничена с одной стороны реактивной массой, а с другой - упором, закрепленным на излучающей плите,и спуско-подъемный механизм з

Однако указанное устройство имеет невысокую полезную отдачу, что обусловлено невозможностью достаточного увеличения массы станины, так как это делает устройство громоздким, нетранспортабельным, и немобильНЬ1М. Этот недостаток связан с таким существенным признаком устройства, который предопределяет однозначную функциональную роль- станины, поскольку она используется только в качестве инертной массы, в то время как для задавливания зубьев плиты в грунт требуется применение-дополнительной массы (например, части автомобиля, передаваемой через гидросистему или отдельного груза).

Цель изобретения - повышение интенсивности врзбуждаемьк колебаний и производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для возбуждения поперечных волн, включающем транспортное средство, излучающую плиту с зубьями, рабочую камеру, подвижная часть которой ограничена с одной стороны реактивной массой, а с другой - упором, закреплённым на излучаняцей плите, и спуско-подъемный механизм, реактивная масса подвижно установлена на излучающей плите и посредством вертикальной направляющей связана с транспортным средством в горизонтальном направлений жестко, а в вертикальном направлении - с возможностью о.тносительного перемещения.

Реактивная масса выполнена в виде дополнительной рабочей камеры, установленной на плите с возможностью перемещения ее подвижной части перпендикулярно плоскости .излучающей плиты.

На чертеже изображено устройство для возбуждения поперечных волн.

Оно состоит из транспортного средства 1 и спуско-подъемного механизма, включающего неподвижную раму 2 с поперечными опорами .3, например роликовыми, и вертика.пьной на3

правляющей 4, связанной гидроцилиндром 5 с рамой 2.

На вертикальной направляющей 4 закреплена реактив.ная масса 6, к которой на кронштейнах 7 прикреплены рабочие камеры 8. Количество рабочих камер 8 определяется параметрам и конструктивными особенностями устройства и может изменяться от одного до нескольких штук.

Во внутренней полости каждой камеры 8 размещается поршень 9, разделяющий эту полость на демпферный и рабочий объемы...Демпферный объем заполняется сжатым воздухом и служит для предварительного, сжатия газовой смеси перед ее подрывом (при работе сиспользованием смеси горючее - окислитель) и твытеснения из рабочего объема отработанных газов после воздействия. Наружный конец поршня 9 перед воздействием находится в контакте с упором 10, закрепленным на плите 11, на нижней стороне которой закреплены зубья 12.

Плита 11 при помощи тросов 13 связана с механизмом подъема и спуска, который обеспечивает, перевод плиты 11 из транспортного положения в рабочее и обратно одновременно со спуском и подъемом, реактивной массы 6 и рабочих камер 8.

ВЗАИМОСВЯЗЬ одной или нескольких рабочих камер 8 с реактивной массой 6, а также варианты их закрепления могут быть иньми, однако во всех случаях должно быть обеспечено ограничение перемещения движущихся в одну сторону частей камер 8 реактивной laccoй 6, а движущихся в другую сторону частей камер 8 упорами 10.

Возможны также другие варианты взаимосвязи плиты11 с механизмом подъема и-опускания помимо тросовой например, при помощи пневмо- или гидроуправляемых стопоров, обеспечивающих фиксацию плиты 11 относительно реактивной массы 6 перед подемом и снятие со стопоров после опускания плиты на грунт.

Реактивная масса 6 может также выполняться в виде дополнительной рабочей камеры, установленной таким образом, что направление п.еремещения ее подвижных частей 14 перпендикулярно плоскости плиты.

559724

Это позволит повысить интелсинность возбуждаемых колебаний и производительность работ за счет обеспе чения большей величины углубки зубьев, в том числе на плотных грунтах, и уменьшения числа накоплений, необходимых для получения полноценных сейсмических материалов.

Устройство работает следующим 10 образом.

На пункте воздействия с помощью гидроцилиндра 5 и механизма подъема и опускания плита 11 совместно с реактивной массой 6 опускается на 15 грунт, и зубья 12 под действием плиты 1 1 и массы 6, а также связанных с последней составных частей устройi ст.ва направляющей 4, кронштейнов 7

и рабочих камер 8, внедряются в грунт. 20 При опускании реактивной массы 6 направляющая 4, связанная со штоком гидроцилиндра 5, перемещается в роликовых опорах 3.

При выполнении массы 6 в виде дополнительной амеры в ее рабочем объеме осуществляется взрыв небольшого количества газовой смеси или вь1хлоп сжатого воздуха (физический взрыв). Усилие от давления газов, 0 действуя на днище камеры , передается на плиту 11, вследствие чего зубья 1 2 плиты внедряются в грунт. При необходимости эти воздействия повторяются до полной углубки зубьев в грунт, что обеспечивает возмож. ность более эффективной работы с зубьями большей высоты и протяженное, на плотных грунтах (И на участках с неровной поверхностью.

После внедрения зубьев 12 в грунт по команде бистемы управления в рабочем объеме каждой камеры осуществляется расширение рабочего газа (за счет взрыва газовой смеси, например, смеси пропана с кислородом или за счет физического взрьша в этом объеме).

Под давлением рабочего газа поршни 9 перемещаются и, действуя на упоры 10, вызывают горизонтальное смещение плиты 11 с зубьями 12,. вследствие чего в грунте возбуждаются упругие волны. Одновременно 5 с этим давление рабочего газа действует на корпусы рабочих камер 8, вследствие чего усилие от этого давления, направленное в сторону. противоположную движению плиты 11, через кронштейн 7 передается на реактивную массу 6 и через присоединенную к ней направляющую 4 и поры 3 - на транспортное средство 1 . Учитывая большую величину суммарной реактивной массы (из-за подсоединения массы транспортного средства 1), вызываемое этим усилием перемещение будет минимальным, так как энергия, переданная корпусам.камер 8, будет быстро погашена этими массами. Это обеспечивает большую полезную отдачу устройства и, следовательно, боль шую интенсивность возбуждаемых КолебаНИИ. Кроме того, из-за наличия реактив ной массы 6 усилие, действующее на порш€ нь 9, может иметь большую величину, чем без этой массы, так как сила отдачи, воспринимаемая ходовой частью транспортного средства будет в значительной мере уменьшена массой 6. В связи с ограничением допускаемой нагрузки на ходовые элементы транспортных средств это позволит увеличить интенсивность возбуждаёмьк колебаний. Перемещение плиты 11 относительно массы 6 может осуществляться как путем скольжения друг относительно друга контактирующих поверхностей (верхней плоскости плиты 1 1 и нижней торцевой поверхности массы 6), так и путём использования элементов качения, например шариков между этими плоскостями. В заданный момент система управления подает команду составным частям устройства на соединение рабочего объема с атмосферой. При этом поршень 9 под действием сжатого воздуха в демпферном объеме перемещается, вытесняя отработанные газы из объема в атмосферу. После полного сброса отработанных газов в атмосферу описанный цикл операций может повторяться на одном пункте воздействия столько раз, сколько это необходимо. После отработки пункта воздействи с помощью гидроцилиндра 5 и механизма подъема и опускания плита 11 и масса 6 поднимаются в транспортное положение. Конструкция устройств выполнена таким образом, что плита 11, сдвинутая в сторону в процессе воздействий, возвращается в исход ное положение, т.е. до соприкосновет ния с упорами 10 концов поршней 9, находящихся в крайнем левом положении рабочего хода. Это достигается тем, что между плитой 11 и нижней торцовой поверхностью массы 6 в процессе их Подъема в транспортное положение возникает зазор, вследствие чего плита 11, подвешенная на тросах 13, смещается в нейтральное положение. Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого изобретения определяется увеличением интенсивноСти возбуждаемых колебаний за счет обеспечения большей массы реактивных частей, большей углубки зубьев в грунт и постоянного их прижатия в процессе воздействия. Это, в свою очередь, повышает производительность работ, так как при большей амплитуде колебаний требуется меньшее число накоплений для получения полноценного сейсмического мат« риала. В еще большей степени увеличивается экономия от этих факторов при выполнении реактивной массы в виде дополнительной камеры. При установке реактивной массы на плиту с возможностью относительного горизонтального перемещения достигается уменьшение веса и габарита устройства, что делает его более маневренным и проходимьй, а следовательно, и более производительным. I Такое конструктивное выполнение устройства обеспечит также большую интенсивность возбуждаемых колебаний и большую производительность работ, так как по сравнению с другими устройствами в движении активных частей не участвуют дополнительные присоединенные массы, например масса транспортного средства, отсутствуют также затраты времени на операции, связанные с необходимостью переездов транс.портного средства для задавливания зубьев в грунт его массой при наезде в колодки плиты и перед подъемом плиты в транспортное положение. Кроме того, предложенное расположение реактивной массы позволяет увеличить интенсивность возбуждаемых колебаний, поскольку уменьшается сила отдачи, воспринимаемой ходовой частью транспортной базы, что позволяет увеличить усилие, действующее на грунт и возбуждающее сейсмические колебания. Жестп

7 1155972 8

кое соединение реактивной массыдля увеличения общей реактивной

и транспортного средства в горизон-массы без увеличения массы активных

тальном направлении при подвижномчастей устройства, что обеспечивает

их соединении в вертикальном на-. увеличение интенсивности возбуждаеправлении позволяет использовать5 мых колебаний и производительности

массу транспортного средства толькоработы.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУВДЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН, включакицее транспортное средство, из1 учающую плиту с зубьями, рабочую камеру, подвижная часть которой ограничена с одной стороны реактивной массой, а с другой - упором, закрепленным на излучающей плите, и спуско-подъемный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения интенсивности возбуждаемых колебаний и производительности, реактивная масса подвижно установлена на излучающей плите и посредством вертикальной направляющей связана с транспортным средством в горизонтальном направлении жестко, а в вертикальном - с возможностью относительного перемещения. (О 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что реактивная масса выполнена в виде дополнительной рабочей камеры, установленной на плите с возможностью перемещения ее подвижной части перпендикулярно йлоскости излучающей плиты. ел ел со vj ю