Вибрационный сейсмический источник Советский патент 1985 года по МПК G01V1/155 

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для возбуждения сейсмических волн.

Известно устройство для ноэбуждення сейсмических колебаний, содержащее основание, инерционную массу со встроенной вибрационной катушкой, стойки, пружины, рычаги с эластичными лопатками для связи движущей системы с массой и основанием 111.

Недостатком устройства является неспособность эластичных лопаток воспринимать поперечные составлякяцие силы,возникающие при наклоне источнйка, без значительных деформаций или разрушения, что не позволяет изменят направленность источника в широких пределах и использовать его в качестве источника поперечных волн. Кроме того, наличие значительного количества элементов для передачи движения от катушки к инерционной массе (рычаги, эластичные лопатки, кронштейны) приводят к потере мощности на дополнительное демпфирование этими деталями.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является вибрационный сейсмический источник, содержащий инерционную массу с встроенной вибрационной катушкой, упругую подвеску инерционной массы, корпус, размещенные на инерционной массе и корпусе направляющие и расположенные между ними ролики.

Источник обеспечивает возбуждение волн разной направленности 2.

Недостатком известного устройства является низкий КПД.

Целью изобретения является повы шение КПД при возбуждении волн различной направленности.

Поставленная целью достигается тем, что вибрационный сейсмический источник, содержащий инерционную массу со встроенной вибрационной катушкой, упругую .юдвеску инерционной массы, корпус, размещенные на инерционной массе и корпусе, направляющие и расположенные между ними РОЛИКИ, снабжен присоединенным к корпусу стабилизатором уровня вибрационной катушки, упругим элементом, размещенным между стабилизатором

уровня и вибрационной катушкой, и не менее чем двумя сильфонами разного диаметра, образующими друг с

другом замкнутую герметичную полость заполненную жидкостью, при этом сильфон большего диаметра соединен с инерционной массой и основанием корпуса, а сильфон меньшего диаметра - с инерционной массой и вибрационной катушкой.

Для уменьшения габаритов источника сильфон меньшего диаметра размещен внутри сильфона большего диаметра.

Кроме того, стабилизатор уровня вибрационной катушки содержит соединённую с корпусом гайку, винт, находящийся во взаимодействии с гайкой, размешенный между винтом и упругим элементом упорный узел, при этом угол поворота винта определяют по выражению

..||5fl(,-an.,.

где га - величина инерционной массы;

g ускорение свободного падения;

с - жесткость упругого элемента;

d - угол наклона оси источника к дневной поверхности;

D - диаметр большого сильфона;

Dj - диаметр меньшего сильфона;

р - шаг резьбЫ винта. На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Источник содержит основание 1, которое совместно со стойками 2, крестовиной 3 образует корпус. Инерционная масса 4, основную часть которой составляет магнитопровод 5, обмотка подмагничив-ания 6 и арматура подвешены внутри корпуса на упругой подвеске, например пружинах 7. К инерционной массе 4 и стойкам 2 прикреплены направляющие. 8, между которыми помещены ролики 9,

К основанию 1 жестко прикреплено дно сильфона 10 большего диаметра. Фланец 11 соединен одновременно с сильфонами 10 и 12 и жестко прикреплен к инерционной массе 4. Дно сильфона 12 меньшего диаметра соединено с вибрационной катушкой 13 посредством штока 14, Внутренняя замкнутая полость, образованная снльфонами: 10, 12 и фланцем 11, заполнена жидкостью 15. Сильфон 12 меньшего диаметра может быть размещен внутри сильфона 10 большего диаметра с целью уменьшения габаритов источника. 3 с крестовиной 3 соединен стабилизатор уровня вибрационной катушки, содержащий гайку 16, находящийся во взаимодействии с ней винт 17, и размещенный на его конце со стороны вибрационной катушки 13 упорный узел, выполненный, например, в виде подшипника 18 и обоймы 19. Между обоймой 19 стабилизатора уровня вибрационной катушки и вибрационной катушкой 13 помещен упругий элемент 20, например, винтовая пружина. Вибрационный сейсмический источник работает следующим образом. Источник основанием I установливают на грунт. Управляющее переменное напряжение подают на вибрационную катушку 13, расположенную в . зазоре магнитопровода 5, на обмотку подмагничивания 6 которого подают постоянное напряжение. Силы взаимодействия между возникающими электромагнитными полями приводят к взаимному колебанию вибрационной катушки I3 и магнитопровода 5, являющегося составной частью инерционной массы 4. Колебания вибрационной катушки 13 относительно инерционной массы 4 передают ся посредством штока 14 через дно сильфона 12 меньшего диаметра на жидкость 15. Изменение давления в замкнутой полости между сильфонами 10 и 12 и фланцем П, обусловленное перемещением дна сильфона 12, вызывает изменение усилия, приложенного к инерционной массе 4 и основанию 1 Электромагнитная сила взаимодействи токов в вибрационной катушке 13 и обмотке подмагничивания 6, приложен ная к инерционной массе 4, совпадае по фазе с силой давления жидкости 1 на инерционную массу 4, поэтому раз виваемое виброисточником усилие определяется суммой этих двух сил. Фиксацию осевого положения инерционной массы 4 обеспечивают ролики 9 за счет их перемещения относитель но стоек 2, направляющих 8, и пружины 7, При изменении угла наклона источ ника к дневной поверхности осевая составляющая веса инерционной массы 4 изменяется и под действием пружин инерционная масса 4 занимает некото рое новое положение. Для сохранения уровня вибрационной катушки 13 относительно магнитопровода 5 вращают 034 винт 17 и в гайке 16 относительно | крестовины 3 и изменяют через подшипник 18 и обойму 19 осадку упругого элемента 20. Так при наклоне оси источника к дневной поверхности на уголо, осевая составляющая веса инерционной массы 4 изменяется на величину mg (l-sinoi). Для этого случая выраже. ние равновесия сил имеет вип . vnQ(l-Sin), где m - величина инерционной массы;g - ускорение свободного падения;oL - угол наклона оси источника к дневной поверхности; лЬ - смещение инерционной массы относительно каркаса; D., - диаметр большого сильфона; D2 - диаметр меньшего сильфона; V - угол поворота винта; р - шаг резьбы винта; с - коэффициент жесткости упругого элемента; с - коэффициент жесткости подвески инерционной массы. Для сохранения неизменным уровня вибрационной катушки 13 необходимо обеспечить равенство нулю смещения инерционной массы 4 относительно корпуса при любом наклоне источника. Подстановка в (1) позволяет получить выражение для определения угла поворота винта, необходимого для сохранения неизменным уровня вибрационной катушки 13 при наклоне источника .. (1-в1пЮ. 1) применение в предлагаемом устройстве сильфонов различного диаметра значительно повышает КПД сейсмического источника. Так, например, при соотношении квадратов диаметров сильфонов равном пяти, развиваемое источником усилие увеличивается в несколько раз. Следовательно, мощность излучения, а соответственно и К1Щ только за счет увеличения развиваемого усилия увеличивается. Применение стабилизатора уровня вибрахщонной катушки позволяет поддерживать постоянньм уровень вибрационной катушки в зазоре магнитопровода при любом наклоне источника. Это обеспечивает работоспособность

1. ВИБРАЦИОННЫЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК, содержащий инерционную массу со встроенной вибрационной катушкой, упругую подвеску инерционной массы, корпус, размещенные на инерционной массе и корпусе направляюоше и расположенные между ними ролики, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при воэвуждении воли различной направленности, он снабжен присоединенным к корпусу стабилизатором уровня вибрационной катушки, упругим элементом, .размещенным между стабилизатором уровня и вибрационной катушкой, и не менее чем двумя сильфонами разного диаметра, образующими друг с другом замкнутую герметичиую полость заполненную жидкостью, при этом сильфон большего диаметра соединен с инерционной массой и основанием корпуса, а сильфон меньтего диаметра с инерционной массой и вибрационной катушкой. 2.Сейсмический источник по п. 1, отличающийся тем, что сильфон меньтего диаметра размещен внутри сильфона большего диаметра. 3.Сейсмический источник по пп. 1 и 2, отличающийся, тем, что стабилизатор уровня вибрационной катушки содержит соединенную с корпусом гайку, винт, находясл щийся во взаимодействии с гайкой, размещенный между винтом и упругим элементом упорный узел, при этом угол поворота винта Ч определяют по выражению (-sinot), где m - величина инерционной масел сы; СП g ускореиие свободного падения; с жесткость упругого элемента; 00 d угол наклона оси источника к дневной поверхности; DI диаметр большего сильфона; 2диаметр меньшего сильфона шаг резьбы винта. Р