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

I

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, а именно к устройствам для возбуждения упругих поперечных колебаний на поверхности земли за счет выхлопа сл атого до высокого давления газа ггрименительно к задачам наземной и морской разведки.

Известен источник поперечньпс волн в грунте; содержащий генератор двух равных и противоположно направленных сил, выполненный в виде цилиндра и поршня с неравными массами опору дпя размещения генератора и управляющее устройство в виде одной или нескольких пружин с заданными коэффициентами жесткости, через которые генератор сил связан с грунтом, В результате того что,жесткост пружин не одинакова, генератор чере опору воздействует на грунт двумя противоположно направленными и неравными друг другу силами. Результирующая сила, приводящая к излучению поперечньгх .волн, равна их разности 1 J,

Недостатком этого источника . является низкий КПД вследствие того, что воздействие на грунт производится равнодействующей двух противоположно направленных сил, которая меньше наибольшей из них, что приводит к необратимым потерям знергии, вьщеленной в генераторе устройства.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн, содержащее силоперёдакщий элемент в виде опорной плиты и закрепленный на ней импульсный источник двух равных по величине и противоположно направленных горизонтальных сют, выполненный в виде жестко связанного с опорной плитой цилиндра и подвижного поршня, образующих рабочу и демпферную камеры, в которой размещено погруженное в жидкость тс .хозное устройство ,

Недостатком этого устройства является невысокая сейсмическая эф(})ективность вследствие того, что две равные и противоположно направленные силы источника передаются на грунт через малый промежуток времени, обусловленный уменьшением внутреннего объема демпфер8952 2

ной камеры, который нач1П ается вскоре после момента подрыва рабочей смеси г-азов во взрывной камере источника.

Кроме того, область применения

5 устройства ограничивается условиями положительных температур окружающей среды из-за использования взрыва стехиометрической смеси газов в качестве источника энергии. Это ,

Ш исключает эксплуатацию устройства в районах Сибири и Дальнего Востока, где все сейсмические работы проводятся в зимнее время при низких

5 температурах окружающего воздуха.

Цель изобретения - повышение КПД , и расширение зксплуатационных возможностей ,

Поставленная цель достигается тем, что устройство для возбуждения поперечных волн, содержащее передающий элемент в виде опорной плиты и закрепленньй на ней импульсньй источник двух горизонталь5ных; противоположно направленных сил, выполненный в виде жестко связанного с опорной плитой цилиндра и подвижно .сопряженного с ним поршня, образующих рабочую и демпферную камеры, и тормозное устройство, снабжено накопительной камерой с отверстием на торце, расположенной между рабочей камерой и тормозным устройством, которое выполнен.о в виде состоящего из двух противополож5но-расположенных раструбов диффузора, закрепленного на плите с возможностью изменения расстояния до накопительной камеры. .

На фиг. 1 приведено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - вид в плане в момент производства воздействия. - .

Устройство для возбуждения поперечных волн содержит опорную плиту 1 с элементами 2 связи с грун-. том, цилиндр 3 с подвижным поршнем 4, разделяющим цилиндр 3 на демпферную 59 рабочую 6 и накопительную камеры, тормозное устройство 8 с рассекателем 9, воздуховоды 10 - 13, редуктор 14 низкого давления, элек- тропневмоклапан 15. Накопительная камера 7 имеет отверстие 16 и ка- нал 17,

Устройство для возбуждения поперечных волн работает след тощим образом. 3 Опорная плита 1 вместе с. цилинд ром 3 и тормозным устройством 8 вдавливается элементами 2 свдэи в грунт. По воздуховодам 10 и 11 ч рез редуктор 14 низкого давления газ поступает в демпферную камеру 5 цилиндра 3, где, воздействуя на головку поршня 4, заставляет его . плотно закрыть выхлопное отверстие t6 на торце накопительной камеры 7 цилиндра 3 и одновременно соединит каналы ,13 и 17, открывая доступ сжатому до высокого давления газа по воздуховоду 10 в накопительную камеру 7. Для производства воздействия на электропневмоклапан 15 подается импульс тока и он через воздуховоды 12 и 13 соединяет рабо чую 6 накопительную 7 камеры между собой. Газ высокого давления устремляется из накопительной 7 в рабочую камеру 6, под действием которого поршень 4 движется с большим ускорением внутрь демпферной камеры 5. При этом поршень 4 перекрывает канал 13 и соединяет каналом 17 рабочую камеру 6 с нако пительной 7 цилиндра 3. Одновремен но поршень 4 открывает выхлопное отверстие 16 в накопительной камере 7, через которое сжатый газ из камер 6 и 7 выбрасывается в полост тормозного устройства 8, Давление газа в демпферной камере 5 резко возрастает вследствие сокращения ее объема, а цилиндр 3 через свою торцовую стенку вместе с опорной плитой 1 и тормозным устройством 8 получает толчок по ходу движения |поршня 4 и через элементы 2 связи воздействует на грунт. Достигнув крайнего левого положения, поршень 4 под действием сжатого газа в демпферной камере 5 возвращается в свое исходное положение в цилинд ре 3 и вновь плотно закрьшает отве тие 16 накопительной камеры 7, сое диняет каналы 13 и 17, открываядоступ ,новой порции сжатого газа в накопительную камеру 7. Газ, выброшенный ранее из накопительной камеры 7 через отверстие 16, распространяется внутри йолост тормозного устройства 8, представ524ляющего собой диффузор с двумя раструбами 18 и 19, расположенными противоположно друг другу, до соударения с боковой стенкой рассекателя 9, расположенной перпендикулярно направлению движения газа и жестко соединенной с опорной плитой 1В результате взаимодействия потока газа с вертикальной стенкой рассекателя 9 он тормозится и раструбами 18 я 19 разделяется на две равные и противоположно направленные струи. При этом на.боковую поверхность рассекателя 9, противостоящую потоку газа, действует давление скоростного напора струи, которое преобразуется в горизонтально направленную силу через опорную плиту 1 и элементы связи с грунтом 2, действующую на среду в обратном направлении по сравнению с силой, действующей на цилиндр 3. Если сила, действующая на рассекатель 9, прикладывается к грунту после прекращения действия силы на . цилиндр 3, то устройство имеет наивысший КПД. Это условие эквивалентно неравенству: время от начала воздействия до остановки поршня 12 в исходном положении должно ьыть меньше времени, за которое фронт потока сжатого газа, выброшенного и накопительной камеры 7 через выхлопное отверстие 16 цилиндра 3, достигнет вертикальной стенки рассекателя 9 дви. гаясь в полости тормозного устройства 8. Для: предотвращения резких хлопков сжатого газа и движения опорной плиты 1 во всех направлениях кроме заданного положением цилиндра 3 служит рассекатель 9 и раструбы 18 19, которые разделяют поток газа на две равные струи и направляют их противоположные стороны. Использование описьгеаемого изобретения позволит повысить КДЦ источника за счет более полного разрешения во времени противоположно направленных сил и расширить его эксштуатационные возможности за счет использования в качестве источника энергии сжатого воздуха.

19

фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ вЪЗБУВДЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН, содержащее силопередающий элемент в виде опорной плиты и закрепленный на ней импульсный источник двух горизонтальных противоположно направленных сил, выполненный в виде жестко связанного с опорной плитой цилиндра и подвижно сопряженного с ним поршня, образукнцих рабочую и демпферную камеры, и тормозное устройство., отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено накопительной камерой с отверстием на торце, расположенной между рабочей камерой и тормозным устройством, а тормозное устройство выполнено в виде состоящего из двух противоположно расположенных раструбов диффузора, закрепленного на плите (Л с возможностью изменения расстояния до накопительной камеры.