Сейсмоприемник Советский патент 1986 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения механических колебаний грунта, например, при проведении геолого-геофизических работ в полевых условияз, а также для компоновки донных Епланговых приемных устройств, используемых при проведении сейсморазведочных работ на мелководье.

Цель изобретения - повьппение стабильности сейсмоприемника по чувствительности путем уменьшения радиальных смещений струны.

На фиг. 1 представлена схематично конструкция сейсмоприемника , на фиг, 2 - часть Конструкции кольцевой ножевой опоры.t

Сейсмоприемник содержит деформационный, например, пьезоэлектрический преобразователь 1, струну 2, корпус 3, подпятник 4, подвижную опору 5, корпус 6 демпфера, ось 7 инертной массы, крышку 8, жидкость демпфера 9 и инертную массу 10.

. , Кольцевая ножевая опора содержит (фиг. 2) струну 2, корпус 3, поДпят- ник 4, подвижную опору 5, внешнюю грань 11 опорыв внутреннюю рабочую грань 12 подпятника, основание 13 опоры, внешнюю наклонную грань 14.

Деформационный преобразователь 1 выполнен, например, в виде упругого биморфного пьезокерамического элемента, свободный конец которого шар- нирно соединен со струной 2, которая удерживает в равновесии подвижную часть сейсмоприемника, состоящую из опоры 5, оси 7 и инертной массы 10.

В корпусе 3 запрессован подпятник 4, на который опирается опора 5 подвижной части сейсмоприемника. При ;этом вследствие упругих свойств преобразователя 1 и веса инертной массы . 10 опора 5 опирается на подпятник 4 только в нижней его части. Между верхними частями опоры 5 и подпятника 4 образуется зазор (не показан).

Корпус 3 и крьппка 8 герметично соединены между собой резьбовой частью корпуса демпфера 6,

Инертная масса 10 напрессована на оси 7 так, что между корпусом 6 демпфера и инертной массой 10 образован зазор около 60 мкм, в котором помещена, например, кремнийорганическая вязкая жидкость демпфера 9,

Подпятник 4 вьтолнен из твердого . материала, например сталь 45, и имеет две полиров анные грани - внутреннюю 12 и внешнюю 14, наклонную под углом 75-85° к оси, Опора 5 выполнена, например, из бериллиевой бронзы и снабжена кольцеобразным плоским основанием 13, расположенным своей плоскостью перпендикулярно оси

прибора, и также имеет наклонную под углом 5-15 к оси рабочую внешнюю грань 11. Плоскость основания 13 (фиг. 2) расположена под 90 к. внутренней грани 13 подпятника 4.

Внешняя рабочая грань 14 подпятника

4и внешняя грань 11 опоры 5 расположены также под углом 90 .

Сейсмоприемник установлен гори- . зонтально на колеблющуюся поверхность, например, грунта и воспринимает вертикальные колебания -поверхности корпусом 3 и всеми остальными деталями, жестко связанными с корпусом 9.

При этом инертная масса 10, стремясь сохранить первоначальное положение, поворачивается вокруг нижней точки соприкосновения опоры

5с подпятником 4j в результате чего струна 2 перемещается по направлению продольной оси сейсмоприемника, Вместе со струной совершает аиалогичные перемещения свободный конец преобразователя 1 , вызывая этим самым его изгиб. В результате деформа- ции, вызываемой изгибом преобразователя, на его токоведупдих обкладках накапливаются электрические заряды, величина которых изменяется пропорционашьно колебаниям инертной массы относительно корпуса.

Предлагаемая конструкция сейсмоприемника относится к приборам с механическими опорами трения.

В данном случае момент трения в паре подпятник - опора непосредственно сказывается на качестве работы прибора.

Важно обеспечить стабильное поло- жение струны по оси прибора независимо от угла поворота его корпуса, При этом.необходимо учитьшать, что кольцевая ножевая опора испытьшает воздействие одновременно двух сил, вызывае1 « 1к натяжением струны и весом подвижной части прибора. Но ,так как реакция опоры вызываемая натяжением струны, пропорциональна весу инерт3

ной массы, увеличенному на величину передаточного отношения подвижной системы, а реакция опоры, вызываемая весом подвижной части, пропорциональна весу подвижной системы, уменьшенному на величину ее передаточного отношения, то реакция опоры от натяжения струны значительно превышает реакцию опоры от веса подвижной системы.

Поэтому для стабилизации осевого положения струны конструкция подпятника выбрана такой, что его внутренняя рабочая грань 12 расположена параллельно оси прибора и составляет угол 90 с плоскостью основания опоры 5,(фиг. 2).

При указанных особенностях конструкции подпятника 4 радиальное смещение струны ограничено величиной допуска на pasMejf по диаметрам опоры и подпятника.

При изменении угла 90 в сторону увеличения смещение оу-руны увеличивается, при уменьшении смещение не изменяется, но увеличивается удельная нагрузка на опору,

По аналогичным соображениям выбрана и конструкция опоры с той лишь разницей, что основание J3 опоры 5 расположено перпендикулярно оси приборов. При этом внешняя грань 11 опоры 5 расположена под прямым углом к внешней рабочей грани 14 подпятника 4, Так же, как и в предыдущем случае, увеличение этого угла вызьшает увеличение смещения струны, а уменьшение способствует увеличению удельной нагрузки на опору.

Кроме этого, расположение внешней рабочей грани подпятника наклонно под углом 75-85 к оси прибора способствует лавинообразному изменению зазора между подпятником и опорой по окружности от точки их соприкосновения в момент отклонения подвижной системы от горизонтального положения, что непосредственно уменьшает возможность затирания подвижной системы.

Увеличение угла наклона рйбочей грани Подпятника, например, до 90° приводит к недопустимому увеличению погрешности прибора, появляющейся за счет неопределенности места касания опоры на подпятнике, которое перемещается радиально в зависимости от угла смещения инерционной маесы.

39665

Уменьшение угла наклона до вели- . чины менее способствует увеличению удельной нагрузки в точке касания опоры и подпятника, что также 5 плохо.

Однако изменение угла наклона в пределах технического допуска на величину, например, 5 не вызьтает практически заметных недостатков в 10 работе прибора, так как оптимальный размер угла наклона выбран с учетом не менее чем трехкратного запаса по отношению к углу смещения подвижной части, который находится в пре- 15 делах 2-3,

Достоинством предлагаемого сей- смоприемника является реальное обес- печение его работоспособности за счет применения кольцевой ножевой опоры новой конструкции при оптимальном ее взаимном расположении по отношению к деталям прибора.

Уменьшение радиальных смещений струны до технологически возможных 5 пределов повьшает стабильность по чувствительности и фазовым характеристикам прибора при его повороте вокруг горизонтальной оси.

I

30

Экономическая эффективность лредлагаемого сейсмоприемника определяется повьшением надежности его работы при эксплуатации за счет отсутствия условий для затирания подвижной системы, а также повьпиением процента годных приборов при изготовлении за счет ослабления требований по номинальному совпадению диаметров опоры и подпятника.

40,

Формула изобретения

Сейсмоприемник, содержащий кор- пус, инертную массу, закрепленную на рычаге, снабженном кольцевой ножевой опорой с основанием и рабочей гранью в виде конической поверхности, подпятник с наружной и внутренней гранями, причем наружная грань вьшолнена в виде конической

поверхности, жидкостный демпфер и преобразователь, соединенный с инертной массой посредством струны, о т- личающийся тем, что, с целью повьш ения стабильности сейсмоприемника по чувствительности путем уменьшения радиальных смещений струны, угол наклона образующей конической поверхности наружной грани подпятника к оси выбран в пределах 75- 85, угол наклона образующей конической поверхности рабачей грани опоры выбран в пределах 5-15, внутренняя грань подпятника выполнена в виде цил.индрической поверхности, а основание кольцевой ножевой опоры перпендикулярно оси рычага.

. Изобретение относится к приборостроению. Предлагаемый пьезоэлектрический сейсмоприемник автоматически ориентируется по направлений силы тяжести при поворотах Корпусй за счет использования кольцевой ножевой опоры 5 и подпятника 4 и предназначен для использования в протяженных шланговых сейсмоприемниках системах, в особенности при работе на мелково- дье. Повышение стабильности сейсмо- приемннка по чувствительности достигается за счет уменьшения радиальных смещений струны 2, Что обеспечиваетг ся выбором такой геометрии опоры 5 и подпятника 4, что рабочие грани подпятника 4 и опоры 5 перпендикулярны друг другу, в то время как наклон рабочей грани опоры к оси прибора выбирается в пределах 5-15. Это обеспечивает, с одной стороны, отсутствие затирания и заклинивания опоры в подпятнике даже при несовпадении их рабочих радиусов, а с другой - отсутствие сползания опоры под действием силы тяжести при интенсивных колебаниях. 2 ил. g (Л .t

V

.2 rU4

6

;)

.

Составитель М.Спасский Редактор Н.Рогулич Техред Л.Олейник Корректор Е.Рошко

Заказ 3393/47 Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4