Устройство для создания в почве поперечных акустических волн Советский патент 1987 года по МПК G01V1/53 

Изобретение относится к устройствам для создания в почве поперечных акустических волн, используемым, в частности, в сейсмической разведке. Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности путем увеличения частоты повторения силовых воздействий и распшрение диапазона условий применения устройства

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - рабочий узел; на фиг.З и 4 - то же, поперечный разрез соответственно в рабочем и транспортном положениях; на фиг.З - каркас, вид в плане; на фиг.6 - элемент- мишень, вид в плане; на фиг.7, 8и9- жесткий рычаг с ударной массой в нижнем, верхнем и среднем положениях соответственно; на фиг. 10, 11 и 12- силовой цилиндр с клапаном в разных фазах работы.

Устройство для создания поперечных волн включает элемент-мИшень 1 прямоугольной формы с отверстием в центральной части (фиг.6). Указанный элемент-мишень может представлять собой систему, выполненную из жестко соединенных между собой металлических балок и имеющую поверхность контакта 2, укладываемую на грунт. Элементы 3 сцепления, представляющие собой зубцы или. выступы, могут быть вьтолнены на поверхности наложения элемента-мишени с целью увеличения коэффициента сцепления последнего с почвой. На двух внутренних противолежащих стенках 4, 5 (фиг.З) элемента-мишени, перпендикулярных поверхности контакта 2, смонтированы металлические пластины 6. В пластинах 6, воспринимающих удар, предусмотрены амортизирующие элементы 7, выполненные из полиуретана. Устройство включает также жесткий рычаг 8, образованный двумя удлиненными элемен-. тами 9, каждый из которыэс одним концом соединен с массой 10„ а противоположными - между собой посредством цилиндрической детали 11 Ось 12, жестко связанная с рычагом 8, проходит через оба элемента 9 и цилиндрическую деталь 11. Устройство включает также платформу 13, образованную пластиной 14 (фиг.З) и двумя кронштейнами или боковинами 15, 16 (фиг. 2) перпендикулярными пластине 14 и жестко соединенными с последней. На конце, противоположном пластине 14, обе

0

боковины имеют круглые гнезда для двух дисков 17 -(фиг.2), выполненных из какого-либо амортизирующего материала (например, полиуретана), причем

в центре каждого диска также вьшолне- но отверстие, в которое входит один конец оси 12, На пластине 14 смонтирован зубчатый венец 18, способный поворачиваться относительно кольце- вого кронштейна 19 (фиг.З) при помощи шарикоподшипников (не показаны). Кольцевой кронштейн 19 является частью первой жесткой рамы 20, включающей в себя также (фиг.8, 4 и 5): узел, образованный двумя балками 21 и 22, концы которых жестко соединены при помощи двух других балок 23, 24, а средние части - при помощи еще двух балок 25, 26 (кольцевой кронштейн 19 крепится к балкам 25 и 26); две балки 27, 28, параллельные балкам 23, 24 и соединенные с последними посредством деталей в форме усеченного

г конуса 29, вьшолненных их какого-либо амортизирующего материала.

Четыре трубчатые колонны 30 жестко,

связаны с концами двух балок 27, 28

I

и установлены перпендикулярно плосд кости последних. Вторыми концами эти четыре колонны жестко связаны с второй жесткой рамой 31 прямоугольной формы, образованной параллельными жесткими балками 32 и 33, жестко связанными между собой двумя трубчатыми перегородками 34, 35 (фиг.2, 3) посредством соединительных деталей 36. Две жесткие рамы 20 и 31 и четыре, колонны 30 образуют жесткий каркас.

Жесткие балки 32, 33 нижней жесткой рамы включают каждая (фиг.4) первую опорную перегородку 37 и вторую опорную перегородку 38, установленную перпендикулярно первой. Деформируемые элементы 39, .представляющие собой, например, емкости из эластичного материала, заполненные сжатым воздухом, установлены, с оДной стороны, в двух различных местах каждой из опорных перегородок 37 и, с другой стороны, на верхней поверхности элемента-мишени 1 в четырех углах последнего (фиг.6), образуя таким образом первое эластичное соединение между элементом-мишенью и каркасами в первом направлении. Такие же деформируемые элементы 40 (фиг.4) укреплены, с одной стороны, в двух различных местах каждой из опорных пере5

0

55

городок 38 и, с другой стороны, примыкают к опорным стенкам 41, установленным параллельно ударным пластинам 6 элемента-мишени и жестко соединенным с последним с тем, чтобы образовать второе эластичное соединение между элементом-мишенью и каркасом в направлении, параллельном плоскости поворота массы и -перпендикулярном первому направлению. Закрытые чехлами цепи 42 (фиг.2) закреплены, с одной стороны, на элементе- мишени и, с другой стороны, на второ жесткой раме 31, чтобы ограничивать вертикальное расширение деформируемых элементов 39, когда они держат на весу элемент-мишень 1. Торсионные штанги 43 установлены нижней жесткой рамой 31 и упорными деталями 44, предусмотренными на элементе-мишени с тем, чтобы препятствовать любому смещению последнего в направлении, перпендикулярном плоскости поворота рычага (оси автомобиля).

Нижняя жесткая рама снабжена двумя деталями 45 крепления (фиг.З, 4), неподвижно укрепленными в средней части балок 32, 33. С этими деталями крепления соединены штоки двух домкратов 46 (приводные средства). Между стенками деталей 45 крепления и опорными пластинами 41 могут быть установлены амортизирующие элементы 47 (фиг.4), ограничивающие боковое смещение элемента-мишени относительно нижней жесткой рамы 31 и чрезмерную деформацию средств соединения (деформируемых элементов 39, 40). Корпусы обоих домкратов соединены с шасси 48 автомобиля. Автомобильная гидравлическая система (не показана) обеспечивает питание домкратов жидкостью под давлением. Четыре муфты

49, смонтированные на шасси 48, обер- . рычага, симметричных относительно

печивают направление четырех колонн 30, когда домкраты 46 приведены в действие.

Кроме того, устройство включает в себя зубчатое колесо 50, входящее в зацепление с зубчатым венцом 18 и приводимое во вращение двигателем 51, смонтированным на верхней жесткой раме 20.

Средство управления жестким рычагом 8 включает: три зубчатых колеса 52 (фиг.З, 4), жестко связанных с цилиндрической деталью 11; три цепи 53, надетые на три зубчатых коле50

55

продольной плоскости автомобиля, м са находилась бы в нижнем положени в контакте с одной из ударяемых пл тин 6 элемента-мишени или с соотве ствующим амортизирующим элементом С другой стороны, длина рычага 8 п бирается таким образом, чтобы все перемещения массы 10 вписались вну объема, ограниченного каркасом и ш си автомобиля.

Угол, образуемый рычагом 8 верт калью в верхнем положении можно и менить с тем, чтобы регулировать с удара. В соответствии с предпочти0

5

0

5

0

5

0

са 52 и связанные одним своим концом со штоком 54 домкрата 55, корпус которого смонтирован на оси 57. В пластине 14 пластформы выполнено отверстие 58 (фиг. 5) для прохода корпуса домкрата 55. Предусмотрены также два подшипника 59, в которых установлена ось 57, связанная с корпусом 56.

Внутри корпуса 56 домкрата 55 (фиг.10-12) на шток 54 жестко насажен клапан 60, сечение которого меньше внутреннего сечения корпуса. Между клапанами 60 и нижним концом корпуса,,, где шток 54 соединен с цепями 53, установлен свободный поршень 6.1, способный перемещаться внутри корпуса домкрата и обеспечивающий при этом герметичность. В верхней крьш1ке корпуса домкрата выполнено гнездо 62, сечение которого меньше сечения клапана и в котором клапан упирается при полном вьщвижении штока 54. В гнезде 62 предусмотрена выемка 63, сообщающаяся с упоминавшейся гидравлической систе ыой посредством трубки 64. Свободный поршень может перемещаться из первого положения в нижнем конце корпуса 56 (фиг.10) во второе положение, в котором он прижимается к клапану 60, находящемуся в контакте с гнездом 62 (фиг.11, 12). Две трубки 65 и 66, выходящие соответственно в противолежащие концы корпуса домкрата и также сообщающиеся с гидравлической системой, обеспечивают подачу жидкости под давлением внутрь домкрата для свободного перемещения поршня из одного его крайнего положения в другое.

Размеры платформы 13 и длина жесткого рычага 8 соответствуют размерам клетки и размерам элемента-мишени с тем, чтобы в обоих положениях оси 12

рычага, симметричных относительно

продольной плоскости автомобиля, масса находилась бы в нижнем положении в контакте с одной из ударяемых пластин 6 элемента-мишени или с соответствующим амортизирующим элементом 7. С другой стороны, длина рычага 8 подбирается таким образом, чтобы все перемещения массы 10 вписались внутрь объема, ограниченного каркасом и шасси автомобиля.

Угол, образуемый рычагом 8 вертикалью в верхнем положении можно изменить с тем, чтобы регулировать силу удара. В соответствии с предпочти5131

ельным вариантом осуществления изобетения изменение угла поворота массы беспечивается путем разделения седла лапана 60 и стенки корпуса домкрата. ля его перемещения из первого положе- ия в верхнем конце корпуса домкрата о второе заранее определенное полоение, обозначенное упором, установенным на боковой стенке корпуса, используются гидравлические средства. Первое положение соответствует максимальному углу поворота, а второе - минимальному. Например, эти углы могут равняться соответственно 117 и 88. Можно также выбрать любое положение внутри этого углового сектора путем перемещения седла до определенного промежуточного положения и его механической блокировки при помощи стопоров соответствующих размеров.

В соответствии с другим вариантом изобретения максимальный угол поворота жесткого рычага 8 можно изме нять добавляя (или убавляя) одно или несколько звеньев в цепи 53.

Устройство работает следующим образом.

По прибытии автомобиля на место приводят в действие два домкрата 46 с тем, чтобы перевести жесткий каркас из его верхнего положения (второе положение) в его нижнее положение (первое положение), в котором элемент-мишень 1 прижат к поверхности земли. Предпочтительно создавать в обоих домкратах такое гидравлическое давление, чтобы часть веса автомобиля давила на элемент-мищень в рабочем положении для обеспечения хорошего акустического контакта.

Приводят в действие мотор 51 с тем, чтобы повернуть платформу и установить плоско ;ть поворота рычагов в первое положение (фиг.4 и 7). Пока

рычаг 8 находится в нижнем положении, масса 10 находится в контакте с амортизирующим элементом 7 одной из ударяемых пластин 6 элемента-мишени. Шок 54 домкрата 55 находится в вытянутом положении (фиг.10), когда клапан 60 упирается в свободный порщень 61 а занимающий свое первое положение в нижней части корпуса 56 домкрата. По трубке 65 подают жидкость под давлением с тем, чтобы перевести поршень 61 в его второе положение. При перемещении порщень увлекает с собой

6326

Ю1апан 60 и шток 54 домкрата, в результате цепи 53 натягивают и поворачивают жесткий рычаг в его верхнее положение (фиг.8), в котором клапан

упирается в седло 62, а свободный поршень 61 прижат к клапану (фиг. 1 1).

В трубке 66 создают высокое гидравлическое давление и одновременно создают более слабое гидравлическое

давление в трубках 64 и 65, в результате чего кхгапан 60 прижимается к седлу 62, а свободный поршень пере- . мещается в свое первое положение (фиг.12).

5 Через трубку 64 в выемку 63 седла 62 подают жидкость, давление которой выще давления в корпусе домкрата между свободным поршнем 61 и клапаном 60, клапан несколько отходит от сво0 его гнезда 62. В результате происходит уравновешивание давления жидкости по обе стороны клапана. Так как сечение клапана меньше внутреннего сечения корпуса 56 домкрата, жидкость

может свободно перетекать с одной стороны клапана на другую. В результате тормозящая сила домкрата 55 при выдвижении его штока практически равна нулю, что позволяет массе свободно упасть вниз в свое нижнее положение, в котором она сталкивается с ударяемой пластиной 6. Под действием бокового удара,в элемент-мишень в почву передаются поперечные сейсми- 5 ческие волны. Деформируннциеся соединительные средства, образованные надутыми мешками 39, 40, препятствуют . тому, чтобы удары, наносимые по элементу-мишени, передавались жесткой 5 клетке и шасси автомобиля.

Дпя создания в почве сейсмических поперечных волн с противоположной полярностью приводят в действие мотор 51 ДПЯ поворота платформы 13 на 45 180° до положения, симметричного положению, представленному на фиг.З, где масса находится в контакте с другой ударяемой плитой 6 или ее амортизирующим элементом, и повторяют опи- 50 санные операции с рычагом 8 и его подъемным домкратом 55.

После окончания исследований и получения данных сейсмической раз- ведки в одном месте приводят в действие приводные средства (домкраты 46) для того, чтобы установить каркас в верхнее положение (фиг.1), пос0

7 13

ле чего автомобиль готов к переезду на новое место исследований.

Целесообразно оборудовать устройство системой контроля, обеспечивающей автоматическое выполнение различных перемещений каркаса и жесткого рычага. Кроме того, можно заменить воздушные мешки 40 (фиг.4) мехами, заполненными сжатым воздухом, боковая стенка которых может деформироваться, а ось сориентирована параллельно плоскости поворота жесткого рьиага.

Использование изобретения позволяет увеличить частоту повторения силовых воздействий и применить устройство в условиях, когда ограничено пространство для подъема и сбрасывания ударной массы.

Формула изобретения

1. Устройство для создания в почве поперечных акустических волн, содержащее транспортное средство, элемент-мишень, имеющий поверхность контакта с почвой и две боковые ударные поверхности, перпендикулярные поверхности контакта и противолежащие одна другой, ударную массу, закрепленную на свободном конце жесткого рычага, выполненного с возможностью качания в вертикальной плоскости относительно поворотной платформы, средства поворота жесткого рычага с ударной массой, при этом элемент-мишень посредством деформируемых средств соединен с нижней частью жесткой рамы, связанной с шасси транспортного средства и выполненной с возможностью перемещения относительно шасси транспортного средства, жесткий рычаг установлен на поворотной платформе с возможностью контакта ударной массы в нижнем ее положении с ударными поверхностями, и средства поворота платформы между двумя противоположными положениями, отличающееся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности путем увеличения частоты повторения силовых воздействий и расширения диапазона условий применения , жесткая рама образует нижнюю часть пространственного каркаса, в верхней части которого закреплена

28

поворотная платформа, при этом боковые ударные поверхности выполнены на внутренних стенках элемента-мишени, а ударная масса закреплена с возможностью перемещения в пределах шасси транспортного средства и пространственного каркаса.

2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что пространственный каркас содержит четыре колонны- и жестко связан со штоками двух силовых цилиндров, закрепленных на шасси транспортного средства и подсоединенных 5, гидравлической системе.

3. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что средства поворота платформы содержат колесо с зубчатым венцом, связанное с двигателем и укрепленное на поворотной

платформе, снабженной пластинами- кронштейнами, причем ось поворота жесткого рычага закреплена на пласинах-кронштейнах посредством дисков из деформируемого материала.

4.- Устройство по п.2, отличающееся тем, что средство поворота жесткого рычага содержит укрепленный на поворотной платформе силовой цилиндр, по меньшей мере одну цепь, связанную с зубчатым колесом, жестко соединенным с осью поворота жесткого корпуса рычага, и закрепленную концом на штоке силового цилиндра, снабженного клапаном, выполненным с возможностью перемещения в силовом цилиндре между двумя крайними положениями, соответствующими крайним положениям жесткого рычага, при этом в силовом цилиндре между

клапаном и ближайшим к цепи торцом цилиндра размещен подвижный относительно штока и клапана поршень, а гидравлическая система связана с ци- линдром и снабжена средствами прерывистой фиксации клапана со штоком в верхнем и нижнем крайних положениях.

50

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что средства прерывистой фиксации клапана со што- : ком содержат седло клапана, диаметр которого меньше диаметра клапана, причем седло снабжено внутренней выточкой, связанной с гидравлической системой.

г 3

Изобретение относится к устройствам для создания в почве поперечных 5/ /У/ f /vy /// 7/7 / / W / - /И /И /w fif/- // tf 7 /xl /Х/ W // //ji / / cfJt/e.l акустических волн, используемым в сейсморазведке. Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности путем силовых воздействий и расширение диапазона условий применения. Устройство для создания в почве поперечных акустических волн содержит элемент-мишень 1, жесткий рычаг 8 и средства управления, которые смонтированы на жестком пространственном каркасе, соединенном с направляющими средствами, укрепленными на шасси автомобиля 48. Ударные стенки элемента- мишени 1 размеш;ены с его внутренней стороны, а средства управления сконструированы таким образом, что все перемещения ударной массы 10 происходят внутри пространственного каркаса. 4 з.п. ф-лы, 12 ил. i СО см

фиг. 2

7

X

6 7

55 50 27 29 29 23

(риг.З

29 29 27 51

5В 23

30

ФигЛ

3ff

J9

I

3ff

J и

J -1

m

Ы

m

Ш

3S

po

г

tfuf.S

В

6255

53 5J 53 Фиг. 11

53 53 S3 (DU2.1Z.

фиг. 10

Составитель Н.Чихладзе Редактор М.Келемеш Техред Л.Олейник Корректор А.Ильин

Заказ 1907/58 Тираж 731Подписное

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