Автоколебательный источник сейсмических сигналов Советский патент 1992 года по МПК G01V1/155 

ватель вращательного движения в поступательное.

Недостатком данного источника является относительная сложность конструкции, дбусловленная наличием гидросистемы, включающей гидростанцию с приводом и элементами автоматики, золотниковые распределительные и предохранительные элементы, систему трубопроводов, силовые гидроцилиндры. Использование в качестве энергоносителя масла требует поддержания его температуры в определенных пределах. Последнее обстоятельство затрудняет эксплуатацию источника при низких температурах, значительно увеличивает время для подготовки его к работе и снижает КПД. При резком перепаде температур образуется конденсат. Замерзание последнего может приводит к отказу системы. Кроме того, золотниковая распределительная система требует тонкой очистки масла, не допускает образования воздушных подушек и закипания масла. Регулирование давления в системе осуществляется изменением расхода, что неэкономично и снижает КПД системы. Перемещение штока гидроусилителя обеспечивается от управляющего звена вариатора, что обусловливает приложение к этому звену дополнительной нагрузки и, следовательно, вносит погрешности в его текущее расположение. Это также снижает КПД..

Цель изобретения - упрощение конструкции, расширение диапазона рабочих температур и повышение КПД источника.

Поставленная цель достигается тем, что автоколебательный источник сейсмических Сигналов, содержащий реактивную массу, установленную на излучающей платформе посредством упругих элементов, привод для резонансной раскачки с механическим вариатором скорости, ведомое и управляющее звенья которого кинематически связаны с реактивной массой, и преобразователь вращательного движения в поступательное, снабжен пружиной растяжения - сжатия, вариатором с направляющим элементом и двуплечим синусным рычагом, причем пружина растяжения - сжатия связана соосно одним концом с реактивной массой, а другим с преобразователем вращательного движения в поступательное: синусный рычаг одним плечом связан с реактивной массой, а другим - с управляющим звеном вариатора, при этом направляющий элемент вариатора соединен с корпусом ведущего звена и обеспечивает возможность его радиального смещения.

Таким образом, перемещение реактивной массы приводит к изменению положения управляющего звена механического вариатора скорости. До тех пор, пока управляющее звено вариатора смещено в одну сторону от своего начального положения (в это время реактивная :масса также смещена в одну сторону от своего среднего положения), ведомое звено вариатора накапливает

0 поворот одного знака, а пружина растяжения - сжатия накапливает деформацию. Ее деформация пропорциональна разности перемещения ведомого Эвена передаточного механизма и реактивной массы. Когда сила

5 упругости пружины совпадает с направлением перемещения реактивной массы, совершается положительная раскачивающая работа и происходит раскачка системы. На чертеже изображен автоколебатель0 ный источник сейсмических сигналов.

Источник излучающую- Ллатформу 1, реактивную массу 2, упругие регулируемые элементы 3, механический вариатор скорости, включающий ведущее

5 звено 4, ведомое звено 5, управляющее звено б. Последнее связано двумя синусными рычагами 7 и 8 с реактивной массой 2. Ведомое звено вариатора через редуктор 9 и зубчато-реечную передачу 10, 11 посредст0 вом толкателя 12 связано с пружиной 13 растяжения-с5катия. Последняя установлена на реактивной массе. Ведущее звено снабжено направляющим элементом 14. Устройство работает следующим образом. лг

При движении реактивной массы, например, вниз управляющее звено 6 смещается вправо. Передаточное отношение редуктора Э.подобрано так,-что раскачиваемый конец пружины 13 движется вверх. Нижнее положение массы 2 .соответствует крайнему правому положению управляющего звена 6. При движении массы вверх пружина 13 начинает, совершать положительную работу, и это происходит на протяжении всего перемещения массы вверх. При возвращении массы из верхнего положения в среднее пружина опять совершает отрицательную работу. При этом положительная

0 работа пружины значительно превышает ее отрицательную работу. При совершении отрицательной работыэнергия не теряется, а накапливается в виде потенциальной энергии деформации пружины.

5 Дли раскачки реактивной массы из состояния покоя ведущее звено 4 вариатора выполнено с возможностью смёддения его оси. Если в начальный момент ось вращающегося звена сместить относительно общей оси шариков управляющего звена б, напри5171292мер, вправо, то ведомое звено 5 получит вращение, а пружина растяжения-сжатия: начнет накапливать деформацию, напри-. мер, будет сжиматься. В результате реактивная масса начнет перемещаться вверх, а5 управляющее свено пойдет влево, что приведет к дополнительному накоплению деформации пружиной растяжения-сжатия, т.е. система придет в движение. Уравнение движения реактивной массы10 в предложении, что диссипация энергии отсутствует. будет .(1) (. СП1р й/ : где tif СП-жесткость упругой подвески: , М ИЯ СхКоТИЯ ( X - текущее смещение реактивной маеС. Угловая скорость ft) 5 ведомого звена ва- 25 риатора определяется из соотношения ((ГЛ где Г5 - радиус ведомого звена вариато.ра; UJ4 - угловая скорость ведущего звена вариатора: /э-текущее смещение общей оси шариков, а линейная скорость vi2 его толкателя 12 будет V12 tWsU,(3),

где u - передаточное отношение редук-Освободимся от интеграла в правой чатора 9 и зубчато-реечной передачи 10, 11 сти: (коэффициент преобразования пёремеще- лс .

я)-x + ftjgx-j8x a(8)

Текущее смещение/э общей оси шари-..

ков управляющего звена 6 вариатора и осиХарактеристическое уравнение будет:

ведущего звена 4 будет

p pbH-kx, .; (4) 0гЗ+а г-Д 0(9)

где рь-начальное смещение, когда ре-Уравнение третьей степени имеет три

активнаГмасса находится в покое; ОР интересует случай, когда возk-передаточноеотношениедвуплечего „можны незатухающие колебания, т.е. когда

синусного рычага-55уравнение (9) имеет комплексные корни. В

X - текущее смещение реактивной мае- , случае один корень будет веществен,ным, а два других - сопряженные мнимые: сы. , , . . .,

Учитывая (2), (3), (4), получим перемещение толкателя 12:Г1 U V, 30 40 26 V xi2 J viadt, . гпо опама IМС t BUCfNIni „;,.. ИЛИ, xi2 .ом и - -2-1(5) rs „ . Деформация пружины растяжения-ежаA«xt2-x, а сила деформации F С(Х12 - Х), где с - жесткость пружины растяжения... JL(aMu t4- 5 i /xdt-x) /п . mrsTS о Введем обозначения; : с Ш4 ц д, д. л. m Г5 , rs m . . ni ., Тогда уравнение движения примет вид X+ft;ex at-f/5/xdt(7)

r2.3 -(u-fv)±l-(u-v)

/±iy;

3

u Y-g +Vg +p : g -ft/1 ; r . , ,(O HOJ

g Y-g-Vg +p ; .

Общее решение уравнения (8) без правой части будет:

+(С2 sinyt +C3cosyt)e

(11)

Первое слагаемое при t - со стремится к нулю, когда ri О, т.е. и -ь v О и -v.

С учетом (10) получим

0.ft О

В результате уравнение движения реактивной массы должно быть

X +а;ёх +)8х а

(12)

гдеуЗ 0.

Это соответствует такому движению, когда наращивание деформации пружиной растяжения-сжатия в начальный момент приводит к смещению реактивной массы и, следовательно, управляющего звена вариатора скорости в направлении увеличения ро (начального смещения оси ведущего звена 4, необходимого для возбуждения колебаний).

Из формулы (11) следует, что при решение будет периодическим и возрастающим. Это требование равносильно условию

U + V О, что опять приводит к уравнению (12).

Случай чисто мнимых корней ( и + v 0) имеет место при условии q.0,. Последнее имеет физический смысл при учете диссипации энергии в системе.

Общее решение уравнения (12) будет:

+(c2Sln t+C3cosyt)e + +ft (13)

При нулевых начальных условиях:

t О, хо О, хо О, хо 0,

С15 С2 сз 5 О, если )8 i О И С1 С2 сз О, если О, т.е. возбуждение имеет место, если в начальный момент РО . Если же ро - О, то возбуждение отсутствует.

Из уравнений (11), (13) следует, что амплитуда определяется параметрами ci, С2, сзПоследние находят из начальных условий: хо, Хо, хо, t О и зависят они от величин:

/ а РО

(й«),().

Следовательно, изменение угловой скорости ведущего звена вариатора будет приводить к изменению амплитуды раскачки.

Изменение частоты колебаний, как и в прототипе, может быть осуществлено путем регулировки жесткости упругих элементов. Люфты передаточных механизмов и проскальзывание фрикционной пары вариатора будут влиять на процесс раскачки. Это влияние сведется к снижению КПД раскамки, поскольку основная характеристика источника - рабочая частота определяется значением у.

().

Люфты в момент реверса могут приводить к ударам. Однако эти удары передаются на реактивную массу только через пружину 13, Удар порождает колебания с бесконечным спектром частот, а реактивная масса

выделяет лишь частоту, равную собственной. Остальные частоты поглощаются источ-. ником как фильтром частот.

Введение пружины растяжения-сжатия и выполнение указанных связей вариатора с реактивной массой дают следующие положительйые результаты: упрощение конструкции вследствие исключения гидросистемы со всеми ее недостатками (непостоянство расхода при

перепаде температур, наличие утечек, необходимость тонкой очистки масла, образование воздуЩных подушек и конденсата, а также возможность его замерзания при отрицательных температурах; нечувствительность к резкому перепаду температур; исключение системы стабилизации температурм масла и значительное сокращение времени подготовки источника к работе; повышение КПД системы. Последнее связано

с тем, что регулирование давления в гидро-. системе осуществляют изменением сечения сливной магистрали, при этом энергия сливаемой жидкости входит в составляющие потерь. Повышается степень автономности источника.

Формула изобретения Автоколебательный источник сейсмических сигналов содержащий реактивную массу, установленную на излучающей платформе посредством упругих элементов, привод резонансной раскачки с механическим вариатором скорости, ведомое и управляющее звенья которого кинематически связаны с реактивной массой, и преобразователь вращательного движения в поступательное, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, расширения диапазона рабочих температур и повы,шения КПД источника, он снабжен пружинбй растяжения-сжатия и двуплечим синусным рычагом, а вариатор - направляющим элементом, причем пружина растяженмясжатия связана соосно одним кбнцом. с реактивной массой, а другим - с преобразователем вращательного движения в поступательное, сиЕнусный рычаг одним плечом связан с реактивной массой, а другим - с

0 управляющим звеном вариатора, при этом направляющий элемент вариатора соединен с ведущим звеном с возможностькз его радиального смещения.,

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для возбуждения сейсмических волн в горных породах. Цель изобретения - упрощение конструкции, расширение диапазона рабочих температур и повышение КПД источника. Привод резонансной раскачки колебательной системы выполнен в виде механического вариатора скорости, упруго- кинематически связанного с реактивной массой и получающего энергию от источника вращения. 1 ил .СОсИзобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для возбуждения сейсмических волн в горных породах.Известна вибрационная машина, содержащая упругую подвеску, вибратор, систему регулирования приведенной жесткости упругой подвести за счет бесступенчатых передаточных механизмов, выполненных в виде вариаторов. В данной машине раскачка осуществляется установленным на подвижной раме вибратором. Машина позволяет регулировать амплитуду и форму колебаний.Недостатком машины является невозможность реализации наиболее экономичной авторезонансной раскачки колебательной системы. Следствием этого является низкий механический КПД, что для многотоннажных.виброисточников приводит к большим энергозатратам. Для автономно работающих источников в полевыхусловиях энергопотребление представляет собой один из важнейших критериев.Известен также источник с возможностью резонансной раскачки, включающий электродинамический вибратор, вибросфе- образователь, усилители, (фазовращатель, усилитель мощности.Недостатком этого источника является значительная сложность реализации низкочастотных колебаний и невозможность создания достаточно больших раскачивающих усилий.Наиболее близким к предлагаемому является вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий, реактивную массу, установленную на излучающей платформе посредством упругих элементов, привод для резонансной раскачки с механическим вариантом скорости, ведомое и управляющие звенья которого кинематически связаны с реактивной массой, и преобразо-юЧ)м ю

в 1