Способ образования механических колебаний Советский патент 1975 года по МПК G01V1/14 

1

Изобретение относится к способам получения механических колебаннй для сейсморазведки, строительной технологии забивки свай, уплотнения грунта бетона и ряда других примепений.

Известны два принципиально отличных способа образования колебаний: использование энергии взрыва и кинетической энергии, накопленной и разгоняемой массы, например надающей бабы (механический, паровой молот) .

Однако ни тот, ни другой способ не дают возможности регулировать длительность импульса п других параметров удара и имеют низкий к. п. д.

Для повышения к. п. д. формируют электрический пмнульс с помощью электрического, электромаш ;ппого или другого накопителя и подают па электромеханический, например электродинамический импульсный преобразователь, в котором осуществляют прямое электродинамическое преобразование электрического импульса в импульс силы, приложенный между объектом, например опорным элементом, для передачи сейсмического импульса земной коре, i размещенной над ней инертной массой. Импульс силы образуют непосредственно в момент прохождения электрического импульса, без промежуточного преобразованпя электрической эпергии в кпнетическую энергию разгоняемой массы. При этом механический, в частности сейсмический, удар осуществляют несколькими синхронно работающими устройствами.

Преимущества предлагаемого способа образования механического колебания заключаются в следующем.

1. Простота конструкции и высокая надежность применяемых устройств.

2. Возможность получения механического импульса с любыми требуемыми параметрами. Амплитуда меняться от микроимпульсоБ, например для граверных работ, до сверхмощных импульсов в сотни и тысячи

топи, например для сейсмических исследований или забивки свай - оболочек большого дпаметра.

Длительность и частота повторения импульсов могут быть любыми в зависимости от потребностей.

3.Возможность регулирования параметров импульса в процессе работы позволяет установить оптимальпый режим для каждого -;онкретного случая, обеспечивающий, например,

макс мальную скорость забивки сваи или избирательное обнаруживание определенных геологических структур в сейсморазведке.

4.Исключепие этапа преобразоваппя энергпи Б кипетическую энергию разгоняемой мас.мы упрощает конструкцию устройств, ионышает к. п. д., снижает шумность, устраняет разрушающее действие удара, например, на опорный элемент при сейсморазведке или на сваю при ее забивке.

5.Импульсный характер работы устройств позволяет в десятки и сотни раз повысить плотность тока в обмотках в сравнении с длительно допускаемой. При этом в малых габаритах устройств и небольшом весе могут быть реализованы очень большие мошиости i усилпя.

6.Амплитуда удара, получаемого прямым электродпнамическим преобразоваиием электрического импульса, почти не зависит от жесткости объекта обработки, благодаря чему ударные процессы в вяэкпх и упругих средах (например, забивка свай в глинистые грунты) будут столь же эффективны, как и в жестких средах.

7.По предлагаемому способу могут применяться одновременно несколько синхронно работающих устройств, что открывает новые возможности, например, для забивки особо крупных свай-оболочек, для сейсморазведки методом плоского фронта и пр.

На чертеже показан пример схемы реализации описываемого способа применительио к сейсморазведке.

Сиособ осуществляется с помошью источника 1 электрической энергии, зарядного вентиля 2, накопителя 3 электрической энергии, разрядного вентиля 4, обмотки 5 статора и обмотки 6 якоря электромеханического преобразователя, инертной массы 7 и опориого элемеита 8.

Накопитель 3 заряжается от источника 1 электрической энергии через зарядный вентиль 2. В качестве накопителя 3 может быть применена конденсаторная батарея, магнитный или эле-ктромашинный накоиитель энергии. В заданные моменты времени иутем открытия разрядного вентиля 4 энергия, запасенная в накоиителе 3, разряжается в виде коротких импульсов тока на обмотки 5 и 6 электромеханического преобразователя. Взаимодействие токов, протекающих в этих обмотках, проявляется в виде механической силы F, иередаваемой через оиорный элемент 8 на поверхность земли. Сила «отдачи передается

обмоткой 5 статора инертной массе 7. В качестве электрол еханического преобразователя может быть применен двухобмоточный электродинамический преобразователь 5, 6 или другой, например, электромагнитный или электростатический.

Таким образом, предлагаемый способ образования колебаний заключается в накоплении электрической энергии в накопителе 3, формировании за ее счет электрического импульса

и преобразовании его в механический импульс. Преобразование электрического импульса в механический удар осуществляется непосредственно в момент прохождения электрического импульса, без промежуточиого преобразования электрической энергии в кинетическую энергию разгоняемой массы.

Целесообразным сочетанием параметров накопителя, обмоток 5 и 6 электромеханического преобразователя и коммутации цепей с помощью вентильных элементов, например разрядного вентиля 4, можно сформировать электрический импульс любых требуемых параметров. При прямом преобразовании такого

электрического импульса в механический удар обеспечивается по.тучение механического импульса (удара) любых требуемых параметров, (длительность, амплитуда, частота следования импульсов). Параметры импульса

могут регулироваться в процессе работы для каждого конкретного процесса.

Предмет изобретения

Способ образования механических колебаний, например, для сейсморазведки, состоящий в передаче коротких механических импульсов, отличающийся тем, что, с целью

повышения к. п. д., формируют электрический импульс и иодают на электромеханический, например на электродинамический, преобразователь, в котором осуществляют прямое электродинамическое преобразование электрического импульса в импульс силы, приложенный между объектом и размещенной над ним инертной массой, иричем импульс силы образуют непосредственно в момент прохождения электрического импульса.