Устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн Советский патент 1979 года по МПК G01V1/14 

Изобретение относится к области невзрьгоны источников сейсмических колебаний механического типа. Известно устройство для возбуждейия поперечных сейсмических волн, состоящее иЗ плиты расположенной вгоризонтальной плоскости с телами пирамидальной формы, обращенными вершинами книзу, рамы, опорных стоек, инерт ной Массы, щтока цилиндра, порщня, горизонтальных направл}по1цих с цилиндрическим пружинами, находящихся внутри труб для возврата, инертной массы в средние положения воздушных подушек, цепей подвески, гидравлической системы, пневматической системы, системы электропитания и подъемного устройства 1. Недостатком этого ус1ройства является конструктивное исполнение устройства, что вызывает большие трудности при изготовлении последнего, а также трудности использования устройства в полевых условиях, особенно в осенне-зимний период. Более совершенным является устройство крутильного типа, состоятнее из плиты, расположенной в горизонтальной плоскости с набором пирамидальных ножей, обращенных вершинами книзу, вала, радиальных и упорных подшипников, инертной массы, гидравлического двигателя, системы гидравл меских каналов, электромагнитного распределителя, гидравлической системы, электрической системы, подъемного устрйоства 2. Недостатком этого устройства является ограниченность его применения, так как при его Использовании возбуждаются только волны крутильного типа, распространяющиеся под вибратором . вниз строго по оси вращения. Следовательно, осуществлять такие сложные системы наблюдения, как многократные перекрытия, этим устройством практически невозможно. Кроме того, устройство также сложно по своему конструктивному исполнению, ,рсобенно его лопастной поршень и цилиндр, что вызывает большие трудности при его изготовлении и использовании в полевых условиях. Наиболее близким по технической сущности является устройство для возбуждения сейсмических волн, содержащее плиту с узлом крепления к грунту, перпендикулярной плите вал с маховиком, двигатель и тормозное устройство 3.

Однако, наличие маховика большей массы и других особенностей конструкции не позволяет раскрзд1ивание маховика после тормржешш ДО пёрвоначальнь1х оборотов за три или шесть секунд, что исключает использование устройства в режиме накопления сигналов.

Кроме того, устройство имеет ограниченные возможности по регулированию интенсивности и частичного состава возбуждаемых сигналов.

Цель предлагаемого изобретения - обеспечение работы устройства в режиме накопления расширение диапазона регулирования интенсивности силового импульса и его формы.

Для этого в устройстве на одйом валу с маховиком, с противоположной от плиты стороны, установлен дополнительный маховик, содиненный с основнъшг маховиком через фрикционную прокладку, причем дополнительный маховик связан с двигателем, а основной маХ.ОВИК через Диаметрально расположешп 1е тормозные устройства - с плитой. Кроме того, вал выполнен с возможностью перемещения в опорах вдоль своей оси и сочленен шпоночным соединением с дополнительным маховиком ц скользящей посадкой - с основным маховиком.

На фиг. 1 изображено устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн, вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, горизонтальный разрез; на фиг. 3 - конструкция опоры маховиков устройства для возбуждения поперечных сейсми 1еских волн, вертикальный разрез.

На чертеже приняты следующие обозначения: плита 1, узел крепления с грунтом в виде ножей 2 крестообразных клиновидной формы, дополнительный маховик 3 с канавками для клинового ремня, фрикционная прокладка 4, основной маховик 5, вал 6, корпус 7 подшипника нижний, корпус 8 подшипника верхний, тормозное устройство 9, кронштейн 10 крепления тормозного устройства, стойка 11 крепления верхней части вала, рама 12 для крепления двигателя, двигатель 13, шкив 14 двигателя, клиновой ремень 15, подъемное устройство 16, болты 17 крепления корпуса подшйпшпсов нижнего, подшипник 18 роликовый двухрядный самоустанавливающийся, болты 19 крепления корпуса, шпонка 20, упорный подщипннк 21, подшипники 22 и 23 радиальные.

Устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн содержит плиту 1 (фиг. 1, 2), в которой жестко соединен узел крепления с грунтом в виде ножей 2 крестообразных клиновидной формы (фиг. .1, 2). Кроме того, к плите 1 (фиг. I, 2) крепятся мрн помощи кронштейнов 10 (фиг. 1, 2) два тормозных устройства 9 (фиг. 1, 2), установлен ные в диаметральнопротивоположном направлении по отношению к маховику 5 (фиг. 1, 12), укреплен болтами 17 (фиг. 3), корпус 1 подшипника нижний (фиг. 1, 3) в который запрессованы подшипники радиальные 22 и 23 и упорный подшипник 21 (фиг. 3). Подшипники радиальные 22 и 23 (фиг. 3) воспринимают радиальные нагрузки, которые оказывает на них вертикально установленный вал 6 (фиг. 3). Подшипник упорный 21 (фиг. 3) воспринимает нагрузки, оказываемые на него основным маховиком 5 (фиг. 3) и дополнительно маховиком 3 (фиг. 3), сочлененным при помощи шпонки 20 (фиг. 3) с валом 6 (фиг. 3) и свободно лежащим своей ступицей на ступице маховика. 5 (фиг. 3). Между маховиками 3 и 5 (фиг. 3) находится прокладка 4 фрикционная ( фиг. 1, 3), служащая средством сцепления между ними. Для крепления верхнего конца вала 6 (фиг. 1,3) .установлен поднгапник 18 роликовый двухрядный самоустанавливающийся (фиг. 3), запрессованный в корпус подишпника 8 (фиг. 1, 3). который с ПОМО1ЩЮ болтов 19 (фиг. 3) крепится к стойке 11 (фиг. 1, 2, 3). Последняя в свою очередь; крепится к плите 1 (фиг. 1, 2). Дополнительный маховик 3 (фиг. 1, 2) через клиновой ремень 15 (фиг. 1, 2) и шкив 14 (фиг. 1, 2) приводится во вращательное движение с помощью двигателя

13(фиг. 1, 2), з/становленного на раме 12 для крепления двигателя (фиг. 1, 2). Опускание устройства, задавливание в грунт и подъем его, после окончания работы в транспортное положение, осуществляется подъемным устройством 16, части которого видны на фиг. I, 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Установка опускается с помощью подъемного устройства 16 (фиг. 1, 2) и задавливается на 2/3 высоты ножей 2 (фиг. 1, 2). При готовности сейсморазведойюй станции к работе запускается двигатель 13 (фиг. 1, 2) и дополйительный махов{пс 3 (фиг. 1,2) через шкив

14(фиг. 1, 2) и клиновой ремень 15 (фиг. 1, 2) начинает- набирать оборотьь Так как дополнительный маховик 3 (фиг. 1, 2) своей ступицей сочленяется посредством фрикционной прокладки 4 (фиг.. 1, 3) со ступицей основного маховика 5 (фиг. 1, 3), оказывая на них давление, равное своему весу, то между ними возникают силы сцегшсння, обусловленные силами трения скольжения. Основной маховик 5 (фиг. 1, 3) свободно сидит йавалу 6 (фиг. 1, 3) и нижней частью своей ступицы опирается на упорный подшипник 21 (фиг. 3).. Возникающие между ними силы сцепления обусловлены силами трения качения, которые более чем на порядок меньше сил треиия скольжения, возникающих между ступицами дополнительного маховика 3 (фиг. 1, 3) фрикционной прокладки 4 (фиг 1,3) и основиого маховика 5 (фиг. 1,3). Сипа,

возникающая при трении скольжения, увеличенная наличием фрикционной прокладки, заставляет постепенно набирать обороты основной маховик 5 (фиг. 1). После того, как основной маховик 5 (фиг. 1) достигнет уставов ленного числа оборотов, запускается магнитньга барабан регистратора сейсмостанции, синхроконтакт которого дает команду для срабатывания системы тормозного устройства 9 (фиг. 1, 2). Время действия и силу прижатия тормозной Системы изменять с помощью блока управления, установленного в сейсмостанции. При торможении запасенная энергия вращающегося основного маховика 5 (фиг. 1) передается через кронштейны крепления тормозного устройства ГО (фиг. 1, 2) на плиту 1 (фиг. 1,2,3) и дапее на крестообразные ножи 2 клиновидной формы (фиг. 1,2). При мгновенном воздействии крестообразных ножей 2 клиновидной формы (фиг. 1) на грунт, в последнем возникает, смещения частиц почвы, приводящие к образованию поперечных волн. В момент торможения основной маховик 5 (фиг. 1) резко снижает свои обороты, а дополнительный маховик 3 (фиг. 1) продолжает вращение с проскальзыванием по фрикционной прокладке 4 (фиг. 1) с числом оборотов, близким установленным, до торможения. Сила и продолжительность времени действия тормозного устройства выбираются таким, чтобы после отпускания тормозного устройства основной маховик 5 (фиг. 1) успел набрать первоначальные обороты, что позволяет работать в режиме накопления трех или щестисекундного цикла.

Устройство позволяет производить торможение в следующих вариантах:

1)Одновременное срабатывание диаметрально расположенных тормозных устройств 9

(фиг. 1, 2):

а)при вращении маховиков по часовой стрелке;

б)при вращении маховиков против часовой стрелки.

В обоих случаях возникают поперечные

волны крутильного типа, но разные по знаку.

2)Срабатывание ошюго тормозного уст- , ройства: . ,:

а)при вращении маховиков по часовой стрелке ( у воздействия);

б)при вращении маховиков против часово стрелки ( - у воздействия)

В обоих случаях возникают линейные поперечные волны + у воздействия.

В связи с тем, что сила удара, распространяющаяся на суммарную площадь ножей является главным физическим фактором, определяющим процесс возникновения поперечных сейсмических волн, i;o основным технологическим процессом в устройстве является регулировка силы удара, которая регламентируется либо количеством оборотов двигателя 13 (фиг. 1, 2), либо силой тормозного устройства 9 (фиг. 1, 2). При расчете силы удара основного маховика 5 (фиг. 1) принимается во внимание следующее ,

Момент инерции маховика, равный;

, где М - масса вращающегося маховика;

R - радиус маховика: Кинетическая знергия маховика, равна:

где и момент инерции маховика; OJ- угловая скорость маховика;

где

UU

К

V - скорость вращения маховика;

R - радиус маховика.

Так как удар, производимый в процессе торможения передается непосредственно на ножи 2 (фиг. 1), то удельная нагрузка силы удара на ножосновной показатель работы устройства - равна

где Т - кинетическая энергия устройства;

S - площадь одного ножа;

п - количество ножей;

Ц - коэффициент потерь энергии при ударе зависящий от конструкции креплений передающего механизма.

Преимуществом предлагаемого устройства является простота изготовления основных узлов, не требующих особой точности. Удобство в эксплуатации при производстве сейсморазведочных работ в любое время года и широком диапазоне температур. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять в процессе проведения полевых работ любые системы наблюдения, включая реясим с накоплением сигналов.

Формула изобретения

1. Устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн, содержащее плиту с узлом

крепления к грунту, перпендикулярный плите таап с маховиком, двигатель и тормозное устройство, отличающееся тем, что, с целью обеспечения работы в режиме накопления, расширениядиапазонаРегулирования интенсивности силового импульса и его формы, в нем на одном валу с маховиком, с противоположной от плиты стороны, установлен дополнительный маховик, соединешсый с основным маховиком через фрикционную прокладку, причем дополнительный маховик связан с двигателем, а основной маховик через диаметрально расположенные тормозные устройства - с плитой..

8

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вал выполнен с возможностью перемещения в опорах вдоль своей оси и сочленен шпоночным соединением с дополнительным маховиком и скользящей посадкой - с основиым маховиком. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США N 3159232, кл. 181-5, эпублик. 1969.

2.Патент США № 3286783, кл. 181-5, опублик. 1964.

3.Авторское сввдетельство СССР N 423076, кл. G 01 V 1/13, 1972.