Трансформатор сил и линейных пере-МЕщЕНий иСТОчНиКА СЕйСМичЕСКиХ Сиг-НАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01V1/133 

Изобретение относится к устройствам для изменения (регулирования) ко эффициента трансформации источников сейсмических сигналов с гидравлическим трансформатором сил и линейных перемещений. По основному авт. св. № 559203 из вестен трансформатор сил и линейных перемещений источника сейсмических сигна гов, содержащий заполненный жидкостью герметический бак, основание которого герметично закрыто уп ругой мембраной, и который снабжен жесткими кольцами различного диаметра, установленными с внешней стороны упругой мембраны. Применение съемных жестких колец различного диаметра позволяет изменять активную плснцадь упругой мембраны и тем самым регулировать коэффициент трансформации п 5а/5ц, где Sq - радиальное сечение якоря, SM - активная площадь мембраны, и ре гулировать параметры сейсмических си налов, возбуждаемые источником 11. Однако с увеличением коэффициента трансформсщии уменьшается площадь ко такта мембраны или подвижных колец источника с излучаклдей плитой (если она имеется) или с грунтом. При нали чии плиты это приводит к неравномерности распределения нагрузки (давлений) по поверхности плиты. Сосредоточение механических сил, развивае «лх источником, на малой площади плиты, приводит к ее упругой деформации, что обуславливает колебания центра плиты и ее периферии в разных фазах, и, как следствие,- ухудшение формы и качества сейсмического КПД и эффективности источника в целом. При отсутствии излучающей плиты уменьшение площади контакта колец или мембраны с грунтом приводит к сосредоточению усилий на меньшей площади грунта, что может вызвать неупругие деформации грунта, снижение сейсмического КПД источника, а следовательно, нарушение идентичности излучаемого сигнала и снижение сейсмической эффективности источника вообще. Цель изобретения - повышение качества идентичности излучаемого источником сейсмических волн сигнала и КПД путем обеспечения равномерного распределения нагрузки по всей площади излучаюцей плиты при различных значениях коэффициента трансформации. Поставленная цель достигается тем что источник снабжен ступенчатым стаканом, обращенным основанием в сторону земли, а вершиной - в сторону мембраны и контактирующим с мембраной, каждое кольцо расположено на сздной из ступенек стакана друг над другом, а число колец равно числу ступенек, причем кольца на ступеньках выполнены подвижными относительно кор пуса бака, стакана и соседних подвижных колец, а внетаний диаметр меньшего кольца больше внутреннего диаметра соседнего большего кольца. Кроме того, основание стакана жест ко соединено с излучающей плитой. На фиг. 1 показан трансформатор сил и линейных перемещений вместе с источником сейсмических сигналов с коэффициентом трансформации п; на фиг. 2 - трансформатор с коэффициен- том трансформации Hj(); на фиг. 3 - трансформатор с коэффициентом трансформации nj(), В жестком герметическом корпусе 1 бака, заполненном жидкостью 2, расположен преобразователь энергии источ ник механических сил, представленный поршнем 3 и цилигщром 4. Корпус .погру жен инертной массой 5. Верхнее основание бака герметично закрыто крышкой 6 и корпусом 7 ресивера. Поршень и цилиндр составляет гидравлическую пару, составляющие по аналогии с эле трическим трансформатором, первичную сторону гидравлического трансформато ра сил и линейных перемещений. К ниж нему основанию корпуса 1 герметично закреплена, например, посредством болтового соединения и прижимного ба зового кольца 8 упругая мембрана 9. Несъемные кольца 10 и 11 свободно посажеил одно над другим на ступеньки полого ступенчатого стакана 12, о ращенного основанием в сторону земли а вершиной - в сторону Мембраны 9. Число ступеней стакана равно числу жестких колец. Кольца выполнены подвижными относительно корпуса бака, стакана и друг друга, Каждое кольцо расположено на ступеньке стакана под вижно. Причем внешний диаметр меньшего кольца больше в 1утреннего диа. метра соседнего бсшьшего кольца. Чис ло колец и ступеней стакана определя ется необходимым диапазоном регулиро вания коэффициента трансформации источника. Рабочий зазор Ah, т.е. амплитуда перемещения между каэвдым верхним и соседним нижним подвижными кольцами, ограничен максимальным допустимым перемещением корпуса бака относитель но излучаклц й плиты или поверхности земли. Стакан 12 установлен на излучающей плите 13. Ме5вду базЬвым кольцом 8 и плитой 13 расположено разъем ное кольцо 14. Источник с плитой установлены на поверхности грунта 15, Нижнее основание корпуса 1 с кольцами 10 и 11 и стаканом 12 представляют вторичную сторону гидравлического трансформатора сил и линейных перемещений. Устройство работает следующим образом. При срабатывании источника поршень 3 перемещается вниз и создает |В герметическом корпусе бака избыточное давление. На излучающую плиту 13, кольца.10 и 11, стакан 12 и грунт 15 действует механическая сила F. Эта сила обуславливает перемещение корпуса 1 с кольцом 10 и инертной массой 5 относительно грунта вверх на высоту, не более размера дь рабочего зазора между кольцами. При этом плита 13 перемещается вниз, вызывая деформацию грунта 15. Деформация обусловливает распространение вглубь земли сейсмических волн и при прочих равных условиях зависит от коэффициента трансформации, определяемого в свою очередь плотностью грунта. Известно, что на грунтах малой плотности значение коэффициента трансформации, определяемое отношением И 5(я/5м (где-Sq - сечение якоря, SH - активная площадь мембраны, равная площади подвижных колец), необходимо увеличивать, а на грунтах высокой плотности - наоборот уменьшать. Активная площадь мембраны 9 ис- . точника - это площадь, через которую на плиту 13 передается усилие от источника, т.е. это площадь мембраны, контактирующая с подвижными кольцами, через которые от поршня через жидкость передаются усилия и деформации (перемещения) . Для увеличения коэффициента транс-, формации в конструкции трансформатора сил и перемещений герметичный бак 1 с базовым кольцом 8 поднимается подъемным устройством относительно поверхности земли (или излучакщей плиты J на высоту д h и фиксируется в таком положении, например разъемным кольцом 14, толщиной h + uh . При этом нижнее несъемное жесткое кольцо 11 опирается на кольцо 10 и также становится неподвижным относительно элементов 1, 8, 9 и 10. В результате активная площадь мембраны, теперь уже определяемая площадью ее контакта с вершиной стакана 12 и верхнего кольца 11, становится меньше, а коэффициент .трансформации - больше. Для уменьшения коэффициента трансформации корпус 1 с базовьлм кольцом 8 опускается относительно поверхности земли 15 на расстояние uh и фиксируется в таком положении установкой корпуса 1 источника через базовое кольцо 8 на плиту 13 (предварительно кольцо 14 толщиной убирается), В этом случае активная площадь мембраны, равная плсхцади контакта мембраны 9 со стаканом 12 и кольцами 10 и 12, увеличивается, а коэф-, фициент трансформации уменьшается.

Максимальное значение коэффициента трансформации ограничивается площадью (диаметром) вершины ступенчатого стакана 12, а его минимальное значение - площадью (внутренним диаметром) отверстия базового кольца 8,

Фиксация в определенном положении инертной массы корпуса источника относительно подвижных колец, излучающей плиты и поверхности земли достигается путем использования подъемного устройства, способного удерживать источник с инертной массой в фиксируемом положении (в этом случае необходимость в кольце 14 отпадает), или сменных разъемных колец 14 различной тол11Д1ны h;,;. В последнем случае при увеличении коэффициента трансформации (при поднятии источника относительно плиты) разъемное кольцо 14 меняется на кольцо, толщиной на величину дИ превышающую прежнюю толщину кольца 14. При этом источник в рабочем положении опирается через базовое кольцо 8 на кольцо 14, При уменьшении же коэффициента трансформации (при опускании источника относительно плиты), наоборот, разъемное кольцо 14 заменяется на кольцо, толщиной на дЬ меньше прежней толщины кольца.

Эффективность источника с предлагаемым трансформатором сил и линейных перемещений выше, чем у известного, так как практически исключены затраты физического труда при изменении коэффициента трансформации (поскольку процесс изменения коэффициента транрформации механизирован), а время, затрачиваемое на изменение коэффициента трансформации значительно

меньше за счет исключения времени на снятие и закрепление сменных жестких колец. Кроме того, при любом коэффициенте трансформации удельные нагрузки одинаковы по всей площади контакта излучающей плиты с грунтом, что исключает деформацию плиты (особенно на периферии).

Формула изобретения

o

1.Трансформатор сил и линейных перемещений источника сейсмических сигналов по авт. св. 559203, отличающийся тем, что, с це5лью повышения идентичности излучаемо го источником сигнала и КПД путем обеспечения равномерного распределения нагрузки по всей площади излучающей плиты при различных значениях коэффициента трансформации, он снаб0жен ступенчатым стаканом, обращенным основанием в сторону земли, а веЕяииной - в сторону мембраны и контактирующим с мембраной, каждое -кольцо рас-положено на одной из ступенек стакана

5 друг над другом, а число колец равно числу ступенек, причем кольца на ступеньках выполнены подвижны№1 относительно корпуса бака, стакана и соседних подвижных колец, а внаиний

0 диаметр меньшего кольца больше внутреннего диаметра соседнего большего кольца.

2.Трансформатор по. п. 1, от личающийся тем, что основа5ние стакана жестко соединено с излучающей плитой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 559203, кл. G 01 Y 1/04, 1975. ////////////// W T/Tm Ф, n Ю w ;sx j si cs8Sj