Струнный гравиметр Советский патент 1981 года по МПК G01V7/02 G01V7/16 

(54} СТРУННЫЙ ГРАВИМЕТР

1

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано при гравиметрических съемках на подвижном основании.

Известен струнный гравиметр, содержащий струну, связанную своим нижним концом с грузом, соединенным при помощи плоской пружины с корпусом прибора. Струна своим верхним концом лсестко связана с корпусом и 11.

Известен также гравиметр, содержащий струну, связанную своим нижним концом с грузом, соединенным при помощи плос киХ пружин с корпусом. Узел крепления верхнего конца струны выполнен в виде наконечника, который жестко связан с корпусом t.

Недостатком данных гравиметров является то, что ввиду жесткой заделки верхнего конца струны увеличивается влияние вибрации на показаниях гравиметра, снэокаюшее точность измерений; при больших возмущениях гравиметра струна

испытывает значительные перегрузки и возникает опасность ее обрыва.

Наиболее близким техническим реще- нием к предлагаемому является струнный гравиметр, содержащий струну, связанную своим верхним концом с винтовой пружиной подвески и нижним концом - с грузом, соединенным при помощи плоских пружин с -корпусом к плоскую фигурную пружину с .узлом крепления струны Гз}.

Недостатком известного гравиметра является то, что натяжение его струны меняется вследствие того, что струна с грузом подвешена на цилиндрической пружине растяжения, которая при изменении температуры внутри гравиметра, связанным с колебаниями температуры внешней среды, меняет, как свою длину от линейного расширения, так и жесткость. Так, например, при повышении температуры длина от линейного расширения увеличивается, а жесткость уменьшается, от чего пружина дополнительно растягивается, и, следовательно, длина пружины возрастает

на суммарную величину удлинений от линейного расширения и уменьшения жестксх;ти, при этом груз, связанный со струной, подвешенной на пружине, опускается И изгибает плоские ленточные пружины, соединяющие его с корпусом, передавая на них часть своего веса, что приводит к уменьшению натяжения струны и,следовательно, частоты колебаний определяемой по формуле

IT 17

1

г

7S

где Р - вес груза.

Изменение частоты колебаний струны определяет нестабильность показаний прибора. Кроме того, в процессе работы гравиметра витки винтовой пружины подвески меняют свои наклоны относительно вертикальной оси прибора, а утлы между отогнутыми концами ее и крайними витками остаются неизменными, причем верхний отогнутый конец пружины связан с жестким узлом крепления, а нижний - с узлом, установленным на плоской фигу1 ной пружине, что приводит к повороту пружины относительно жесткого узла крепления и выворачиванию плоской фигурной пружины и узла крепления, с которым связан верхний конец струны. Это приводит к отклонениям струны относительно оси чувствительности прибора, к изгибам ее, что вызывает изменение ча. стоты и характер колебаний струны, от чего снижается точность измерений.

Кроме того, центрация струны относительно оси чувствительности прибора производится визуально, а это может привести, из-за неточности установки, к наклонному расположению струны относительно вертикальной оси, вследствие чего груз, подвешенный на струне и связанный с корпусом плоскими ленточными пружинами, стремясь вывести струну в вертикальное положение, обуславливает появлени в ленточных пружинах напряжений, которые повышают вертикальную жесткость последних, что снижает чувствительность прибора и, следовательно, точность измерений.

Целью изобретения является повышение стабильности и точности измерений гравиметра.

Поставленная цель достигается тем, что в гравиметре, содержащем струну, связанную, своим верхним концом с винтовой пружиной подвески, изолированной от корпуса, и нижним концом с узлом крепления струны на грузе, соединенном

при помоши шюских фигурных пружин с корпусом, и плоскую фигурную пружину с узлом крепления струны, винтовая пружина подвески выполнена в виде конической пружины сжатия с установленным на ее вершине дополнительным узлом крепления струны.

Узлы крепления струны на грузе и на вершине конической пружины снабжены центрирующими отверстиями, через которые пропущены концы струны.

Изобретение позволяет уменьшить величину изменения натяжения струны при изменении температуры внутри гравиметра 5 за счет взаимной компенсации изменения длины пружины от линейного расширения изменением длины пружины от изменения ее жесткости.

Подвешивание струны с грузом на вин0 товой пружине, выполненной в виде конической пружины сжатия, у которой при изменении температуры, например повышении, длина от линейного расширения увеличивается, а жесткость уменьшается, 5 от чего она дополнительно сжимается и, следовательно, длина ее меняется на величину, определяемую разностью изменений длин от линейного расширения и иэменения жесткости необходимой для 0 уменьшения изменения положения груза по вертикали, что приводит к уменьшению изгиба плоских пружин, соединяющих груз с корпусом и, следовательно,к более стабильному натяжению струны, обуславливающему повышение стабильности показаний прибора.

Закрепление верхнего конца струны в узле крепления, установленном на вершине конической пружины, дает возможность в процессе работы все наклоны витков конической пружины, а следовательно, и узла крепления струны, установленного на ее вершине, воспринимать участку струны, расположенному над плоской фигурной пружиной, при этом положение рабочего участка струнъ, находящегося в поле возбуждающего магнита, остается неизменным относительно оси чувствительности прибора, что приводит к повышению точности измерений гравиметра.

Пропускание струны через центрирующие отверстия крайних узлов крепления струны необходимо для обеспечивания точной установки струны по оси чувствительности прибора, что приводит к повышению точности изменений гравиметра.

На фиг. 1 изображен предложенный струнный гравиметр; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Струнный гравиметр состоит из корпуса 1, струны 2, помешенной в поле возбуждающего магнита 3 и связанной посредством узлов крепления 4 и 5 с конической пружиной подвески 6 и грузом . 7, который помещен в поле демпфирующего магнита 8. Груз и средний узел крепления струны 9 удерживаются от горизонтельных смещений плоскими фигурными пружинами 10. Коническая и верхняя фигурная пружина изолированы от корпуса изоляторами 11-14. Коническая пружина ;устанавливается в стакане 15, который с помощью винтов 16 имеет возможность перемещаться относительно корпуса и

фиксируется винтами 17.

Предложенный струнный гравиметр работает следующим образом.

При пропускании переменного тока по струне рабочий участок ее, расположенный между узлами крепления 5 и 9 и находящийся в магнитном поле возбуждающего магнита, колеблется с определенной частотой, зависящей от натяжения струны. При изменении ускорения силы тяжести, во время гравиметрических съемок, вес груза, определяющий натяжение струны, меняется, а, следовательно, меняется и частота колебаний ее.

При изменении температуры внутри гравиметра, например повышение ее, коническая пружина сжатия, на которой подвешена струна с грузом, увеличивает свою длину от линейного расширения и одновременно теряет жесткость, от чего дополни;тельно сжимается, следовательно длина пружины меняется -на величину, определяемую разностью изменений длин от линейного расширения и изменения жесткости. Тем самым уменьшается или устраняется влияние изменения длины конической пружины подвески от изменения температуры на положение груза по вертикали, что приводит к уменьшению изгиба .плоских пружин связывающих груз с корпусом и к сохранению более стабильного натяжения струны.

При изменении значения ускорения силы тяжести натяжение рабочего участка струны меняется, но ее положение в поле

возбуждающего магнита остается неизменным, так как наклоны витков конической пружины, а следовательно и узла крепления струны, установленного на ее вершине, воспринимаются верхним участком струны, расположенным между плоской фигурной пружиной к ее верхним узла1у{ крепления.

Таким образом, применение конической

пружины сжатия с установленным на ее :вершине с дополнительным узлом крепления струны, а также, центрашш струны относительно оси чувствительности прибора посредством центрирующих отверстий в

крайних узлах крепления, через которые пропущены концы струны, повышает стабильность работы и точность изменений гравиметра.

М

Формула изобретения

с винтовой пружиной подвески, изолированной от корпуса, и своим нижним коВцом с узлом крепления струны на грузе, соединенным при помощи плоских фигурьных пружин с корпусом, отличаю-

щ и и с я тем, что, с целью повышения стабильности работы в точности измерений, винтовая пружина подвески выполнена в виде конической пружины сжатия с уотановленным на ее вершине дополнительным узлом крепления струны.

Источники информации, принятые во внимание при эспертизе

1978, с. 173-174.

3.Вопросы конструирования и методики применения морских струнных гравиметров. Сборник статей ВНИИГеофизика. Депонированная рукопись № 157-74 УДК 550.831, М., ВИНИТИ, 1974/ с. 15-22 (прототип).