Устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн

Устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

мэ

1 % "-.. Л i С „ к : э коте

Союз Советских

Социалистических

Респубпкк (»702331 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20,04.77 (21) 2476912/18 — 25 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 Ч 1/14

Ваударетввнны1 кеаитет ссср

lo далем кзебретеннй и открыткам

Опубликовано 0S.12.79. Бюллетень М 45 (53 у УДК 550.834 (088.8) Дата опубликования описания 05.12.79 (72) Авторы изобретения

Н. В. Волошин, И. 3. Гонтовой, К, С. Гасиловский и В. Б. Сафронов (71) Заявитель

Украинский. научно-исследовательский геологоразведочный, институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУ)КДЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ

СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН /

Изобретение относится к области невзрывных источников сейсмических колебаний механического типа.

Известно устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн, состоящее из плиты, расположенной в горизонтальной плоскости с телами пирамидальной формы, обращенными вершинами книзу, рамы, опорных стоек, инертной массы, штока цилиндра, поршня, горизон1 тальных направляницих труб с цилиндрическими

16 пружинами, находящихся внутри труб для возврата. инертной массы в средние положения, . воздушных подушек, цепей подвески, гидравлической системы, пневматической системы, системы электропитания и подъемного устройства (1J.

ll5

Недостатком этого устройства 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, состоящее иэ плиты, распо2 ложенной в горизонтальной плоскости с набором пирамидальных ножей, обращенных вершинами книзу, вала, радиальных и упорных подшипников, инертной массы, гидравлического двигателя, системы гидравлических 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 сис темы наблюдения, как многократные перекрытия, этим устройством практически невозможно. Кроме того, устройство также сложно по своему конструктивному исполнению, особе но его лопастной поршень и цилиндр, что вызывает большие трудности при его изготовлении и испольэовании в полевых условиях.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для возбуждения сейсмических волн, содержащее плиту с узлом креп331 4

HbIx клиновидной формы (фит. 1, 2) . Кроме того, к плите 1 (фиг. 1, 2) крепятся,при-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, Ю), укреплен болтами 17 (фиг. 3), корпус 7 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). Подшитяик 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 сцеппения между йими. Для крепления верхнего конца вала 6 (фиг. 1,3) .установлен подшитпшк 18 роликовый двухрядный самоустанавливающийся (фиг. 3), запрессованный в корпус подшипника 8 (фиг. 1, 3). который с помощью болтов 19 (фиг. 3) крепится к стойке ll (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), установленного на раме 12 для крепления двигателя (фиг. 1, 2). Опускание устройства, задавливание в грунт и подъем его, после окончания работы в транспортное положение, осущесзвляется подъемным устройством 16, части которого видны на фиг. 1, 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 сейсморазведочной станции к работе запускается двигатель 13 (фиг. 1, 2) и дополнительный маховик 3 (фиг. 1,2) через шкив

14 (фиг, 1, 2) и клиновой ремень 15 (фиг. l, 2) начинает набирать обороты 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 сцепления, обусловленные силами трения скольжения. Основной ма3 702 пения к грунту, перпендикулярной плите вал с маховиком, двигатель и тормозное устройство (31.

Однако, наличие маховика большей массы и других особенностей конструкции не позволяет раскручивание маховика после торможения

"до первоначальных оборотов за три или шесть секунд, что исключает использование устройства в режиме накопления сигналов.

Кроме того, устройствО имеет ограниченные 1О возможности по регулированию интенсивности и частичного состава возбуждаемых сигналов.

Цель предлагаемого изобретения — обеспечение работы устройства в режиме накопления, расширение диапазона регулирования интенсив- ts ности силового импульса и его формы.

Для этого в устройстве на одйом валу с маховиком, с противоположной от плиты стороны, установлен дополнительный маховик, соединенный с осйовным маховиком через фрик- 20 ционную прокладку, причем . дополнительный маховик связан с двигателем, а основной маховик через диаметрально расположенные тормозные устройства — с ппитой. Кроме того, вал выполнен с возможностью перемещения в.опорах вдоль своей оси и сочленен шпоноч ным 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 усфойства для возбуждения поперечных сейсмических 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 канав- 4о ками для клинового ремня, фрикционная прокладка 4, основной маховик 5, вап 6, корпус 7 подшипника нижний, корпус 8 подшипника верхний, тормозное устройство 9 кронштейн 10 крепления тормозного устройства, 4> 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 подшипников нижнего, подшипник 18 роликовый двухрядный самоустанавливающийся, болты 19 крепления корпуса, шпонка 20, упорный подшипник 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 крестообраз6 а) при вращении маховиков по часовой стрелке (+ у воздействия); б) при вращении маховиков против часовой 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

10 процесс возникновения поперечных сейсмических волн, то основным технологическим процессом в уСтройстве является регулировка силы удара, которая регламентируется либо коли. чеством оборотов двигателя 13 (фиг. 1, 2), либо сипой тормозного устройства 9 (фиг. 1, 2). При расчете силы удара основного маховика 5 (фиг. 1) принимается во внимание следующее, Момент инерции маховика, равный;

0 4 2

Х,= —, hAR, где М вЂ” масса вращающегося маховика;

R — радиус маховика

Кинетическая энергия маховика, равна:

5 Я

/ о где J ìîìåíò инерции маховика, я — угловая скорость маховика, где

0 U0=

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:

"уд=. я п 1 где T — кинетическая энергия устройства;

0 S — площадь одного ножа;

n — количество ножей;

1 — коэффициент потерь энергии при ударе, зависящий от конструкции креплений передающего механизма.

5 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 режим с накоплением сигналов.

702331

5 ховик 5 (фиг. 1, 3) свободно сидит йа ва- лу 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, соторые более чем на порядок меньше сил трения скольжения, возникающих между ступицами дополнительного маховика 3 (фиг. 1, 3) фрикционной прокладки 4 (фиг 1, 3) и основного маховика 5 (фиг. 1,3). Сила, 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 установленного числа оборотов, запускается магнитный барабан регистратора сейсмостанции, синхроконтакт которого дает команду для срабатывания системы тормозного устройства 9 (фиг. 1, 2). Время действия и силу прижатия 2 тормозной системы можно изменять с помощью блока управления, установленного в сейсмостанции. При торможении запасенная энергия вращающегося основного маховика 5 (фиг. 1) передается через кронштейны крепле- ния тормозного устройства 10 (фиг. 1, 2) на плиту 1 (фиг. 1, 2, 3) и далее на крестообразные ножи 2 клиновидной формы .(фиг. 1, 2). При мгновенном воздействии крестообразных ножей 2 клиновидной формы З (фиг. 1) на грунт, в последнем возникают 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 такими, чтобы после отпускания тормозного устройства основной маховик 5 (фиг, 1) успел набрать первоначальные обороты, что позволяет работать в режиме накопления трех или шестисекундного цикла.

Устройство позволяет производить торможение в следующих вариантах:

1) Одновременное срабатывание диаметрально расположенных тормозных устройств 9 (фиг. 1, 2):

5 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 одпого тормозного устройства:

Формула изобретения

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

702331 крепления к грунту, перпендикулярный плите вал с маховиком, двигатель и тормозное устройство, отл ичающееся тем,что, с целью обеспечения работы в режиме накопления, расширения диапазона регулирования интенсивности силового импульса и его формы, в нем на одном валу с маховиком, с противоположной от плиты стороны, установлен дополнительный маховик, соединенный с основным маховиком через фрикционную прокладку, при- 10 чем дополнительный маховик связан с двигателем, а основной маховик через диаметрально расположенные тормозные устройства — с плитой.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что вал выполнен с воэможностью перемещения в опорах вдоль своей оси и сочленен шпоночным соединением с до- . полнительным маховиком и скользящей посадкой — с основным маховиком.

Источники информации,: принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 3159232, кл. 181 — 5, опублик. 1969.

2. Патент США У 3286783, кл. 181 — 5, опублик. 1964.

3. Авторское свидетельство СССР NÐ 423076, кл. G 01 V 1/13, 1972.