Патент на изобретение №2335001

(54) СЕЙСМОИСТОЧНИК

(57) Реферат:

Изобретение относится к вибрационной и импульсной сейсмотехнике. Сейсмоисточник содержит транспортное средство, излучающую плиту, пригрузочную массу, электромагнитный возбудитель колебаний с силовой катушкой, систему ее питания и управления. При этом в сейсмоисточник введены упругие элементы, катушка возбуждения электромагнитного возбудителя колебаний, спускоподъемный и прижимной механизм, упругая развязка с транспортным средством, мостовой силовой коммутатор силовой катушки. Излучающая плита, связанная с якорем электромагнитного возбудителя колебаний, снабжена уложенным на эту излучающую плиту упругим элементом, на который непосредственно уложен статор электромагнитного возбудителя колебаний с двумя катушками. Между статором и якорем уложен второй упругий элемент, а статор с выполненными стойками по обеим сторонам, являющимися штоками гидроцилиндров, связан с поршнями данных гидроцилиндров, корпуса которых в верхних и нижних полостях снабжены штуцерами и через пружины и амортизаторы связаны с транспортным средством, снабженным указанной пригрузочной массой, жестко скрепленной с этим транспортным средством. Технический результат – возможность создания импульсных и вибрационных усилий, обеспечение возможности регулирования по амплитуде создаваемых усилий и частотам колебаний, уменьшение массы в транспортном состоянии. 1 ил.

Изобретение относится к вибрационной и импульсной сейсмотехнике, а именно к электромагнитным возбудителям сейсмических колебаний с регулированием (стабилизацией) амплитуды вынуждающей силы, и может быть использовано в качестве мощного регулируемого источника вибросейсмических колебаний.

Известен сейсмоисточник (Малахов А.П., Ряшенцев Н.П. «Электромагнитные силовые системы для сейсмических исследований». – В кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М., «Наука», 1977, с.101-103, рис.2а), содержащий установленный на грунт статор электромагнитного возбудителя колебаний, на который через пружины установлен якорь этого электромагнитного возбудителя с пригрузочной массой. Но этот сейсмоисточник при включении катушки создает усилие на грунт, только направленное на уменьшение усилия, создаваемого пригрузочной массой. Разнополярные усилия таким сейсмоисточником не создаются.

Известен также сейсмоисточник (Ивашин В.В., Иванников Н.А. «Импульсные электромагнитные сейсмоисточники: особенности и перспективы совершенствования. В журнале «Приборы и системы разведочной геофизики. №2(12)/2005. Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения Евро-Азиатского геофизического общества. С.9-10, тел.(8452)64-14-32, факс (8452)64-14-52, Email: sibsp@san.ru»), являющийся прототипом и содержащий излучающую плиту, снабженную стойками, на которых укреплен якорь электромагнитного возбудителя колебаний, статор его электромагнита с одной катушкой установлен и скреплен с инертной массой, уложенной на излучающую плиту. Катушка электромагнита тиристором подключается к высоковольтному конденсатору, заряжаемого от специального зарядного устройства, при подаче управляющего импульса на силовой тиристор сейсмоисточника. При этом якорь сейсмоисточника, притягиваясь к статору, создает через стойки на излучающую платформу импульсное усилие на грунт под этой излучающей платформой.

Эти создаваемые усилия однополярны и нерегулируемы по амплитуде. Кроме того, такой сейсмоисточник имеет большую массу в транспортном состоянии и нерегулируем по частоте.

Задачей изобретения является обеспечение возможности регулирования по амплитуде, возможность создания разнополярных, регулируемых по частоте и амплитуде импульсных и вибрационных усилий при одновременном уменьшении массы сейсмоисточника в транспортном состоянии.

Указанная задача достигается тем, что в сейсмоисточник, содержащий транспортное средство, излучающую плиту, пригрузочную массу, электромагнитный возбудитель колебаний с силовой катушкой, систему ее питания и управления, а кроме того, в сейсмоисточник введены упругие элементы, катушка возбуждения электромагнитного возбудителя колебаний, спускоподъемный и прижимной механизм, упругая развязка с транспортным средством, мостовой силовой коммутатор силовой катушки, причем излучающая плита, связанная с якорем электромагнитного возбудителя колебаний, снабжена уложенным на эту излучающую плиту упругим элементом, на который непосредственно уложен статор электромагнитного возбудителя колебаний с упомянутыми двумя катушками (силовой и возбуждения), а между этим статором и якорем также уложен второй упругий элемент, а статор с выполненными стойками по обеим сторонам, являющимися штоками и поршнями гидроцилиндров, корпуса которых в верхних и нижних полостях снабжены штуцерами и через пружины и амортизаторы связаны с транспортным средством, снабженным пригрузочной массой, жестко скрепленной с этим транспортным средством.

На чертеже дан продольный разрез сейсмоисточника перед рабочим состоянием, когда с помощью гидроцилиндров спускоподъемного механизма излучающая платформа уложена на грунт и вся масса транспортного средства вместе с пригрузочной массой приподнята над грунтом и развязана от сейсмоисточника пружинами и амортизаторами.

Сейсмоисточник содержит излучающую плиту 1 со стойками 2, связанными с якорем 3 электромагнита с магнитопроводом статора 4 с силовой катушкой 5 и катушкой возбуждения 6. Магнитопровод статора 4 уложен через упругий элемент 7 на излучающую плиту 1, а якорь 3 уложен на магнитопровод статора 4 через упругий элемент 8. Магнитопровод 4 статора сейсмоисточника через скрепленные с ним стойки 9, 10 и далее скрепленные с ним штоки 11, 12 связан с поршнями 13, 14 гидроцилиндров 15, 16 со штуцерами 17-20 верхних 21, 22 и нижних 23, 24 полостей этих гидроцилиндров. Корпуса гидроцилиндров 15, 16 через пружины (рессоры) 25, 26 и амортизаторы 27, 28 связаны с силовой рамой 29 с колесами 30, 31 и пригрузочной массой 32, уложенной и скрепленной с силовой рамой транспортного средства 29. На транспортное средство 29 уложена и скреплена с ней пригрузочная масса 32.

Сейсмоисточник работает следующим образом. При подходе (подъезде) транспортного средства 29 к месту сейсмоизлучения системой управления сейсмоисточника от его гидростанции в штуцеры 17, 19 подается гидрожидкость (масло) и в полостях 21, 22 гидроцилиндров 15, 16 создается повышенное давление этой рабочей жидкости. Это давление, воздействуя на подвижные поршни 13, 14, передвигает их в нижнее положение. Поршни 13, 14, вытесняя жидкость из полостей 23, 24 через штуцеры 18, 20 штоками 11, 12 и стойками, прожимают магнитопроводом 4 статора сейсмоисточника через упругую прокладку 7 излучающую плиту 1 к исследуемому грунту. В результате транспортное средство 29 вместе с колесами 30, 31 и пригрузочной массой 32 через пружины 25, 26 и амортизаторы 27, 28 поднимается (вывешивается) над исследуемым грунтом.

При подаче силовых импульсов управления на последовательно включенные обмотки 5, 6 электромагнитного возбудителя колебаний, который якорем 3 воздействует через стойки 2, соединенные с ним, на излучающую платформу 1, которая воздействует на грунт. Этот импульс в виде сейсмической волны, после прохождения через слой грунта можно рассматривать в качестве однополярного импульсного воздействия.

Для более качественной и производительной работы сейсмоисточник должен генерировать вибросейсмические колебания в достаточно широком диапазоне создаваемых разнополярных сейсмических воздействий в диапазоне частот 5-150 Гц и более.

Такой диапазон разнополярных сейсмических воздействий в электромагнитных источниках сейсмоколебаний создается путем его выполнения с двумя катушками – одной силовой 5, подключенной к однофазному мостовому коммутатору и обмоткой возбуждения 6 со схемой питания постоянным током (на чертеже не показаны). Силовая катушка 5, подключенная к мостовому коммутатору, на фоне постоянной силы притяжения якоря 3 катушкой возбуждения 6 к статору 4 создает знакопеременное силовое воздействие на этот якорь 3, который через стойки 2 передает эти колебания через излучающую платформу 1 к исследуемому грунту под этой платформой. Эти знакопеременные колебания грунта далее, излучаясь в виде звуковых сейсмических волн, передаются и затем на необходимом расстоянии от места установки сейсмоисточника принимаются сейсмоприемниками и далее специальными средствами обрабатываются и интерпретируются.

Амплитуды усилий сейсмических воздействий регулируются, стабилизируются и формируются известными широтно-импульсными методами переключении элементов силового мостового коммутатора на частотах широтно-импульсной модуляции. Частота создаваемых колебаний сейсмоисточника в широких диапазонах регулируется путем знакопеременной огибающей, имеющей синусоидальный или знакопеременный импульсный характер.

Такое исполнение сейсмоисточника обеспечивает создание и импульсных, и знакопеременных сейсмических воздействий на грунт. Сейсмоисточник обеспечивает в широком диапазоне регулирования величин силовых воздействий и их частот при соответствующих свип-сигналах. Установка пригрузочной массы на транспортное средство обеспечивает уменьшение его массы при транспортировке, когда эта пригрузочная масса может транспортироваться другим транспортным средством.

Формула изобретения

Сейсмоисточник, содержащий транспортное средство, излучающую плиту, пригрузочную массу, электромагнитный возбудитель колебаний с силовой катушкой, систему ее питания и управления, отличающийся тем, что в сейсмоисточник введены упругие элементы, катушка возбуждения электромагнитного возбудителя колебаний, спускоподъемный и прижимной механизм, упругая развязка с транспортным средством, мостовой силовой коммутатор силовой катушки, а электромагнитный возбудитель колебаний содержит гидроцилиндры, причем излучающая плита, связанная с якорем электромагнитного возбудителя колебаний, снабжена уложенным на эту излучающую плиту упругим элементом, на который непосредственно уложен статор электромагнитного возбудителя колебаний с упомянутыми двумя катушками (силовой и возбуждения), а между этим статором и якорем также уложен второй упругий элемент, а статор с выполненными стойками по обеим сторонам, являющимися штоками гидроцилиндров, связан с поршнями данных гидроцилиндров, корпуса которых в верхних и нижних полостях снабжены штуцерами и через пружины и амортизаторы связаны с транспортным средством, снабженным указанной пригрузочной массой, жестко скрепленной с этим транспортным средством.

РИСУНКИ