Импульсный источник сейсмических сигналов

 

Использование: возбуждение сейсмических сигналов при исследовании рудных месторождений . Сущность изобретения: Устройство содержит излучающую плиту 1, связанную с нижней частью шабота 2, выполненного в виде цилиндрического волновода , и электромеханический преобразователь 3, включающий цилиндрический корпус 4, в котором размещены по меньшей мере одна электромагнитная катушка 5 и ферромагнитный боек 6, установленный соосно в электромагнитной катушке 5 с возможностью осевогго возвратно-поступательного перемещения и соударения с верхней частью шабота 2, ферромагнитный боек 6 в верхней части выполнен коническим , обращенная острием вверх коническая часть 8 бойка 6 выполнена длиной не сл С sj VJ 00 4 Ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 V 1/145

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860898/25 (22) 02.07.90 (46) 30.11.92. Бюл. th 44 (71) Институт. горного дела СО АН СССР . и Казахский филиал Всесоюзного научноисследовательского института разведочной геофизики (72) Н.П,Ряшенцев, Н.А.Бритков, Ю.B.Áðóлев, Ю.Г.Щерба, А.И.Терещенко и А,П.Малахов (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 497405, кл. Е 21 С 3/16, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 1040138, кл. Е 21 С 3/16, 1982.

Бритков H.À., Коржов В.А. и др. Экспериментальные исследования возбуждения сейсмических волн импульсным источником. В кн. "Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками", M.:

Наука, 1981.

ЗФ

„„5U „„1778729 А1 (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Использование: возбуждение сейсмических сигналов при исследовании рудных месторождений. Сущность изобретения:

Устройство содержит излучающую плиту 1, связанную с нижней частью шабота 2, выполненного в виде цилиндрического волновода, и электромеханический преобразователь 3, включающий цилиндрический корпус 4, в котором размещены по меньшей мере одна электромагнитная катушка 5 и ферромагнитный боек б, установленный соосно в электромагнитной катушке

5 с возможностью осевого возвратно-посту- пательного перемещения и соударения с верхней частью шабота 2, ферромагнитный . боек 6 в верхней части выполнен коническим, обращенная острием вверх коническая часть 8 бойка 6 выполнена длиной не

1778729

20

50 менее длины электромагнитной катушки 5 и снабжена скрепленной с ней насадкой 9 из немагнитного материала, выполненной с наружной цилиндрической и о ве рх ность ю и с внутренней поверхностью, охватывающей коническую часть 8, при

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при разработке импульсных источников сейсмических сигналов с электромагнитным приводом.

Известен импульсный источник сейсмических сигналов, содержащий опорную плиту, корпус с размещенными в нем соосно двумя катушками индуктивности, заключенными в магнитопровод. Во внутренней полости катушек индуктивности расположены цилиндрический ферромагнитный боек с возможностью возвратно-поступательйого перемещения и взаимодействия с опорной плитой.

Известен источник сейсмических сигналов, содержащий рабочий цилиндр, амортизатор, шток с поршнем и бойком и механизм взведения штока, выполненный в виде линейно-асинхронного двигателя, при этом в статоре линейно-асинхронного двигателя выполнено сквозное отверстие, в котором размещен шток, являющийся ротором, рабочий цилиндр и амортизатор сообщены между собой посредством перепускной полости, причем шток снабжен винтовым пазом переменного сечения, которое увеличивается вдоль длины штока, а паз заполнен материалом с величиной удельного электрического сопротивления, меньшей, чем у материала штока.

Наиболее близким техническим решением является источник сейсмических сигналов, содержащий излучающую плиту, связанную с нижней частью шабота, выполненного в виде цилиндрического волновода, и электромеханический преобразователь, включающий цилиндрический корпус, в котором размещены, по меньшей мере, одна электромагнитная катушка и ферромагнитный боек, установленный соосно в электромагнитной катушке с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и соударения с верхней частью шабота. Корпус электромеханического преобразователя прикреплен к спуско-подъемному механизму, установленному на транспортном средэтом длина насадки не менее длины конической части бойка. Кроме того, в середине верхнего торца шабота установлен вкладыш из пластического немагнитного материала, жестко скрепленный с шаботом. 1 з.п,ф-лы, 3 ил. стве и осуществляющему прижим источника к грунту.

Недостатком этого сейсмоисточника является его низкая сейсмическая эффектив-ность, обусловленная наличием реактивной помехи в момент подъема бойка, малой энергией удара из-за ограниченного рабочего хода бойка, сложностью конструкции из-за большого количества катушек, а также наличием повторного удара и недостаточных волновых свойств шабота.

Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности путем уменьшения реактивных помех при подьеме бойка, увеличения рабочего хода бойка и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном источнике сейсмических сигналов, содержащем излучающую плиту, связанную с нижней частью шабота, выполненного в виде цилиндрического волновода, и электромеханический преобразователь, включающий цилиндрический корпус, в котором размещены, по меньшей

25.мере, одна электромагнитная катушка и ферромагнитный боек, установленный соосно в электромагнитной катушке с возможностью осевого возвратно-поступ ател ь но го перемещения и соударения с верхней частью шабота, ферромагнитный боек в верхней части выполнен коническим, обращенная острием вверх коническая часть бойка выполнена. длиной, не менее длины электромагнитной катушки и снабжена скрепленной с ней насадкой из немагнитного материала, выполненной с наружной цилиндрической поверхностью и с внутренней поверхностью, охватывающей коническую часть, при этом длина насадки не менее длины конической части бойка, по центру верхнего торца шабота установлен вкладыш из пластичного немагнитного материала, жестко скрепленный с шаботом, Общая энергия удара бойка о шабот складывается из запасенной потенциальной энергии бойка и кинематической энергии движения бойка, приобретаемой за счет электромагнитного поля нижней катушки (в случае, когда в устройстве две электромаг1778729

50 нитные катушки, то верхняя — для подъема бойка, а нижняя — для его ускорения).

Сейсмическая эффективность сейсмоисточника повышается, если с повышением энергии удара не искажается форма выходного сейсмического сигнала. Энергию удара бойка о шабот можно увеличить за счет увеличения скорости движения бойка, высоты подъема бойка и его массы.

Увеличение скорости движения бойка о шабот, обусловленной действием электромагнитных сил нижней катушки, ограничено мощностью автономного источника питания транспортного средства и его грузоподъемностью.

Известно, что в вертикально расположенной цилиндрической катушке с током и ферромагнитным бойком из однородно намагничивающегося материала равновесное положение бойка будет иметь место, если силы, действующие на боек со стороны полюсов, уравновесятся силой тяжести бойка.

При этом незначительная часть бойка по инерции выходит за пределы верхнего полюса катушки. Если в этом равновесном положении одну из сторон бойка сделать конической с немагнитной насадкой, дополняющей форму бойка до цилиндрической и придающей ему необходимую массу, то переменно-неоднородный по магнитным свойства по оси в сторону полюса боек займет новое положение, переместившись вдоль оси до уравновешивания магнитных . сил. При выполнении бойка коническим может быть существенно увеличена его высота подъема, что обеспечивает несимметрию полюсов катушки на значительно большем пути бойка по сравнению с цилиндрическим бойком.

Необходимая масса бойка может быть подобрана за счет пригрузов, установленных на насадке, связанной с бойком. Возможность оперативной смены веса пригрузов обеспечивает согласование источника с грунтом; с увеличением массы бойка спектр колебаний сейсмосигнала становится низкочастотным и наоборот.

При этом грунт под излучающей плитой должен быть предварительно напряжен частью веса транспортного средства, который через фланцы шабота приложен к излучающей плите. Если боек под действием электромагнитной силы верхней катушки поднимается с рывком, то в грунт идет сигнал помехи, искажающий форму выходного импульса источника из-за колебания корпуса транспортного средства.

Высота отскока при ударе о шабат уменьшается, если по центру торцевой поверхности верхней части шабота установить

30 вкладыш из пластичного немагнитного материала. жестко скрепленный r. шаботом.

На фиг. 1 показан сейсмоисточник в кабине транспортного средства; на фиг. 2— электромагнитный молот; на фиг. 3 — спускоподъемное прижимное устройство.

Импульсный источник сейсмических сигналов содержит излучающую плиту 1, связанную с нижней частью шабота 2, выполненного в виде цилиндрического волновода, и электромеханический преобразователь 3, включающий цилиндрический корпус 4, в котором размещены, по меньшей мере, одна электромагнитная катушка 5 и ферромагнитный боек 6, установленный соосно в электромагнитной катушке

5 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и соударения с верхней частью шабота 2.

Ферромагнитный боек 6 имеет нижнюю цилиндрическую 7 и верхнюю коническую 8 части, обращенная острием вверх коническая часть бойка 6 выполнена длиной, не менее длины электромагнитной катушки 5 и снабжена скрепленной с ней насадкой 9 из немагнитного материала выполненной с наружной цилиндрической поверхностью и с внутренней поверхностью, охватывающей коническую часть 8, при этом длина насадки

9 не менее длины конической части 8 бойка

В середине верхнего торца шабота 2 установлен вкладыш 10 из пластичного немагнитного материала, жестко скрепленный с шаботом 2, Электромеханический преобразователь 3 установлен в кузове транспортного средства 11 на специальной раме 12 спускоподъемного механизма (фиг. 3). Коробка передач автомобиля 14 валом отбора мощности 14.механически связана с валом синхронного трехфазного генератора 15, выход которого через систему питания и управления 16 электрически связан с электромагнитными катушками 5 и 17 электромеханического преобразователя 3.

Корпус 4 электромеханического преобразователя 3 имеет направляющие 18, 19 (фиг. 1), которые сочленены с направляющими пазами 20, 21 спуско-подъемного механизма (фиг. 3). Корпус 4 имеет планку 22, в которой установлена гайка 23 червячной пары гайка

23 — винт 24, получающей вращение от двигателя 25 через редуктор 26 спуско-подъем- ного механизма, чем осуществляется поджатие плиты 1 к грунту 27 частью веса транспортного средства 11

Статическая сила поджатия плиты 1 к грунту 27 осуществлена частью веса транспортного средства 11, приложенной к шаро1778729 вой опоре 28 шабота 2 через фланец 29 и резиновое кольцо 30. Последнее зафиксировано в корпусе 31 шабота 2 кольцевой гайкой 32 с наружной резьбой.

Резиновое кольцо 33 смягчает удары фланца 29 о корпус 31 шабота 2 при больших просадках грунта 27 из-за наличия в нем пустот в моменты ударов бойка 6 по шаботу 3.

Верхняя часть 8 бойка 6 снабжена сменными пригрузами 34, которые предназначены для согласования частотных свойств импульсного источника.3 с частотными свойствами грунта 27.

° Удержание катушек 5 и 17 в корпусе 4 осуществлено кольцевыми гайками 35 и 36 с наружной резьбой, нарезанной также и в корпусе 4 электромеханического преобразователя 3.

Работа импульсного источника сейсмических сигналов происходит следующим об. разом.

В транспортном положении электромеханический преобразователь 3 поднят вверх так, что плита 1 оторвана от грунта 27

v. не мешает передвижению транспортного средства 11 по профилю.

В рабочее положение электромеханический преобразователь 3 переводится после подачи вращения синхронному генератору

15 валом отбора мощности 14 от коробки передач 13 и выхода синхронного генератора 15 на номинальное напряжение.

Затем включается асинхронный двигатель 25, который через редуктор 26 вращает винт 24 с червячной резьбой.

Поскольку гайка 23 червячной пары гайка 23 — винт 24 закреплена неподвижно в планке 22, приваренной к корпусу 4, электромеханический преобразователь 3 опускается вниз до соприкосновения плиты 1 с грунтом 27 и отрыва задних колес транспортного средства 11 от грунта 27.

Затем двигатель 25 выключается и через систему питания и управление 16 включается верхняя катушка 5 электромеханического преобразователя 3.

Боек 6 плавно поднимается вверх под дей. ствием электромагнитных сил этой катушки до тех пор, пока его конусная часть 8 не выйдет из этой катушки и не войдет в нее нижняя цилиндрическая часть 7 бойка 6.

При этом ток в катушке 5 прекращается, боек некоторое время идет вверх по инерции и затем начинает падать вниз под действием силы тяжести и электромагнитных сил нижней катушки 17, которая включается также системой питания и управления 16, В момент удара бойка 6 по вкладышу 10 шабота 2 в грунт 27 передается острый импульс силы, который формирует в грунте 27 сейсмический сигнал.

После удара бойка 6 по вкладышу 10 из пластичного немагнитного материала амплитуда импульса силы увеличивается, а повтор ни и удар бойка вследствие уменьшения высоты отскока бойка 6 при включенной катушке 17 сводится до минимума и практически не влияет на форму выходного сигнала импульсного

10 сейсмоисточника

Плавность хода бойка 6 также практически сводит к минимуму реактивные помехи в сейсмосигнале в момент подъема бойка, чем увеличивается сейсмическая эффектив15 ность сейсмоисточника. Выполнение бойка

6 состоящим из двух частей — конической 8 и цилиндрической 7, причем длина конической части 8 не меньше длины верхней катушки, позволило увеличить ход бойка 6, а

20 при наличии сменного пригруза 34 — и массу бойка, что совместно повлияло на величину энергии удара и, соответственно, на увеличение сейсмической эффективности импуль25 сного источника сейсмических сигналов в целом.

Формула изобретения

1. Импульсный источник сейсмических сигналов, содержащий излучающую плиту, 30 связанную с нижней частью шабота, выполненного в виде цилиндрического волновода. и электромеханический преобразователь, включающий цилиндрический корпус, в коэлектромагнитная катушка и ферромагнитный боек, установленный соосно в электромагнитной катушке с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и соударения с верхней частью шабота, отличающийся тем, что, с: целью

40 повышения сейсмической эффективности путем уменьшения реактивных помех при подъеме бойка, увеличения рабочего хода бойка и упрощения, ферромагнитный боек в верхней части выполнен коническим, обращенная острием вверх коническая часть бойка выполнена длиной, не менее длины электромагнитной катушки, и снабжена

50 .скрепленной с ней насадкой из немагнитного материала, выполненной с наружной цилиндрической поверхностью и с внутренней поверхностью, охватывающей коническую часть, при этом длина насадки не менее длины конической части бойка.

2. Источник по и, 1. о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности путем уменьшения высоты отскока бойка и улучшения волновых

35 тором размещены по крайней мере одна

1778729

Составитель Н. Бритков

Редактор Т. Полионова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор И. Шмакова

Заказ 4192 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 свойств шабота, по центру верхнего торца шабота установлен вкладыш из пластичного немагнитнаго материала, жестко скрепленный с шаботом.