Устройство для рабочего перемещения геофизических антенн

 

Использование: для индукционных электромагнитных зондирований верхней части разреза, в частности в сканирующих электроразведочных системах. Сущность: устройство для рабочего перемещения геофизических антенн содержит диэлектрическую подложку, снабженную средствами для закрепления антенн, тяжей и электрического кабеля, соединяющего антенны с измерительной и генераторной аппаратурой. Диэлектрическая подложка выполнена в виде повторяющего форму контура петли антенны надувного каркаса, на поверхности которого укреплены излучающая и/или приемная антенны. При этом диэлектрическая подложка предпочтительно выполнена из воздухонепроницаемого, диэлектрического материала в виде замкнутого надувного тора, который со стороны, противоположной направлению движения, снабжен противовесом. Кроме того, устройство для рабочего перемещения геофизических антенн может быть выполнено с использованием двух соединенных между собой надувных каркасов. Технический результат: удобство в эксплуатации, повышение локальности геофизических зондирований, повышение производительности исследований в движении. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано, например, для индукционных электромагнитных зондировании верхней части разреза, в частности в сканирующих электроразведочных системах.

Известны устройства для электроразведки в движении (авторское свидетельство СССР 3211785, G 01 V 9/00, авторское свидетельство СССР 1746227, G 01 V 3/11), в которых для обеспечения удобства перемещения измерительных и излучающих антенн предусматриваются раздвижные рамы, взаимодействующие с упомянутыми антеннами.

К недостаткам таких конструкций следует отнести ограниченные функциональные возможности, а именно незначительную глубинность исследований за счет маленького магнитного момента излучающей антенны, а также конструктивное ограничение увеличения разноса между излучающей и измерительными приемными антеннами.

Наиболее близким к патентуемому является устройство для рабочего перемещения антенн геофизического радиолокатора (авторское свидетельство СССР 1832960, G 01 V 13/00). Устройство содержит диэлектрическую подложку, выполненную в виде поддонов круглой формы с плоскими днищами. Стенки поддонов выполнены коническими и имеют отбортовку с отверстиями для крепления тяжей и тяг. На внутренней стороне днищ поддонов расположены выступы для фиксации положения установленных в поддонах антенн. В передней полуокружности переднего по направлению движения поддона закрепляются концы тяжей, к которым прикладывается усилие при перемещении устройства в процессе работы. На одном из тяжей предусмотрено крепление кабеля, соединяющего антенну с аппаратурой радиолокатора.

К недостаткам данного технического решения следует отнести недостаточно высокую производительность, а также невозможность использования устройства для проведения геофизических подповерхностных зондирований при проведении изыскательских и геологоразведочных работ до глубин в несколько десятков метров для реальных проводящих сред ввиду конструктивного ограничения размера и соответственно магнитного момента излучающей антенны, равного произведению площади антенны на количество витков и силу тока в антенне.

Задачей изобретения является создание устройства для перемещения геофизических антенн, обеспечивающего проведение геоэлектроразведочных работ в движении с высокой производительностью при одновременном обеспечении высокой разрешающей способности и глубинности исследований.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для рабочего перемещения геофизических антенн, содержащем диэлектричесую подложку, снабженную средствами для закрепления антенн, тяжей и электрического кабеля, соединяющего антенны с измерительной и генераторной аппаратурой, согласно изобретению диэлектрическая подложка выполнена в виде повторяющего форму контура петли антенны надувного каркаса, на поверхности которого укреплены излучающая и/или приемная антенны.

Поставленная задача решается также тем, что диэлектрическая подложка предпочтительно имеет форму замкнутого надувного тора, выполненного из высокопрочного, воздухонепроницаемого, диэлектрического материала.

Кроме того, устройство для рабочего перемещения геофизических антенн может быть выполнено в виде двух соединенных между собой надувных каркасов, на одном из которых укреплена излучающая и/или приемная антенна, а на другом - приемная и/или излучающая, при соблюдении условия (R+r)≤S≤10(R+r), где S - расстояние между центрами надувных каркасов, R - расстояние между центром одного из надувных каркасов и его внешней поверхностью, r - расстояние между центром другого надувного каркаса и его внешней поверхностью.

Кроме того преимущественно в устройстве надувной каркас со стороны, противоположной направлению движения, снабжен противовесом.

На фиг.1 схематически представлен общий вид устройства согласно изобретению; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 показано крепление излучающей и приемной антенн к надувному каркасу (тору); на фиг.4 - соединение с буксировочным устройством; на фиг.5 показано подсоединение противовеса.

Устройство для перемещения геофизических антенн (фиг.1, 2) содержит диэлектрический надувной каркас, выполненный, например, в виде надувного заполняемого воздухом тора 1, снабженного буксировочными захватами 2, предназначенными для крепления буксировочных тросов 3. По сравнению с другими конфигурациями выполнение надувного каркаса в виде тора 1 обеспечивает максимальную локальность зондирований на единицу магнитного момента (за счет максимальной площади на единицу периметра). Излучающая антенна 4 и приемная антенна 5 крепятся на поверхности надувного тора 1, например, при помощи накладок 6 и петель 7, зафиксированных по верхней части поверхности тора 1 (фиг. 3, 4). Буксировочными тросами 3 тор 1 подсоединяется к буксировочному устройству 8. Для подачи и удержания воздуха надувной тор 1 снабжен клапаном 9. Трос-кабель 10 осуществляет связь антенн 4 и 5 с генераторной и измерительной аппаратурой, расположенной на буксировочном устройстве 8. Со стороны, противоположной направлению движения, устройство снабжено противовесом 11. Противовес 11 соединен с надувным тором 1 с помощью троса 12, закрепленного по периметру надувного каркаса 1 с помощью накладок 13 и петель 14, зафиксированных на поверхности надувного тора 1 (фиг.5). Буксировочные захваты 2 закреплены на поверхности тора 1 также с помощью накладок 13 и петель 14.

Надувной тор 1 может быть выполнен из диэлектрического, износостойкого воздухонепроницаемого материала, например "FERRARI-905", склеенного в воздухонепроницаемую конструкцию полиуретановым клеем. Накладки 6 и 13, петли 7 и 14 фиксируются на поверхности тора 1 также с помощью клея полиуретанового и могут быть выполнены из капронового материала. Антенны 4 и 5 могут быть выполнены, например, из провода ГПМП. Противовес 11 может быть выполнен из любого диэлектрического материала, например элемента ствола дерева.

Устройство для рабочего перемещения геофизических антенн согласно изобретению работает следующим образом.

Надувной каркас (тор) 1, снабженный накладками 6 и 13 с петлями 7 и 14 и находящийся до прибытия на место работ в собранном виде (без заполнения воздухом внутреннего объема), раскладывают на исследуемой поверхности земли. К клапану 9 подключают компрессор (не показан) и заполняют тор 1 воздухом до тех пор, пока материал пневматической конструкции под действием избыточного давления не примет заданную объемную форму. Избыточное, относительно атмосферного, давление в конструкции должно составлять 0.2-0.5 атм. Затем подачу воздуха прекращают и компрессор отключают. На поверхность тора 1, используя петли 7, укладывают излучающую 4 и приемную 5 антенны, выполненные в виде одно- или многовитковых контуров. С помощью трос-кабеля 10 подсоединяют антенны 4, 5 к соответствующей аппаратуре, расположенной на буксировочном устройстве 8. На буксировочных захватах 2 укрепляют буксировочные тросы 3, которые также подсоединяют к буксировочному устройству 8. С противоположной движению стороны, при необходимости, для большей устойчивости траектории движения антенн 4 и 5 посредством троса 12, пропущенного через укрепленные с помощью накладок 13 петли 14, устанавливают противовес 11.

Собранное таким образом устройство для рабочего перемещения геофизических антенн готово к использованию.

В качестве буксировочного устройства 8 может быть использована автотракторная техника, например вездеход, снегоход, автомобиль. Устройство можно также перемещать с использованием живой силы.

Устройство перемещают по исследуемой площади по заданным профилям-траекториям. Скорость перемещения зависит от характера решаемой задачи и условий проходимости местности. Наиболее предпочтительный диапазон скорости перемещения 1-3 м/сек.

Для увеличения разрешающей способности электроразведки при обнаружении слабоконтрастных либо глубокозалегающих объектов устройство согласно изобретению может быть реализовано в том числе с разнесенными в пространстве излучающей 4 и приемной 5 антеннами. В этом случае используются два соединенных между собой надувных тора 1, на одном из которых располагают, как показано выше, излучающую антенну 4, на другом - приемную антенну 5. При этом экспериментально установлено, что расстояние S между центрами надувных торов 1 для обеспечения большей разрешающей способности при поисках локальных объектов должно удовлетворять условию (R+r)≤S≤10(R+r), где S - расстояние между центрами надувных торов 1, R -расстояние между центром одного из торов 1 и его внешней поверхностью, r - расстояние между центром другого надувного тора 1 и его внешней поверхностью. Кроме того, для решения указанных задач могут быть использованы соединенные между собой два тора, на каждом из которых располагают излучающую и приемную антенны. Данная конструкция собирается и перемещается по исследуемой площади аналогично описанному выше.

Устройство для рабочего перемещения антенн, благодаря использованию в нем пневматической конструкции (излучающая 4 и приемная 5 антенны укреплены на надувном торе 1, выполненном из высокопрочного диэлектрического материала), удобно, в том числе для перемещения, в различных условиях в эксплуатации, обеспечивает высокую локальность геофизических зондирований, повышение производительности исследований в движении, а также при этом имеет существенно меньше конструктивных ограничений по размерам антенн. В целом, конструктивное решение устройства согласно изобретению обуславливает возможность проведения геофизических высокоразрешающих подповерхностных зондировании до глубин в несколько десятков метров в реальных проводящих средах без остановок для проведения зондирований.

Формула изобретения

1. Устройство для рабочего перемещения геофизических антенн, содержащее диэлектрическую подложку, снабженную средствами для закрепления антенн, буксировочных тросов и электрического кабеля, соединяющего антенны с генераторной и измерительной аппаратурой, отличающееся тем, что диэлектрическая подложка выполнена в виде повторяющего форму контура антенны надувного каркаса, на поверхности которого укреплены излучающая и/или приемная антенны.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диэлектрическая подложка выполнена в виде замкнутого надувного тора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диэлектрическая подложка выполнена в виде двух соединенных между собой надувных каркасов, на одном из которых укреплены излучающая и/или приемная антенны, а на другом - приемная и/или излучающая, при соблюдении условия (R+r)≤S≤10(R+r), где S - расстояние между центрами надувных каркасов, R - расстояние между центром одного из надувных каркасов и его внешней поверхностью, r - расстояние между центром другого надувного каркаса и его внешней поверхностью.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что со стороны, противоположной направлению движения, надувной каркас снабжен противовесом.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что надувной тор выполнен из высокопрочного, воздухонепроницаемого, диэлектрического материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5