Наземный невзрывной импульсный сейсмоисточник



Наземный невзрывной импульсный сейсмоисточник
Наземный невзрывной импульсный сейсмоисточник
Наземный невзрывной импульсный сейсмоисточник
Наземный невзрывной импульсный сейсмоисточник
Наземный невзрывной импульсный сейсмоисточник

 


Владельцы патента RU 2467357:

Ивашин Виктор Васильевич (RU)
Иванников Николай Александрович (RU)

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Заявлен сейсмоисточник, предназначенный для создания сейсмических волн посредством деформации грунтового полупространства с поверхности земли. Он содержит жесткую излучающую плиту, пригрузочную массу и импульсный двигатель электромагнитного, индукционно-динамического или иного типа. Развиваемая двигателем сила приложена между плитой-излучателем и пригрузочной массой (первым пригрузом). Отличительной особенностью сейсмоисточника является применение опертого на плиту-излучатель дополнительного (второго) пригруза, что снижает уровень генерируемых сейсмоисточником волн-помех. Технический результат: уменьшение скорости перемещения плиты после момента рабочего цикла сжатия ею грунта и интенсивности создаваемой сейсмической волны-помехи. 5 ил.

 

Изобретение относится к невзрывным наземным импульсным источникам сейсмических волн, применяемых при проведении сейсморазведочных работ.

Известен сейсмоисточник невзрывного типа (Ивашин В.В., Иванников Н.А. Импульсные электромагнитные сейсмоисточники: особенности и перспективы совершенствования. Журнал «Приборы и системы разведочной геофизики», №2, 2005, с.9-14), содержащий жесткую плиту-излучатель, опертый на нее пригруз и электромагнитный двигатель, магнитопровод индуктора которого с обмоткой возбуждения закреплен на пригрузе, а якорь двигателя оперт на плиту через стойки и отделен от магнитопровода индуктора воздушным зазором. При подаче в обмотку возбуждения импульса тока между якорем и магнитопроводом индуктора возникает сила, передаваемая через стойки на плиту. Плита под действием этой силы смещается в направлении грунта, при этом происходит деформация грунта и в нем формируется сейсмическая волна. Магнитопровод индуктора под действием силы двигателя ускоряется вверх, в результате зазор между магнитопроводом индуктора и якорем выбирается. В момент выбора зазора действие силы на плиту прекращается, а ускоренный пригруз с магнитопроводом индуктора и якорем перемещаются в поле силы тяжести на некоторую высоту, определяемую скоростью пригруза в момент выбора зазора.

Поскольку грунт является средой, имеющей упругие свойства, после фазы сжатия грунта наступает фаза его разжатия, в течение которой плита под действием упругих сил грунта ускоряется вверх. В результате этого грунт разжимается и плита, получив при разжатии грунта значительную скорость, «подлетает» над грунтом и затем падает на грунт, что приводит к созданию сейсмической волны-помехи, снижающей качество выполняемых сейсморазведочных работ.

Известен (прототип) невзрывной сейсмоисточник с импульсным двигателем индукционно-динамического типа (Патент РФ №2369883, БИ №28, 2009 г.), содержащий жесткую плиту-излучатель, опертый на него пригруз и импульсный двигатель, установленный с возможностью создания силы между плитой и пригрузом. При работе такого сейсмоисточника, как и в случае сейсмоисточника, принятого за аналог, под действием силы плита деформирует грунт, а пригруз ускоряется вверх. За фазой сжатия грунта следует фаза его разжатия и перемещение («подскок») плиты выше уровня ее исходного положения на грунте и затем происходит повторное воздействие плиты на грунт, создающее волну-помеху, что снижает сейсмическую эффективность сейсмоисточника и качество выполнения сейсморазведочных работ.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении сейсмической эффективности сейсмоисточника. Технический результат предложенного решения состоит в уменьшении скорости перемещения плиты после момента рабочего цикла сжатия ею грунта и интенсивности создаваемой сейсмической волны-помехи.

Упомянутая задача и технический результат достигаются тем, что предложенное техническое решение содержит жесткую плиту-излучатель, опертый на нее первый пригруз, импульсный двигатель с возможностью приложения создаваемой им силы между плитой-излучателем и первым пригрузом, а на плиту-излучатель оперт второй пригруз.

Изобретение снабжено иллюстрациями:

Фиг.1 - конструктивная схема предложенного сейсмоисточника;

Фиг.2 - графики изменения прилагаемой к плите-излучателю силы, скорости и перемещения плиты;

Фиг.3 - конструктивное выполнение второго пригруза;

Фиг.4 - конструктивное выполнение сейсмоисточника с импульсным двигателем электромагнитного типа;

Фиг.5 - конструктивное выполнение сейсмоисточника с импульсным двигателем индукционно-динамического типа.

Сейсмоисточник (фиг.1) содержит плиту-излучатель 1, опертый на плиту первый пригруз 2, источник 3 импульсной силы и опертый на плиту второй пригруз 4.

Сейсмоисточник работает следующим образом. При действии импульсной силы 5 (фиг.2) пригруз 2 ускоряется вверх, а плита 1 - вниз. Скорость 6 смещения плиты 1 за время t1 действия силы 5 увеличивается, преодолевая силу реакции грунта, нарастающую по мере смещения 7 плиты. На интервале времени от t1 до t2 скорость 6 смещения плиты уменьшается до нуля, а полученная от источника силы 5 кинетическая энергия плиты 1 преобразуется в энергию упругой деформации грунта и частично выделяется в виде энергии, затраченной на неупругие деформации грунта и энергию излучаемой сейсмической волны, интенсивность которой пропорциональна квадрату скорости 6 смещения (нагружения) грунта плитой 1. Возврат плиты 1 в исходное положение на интервале времени от t2 до t3 (стадия разжатия грунта) происходит при увеличении скорости 6 смещения плиты. В момент времени t3 происходит ударное взаимодействие плиты 1 со вторым пригрузом 4. При неупругом взаимодействии двух масс послеударная скорость плиты снижается. Например, при равенстве масс плиты 1 и второго пригруза 4 она уменьшится вдвое, а половина кинетической энергии плиты 1 в процессе удара выделится в тепловую энергию. Уменьшение скорости Δt плиты 1 при ударе приводит к уменьшению скорости изменения деформации грунта и соответственно интенсивности волны-помехи, излучаемой при t больше t3.

Характер ударного взаимодействия в момент t3 плиты 1 и второго пригруза 4 определяется значением коэффициента восстановления, для уменьшения которого второй пригруз (фиг.3) может быть выполнен в виде короба 8 с полостью 9, частично заполненной металлическими кусочками 10 шаровидной формы весом от 1 до 3 г. При ударе плиты 1 о корпус 8 на кусочки 10, помещенные в его полости, действует часть ударного механического импульса, поэтому кусочки ускоряются вверх, воздействуют (трутся) друг с другом и с поверхностью полости короба 8, что приводит к снижению коэффициента восстановления за счет выделения потерь при движении кусочков 10.

Второй пригруз 4 может быть выполнен распределенным по периметру плиты 1 или в виде отдельных секций, размещенных на поверхности плиты. Короб 8 второго пригруза 4 может быть выполнен из материала с небольшим удельным весом, например из алюминиевого сплава, пластика и т.д. Основное влияние на снижение скорости движения плиты 1 в процессе ее ударного взаимодействия со вторым пригрузом 4 оказывает масса помещенного в коробе сыпучего материала 10.

Импульсный двигатель 3 (фиг.1), создающий силовое воздействие между плитой-излучателем 1 и первым пригрузом 2, в зависимости от особенностей применения сейсмоисточника может быть выполнен гидравлическим, пневматическим, электрическим или иного типа.

Особенности сейсмоисточника по фиг.1 для случая применения в нем двигателя электромагнитного типа показаны на конструктивной схеме фиг.4. Плита 1 выполнена со стойками 11, на которые опирается якорь 12 двигателя 3, магнитопровод 13 индуктора которого закреплен с обмоткой возбуждения 14 на первом пригрузе 2, опертом посредством его стоек 15 на плиту-излучатель 1. Второй пригруз 4 помещен на плите 1 между стойками 15 первого пригруза. Индуктор 13 двигателя и его якорь 12 отделены друг от друга рабочим воздушным зазором.

При подаче импульса тока в обмотку возбуждения 14 между магнитопроводом якоря 12 и магнитопроводом 13 индуктора двигателя 3 создается импульс силы 5 (фиг.2). Через стойки 11 сила 5 действует на плиту 1, которая под действием этой силы смещается в направлении грунта и создает его деформацию 7. Эта же сила 5 ускоряет пригруз 3 вверх в течение времени от t0 до t1 выбора зазора между якорем 12 и индуктором 13 двигателя 3. Момент времени t1 выбора зазора соответствует длительности импульса силы 5. К моменту времени t3 завершаются фаза сжатия грунта (время от t0 до t1) и фаза его разжатия (время от t2 до t3). В момент времени t3 происходит удар плиты 1 о второй пригруз 4, в результате которого скорость 6 плиты 1 и ее кинетическая энергия уменьшаются, что приводит к уменьшению перемещения плиты вверх над ее первоначальным положением при t0 и интенсивности создаваемой при t больше t3 сейсмоисточником сейсмической волны. Для снижения коэффициента восстановления при ударе плиты 1 о второй пригруз 4 он может быть выполнен с полостью внутри, в которую помещены, например, кусочки материала.

Предложенное техническое решение (фиг.1) может быть применено при создании наземных сейсмоисточников с индукционно-динамическим двигателем (фиг.5), применение которого позволяет существенно уменьшить вес сейсмоисточников и расширить возможности их применения в труднодоступных для проведения сейсморазведочных работ горных или заболоченных участках местности и т.д.

Сейсмоисточник (фиг.5) содержит излучающую плиту 1, опертый на нее первый пригруз 2, в состав которого входит пригрузочная масса 15 и скрепленные с ней немагнитная плита 16 из неэлектропроводного материала. Импульсный индукционно-динамический двигатель 3 содержит обмотку возбуждения 17, помещенную в пазу плиты 16, и якорь двигателя в виде закрепленной на плите 1 пластины 18 из материала высокой электропроводности, например меди. Второй пригруз 4 оперт на плиту 1.

При подаче в катушку возбуждения 17 импульса тока в прилегающей к ней пластине 18 индуктируется ток и между катушкой возбуждения 17 и пластиной 18 создается импульс силы 5. При этом плита 1 перемещается в направлении грунта со скоростью 6 (фиг.2), обеспечивая создание деформации 7 грунта и формирование сейсмической волны. Первый пригруз 2 под действием силы 5 ускоряется вверх в поле силы тяжести. В момент времени t3 плита 1 со скоростью 6 возвращается в исходное положение и происходит ее ударное взаимодействие со вторым пригрузом 4. При этом часть кинетической энергии плиты 1 выделяется в тепловую энергию, а скорость плиты 1 уменьшается, что приводит к уменьшению излучения сейсмической энергии волны-помехи при t больше t3 и повышению эффективности работы сейсмоисточника.

Наземный невзрывной импульсный сейсмоисточник, содержащий жесткую плиту-излучатель, опертый на нее первый пригруз, импульсный двигатель с возможностью приложения его силы между плитой-излучателем и первым пригрузом, отличающийся тем, что на плиту-излучатель оперт второй пригруз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сейсморазведки, а именно к невзрывным источникам сейсмических волн (сейсмоисточникам), создающим сейсмические волны механическим импульсным воздействием на поверхность грунта посредством плиты-излучателя.

Изобретение относится к области сейсморазведки, а именно к невзрывным сейсмоисточникам, создающим сейсмические волны механическим импульсным воздействием на поверхность грунта.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для создания как продольных, так и поперечных сейсмических волн. .

Изобретение относится к области средств геофизической разведки полезных ископаемых, преимущественно на нефть и газ. .

Изобретение относится к геофизической технике для генерирования виброимпульсного сигнала и используется для динамического нагружения грунта. .

Изобретение относится к области невзрывных импульсных сейсмоисточников, применяемых при проведении сейсморазведочных работ. .

Изобретение относится к области сейсморазведки, в частности к способам возбуждения сейсмических волн в водной среде. .

Изобретение относится к геофизической технике для возбуждения виброимпульсного сигнала и используется при динамическом нагружении грунта. .

Изобретение относится к области средств геофизической разведки полезных ископаемых. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области геофизических методов обнаружения скрытых масс или объектов, и может быть использовано для поиска приповерхностных неоднородностей, например, неметаллических и металлических предметов (кирпич, труба, искусственная закладка), находящихся в грунте на малой глубине (до 0.3 м), а также участков грунта с нарушенной или измененной плотностью.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании объектов машиностроения, стройиндустрии, бытовой техники и других изделий на вибропрочность и виброустойчивость

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ в водной среде

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при сейсморазведочных работах на акватории. Заявлен импульсный сейсмоисточник для водной среды, содержащий герметичный корпус, днище которого выполнено в виде эластичной мембраны, и помещенный внутри корпуса индукционно-динамический двигатель. Сейсмическая волна создается в результате прогиба мембраны якорем двигателя. При этом корпус индуктора двигателя имеет возможность перемещаться внутри корпуса сейсмоисточника. Технический результат: уменьшение создаваемых сейсмоисточником волн-помех и, как следствие, повышение его сейсмической эффективности. 3 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения сейсморазведочных работ. Сейсмоисточник содержит жесткое основание с полостями на его поверхности, опертый на основание пригруз и индукционно-динамический двигатель, катушка возбуждения которого помещена на нижней поверхности пригруза и прилегает к закрепленной на основании пластине якоря, выполненной из электропроводного материала. В пластине якоря выполнены отверстия, соединяющие полости с зазором между основанием и пригрузом, что обеспечивает уменьшение разрежения воздуха в зазоре между якорем и катушкой возбуждения двигателя, увеличение и повышение механического воздействия основанием сейсмоисточника на грунт. Технический результат - повышение эффективности сейсмоисточника. 4 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Заявлен импульсный невзрывной наземный сейсмоисточник, содержащий жесткую излучающую плиту, опертый на нее защитный кожух, пригрузочную массу (пригруз) и индукционно-динамический двигатель со схемой его питания, помещенный между плитой и пригрузом с возможностью создания между ними импульсной силы. Сейсмоисточник защищен кожухом от воздействия окружающей среды и имеет высокие технические и эксплуатационные показатели. Технический результат - повышение точности разведочных данных за счет уменьшения создаваемых источником волн-помех. 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для генерирования сейсмической энергии невзрывного типа, создающим поперечные сейсмические волны импульсным механическим воздействием на поверхность грунта. Сущность: импульсный источник поперечных сейсмических волн содержит опертый через колеса (7, 8) на жесткую плиту-излучатель (2) пригруз (9) с индуктором (10) индукционно-динамического двигателя. Якорь двигателя выполнен в виде пластины (5) из электропроводящего материала и закреплен на боковой стороне передней (4) стойки плиты (2). Задняя (6) стойка выполнена наклонной к плите (2) с возможностью перемещения по ней пригруза (9) с поднятием его центра тяжести. Нижняя поверхность плиты (2) снабжена зубьями (3) с возможностью погружения их в грунт (1). Технический результат: повышение технических характеристик и сейсмической эффективности источника. 7 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Заявлен электросейсмоисточник, содержащий излучающую плиту с грунтозацепами, инертную массу, электродинамический формирователь силовых импульсов, амортизаторы, гидравлический трансформатор силовых импульсов. Электродинамический формирователь силовых импульсов выполнен в виде силового броневого трансформатора с первичной обмоткой на среднем стержне, а вторичная силовая обмотка выполнена в виде прямоугольного короткозамкнутого токопроводящего витка. Прямоугольный короткозамкнутый токопроводящий виток своим нижним торцом оперт на нетокопроводящую пластину, которая уложена на силовую платформу со штоком гидроцилиндра малого диаметра с поршнем меньшего диаметра. Гидроцилинцр меньшего диаметра расположен на гидроцилиндре большего диаметра. Полость между поршнями заполнена гидрожидкостью повышенного давления. Излучающая платформа снабжена пустотелыми штангами, размещенными в инертной массе, внутри которой в нижней части закреплен гидроцилиндр большего диаметра, а в верхней части закреплен магнитопровод силового броневого трансформатора. Магнитопровод с первичной катушкой и короткозамкнутым токопроводящим витком заполнены охлаждающей жидкостью. Инертная масса в нижней и верхней частях снабжена амортизаторами и демпферами. Технический результат - повышение эффективности сейсмоисточника за счет увеличения частотных и амплитудных усилий возбуждаемых колебаний. 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть предназначено для выполнения сейсморазведочных работ. Импульсный невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом содержит жесткую плиту - излучатель сейсмических волн, пригруз, демпферы, электрическую систему питания, состоящую из зарядного устройства и конденсаторной батареи, и электромеханический преобразователь. В устройстве излучатель выполнен в виде полого короба с плоским днищем. Внутри короба в центре размещен пригруз переменной массы, а по разные стороны от пригруза размещены зарядное устройство и конденсаторная батарея. Электромеханический преобразователь выполнен в виде короткоходового импульсного электродвигателя, состоящего из якоря и индуктора, который составляет единое целое с пригрузом. Индуктор имеет пазы на стороне, обращенной к якорю, в которых размещена катушка возбуждения. Между якорем и индуктором размещены пластины с возможностью регулирования рабочего зазора между якорем и индуктором, зарядное устройство с конденсаторной батареей соединено силовым кабелем с катушкой возбуждения. Технический результат - повышение эффективности работы сейсмоисточника. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх