Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник



Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник
Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник
Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник
Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник

 


Владельцы патента RU 2515421:

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

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 невзрывным импульсным сейсмоисточникам, предназначенным для создания сейсмических волн посредством деформации грунта под излучающим элементом сейсмоисточника.

Известен принятый за аналог источник сейсмических волн (Теория и практика наземной невзрывной сейсморазведки. Под редакцией д.т.н. Шнеерсона М.Б. - М.: Недра, 1988, с.149-151). Он содержит расположенное на грунте жесткое основание-излучатель, пригрузочную массу (реактор) и импульсный источник силы электродинамического типа со схемой питания его обмоток импульсами тока. Ферромагнитные якорь и реактор расположены коаксиально и содержат обмотки возбуждения, помещенные в пазах на их обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях. Якорь закреплен на жестком основании-излучателе.

При пропускании по обмоткам импульса тока между якорем и реактором создается электромагнитная сила, под действием которой реактор ускоряется вверх, а якорь с основанием вниз, что приводит к деформации основанием грунта и формированию в нем сейсмических волн.

Недостатком аналога является низкая сейсмическая эффективность, обусловленная низким значением коэффициента преобразования потребляемой двигателем энергии в энергию механического воздействия на грунт. Это приводит к большой стоимости источника и ограничению возможностей и области его применения.

Известен принятый за прототип импульсный невзрывной сейсмоисточник (Патент РФ № 2453870, опубликован 20.06.2012 ) содержащий жесткое основание-излучатель, опертый на него пригруз и импульсный двигатель индукционно-динамического типа. Индуктор двигателя с соленоидной катушкой возбуждения закреплен на обращенной к основанию поверхности пригруза и прилегает своей торцовой поверхностью к якорю, который выполнен в виде пластины из электропроводного материала и закреплен на верхней поверхности основания.

При подаче в катушку от системы питания импульсного тока в электропроводной пластине якоря индуктируется вихревой ток и между катушкой и пластиной создается расталкивающая их пондеромоторная сила. Под ее действием происходит перемещение пригруза с катушкой возбуждения вверх, а пластины якоря с основанием в направлении грунта, его деформация и создание в нем сейсмической волны. При смещении пригруза и основания относительно друг друга в образующемся между ними зазоре возникает пониженное относительно атмосферного давление воздуха (разрежение), что приводит к уменьшению, ускоряющей основание и пригруз силы, скорости деформации грунта плитой и снижению сейсмической эффективности сейсмоисточника.

Задачей, на которую направлено изобретение, является повышение эффективности сейсмоисточника.

Техническим результатом является повышение коэффициента передачи механической энергии двигателя в механическую энергию воздействия основанием на грунт, скорости и величины деформации грунта основанием.

Упомянутая задача достигается тем, что сейсмоисточник содержит жесткое основание-излучатель, опертый на него пригруз, закрепленную на обращенной к основанию стороне пригруза катушку возбуждения индукционно-динамического двигателя, якорь которого прилегает к плоской стороне катушки и выполнен в виде закрепленной на основании пластины из электропроводного материала, на верхней части основания выполнены полости, а в пластине якоря выполнены проникающие в указанные полости отверстия.

Достижение технического результата обусловлено тем, что поступление воздуха из полостей основания через отверстия в пластине якоря в объем увеличивающегося зазора двигателя обеспечивает уменьшение степени разрежения в нем и противодействующей ускорению якоря и пригруза силы, увеличение максимальной скорости перемещения основания и передаваемой в грунт механической энергии двигателя.

Устройство поясняется чертежами. На фиг.1 показан продольный разрез сейсмоисточника; на фиг.2 - графики изменения силы двигателя, скоростей и перемещений основания и пригруза, а также давления в объеме зазора двигателя; на фиг.3 приведены некоторые возможные конструктивные выполнения пластины якоря с отверстиями.

Сейсмоисточник (фиг.1) содержит основание-излучатель 1 в виде жесткой плиты, на верхней части которой выполнены полости 2. На плиту опирается индукторная часть 3 пригруза, в пазу на обращенной к основанию 1 которой помещена обмотка возбуждения 4. На плите помещен якорь 5 двигателя, выполненный например, в виде кольцевой пластины из электропроводного материала. В якоре имеются отверстия 6, соединяющие полости 2 с областью прилегания якоря к катушке 4. На основании 1 закреплена направляющая стойка 7 с возможностью перемещения вдоль нее массивной части 8 пригруза. Внутри стойки 7 установлен опирающийся на основание корпус 9 демпфера, шток 10 которого оперт на закрепленную на пригрузе перекладину 11. Защитный кожух 12 установлен на основании 1 и соединен с ним эластичной манжетой 13.

Работает сейсмоисточник следующим образом. По сигналу с сейсмостанции по катушке 4 пропускается импульс тока 14 (фиг.2) необходимой величины и длительности t: (система питания двигателя и ее соединение с катушкой 3 на фиг.1 не показаны). За счет экранировки электропроводной пластиной 5 якоря создаваемого катушкой 4 импульсного магнитного поля магнитный поток проходит вокруг катушки 4 и замыкается через область прилегания якоря 5 к катушке 4. В результате между катушкой 4 и якорем 5 создается пондеромоторная расталкивающая их сила 15 (фиг.2)

P = 1 / 2 I 2 ( L ( x ) / d x ) , ( 1 )

где L(x) - эквивалентная индуктивность катушки, I - ток в ней, х - направление действия силы между катушкой и якорем.

Под действием силы 15 якорь 5 с основанием 1 со скоростью 16 деформирует грунт. К моменту времени t2 скорость 16 под действием реакции грунта снижается до нулевого значения, при котором смещение основания 1 вниз и деформация 17 грунта максимальны. Затем грунт разжимается, а основание 1 ускоряется вверх и происходит затухающее колебание основания на грунте, частота которых зависит в основном от массы основания и упругих свойств грунта. Интенсивность создаваемых сейсмоисточником продольных сейсмических волн зависит от скорости 16 деформации 17 грунта.

Одновременно с ускорением основания 1 вниз под действием силы 15 двигателя его катушка А, корпус 3 и пригрузочная часть 8 ускоряются вверх. Поскольку ускоряемая вверх масса существенно больше массы основания 1, то скорость 18 и перемещение 19 пригрузочной части соответственно меньше скорости 16 и перемещения 17 основания 1.

После окончания в момент времени t1 действия силы 15 пригруз, в состав которого входят детали 3, 4 и 8, по закрепленной на основании 1 направляющей 7 перемещаются вверх в поле силы тяжести на некоторую высоту, зависящую от максимального значения их скорости 18 в момент времени t1. Плавное перемещение пригрузочной массы из верхнего положения в исходное на плите обеспечивается демпфером, корпус 9 которого установлен на основании 1, а шток 10 оперт на закрепленную на пригрузочной массе перекладину 11.

Перемещение пригруза вверх и основания вниз сопровождается образованием между ними зазора объемом

V = S δ , ( 2 )

где S - площадь прилегания пригруза к основанию, а δ - образующийся зазор между ними.

Увеличение объема V сопровождается поступлением в него воздуха извне через площадь, равную произведению периметра обращенных друг к другу поверхностей пригруза и основания и увеличивающегося зазора δ. Поскольку скорость поступления воздуха в зазор из-за аэродинамического сопротивления на пути потока воздуха меньше скорости увеличения объема V, среднее значение б1 давления воздуха в нем меньше давления б0 вне этого объема и между пригрузом и основанием возникает усилие 20 (фиг.2), пропорциональное разнице этих давлений.

P в = S ( б 0 б 1 ) ( 3 )

С увеличением перемещения 19 пригруза вверх и зазора между ним и основанием 1 происходит уменьшение силы 20 и ее влияния на скорость 16 основания 1 и деформацию 17 грунта. Предложенное техническое решение сейсмоисточника с выполнением в основании 1 с полостями 2 и пластины 5 якоря с отверстиями 6, проникающими в полости основания, обеспечивает дополнительный приток воздуха через отверстия из полостей 2 в увеличивающийся между пластиной якоря и катушкой зазор, что приводит к уменьшению разности (б01) давлений, уменьшению противодействующей силы 20 и соответствующему увеличению скорости деформации 16 грунта и интенсивности создаваемой сейсмоисточником сейсмических волн.

Конструктивное выполнение пластины 5 якоря с отверстиями 6 в ней может быть различным. Для примера на фиг.3 отверстия 6 выполнены в виде нескольких прорезей, расположенных над полостями 2 в основании 1 (фиг.1). На фиг.4 показано выполнение якоря 5 в виде двух концентрических колец со щелевым зазором между ними.

Импульсный невзрывной источник сейсмических волн, содержащий жесткое основание-излучатель, опертый на него пригруз, закрепленную на обращенной к основанию стороне пригруза катушку возбуждения индукционно-динамического двигателя, якорь которого прилегает к плоской стороне катушки и выполнен в виде закрепленной на основании пластины из электропроводного материала, например из меди, отличающийся тем, что на верхней части основания выполнены полости, а в пластине якоря выполнены отверстия, проникающие в указанные полости.



 

Похожие патенты:

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.

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 проведении сейсморазведочных работ. .

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

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 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 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.

Изобретение относится к импульсным электромеханическим преобразователям индукционно-динамического типа и может быть использовано в импульсных приводах, создающих периодические импульсные воздействия на рабочий объект, например в наземных и водных источниках сейсмических волн и промышленных виброимпульсных технологических установках. Технический результат - повышение надежности обмотки возбуждения двигателя. Индукционно-динамический двигатель содержит неэлектропроводный жесткий корпус индуктора с прикрепленной к нему многовитковой однослойной обмоткой цилиндрической формы, к торцевой поверхности которой прилегает электропроводная пластина якоря двигателя. Провод обмотки возбуждения двигателя помещен в спиралевидный паз, выполненный на обращенной к якорю плоской поверхности корпуса индуктора. 3 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для работы в многоволновой сейсморазведке при поиске нефти и газа. Устройство излучения поперечных сейсмических волн содержит излучающее тело с электродинамической системой преобразования электрической энергии в механическую, группы импульсных невзрывных управляемых источников, включающих индукторы и якоря электромагнитов, опорную плиту. В качестве излучающего тела использован корпус устройства, жестко соединенный с неподвижным основанием, а подвижное основание установлено с возможностью перемещения в направлении неподвижного основания. В устройство также включены качающаяся поворотная рама, опорные наклонные стойки и шарниры. Причем опорная плита выполнена в виде двухполозных саней, соединяемых в одну конструкцию рамой, на которой установлено помещение с электрооборудованием, обеспечивающее работу силового привода источника. В полости полозьев с отклонением от вертикали установлены силовые приводы, выполненные на базе тяговых электромагнитов. Якоря электромагнитов опираются своей конструкцией на опорные наклонные стойки, закрепленные на полозьях саней, которые выполняют функцию опорной плиты источника, а индукторы соединены шарнирно с полозом через качающуюся поворотную раму. Технический результат - повышение эффективности возбуждения сейсмических волн. 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может применяться при проведении работ в морской сейсморазведке на нефть и газ. Работа заявленного устройства основана на использовании сил отталкивания, возникающих в источнике возбуждения импульса силы, расположенном в герметичном корпусе, и передающихся на исследуемую среду в виде импульсов давления, возбуждая в ней упругие колебания в нужном направлении. Величина импульсов давления и направление распространения упругих колебаний обеспечивается тем, что за счет выполнения герметичного корпуса соответствующей формы окружающая водная среда используется в качестве опорной поверхности, создающей сопротивление перемещению герметичного корпуса в направлении поверхности водной среды. Устройство содержит плавающее средство, герметичный корпус, в котором размещен источник возмущающих импульсов, лебедку. При этом герметичный корпус выполнен из двух частей, имеющих возможность взаимного перемещения вдоль вертикальной оси в противоположные относительно друг друга стороны, а верхняя поверхность корпуса значительно превосходит по площади его нижнюю поверхность. Технический результат - повышение качества получаемой информации. 2 ил.
Наверх