Механический приемник переносного,длиннопериодного сейсмографа,в частности,вертикального сейсмографа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республмк

< 940104 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 13. 11,78 (21) 7770359/18-25 (5! )М. Кл.

G 01 У 1/16 (23) Приоритет — (32) 16.12.77

9кударсткнный хомнтет

СССР (31) NP: G 0114 /202702(33) gP

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24 по делам нзабретеннй н открытнй (53) УДК sso.

° 834(088 8) Дата опубликования описания 02.07.82

Иностранцы

Унтеррейтмейер Эрхард, Шуманн Манфред и (ГД P) (72) Авторы изобретения

Иностранное предприятие

"АДВ дер ГДР» (ГДР) (71) Заявитель (54) МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК ПЕРЕНОСНОГО, ДЛИННОПЕРИОДНОГО СЕЙСМОГРАФА, B ЧАСТНОСТИ

BEPÒÈÊ АПЬНОГО СЕЙСМОГРАФА

Изобретение относится к длиннопериодным и широкополосным сейсмометрам и может быть применено как на сейсмических станциях. так и во временных изме« рительных пунктах вне станций, в сейсми5 ческих районах, в зданиях, подвергаюшихся опасности сотрясения, в шахтах, в скважинах и в воде.

Механические приемники сейсмогра о фов, в частнссти длиннопериодных сейсмографов с периодом колебания (собственный период) Т > 10 с, для полного учета, всего спектра сейсмических волн представлятот собой чувствительные колеба15 тельные конструкции с незначительными внутренними силами возврата упругих связей для получения больших собственных периодов Т и с максимальной чувствитепьностью перемещений в одном íà- gp правлении, Данные устройства вследст« вие их большой чувствительности к различного рода сотрясениям нуждаются в дополнительных предохранителях (аррети2 рах), защищающих их от поломок при транспортировке.

Однако данными арретирами обычно нельзя управлять дистанционно. Это серьезный недостаток в случаях, когда сей смограф надо привести в действие или вывести из действия посредством дистанционного управления, как например, в скважинах или в сейсмических районах.

Известны решения для шарниров листовой рессоры в механическом приемнике сейсмографа, - которые позволяют защищать механическую систему по крайней мере от разложения на свои составные части и ограничивать нагрузки листовой рессоры. Такие решения заключаются в том, что все шарниры, служащие как упругие соединительные связи в механическом приемнике сейсмографа, располагаются попарно, а шарниры, оснащенные листовыми рессорами, выполняются закрытыми . В последних подвижная внутренняя часть плотно окружена соответствующей неподвижной по отношению к ней

3 0401 частью таким образом, чго задана только тв свобода контакте между внутренней и внешней частями шарнире, которая необходима для максимального движения подвески относительно корпуса механического приемника.

Опнако эго не устраняет все нежелательные сотрясения, которые приводят к разрушению сейсмографа при транспортировке при установке и при автоматическом 0 вводе в эксплуатацию, кроме того он не имеет дистанционно-управляемого арретиp8„

Цель изобретения-создать переносной сейсмограф, который позволяет широкополосную регистрацию зе млетрясений внутри и вне сейсмических станций в любых измерительных пунктах как дополнение и расширение наблюдений на станциях. Тем самым, изобретение преследует цель рас- 20 ширить неполную сетку станций небольшими затратами и делать регистрации в измерительных пунктах, в зданиях, в шахтах, в сейсмических зонах и т.п., где невозможно ипи слишком затруднительно установить25 постоянные сейсмографы, подобные работ иющим на станциях.

В основу изобретения была положена задача создать механический приемник плиннопериоцного сейсмографа переносно- з0 го типе, которому не присущи недостатки общеизвестных конструкций сейсмографсе.

Он должен быть нечувствительным к сотрясениям при транспортировке и при установке, с обеспечением возможности пи35 станционного управления арретиром.

Согласно изобретению эта задача решается таким образом, что корпус изготов вляется в виде компактного тела с выемкой для подвески.

В дильнейшем эту выемку называем

"окном движения . Оно допускает колебание подвески без трения около ее оси вращения до достижения максимальных амплитуд, соответствующих требованиям экс- 4 пери мента.

Heptÿÿ дополнительная деталь закреплена у корпуса на так называемых двойных салазках, так что точку закрепления дополнительной детали пружины можно перемешать в двух направлениях, перпендикулярных осН вращения подвески в корпусе. Предпочтительно одно направление перемещения является приблизительно вертикальным (параллельно вектору силы тяжести), а пругое направление перемещения приблизительно параллельно плос- . кости, определенной осью вращения маятника и точками закрепления парных дополнительных деталей на подвеске. В режиме описанного выше в статическом состоянии механического приемника сушествуют два различных ш нимических состояния»

При достижении максимального отклонения подвески прилегает к граням окна движения, которые имеют такую же форму, как обращенная к ним гринь подвески, Арретнрование поцвески в корпусе прсьизводится следуюшим образом.

«Окно движения для подвески в корпусе закрывается постепенно арретиром, 55 пока подвеска с одной стороны не коснется греки окна движения, в с другой стороны не приляжет также плотно к арре04 ф тиру, причем тот имеет такую же форму, как прилегающая к нему сторони подвески.

При арретировании он поворачивается, причем ось вращения совпадает с осью вращения подвески. Такой вид арретира, работающего по принципу закрытия окна пвижения«, можно также встроить в го щзонтильные сейсмографы, Необходимая для арретирования сила создается извест« ным способом при помощи мотора и передаточного механизма.

Ссь вращения подвески в корпусе образуется парным шарниром, причем листовые рессоры образуют связь между корпусом и подвеской. Подвеска связывается с корпусом еще парой идентичных цополнитепьных деталей, которые расположены по направлению, совпадающему с унией связи середин парного шарнира из листовых рессор. Связь концов дополнительных цетилей с корпусом позволяет их кручение, обе дополнительные цетали прецпочтительно ицентичны.

B механическом приемнике цлиннопериодного сейсмографа маятникового типа, предпочтительно вертикального сейсмографа с поднятой относительно горизонтали подвеской, имеется цпя достижения требуемого равновесного положения подвески относительно корпуса винтовая пружина растяжения, которая прикреплена внизу у корпуса парой жгких, по сравнению с массой винтовой пружины, дополнительных деталей. Верхний конец пружины поцвешен у корпуса такой же легкой цополнительной деталью. дополнительныее детали изменяемы по цлине и имеют предпочтительно круглое сечение, пружина расположена в одной чисти окна движения

940 104

Первое состояние — состояние транспортировки, которое отличается сильной продолжительной, частично периодической нагрузкой ме санического приемника по всем направлениям.

В этом состоянии окно движения подвески в корпусе закрыто, т.е. подвеска прилегает с одной стороны к контуру. оконного ребра корпуса, а с проти1О воположной стороны она касается своим контуром арретира. При этом нажимом арретира со стороны корпуса на одну сторону поцвески окно движения закрывается и подвеска в этом состоянии ок35 ружена сс всех сторон частями корпуса таким образом, что она может даже при сильных сотрясениях во время транспортировки двигаться относительно корпус а только н а ми ним ал ьную в ели чину.

Такое движение не в состоянии разрушать 30 упругие связи поцвески с корпусом, тем самым обеспечивается полное функционирование сейсмографа после разарретиро— вания, т.е. после открытия окна движения". Разрушение упругих связей, кроме того, станет невозможным благоцаря тому, что дополнительные детали в шарнире вращения поцвески во всех случаях упруго противоцействуют нагрузочным силам, которые в обычном случае ведут к разруше-3О нию листовых рессор.

B особенности влияют сильные сдвиговые и крутильные движения поцвески относительно корпуса. Они нагружаюг листовые рессоры перпендикулярно направле- 35 нию цействуюшей на них растягивающей нагрузки. После арретирования BHHTDBBR пружина растяжения прилегает также с одной стороны к оцной грани окна движения, Благодаря ее связи с подвеской это 4о препятствует формированию опасных колебательных состояний винтов ой прУжины растакения при сильных сотрясениях во время транспортировки и обеспечивает благоцаря креплению пружины дополни- 45 тельными деталями, парно прикрепленными к подвеске, полное функционирование винтовой пружины растяжения, а в особенности функционирование механического приемника после разарретирования. 50

Во втором состоянии, в состоянии измерения, арретир уцален от поцвески таким образом, что она вместе с винтовой пружиной растяжения может свободно без трения . колебаться. в окне движения ко

У 55 пуса: т.е. подвеска является требуемым чувствительным приемником цля сейсмических измерений. Колебание является (свобо жым, пока подвеска не касается граней окна движения . При этом получается, что эти состояния могут попеременно повторяться любое число раз, та-ким образом, и сильные внешние нагрузки могут воздействовать во время измерительного процесса, поскольку форма граней окна согласно изобретению соответствует контурам подвески. Такие состояния не прецставляют собой опасности цля функционирования механического приемника. Это позволяет эксплуатацию и в невыгоцных условиях вне сейсмических станций, что и требовалось.

Подвешивание винтовой пружины раст жения с помощью цополнительных цеталей вышеописанным способом позволяет уменьшить массу пружины и ее закрепления, так что получается большое отношение массы подвески к массе пружины и ее закрепления. Отсюда вытекает, что ,характеристики построенного по таким принципам механического приемника очень близки к общим теоретическим требованиям, поэтому имеется улучшенная линейность собственного периода Т в зависимости от положения подвески в Окне цвижени я".

Использование дополнительных деталей в конструкции шарнира вращения подвески и их изготовление, позволяющее кручение их концов, обращенных к корпусу, имеет следующее преимущество: возможна прецизионная коррекция положения подвески в окне цвюкения кручением одной или обеих цополнительных деталей в шарнире подвески с их концов, прикрепленных к корпусу. B связи с этим отпадает необходимость устройства прецизионной коррекц.ии положения поцвески па самой подвеске электрических кроссовых проводов с корпуса на подвеску, которые ненадежны и ухудшают качество регистрации измеряемых величин.

Добавочный положительный эффект дости гается предпочтительным закреплением концов дополнительных цеталей у подвески и корпуса электрически непровоцящим образом. В связи с этим отпадает необходимость в ненацежных и улуашающих качество кроссовых проводах с корпуса на подвеску .для подключения обычной цемпферной катушки.

Кроме того, шарнир, согласно изобретению, позволяет соответствующим выборам температурного коэффициента дополнительных деталей провести прецизионную коррекцию отстающей температу940 104 рной зависимости равновесного положения подвески в корпусе. Таким образом, особсегно хорошо выполняется требование использовать прибор на временных измерительных пунктах, т,е. при сильно меняющейся температуре.

На фиг. 1 показана боковая проекция механического приемника вертикального сейсмографа (разрез 0-А-В); на фиг.2 сечение А-В на фиг, 1; на фиг. 3 - се10 чение О-OL на фиг, 1.

Вертикальный сейсмограф показанный на фиг. 1, имеет 1тоднятую под углом п к горизонтали Н подвеску GH с осью поворота О в корпусе GS сейсмическую массу М и положение равновесия Gl .

Попвеска СН держится при отсутствии внешних сигналов около равновесного положения Gl с помоцью целесообразно рассчитанной винтовой пружины рпстяже- о ния FE, прикрепленной в точках AK к сейсмической массе М> и в точке В к корпусу GS . Коррекция настройки hGL осуществляется перемещением верхней точки закрепления пружины В на корпусе GS по продолжению линии, связывающей ось вращения О и тачку В. В настоящей конструкции это направление перемещения G L совпадает с одним направлением перемещения двойной салазки. Пе- О ремещение точки B в другое направление, обозначенное через ЬТ, меняет угол 6 между вертикалью V и направлением OB. и, тем самым, и собственный период Т5 механического приемника. Угол,,р межпу зз напревлениями перемещения ь GL и аТ< выбирается так, чтобы коррекция аТе осуществлялась по направлению,, преимущественно параллельному равновесному положению (Й* . Таким образом, коррекция ао

ЬТ5 осуществляется без существенного влияния на положение равновесия GL.

Подвеска GH и пружина FE в корпусе

65 имеют в виде окна двйжения F необходимую для максимальной амплитуды поставленной задачи измерения выемку, позволякыцую колебание без трения. При достижении максимального размаха вверху (+) и ж внизу {-) подвеска GH с сейсмической массой М касается всем своим контуром грани EO или EО окна движения . B отличие от обычна применяемых точечных ограничительных упоров колебаний подвеска ие подлежит деформациям, которые могли бы отрицагельно влиять на пгернир вращения около О. Одновременно щи максимальном размахе колебания подвески CH пружина FF прижгает к одной из граней FE окна движения, и не может подвергаться сильным разрушвющим колебаниям.

Арретир, изготовленный в. виде сегмента А5, ось вращения которого совпадает с осью вращения подвески О, имеет форму, совпадающую с контурами нижней стороны подвески GH и сейсмической массы М, B связи с этим он выполняет при арретировании по направлению АРР (1) на круговой пуге функцию нижней грани окна VU и закрывает в процессе арретирования окно F до такой степени, что подвеска и сейсмическая масса. М держатся при транспортировке в своих контурах между верхней гранью окне 0 и сегментом арретирования А5 без обратного действия на шарнир в О. Резарретирование происходит в направлении (-) от АЯ до тех пор, пока неполностью открылось окно Г.

На фиг. 2 пружина подвешена между нижними крепежными точками пружины

АА и верхней крепежной точкой пружины В. У обоих концов винтовой пружины растяжения FE цилиндр ЕА около А и цилиндр Z около В, которые имеют шаг резьбы, соответствующий нагруженной пружине, для привинчивания концов пружины, изготовлены таким образом, что цигпсндр В как соединение с крепежной точкой B пружины зажимает проволочку Se2, а цилиндр >А фиксирует в оси симметрии проволочку 5 a1, проходящую межпу ! крепежными точками пружины АА в сейсмической массе.

Проволочка ра2 прикреплена с. помощью дополнительного цилиндре 72 В в двойной салазке 35 на корпусе 65, а проволочка 6а1 закреплена около АА зажимными деталями K и K . Расстояние

d @ межпу И и В, а также расстояние йА между АА и ХA при зажиме установлены таким образом, что точно выравнивается отрицательное предварительнсе натяжение и, тем самым, получается требуемое линейное поведение механического приемника. Материал проволок 5a < и

Q a2 выбирается в соответствии с материалами других конструктивных частей, определяющих температурное поведение равновесного положения Cl механического приемника так, чтобы имелась минимальная температурная зависимость положе ния равновесия GL механического приемника.

Согласно фиг, 3 парные шарниры образуют около 0 посредством листовых

940 104

10 рессор BF и BF и натяжных проволок

5 аЗ и S а4 между поцвеской GH и корпусом GS . Проволоки 5аЗ и а4 кончаются

/ у корпуса в зажимных блоках 5 и, которые изменяемы относительно корпуса

GS . Зажимными блоками устанавливается длина 63, dS натяжных проволок 6аЗ и

5а4 и настраивается состояние, в котоt ром листовая рессора BF, BF в попе1О речном направлении не нагружена. У выполненного образца конструкции сегмент арретировки AQ лежит внутри парного шарнира. Его ось вращения совпадает с осью вращения поцвески О. Один конем

15 натяжной проволочки 5 а4 укреплен у зажимного блока 5 у корпуса таким образом, что 5 можно поворачивать на вы. бор мотором Мо через передаточный механизм GT. Тем самым, закручивается натяжная проволочка 6 а4 и подвеска го . GH поворачивается относительно положения равновесия GL . Это коррекция со стороны корпуса положения подвески GH относительно требуемого для ее равновес25 ного положения GL Ею можно по необходимости дистанционно управлять через мотор Мо как регулирующий орган.

Операция арретирования/разарретирования в принципе также управляема через добавочный регулирующий орган (моторзо передаточный механизм) .

Благодаря этой операции и благодаря регулировке с приводом от электродвигателя двойной салазки цля настройки собственного периода и требуемого равнове- >5 сного положения механического приемника приемник во всех своих параметрах цистанционно-управляемый и применим и вне сейсмических станций. Им можно пользоваться особенно в районах, гце применение типовых, непереносных сейсмографов невозможно. Это oàñò более полный материал наблюдения и новые возможности цля улучшенного контроля зданий, сейсмоопасных районов и т.п. и макет привести . к луч» шему изучению процессов землетрясений и геологии грунта.

Формула изобретения

Механический приемник переносного, цлиннопериоцного сейсмографа, в частности вертикального сейсмографа с поцвеской, поднятой относительно горизонтали, с корпусом, с осью вращения, образованной парными листовыми рессорами, и в подвешенной винтовой пружиной растяжения, отличающийся тем, что корпус имеет выемку цля помещения колеблющейся без трения подвески, называющуюся окном движения и выполнякнцуюся так, что ее грани повторяют контуры соответст вующей грани подвески; имеется арретир с контурами одной грани подвески, причем ось вращения подвески, образованная парными листовыми рессорами, дополняется упругими зажимными элементами между подвеской и корпусом; не менее од,ной стороны упругих эажимных элементов, скручиваемых цля ксррекции относительно корпуса положения равновесия подвески в окне движения, прикреплены к корпусу; винтовая пружина растяжения проволоками поцвешена верхним концом радиально в процление оси пружины, а нижним концом она закреплена парно в сейсмической массе подвески, причем верхняя и нижняя проволоки регулируемы ,по длине, и винтовая пружина растяжения, колеблющаяся вместе с подвеской, также находится в выемке корпуса, грани которого соответствуют контуру пружины.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

040 104

Составитель Т. Райкова

Редактор Н. Чубелко Техред К,Мыцьо Корректор Г. Решетник

Заказ 4662/68 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д- 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4