CN105891875B - 一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抗震设防设计领域，公开了一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制结构，包括了浮台横向固定装置、浮台垂向固定装置和垂重块，通过结构优化，自主设计了激发浮台固定装置，能够调整浮台随水位的变化自由升降，同时很好地解决了激发浮台的漂移问题，通过该新技术方法的应用，能够达到人工气枪震源要求的观测精度；经过合理设计的浮台漂移钢索悬吊控制结构，采用横向、垂向固定装置和垂重块，防止气枪浮台发生漂移，克服传统钢缆和铆钉固定浮台的缺陷。

Description

一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制结构
技术领域
本发明涉及抗震设防设计领域，特别是一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制结构。
背景技术
地震波在地球介质中传播时携带着介质丰富的参数信息，为探索地球内部结构、物质组成以及动态变化提供了研究手段，所以说地震是一盏照明地球内部的明灯(陈、朱日祥，2005，设立“地下明灯研究计划”的建议，地球科学进展，20(5)，485-489)。主动源重复探测简称主动源，是用大容量气枪作震源，进行连续激发，获取人工震源信号来研究走时和波形变化，对区域性地下介质进行定期“B超检测”。相对于天然震源，人工震源具有精确的激发地点、时间和能够获取的震源参数、高度可重复性、观测系统分布自由以及可以进行密集观测等优点，因此利用主动源方法可以得到更加精准的走时变化，可以为区域性应力状态演化和地震危险性判定提供新的思路与依据。
在固定浮台和实际激发过程中，发现如何解决浮台随水位变化自由升降问题与防止浮台发生漂移问题是两项难题。原因是：由于每天水库水位都存在较大变化，会对激发浮台产生的固定连接装置产生破坏作用。水库水面每天有强风浪存在，加之气枪激发后存在强水流作用，使得浮台产生明显的偏离原位置的现象。为了防止激发浮台固定装置由于水库水位的变化而被破坏，避免浮台发生漂移，使激发浮台尽快回到原位置，所以如何设计浮台固定装置成为一项关键的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制结构，以防止激发浮台固定装置由于水库水位的变化而被破坏，避免浮台发生漂移，使激发浮台尽快回到原位置。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制结构，漂移钢索悬吊控制结构安装于浮台上，包括了浮台横向固定装置、浮台垂向固定装置和垂重块，浮台横向固定装置固定于浮台放置的水面与两岸或两边桩体上，浮台垂向固定装置固定于浮台横向固定装置下方与浮台采用活动滑轮式相连，并且浮台垂向固定装置下方连接有垂重块，以固定浮台。
其中，浮台横向固定装置为若干根长钢缆，横跨浮台放置的水面，与两岸或两边桩体相连。
其中，浮台垂向固定装置有6根纵向钢缆组成，分别固定于浮台上，每根纵向钢缆下方连接有垂重块。
优选的，长钢缆和纵向钢缆为三捻钢丝绳，由钢丝、股绳、衬芯组成，长钢缆和纵向钢缆涂覆有钢缆防锈油。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过结构优化，自主设计了激发浮台固定装置，能够调整浮台随水位的变化自由升降，同时很好地解决了激发浮台的漂移问题，通过该新技术方法的应用，能够达到人工气枪震源要求的观测精度。
2.经过合理设计的浮台漂移钢索悬吊控制结构，采用横向、纵向固定装置和垂重块，防止气枪浮台发生漂移，克服传统钢缆和铆钉固定浮台的缺陷。
附图说明
图1为本发明的结构正视图。
图2为本发明的结构剖面图。
图3为本发明的浮台受到的回复力函数关系曲线。
主要组件符号说明:
1：浮台，2：长钢缆，3：纵向钢缆，4：垂重块
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明公开了一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制结构，包括了浮台横向固定装置、浮台垂向固定装置和垂重块4。
结构设计：
浮台横向固定装置为若干根长钢缆2，横跨浮台1放置的水面，与两岸或两边桩体相连，浮台垂向固定装置有6根纵向钢缆3组成故定于横向固定装置下方，通过活动滑轮与浮台1相连，每根纵向钢缆3下方连接有垂重块4。
其中，长钢缆2和纵向钢缆3为三捻钢丝绳，由钢丝、股绳、衬芯组成，长钢缆2和纵向钢缆3涂覆有钢缆防锈油。
实施例2
实验目的及方法：为了验证本发明的有效性及可行性，本实施例通过力学分析和实验进行气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制结构验证。
实验结果：
如图2所示，本发明中6根纵向钢缆3中的3根钢缆所受拉力分别为T1、T2、T3，浮台1另一边的3根钢缆受力情况与图2完全相同。若每个垂重块4的重力为mg，水对垂重块4的浮力为f，浮台1的3个受力部位的摩擦力分别为f1、f2、f3，设浮台1发生偏离的距离为Δx，令
G＝mg-f (1)；
则纵向钢缆3的拉力T1、T2、T3在垂向上的分力为：
T1y＝G+f1 (2)；
T2y＝G+f2 (3)；
T3y＝G-f3 (4)；
纵向钢缆3与中心线(垂向虚线)之间的夹角分别为θ1、θ2、θ3，根据三角函数关系得到：
f1＝μT1x (8)；
f2＝μT2x (9)；
f3＝μT3x (10)；
其中，h为浮台1到长钢缆2的垂向距离；l为偏移距离；μ为摩擦系数。浮台1受到的回复力为：
ΔF＝2(T1x+T2x-T3x) (11)；
将式(5)～(10)分别代入式(5)～(7)，再代入式(11)，则有
整理化简后可得回复力为：
根据每一根纵向钢缆3悬吊的垂重块4，且垂重块4必须悬浮于水中，设计纵向钢缆3的高度。
以下为具体的实例：
经实际测量，纵向钢缆3下端垂重块4质量mg为71kg，其长、宽、高分别为60、27、16cm，则垂重块4受到的浮力f约为26kg，式(13)中l为5m，h为8m，取钢缆的摩擦系数为0.5，将这些参数代入式(13)计算得到ΔF与Δx的关系图。
如图3所示，根据回复力函数关系式计算曲线，h为8m、浮台1发生1m偏移时，回复力为95kg；偏移为2m时，回复力为196kg；偏移为3m时，回复力为309kg；偏移为4m时，回复力为441kg。数据说明偏移距离越大，其产生的回复力也越大，越容易回到设定位置。在h＝12m的情况下，其回复力小于h＝8m时的回复力，也就是说h增加而回复力减小，因此调整长钢缆2离水面的高度h是必要的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制装置，所述的漂移钢索悬吊控制装置安装于浮台上，其特征在于，包括了浮台横向固定装置、浮台垂向固定装置和垂重块，所述的浮台横向固定装置固定于浮台放置的水面，与两岸或两边桩体相连，所述的浮台垂向固定装置固定于浮台横向固定装置下方并与浮台采用活动滑轮式相连，并且浮台垂向固定装置下方连接有垂重块，垂重块悬浮于水中，以保证垂向固定装置的回复力可使浮台在激发后快速回到原位置；
所述的浮台横向固定装置为若干根长钢缆，横跨浮台放置的水面；
所述的浮台垂向固定装置由6根纵向钢缆组成，分别固定于浮台上，每根纵向钢缆下方连接有垂重块，纵向钢缆另一端连接在长钢缆上。
2.如权利要求1所述的一种气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制装置，其特征在于：所述的长钢缆和纵向钢缆为三捻钢丝绳，由钢丝、股绳、衬芯组成，所述的长钢缆和纵向钢缆涂覆有钢缆防锈油。
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