CN112526592B - 一种可控震源反力重心自动调整系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及震源发生器的技术领域，尤其是涉及一种可控震源反力重心自动调整系统。一种可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：包括检测模块、计算模块和调节模块；检测模块，检测激震板和水平面之间所成的夹角；计算模块，计算车架相对于激震板中心形成的力矩和震源伺服机构相对于激震板中心形成的力矩，并得出两个力矩相互抵消时车架重心要到达的位置；调节模块，调节车架重心达到计算模块计算得到的位置。车架的重心整体上调至与震源伺服机构产生的力矩相互抵消的状态，因此并不会在震动过程中导致移动震源发生器沿斜坡向下运动，在将整个车架的重量全部压在震源伺服机构上的同时，使得移动震源发生器可以斜坡上使用。

Description

一种可控震源反力重心自动调整系统

技术领域

本发明涉及震源发生器的技术领域，尤其是涉及一种可控震源反力重心自动调整系统。

背景技术

利用可控震源人工激发地震波是进行地震勘探的一种重要方法，可控震源有超强的抗干扰能力，由于大型可控震源和其他车载震源无法进入海岛丛林等复杂地表区域，根据实际应用需要而开发的一种遥控自行走式可控震源，因车体外形尺寸小，转弯半径小，机动灵活，很适合海岛、丛林作业，同时采用遥控方式行走和施工，也保证了施工作业时人员的安全。

现有的移动震源通过在车架前后两端的位置设置共计四根可翻转的支腿。需要产生震源时，将四根支腿旋转打开与地面抵接，使得整个车架被抬起。四根支腿打开后形成较大底面，使得在斜坡上使用产生震源时，车架不会沿着斜坡面向下滑。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：由于车架是通过支腿抬起的，因此无法像通过震源伺服机构直接将车体抬起那样将整个车架的重量全部压在震源伺服机构上。在车架处于相同重量级的情况下，能够产生的最大震源要明显小于通过震源伺服机构将车体抬升的结构。而使用震源伺服机构将车体抬升的结构最大的问题在于，当在斜坡上产生震源时，车架会随着振动向斜坡的较低侧移动。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可控震源反力重心自动调整系统，其优势在于能够使移动震源发生器在斜坡上使用。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：包括检测模块、计算模块和调节模块；

检测模块，检测激震板和水平面之间所成的夹角；

计算模块，计算车架相对于激震板中心形成的力矩和震源伺服机构相对于激震板中心形成的力矩，并得出两个力矩相互抵消时车架重心要到达的位置；

调节模块，调节车架重心达到计算模块计算得到的位置。

通过采用上述技术方案，通过检测模块检测坡面倾斜角度后，计算模块计算得到使计算车架和震源伺服机构相对于激震板中心形成的力矩相互抵消时车架重心要到达的位置，然后调节车架重心至该位置。由于车架的重心整体上调至与震源伺服机构产生的力矩相互抵消的状态，因此产生震源的过程中，车架和震源伺服机构自身的重力并不会在震动过程中导致移动震源发生器沿斜坡向下运动，在将整个车架的重量全部压在震源伺服机构上的同时，使得移动震源发生器可以斜坡上使用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述检测模块为倾角传感器，所述倾角传感器检测激震板和水平面之间所成的夹角a。

通过采用上述技术方案，测得的激震板与水平面所成的夹角a也就是坡面与水平面所成的夹角。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述调节模块调节车架的配重块位置来改变车架的重心位置。

通过采用上述技术方案，通过调节配重块来使得车架的重心整体的重心发生偏移，而不需要将整个车架进行调节。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：当检测模块检测得到的坡面与水平面之间的夹角为a时，车架重心沿坡面向上移动的总位移距离L= h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）。

通过采用上述技术方案，计算模块计算得到坡面与水平面之间的夹角为a时，车架重心要移动的距离L。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述车架包括架体和配重块，所述配重块调节时沿坡面上移距离N=（1+g/g0）*[ h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）]。

通过采用上述技术方案，计算得到车架重心沿坡面向上移动L时，配重块需要移动的距离N。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述配重块穿设在轨道上，所述调节模块包括电机和被电机驱动着转动的丝杆，丝杆与轨道平行且与配重块螺纹连接。

通过采用上述技术方案，将配重块设置在轨道上，通过电机驱动丝杆转动带动配重块运动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述配重块穿设在轨道上，所述调节模块包括推动配重块沿导轨运动的油缸。

通过采用上述技术方案，通过油缸来推动配重块运动，实现配重块位置的调节。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述检测模块包括两轴以上的倾角传感器，倾角传感器输出激震板和水平面之间所成的夹角a、仰俯角a1和侧偏角a2，车架包括架体和位于架体上的前后方向配重块和左右方向配重块，前后方向配重块沿车架的前后方向上运动调节，左右方向配重块沿车架的左右方向上运动调节；前后方向配重块和左右方向配重块总的重心位移量N=（1+g/（2*g0））*[ h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）]。

通过采用上述技术方案，通过测量激震板和水平面所成的夹角、仰俯角和侧偏角来得到各个方向与水平面所成夹角的数值，得出配重块总重心要调节的数值以及要调节的方向，这样就不需要去调节车架位置使得配重块的方向刚好朝向坡面较高侧的方向。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述前后方向配重块和左右方向配重块的重量相等，所述前后方向配重块向坡面较高侧移动的距离为

左右方向配重块向坡面较高侧移动的距离为

其中，N=（1+g/（2*g0））*[ h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）]。

通过采用上述技术方案，通过上述公式计算得到前后方向配重块和左右方向配重块分别需要位移的距离。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.调节完车架重心后，车架的重心整体上调至与震源伺服机构产生的力矩相互抵消的状态，因此产生震源的过程中，车架和震源伺服机构自身的重力并不会在震动过程中导致移动震源发生器沿斜坡向下运动，在将整个车架的重量全部压在震源伺服机构上的同时，使得移动震源发生器可以斜坡上使用

2.通过调节配重块来使得车架的重心整体的重心发生偏移，而不需要将整个车架进行调节，计算得到车架重心沿坡面向上移动L时，配重块需要移动的距离N，使得配重块移动达到与车架整体移动相同的效果。

附图说明

图1是移动震源发生器的结构示意图；

图2是实施例一中移动震源发生器位于斜坡上时的状态示意图；

图3是实施例一中车架重心调节后的受力分析图；

图4是实施例二中移动震源发生器位于斜坡上时计算得到的数据的示意图。

附图标记：1、车架；2、震源伺服机构；3、油缸；4、压板；5、空气弹簧；6、激震板；7、倾角传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种移动震源发生器，包括车架1和安装在车架1中部的震源伺服机构2，震源伺服机构2包括油缸3、连接于油缸3下端的压板4、连接于压板4下侧的多个空气弹簧5以及同时与所有空气弹簧5相连接的激震板6。当移动震源发生器位于水平面上时，车架1的重心、震源伺服机构2的重心均位于激震板6中心的正上方。震源伺服机构2的重量为G1，车架1的重量为G2。当油缸3向下推，激震板6与地面抵接，车架1和震源伺服机构2被抬起时，震源伺服机构2的重心离地高度为h1，车架1的重心离地高度为h2。

实施例一：

一种可控震源反力重心自动调节系统，包括检测模块、计算模块和调节模块。

检测模块为位于激震板6上的倾角传感器7，通过倾角传感器7检测激震板6和水平面之间所成的夹角。

计算模块计算得到调节模块需要调节车架1重心要到达的位置。

车架1包括架体和穿设在架体的导轨上的配重块，调节模块通过调节配重块改变车架1的重心来调节移动震源发生器在斜坡面上的重心平衡。

如图2和图3所示，当移动震源发生器在斜坡上使用时，车头正朝向坡面向上的方向，倾角传感器7检测得到的倾斜角度为a。此时震源伺服机构2的重力相对于激震板6中心产生的力矩为M1=G1*h1*sin（a）。

车架1重心要移动到激震板6中心的正上方时，车架1重心沿坡面向上的移动距离为L1=h2*tan（a），此时车架1的重力相对于激震板6中心产生的力矩为0。

为了使移动震源发生器在产生震源的过程中保持稳定状态，需要调节车架1重心相对于激震板6中心产生的力矩和震源伺服机构2相对于激震板6中心产生的力矩相互抵消。因此车架1重心需要继续沿坡面向上调节，直至M2=G2*L2*cos（a）=M1= G1*h1*sin（a）。

解得：L2=（G1/G2）*h1*tan（a）。

车架1重心沿坡面向上移动的总位移距离L=L1+L2= h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）。

上述公式中只有坡面倾斜角度a为变量，只要测得坡面倾斜角度a后就可以计算得到车架1重心沿坡面上移达到平衡的总位移L。

架体的重量为g，配重块的重量为g0，G2=g+g0。当车架1位于水平面上时，架体和配重块的初始重心均位于激震板6中心的正上方同一高度位置。当配重块移动距离N时，此时车架1的重心位移距离L=（g0*N）/（g+g0）。

将L= h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）代入上述公式，得到：

N=（1+g/g0）*[ h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）]

通过调节模块调节配重块沿斜坡面向上移动距离N。可以是通过电机驱动丝杆转动，使与丝杆螺纹配合的配重块沿丝杆运动，也可以是油缸3推动配重块沿导轨运动。可以通过激光测距仪等方式来检测配重块实际位移的距离来使得配重块精确移动。

实施例二：

如图4所示，一种可控震源反力重心自动调节系统，包括检测模块、计算模块和调节模块，和实施例一的区别在于，检测模块包括倾角传感器7（二轴以上的倾角传感器7），倾角传感器7输出激震板6和水平面之间所成的夹角a、仰俯角a1（机体前后方向轴与水平面的夹角）和侧偏角a2（机体左右方向轴与水平面所成的夹角）。

将坡面任意水平线和激震板6中心之间的高度差定义为H，图中：

车架1包括架体和位于架体上的前后方向配重块和左右方向配重块，调节模块通过调节配重块改变车架1的重心来调节移动震源发生器在斜坡面上的重心平衡。前后方向配重块沿车架1的前后方向上运动调节，左右方向配重块沿车架1的左右方向上运动调节。架体重量为g，前后方向配重块和左右方向配重块的重量相等均为g0，G2=g+2*g0，两者的总重心位置为两者连线的中点。当车架1位于水平面上时，架体和配重块的初始重心均位于激震板6中心的正上方同一高度位置。

实施例一中已经得到的公式L=L1+L2= h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）。

为使沿斜坡向高侧将前后方向配重块移动距离N1和左右方向配重块移动距离N2后，两者总的重心位置偏移量为N，代入实施例一中的公式得到N=（1+g/（2*g0））*[ h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）]。斜坡实际倾斜角度a被确定时，N的值同样被确定。要使前后方向配重块和左右方向配重块移动后的总重心位于架体重心沿斜坡面向上的延长线上，要使：

解得：

通过调节模块调节前后方向配重块向较高侧移动距离N1，左右方向配重块向较高侧移动距离N2。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：包括检测模块、计算模块和调节模块；

检测模块，检测激震板和水平面之间所成的夹角；

计算模块，计算车架相对于激震板中心形成的力矩和震源伺服机构相对于激震板中心形成的力矩，并得出两个力矩相互抵消时车架重心要到达的位置；

当检测模块检测得到的坡面与水平面之间的夹角为a时，车架重心沿坡面向上移动的总位移距离L= h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a），其中h1是震源伺服机构的重心离地高度，h2为车架的重心离地高度，G1为震源伺服机构的重量，G2为车架的重量；

调节模块，调节车架重心达到计算模块计算得到的位置。

2.根据权利要求1所述的可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：所述调节模块调节车架的配重块位置来改变车架的重心位置。

3.根据权利要求2所述的可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：所述车架包括架体和配重块，所述配重块调节时沿坡面上移距离N=（1+g/g0）*[ h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）]，其中g0为配重块的重量，G2=g+g0。

4.根据权利要求3所述的可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：所述配重块穿设在轨道上，所述调节模块 包括电机和被电机驱动着转动的丝杆，丝杆与轨道平行且与配重块螺纹连接。

5.根据权利要求3所述的可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：所述配重块穿设在轨道上，所述调节模块 包括推动配重块沿导轨运动的油缸。

6.根据权利要求1所述的可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：所述检测模块包括两轴以上的倾角传感器，倾角传感器输出激震板和水平面之间所成的夹角a、仰俯角a1和侧偏角a2，车架包括架体和位于架体上的前后方向配重块和左右方向配重块，前后方向配重块沿车架的前后方向上运动调节，左右方向配重块沿车架的左右方向上运动调节；前后方向配重块和左右方向配重块总的重心位移量N=（1+g/（2*g0））*[ h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）] ，其中g0为配重块的重量，G2=g+g0。

7.根据权利要求6所述的可控震源反力重心自动调节系统，其特征是：所述前后方向配重块和左右方向配重块的重量相等，所述前后方向配重块向坡面较高侧移动的距离为

左右方向配重块向坡面较高侧移动的距离为

其中，N=（1+g/（2*g0））*[ h2*tan（a）+（G1/G2）*h1*tan（a）]。

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