CN1950719A - 一种用于发射地震振动波的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于发射地震振动波的设备，其安装在移动平台(100)上，包括一用于将波传递到地面内的振动系统，和一用于在地面上支撑设备(200)的系统，其中用于在地面上支撑的系统固定在移动平台(100)上，并且将负荷传递到地面支撑方向(1)的地面安装的振动系统。所述地面安装振动系统通过补偿件(251，252，253)与地面上用于支撑的系统固定，该补偿件用于补偿普通地平面与地面支撑方向(1)之间的垂直偏差。本发明的特征在于，所述补偿装置包括沿纵向轴受拉伸力的拉长元件，通过其每个自由端分别绕至少一个旋转轴旋转地安装，旋转轴基本垂直于地面支撑方向(1)，其中每个拉长元件的旋转轴与振动系统固定，并与在地面上支撑系统的固定部分固定。

Description

一种用于发射地震振动波的设备

技术领域

本发明涉及一种用于发射地震振动以获取地下层的地理数据的设备。

更具体地说，本发明涉及这样一种设备，它安放在移动平台上，如卡车和/或其它轻型汽车等机动车辆。

背景技术

所述设备的活动部件是振动组件，此振动组件的作用是向地面施加预先设定的可变力(如正弦型的)。

为此，参见图1，现有的振动组件设备(200)包括振动器部件(vibratorpart)和连接地面的支撑板(210)，支撑板(210)用来向地面传输振动器产生的振动。振动器部件包括反应块270和传动活塞260，通过伺服阀控制活塞260的运动，来引导反应块270相对于支撑板210做相对运动。振动器因此产生地震振动波，并将地震振动波传送到地下。

为了使振动器和支撑板210平坦固定于地面，来自于现有技术的设备200还包括一个地面紧固组件。地面紧固组件固定于振动组件(vibrationassembly)，并被安放在移动平台的底盘100上滑动，底盘100的第一个作用是将振动组件放置于地面，第二个作用是将移动平台的重量传递到支撑板210上，使得沿轴线1的方向施加一个固定的预负载。所述轴线1平行于在底盘100上的滑动方向，通常将其选择为垂直于支撑板210的底面，支撑板210的底面被看作是平行于普通地平面的。

然而，放置设备200的地面并不总是完全水平的，所以，普通地平面可能不垂直于轴线1，因而在设备200内，特别是在振动组件通过支撑板210连接于地面的水平面上产生剪应力。因此，如果没有补偿件，这些剪应力就会倾向于使设备200的性能和可靠性降低。

为了解决这些问题，参见图2，现有的设备200包含了补偿件，补偿件包括振动组件和地面紧固组件间的机械连接。通过使活塞260相对于地面紧固方向轴线1轴向偏差2，偏移角达到一个固定角度α，这样，使得通过振动组件以稳定的方式连接到地面(振动组件与地面最大程度地接触)，从而使振动组件上的移动平台保持足够的压力，并最小化设备200内的剪应力，这样补偿件就补偿了地平面的垂直方向相对于轴线1的偏差。

这些补偿件还可以用来将地面紧固设备以及车辆的底盘从振动设备发出的振动隔离开。

特别地，位于振动组件下方与地面紧固组件间的补偿件由气垫252组成，或包括气垫252。因此，通过相对于轴1线的空气作用和不对称作用，允许振动组件相对于地面紧固组件有一定的倾斜，从而补偿了相对于地面紧固方向上的轴1线的地面在垂直方向上偏差的一部分。

位于振动组件上方与地面紧固组件之间的补偿件一般包括气垫251和滑垫259，气垫251补偿了相对于地面紧固方向的轴线1的地面垂直误差的一部分，滑垫259允许振动组件在地面紧固组件上进行最小摩擦地滑动，这样，至少补偿了相对于地面紧固方向的轴线1的地面垂直误差的一部分。

还可以设置其它用于水平和/或垂直位移的补偿件，如橡胶的水平和/或垂直垫、和/或设置在振动组件和地面紧固组件间的反作用杆。

此外，尤其通过上述设置实现了通过地面紧固组件将重量从移动平台100传递到振动组件。事实上，作用力的传递过程是：先通过下部的分配/同步结构230(位于底垫252上)，再通过振动组件的滑动件290，最后经过上部的分配/同步结构248，该分配/同步结构248依靠中间结构247挤压滑动垫259。该上部的分配/同步结构248特别昂贵，而且其构成了与其它部件相关联的设备200的一个复杂的部件。

另外，上部的分配/同步结构248、中间结构247和滑动垫259是设备200的多个部件，这些部件组成了一个有碍于设备200良好稳定性的笨重物体。

发明内容

本发明试图通过提供一种用于传输地震振动的设备来解决上面提到的问题，该设备被设计成装配在移动平台上，并包括：

—将振动发送到地下的振动组件；

—设备的地面紧固组件；

其中，地面紧固组件被设计成固定在移动平台上，并沿地面紧固方向，将负荷从移动平台转移到平置于地面的振动组件上，振动组件通过补偿件与地面紧固组件固定，这些补偿件被设计用来补偿普通地平面与地面紧固方向之间的垂线偏差；

其特点在于，这些补偿件包括长的连接部件，这些连接部件沿各自纵轴线被牵引驱动，通过将这些长的连接部件架设于补偿件两端，使其可以围绕至少一个基本上垂直于地面紧固方向的旋转轴自由地转动，并且将每个长的连接部件的转动轴固定，其中一个轴被固定在振动组件上，另一个轴被固定在地面紧固组件的固定部件上。

本发明的其它特点在于：

—长的连接部件是带状杆(tie-rods)；

—长的连接部件由架设在旋转轴承(swivels)上的带状杆组成；

—补偿件还包括隔离部件，隔离部件以不对称方式补偿普通地平面相

对于地面紧固方向的纵向上的垂直偏差；

—所述设备不包括位于上部的分配/同步结构；和

—补偿件不包括介于振动组件和地面紧固组件间的滑动垫。

附图说明

通过参考以下附图阅读说明书，本发明的其它特征、目的和优点会变得更加的清晰。

图1示出了根据现有技术的地震振动发射设备的侧视图，其中该设备放置在平行于机动车辆的地面上。

图2示出了根据现有技术的地震振动发射设备的侧视图，其中该设备放置在不平行于机动车辆的地面上。

图3示出了根据本发明的地震振动发射设备的侧视图，其中该设备放置在平行于机动车辆的地面上。

图4示出了根据本发明的地震振动发射设备的侧视图，其中该设备放置在不平行于机动车辆的地面上。

图5和图6示出了根据本发明的两个变化的实施例，包括设计来限制装置的顶板或底梁水平运动的部件。

具体实施方式

从技术的角度看，本发明的第一个目的是简化现有的装配在移动平台上的地震振动发射设备，同时保持设备在应用过程中的可靠性和精确性。

第二个目的是，从经济的角度出发，降低设备成本。

第三个目的是发现一种设备，提供新的和更加容易的技术维护。

根据本发明，装配在移动平台上的地震振动发射设备包括：

—振动组件，用于把地震振动发射到地下；

—使设备紧固地面的组件；

—位于振动组件和地面紧固组件间的补偿件，从而形成两个组件之间的机械连接部件。

振动组件包括放置在地面上的支撑板210，反应块270，上板280和活塞260。

活塞260一端固定在支撑板210上，另一端固定在上板280上，并嵌在反应块270中。当以往复方式，例如利用伺服阀，操纵活塞260时，使得反应块270相对于底部的支撑板210做相对运动。

反应块270的相对运动，通过支撑板210对地面施加了一个作用力，因此便生成了发射到地下的地震振动。

由于地面并不是无限硬的，因此支撑板210附加承受一个垂直的往复运动。所以，发射到地下的作用力大小等于这些运动实体的作用力之和，即：

(支撑板210的质量*支撑板210的加速度)+(反应块270的质量*反应块270的加速度)。

可选地，此振动组件还包括位于上板280和支撑板210之间的提升柱225，其作用是将由移动平台的重力施加的压力更加均匀地分布到支撑板上。

有利地，放置提升柱225平衡了活塞260周围的压力。

作为本发明的一部分，地面紧固装配组件包括：位于移动平台的底盘100上的固定部件240；升降柱290，供固定部件240沿其滑行；至少一根梁230，其紧固于升降柱290的下部，且基本垂直于升降柱290；起重器(lift jacks)220，其位于与底盘100相连的活动部件和梁230之间，用于根据振动组件上移动平台100的重量来控制负荷的传送。

本发明的设备200的补偿件包括：

—上补偿件，其位于振动组件的上部和地面紧固组件之间；

—下补偿件，其位于振动组件的下部和地面紧固组件之间。

上补偿件包括上隔离部件251，用来补偿普通地面相对于地面紧固方向轴线1之间的垂直偏差。

这些隔离部件251可以是例如气垫一类的装置，被设计成在机械压力的作用下，以不对称方式产生气体形变(参见图4)。

上隔离部件251被置于隔离箱258中。

可选地，参照图6，由弹性材料(如橡胶)制成的上部水平的滑垫(257a和257b)的补偿件，分别被放置于上板280和隔离箱258内表面的侧向延伸部分之间，用于补偿上板280相对于隔离箱258的水平运动。

上隔离部件251优选放置于振动组件的上板280上。

利用位于梁230与支撑板210间的弹性材料(如橡胶)(未示出)在任意的垂直方向的缓冲，可限制振动组件相对于地面紧固方向的轴线1间的偏角α不至于过大。

所述的上隔离部件还包括长的连接部件，如绳索，被设计为沿各自纵轴方向牵引驱动，以沿着其纵轴方向实现载荷功能。

长的连接部件被架设在其端部，可以围绕至少一个基本垂直于地面紧固方向1的旋转轴旋转，每个长的连接部件的旋转轴都固定，其中一个旋转轴被固定在振动组件上，而另一个被固定在地面紧固组件的一个固定部分。

参照图3和图4，可以选择诸如带状杆253作为长的连接部件，它第一端固定在隔离箱258上，第二端固定在地面紧固组件的固定部分(如梁230)上。带状杆253的柔软结构使带状杆253的第一端可绕轴3自由旋转，轴3基本垂直于地面紧固方向的轴1；带状杆253的第二端可绕轴4自由旋转，轴4基本垂直于地面紧固方向的轴1。

带状杆253的诸如硬度、直径以及直径/长度/应力比的特性，尤其由移动平台100允许承受的最大负荷和起重器220的截面/压力比来决定。

作为例子，带状杆253可以是由钢材料制成的。

例如，可以选择带状杆作为长的连接部件，带状杆两端被装配在旋转轴承(未示出)上，举例来讲，每个带状杆第一端的第一旋转轴承被固定在隔离箱258上，第二端的第二旋转轴承被固定在地面紧固组件的固定部分(如梁230)上。旋转轴承是固定的，使得由每个旋转轴承限定的多个旋转轴各包括一个基本垂直于地面紧固方向1的旋转轴线。

这些带状杆在沿各自的纵轴实现负载作用时，就可以自由地绕分别由旋转轴承确定的多个旋转轴旋转。

所述的下部补偿件包括位于分配/同步梁230与支撑板210之间的下部隔离部件252。下部隔离部件252的作用是补偿相对于地面紧固方向轴1的部分垂直地面偏差。

举例来讲，这些隔离部件252可以是能以不对称方式产生气体形变的气垫。

参看图5，可选地，下方水平垫(256a和256b)的补偿件可以是弹性材料(如橡胶)制成的，它们分别位于支撑板210与梁230的侧面延长部分(230a和230b-专为此目的提供的)之间，作用是补偿梁230相对于支撑板210的水平运动。

可见，梁230的作用是，将移动平台100通过起重器220施加的负荷分配到下隔离部件252上。这样，移动平台100的固定预载，(通过下隔离部件252)以最可能均匀的方式加到支撑板210上，同时，机动车辆的重量以最可能均匀的方式分布于支撑板210。

除了在该振动组件的下部位置施加的压力，还存在移动平台100通过前述的长连接部件(如带状杆253)，经振动组件上部，对支撑板210施加的压力。实际上，移动平台100通过起重器220和梁230施加的部分压力，拉紧了带状杆253(或者更通俗的说，对长连接部件施加拉力)，这样就通过带状杆253的固定部件254，在振动组件上对地面(就是向地面方向)施加了一个固定压力。这个向地面方向施加的压力，被以压力点群方式发射到支撑板210，这些压力点群包括：

—通过活塞260作用在支撑板210中心的一个点；

—分布于所述中心周围的点，它们通过由提升柱225和上板280组成的二级结构，连接到活塞260和支撑板210上。

除了使负载从移动平台100传送到振动组件的支撑板210外，这些带状杆253(或长的连接部件)还使得振动组件的上部可以(相对于地面)做水平运动，因为它们可以沿着其端部的枢轴(或旋转轴)3和4做自由的旋转。

因而，参照图4，由于地面与地面紧固方向的轴1的垂线间产生了一个非零的角度，(振动组件有一个活塞260确定的轴2，此时相对于地面紧固方向的轴1有一个倾斜角α)，可以看出补偿件的作用是：

—补偿普通地面关于地面紧固方向的轴1间的垂直方向上的偏差，特别是依靠上隔离部件251和下隔离部件252的作用，和

—依靠带状杆253(或长连接部件)的绕轴旋转来补偿水平偏差，以及依靠可能存在于下方的水平垫256a和256b和/或上方的水平垫257a和257b的作用。

由此可见，本发明的设备所得到的结果与现有设备所得到的结果非常相似。

但是，本发明设备的结构更轻，其主要通过采用简单的长连接部件(或长带状杆253)来代替现有设备的连接于滑垫259的所有上部分(见图1和图2)。

根据本发明的设计，结构更轻，成本更低。

此外，本发明的设备200有一个开放的上部，可以很容易地接近上补偿件和振动组件(特别是活塞260，反应块270，上补偿件251和253)。

Claims (6)

1.一种用于发射地震振动的设备，用来装配在移动平台(100)上，其包括：

—用于将振动发送至地面内的振动组件；和

—用于该设备(200)的地面紧固组件；

该地面紧固组件用于固定在该移动平台(100)上，并沿地面紧固方向(1)将移动平台上的负荷传递到平置于地面的振动组件上，该振动组件通过补偿件(251，252，253)被固定在地面紧固组件上，该补偿件用来补偿普通地平面和地面紧固方向(1)之间的垂直方向上的偏差；

其特征在于，这些补偿件包括长的连接部件，该长连接部件在补偿件各自的纵轴方向被牵引驱动，长的连接部件架设在补偿件的每一端，可围绕至少一个垂直于地面紧固方向(1)的旋转轴自由地旋转，每个长的连接部件的旋转轴都被固定，一旋转轴固定在振动组件上，另一旋转轴固定在地面紧固组件的一个固定部分。

2.根据前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述长连接部件是带状杆(253)。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述长连接部件是架设在旋转轴承上的带状杆。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述补偿件还包括隔离部件，所述隔离部件被设计来以非对称方式补偿普通地平面相对于地面紧固方向(1)的纵向的垂直偏差。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该设备不包括上部的分配/同步结构(248)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，补偿件不包括用于在地面紧固组件上的振动组件的滑动垫(259)。

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