DE1473922B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen transportablen Vibrator zum Erzeugen seismischer Wellen mit einer Grundplatte und einer in Relativschwingungen dazu mit kurzem Hub versetzbaren Schwingmasse, die über einen schwingungsisolierende Bauteile enthaltenden Rahmen mit einem Fahrzeug mit Vorder- und Hinterrädern und einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Antriebswelle für einen Radsatz verbunden und zwischen einer Arbeitsstellung, in der die Grundplatte auf dem Erdboden ruht und einen Teil des Fahrzeuggewichts auf diesen überträgt, und einer Transportstellung, in der Grundplatte und Schwingmasse an dem Fahrzeug aufgehängt sind, verschiebbar sind.

Für seismologische Untersuchungen haben sich in neuerer Zeit Vibratoren weitgehend eingeführt, mit denen sich mechanische Schwingungen in den Erdboden einbringen lassen, aus deren Reflexion an seismischen Horizonten dann Rückschlüsse auf den Gesteinsaufbau gewonnen werden können. Diese Vibratoren enthalten als Hauptbestandteile eine auf den Erdboden aufsetzbare Grundplatte und eine in Relativschwingungen dagegen versetzbare Schwingmasse. Angesichts ihres Einsatzes im Gelände müssen diese Vibratoren transportabel ausgeführt 25' sein, und es hat sich eingebürgert, sie auf Fahrzeugen unterzubringen, die außerdem die zum Betriebe der Vibratoren erforderlichen Antriebs- und Steueraggregate aufnehmen können.

Ein Beispiel für einen in dieser Weise transportierbaren Vibrator ist in der USA.-Patentschrift 3 106 982 beschrieben. Dieser bekannte Vibrator ist mit dem ihn transportierenden Fahrzeug nur während des Transports verbunden, während seines Einsatzes im Gelände dagegen mechanisch völlig davon getrennt, wobei das Fahrzeug mittels gesonderter Stützen vom Erdboden abgehoben wird. Das Fahrzeug dient also nur als reines Transportmittel für den Vibrator und ist für seinen Betrieb im Gelände ohne jeden Einfluß.

Die Hauptschwierigkeit, die sich einem befriedigenden Arbeiten mit diesem bekannten Vibrator entgegenstellt, liegt in der nur geringen Kopplung zwischen seiner Grundplatte einerseits und dem Erdboden andererseits, die dazu führt, daß nur ein kleiner Teil der durch den Vibrator erzeugten Schwingungsenergie in den Erdboden gelangt und für die seismologischen Untersuchungen nutzbar gemacht werden kann. Der Grund für die geringe Kopplung aber liegt vor allem darin, daß die Grundplatte nur durch das Eigengewicht des Vibrators selbst auf den Erdboden gedrückt wird, das naturgemäß aus Transportgründen nicht beliebig groß gemacht werden kann. Das Gewicht des Transportfahrzeugs aber, das hier Abhilfe bringen könnte, bleibt bei diesem bekannten Vibrator völlig ungenutzt.

Einen gewissen Fortschritt in dieser Hinsicht bedeutet daher ein anderer, in der USA.-Patentschrift 3 024 861 beschriebener bekannter Vibrator, der auch bei seinem Einsatz im Gelände mit seinem Transportfahrzeug mechanisch verbunden bleibt. Dieser bekannte Vibrator ist am hinteren Ende eines üblichen Lastwagens mit vorn liegendem Antriebsmotor installiert, und seine Grundplatte übernimmt während des Vibratorbetricbs im Gelände einen Teil des Fahrzeuggcwichts. Der von der Grundplatte aufgenommene Anteil des Fahrzeuggewichts bleibt aber vvesicn der Anordnung des Vibrators am hinteren Fahrzeugende, das von Hause aus leichter ist als das vordere Fahrzeugende bei einer Frontmotoranordnung, auch bei diesem bekannten Vibrator nur gering, und die dadurch gewonnene Verbesserung der Kopplung zwischen Grundplatte und Erdboden reicht für die Praxis nicht aus. Erschwerend kommt dabei noch hinzu, daß etwa durch den Vibrator in den Rahmen des Transportfahrzeugs eingekoppelte Schwingungen wegen des großen Abstandes zwischen dem Montageplatz des Vibrators am Fahrzeughinterende und der am stärksten belasteten Auflagefläche unter der Vorderachse des Fahrzeugs mit einem langen Hebelarm zur Auswirkung kommen, wodurch die Stabilität des Fahrzeugs und des darauf montierten Vibrators leidet. In der Praxis hat sich gezeigt, daß befriedigende Meßergebnisse mit diesem bekannten Vibrator nur bei zusätzlicher Anbringung gesonderter Ballastgewichte am hinteren Fahrzeugende zu erhalten sind, wodurch aber wiederum der Einsatz des gesamten Fahrzeugs in unwegsamem und insbesondere wenig tragfähigem Gelände erschwert oder sogar unmöglich wird.

Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Vibrator zu schaffen, bei dem eine optimale Kopplung zwischen Grundplatte und Erdboden gegeben und dadurch eine Einbringung insbesondere auch sehr niederfrequenter und für seismologische Untersuchungen besonders wertvoller Schwingungen in den Erdboden mit hohem Wirkungsgrad gewährleistet ist, ohne daß sein Eigengewicht oder das seines Transportfahrzeugs unbequem groß ausfällt.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Vibrator der eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Grundplatte und die Schwingmasse zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern des Fahrzeugs angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Vibrators, bei der dessen Grundplatte unterhalb der Antriebswelle des Fahrzeugs und seine Schwingmasse oberhalb davon angeordnet ist, wird die Grundplatte während des Betriebes des Vibrators durch das ganze Fahrzeug zusätzlich belastet, da durch den vorn liegenden Motor des Fahrzeugs und das hinten angeordnete Antriebssystem für den Vibrator eine günstige Gewichtsverteilung gegeben ist.

Für das einwandfreie Arbeiten des erfindungsgemäßen Vibrators mit seiner starken Belastung der Grundplatte durch das Fahrzeuggewicht von besonderer Bedeutung ist die Ausbildung der Verbindung zwischen der Grundplatte und dem Fahrzeugrahmen während des Vibratorbetriebs, die einerseits das Fahrzeuggewicht möglichst voll auf die Grundplatte zur Einwirkung kommen lassen, andererseits aber störende Schwingungen vom Fahrzeugrahmen und der darauf aufgebauten elektronischen Apparatur für die seismologischen Untersuchungen fernhalten soll.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist daher diese Verbindung so gestaltet, daß zwischen der Grundplatte und parallel dazu angeordneten und mit dem Fahrzeugrahmen angeordneten Platten einerseits Blockfedern mit hoher Federkonstante und andererseits Schraubenfedern mit niedriger Federkonstante eingefügt sind.

Diese Ausbildung der Verbindung von Grundplatte des Vibrators und Fahrzeugrahmen führt einerseits zu einer guten Tragfähigkeit für diese Vcr-

3 4

)indung und andererseits zu einer sehr wirksamen seinem unteren Ende mit der Grundplatte 34 in Verdampfung auch von Schwingungen mit Frequenzen bindung steht. Die Ständer 180 und 182 lassen sich on weniger als 10 Hz, wie sie für seismologische über ein gemeinsames Hydrauliksystem synchron zu- £wecke bevorzugt sind. einander anheben oder absenken, wobei sie jeweils

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Aus- 5 die Grundplatte 34 des Vibrators mitnehmen, so daß

ührungsbeispiel veranschaulicht. Dabei zeigt bei ihrem Anheben auch der Vibrator 30 als Ganzes

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit in seine Transportstellung entsprechend F i g. 1 an-

iinem erfindungsgemäß ausgebildeten Vibrator in gehoben, bei ihrem Absenken dagegen in seine

Transportstellung, Arbeitsstellung entsprechend F i g. 2 abgesenkt wird.

F i g. 2 die gleiche Seitenansicht mit dem Vibrator io An ihren unteren Enden sind die Ständer 180 und

in Arbeitsstellung, 182 jeweils mit einer von zwei Platten 314 fest ver-

F i g. 3 einen Schnitt durch das Fahrzeug von bunden, die sich parallel zur Grundplatte 34 er-

F i g. 1 und 2 entlang der Schnittebene 3-3 in F i g. 1 strecken und mit dieser jeweils über ein schwingungs-

tnit einer Hinteransicht des Vibrators, isolierendes Koppelsystem 184 bzw. 186 in Ver-

F i g. 4 eine teilweise geschnittene und in größerem 15 bindung stehen. Die Koppelsysteme 184 und 186

Maßstab dargestellte Seitenansicht der Verbindung sind in ihrem Aufbau identisch; in F i g. 4 ist daher

zwischen der Grundplatte des Vibrators und dem nur eines von ihnen (184J im einzelnen dargestellt.

Fahrzeugrahmen. Hauptbestandteile des Koppelsystems 184 in F i g. 4

Der in der Zeichnung dargestellte Vibrator 30 ist sind eine zentrale Blockfeder 372 und zwei zu beiden auf einem normalen Lastwagen 11 mit einem 20 Seiten davon an der Platte 314 und an der Grund-Rahmen 16, einem Führerhaus 18 und einem Motor platte 34 angreifende Schraubenfedem 368 und 370. 20 zwischen dessen Vorderrädern 12 und Hinter- Außerdem sind die Platte 314 und die Grundrädem 14 montiert. Die Verbindung zwischen dem platte 34 noch über zwei Gliederketten 340 und 342 Motor 20 und den angetriebenen Hinterrädern 14 miteinander verbunden, die ganz außen an ihnen andes Lastwagens 11 erfolgt über eine übliche Kardan- 25 gre'iferr.

welle 22 mit einem zusätzlichen Kardangelenk 24. Die Blockfeder 372 besteht im wesentlichen aus

Auf dem Rahmen 16 des Lastwagens 11 ist außer- einem Körper 374 aus elastischem Material, wie

dem auf zusätzlichen Versteifungsträgern 28 eine Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen, der eine

Ladefläche 26 montiert, die in einem Gehäuse 32 X-förmige Gitterstruktur aufweist, wie sie in F i g. 4

hinter dem Vibrator 30 die für dessen Antrieb und 30 dargestellt ist. Diese Struktur verleiht dem Körper

Steuerung erforderlichen Aggregate trägt. 374 eine hohe Stabilität gegenüber parallel zur Ebene

Der Vibrator 30 besitzt eine ebene Grundplatte der Grundplatte 34 an ihm angreifenden Seiten-

34, die unterhalb der Kardanwelle 22 des Lastwagens kräften, jedoch eine gute Elastizität in dazu senk-

11 angeordnet ist und auf der ein Rahmen 36 be- rechter Richtung. Insgesamt besitzt die durch den

festigt ist, der aus vier I-Trägern besteht, von denen 35 Körper 374 gebildete Blockfeder 372 eine hohe

in der Zeichnung (F i g. 3) jedoch nur zwei (38 und Federkonstante, während die beiden Schrauben-

40) sichtbar sind. Die I-Träger 38 und 40 erstrecken federn 368 und 370 eine niedrige Federkonstante

sich über die Ladefläche 26 des Lastwagens 11 hin- aufweisen. Die Schraubenfedem 368 und 370 sind

aus nach oben und sind an ihrem oberen Ende durch langer bemessen als die Gliederketten 340 und 342

ein Balkenkreuz 74 und etwa auf der Höhe der 40 und stehen daher auch bei deren Straffung unter

Ladefläche 26 durch ein Balkenkreuz 88 miteinander Druckspannung, die Blockfeder 372 dagegen ist bei

verbunden. Zwischen den Mitten der Balkenkreuze gestrafften Gliederketten 340 und 342 völlig ent-

74 und 88 verläuft parallel zu den I-Trägern 38 und spannt.

40 eine Stange 104, auf der eine Schwingmasse 114 Während des Betriebs des Vibrators 30, wenn längsverschieblich gelagert ist, die sich durch die 45 dieser in die in F i g. 2 dargestellte Stellung abge-Antriebs- und Steueraggregate im Gehäuse 28 in senkt ist und die Hinterräder 14 des Lastwagens 11 Schwingungen relativ zur Grundplatte 34 versetzen . vom Erdboden abgehoben sind, sind die Gliederläßt, ketten 340 und 342 lose, und die Blockfedern 372 Zur Unterstützung des Vibrators 30 während stehen ebenso unter Druckspannung wie die seines Transports auf dem Lastwagen 11 sind auf 5° Schraubenfedern 368 und 370. In diesem Zustand dessen Ladefläche 26 vier Stützen angelenkt, von stellen die Blockfedern 372 und die Schraubendenen in F i g. 3 nur zwei (266 und 268) sichtbar federn 368 und 370 gleichzeitig die einzige Versind. Die Stützen 266 und 268 lassen sich um Achsen bindung zwischen dem Vibrator 30 und dem Rahmen 284 auf der Ladefläche 26 aus einer Transport- 16 des Lastwagens 11 dar. Dabei sorgen die Blockstellung, die in F i g. 3 durch ausgezogene Linien ver- 55 federn für einen guten seillichen Halt auch in geanschaulicht ist und in der sie den Rahmen 36 an neigtem Gelände, während die Schraubenfedern eine Anschlägen 286 bzw. 288 untergreifen, in eine Ruhe- gute Isolierung auch gegen Schwingungen sehr stellung "während des Betriebs des Vibrators 30 ver- niedriger Frequenz für den Rahmen 16 gegenüber schwenken, die in F i g. 3 in gestrichelten Linien dar- dem Vibrator 30 gewährleisten,
gestellt und mit den Bezugszahlen 266 α bzw. 268 a 60 Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbezcichnct ist. beispie! der Erfindung mit einer Federkonstante von Rechts und links vom Rahmen 36 greift an der ISO kg/cm für die Schraubenfedem 368 und 370 und Grundplatte 34 je ein hydraulisches Hebesystem 160 von 1100 kg/cm für die Blockfcdcrn 372 sowie einer bzw. 162 an. Die Hebesysteme 160 und 162 bilden Durchbiegung der Schraubenfedem von 9 cm und eine verstellbare Verbindung zwischen dem Vibrator 05 der Blockfcdcrn von 2.5 cm unter einer im Ver-30 und dem Rahmen 16 des Lastwagens 11. Die hältnis 7:3 auf die beiden Federarten verteilten Hebesysteme 160 und 162 enthalten als wichtigsten statischen Last von LO t betrug die Eigenfrequenz des Bestandteil je einen Ständer 180 bzw. 182, der an federnden Massensystems etwa 3 Hz, so daß auch er-

heblich unter 10 Hz liegende Arbeitsfrequenzen des Vibrators 30 in ausreichendem Maße vom Rahmen 16 des Lastwagens 11 ferngehalten wurden.

Bei der gleichen Ausführungsform der Erfindung wurde die für die Grundplatte 34 des Vibrators 30 wirksame statische Last von 10 t bei einem Gesamtgewicht für den Lastwagen 11 und seinen Aufbau von nur 11,5 t erreicht. Im Vergleich dazu erhalt man für einen in der bisher üblichen Weise am hinteren Ende des Lastwagens 11 angebrachten Vibrator bei einem Gesamtgewicht für den Lastwagen und seinen Aufbau von 14 t nur eine statische Last von 8 t.

Schließlich führt die erfindungsgemäße Ausbildung des Vibrators 30 und seine Anbringung auf dem Lastwagen 11 in erfindungsgemäßer Weise auch zu einer wesentlichen Erhöhung der Stabilität des arbeitenden Vibrators gegenüber einer ungewollten Schwingung um ein Ende seiner Grundplatte 34 in geneigtem Gelände. Dies liegt an der mit der Erfindung erreichbaren Verschiebung des Schwerpunktes des Vibrators gegenüber seiner Grundplatte. Für den Abstand des Schwerpunktes von der Grundplatte lassen sich bei erfindungsgemäßen Vibratoren ohne weiteres Werte von 1,2 m erreichen, während bei den bisher üblichen, am hinteren Lastwagenende angebrachten Vibratoren dieser Wert nur bei 0,6 m lag. Diese Erhöhung des Schwerpunktsabstandes um das Doppelte bedeutet aber eine Erhöhung des Trägheitsmoments gegenüber einer Loslösung der Grundplatte mit einem Ende vom Erdboden um das Vierfache, so daß sich der erfindungsgemäße Vibrator ohne weiteres auch in Geländen einsetzen läßt, die eine Neigung von 15 % gegen die Längsachse des Lastwagens 11 zeigen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Transportabler Vibrator zum Erzeugen seismischer Wellen mit einer Grundplatte und einer in Relativschwingungen dazu mit kurzem Hub versetzbaren Schwingmasse, die über einen schwingungsisolierende Bauteile enthaltenden Rahmen mit einem Fahrzeug mit Vorder- und Hinterrädern und einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Antriebswelle für einen Radsatz verbunden und zwischen einer Arbeitsstellung, in der die Grundplatte auf dem Erdboden ruht und einen Teil des Fahrzeuggewichts auf diesen überträgt, und einer Transportstellung, in der Grundplatte und Schwingmasse an dem Fahrzeug aufgehängt sind, verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (34) und die Schwingmasse (114) zwischen den Vorderrädern (12) und den Hinterrädern (14) des Fahrzeugs (11) angeordnet sind.

2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Grundplatte (34) und parallel dazu angeordneten und mit dem Rahmen (16) des Fahrzeugs (11) verbundenen Platten (314) einerseits Blockfedern (372) mit hoher Federkonstante und andererseits Schraubenfedern (368 und 370) mit niedriger Federkonstante eingefügt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen