DE398311C

DE398311C - Device for observing shock waves

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Publication number: DE398311C
Application number: DER54613D
Authority: DE
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Priority date: 1921-12-08
Filing date: 1921-12-08
Publication date: 1924-07-07

Description

Gerät zur Beobachtung von Erschütterungswellen. Vorrichtungen zum Messen von Erschütterungen sind bekannt. Es sind Pendel, welche durch die Erschütterungen in Schwingungen geraten. Die Schwingungsausschläge sind meist sehr klein. Sie werden bei den großen, dauernd an einem Punkte aufgestellten Vorrichtungen der Erdbebenwarten, den Seismographen, die zur Überwindung der Reibung entsprechend schwere Pendelmassen zur Verfügung, haben, mittels Hebelübertragung vergrößert und von gewissen Schreibvorrichtungen auf bewegte Papierflächen selbsttätig als zickzack- oder wellenförmig verlaufende Schaulinien aufgezeichnet.Device for observing vibration waves. Devices for Measuring vibrations are known. They are pendulums, which are caused by the tremors start to vibrate. The oscillation amplitudes are usually very small. you will be with the large earthquake monitoring devices that are permanently set up at one point, the seismograph, which has heavy pendulum masses to overcome friction available, have enlarged by means of lever transmission and from certain writing devices on moving paper surfaces automatically as zigzag or undulating Sight lines recorded.

Diese Schaulinien machen bei den großen Entfernungen der Erschütterungsherde, um die es sich bei den Erdbeben fast immer handelt, mehr oder weniger deutlich die Zeitpunkte kenntlich, zu denen die verschiedenen Wellenarten (Erster Vorläufer: Longitudinal-, Zweiter Vorläufer: Transversal-, Hauptphase: lange Oberflächenwellen) am Beobachtungsorte eintreffen. Hieraus und aus den bekannten mittleren Geschwindigkeiten der verschiedenen Wellenarten kann auf (lie Entfernung des Erschütterungsherdes und, wenn dieser näher bekannt geworden ist, auf die Geschwindigkeit der Wellen im l#esonderen und damit auf die Art der von ihnen durchlaufenen Bodenkörper geschlossen werden. Ferner geben bei genügender Entfernung der Erschütterungsherde, bei denen sich die beiden Vorläufer und die Hauptphase je für sich abzeichnen, die Schaulinien Anhalte für die Beurteilung der Intensität und Periodizität der verschiedenen Wellenarten, was wiederum Rückschlüsse auf die Art, die Mächtigkeit und (las räumliche Verhalten der durchlaufenen Gesteine am Beobachtungsorte gestattet.At the great distances of the sources of vibration, these sight lines make to which earthquakes are almost always concerned, more or less clearly those Points in time at which the various types of waves (first precursor: Longitudinal, second precursor: transverse, main phase: long surface waves) at the observation site arrive. From this and from the well-known middle ones Velocities of the various types of waves can be at (lie distance from the source of the vibration and, when this has become more known, on the speed of the waves in particular, and thus inferred from the nature of the soil bodies traversed by them will. Furthermore, given sufficient removal of the sources of vibration, where the two forerunners and the main phase each emerge separately, the show lines Stops for assessing the intensity and periodicity of the various types of waves, which in turn draws conclusions about the type, the thickness and (read spatial behavior of the rocks passed through at the observation site.

llan hat daher für die geologische Erforschung der obersten Teile der Erdrinde nach dem Vorbild der Seismographen kleine tragbare Vorrichtungen zum Messen künstlicher Erschütterungen gebaut. Diese eigentlichen Erschütterungsmesser verwenden zum Sichtbarmachen der sehr kleinen Schwingungen ihrer leichtgebauten Pendel leichtbewegliche Spiegel aus Glas oder Metall, welche von einem Hebel des Pendels in entsprechende Drehungen versetzt werden. Hierdurch wird ein auf die spiegelnde Fläche auffallendes Lichtstrahlenbündel aus seiner Rückstrahlrichtung abgelenkt und in der Bildebene einer vorgebauten Sammellinse ein nach Größe und Helligkeit unveränderlicher Bildpunkt der Lichtquelle hin und her bewegt, was das reibungslose Erzeugen einer Schaulinie derselben Art wie bei den Seismographen irn Gefolge hat, indem sich ein lichtempfindliches Papier unter (lern Bildpunkt und rechtwinklig zri seinen Bewegungen fortbewegt.llan therefore has to do geological exploration of the uppermost parts the earth's crust on the model of the seismograph small portable devices for Measuring artificial vibrations built. These actual vibration meters use to visualize the very small vibrations of their lightweight Pendulum easily movable mirror made of glass or metal, which is operated by a lever of the Pendulum are set in corresponding rotations. This creates an on the reflective Area of incident light beam deflected from its return direction and in the image plane of a pre-built converging lens, one according to size and brightness immutable pixel of the light source moves back and forth, which is the smooth Generation of a sight line of the same kind as in the seismograph in the wake, by placing a light-sensitive paper under (learn pixel and right-angled zri moved along its movements.

Aber 1 -ei den sehr kleinen Entfernungen, um die es sich bei künstlichen Erschütterungen, besonders für geologische Zwecke, immer handelt, ist in den Schaulinien der Erschütterungsmesser nur der Zeitpunkt deutlich erkennbar, an welchen der erste Strahl des ersten Vorläufers am Beobachtungsorte eintrifft und die Pendelschwingungen einleitet. Dieser Punkt kann in Verbindung mit dein "Leitpunkt der Erschütterung, der elektrischen Zündung von Sprengschüssen oder der elektrischen Auslösung von Fallgewichten auf die bewegte Papierfläche (Schaulinie) mitaufgezeichnet werden und in Verbindung mit der genau meßbaren Entfernung des Erschütterungsherdes unmittelbar zum genauesten Bestimmen der Laufzeit und der Geschwindigkeit des ersten Strahls des ersten Vorläufers benutzt werden.But 1 - the very small distances that are artificial Vibrations, especially for geological purposes, always act, is in the sight lines the vibration meter only clearly shows the point in time at which the first Ray of the first precursor arrives at the observation site and the pendulum oscillations initiates. This point can be in connection with your "guiding point of the vibration, the electrical ignition of explosive shots or the electrical triggering of Falling weights on the moving paper surface (viewing line) are also recorded and in connection with the precisely measurable distance from the source of the vibration directly for the most precise determination of the transit time and the speed of the first jet of the first precursor can be used.

Die übrigen Strahlen des ersten Vorläufers und der beiden anderen Wellenarten verschwimmen ineinander und in den mit aufgezeichneten Eigenschwingungen des Pendels vollständig. Die Aufzeichnungen sind daher in diesem Teil sowohl für die Geschwindigkeitsmessungen als auch für die Bestimmung der Intensität und Periodizität der Wellen wertlos. Allenfalls liefern sie in ihrer Gesamtheit für die Beurteilung der geologischen Beschaffenheit des Untergrundes allgemeine und nur ungefähre Anhalte.The remaining rays of the first precursor and the other two Wave types blur into each other and in the natural oscillations recorded with them of the pendulum completely. The records are therefore in this part for both the speed measurements as well as for the determination of the intensity and periodicity of the waves worthless. At most, they provide for the assessment in their entirety the geological nature of the subsurface general and only approximate stops.

Nur wenn die Erschütterungen durch Sprengschüsse hervorgerufen «-erden, geben die Schaulinien noch den Zeitpunkt wieder, an welchem die Schallwelle der Luft, welche an Intensität die Bodenwellen weit überwiegt, am Beobachtungsorte eintrifft. Diese Aufzeichnung kann in Verbindung mit der bei allen physikalischen Zuständen der Luft berechenbaren Schallgeschwindigkeit zur Bestimmung des Ortes und der Zeit der Erschütterung und dadurch mittelbar zur Bestimmung der Laufzeit und Geschwindigkeit des zuerst am Beol:achtungsorte eintreffenden Strahls der Bodenwellen benutzt werden, wie dies bei nichtelektrischer Zündung der Sprengschüsse (Schnurzündung) nach bekanntem Verfahren bereits in ausgedehntem Maße geschieht.Only when the vibrations are caused by explosive shots the viewing lines show the point in time at which the sound wave of the Air, which far outweighs the bumps in intensity, arrives at the observation site. This recording can be used in conjunction with the for all physical states the calculable speed of sound in the air to determine the location and time the vibration and thus indirectly to determine the running time and speed of the ground wave beam that first arrives at the Beol: As is the case with the non-electric ignition of the explosive shots (cord ignition) according to the well-known Procedure is already happening on an extensive scale.

Was solcherart in bekannten Erschütterungsmessern durch drehbare und im Pendelseismometer durch feststehende Spiegel sichtbar gemacht wird, kann etwas andersartig auch mittels der spiegelnden Oberfläche licht-1-.rechender Flüssigkeiten sichtbar gemacht werden.What kind of in known vibration meters by rotatable and is made visible in the pendulum seismometer through fixed mirrors, can do something differently also by means of the reflecting surface of light-1-refractive liquids be made visible.

Im Zustand der Ruhe unterscheiden sich die beiderseitigen Lichtbilder nicht, folglich auch nicht die Lezüglichen Teile der Schaulinien. Ins Bewegungszustande dagegen entwerfen die Flüssigkeiten statt des hellen Bildpunktes, welchen die Planspiegel dauernd erzeugen, einen lichtschwachen kreisförmigen Bildfleck von veränderlicher Größe, Helligkeit und Farbenzusammensetzung, von -dein ein quer zur Bewegungsrichtung der Papierfläche gestellter Spalt einer Blende einen farbig abgetönten Lichtstreifen durchläßt, der auf der fortbewegten Papierfläche ein in sich stetig veränderliches, vielfach schräg gegliedertes dunkles Lichtbildband von im ganzen geradlinigere oder flachwelligem Verlauf aufzeichnet.In the state of rest, the two-sided photos differ not, consequently not the significant parts of the show lines. Into the state of motion on the other hand, instead of the bright image point, the liquids design which the plane mirrors to produce continuously, a faint circular image spot of variable Size, brightness and color composition, of -your one across the direction of movement The slit of a panel placed on the surface of the paper creates a colored, tinted strip of light lets through, which on the moving paper surface a constantly changing, often obliquely structured dark light picture band of on the whole more straightforward or records flat wave course.

Da sich die Erschütterungen auf Flüssigkeiten leichter unmittelbar übertragen lassen als auf mechanisch in Drehung zu versetzende Spiegel, auch die Flüssigkeitsoberflächen augenblicklich von den Bewegungen ergriffen werden, so geben diese auch mehr als die Spiegelbewegungen Einzelheiten und Feinheiten der Bodenl;ewegungen wieder. Dies ist zunächst für die genaue und sichere Aufzeichnung der Eintreffezeit des ersten Strahls des ersten Vorläufers von Wert, was in Verbindung mit der genauen Aufzeichnung des Zeitpunktes der elektrisch ausgelösten Erschütterung unmittelbar zum genauesten Bestimmen. der Laufzeit und Geschwindigkeit der ersten Bodenwelle und damit zum sicheren Kennzeichnen der Art des durchlaufenen Gesteins führt. Darüber hinaus kann möglicher@N-eise auch noch das Lichtbildband Anhalte für die Beurteilung der Art und Lagerung der Gesteine im Untergrund des Beobachtungsortes liefern, was spätere -Versuche und photometrische Vergleiche der erhaltenen Aufzeichnungen noch ergeben werden. Auf die wagerechte Lage der ruhenden Flüssigkeitsoberfläche, welche das Nivellierinstrument cler Firma Carl Zeiß (Patent 2i2905) und das Nivelliergerät von Rudolf Stützen (Patent 36o996) für ihre Zwecke verwenden, kommt es hier natürlich nicht an.Since the vibrations affect liquids more easily immediately can be transferred than to mirrors that are mechanically set in rotation, including the Liquid surfaces are instantly gripped by the movements, so give these also more than the mirror movements details and subtleties of the floor movements again. This is first of all for the precise and safe recording of the time of arrival of the first ray of the first precursor of value in connection with the exact Recording of the time the electrically triggered vibration immediately for the most precise determination. the running time and speed of the first Bump and thus for the reliable identification of the type of rock passed through leads. In addition, the photographic tape can also be stopped if possible for the assessment of the type and storage of the rocks in the subsurface of the observation site provide what later trials and photometric comparisons of the records obtained still be surrendered. On the horizontal position of the stationary liquid surface, which includes the leveling instrument from Carl Zeiss (patent 2i2905) and the leveling device from Rudolf Stützen (patent 36o996) for their purposes, it comes naturally here not on.

Als Mittel und Wege zum Übertragen der Erschütterungen auf -die lichtbrechenden Flüssigkeiten kommen vier verschiedene in Betracht, wozu die vier Abbildungen der Zeichnung gehören. Hiervon zeigen Abb. i ein von einem Arm getragenes Gefäß, Abb. 2 ein Gefäß mit Erschütterungshammer, Abb.3 ein Gefäß mit eintauchendem Erschütterungsarm und Abb.4 ein Gefäß, dessen Flüssigkeit durch einen Gas- oder Flüssigkeitsstrom erschüttert wird.As a means and way of transferring the vibrations to the refractive ones There are four different liquids to consider, including the four figures in Drawing include. Fig. I shows a vessel carried by one arm, Fig. 2 a vessel with a vibration hammer, Figure 3 a vessel with a submerged vibration arm and Fig.4 a vessel whose liquid is transported by a gas or liquid flow is shaken.

Nach Abb. i wird das Gefäß oder der Flüssigkeitsbehälter b von einem Hebelarm a des Pendels unmittelbar getragen, so daß der Behälter mit Inhalt erschüttert werden kann. Der eingezeichnete Strahlengang läßt erkennen, wie die Neigung der Bodenteile des Behälters zu wählen ist, d. h., so daß parallele, in die Flüssigkeit eintretende Lichtstrahlen zu sich parallel aber in entgegengesetzter Richtung austreten müssen. Ebenso ist auch der Stralileiigang bei der Vorrichtung nach Abb. 3 gewählt, während bei Abb. 2 die ein- und austretenden Strahlen einen Winkel bilden. Diese Strahlenrichtungen sind jedoch nicht maßgebend, sie werden vielmehr den örtlichen Verhältnissen angepaßt. Nach der zweiten Ausführungsform ist der Behälter b auf eine elastische, an einem Ende befestigte Platte h aufgestellt und wird durch einen Hammer i beeinflußt. Bei der Bauart nach Abb. 3 ist das Erschütterungswerkzeug ein fester, in die Flüssigkeit feintauchender Körper k. According to Fig. I, the vessel or the liquid container b is carried directly by a lever arm a of the pendulum, so that the container with its contents can be shaken. The beam path shown shows how the inclination of the bottom parts of the container is to be selected, that is, so that parallel light rays entering the liquid must exit parallel to one another but in the opposite direction. In the same way, the line of stray lines is selected in the device according to Fig. 3, while in Fig. 2 the incoming and outgoing rays form an angle. However, these directions of rays are not decisive, they are rather adapted to the local conditions. According to the second embodiment, the container b is set up on an elastic plate h fixed at one end and is influenced by a hammer i. In the design according to Fig. 3, the vibration tool is a solid body k immersed in the liquid f.

Schließlich wäre es möglich, die Flüssigkeit f im Gefäß b durch einen Luft- oder Flüssigkeitsstrom zu erschüttern. Zu diesem Zwecke ist bei Abb. 4 ein Zylinder d angeordnet, aus welchem durch den Pumpenkolben c, durch ein Gebläse o. dgl., stoßweise Luft durch das Rohr 1, in oder 1, ii in die Flüssigkeit f oder nur auf den Flüssigkeitsspiegel g geleitet wird. Der Zusammenhang mit dein Pendel ist durch den Hebelarm o angedeutet. I)er Strahlengang ist bei der Abb.4 wieder anders gewählt, wozu der Behälterboden eine Erhebung erhalten hat. Hierdurch wird erreicht, daß die .austretenden Strahlen die gerade Fortsetzung der eintretenden bilden. Die Abbildungen stellen sämtlich den Zustand der Ruhe dar, für welchen die bezüglichen Gefäßgrößen bei gleicher Öffnung der Sammellinse Lichtbilder von gleicher Helligkeit erzeugen.Finally, it would be possible to shake the liquid f in the vessel b by means of a stream of air or liquid. For this purpose, a cylinder d is arranged in Fig. 4, from which, through the pump piston c, through a fan or the like, air intermittently through the pipe 1, in or 1, ii into the liquid f or only onto the liquid level g is directed. The connection with your pendulum is indicated by the lever arm o. I) the beam path is again selected differently in Fig. 4, for which the container bottom has been given an elevation. This ensures that the .ausende rays form the straight continuation of the entering. The images all represent the state of rest, for which the relevant vessel sizes generate light images of the same brightness with the same opening of the converging lens.

Claims

PATENT CLAIMS: i. -Device for observing shock waves by means of a seismic pendulum, a light source and reflective surfaces, thereby characterized in that a fixed mirror is known from other measuring devices the reflective or light-refracting surface (g) of a liquid (f) is replaced, and further characterized by transfer devices by means of which the liquid can be moved by the vibrations.

2. Device according to claim i, characterized in that that the transmission medium of the shock waves to the liquid through the Liquid container (b) is formed.

3. Apparatus according to claim i and 2, characterized by means of a lever (a), by means of which the seismic pendulum is placed directly on the liquid container (b) attacks and shakes it and its contents (f) (Fig. i).

4. Apparatus according to claim i and 2, characterized by a hammer-like lever (i) by means of which the seismic Pendulum strikes the liquid container (b) and shakes it and its contents (f) (Fig. 2).

5. Apparatus according to claim i, characterized by one in the liquid (f) submerged lever (k), with which the seismic pendulum ends with one end (e) in the liquid (f) is stirring (Fig. 3).

6. Apparatus according to claim i, characterized by a pressure device, pump (c, d), fan or the like, which is movable by means of a lever arm (o) - of the seismic pendulum and pushes an air or liquid stream of the liquid (f) or its surface (g) (Fig.,).