NO148502B - Apparat for frembringelse av akustiske boelger i undergrunnen - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et apparat for frembringelse av akustiske eller seismiske bølger i grunnen ved slag av en masse mot en markplate. Oppfinnelsen er mer spesielt rettet mot et apparat for frembringelse av seismiske bølger ved slag av en masse som på forhånd er hevet til en viss høyde over en markplate i berøring med bakken.

Det er allerede kjent anordninger som spesielt er anvendt på området seismiske undersøkelser og som i det vesentlige omfatter en masse e-ler et lodd, en markplate i anlegg mot bakken, et system for føring av massens fall mot markplaten og bevegelige elementer for å holde fast massen i øvre stilling. Slike apparater omfatter videre midler til å heise massen til øvre stilling og således tilbakestille eller gjenarmere apparatet etter hver utløsning, og et løftesystem anordnet på en vogn eller et kjøretøy for å anbringe apparatet i bruksstil-ling med markplaten i anlegg mot bakken, og i en transportstilling etter valg.

Mer spesielt beskriver US-patent 3 393 763 et arrangement omfattende en masse, en markplate, et langstrakt føringsele-ment for å styre forskyvningen av massen mot markplaten som er festet ved en første ende av føringselementet, og en holdeanordning for midlertidig å fastholde massen, festet til førings-elementet i nærheten av dettes annen ende, samt en anordning til å bringe massen til den annen ende av føringselementet. Denne siste anordning består av en kabel, en trinse og en vinsj som heiser massen til den annen ende av føringselementet når dette er i oppreist stilling. Videre omfatter dette kjente arrangement en anordning til å manøvrere føringselementet mellom en vertikal arbeidsstilling og en skråttliggende transportstilling. Manøvreringsanordningen for føringselementet og anordningen til å heise massen opp er således helt adskilte anordninger.

De tidligere kjente apparater krever følgelig to særskilte systemer, hvorav det ene tjener til å heve massen og det annet tjener til manøvrering av hele apparatet i forhold til en vogn som bærer dette.

Det nye og særegne ved apparatet ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at anordningen for å bringe massen til den annen ende omfatter et system for å bevirke at føringsele-mentet svinges i forhold til en stiv understøttelse, mellom en første stilling i hvilken massen kari bevege seg under innvirkning av sin egen vekt fra den annen ende av føringselemen-tet mot markplaten ved den første ende av dette, idet markplaten er innrettet til å ligge an mot bakken i den første stilling, til en annen stilling i hvilken den første ende av fø-ringselementet befinner seg høyere enn den annen ende, idet massen da beveger seg under innvirkning av sin egen vekt fra den første ende til den annen ende av føringselementet, hvor massen kommer i berøring eller inngrep med holdeanordningen.

Ved hjelp av oppfinnelsen blir det derfor oppnådd et me-get enklere arrangement enn de tidligere kjente, ved at de to funksjoner manøvrering av føringselementet og ladning av apparatet for utløsning av et nytt skudd, besørges av et eneste system eller svingearrangement for føringselementet, hvilket medfører at konstruksjonen blir lettere bg billigere enn de kjente konstruksjoner.

Disse to operasjoner eller funksjoner kan realiseres tak-ket være en forskyvningsanordning for føringselementet som sikrer den dobbelte funksjon å føre massen mot den ende som er motsatt av markplaten og å omstille apparatet mellom en arbeidsstilling og en transportstilling.

Andre trekk og fordeler av apparatet vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til et utførelseseksem-pel vist på tegningene hvor:

Figur 1 skjematisk viser apparatet med føringselementet

i sin første stilling, idet massen holdes ved den annen ende av føringselementet ved hjelp av en holdeanordning;

figur 2 viser apparatet på fig. 1 sett ovenfra;

figure 3 viser skjematisk apparatet med føringselementet i den første stilling, idet massen er kommet i kontakt med markplaten etter en utløsning;

figur 4 viser skjematisk apparatet med føringselementet

i den annen stilling;

figur 5 viser skjematisk apparatet anvendt på skrått ter-reng med føringselementet i den første stilling og orientert vertikalt, og

figur 6 viser skjematisk og forstørret et system for å muliggjøre justering av føringselementets vertikale stilling.

På figurene 1-5 ses det at føringselementet består av et rør 1 i hvis indre det kan gli en masse 2 med en viss kla-rering, hvilken masse i det minste delvis består av metall.

Ved en første ende av føringsrøret 1 er det montert en markplate 3 fortrinnsvis ved hjelp av en leddforbindelse. Denne forbindelse kan omfatte et kuleledd hvis fremspringende del 4 sitter på markplaten og kan dreie seg i en uttagning ut-formet i endepartiet av røret 1. Fjærer 5 holder markplaten mot endepartiet av føringsrøret 1. Ved den annen ende av fø-ringsrøret 1 er det festet en holdeanordning 36 for midlertidig å fastholde massen 2, hvilken anordning f.eks. kan bestå av en elektromagnet. En åpning 6 gjennom veggen av røret 1 setter det indre av dette i forbindelse med omgivelsene og tillater fri unnslipping av luft som skyves frem ved massens fall mot markplaten.

Føringsrøret 1 understøttes av en rørformet mansjett 7 som omfatter (fig. 6) et innvendig hulrom 8 med diameter større enn diameteren av røret og nederst forsynt med et svakt konisk hull.

Føringsrøret 1 omfatter to skuldre 10 og 11 anbragt på hver sin side av mansjetten 7 og med en innbyrdes avstand som er større enn høyden av mansjetten. Skulderen 11 har en form tilpasset det koniske hull 9. En ring 12 av gummi eller plast-materiale er anbragt på veggen av føringsrøret 1 og denne ring har en diameter i det vesentlige lik diameteren av det indre hulrom 8 i mansjetten 7. Ringen 12 sikrer sentrering av fø-ringsrøret i mansjetten. Innenfor grensene av den bevegelses-frihet som tillates på grunn av diameteren av det koniske hull 9 kan føringsrøret 1 svinge i det indre av mansjetten 7 og holdes vertikalt når mansjetten er skrått-stilt til den ene eller den annen side fra den viste stilling.

Den rørformede mansjett 7 er forsynt med åpninger for to aksler 13 og 14 (figurene 1-5). På akselen 13 er det lagret en støttearm 15 i form av en U (spesielt vist på fig. 2).

De to grener av armen 15 kan ved den annen ende dreie seg om aksler 16 festet til sidebjelker på en første understøttelse eller stiv langstrakt ramme 17. På akselen 14 er det opplagret en annen støttearm 18 bestående f.eks. av en plate av tilnærmet trekantet form. Ett av topp-punktene på platen 18 bærer en aksel 37 som også danner opplagring for enden av stempelstangen 19 på en hydraulisk sylinder 20 hvis hoveddel er forbundet med den langstrakte stive ramme 17 nær den ene av dennes en-der.

Ved denne samme ende, er rammen 17 forbundet med den fremstikkende del av et kuleledd 21, hvis samvirkende del sitter på en bevegelig del eller sleide 34 innrettet til å kunne forskyves på en glidebane 22 festet i en annen ramme 23 som f.eks. kan hvile på en kjøretøyramme, f.eks. en lastebil. Den annen stive ramme 23 kan også være forsynt med føtter for anbringelse på bakken på de valgte steder. I dette tilfelle kan apparatet forflyttes ved hjelp av helikopter eller en annen form for kjøretøy. Glidebanen 22 er orientert i det vesentlige langs vognens eller kjøretøyets lengdeakse. Til sleiden 34 er det festet en ende av en stempelstang 24 tilhørende en hydraulisk sylinder 25 hvis hoveddel er dreibart forbundet med en aksel på den annen ramme 2 3 understøttet av kjøretøyrammen.

I nærheten av sin annen ende er den stive ramme 17 festet til et langstrakt element i form av en rørformet støttebue 26 hvis krumningssentrum ligger tilnærmet i kuleleddet 21. På begge sider av kjøretøyets lengdeakse og parallelt med denne som en del av rammen 23 er det anordnet to glidebaner 27 i hvis indre to bevegelige støtteelementer eller sleider 28 er innrettet til å forskyves. De to støttesleider 28 er forsynt med åpninger eller uttagninger 29 for passasje av støttebuen 26.

Den stive ramme 17 omfatter (fig. 2) en dreieaksel 30 for en stempelstang 31 på en hydraulisk sylinder 32 som ligger på tvers og hvis hoveddel er forbundet med rammen 23 med en aksel pa denne.

Det tredje topp-punkt av støtteplaten 18 er innrettet til å være dreibart forbundet med en aksel 33 på støttebuen 26.

De tre sylindre 20, 25 og 32 mates fra et ikke-vist hydraulisk system.

Apparatet omfatter videre anordninger til regulering av den vertikale stilling av føringsrøret i avfyringsstilling. Disse midler omfatter to transdusere 38, 39 montert på førings-røret 1 og med akser som står vinkelrett på de respektive hydrauliske sylindre 25 og 32. Disse transdusere består f.eks. av elektromagnetiske pendler av kjent type. Transduserne samvirker med en elektronikk-enhet som tjener til å styre to magnetventiler for påvirkning av de respektive hydrauliske sylindre 25 og 32 inntil føringsrøret 1 befinner seg vertikalt. Midler til kontroll av den vertikale stilling av røret for samvirke med ovennevnte transdusere er ikke vist på tegningen.

Det er fordelaktig å anvende en masse eller et lodd 2

hvis vekt ligger mellom 0,5 og 1,5 ganger vekten av markplaten. Fortrinnsvis velges vekten i nærheten av vekten av markplaten. Konstruksjonen av markplaten er videre valgt slik at dennes akustiske impedans er i det vesentlige tilpasset undergrunnens akustiske impedans. Markplaten er f.eks. laget av sement inn-støpt i en metallkapsling.

Når sylinderen 25 aktiveres forskyves sleiden 34 i glidebanen 22 og fører med seg hele den stive ramme 17, og gjennom denne også sleidene 28 som glir i de to glidebaner 27, samt dreieakslene for støttearmene 15 og 18. Resultatet av dette er at mansjetten 7 på føringsrøret 1 forskyves parallelt med seg selv og langs en retning parallell med vognens lengdeakse. Når sylinderen 32 påvirkes (fig. 2) svinges den stive ramme 17 om kuleleddet 21 og styres i sin bevegelse ved forskyvning av støttebuen 26 på tvers gjennom uttagningene 29 i de to sleide-støtter 28. Resultatet er at mansjetten 7 på føringsrøret forskyves langs en bue med sentrum i kuleleddet 21 i retning på tvers i forhold til vognen. Den kombinerte manøvrering av de to hydrauliske sylindre 25 og 32 fører til forskyvning av mansjetten 7 i et plan parallelt med rammen 23 som hviler på vognen eller kjøretøyet slik at føringsrøret 1 tillates ført til vertikal stilling slik det skal forklares i det følgende.

For en bestemt stilling av stempelstengene fra sylindrene 25 og 32 har forskyvning av stempelstangen 19 i sylinderen 20 den virkning at de to armer 15 og 18 bringes til å dreies om sine rotasjonsaksler 16 og 33 og følgelig bringes føringsele-mentet 1 fra den første stilling som fortrinnsvis er tilnærmet vertikal (figurene 1, 3, 5) til en annen stilling (fig. 4) hvor den ende som har elektromagneten 36 er lavere enn den annen. Den stive ramme 17 omfatter dessuten en anleggsflate 35 i nærheten av kuleleddet 21 hvor enden av føringsrøret 1 ligger i sin annen stilling som likeledes er apparatets transportstilling.

Apparatet virker på følgende måte:

Etter at vognen er bragt til det sted hvor en seismisk avfyring skal foregå og befinner seg i den stilling som er vist på fig. 4, aktiveres elektromagneten 36 for å fastholde massen 2 ved den ende av føringselementet som er motsatt av markplaten. Deretter påvirkes hovedsylinderen 20 for å bringe føringselementet eller -røret 1 til å svinge til i det vesentlige vertikal stilling (fig. 1). Ettersom føringsrøret 1 er i stand til å bevege seg i forhold til mansjetten 7 kan det innta en vertikal likevektsstilling. Men hvis føringsrøret i det øyeblikk markplaten kommer i berøring med bakken, ikke er helt i vertikal stilling, aktiveres sylinderen 25 og/eller sylinderen 32 for å opprette en vertikal stilling i forhold til markplaten. Disse operasjoner kan utføres manuelt eller kan med fordel være koordinert fortrinnsvis automatisk ved anven-delse av reguleringsanordninger for den vertikale stilling slik som omtalt ovenfor.

Apparat ifølge oppfinnelsen er videre velegnet for manøv-rering av føringsrøret når terrenget på det valgte sted er skrått (fig. 5). Spillrommet for bevegélse av føringsrøret i forhold til mansjetten tillater at røret; kan innrettes til en likevektsstilling langs vertikalen. I alle disse tilfeller bidrar operasjonen av sylindrene 25 og 32 til å innjustere fø-ringsrøret vertikalt når avvikelser konstateres.

Når manøvreringene for anbringelse av føringsrøret 1 er avsluttet, og markplaten er i berøring med bakken, utløses fall-bevegelsen av massen 2 som vil slå mot markplaten 3 (fig. 3). Hvis det skal foretas en avfyring nr. 2 påvirkes hovedsylinderen 20 til å bringe føringsrøret til å vippe fra den første stilling med markplaten 3 i berøring med bakken, til den annen stilling hvor markplaten befinner seg høyere enn den ende av røret som er forsynt med elektromagneten. Dermed vil massen bevege seg mot denne ende under innvirkning av sin egen vekt og kan på nytt bli fastholdt ved eksitering av elektromagneten (fig. 4).

Claims (18)

1. Apparat for frembringelse av akustiske bølger i undergrunnen ved slag av en masse mot en markplate, omfattende et langstrakt føringselement (1) for å styre forskyvningen av massen (2), hvilken markplate (3) er festet til en første ende av føringselementet, en holdeanordning (36) for midlertidig å fastholde massen, festet til føringselementet i nærheten av dettes annen enden, og en anordning til å bringe massen til den annen ende av føringselementet, karakterisert ved at anordningen for å bringe massen (2) til den annen ende omfatter et system for å bevirke at føringselementet (1) svinges i forhold til en stiv under-støttelse (17), mellom en første stilling (fig. 1) i hvilken massen kan bevege seg under innvirkning av sin egen vekt fra den annen ende av føringselementet (1) mot markplaten (3) ved den første ende av dette, idet markplaten er innrettet til å ligge an mot bakken i den første stilling, til en annen stilling (fig. 4) i hvilken den første ende av føringselementet (1) befinner seg høyere enn den annen ende, idet massen (2) da beveger seg under innvirkning av sin egen vekt fra den første ende til den annen ende av føringselementet, hvor massen kommer i berøring eller inngrep med holdeanordningen (36).

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at føringselementet (1) kan justeres i forhold til markplaten (3) når denne er i berø-ring med bakken, til en i det vesentlige vertikal innretting av føringselementet.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at føringselementet omfatter et rør (1) i hvis indre massen (2) føres, hvilket rør omfatter i det minste én åpning (6) i nærheten av den første ende for å sette det indre av røret i forbindelse med omgivelsene.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at holdeanordningen omfatter en elektromagnet (36).

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at systemet for svingning av føringselementet (1) omfatter i det minste én støttearm (15) forbundet med føringselementet (1) på den ene side og innrettet til å dreies om en dreieaksel (16) på den annen side, og en hydraulisk styreanordning (18, 20) for å bringe støttearmen (15) til å dreie seg om den nevnte aksel (16).

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at den hydrauliske styreanordning omfatter en annen støttearm (18) forbundet med på den ene side føringselementet (1) og på den annen side innrettet til å dreies i forhold til den stive understøttelse (17), og en første hydraulisk sylinder (20) som forbinder den stive understøttelse (17) med den annen støttearm (18), for å bevirke dreining av denne.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at den stive understøttelse (17) hviler på en understøttelsesanordning (26, 34) som glir i glidebaner (22, 27) på en stiv ramme (23).

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at understøttelsesanord-ningen omfatter et langstrakt element (26) som ved transla-sjonsbevegelse langs vognens lengdeakse er tilforordnet to sleider (28) som er forskyvbare i glidebaner (27), og at det langstrakte element er innrettet til å forskyves på tvers i forhold til sleidene (28) og anordningen for transversal forskyvning av det langstrakte element.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at understøttelsesanord-ningen videre omfatter en tredje sleide (34) som er forskyvbar i forhold til vognen etter en retning parallell med dennes lengdeakse under innvirkning av translasjonsanordningen (25).

10. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at systemet for dreining av føringselementet (1) omfatter en mansjett (7) forbundet med den stive understøttelse (17) gjennom i det minste én dreibar støttearm (15) og en anordning (18, 20) for å dreie støttear-men, og at føringsrøret (1) understøttes av ansjetten (7) og er innstillbart inne i denne.

11. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at vekten av den bevegelige • masse (2) ligger på mellom 0,5 ganger og 1,5 ganger vekten av markplaten.

12. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at vekten av markplaten (3) er valgt i det vesentlige lik vekten av den bevegelige masse (2).

13. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at markplaten (3) består av et materiale hvis akustiske impedans ligger i nærheten av undergrunnens akustiske impedans.

14. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at den stive understøttelse (17) er forbundet med den tredje sleide (34) gjennom et kuleledd (21) .

15. Apparat ifølge krav 7-9, karakterisert ved at den stive ramme (23) er festet på et kjøretøy.

16. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved en anordning (38, 39) til å detektere avvikelser i føringselementets (1) retning i forhold til vertikalen, og en reguleringsanordning som samvirker med deteksjonsanordningen (38, 39) for å gjeninnrette førings-elementet (1) når avvikelser detekteres.

17. Apparat ifølge krav 16, karakterisert ved at anordningen for transversal forskyvning av det langstrakte element (26) og translasjonsanordningen omfatter en annen og en tredje hydraulisk sylinder (32, 25) og at reguleringsanordningen omfatter venti-ler for intermitterende å sette den annen og den tredje hydrauliske sylinder i forbindelse med et system for levering av trykkfluidum og et styringssystem som samvirker med deteksjonsanordningen (38, 39) for å påvirke ventilene.

18. Apparat ifølge krav 17, karakterisert ved at deteksjonsanordningen omfatter elektromagnetiske pendler (38, 39) .