NO161405B - Mobilt seismisk vibratorsystem. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt vibratorer for frem-bringelse av/ seismisk energi og særlig, men ikke som en begrensning, angår den en forbedret form for vibratorsystem som bæres au et kjøretøy og er egnet for innmatning med stor kraft au høyfrekvent seismisk energi i jorden.

Den kjente teknikk omfatter tallrike typer au bærermonterte, seismiske uibratorer som generelt har form au enkeltstående uibratorenheter som er enten sentermontert eller bæres ouer kjøretøyets bakre endekonstruksjon. US-PS 3 777 843 er au interesse idet det uiser et dobbelt seismisk uibratorsystem som er sentermontert på bærerkjøretøyet med vibratorene båret på sideueis innrettet måte idet det benyttes en eneste bunnplate og et eneste løftesystern for inn-koplingskontroll. Et annet patent au interesse er US-PS 3 983 957 (Silverman) huor det benyttes doble seismiske uibratorer i tandem på en bærerdel. Teknikken ifølge dette patent divergerer imidlertid i stor grad fra aen generelle uibratorkonstruksjon ved at selve bærerkjøretøyet utnyttes sem en eneste reaksjonsmasse for de to seismiske vibratorer. Endelig viser U5-P5 3 717 217 (fieucke et al.) to individuelt styrbare, seismiske vibratorer som bæres av et slepet kjøre-tøy. Dette patent angår en mekanisme som er montert foran og bak det slepedekjøretøy, hvilket muliggjør styring og anbringelse av de hydrauliske vibratorer enten foran eller bak kjøretøyet.

Den foreliggende op<p>finnelse tilveiebringer et seismisk uibratorsystem i huilket doble uibratorenheter bæres i tandem og sentermontert på et bærerkjøretøy samtidig som man utnytter separate uibratorløftesystemer og en spesialisert bæreruekt- eller belastningskontroll for å oppnå større kraft au inngangsenergi med høyere frekuens til jordmediet. Vibra-torenhetene er au en type som er egnet for høyfrekvensvibra-sjon og er anbrakt i tandem-sidesti1ling på bæreren idet de er styrt for anbringelse ved hjelp av individuelle løfte-systemer som omfatter en vibrasjonsisolasjonskonstruksjon og jordko<p>lende basis- eller bunnplater. Hydraulisk styring av de individuelle løftesystemer opprettholdes via en trykk-regulatorventil som instiller en maksimal løftekraft som er forinnstilt på en verdi som er mindre enn bærerens egen vekt. Hver vibratorenhet styres individuelt ved hjelp av en separat servoventil og en separat elektronisk styrekrets som drives i synkronisme med et felles sveipestyresignal som er valgt på forhånd.

Det ifølge oppfinnelsen ti i veiebrakte vibratorsystem er kjennetegnet ved de i patentkravene angitte, karak-teriserende trekk.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. "1 er et sideriss som viser det. bærermonterte vibratorsystem ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et forstørret sideriss av vibratormontasjene på fig. 1, fig. 3 viser et forstørret riss etter linjen 3 - 3 på fig. 1, fig. 4 viser en skjematisk illustrasjon av det hydrauliske iøfte-system som benyttes i den foreliggende oppfinnelse, og fig. 5 viser et blokkdiagram av den hydrauliske driv- og styrekrets ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 er vist et kraftig bærer-vibratorkjaretøy 10 som er konstruert for å bære en første vibratormontasje 12F og en andre vibratormontasje 12R som er anordnet i tandem og sentralt montert. Kjøretøyet 10 kan være en kraftig lastebil (som vist), et krankjøretøy eller et terrenggående kjøretøy som eventuelt kan være leddet. Slike kjøretøyer kan tilpasses for forskjellige kjøretøy-bæreanvendelser.

Det grunnleggende kjøretøy 10 omfatter et styrehus 14 som

er montert på en fremre njulramme 16 og bæres over fremre hjul 18. En andre lastramme 20 er deretter stivt festet på den bakre del av frontrammen 16 for å strekke seg bakover og ende i understøttelse av en drivmotor 22 over bakhjul 24. Bakhjulene 24 er en tandem-drivkombinasjon, mens forhjulene 18 er montert på separat styrbare foraksler.

En motor 26 tilveiebringer effekt for energisering av hele den tilhørende hydrauliske utrustning for kontroll av vibratormontasjene 12. Motoren.26 kan for eksempel være av typen Detroit Diesel, Model 6V71 . Resten av den bærende hydrauliske utrustning, pumper, akkumulatorer, etc. bæres alle på lastrammen 20 i passende holdere eller stativer.

Selv om den for tiden foretrukne' konstruksjon er

som vist på fig. 1, kan man også tenke seg å benytte andre former for bærerkjøretøy og vibrator-sentermontering. Således kan den stadig mer valgte transportvogn-form (terrenggående) for bærerkjøretøy benyttes. Transportvogn-kjøretøy-typen er en terrenggående bærer, men er i stand til å tilby mye større vekt og stabilitet for fastholdingsformål. Selv om den foreliggende utførelse benytter tandem-sentermontering av vibratorenheter, er dette likeledes bare et konstruksjons-kriterium, da man godt kan tenke seg at tverrmontering vil være effektiv så lenge sentermontert balanse og nødvendig sidestilling opprettholdes.

Uibratormontasjene 12F og 12R har identisk konstruksjon og er montert i tandem i umiddelbar sidestilling. Hver av vibratcrmontasjene 12F og 12R omfatter en hydraulisk løfte-montasje 28F cg 28R for hevning og senkning av vibratorene 30F og 30R som bæres på basis- eller bunnplater 32F og 32R som ut-gjør de jordko<p>lende elementer. Slik som nærmere beskrevet nedenfor, er løftemontasjene 28F og 28R koplet til bunnplatene 32F og 32R via en fotdel 34 og en vibrasjonsisolasjonskonstruksjon, f.eks. trykkluftputer 36. Et antall hol dekjettinger 38 tjener til å løfte opp bunnplaten i løftestilling samtidig som de begrenser horisontal bevegelse i operasjonsstillingen eller den nedsenkede stilling.

Som vist på fig. 2, består hver av løftemontasjene 28F og 28R av en føringsstang 40 som er resiprokerbart anbrakt i et lagerhus 42 som fastholdes ved hjelp av en støtte-montasje 44 som er stivt festet til lastrammen 20, slik som senere nærmere beskrevet. Rørformede støttedeler 46 er fast-gjort på toppen av et plattformdekke 48 og tjener til å tilveiebringe stiv befestigelse av støttemontasjen 44. Dekket 48 av tykt stål bæres tversover kjøretøy-rammedelene 20 med sideveis utvendig støtte ved hjelp av rørformede stålelementer 50 (se også fig. 3).

Føringsstengene 40 strekker seg gjennom den nedre ende au lagerhuset 42 til sti v forbindelse med fotdelen 34

som på sin side er uibrasjonsisolert i en forbindelse uia trykkluftputene 36 til bunnplaten 32. Vibratoren 30 (se også fig. 3) er stiut festet til det tuerrgående sentrum au bunnplaten 32 slik at uibratorenergi overføres uia bunnplaten 32 ned i ouerflaten au et ualgt sted på jorden for utbredelse au seismisk bølgeenergi, mens den nedholdingsuekt som til-veiebringes av kjøretøyets lastramme 20 via føringsstangen 40 til fotdelen 34, er vibrasjonsmessig isolert. Bunnplatene 32F og 32R er av spesiell konstruksjon og tilpasset for høy-frekvent energikopling, og de er gjenstand for søkerens paralleltløpende patentsøknad nr. 802342.

Hevning og sekning av vibratormontasjen 12 utføres hydraulisk ved hjelp av en hydraulisk sylinder 52 og en stem-pelstang 54. Et endedeksel 56 er stivt festet på førings-stangens 40 øvre ende for å stikke frem en åkarm 5B for svingbar befestigelse til stempelstangen 54. Den hydrauliske sylinder 52 er rundt sin øvre ende festet ved hjelp av en kardangmcntasje 60 og en støttedel 62 som er stivt festet over de rørformede støttedeler 46.

Idet det også henvises til fig. 3, er vibratoren

30 av en type som er konstruert for oppnåelse av tilførsel av seismisk energi med høye frekvenser til jordmediet, og den er gjenstand for søkerens paralleltløpende patentsøknad nr. 802343. En bunnrammeflens 70 fester således på stiv måte bunnplaten 32 til en sylindrisk sidevegg 72 som har en øvre flens 74 for sikker befestigel se a v en stunpkonisk rammevegg 76. Vibratorens reaksjonsmasse (ikke spesielt vist)

har liknende form, dvs. sylindrisk, og strekker seg inn i den stumpkoniske, øvre del og er innelukket i vibratorhuset eller -rammen. Vibratorens dobbeltstangendestempel for drift av bunnplaten 32 er stivt festet mellom bunnplaten 32 og en øvre endeplate 78 som er stiut festet over den øure omkrets au den stumpkoniske veggdel 76. Den konvensjonelle hydrauliske servostyring utføres ved hjelp av en manifold 80 og en hydraulisk servoventil 82 som er anbrakt på endeplaten 78.

Huer vibrator 30F og 30R inneholder en LUDT 83 som er montert gjennom den stumpkoniske rammevegg 76 (se fig. 2).

Slik det fremgår av fig. 3, er to bærerør 46 ved sveising festet på dekket 48 på hver side av støttesylinderen 44 som er låst under sylinderens støttedel 62. Et bærerør 84 med valgt lengde er fastsveiset under dekket 48 på løfte-montasjenes 28 innersider for å tilveiebringe ytterligere bærestyrke. Den øvre ende av hvert par av føringsstenger 40 og deres respektive endedeksler 56 er sammenbundet ved hjelp av en stiv tverr-ramme 86 som er passende festet derimellom for å tilveiebringe sidestivhet. Hvert endedeksel 56 omfatter også en sperredel 88 som er festet på dekselet for det formål å oppta et stivt ben 90 som er bevegelig festet ved hjelp av en dreiedel 92 på dekket 48. Det stive ben 90 er ganske enkelt en beskyttelsesanordning for å holde løftemontasjene 28F og 28R i deres oppragende stilling under tran-sport mellom arbeidssteder.

Fig. 4 viser det hydrauliske løftesystem ifølge oppfinnelsen hvor løftesystemene 28F og 28R for begge vibratorer 12F og 12R styres fra den felles hydrauliske kilde slik at lik nedncldingsvekt tilføres til begge tandem-bunnplater 32F og 32R til enhver tid. Styreledninger 100 og 102 for hydraulisk trykk er tilkoplet i parallell til alle de fremre og bakre hydrauliske løftesylindere 52, dvs. begge sider av både de fremre cg bakre løftemontasjer 28F og 26R. Dette system benytter et standard reservoar 104 og en hydraulisk trykkilde 106 som styres ved hjelp av en løftestyreventil 108. Løftestyreventilen 108 kan være av hvilken som helst vanlig, i handelen tilgjengelig type, såsom Racine, Model-P/N FD4-BSHS-106G-60. Lø ftestyreventi 1 en 108 er koplet til de hydrauliske trykkledninger 100 og 102 og via en ledning 110 til en trykkreduksjcnsventil 112 som er koplet til den hydrauliske trykkilde 106. Trykkreduksjonsventilen 112 er normalt forinnstilt for et trykktilførselsnivå som hindrer

at løftemontasjene 28F og 28R utøver tilstrekkelig kraft til å løfte kjøretøyets hjul opp fra bakken, av grunner som skal beskrives nærmere nedenfor. Trykkreduksjonsventilen 112 kan

være hvilken som helst av forskjellige i handelen tilgjengelige typer, f.eks. flacine, Type 0E3-PAAH-M065.

Idet det henvises til fig. 5, styres de fremre og bakre vibratorer 30F og 30R på konvensjonell måte i vibra-sjonssynkronisme når fluidumtrykk fra en hydraulisk trykk-kilde 116 tilføres ved hjelp av de respektive servoventiler 82F og B2R. Vi brasjonsfrekvens og sveipe- eller avsøknings-nastighet stammer fra en styresignalgenerator 120 som gene-rerer et valgt elektrisk signal, dvs. valgt med hensyn til frekvens og f rek vensendringshastighet, enten oppsvingning (upsweep) eller nedsvingning (dounsueep), avhenig av kravene til det spesielle avfyringssted og det underjordiske terreng. Det elektriske utgangssignal fra styresignalgeneratoren 120 tilføres deretter via en ledning 122 til styrekretser 124

og 126 som tilveiebringer det nødvendige utgangssignal, f. eks. et forsterket likesoennings-styresignal, på ledninger 128 og 130 for å styre de respektive servoventiler 82F cg 82R. Utgangssignal fra lineærhastighets-differensialtransformatoren eller LVDT-enheten tas fra den fremre vibrator 30F via en ledning 132 for tilførsel av vibratormasse-insti 11ingssignal til styrekretsen 124. På liknende måte blir et LVDT-utgangssignal fra den bakre vibrator 3QR via en ledning 136 tilført som sammenliknings-inngangssignai til styrekretsen 126. LVDT-enhetene er vibratortilbakekoplingsmontasjer av vanlig type og kommersielt tilgjengelige, f.eks. 5CKAEVITZ LVDT

Wodel 500HR.

På konvensjonell måte utnytter styrekretsene 126

og 126 også ekstra tilbakekoplingsindikasjon fra servoventi— lene og bunnplatene. Således blir servoventilenes LVDT-utgangssignal på ledninger 136 og 138 tilført til de respektive styrekretser 128 og 126, og vibratortilbakekopling fra bunnplatene 32F og 32R, avledet ved hjelp av akselerometre, blir over ledninger 140 og 142 tilført som ytterligere inn-gangssignal til de respektive styrekretser 124 og 126.

Det primære mål med konstruksjonen av vibrator-kjøretøyet 10 er å generere seismisk energi med stor kraft og høy frekvens inn i jorden,, selv om systemet ikke er be-grenset til slike høye frekvenser. For å bidra til oppnåelse av høye frekvenser er vibratorene 30F og 30R konstruert slik at de har spesielle husrammer for funksjon sammen med en lett, stiv bunnplate som sammen med de andre systemutførelser eli-minerer avbrytelser i det nødvendige frekvensområde på grunn av kompressibilitet av det hydrauliske fluidum. Vibrator-systemet er således konstruert med lavt tyngdepunkt, og det er vesentlig at vibratormontasjene 12F og 12R er forsynt med god kopling mellom basisplate og jord og med en tilstrekkelig nedholdingsvekt.

På det valgte sted på jordoverflaten påvirkes løfte— montasjene 28F og 28R for å bringe de respektive vibratorbunnplater 32F og 32R i kontakt med bakken, og for å anbringe en på forhånd valgt kjøretøyvekt over disse. Som vist på fig. 4, påvirkes løftestyreventilen 108 for å energisere de hydrauliske sylindere 52 for å plassere vekten av kjøretøyet 10 over vibratormontasjene 12F og 12R. Imidlertid benyttes en trykkreduksjonsventii 112 i den felles kiide-påvirkning for å begrense den vekt som anbringes over vibratormontasjene til en vekt som er noe mindre enn den totale vekt av kjøretøyet 10. Trykkreduksjonsventilen 1 1 2 blir manuelt eller automatisk innstilt på en slik forutbestemt vekt, da det har vist seg å være vesentlig at kjøretøyets 10 forhjul 18 og bakhjul 26 forblir i god trekkexontakt med jordoverflaten under drift. Dette hindrer en situasjon hvor den ene vibrator, den ene eller den andre vibratormontasje 12F eller 12R, kan være i funksjon i en fordypning eller senkning slik at bare den andre vibratormontasje vil være godt koplet til jordoverflaten. Ved felles påvirkning av 1øftemontasjene 28F og 28R via trykkreduksjonsventilen 112 vil således en eller annen forinnstilt verdi som er mindre enn den totale vekt av kjøretøyet 10, bli anvendt som nedholdingsvekt.

Deretter energiseres vibratorene 30F og 30R på konvensjonell måte selv om de energiseres via separate servoventil-styrekretser med separat innstillingstilbake-kopling fra de respektive bunnplater 32F og R, LVDT-enhetene 83F og R og servoventilene 82F og R (se fig. 5). Det valgte styresignal som utmates fra generatoren 120, kan tilføres til hver av styrekretsene 124 og 126 som tilveiebringer en sammenlikning med tilførte tilbakekoplingssignaler på ledningene 132 og 134, 136 og 138, og 140 og 142, slik at driv-utgangsspenninger på ledningene 128 og 130 styrer respektive servoventiler 82F og 82R for å holde vibratorene 30F og 30R

i fasesynkronisme når seismisk energi overføres eller utbres inn i jordmediet.

Systemet benytter to komplette vibratorer 30F og 30R, to løftesystemer 28F og 28R, og to servoventiler 82F og 82R som hver har sitt eget elektroniske drivsystem som drives i synkronisme fra et felles inngangsstyresignal på ledningen 122. Benyttelsen av to vibratoTer reduserer kravet til servo-ventilstrøm som funksjon av frekvensen for hver servoventil, for å avbate eller eliminere en form for begrensning. Den lettere og stivere bunnplate som funksjon av vekt kan videre konstrueres for et vibratorsystem med en høyere gitt utgangs-kraft dersom to vibratorer benyttes synkront. ffled andre ord vil bedre bunnplate-jord-kopling cg en vibrator med høyere frekvens være et resultat av benyttelsen av flere enheter i umiddelbar sidestilling og anordnet i tandem på vibrator-kjøreteyet 10. Benyttelsen av separate løftesystemer 28F og 28R vil dessuten tilveiebringe lik nedholdingsvekt på de fler-doble vibratorenheter. Den kraft som utøves av løftesystemene for å heve lastebilen for nedholdingsvekt, er forinnstilt på et maksimum via trykkreduksjonsventilen 112, slik at kjøre-tøyhjuloverflåtene alltid holdes på bakken med reservekraft tilgjengelig. Denne anvendte nedholdingskraft kan beregnes som løftesylinderarealet multiplisert med løfte-sy stemt rykket.

Det kan således innsees at det seismiske vibratorsystem ifølge oppfinnelsen oppnår både de ønskede formål og fordeler som er nevnt, og de som er iboende i systemet. Selv om foretrukne utførelser er vist og beskrevet i det foregående, kan tallrike endringer og modifikasjoner utføres uten at opp-finnelsestanken fravikes.

Claims (2)

1. .1. Seismisk vibratorsystem som er montert på en bærer (10), omfattende første og andre vibratorer (30F, 30R) som inneholder første og andre vibratorbunnplater (32F, 32R), første og andre løfteanordninger (28F, 28R), vibrasjonsisola-sjonsanordninger (36) som fester hver av de første og andre vibratorbunnplater til respektive av de første og andre løfte-anordninger, en kilde (106) for hydraulisk trykk, en trykkreduserende ventilanordning (112) som er koplet for å tilføre trykk fra den hydrauliske trykkilde til hver av de første og andre løfteanordninger (28F, 28R), og en styreanordning for på synkron måte å energisere de første og andre vibratorer (30F, 30R) gjennom en valgt vibrasjonssekvens, KARAKTERISERT VED at de første og andre vibratorer (30F, 30R) , som i og for seg kjent, er anbrakt i sidestilling i hovedsaken sentralt i bæreren (10), idet de første og andre løfteanord-ninger (28F, 28R) er festet i sidestilling i hovedsaken sentralt på bæreren (10), og at den trykkreduserende ventilanordning (112) er innstillbar for å tilføre opp til et maksimalt, forinnstilt hydraulisk trykk for å anbringe de første og andre bunnplater (32F, 32R) i likeartet jordkoplende forbindelse, mens bæreren (10) opprettholder trekk-kontakt med jordoverflaten, idet hver av de første og andre vibratorer (30F, 30R) omfatter en reaksjonsmasse- og sylindermontasje som er i stand til å frembringe valgte vibrasjonsfrekvenser opp til minst 200 Hz, og en høyfrekvensbunnplate som er festet til sylindermontasjen for jordkoplende vibrasjonsenergi.
2. 2. System ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hver av de første og andre løfteanordninger (28F, 28R) omfatter første og andre vertikale hylsedeler (42) som er festet til respektive, motsatte sider av bæreren (10), første og andre føringsstanganordninger (40) som er glidbart anordnet i respektive av de første og andre hylsedeler, og første og andre hydrauliske sylindere (52) som er festet mellom respektive av de første og andre føringsstanganordninger og den nevnte bærer (10), og reagerer på ventilanordningen (112) for å innstille de respektive vibratorer (30F, 30R) i vertikal oppstilling.