Przedmiotem wynalazku jest przetwornik sej¬ smiczny wzbudzajacy drgania w elastycznym sro¬ dowisku, zwlaszcza do ganerowania w ziemi fal sej¬ smicznych o relatywnie wysokiej czestotliwosci.Znany jest* z opisu patentowego Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 3 745 88.5 przetwornik sejsmicz¬ ny majacy plyte podstawy, mase reakcyjna oraz majacy obustronne tloczysko tlok, który jest usy¬ tuowany w cylindrycznym otworze w reakcyjnej masie. Dolne tloczysko jesf polaczone z plyta pod¬ stawy, a górne tloczysko jest polaczone do górnego zespolu czlonu ramy, który jest zamocowany do plyty podstawy. Taki przetwornik sejsmiczny za¬ projektowany jest do pracy w zakresie od 2 do 80 Hz.Celem wynalazku jest* skonstruowanie urzadze¬ nia przetwarzajacego i przetwornika sejsmicznego majacych obudowe i plyte podstawy, które umoz¬ liwiaja prace przy relatywnie szerokim zakresie czestotliwosci, az do 250 Hz i powyzej.Cel wynalazku osiagnieto przez skonstruowanie przetwornika sejsmicznego zawierajacego plyte pod¬ stawy, stykajaca sie z powierzchnia z elastycznego srodowiska, masa reakcyjna, majac walcowy otwór, tlok z dwustronnym tloczyskiem usytuowanym w walcowym otworze w reakcyjnej masie, przy czym reakcyjna masa jest przemieszczana ruchem posuwisfo-zwrotnym wzgledem tloka, zas koniec pierwszego tloczyska tloka jest sztywno polaczony z plyta podsfawy, obudowe, sztywno laczaca koniec 10 15 20 25 drugiego tloczyska tloka z plyta podstawy, majaca sekcje w postaci scietego stozka, majaca koniec o mniejszej srednicy sztywno polaczony z koncem drugiego tloczyska i koniec o wiekszej srednicy, w którym to przetworniku zgodnie z wynalazkiem obudowa ma walcowa sekcje, której jeden koniec jest sztywno polaczony z plyta podstawy a drugi koniec jest sztywno polaczony z koncem o wiekszej srednicy sekcji w postaci scietego stozka. Obudowa ma plaska sekcje, majaca walcowe wybranie, szfywno polaczone z koncem drugiego tloczyska tlo¬ ka i zewnetrzna powierzchnie, sztywno polaczona z koncem, o mniejszej srednicy sekcji w postaci scietego stozka. Plaska sekcja ma kanaly laczace zródlo cieczy hydraulicznej z kanalami usytuowa¬ nymi w tloku o podwójnym tloczysku.Walcowa sekcja zawiera walec, pierwszy kol¬ nierz i drugi kolnierz, skierowane na zewnatrz* po¬ laczone z walcem na pierwszym i drugim koncu walcowej sekcji, pierwszy zespól i drugi zespól wzmacniajacych promieniowych zeber, przylaczo¬ nych pomiedzy zewnetrzna powierzchnie walca a pierwszym kolnierzem i drugim kolnierzem. Pierw¬ szy zespól zeber wzmacniajacych ma duza liczbe zeber o zmiennej dlugosci.Sekcja w postaci scietego stozka tworzy z pod¬ luzna osia tloka kat od 40° do 50°.Reakcyjna masa zawiera odcinek walcowy i wy¬ stajacy z niego czesc w postaci scietego stozka, przy czym czesc w postaci scietego stozka tworzy 132 971a 132 971 4 ze swa osia kat równy katowi sekcji w postaci scie¬ tego stozka obudowy. Plyta podstawy zawiera pia¬ ste sztywno polaczona z koncem pierwszego tloczy- ska tloka, pierwsze poszycie i drugie poszycie, usy¬ tuowane równolegle na zewnatrz od piasty oraz du¬ za liczbe wzmacniajacych zeber, usytuowanych pro¬ mieniowo wokól piasty, sztywno zamocowanych do piasty i kazdego pierwszego poszycia i drugiego po¬ szycia, promieniowo usytuowane wzmacniajace ze¬ bra usytuowane sa pod równym katem wzgledem osi piasty. Plyta podstawy jest okragla albo jest prostokatna oraz ma cztery plyty boczne, sztywno polaczone z pierwszym poszyciem i drugim poszy¬ ciem, równolegle usytuowanymi, tworzacymi za¬ mkniety prostopadloscian.Przetwornik ma urzadzenie sciagajace, usytuowa¬ ne po przeciwnych stronach pierwszego poszycia i drugiego poszycia plyty podstawy i poprzeczne ze¬ bra, usytuowane pomiedzy pierwszym poszyciem i drugim poszyciem, wewnatrz plyty podstawy.Korzystnie, obudowa ma sztywna rame, majaca strukturalne ugiecie mniejsze od okolo 1/10 czesci przemieszczenia plyty podstawy wystepujacego przy górnej granicy przyjetego zakresu czestotliwosci.(Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przetwornik sejsmiczny wedlug wyna¬ lazku, w pólwidoku, pólprzekroju; fig. 2 — plyte podstawy, w widoku od dolu, przedstawiajacy dol¬ ne ¦ poszycie czesciowo obciete, aby ukazac plyty usztywniajace; fig. 3 — zespól plyty, w przekroju wzdluz linii 3^5 na fig. 2; 4 — plyte podstawy w przekroju wzdluz linii 4—4 na fig. 2, dla uwidocz¬ nienia sposobu, w jaki plyty wzmacniajace sa po¬ laczone z górnym i dolnym poszyciem.Przetwornik sejsmiczny wedlug wynalazku zawie¬ ra plyte podstawy 12 i zamontowany na niej ze¬ spól napedzanego hydraulicznie wibratora 14. Prze¬ twornik sejsmiczny jest zasadniczo zamocowany do pojazdu 15 takiego jak samochód ciezarowy duzej ladownosci, za pomoca duzej liczby rozstawialnych nosnych kolumn 16, 18, które stanowia urzadzenie wywierajace na plyte podstawy 12 skierowana do dolu sile dociskajaca plyte do powierzchni gruntu 2t. Rozstawialne nosne kolumny 16* 18 sa sprezy¬ scie zamocowane do plyty podstawy 12 poprzez tlu¬ miaca drgania strukture taka jak dobrze znane po¬ wietrzne miechy 22 i elastyczne zabezpieczajace Urzadzenie 24.Plyta podstawy 12 ma centralna piaste 26, ma¬ jaca górny koniec 28 i dolny koniec 30. Pierwsze górne poszycie 32 jest sztywno zamocowane do pia¬ sty t« spoina 34. Drugie dolne poszycie 16 jest sztywno zamocowane do dolnego konca 36 central¬ nej piasty 26 spoina 38. Dolne poszycie 36 moze byc okreslone jako równolegle do górnego poszycia 32. (fig. 2,3).Do centralnej piasty 26 jest przyspawanych na swych wewnetrznych koncach, duza liczba wzmac¬ niajacych elementów albo, zeber 46, które sa usy¬ tuowane promieniowo, na zewnatrz do centralnej piasty 26. Korzystne jest, gdy wzmacniajace zebra 40 sa usytuowane pod równym katem 42 wokól osi centralnej piasty 26. Pomaga to w rozdzielaniu zgod¬ nych w fazie sil dynamicznych pochodzacych od obu konców walu tloka na cala powierzchnie styku ply¬ ty podstawy z ziemia.Górne i dolne poszycie 32, 36 maja ksztalt w za¬ sadzie prostokatny (fig. 2). Do zewnetrznych kra- 5 wedzi górnego i dolnego poszycia 32, 36 sa zamo¬ cowane na stale, za pomoca typowych sposobów, jak przykladowo spawanie, boczne plyty 46, 48, 30 i 52. Górne i dolne poszycie 32, 36 oraz plyty bocz¬ ne 46, 48, 50, 52 tworza razem zamknieta prostopa- dloscienna strukture. Zewnetrzne konce wzmacnia¬ jacych zeber 40 sa sztywno zamocowane do jednej z bocznych plyt 46, 48, 30, 52 szwami 54. Pod nos¬ nymi kolumnami 16, 18 umieszczono dodatkowe, po¬ przeczne wzmacniajace plyty 56.Sposób wykonania górnego i dolnego poszycia 32, 36 oraz rozmieszczonych promieniowo wzmacniaja¬ cych zeber 40 jest uwidoczniony na fig. 4. Górne poszycie 32 stanowi ciagly element, do którego dol¬ nej powierzchni .58 przylaczono stykowo górna kra¬ wedz 57 wzmacniajacego zebra 40 i zamocowano spoinami 60.Dolne poszycie wykonane jest jednak z duzej liczby elementów 61 i 65, które sa umieszczone po¬ wyzej dolnej krawedzi 65 wzmacniajacych zeber 40.Elementy 61 i 63 sa nastepnie spawane do górnych krawedzi 65 wzmacniajacych zeber 40 spoiny 6T.Dostep umozliwiajacy przyspawanie wzmacniaja¬ cych plyt 56 do dolnej powierzchni 36 zapewniaja szczeliny 71.Zespól wibratora 14 zawiera reakcyjna mase 64, majaca górna czesc 118 w postaci scietego stozka i dolna czesc w postaci walca, cylindryczny otwór 66, wewnatrz którego jest umieszczony tlok 68 z dwustronnym tloczyskiem wywolujacy posuwisto- -zwrotne wymuszenie (fig. 1). Takie rozwiazanie masy reakcyjnej jest dobrze znane w dziedzinie wi¬ bratorów sejsmicznych napedzanych hydraulicznie.Wyposazony w dwustronne tloczyska tlok 68 ma tlok 70 umieszczony w cylindrze 72. 3 tloka 70 wy¬ staja górne tloczysko 74 i dolne tloczysko 76. Dol¬ ny koniec dolnego tloczyska 76 jest usytuowany w wybraniu 62 centralnej piasty 26 i zamocowany do niej srubami 77. Górne tloczysko 74 jest sztywno zamocowane srubami 79 do obudowy 78 reakcyjnej masy 64, co moze byc uwazane jako czlon sztywno laczacy górne tloczysko 74 z plyta podstawy 12.Obudowa 78 zawiera trzy sekcje 80, 82, 84 i moze byc okreslona jako rama. Pierwsza sekcje 80 moz¬ na okreslic jako plaska plyte majaca walcowe wy¬ branie 86 sztywno zamocowane srubami 79 do gór¬ nego tloczyska 74. Zewnetrzna powierzchnia 88 ply¬ ty 80 jest sztywno polaczona z druga sekcja 82, przykladowo spoina 90. Druga sekcja 82 moze byc okreslona jako stozek sciety majacy koniec 92 o mniejszej srednicy i koniec 94 o wiekszej sredni¬ cy. Tworzace stozka scietego tworzy z linia rów- nolegla do centralnej osi 44 zespolu tloku 62 kat 96. W róznych konstrukcjach kat 96 moze byc róz¬ ny, przy czym korzystny jest zakres 40°—50°, ko¬ rzystnie 45°.Gdy kat 96 rosnie do 90° ksztalt sekcji 82 zbliza sie do zupelnie plaskiej plyty. W takim przypadku podstawowym problemem jest uzyskanie podczas pracy z duza czestotliwoscia wymaganej sztywno¬ sci co prowadzi do znacznego zwiekszenia grubosci 15 20 25 30 35 10 45 50 55" 60132 971 5 « plaskiej plyty i zwiazanej z tym wiekszej masy niz to jest wymagane przy sekcji wedlug wynalazku, majacej postac scietego stozka. Poprzez zastosowa¬ nie sekcji 82 w postaci scietego stozka sily od gór¬ nego tloczyska 74 sa przenoszone przez wzglednie cienka plyte tworzaca sekcje 82 w postaci scietego stozka, w znacznym stopniu przez sciskanie i roz¬ ciaganie w przeciwienstwie do plaskiej sekcji, gdzie sily sa przenoszone prawie wylacznie przez zgina¬ nie.Z drugiej strony kat 96 nie moze byc zbyt maly, poniewaz, gdy kat 96 maleje ponizej 45°, wzrasta srednica plaskiej plyty 80. Jezeli kat 96 zostalby zmniejszony do 0° konstrukcja z powrotem miala¬ by plaska sekcje o srednicy zblizonej do srednicy walcowej sekcji 84. Jest to przyczyna tego, ze opty¬ malna wartosc kata 96 wynosi 45°.Trzecia sekcje 84, obudowy 78, stanowi w zasa¬ dzie element walcowy obejmujacy walec 98 majacy górny kolnierz 100 i dolny kolnierz 102. Pomiedzy zewnetrzna powierzchnia 106 walca 98 i górnym kol¬ nierzem 100 zamocowano duza liczfce rozmieszczo¬ nych promieniowo wzmacniajacych zeber 104. Ze¬ bra 104 wzmacniaja kolnierz 100, zabezpieczajac przed jakimkolwiek promieniowym przemieszcza¬ niem walcowej sekcji 84, przenoszac jednoczesnie naprezenia od spawanej sekcji kolnierza. Pomiedzy zewnetrzna powierzchnia 106 i dolnym kolnierzem 102 zamocowano duza liczbe rozmieszczonych pro¬ mieniowo wzmacniajacych zeber 108. Zebra 108 ma¬ ja rózna dlugosc, tak wiec sily wywierane na ze¬ bra 108 na walcowej sekcji 84 sa optymalnie roz¬ lozone wzdluz dlugosci walcowej sekcji 84.Górna plaska sekcja 80 obudowy 78 powinna miec wejsciowy kanal, przykladowo kanal 110, przecho¬ dzacy przez sekcje, laczacy sie z kanalem 112 umie¬ szczonym w zespole tloka 68 i laczacym dolny ko¬ niec cylindra 72 z zespolem serwozaworu 114, co mozna uwazac ogólnie jako zródlo cieczy hydrau¬ licznej pod cisnieniem. Podobny uklad kanalów wewnatrz zespolu tloka 68, nie uwidoczniony, laczy serwozawór 114 z górnym koncem cylindra 72, to znaczy powyzej tloka 70. Jeszcze inny uklad kana¬ lów przechodzacych przez sekcje 80 i zespól tloka 68 dostarcza ciecz hydrauliczna, dla odchylenia ma¬ sy oraz zapewnia odprowadzanie przecieków w zna¬ ny sposób, przy czym kanaly te nie sa uwidocznio¬ ne.Zespól reakcyjny masy 64 ma ksztalt zblizony do wewnetrznego ksztaltu obudowy 78 i sklada sie z walcowego odcinka 116 i odcinka 118 w postaci scietego stozka wystajacego z konca odcinka wal¬ cowego 116.Na figurze 5 przedstawiono alternatywna struktu¬ re, która zawiera okragla plyte 32a, dolne poszycie 36a, wystajace promieniowo wzmacniajace zebra 40a i okragla boczna plyte 46a. Aby otrzymac jed¬ nolity, zgodny w fazie rozklad sil wzdluz plyty, wykonanie z zastosowaniem okraglej plyty moze byc bardziej korzystne niz wykonanie z zastosowaniem prostokatnej plyty. Jednakze inne wymagania takie jak latwe montowanie przetwornika sejsmicznego 10 na pojezdzie 15 moga narzucac zastosowanie prosto¬ katnej plyty podstawy.Przetwornik sejsmiczny 10. a zwlaszcza plyta podstawy 12 i obudowa albo rama 78 sa zaprojek¬ towane specjalnie do pracy w szerokim zakresie czestotliwosci przekraczajacym 250 Hz. W konstruk¬ cji przetwornika przeznaczonego do pracy w wyz- 5 szym pasmie czestotliwosci sejsmicznych, to znaczy powyzej 80 Hz istotnym parametrem konstrukcyj¬ nym jest czestosc drgan wlasnych ukladu drgaja¬ cego utworzonego przez mase, plyte podstawy 12 i obudowe 78 oraz stala sprezystosci slupa cieczy hydraulicznej pomiedzy serwozaworem 114 i tlo¬ kiem 70. Czestosc drgan wlasnych powinna byc wieksza od zakresu czestotliwosci roboczych.Ta czestosc drgan wlasnych jest odwrotnie pro¬ porcjonalna do pierwiastka kwadratowego z masy plyty podstawy 12 i obudowy 78 i dlatego wartosc jej moze byc zwieteszona przez zredukowanie cieza¬ ru tych elementów.Wyzsza czestotliwosc pracy zwieksza dodatkowo wymagania dotyczace sztywnosci plyty podstawy i obudowy aby zapewnic przekazywanie poprzez plyte podstawy i obudowe zgodnych w fazie sil.Wymagane jest, aby przesuniecie fazowe nie prze¬ kraczalo 90° i wzdluz calkowitej powierzchni styku plyty podstawy 12 z ziemia bylo znacznie mniejsze.Oczywiscie plyta podstawy i obudowa musza byc dostatecznie wytrzymale aby przenoszone sily nie powodowaly strukturalnych uszkodzen.Taka lekka, sztywna i wytrzymala strukture plyty podstawy i obudowy zapewnia omawiany przet¬ wornik sejsmiczny. W zakresie pracy okolo 250 Hz krancowe przemieszczenie plyty moga byc rzedu 0,15 mm, w zaleznosci od rodzaju ziemi pod plyta podstawy. Aby zachowac zgodne w fazie przekazy¬ wanie sil przez obudowe 78 dopuszczalne ugiecie obudowy 78 moze wynosic 1/10 albo jeszcze mniej¬ sza czesc przemieszczania plyty podstawy 12. Wy¬ magana sztywnosc obudowy 78 umozliwiajaca takie male odksztalcenia zapewnione jest przez opisana uprzednio strukture zachowujac jednoczesnie rela¬ tywnie niski ciezar. Niezbedna wytrzymalosc obu¬ dowy 78 zapewnia zastosowanie stali o wysokiej wytrzymalosci na rozciaganie. Podobnie tez ugiecie plyty podstawy 12 powinno takze byc utrzymywane w zakresie 1/10 albo mniej przemieszczenia plyty podstawy 12.Zastrzezenia patentowe 1. Przetwornik sejsmiczny do indukowania fal w elastycznym srodowisku, zawierajacy plyte pod¬ stawy, stykajaca sie z powierzchnia elastycznego srodowiska, reakcyjna mase majaca walcowy otwór, a tlok z dwustronnym tloczyskiem usytuowany w walcowym otworze w reakcyjnej masie, przy czym reakcyjna masa jest przemieszczana ruchem posuwisto-zwrotnym wzgledem tloku, zas koniec pierwszego tloczyska tloka jest sztywno polaczony sekcje w postaci scietego stozka, majaca koniec drugiego tloczyska tloka z; plyta podstawy, majaca sekcje w postaci scietego stozka, majaca koniec o mniejszej srednicy sztywno polaczony z koncem drugiego tloczyska, koniec o wiekszej srednicy, znamienne tym, ze obudowa (78) ma walcowa sek¬ cje (84), której jeden koniec jest sztywno polaczony z plyta podstawy (12) a drugi koniec jest sztywno 15 20 26 30 35 40 45 50 55 60132 971 " FIG. 3 FIG. 5 PL PL PL PL PL PL PL