RU2171479C1

RU2171479C1 - Vibration pulse source of seismic signals

Info

Publication number: RU2171479C1
Application number: RU2000102751A
Authority: RU
Inventors: П.Я. Крауиньш; С.А. Смайлов; А.В. Иоппа; Б.Б. Мойзес
Original assignee: Томский политехнический университет
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: generation of seismic waves by dynamic loading of ground space. SUBSTANCE: vibration pulse source includes weight located in body, rests to fix weight in initial position, system controlling rests coupled to hydraulic control system, emitting plate and mobile mass on springy tubular members deformed in advance and coupled to oscillator. Mobile mass carries hydraulic cylinder-pusher coupled to hydraulic-pneumatic accumulator used to return weight to initial position. EFFECT: increased dynamic action of ground space and reduced energy consumption to rest source for excitation of next pulse. 1 dwg

Description

Изобретение относится к сейсмической разведке полезных ископаемых и предназначено для генерирования сейсмических волн динамическим нагружением грунтового пространства. The invention relates to seismic exploration of minerals and is intended to generate seismic waves by dynamic loading of soil space.

Для возбуждения сейсмических волн находят широкое применение различные невзрывные наземные источники. Various non-explosive ground sources are widely used to excite seismic waves.

Известен сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний [1] . Вибратор содержит исполнительный механизм и датчик, связанный через автоматический регулирующий усилитель со сравнивающим устройством, и задающее устройство. Гидрообъемный генератор колебаний включает в себя корпус и два блока цилиндров с поршнями, связанными кинематически с кулачками, установленными на приводном валу, создающими знакопеременный поток в полостях исполнительного механизма. Блоки цилиндров установлены с возможностью поворота относительно корпуса, друг относительно друга и приводного вала. Known seismic vibrator with hydrostatic oscillator [1]. The vibrator contains an actuator and a sensor connected through an automatic control amplifier with a comparison device, and a master device. The hydrostatic oscillator includes a housing and two cylinder blocks with pistons kinematically connected to cams mounted on the drive shaft, creating an alternating flow in the cavities of the actuator. The cylinder blocks are mounted to rotate relative to the housing, relative to each other and the drive shaft.

К недостаткам вибратора можно отнести сложность создания ударного режима нагружения на грунт. The disadvantages of the vibrator include the difficulty of creating a shock mode of loading on the ground.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является источник сейсмических колебаний гравитационного типа [2]. Он содержит груз, расположенный в направляющем устройстве в виде трубы и соединенный тросом с подъемным механизмом, излучающую плиту, снабжен, по меньшей мере, двумя стаканами, в которых размещены упругие элементы и упоры, расположенные с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью нижней части груза. Последняя выполнена в форме усеченного конуса, при этом стаканы размещены радиально в нижней части трубы на расстоянии от излучающей плиты, не превышающем высоту этого усеченного конуса. Closest to the proposed device is a source of seismic vibrations of the gravitational type [2]. It contains a load located in the guide device in the form of a pipe and connected by a cable to a lifting mechanism, the radiating plate, is equipped with at least two glasses, in which elastic elements and stops are located, which are able to interact with the side surface of the lower part of the load. The latter is made in the form of a truncated cone, with the glasses placed radially in the lower part of the pipe at a distance from the radiating plate, not exceeding the height of this truncated cone.

Недостатком данного источника являются большие затраты механической энергии на подъем груза и на создание динамического нагружения грунтового полупространства. The disadvantage of this source is the high cost of mechanical energy to lift the load and to create dynamic loading of the soil half-space.

Задача изобретения - повышение динамического воздействия на грунтовое пространство. The objective of the invention is to increase the dynamic effects on the soil space.

Поставленная задача достигается тем, что виброимпульсный источник сейсмических сигналов включает груз, расположенный в корпусе, излучающую плиту и упоры для фиксации груза в начальном положении. Подвижная масса установлена на упругих трубчатых элементах, которые связаны с гидрообъемным генератором. На подвижной массе установлен гидроцилиндр-толкатель, соединенный с гидропневмоаккумулятором. Упоры связаны с системой управления. The problem is achieved in that the vibro-pulse source of seismic signals includes a load located in the housing, a radiating plate and stops for fixing the load in the initial position. The moving mass is mounted on elastic tubular elements that are connected to a hydrostatic generator. A hydraulic pusher cylinder connected to a hydropneumatic accumulator is installed on the moving mass. The stops are connected to the control system.

На фиг. 1 изображен виброимпульсный источник сейсмических колебаний; на фиг. 2 - осциллограмма усилия на грунт. In FIG. 1 shows a vibro-pulse source of seismic vibrations; in FIG. 2 - oscillogram of the force on the ground.

Виброимпульсный источник сейсмических колебаний состоит из корпуса 1, размещенного в нем груза 2 на тросе 3, верхняя часть груза выполнена в форме усеченного конуса, подвижной массы 4 на предварительно поджатых с помощью ограничителей 5 упругих трубчатых элементах 6, смонтированный на подвижной массе 4 гидроцилиндр-толкатель 7, к которому через магистраль 8 подсоединен гидропневмоаккумулятор 9, упоров 10, фиксирующих положение груза 2 в корпусе 1, систему управления упорами 11, соединенную магистралями с гидравлической системой устройства, управляемый гидрообъемный генератор 12, связанный магистралью 13 с упругими трубчатыми элементами 6 и возбуждающий в них низкочастотные колебания, источника питания 14 и излучающей плиты 15. The vibro-pulse source of seismic vibrations consists of a housing 1, a load 2 placed in it on a cable 3, the upper part of the load is made in the form of a truncated cone, a movable mass 4 on elastic tubular elements 6 preloaded by means of limiters 5, a pusher mounted on a moving mass 4 7, to which a hydro-pneumatic accumulator 9 is connected via a line 8, stops 10, fixing the position of the load 2 in the housing 1, a stop control system 11 connected to the device’s hydraulic system by lines indications will hydrostatic generator 12, manifold 13 associated with the elastic tubular elements 6 and exciting them in low frequency oscillations, the power source 14 and the radiating plate 15.

Виброимпульсный источник сейсмических колебаний работает следующим образом. Vibrational source of seismic vibrations works as follows.

Перед началом работы корпус 1 с излучающей плитой 15 устанавливается на грунт на точку возбуждения. Затем груз 2 с помощью троса 3 поднимается в начальное положение, в котором фиксируется упорами 10. Включается источник питания 14, приводящий в действие управляемый гидрообъемный генератор колебаний 12, который через магистраль 13 возбуждает высокочастотные колебания в трубчатых элементах 6, тем самым передавая через излучающую плиту 15 на грунт незначительную часть энергии. После подачи сигнала на упоры 10 от системы управления 11 груз 2 сбрасывается. Во время взаимодействия груза 2 с гидроцилиндром-толкателем 7 последний передает свое усилие через подвижную массу 4 на упругих трубчатых элементах 6 на излучающую плиту 15, вследствие чего вибрационная составляющая высокочастотных колебаний, возбуждаемых управляемым гидрообъемным генератором колебаний в упругих трубчатых элементах 6, существенно возрастает по амплитуде. Вырабатываемое воздействие на грунт изображено F(t) на фиг. 2. В начальный момент на грунт передается усилие F_н(t) от подвижной массы, установленной на упругих трубчатых элементах и возбуждаемых гидрообъемным генератором. После взаимодействия груза с подвижной массой через гидроцилиндр-толкатель усилие возрастает до величины F_а(t).Before starting work, the housing 1 with the radiating plate 15 is installed on the ground at the point of excitation. Then, the load 2 with the help of the cable 3 rises to the initial position, in which it is fixed by the stops 10. The power supply 14 is turned on, which drives a controlled hydrostatic oscillator 12, which excites high-frequency vibrations in the tubular elements 6 through the line 13, thereby transmitting through the radiating plate 15 on the ground a small part of the energy. After applying the signal to the stops 10 from the control system 11, the load 2 is reset. During the interaction of the load 2 with the hydraulic cylinder-pusher 7, the latter transfers its force through the moving mass 4 on the elastic tubular elements 6 to the radiating plate 15, as a result of which the vibration component of the high-frequency vibrations excited by the controlled hydrostatic oscillator in the elastic tubular elements 6 significantly increases in amplitude . The generated impact on the soil is depicted F (t) in FIG. 2. At the initial moment, the force F _n (t) is transmitted to the ground from the moving mass mounted on the elastic tubular elements and excited by a hydrostatic generator. After the interaction of the load with the moving mass through the hydraulic cylinder, the force increases to the value of F _a (t).

Возврат груза 2 в начальное положение осуществляется гидроцилиндром-толкателем 7 энергией гидропневмоаккумулятора 9. The return of the cargo 2 to its initial position is carried out by the hydraulic cylinder-pusher 7 with the energy of the hydraulic accumulator 9.

Трос 3 необходим для фиксации груза 2 только в начале работы устройства. The cable 3 is necessary for fixing the load 2 only at the beginning of the device.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить динамическое воздействия на грунтовое пространство, что увеличивает дальность прохождения сигнала в грунте. Использование гидроцилиндра-толкателя с гидропневмоаккумулятором уменьшает затраты энергии для возвращения груза в исходное положение и ускоряет процесс выработки очередного импульса. Thus, the proposed device allows to increase the dynamic effects on the ground space, which increases the range of the signal in the ground. The use of a pusher cylinder with a hydraulic accumulator reduces the energy consumption for returning the load to its original position and speeds up the process of generating the next impulse.

Источники информации
1. Патент РФ N 2071090, G 01 V 1/133, опубл. в Б.И. N 36, 1996.Sources of information
1. RF patent N 2071090, G 01 V 1/133, publ. in B.I. N 36, 1996.

2. Авторское свидетельство СССР N 1755226, G 01 V 1/147, опубл. в Б.И. N 30, 1992. 2. Copyright certificate of the USSR N 1755226, G 01 V 1/147, publ. in B.I. N 30, 1992.

Claims

A vibro-pulse source of seismic signals containing a load located in the housing, stops for securing the load in the initial position, a stop control system, a radiating plate, a moving mass mounted on elastic tubular elements connected to a hydrostatic oscillation generator, on a radiating plate, a pusher cylinder, mounted on a moving mass and connected to a hydropneumatic accumulator.