RU2453870C2 - Импульсный невзрывной сейсмоисточник - Google Patents
Импульсный невзрывной сейсмоисточник Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453870C2 RU2453870C2 RU2009133495/28A RU2009133495A RU2453870C2 RU 2453870 C2 RU2453870 C2 RU 2453870C2 RU 2009133495/28 A RU2009133495/28 A RU 2009133495/28A RU 2009133495 A RU2009133495 A RU 2009133495A RU 2453870 C2 RU2453870 C2 RU 2453870C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- load
- seismic source
- seismic
- force
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для создания как продольных, так и поперечных сейсмических волн. Сейсмоисточник содержит жесткое основание-излучатель, автономную систему электропитания, пригруз и магнитно-импульсный двигатель, якорь которого в виде электропроводящей пластины закреплен на верхней поверхности основания, а обмотка возбуждения индуктора помещена в пазу немагнитного и неэлектропроводящего корпуса, с которым скреплен пригруз.
Технический результат: повышение коэффициента передачи механической энергии двигателя в механическую энергию воздействия на грунт. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области сейсморазведки, а, именно к области невзрывных импульсных наземных сейсмоисточников, создающих сейсмические волны деформацией грунта под лежащей на грунте излучающей плитой-антенной.
Известен сейсмоисточник (Теория и практика наземной невзрывной сейсморазведки. Под редакцией д.т.н. Шнеерсона М.Б. М.: Недра, 1988, с.149-151), принятый за аналог. Он содержит расположенные на грунте жесткое основание-излучатель, пригрузочную массу и импульсный электромеханический преобразователь электродинамического типа со схемой электропитания его обмоток возбуждения. Ферромагнитные магнитопроводы якоря и индуктора двигателя расположены коаксиально и выполнены с пазами на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях магнитопроводов. В пазах помещены обмотки возбуждения преобразователя (двигателя), присоединенные к емкостному накопителю системы питания через полупроводниковые приборы. Магнитопровод якоря жестко соединен с основанием, а магнитопровод индуктора - с пригрузом. Между магнитопроводом якоря и пригрузом присоединен демпфер снижения повторных ударов при возврате пригруза с магнитопроводом в исходное положение.
Недостатком аналога является низкое значение коэффициента передачи механической энергии двигателя в энергию импульсного механического воздействия на грунт, что приводит к увеличению веса сейсмоисточника, большой потребляемой им при работе электрической мощности, увеличению стоимости, эксплуатационных расходов и, в конечном итоге, к низкой сейсмической эффективности.
Известен принятый за прототип сейсмоисточник (Патент РФ №2233000, Б.И. №20, 2004 г.), содержащий жесткое основание-излучатель, пригруз, демпфер и импульсный двигатель электромагнитного типа с зазором между индуктором и якорем. Якорь опирается на излучающее основание-излучатель через две первые установленные на нем стойки. Магнитопровод индуктора двигателя закреплен на пригрузе и соединен со второй опорой посредством оси с возможностью углового перемещения в вертикальной плоскости в направлении уменьшения воздушного зазора между якорем и индуктором.
Недостатками прототипа являются жесткие удары между магнитопроводами якоря и индуктора в момент выбора зазора, что снижает долговечность и создает звуковые волны, большая масса якоря и основания с опорами, неравномерность создания усилия на основание через расположенные по ее краям стойки, и недостаточная сила, ограничиваемая насыщением магнитопроводов якоря и индуктора. Эти недостатки снижают технические и эксплуатационные показатели сейсмоисточника и его сейсмическую эффективность.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение сейсмической эффективности сейсмоисточника, расширение возможности применения и повышение долговечности работы.
Техническим результатом является снижение массы основания-излучателя, повышение коэффициента передачи механической энергии двигателя в механическую энергию воздействия на грунт за счет повышения отношения массы пригруза к массе основания, и расширение возможностей применения сейсмоисточника.
Упомянутая задача достигается тем, что сейсмоисточник содержит жесткое основание-излучатель, пригруз с консолями, концы которых подвижно соединены с основанием с возможностью относительного углового перемещения пригруза, импульсный электродвигатель и демпфер, на верхней поверхности основания, выполненного с плоскопараллельными верхней и нижней поверхностями, закреплена пластина из материала высокой электропроводности, на основание оперт корпус из немагнитного диэлектрического материала, в пазу которого на обращенной к пластине и основанию поверхности помещена обмотка возбуждения двигателя, пригруз жестко присоединен к корпусу, а демпфер установлен между пригрузом и основанием.
Для возбуждения сейсмоисточником поперечных сейсмических волн (п.2 формулы изобретения) основание излучателя выполнено с наклоном его верхней поверхности относительно прилегающей к грунту нижней поверхности, на которой выполнены зубцы для возможности их погружения в грунт, а на верхней поверхности основания помещена пластина из материала высокой электропроводности.
Получение технического результата достигается за счет уменьшения массы основания-излучателя, повышения равномерности распределения создаваемой на основание силы двигателя по ее площади и возможности увеличения максимального значения этой силы.
Устройство поясняется чертежами. На фиг.1 показан продольный разрез сейсмоисточника; на фиг.2 - графики изменения силы, скорости пригруза и перемещений пригруза и основания; на фиг.3 - вариант выполнения сейсмоисточника с основанием клиновидной формы.
Сейсмоисточник (фиг.1) содержит жесткое основание-излучатель 1, выполненное с плоскопараллельными нижней и верхней поверхностями, на котором закреплена пластина 2 из материала высокой электропроводности. На основание оперт корпус 3 индуктора двигателя, выполненный из немагнитного диэлектрического материала, например текстолита. В пазу корпуса помещена обмотка 4. Пригруз 5 закреплен на корпусе 3. Консоль 6 пригруза соединена с консолью 7 основания 1 посредством оси 8 или иным соединением, обеспечивающим возможность углового перемещения пригруза 5 с корпусом 3 в направлении движения по часовой стрелке. Односторонний демпфер 9 помещается между плитой 1 и пригрузом 5. Обмотка возбуждения 4 двигателя подключена к схеме питания (не показана), обеспечивающей прохождение по обмотке возбуждения импульса тока необходимой величины и длительности.
Работает сейсмоисточник следующим образом. В момент t0 (фиг.2) по сигналу с сейсмостанции от подготовленной к работе схемы питания по обмотке возбуждения 4 (фиг.1) начинает проходить импульс тока необходимой величины и длительности t1. При прохождении по обмотке тока вокруг нее создается импульсный магнитный поток Ф, замыкающийся по немагнитному корпусу 3 и проходящий между обмоткой возбуждения и электропроводящей пластиной 2, в которой индуктируется вихревой ток. В результате между обмоткой и пластиной создается электродинамическая сила 10 (фиг.2), под действием которой основание 1 с пластиной 2 ускоряется в направлении грунта. В результате действия силы 10 на основание 1 в течение времени t1 происходит передача механической энергии двигателя в кинетическую энергию основания и частично в энергию деформации 11 грунта под основанием. При t1<t≤t2 скорость движения основания снижается за счет механического сопротивления грунта при его деформации. При t>t2 происходит колебательный процесс разгрузки грунта с расположенным на нем основанием. Мощность излучаемой сейсмоисточником сейсмической волны определяется площадью основания и скоростью деформации грунта в течение времени
t0-t2.
Действие электродинамической силы 10 на помещенную в корпус 3 обмотку возбуждения 4 приводит к ускорению корпуса с пригрузом вверх со скоростью 13, максимальное значение которой определяется временем действия силы, т.е. воздействующим на них механическим импульсом силы. После окончания действия электродинамической силы в момент t1 пригруз с корпусом продолжает перемещаться (кривая 12) в поле силы тяжести на высоту Н (момент t3), определяемую полученной ими кинетической энергией. Затем корпус с пригрузом под действием силы тяжести перемещается вниз в исходное положение на основании. С целью уменьшения повторного механического воздействия на основание скорость перемещения 13 пригруза с корпусом вниз (пунктирная часть линии 13 на фиг.2) ограничивается до допустимого значения демпфером 9, присоединенным между пригрузом и основанием.
После возврата пригруза с корпусом в исходное на основание положение в обмотку возбуждения может быть подан очередной импульс тока, и процесс создания сейсмической волны повторяется.
Для возбуждения сейсмоисточником поперечных сейсмических волн жесткое основание (фиг.3 п.2 формулы) выполнено с углом наклона α его верхней поверхности относительно прилегающей к грунту нижней поверхности, на которой выполнены зубья для возможности их погружения в грунт, а на верхней поверхности основания помещена пластина из материала высокой электропроводности (якорь двигателя). При таком техническом решении создаваемая двигателем сила Р имеет вертикальную
Pв=P·cosα
и горизонтальную
Pг=P·sinα
составляющие. Вертикальная составляющая обеспечивает погружение зубьев основания в грунт путем создания сейсмоисточником нескольких предварительных импульсов силы. При рабочем режиме она обеспечивает необходимое прижатие основания к поверхности грунта. При этом создается также упругая деформация грунта в вертикальном направлении, и генерируются сейсмические волны (в основном продольные) меньшей интенсивности, чем при работе сейсмоисточника при плоском основании (угол α равен нулю).
Горизонтальная составляющая Рг силы Р приводит к горизонтальному смещению основания и соответствующему механическому воздействию на грунт через погруженные в грунт зубья, что сопровождается генерированием поперечных сейсмических волн.
В предложенном сейсмоисточнике применен магнитно-импульсный двигатель, принципиальными особенностями которого, в сравнении с используемым в прототипе двигателем электромагнитного типа с зазором между магнитопроводом якоря и индуктора, являются меньший вес и возможность получения большей силы с меньшей длительностью t1 ее действия. Эти особенности определяют возможности повышения сейсмической эффективности, технических и эксплуатационных характеристик сейсмоисточника.
В предложенном сейсмоисточнике длительность силы t1 может быть существенно, то есть в 2-3 раза меньше времени t2 сжатия грунта основанием. При выполнении этого условия реакция грунта на величину передаваемой в движение плиты механической энергии влияет слабо из-за незначительной его деформации за время t1 длительности силы. При этом приближенные значения скоростей и энергий основания и пригруза с корпусом, получаемые ими за время t1 действия силы, при ее среднем значении Рср определяются следующим образом.
Двигатель создает механический импульс
в результате приложения которого основание массой m1 пригруз с корпусом массой m2 ускоряются, соответственно, до скоростей
Их кинетические энергии
Коэффициент передачи механической энергии двигателя в кинетическую энергию основания, определяющую энергию воздействия на грунт сейсмоисточником
Из (4) следует, что значение η при уменьшении массы m1 основания возрастает.
В предложенном техническом решении уменьшение суммарной массы пластины-якоря 2 с основанием 1 обеспечивается, во-первых, за счет применения магнитно-импульсного двигателя, имеющего массу якоря существенно меньше, чем масса ферромагнитного якоря двигателя по прототипу, при одинаковой развиваемой ими силе. Во-вторых, увеличение площади механического воздействия якоря на плиту (в сравнении с прототипом) снижает удельные динамические нагрузки на плиту, что позволяет уменьшать ее массу при сохранении жесткости и прочности.
Увеличение тока Im обмотки возбуждения, создаваемого при разряде на обмотку заряжаемого от автономного источника питания, например от аккумуляторной батареи, конденсатора, позволяет увеличивать силу магнитно-импульсного двигателя (развиваемая им сила прямо пропорциональна квадрату тока). В то время как у электромагнитного двигателя развиваемая сила пропорциональна квадрату индукции магнитного поля в зазоре между якорем и индуктором, а величина индукции магнитного поля ограничена насыщением магнитопровода. В итоге у электромагнитного двигателя отношение силы к весу якоря обычно не превышает 1000 Н/кг.
Экспериментальный сейсмоисточник предложенного типа с общей массой 50 кг и массой пластины-якоря 6 кг развивает усилие на основание-излучатель до 3·104 H. В итоге отношение силы к весу якоря в предложенном сейсмоисточнике составляет 5000 Н/кг (превышает соответствующий показатель прототипа в 5 раз).
Более мощные сейсмоисточники могут быть размещены на транспортном средстве высокой проходимости (автомобиль, автомобиль с прицепом, трактор) или выполнены в виде саней-излучателей, перемещаемых транспортным средством.
Claims (2)
1. Импульсный невзрывной сейсмоисточник, содержащий жесткое основание-излучатель, пригруз с консолями, концы которых подвижно соединены с основанием с возможностью углового перемещения пригруза относительно основания, импульсный электродвигатель и демпфер, отличающийся тем, что на верхней поверхности основания, выполненного с плоскопараллельными нижней и верхней поверхностями, закреплена пластина из материала высокой электропроводности, на основание оперт корпус из немагнитного диэлектрического материала, в пазу которого на обращенной к пластине и основанию поверхности помещена обмотка возбуждения двигателя, пригруз жестко присоединен к корпусу, а демпфер установлен между пригрузом и основанием.
2. Импульсный невзрывной сейсмоисточник по п.1, отличающийся тем, что основание выполнено с наклоном его верхней поверхности относительно прилегающей к грунту нижней поверхности, на которой выполнены зубья для возможности их погружения в грунт.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009133495/28A RU2453870C2 (ru) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | Импульсный невзрывной сейсмоисточник |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009133495/28A RU2453870C2 (ru) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | Импульсный невзрывной сейсмоисточник |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009133495A RU2009133495A (ru) | 2011-03-20 |
RU2453870C2 true RU2453870C2 (ru) | 2012-06-20 |
Family
ID=44053298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009133495/28A RU2453870C2 (ru) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | Импульсный невзрывной сейсмоисточник |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2453870C2 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515421C2 (ru) * | 2012-07-12 | 2014-05-10 | Виктор Васильевич Ивашин | Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник |
RU2520916C2 (ru) * | 2012-09-14 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Георесурс" | Источник поперечных сейсмических волн |
RU2523755C2 (ru) * | 2012-10-04 | 2014-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Георесурс" | Электромагнитный излучатель поперечных сейсмических волн |
RU2526581C1 (ru) * | 2013-02-22 | 2014-08-27 | Александр Иванович Громыко | Способ излучения поперечных сейсмических волн |
US11982781B2 (en) * | 2020-10-12 | 2024-05-14 | Elbit Systems Cai And Cyber Ltd | Seismic source for on the move seismic surveying |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU996966A1 (ru) * | 1981-04-08 | 1983-02-15 | Специальное Конструкторское Бюро Сейсмической Техники | Источник сейсмических сигналов |
EP0245909B1 (en) * | 1986-05-12 | 1990-04-25 | Stichting voor de Technische Wetenschappen | Electromagnetic vibrator for seismic and civil-engineering applications |
RU2171478C1 (ru) * | 2000-02-23 | 2001-07-27 | ЗАО "Континентальная геофизическая компания" | Импульсный невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом |
RU2233000C1 (ru) * | 2003-04-18 | 2004-07-20 | Ивашин Виктор Васильевич | Импульсный невзрывной наземный сейсмоисточник |
-
2009
- 2009-09-07 RU RU2009133495/28A patent/RU2453870C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU996966A1 (ru) * | 1981-04-08 | 1983-02-15 | Специальное Конструкторское Бюро Сейсмической Техники | Источник сейсмических сигналов |
EP0245909B1 (en) * | 1986-05-12 | 1990-04-25 | Stichting voor de Technische Wetenschappen | Electromagnetic vibrator for seismic and civil-engineering applications |
RU2171478C1 (ru) * | 2000-02-23 | 2001-07-27 | ЗАО "Континентальная геофизическая компания" | Импульсный невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом |
RU2233000C1 (ru) * | 2003-04-18 | 2004-07-20 | Ивашин Виктор Васильевич | Импульсный невзрывной наземный сейсмоисточник |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515421C2 (ru) * | 2012-07-12 | 2014-05-10 | Виктор Васильевич Ивашин | Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник |
RU2520916C2 (ru) * | 2012-09-14 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Георесурс" | Источник поперечных сейсмических волн |
RU2523755C2 (ru) * | 2012-10-04 | 2014-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Георесурс" | Электромагнитный излучатель поперечных сейсмических волн |
RU2526581C1 (ru) * | 2013-02-22 | 2014-08-27 | Александр Иванович Громыко | Способ излучения поперечных сейсмических волн |
US11982781B2 (en) * | 2020-10-12 | 2024-05-14 | Elbit Systems Cai And Cyber Ltd | Seismic source for on the move seismic surveying |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009133495A (ru) | 2011-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2453870C2 (ru) | Импульсный невзрывной сейсмоисточник | |
US7928634B2 (en) | System and method for providing a piezoelectric electromagnetic hybrid vibrating energy harvester | |
RU2555213C2 (ru) | Импульсный невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом | |
TW202012122A (zh) | 安裝設備 | |
RU2335001C1 (ru) | Сейсмоисточник | |
JP2009296734A (ja) | 振動発電機 | |
CN106803726B (zh) | 低频振动电磁能量收集器 | |
EP3018817A1 (en) | Electricity-generating device | |
RU2171478C1 (ru) | Импульсный невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом | |
RU2498352C1 (ru) | Импульсный невзрывной сейсмоисточник для водной среды | |
US3333219A (en) | Electromagnetic impact vibrator | |
RU2242027C1 (ru) | Невзрывной сейсмоисточник с электромагнитным приводом | |
RU2411546C1 (ru) | Способ возбуждения сейсмических волн и устройство для его осуществления | |
RU2216753C2 (ru) | Электромагнитный источник сейсмических волн | |
RU2233000C1 (ru) | Импульсный невзрывной наземный сейсмоисточник | |
RU2476910C1 (ru) | Сейсмоисточник | |
RU2515421C2 (ru) | Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник | |
RU2522143C2 (ru) | Невзрывной импульсный наземный сейсмоисточник с индукционно-динамическим приводом | |
RU2523755C2 (ru) | Электромагнитный излучатель поперечных сейсмических волн | |
RU2003111244A (ru) | Импульсный невзрывной наземный сейсмоисточник | |
RU2457509C1 (ru) | Кодоимпульсный сейсмоисточник | |
EP1644750B1 (en) | Means of multi-activation of ions and atoms with nmr and epr | |
RU2007132273A (ru) | Способ возбуждения сейсмических колебаний и устройство для его осуществления | |
RU54213U1 (ru) | Электродинамический источник сейсмических колебаний "титан" | |
RU2485552C1 (ru) | Импульсный невзрывной сейсмоисточник для водной среды |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120908 |