SU634695A3 - Источник сейсмических волн - Google Patents

Description

(54) ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ вьщелени  тепла и значительного износа частей. Это устройство также имеет большие габариты и вес, при этом только поршень и шток вес т приблизительно 850 кг. Целью изобретени   вл етс  уменьшение поперечных- размеров источника и (Повышение надежности. Достигаетс  это тем, что к поршню прикреплена коаксиальна  по отношению к корпусу труба, образующа  в нем камеру сгорани , а поршень и шток выполнены полыми по всей длине и в образованной таким образом полости размещены выпускной канал с топливоподвод щей трубой, расположенной внутри выпускного канала. На фиг.1 дан источник сейсмических волн с поддерживающим механизмом вид сбоку на фиг.2 - сечение внутре ней конструкции источника сейсмичесосих волн, вид сбоку. Источник сейсмических волн содержит камеру газового взрыва 1, котора поддерживаетс  запирающим блоком 2, закрепленным рамой 3 на станине 4 грузовика или другого транспортного средства. Камера содержит цилиндр 5, в кото ром располагаетс  блок поршн  6. Несмотр  на то, что цилиндр 5 и св зан ные части показаны цилиндрическими, следует отметить,что -другие формы могут быть в равной степени использованы в соответствии с принципами изобре тени . В цилиндр входит нижний элемент 7, который соедин етс  с внутре ней стенкой 8 цилиндра 5 посредством упорной резьбы 9,котора  представл е большое сопротивление силам,направле ным на нижний элемент 7 относительно цилиндра 5.Нижний элемент 7 внедр ет с  при использовании относительно бо шой энергии в поверхность земли,и до полнительно образует цилиндрическую головку в нем,чтобы взрыв происходил непосредственно над ней. Таким образом , упорна  резьба снижает любую тенденцию усилий, направленных сверх на нижний элемент 7 от внешнего расплющивани  торца цилиндра 5, что мог ло бы ослабить взаимное зацепление между нижним элементом 7 и цилиндром 5. В св зи с тем, что силы воздействи  на нижний элемент 7 имеют большую величину, заплечгиик упорной резьбы располагаетс  таким образом, чтобы оказывать максимальное сопротивление этим усили м, В дополнении к этому, торед Ю цилиндра 5 может, быть скошен под углом, например, в как показано на чертеже,и может быть осуществлен выступ 11 на нижнем элементе 7 дл - плотнойподгонки и скосу 10 цилиндра 5. Таким образом, высокие давлени , которые воздействуют на цилиндр 5 , и нижний элемент 7, будут меньше наклонены по отношению к волнистости или резьбе на стенках цилиндра поблизости от дна. С помощью множества винтов нижний элемент 7 поддерживаетс  с возможностью вращательного движени  в его резьбовом соединении с цилиндром 5. Например, на фиг.2 показан винт 12, проход щий через нижний элемент 7 дл  зацеплени  или ввинчивани  в фаску 13 цилиндра 5. Подобным образом верхн   часть цилиндра 5 закрываетс  верхним элементом 14, который подобно нижнему элементу 7 скрепл етс  посредством упорной резьбы 15 с верхней частью цилиндра 5. Верхний элемент 14 дополнительно имеет упор 16, контактирую-, щий со скошенным торцом 17 цилиндра 5. Коаксиально относительно цилиндра внутри него располагаетс  поршневой блок 18, который содержит основную массу поршн  19, котора  прикрепл етс  к поршневому стержню 20. Как показано , поршневой стержень 20 может быть приварен с помощью сваривающего материала 21, или может быть прикреплен другим способом к фланцу 22, который прикреплен с помощью болтов к поршню 19. Стержневой поршень имеет такую длину, котора  обеспечивает ему продвижение поршн  19 до середины цилиндра 5 дл  обр.азовани  первой камеры сгорани  23 над поршнем 19 и второй камеры сгорани  24 под поршнем 19 внутри цилиндра Б. Цилиндр 25 расположен под поршнем 19 в нижней камере сгорани  24, диаметр цилиндра немного меньше, чем стенка 8 основного цилиндра 5. Цилиндр 25 имеет такую длину, что, когда поршень 19 находитс  в положении до момента зажигани  в камере сгорани  24, его торец 26 смежен по отношению к нижнему элементу 7. Цилиндр 25 привариваетс  посредством сваривающего материала 27 к поршню 19. Дл  качественной сварки верхние углы цилиндра 25, а также кромка, на которую опираетс  цилиндр 19, должны иметь форму V -образной канавки дл  помещени  сваривающего материала. Таким образом, сваривающий материал может быть гладко обработан , чтобы не преп тствовать движению вниз и вверх поршневого блока 18. По всей длине оси поршневого стержн  20 располагаетс  внутренний канал стенки 28, св занный со множеством выхлопных отверстий 29, смежных или расположенных поблизости от верхней части поршневого стержн  20. Заглушки 30 ввинчиваютс  в выхлопные отверсти  29 и имеют отверсти  31 такого диаметра, чтобы обеспечить требуемое обратное давление на выхлопные газы. Пластина 32, имеюща  множество отверстий 33-, проход щих через нее между внутренней стенкой 28 камеры поршневого стержн  20 и камерой егорани  24, содержит полость 34 поршн вого стержн  20. Диаметр отверстий выполн етс  таким образом, чтобы оказывать частичное обратное давление на газ, протекающий через них дл  того, чтобы обеспечить поддержа ние желательного давлени  сгорани  газов, инжектированного в камеру сг рани  24. Пластина 32 фиксируетс  в массе поршн  19 давлением поршневог стержн , направленным в них, удержи ваемым в положении болтовым фланцем 35. Сверху верхнюю часть поршне вого стержн  20 прикрывает верхний элемент 36, который может быть при креплен посредством болтов 37 или другим способом в поршневому стержню 20. Дл  предотвращени  выходов г за с большой С1 оростью через отверсти , 29 и в св зи с этим вреда персон лу, наход щемус  поблизости, кохсух 38 может быть обычным образом закре лен дл  отведени  выхлопных газов. Труба 39 дл  подвода топлива закрепл етс  в пластине 32 и располага етс  коаксиально вдоль его длины в пластинах 36 и 32 и поршневого стерж н  20 дл  введени  в камеру сгорани  24 таким образом, чтобы торец трубки 40 находилс  приблизительно в середине камеры сгорани  24. Такое распо ложение выхода трубки 39 в камере сгорани  24 облегчает продувание или удаление газов, получающихс  в результате сгорани  (не показаны), из камеры сгорани . Трубка привариваетс  к пластине 32 и закрепл етс  в . О-образном кольце 41 из силиконовог материала или подобного материала в верхней пластине 36. Таким образом, когда трубка 39 подвергаетс  действию тепла, она легко переносит это в О -образном кольце 41. Газ,который должен подаватьс  в камеру сгорани  24, может быть любым горючим газом, например пропацом или подобным газом . Газ подаетс  через гибкую трубк 42 к инициатору 43 во внутреннюю часть проход щей трубы 39. Хот  слож ные клапаны регулировани  подачи топлива не требуютс  при работе каме ры 1, клапан может быть использован дл  изолировани  взрыва топлива в камере сгорани  24 от баков с топливом . Таким образом, этот клапан может быть ненаправленного действи  дл того, чтобы не преп тствовать потоку газа через эти клапаны в направлении к камере сгорани  24, но который пре п тствует потоку газа, проход щему через него в направлении от этой камеры . Дл  облегчени  относительного пер меадени  цилиндра 5 и поршневого блок 18 и дл  обеспечени  изол ции давлени  между верхней и нижней камерами 23 и 24, имеютс  металлические кольца 44 и 45, Эти кольца асполагаютс  вокруг поршн  19 и цилиндра 25 у как показано на фиг.2,одно из них располагаетс  на цилиндре 25 вблизи торца 26, а другое располагаетс  на поршне .19 вблизи его торца, и соприкасаютс  с внутренней стенкой 8 цилиндра 5. Кольца 44 и 45 могут быть изготовлены из силикон-бронзы или другого подобного материсша, который может выдержать усили , воз- пикающие при трении, направленные вверх и вниз и генерируемые при относительно длинном перемещении поршневого блока 18. Дополнительной изол цией .поршневого блока 18 от верхней камеры 23 и камеры сгорани  24  вл ютс  динамические уплотнени  46 и 47, расположенные соответственно в углублени х 48 и 49, смз;;:;;ьх нил;кай части уилиидрз 25 к Бер;:; гй части ьцн 46 н попшмл 47 могут 6KT;V -оога;-; э;1е -сптс / п;.- груккСМеЩе П ; 1 во ЗКеШ11ЮК СГ: ной (не ncicasbKa) «лл юлпбкым образом дл  сопр - ;аса;:лЛ с Екутобнггей стенкой 8 цил11 Ц4ра В, Уп.-:ог:ген   могут дополните. содержать одно и.гги более выступагапБХ ребер (;ак ;-оказа ко) вдоль его дл  дополнительного зацепление; с соответстпуюЩЛОп стенками, по KOTOpbUvs зги э. ементы сме 11аютс  дл  сбеспечэнь  допо.пн5-;тельв ой изол цин . Уртлотпенк 7 46 к 47 должны также бкгь nsi о.о:- c:;t; из прочного матерЛ зла,- cJ oc-:c ;l.: 2ыдор:-сать воздействие те;;. :: фУ;-;-; ;5:энк::;х усилий ,которые Г:;.;;ст MeciC- ;:: T-iH,ir:s 5 Материал, подобный ncj:;i j с, ::;,;J:j;:copoэтилену , гшсьчег нг-ш гр;.;;:. с::, ;.риго ден дл  згой цели Дл  .цополн пгльнсП ;::-.. . ::::: н;:утренних по.;ост П ци.;::н;:;;; : Ь с;; -гичес ое уллотнекнз, подобнее динамическому уп.потке кю, ьюжат быть введено в базовый 7, иапргэ-шр уплотнение 48. Подобны. образом о.беспечиваютс  статические уплот -:енк  49 и 50 в верхнем элементе 14 дл  изолирова ни  верхней камеры 23, Дл  дополнительного облегчени  передвижени  вверх и вниз поршневого стержн  20 в .цилЕндре 5 .  подшипник .51, расположенный в отверстии 52 верхнего элемента 14, в котором располагаетс  поршневой стержень 20. Подшипник может быть изготовлен из бронзы или другого подход щего непористого подшипникового материала о i - В св зи с тем, что камера 1 подвергаетс  возде 5стБ51Ю внутреннего и .внешнего давлени  и усилий, различные части ее ИЗГОТОБЛЯЮТСЯ нз двонно го, прочного г.-:зтериала. Напрн.черг верхний и элемент 7 и 14 могут быть изготовлены из нержавеющей стали, а цилиндр 5 из холодно-т нутой стальной трубы. Труба 39, провод ща  газ, может быть изготовлена 763 из стальной трубы, например, с внешним диаметром 13-20 см. В св зи с тем, что движение поршн  вверх и вниз может множество раз повтор тьс , внутренн   стенка 8 цилиндра 5 должна быть доведена до относительно.высокой частоты отделки Дл  дополнительного уменьшени  трени , которое возникает при движении поршн  19 в цилиндре вверх и вниз, весь поршневой блок может быть покрыт дисульфитмолибденовым покрытием Покрытие должно быть нанесено и удерживатьс  в течение нескольких часов до введени  поршневого блока 18 дл  обеспечени  св зи покрыти  с материалом частей поршневого блока. Дополнительно , после св зки дисульфитмолибденового покрыти  поршневой блок может быть покрыт смазкой подобной силикону, из которых изготовлены кольца 44 и 45, нгчпример флюоро-силиконовой смазкой. Резервуар дл  смазки образуетс  пазом 53, образованны. вокруг поршн  19. В св. зи с тем, что .аппарат в целомизолирован как обгдий блок, имеетс  отверстие 54 в стенке 5 дл  обеспечени  прохождени  смазки в резервуар 53 поршн  19 при порш невом блоке в приподн том СОСТОЯ55ИИ. При использовании различньзх частей , изготовленных из описанных материалов , при размере 25 см в диамет ре и 150 см в длину, .общий вес аипар та составитприблизительно 290 кг. Очевидно, что этот вес и размер облегчит передвижение и использовани аппарата. Также в св зи с уплотнени  ми, смазками и друг.ими матеру алами и удобством использовани  дополнительных смазочных материа.лов, аппара не требует большого обслуживаии  и сложного ремонта. Камера 1 может поддерхсиватьс  соответствующим держателем, например блоком 2,показанным на фиг. Блок 2 смонтирован ка станине 55 грузогзика или подобного транспортного средства посредством рамы 3, поддерживаемой с возможностью вращательного движени  на шарнирах 56 или другим подобньм способом. Рама 3 содержит расположен ные вертикально опорные элементы 57 и 58, скрепленные вместе верхним эле ментом 59 и с шарнирами 56 нижним эл ментом 60. Нижний и верхний элементы 59 и 60 соедин ютс  двум  параллб;ль-ными стержн ГШ 61 и 62, Между этими стержн ми располагаетс  блок дерлсате л  камеры 1,который скользит вверх и вниз между ними. Блок держател  содержит нижнюю фронтальную раму 63, в которой колеса 64 и 65 закреплены с возможностью вращательного движени дл  скольжени  более низкой задией рамы {не показана) во внутренних ican лах стерж.ней 61 и 62, соответственн Подобным образом верхн   рама 66 (со ответствуюш.а  верхн   задн   рама не показана) соедин етс  посредством стоек 67 с нижней рамой 63, и содерит вращающиес  колеса 68 и 69. Элементы верхней рамы 66 на рассто нии от стержней 61 и 62 служат дл  помещени  верхних элементов амортизаторов толчков 70, 71. Нижние элементы амортизаторов толчков 70 и 71  вл ютс , самоустанавливающимис  и прикрепл ютс  посредством болтов 73 и 74 к расположенным вертикально проушинам 75 и 76. Амортизаторы толчков могут быть специально изготовлены с учетом небольшого (или вообще отсутстви ) сопротивлени - по отношению к силам, действующим на них и направленным . вверх, и наоборот дл  гидравлического действи  дл  сопротивлени  силам, направленным вниз, дл  действи  как будет описано ниже. Нижн   рама 63 может соедин тьс  посредством болтов или другим подобным образом с верхней .пластиной 36 (см. ) поршневого стержн  20 камеры 1. Широко используемые ранее устройства дл  произведени  газовых взрывов примен лись сбольшой пластиной при непосредственном контакте с поверхностью земли, от которой должна генерироватьс  сейсмическа  волна. Однако сейсмические волны большой амплитуды генерируютс  при вторичном толчке устройств, падающих подобно свободному телу к земле. Этот вторичный толчок фактически во многих случа х больше, чем первоначальный толчок. Было обнаружено поэтому/ что сейсмические во.лны могут очень эффективно генерироватьс  при ускор ении движени  11ассы по направлению к земле, посредством чего осуществл етс  стимулирование как вторичного толчка и газового взрыва, так и падающей массы/ но без громоздких конструкций,веса и других гфоблем .обра.щени  с системами пал,ающего .веса. Одним из примечательных преимуществ камерь  1  вл етс  то, что она может поддерживатьс  с любым требуеглым весом над зег/шей, например, от 15 до 20 см,или, если требуетс fможет располагатьс  на зеюте. Устройство работает следующим образом. При работе камера 1 .располагаетс , если требуетс , например, на 15 и 20 см над поверхностью, на которой желательно получить акустическую или сейсмическую волну. Некоторое количество топлива или газа {не показано) вводитс  через трубу 42 через трубу дл  подвода газа 39, приблизительно до половины камеры сгорани  24, Так как газ втекает в камеру сгорани  24, газы наход щиеС .Я 3 ней, напри1.лер отработанные гаэы после предыдущего сгорани , выталкиваютс  через отверсти  33 в пластине 32, полость 34 и выхлопные отверсти  31. В св зи с обратным давлением,

которое воздействует на газы в камере сгорани  24, посредством отверстий 31 заглушек 30 может быть обеспечено желаемое давление дл  сгорани .

Когда требуемый зар д или количество гор чего топлива вводитс  в камеру сгорани  24, оно поджигаетс  поблизости от верхней части трубы 39 дл  подвода газа или в другом месте вводной трубы 42 и затем поджигает топливо в камере сгорани  24, Сжигание газов , конечно, влечет за собой, их расширение,что  вл етс  причиной усили , направленного вниз на нижнк о . часть 7 цилиндра 5,котора   вл етс  опорной дл  всей массы цилиндра в котакте с землей 77 (см.фиг.2) дл  генрировани  акустической или сейсмической волны 78 в земле.

В то же врем , при равной и противоположной реакции по отношению к усилию движущегос  вниз цилиндра 5, поршневой блок 18 движетс  вверх, не встреча  практически сопротивлени  со стороны механизма 2 и его амор- тизаторов 70 и 71. Поршень, однако, ограничиваетс  от ударов о .верхнюю часть 14 цилиндра 5 в св зи с тем, что газ в камере 23 над массой поршн  19 быстро сжимаетс  при движении вверх поршневого блока 18 в цилиндре 5 дл  торможени  поршн .

Отверстие 79 ввода газа находитс  в верхней части 14 цилиндра 5, посредством которого может быть подано дополнительное давление газа ,в камеру 23. Этим газом может быть азот или другой негорючий или горючий газ В дополнении к этому, в св зи с газом , наход щимс  в камере 22, после сжигани  в камере 24 направленное вверх давление будет обеспечиватьс  газом под увеличивающимс  давлением в камере 23 иа верхнюю часть 14 цилиндра 5, поднима  всю массу цилиндра .

Дл  осуществлени  удара цилиндра 5 о землю, очевидно, что расположение камеры 1 над землей  вл етс  важным фактором, также как давление газа в камере 23 под поршнем 15. Таким образом, высота цилиндра 5 до зажигани  над землей и давление в камере сгорани  23 выбираютс  дл  подн ти  цилиндра 5 после его первоначальногс

удара, дл  его захватывани  механизмом 2, посредством чего предотвращаютс  вторичные толчки о землю 77 дл  генерировани  сейсмического сигнала, совершенно с максимальным сходством с математически определенным импульсом .

Елок 2 после поджигани  находитс  в своем верхнем положении (не показано ) и гидравлическое действие амортизаторов ударов 70 и 71 становитс  эффективным дл  медленного снижени 

всего блока обратно к положению, показанному на фиг.1. В -дополнении к этому, сжатый газ в камере 23 поднимает цилиндр 5 над поршневым блоком 18 дл  обеспечени  им относительного положени , как показано на фиг, 2. В св зи с относительно небольшим размером цилиндра 5 камера 1 может быть использована при сейсмических исследовани х в болотистых и

.загр зненных местност х, в св зи с небольшим диаметром нижней части 7 цилиндра 5 камера может быть легко вынута из гр зи, в которую она врезаетс .

25

Claims (2)

1.Патент США № 3283844,кл,181-5, 1962.

2.Патент США 3.215.223, кл. 181-5, 1962.