Источник сейсмических колебаний гравитационного типа

 

Использование; возбуждение сейсмических колебаний на поверхности невзрывным способом. Сущность изобретения: в источнике сейсмических колебаний гравитационного типа направляющее устройство выполнено в виде трубы и снабжено тормозной системой, включающей стаканы с подпружиненными толкателями . При этом толкатели взаимодействуют с конической поверхностью нижней части груза. 2 ил.

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 V 1/147

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4786257/25 (22) 30.01.90 (46) 15,08.92. Бюл, N 30 (71) Инженерно-технический центр "Силовые импульсные системы" при Московском геологораэведочном институте им, Серго

Орджоникидзе (72) С.П.Экомасов, А.К.Шекунов, Б,В.федоренко и О,E. Дерябин (56) Шнеерсон M,Á. и др. Наземная сейсморазввдка с невзрывными источниками колебаний. М„Недра, 1980, с. 72-82.

Авторское свидетельство СССР

¹ 947801, кл. G 01 V 1/147, 1982.

Изобретение относится к сейсмической разведке полезных ископаемых и предназначено для генерирования сейсмических волн динамическим нагружением грунтового полупространства, Для возбуждения сейсмических волн находят широкое применение различные невэрывные подземные источники, например источник гаэодинамического типа, Ударное нагружение среды реализуется в них при детонационном сгорании смеси кислорода с топливом в камере переменного обьема.

Недостатком этих источников является значительный расход дефицитного окислителя (кислорода) и повышенная опасность

:работ, Известны устроиства, в которых отмеченные недостатки отсутствуют. . Наиболее близким к предлагаемому является источник сейсмических сигналов гравитационного типа, вкл1очающий груз, расположенный в направляющем устройстве, выполненном 13 виде трубы, и излучаю щую плиту.

Источник работает следующим образом.

„... Ж„„1755226 А1

2 (54) ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ГРАВИТАЦИОННОГО ТИПА (57) Использование; возбуждение сейсмических колебаний на поверхности невэрывным способом. Сущность изобретения; в источнике сейсмических колебаний гравитационного типа направляющее устройство выполнено в виде трубы и снабжено тормозной системой, включающей стаканы с подпружиненными толкателями, При этом толкатели взаимодействуют с конической поверхностью нижней части груза. 2 ил.

После размещения на точке возбуждения груз с помощью подъемного механизма поднимается в исходное верхнее положейие, Затем по команде с сейсмостанции груз сбрасывается и. перемещаясь в направляющем устройстве, наносит удар по излучающей плите, установленной на грун-: те. Ударная нагрузка передается грунту, при . этом в нем генерируется сейсмическая волна, Недостатком этого устройства является наличие повторных ударов груза о плиту, возникающих вследствие отскока груза после нанесения первого удара. Согласно многим исследованиям величина отскока груза составляет (0,1 — 0,2) Н, где Н вЂ” исходная высота подъема груза. Повторный удар возбуждает в грунте волны-помехи, снижающие качество сейсмических материалов.

Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности йсточника за счет исключения повторного удара груза по излучающей плите, Поставленная цель достигается тем, что источник сейсмических сигналов гравитационного типа, включающий груз, располо1755226 женный в направляющем устройстве, выполненном в виде трубы. и излучающую плиту, снабжен по меньшей мере двумя стаканами, закрепленными радиально в нижней части направляющего устройства. в которых размещены упругие элементы и упоры, расположенные с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью нижней части груза, при этом груз выполнен в нижней части в виде усеченного конуса, стаканы размещены на расстоянии от излучающей плиты, не превышающем высоту этого усеченного конуса, а жесткость упругих элементов определяется выражением: п h1 tg а/2 где С вЂ” жесткость упругого элемента. Н/мс;

M — масса груза, кГ;

g — ускорение свободного падения, м/с, n — количество упругих элементов;

Ь1 — высота отскока груза, м; h) = (О; I0,2) Н, здесь Н вЂ” исходная высота подъема груза; а — угол конуса нижней части груза, град.

Способ заключается в следующем.

При падении груза в направляющей трубе и приближении его к излучающей плите коническая поверхность нижней части груза взаимодействует с упорами, которые, сжимая упругие элементы, утопляются в стаканах. После нанесения первого удара по излучающей плите груз отскакивает от нее на высоту h>, изменяемую в зависимости от жесткости грунта в диапазоне (0.10,2) Н. При этом упоры возвращаются в исходное выдвинутое положение. После отскока груз падает вновь с высоты h> и, взаимодействуя при этом с упорами. гасит свою кинетическую энергию, сжимая упругие элементы. Жесткость упругих элементов должна обеспечивать полное гашение энергии повторного удара груза. Исходя из этого условия, жесткость элементов определяется следующим образом.

Работа сжатия одного упругого элемента равна:

C I2

А1 2 где А1 — работа сжатия, Дж;

С вЂ” жесткость упругого элемента. H /м; ! — величина сжатия упругого элемента, м.

I - h1tg а/2, rRe h1 — путь торможения груза (соответствует высоте отскока груза от плиты), м; h1 =

=(0,1-0,2) Н;

55 точки отскока. высота которой не превышает 10-20 Я, от первоначальной высоты падения груза 1, груз 1 вновь падает. Однако потенциальная энергия при этом не превышает 10 — 20 7 от энергии рабочего цикла (энергии груза 1 в верхнем исходном положении). Эта энергия гасится при взаимодействии с упорами 9, то есть расходуется на сжатие упругих элементов 8 и перемещение упоров 9. 8 результате этого взаимодействия повторный удар груза 1 по излучающей плите исключается.

Q — угол конуса нижней части груза, град.

Требуемая жесткость упругих элементов определяется из уравнения баланса энергии

Mght =n А1tgа—

nСht tg а/2

2 !

10 nhltg a 2 где M — масса груза, кГ;

g — ускорение свободного падения, м/с;

n — количество упругих элементов (стаканов), Таким образом, предлагаемое решение позволяет исключить повторный удар груза по излучающей плите за счет частичного непроизводительного расходования кинетической энергии падающего груза.

20 На Фиг,1 изображен источник сейсмических колебаний гравитационного типа, общий вид; на фиг.2 — разрез нижней части направляющего устройства.

Источник содержит груз 1, размещенный о направляющем устройстве 2, выполненном в виде трубы, излучающую плиту 3 и соединенный тросом 4 с грузом подъемный механизм 5. В нижней части трубы 2 закреплены стаканы 6 с регулирующими гайками 7, упругими элементами 8 и упорами 9, взаимодействующими с конической поверхностью нижней части груза 1.

Источник работает следующим образом.

Перед началом работы излучающая плита 3 устанавливается на грунт на точку возбуждения, Затем груз 1 с помощью подъемного механизма 5 поднимается в верхнее исходное положение. После подачи

40 сигнала с сейсмостанции груз 1 сбрасывается. Перед нанесением удара по излучающей плите 3 коническая поверхность груза 1 начинает взаимодействовать с упорами 9, которые, сжимая упругие элементы 8, вдвигаются в стаканы 6. После нанесения удара по излучающей плите 3 груз 1 отскакивает вверх и упоры 9 вновь занимают исходное положение, Достигнув верхней

1755226

Таким образом, предлагаемое решение позволяет исключить повторный удар при возбуждении сейсмических колебаний и за счет этого повысить сейсмическую эффективность источника гравитационного типа. 5

Формула изобретения

Источник сейсмических колебаний гравитационного типа, содержащий груз. рас- 10 положенный в направляющем устройстве в виде трубы и соединенный тросом с подъемным механизмом и излучающую плиту, о тл и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения сейсмической эффективности 15 за счет исключения повторного удара груза по излучающей плите, он снабжен по меньшей мере двумя стаканами, в которых раэ- мещены упругие элементы и упоры, расположенные с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью нижней части груза, которая 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, а жесткость С упругих элементов определяется выражением

С=

nh>tg а/2 где M — масса груза;

n — количество упругих элементов;

h> = (0,1-0,2) Н. где Н вЂ” исходная высота подъема груза; а- угол конусности нижней части груза, 1755226

Составитель А. Шекунов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Е. Папп

Редактор Н. Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 889< Тираж Подписиoe

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5