УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЫЛКИ СЕЙСМОВИБРАЦИОННЫХ ВОЛН
INSTALLATION FOR TRANSMITTING SEISMIC-VIBRATING WAVES

Настоящее изобретение относится к устройству, позволяющему распространять сейсмовибрационные волны для получения информации о геофизическом состоянии подземных пластов.
В частности, настоящее изобретение относится к такому устройству, предназначенному для установки на самоходной платформе, такой как грузовик и/или пикап.
Активной частью такого устройства является вибрационный комплекс, предназначенный для воздействия на землю переменным усилием (например, типа синусоиды) заранее определенного номинального значения.
Для этого, как показано на фиг.1, вибрационный комплекс 200, известный из предшествующего уровня техники, содержит вибратор и опорную плиту 210 для соединения с землей, при этом опорная плита 210 позволяет передавать в землю колебания, создаваемые вибратором. Вибратор содержит реактивную массу 270 и приводной поршень 260, при этом поршень 260, приводимый в действие сервоклапаном, позволяет направлять перемещение реактивной массы 270 относительно опорной плиты 210. Таким образом, вибратор обеспечивает создание сейсмовибрационной волны и ее передачу в землю.
Для удержания вибратора и опорной плиты 210 в положении, прижатом к земле, известное устройство 200 содержит также комплекс удержания на земле. Этот комплекс удержания на земле закреплен на вибрационном комплексе, установлен с возможностью скольжения на шасси 100 самоходной платформы и служит, таким образом, с одной стороны, для укладки вибрационного комплекса на землю и, с другой стороны, для переноса веса самоходной платформы на опорную плиту 210, которая создает таким образом предварительную статичную нагрузку в направлении вдоль оси 1. Эта ось 1 параллельна скольжению шасси 100 и, как правило, перпендикулярна к нижней поверхности опорной плиты 210, которая, по идее, должна быть параллельной общей поверхности земли.
Однако поверхность земли, на которой устанавливают такое устройство 200, редко бывает равномерно горизонтальной. Так, общая поверхность земли может не быть перпендикулярной к оси 1 и вследствие этого создавать напряжения сдвига в устройстве 200, в частности, на уровне вибрационного комплекса, соединенного с землей через опорную плиту 210. Если при этом не предусмотрено никаких компенсационных средств, эти напряжения сдвига могут отрицательно повлиять на качество и надежность работы устройства 200.
Как показано на фиг.2, с целью решения этой проблемы известное из предшествующего уровня техники устройство 200 содержит компенсационные средства, образующие механические связи между вибрационным комплексом и комплексом удержания на земле. Эти компенсационные средства компенсируют отсутствие перпендикулярности земли по отношению к оси 1, позволяя отклонять ось 2 поршня 260 относительно оси 1 направления удержания на земле под устойчивым углом α, обеспечивая, таким образом, равномерное прижатие вибрационного комплекса (максимальный контакт между вибрационным комплексом и землей), и сохранять достаточное давление самоходной платформы на вибрационный комплекс, что сводит к минимуму напряжения сдвига в устройстве 200.
Кроме того, компенсационные средства позволяют изолировать устройство удержания на земле, а также шасси транспортного средства от колебаний, создаваемых вибрационным устройством.
Как правило, компенсационные средства, находящиеся между нижней частью вибрационного комплекса и комплексом удержания на земле, содержат воздушные подушки 252, обеспечивая, таким образом, за счет пневматики и ассиметрично по отношению к оси 1 наклон вибрационного комплекса относительно комплекса удержания на земле, частично компенсируя отсутствие перпендикулярности земли относительно оси 1 направления удержания на земле.
Компенсационные средства, находящиеся между верхней частью вибрационного комплекса и комплексом удержания на земле, как правило, состоят из воздушных подушек 251 для частичной компенсации отсутствия перпендикулярности земли относительно оси 1 направления удержания на земле и из башмаков 259 скольжения, обеспечивающих скольжение с минимальным трением вибрационного комплекса на комплексе удержания на земле, позволяя, таким образом, компенсировать, по меньшей мере, частично отсутствие перпендикулярности земли относительно оси 1 удержания на земле.
Можно также предусмотреть другие компенсационные средства для компенсации горизонтальных и/или вертикальных перемещений, такие как горизонтальные или вертикальные резиновые башмаки и/или реактивные штанги, установленные между вибрационным комплексом и комплексом удержания на земле.
С другой стороны, перенос веса самоходной платформы 100 на вибрационный комплекс через комплекс удержания на земле происходит, в частности, сверху вниз. Действительно, усилия передаются через нижнюю раму 230 распределения/синхронизации (установленную на нижних подушках 252) при помощи средств 290 скольжения вибрационного комплекса и, наконец, через верхнюю раму 248 распределения/синхронизации, которая своим весом давит на башмаки 259 скольжения через промежуточную конструкцию 247.
Эта рама 248 распределения/синхронизации является достаточно дорогой и образует сложный элемент устройства 200 по сравнению с другими элементами.
С другой стороны, эта верхняя рама 248 распределения/синхронизации, промежуточная конструкция 247 и башмаки 259 скольжения являются конструктивными элементами устройства 200 и делают его громоздким, что затрудняет нормальное обслуживание устройства 200.
Задачей настоящего изобретения является устранение этих недостатков путем создания устройства для посылки сейсмовибрационных волн, предназначенного для установки на самоходной платформе, содержащего:
- вибрационный комплекс для посылки волн в землю,
- комплекс удержания устройства на земле,
при этом комплекс удержания на земле предназначен для крепления на самоходной платформе и для переноса ее нагрузки в направлении удержания на земле на вибрационный комплекс, прижатый к земле, при этом вибрационный комплекс крепится к комплексу удержания на земле при помощи компенсационных средств, выполненных с возможностью компенсации отсутствия перпендикулярности между общей плоскостью земли и направлением удержания на земле,
отличающегося тем, что компенсационные средства содержат длинномерные элементы, выполненные с возможностью воздействия на них тяговым усилием вдоль их соответствующих продольных осей, при этом длинномерные элементы установлены каждым из своих свободно вращающихся концов вокруг, по меньшей мере, одной оси вращения, по существу перпендикулярной к направлению удержания на земле, при этом оси вращения каждого длинномерного элемента закреплены соответственно на вибрационном комплексе в случае одного элемента и на неподвижной части комплекса удержания на земле в случае другого элемента.
Настоящее изобретение характеризуется также следующими отличительными признаками:
- длинномерные элементы содержат стропы;
- длинномерные элементы содержат штанги, установленные на шаровых опорах;
- компенсационные средства дополнительно содержат изолирующие средства, выполненные с возможностью асимметричной компенсации вертикальных отклонений перпендикулярности общей плоскости земли относительно направления удержания на земле;
- указанное устройство не содержит верхней рамы распределения/синхронизации;
- компенсационные средства не содержат башмаков скольжения вибрационного комплекса на комплексе удержания на земле.
Другие отличительные признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - вид сбоку известного устройства для посылки сейсмовибрационных волн, при этом устройство находится на земле параллельно платформе транспортного средства.
Фиг.2 - вид сбоку известного устройства для посылки сейсмовибрационных волн, при этом устройство находится на земле не параллельно платформе транспортного средства.
Фиг.3 - вид устройства для посылки сейсмовибрационных волн в соответствии с настоящим изобретением, при этом устройство находится на земле параллельно платформе транспортного средства.
Фиг.4 - вид устройства для посылки сейсмовибрационных волн в соответствии с настоящим изобретением, при этом устройство находится на земле не параллельно платформе транспортного средства.
Фиг.5 и 6 - два варианта выполнения в соответствии с настоящим изобретением, содержащих средства для ограничения горизонтальных перемещений верхней плиты или нижней балки установки.
Первой задачей настоящего изобретения является упрощение с технической точки зрения устройств для посылки сейсмовибрационных волн из предшествующего уровня техники, предназначенных для установки на самоходной платформе, при сохранении надежности и точности работы устройства.
Второй задачей изобретения является снижение себестоимости устройства.
Третьей задачей изобретения является создание устройства, характеризующегося новыми и простыми возможностями технического обслуживания.
Устройство для посылки сейсмовибрационных волн в соответствии с настоящим изобретением, предназначенное для установки на самоходную платформу, содержит:
- вибрационный комплекс для посылки волн в землю;
- комплекс удержания устройства на земле;
- компенсационные средства, находящиеся между вибрационным комплексом и комплексом удержания на земле, образующие элементы механической связи между этими двумя комплексами.
Вибрационный комплекс содержит опорную плиту 210, предназначенную для укладки на землю, реактивную массу 270, верхнюю плиту 280 и поршень 260.
Поршень 260 крепится первым концом к опорной плите 210 и другим концом к верхней плите 280 и вставлен в реактивную массу 270, обеспечивая, таким образом, относительное перемещение реактивной массы 270 по отношению к базовой плите 210, когда поршень 260 совершает возвратно-поступательное движение, например, при помощи сервоклапана.
Относительное перемещение реактивной массы 270 создает усилие, действующее на землю через опорную плиту 210, и создает, таким образом, сейсмовибрационные волны, передающиеся в землю.
Однако грунт не всегда является достаточно твердым, поэтому опорная плита 210 совершает также возвратно-поступательное вертикальное движение. В этом случае общее усилие, передаваемое в землю, является суммой усилий, производимых движущимися элементами, то есть:
(Масса опорной плиты 210 · ускорение опорной плиты 21) + (масса реактивной массы 270 · ускорение реактивной массы 270).
В варианте вибрационный комплекс дополнительно содержит опорные стойки 225, установленные между верхней плитой 280 и опорной плитой 210, предназначенные для распределения дополнительного давления на опорную плиту от веса самоходной платформы.
Предпочтительно эти опорные стойки 225 располагают таким образом, чтобы сбалансировать давление вокруг поршня 260.
Комплекс удержания на земле содержит средства 240 крепления на шасси 100 самоходной платформы, стойки 290 подъема/спуска, по которым могут скользить средства 240 крепления, по меньшей мере, одну балку 230, закрепленную в нижней части стоек 290 подъема и по существу перпендикулярную к стойкам 290 подъема, и подъемные силовые цилиндры 220, установленные между подвижной частью, соединенной с шасси 100, и балкой 230 для управления переносом нагрузки от веса самоходной платформы 100 на вибрационный комплекс.
Компенсационные средства устройства 200 в соответствии с настоящим изобретением содержат:
- верхние компенсационные средства, установленные между верхней частью вибрационного комплекса и комплексом удержания на земле,
- нижние компенсационные средства, установленные между нижней частью вибрационного комплекса и комплексом удержания на земле.
Верхние компенсационные средства содержат верхние изолирующие средства 251, позволяющие компенсировать вертикальные отклонения нормали на земле относительно оси 1 направления удержания на земле.
Эти изолирующие средства 251 выполнены, например, в виде воздушных подушек, выполненных с возможностью пневматической асимметричной деформации под действием механического давления (см. фиг.4).
Эти верхние изолирующие средства 251 установлены в отсеке 258.
В варианте, как показано на фиг.6, компенсационные средства типа верхних горизонтальных башмаков 257а и 257b из упругого материала (такого, как резина) соответственно установлены между верхней плитой 280 и боковыми расширениями внутренней поверхности отсека 258 с возможностью компенсации горизонтальных перемещений верхней плиты 280 относительно отсека 258.
Предпочтительно верхние изолирующие средства 251 устанавливают на верхней плите 280 вибрационного комплекса.
Слишком большое отклонение α вибрационного комплекса относительно оси 1 направления удержания на земле в варианте может быть ограничено вертикальными буферными средствами из упругого материала (такого, как резина), установленными между балкой 230 и опорной плитой 210 (не показаны).
Указанные верхние изолирующие средства дополнительно содержат длинномерные элементы, такие как тросы, выполненные с возможностью воздействия на них тяговым усилием вдоль их соответствующих продольных осей и предназначенные для удержания нагрузки вдоль их продольных осей.
Длинномерные элементы установлены каждым из своих концов вокруг, по меньшей мере, одной оси вращения, по существу перпендикулярной к направлению 1 удержания на земле, при этом оси вращения каждого длинномерного элемента крепятся на вибрационном комплексе в случае одного элемента и на неподвижной части комплекса удержания на земле в случае другого элемента.
Как показано на фиг.3 и 4, в качестве длинномерного элемента можно использовать, например, стропы 253, закрепленные первым концом на отсеке 258 и другим концом на неподвижной части комплекса удержания на земле, такой как балка 230. Гибкая структура стропа 253 позволяет первому концу стропа 253 свободно вращаться вокруг оси 3, по существу перпендикулярной к оси 1 направления удержания на земле, и второму концу стропа 253 - свободно вращаться вокруг оси 4, по существу перпендикулярной к оси 1 направления удержания на земле.
Такие характеристики стропа 253, как жесткость, диаметр и соотношения диаметр-длина-прикладываемое усилие, определяются, в частности, в зависимости от максимальной допустимой нагрузки на самоходную платформу 100 и от соотношения между сечением и давлением подъемных силовых цилиндров 220.
Стропы 253 могут быть выполнены, например, из стали.
В качестве длинномерного элемента можно использовать, например, штанги, установленные своими концами на шаровые опоры (не показаны), при этом первая шаровая опора первого конца штанги крепится, например, на отсеке 258, а вторая шаровая опора второго конца штанги крепится, например, на неподвижной части комплекса удержания на земле, такой, например, как балка 230. Шаровые опоры крепят таким образом, чтобы среди множества осей вращения, образуемых каждой шаровой опорой, содержалась одна ось вращения, по существу перпендикулярная к направлению 1 удержания на земле.
Эти штанги, обеспечивающие функцию крепления вдоль своих соответствующих продольных осей, могут при этом свободно вращаться вокруг множества осей вращения, соответственно определяемых шаровыми опорами.
Указанные нижние компенсационные средства содержат нижние изолирующие средства 252, установленные между балкой распределения/синхронизации 230 и опорной плитой 210. Нижние изолирующие средства 252 позволяют компенсировать часть вертикальных отклонений земли по отношению к оси 1 направления удержания на земле.
Эти изолирующие средства 252 могут быть выполнены, например, в виде асимметрично и пневматически деформирующихся воздушных подушек.
В варианте, показанном на фиг.5, между опорной плитой 210 и боковыми расширениями 230а и 230b (выполненными специально для этой цели) соответственно установлены нижние горизонтальные башмаки 256а и 256b из упругого материала (такого, как резина), компенсирующие горизонтальные перемещения балки 230 относительно опорной плиты 210.
Балка 230 позволяет распределять на нижних изолирующих средствах 252 нагрузку, которой действует самоходная платформа 100 через подъемные силовые цилиндры 220. Таким образом, происходит максимально равномерная передача предварительной статической нагрузки, которой самоходная платформа 100 действует на опорную плиту 210 (через нижние изолирующие средства 252), при этом вес транспортного средства распределяется максимально равномерно на опорную плиту 210.
Кроме этого давления, действующего на уровне нижней части вибрационного комплекса, существуют еще давления, которыми самоходная платформа 100 действует на опорную плиту 210 через верхнюю часть вибрационного комплекса через длинномерные элементы (такие, как стропы 253). Действительно, часть давления, которым действует подвижная платформа 100 через силовые цилиндры 220 и балку 230, натягивает стропы 253 (или воздействует напряжением на длинномерные элементы), создавая при этом давление удержания на земле (то есть направленное к земле) вибрационного комплекса через средства 254 крепления стропов 253. Это толкающее усилие, направленное к земле, передается на опорную плиту 210 через группы опорных точек, которыми являются:
- точка в центре опорной плиты 210 через поршень 260;
- точки вокруг этого центра через вспомогательные конструкции, связанные с поршнем 260 и опорной плитой 210, выполненные в виде опорных стоек 225 и верхней плиты 280.
Кроме обеспечения передачи нагрузки от самоходной платформы 100 на опорную плиту 210 вибрационного комплекса эти стропы 253 (или длинномерные элементы) способствуют горизонтальному перемещению (относительно земли) верхней части вибрационного комплекса за счет свободного вращения вокруг поворотных осей (или осей вращения) 3 и 4 на их концах.
Таким образом, как показано на фиг.4, поскольку земля образует определенный угол с перпендикуляром оси 1 направления удержания на земле (вибрационный комплекс, имеющий ось 2, определяемую поршнем 260, имеет в этом случае угол наклона α по отношению к оси 1 направления удержания на земле), то ясно, что компенсационные средства позволяют:
- компенсировать вертикальные отклонения нормали на земле по отношению к оси 1 направления удержания на земле, в частности, при помощи верхних 251 и нижних 252 изолирующих средств;
- компенсировать горизонтальные отклонения за счет поворотов строп 253 (или длинномерных элементов) и, в случае необходимости, за счет наличия нижних горизонтальных башмаков 256а-256b и/или верхних горизонтальных башмаков 257а-257b.
Видно, что результаты, достигаемые устройством в соответствии с настоящим изобретением по существу сходны с результатами, получаемыми при помощи известных решений.
Однако устройство в соответствии с настоящим изобретением имеет более легкую конструкцию за счет принципиального отказа от всей верхней части известного устройства, связанной с башмаками скольжения 259 (см. фиг.1 и 2), и ее замены простыми длинномерными элементами (или стропами 253).
Таким образом, конструкция в соответствии с настоящим изобретением является менее сложной и более дешевой.
С другой стороны, устройство 200 в соответствии с настоящим изобретением содержит открытую верхнюю часть, обеспечивающую легкий доступ к верхним компенсационным средствам, а также к вибрационному комплексу (в частности, к поршню 260, к реактивной массе 270 и к верхним компенсационным средствам 251 и 253).