ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
SEISMIC SIGNAL SOURCE

Изобретение относится к геофизической технике для генерирования виброимпульсного сигнала и используется для динамического нагружения грунта.
В геофизической технике для возбуждения виброимпульсного сигнала находят применение различные невзрывные источники.
Известен сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний (Патент РФ №2071090, БИ №36, 1996).
Вибратор включает исполнительный механизм, датчик, соединенный через автоматический регулируемый усилитель с устройством сравнения, и задающее устройство. Гидрообъемный генератор состоит из корпуса и двух блоков цилиндров с поршнями, которые кинематически связаны с кулачками, установленными на выходном валу и создающими знакопеременный поток в полостях исполнительного механизма. Блоки цилиндров установлены с возможностью поворота относительно корпуса, друг относительно друга и приводного вала.
К недостаткам вибратора относится сложность создания ударного воздействия на грунт.
Близким по технической сущности является виброимпульсный источник, содержащий основание, опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижимов, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, и плунжерный золотник.
Верхние и нижние трубчатые упругие оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления.
Плунжерный золотник связывает с помощью фиксатора верхние и нижние упругие трубчатые оболочки между собой в момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего максимального значения амплитуды колебаний. (Патент РФ №2324954, БИ №14, 2008).
Недостатками виброимпульсного источника являются относительно невысокий уровень ударного импульса из-за ограниченной амплитуды колебаний массы и сложность технической реализации устройства.
Задача изобретения - увеличение разрешающей способности сигнала при изучении земной коры за счет повышения уровня амплитуды и частоты импульсного воздействия на грунт.
Поставленная задача достигается тем, что источник сейсмических сигналов содержит опорную плиту, установленную на основании с помощью прижимов через упругие трубчатые оболочки, гидравлически соединенные с источником среднего давления и гидрообъемным генератором колебаний. Гидрообъемный генератор колебаний соединен с гидромотором, работающим от гидронасоса, через систему управления. Источник сейсмических сигналов содержит массу, выполненную с возможностью падения на опорную плиту и воздействующую на датчик включения, соединенный с системой управления и гидропневмоаккумулятором.
На фиг.1 приведена схема устройства. На фиг.2 показан график изменения давления в упругих трубчатых оболочках.
Источник сейсмических сигналов содержит массу 1, выполненную с возможностью падения, опорную плиту 2, с помощью прижимов 3 прижатую к основанию 4 через сдеформированные в радиальном направлении упругие трубчатые оболочки в виде рукавов высокого давления 5. Полости упругих трубчатых оболочек 4 гидравлически соединены с источником среднего давления 6 и гидрообъемным генератором колебаний 7. Гидрообъемный генератор колебаний 7 соединен с гидромотором 8. Нагнетательная полость гидромотора 8 через систему управления 9 соединена с гидронасосом 10 и гидропневмоаккумулятором 11. Гидропневмоаккумулятор 11 через систему управления 9 соединен с датчиком включения 12.
Устройство работает следующим образом.
0
Основание 4 вместе с упругими трубчатыми оболочками в виде рукавов высокого давления 5, сдеформированными в радиальном направлении прижимами 3, через опорную плиту 2 устанавливают в заданной точке на поверхности грунта. В рукава высокого давления 5 от источника среднего давления 6 предварительно подают среднее давление Р. Рукава высокого давления 5 также соединены гидравлически с гидрообъемным генератором колебаний 7. Массу 1 устанавливают на высоте Н, а датчик включения 12 на высоте h относительно опорной плиты 2.
Включают гидронасос 10, гидропневмоаккумулятор 11 заряжается до давления Р, необходимого для работы устройства. При этом система управления 9 отключает связь гидронасоса 10 и гидропневмоаккумулятора 11 с гидромотором 8.
a
y
Масса 1, установленная на высоте Н, расфиксируется и падает на опорную плиту 2, при падении масса 1 воздействует на датчик включения 12, который передает сигнал на систему управления 9, соединенную с гидропневмоаккумулятором 11 с гидромотором 8. Последний разгоняет гидрообъемный генератор колебаний 7, который генерирует вибросейсмический синусоидальный сигнал с плавно меняющейся во времени частотой в рукавах высокого давления 5. В момент соприкосновения массы 1 с опорной плитой 2 на нее воздействует давление P(t) упругих трубчатых оболочек 5, создаваемое гидрообъемным генератором 7. При ударе происходит наложение энергии массы 1 и энергии от генератора 7. График изменения давления в упругих трубчатых оболочках 5 приведен на фиг.2, где P - амплитуда импульсного воздействия на грунт, P(t) - давление ударного импульса, передаваемого источником на грунт.
Произведение давления P(t) на площадь соприкосновения S рукавов высокого давления с основанием определяет усилие воздействия на поверхность грунта. Высота Н определяет амплитуду давления в рукавах высокого давления до удара.
В геофизике находят применение сейсмические источники, выпускаемые фирмами "Mertz" и "Pracla-seismos", монтируемые на тяжелых автомобилях с одним или двумя дизелями мощностью до 500 л.с. и возбуждающие усилие до 16-27 т. Общий вес машины при этом достигает 16-27 т в частотном диапазоне 5÷100 Гц. Предлагаемый источник позволяет увеличит возбуждаемое усилие до 20-35 т.
Таким образом, устройство позволяет увеличить разрешающую способность за счет повышения динамического воздействия на грунтовое пространство и уменьшить массу источника за счет наложения энергии массы и энергии генератора.