ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН
SEISMIC WAVE GENERATOR

Изобретение относится к сейсмической разведке полезных ископаемых невзрывными источниками и может применяться при проведении сейсморазведочных работ как на суше, так и в морской сейсморазведке в условиях транзитных зон и предельного мелководья.
Известно «УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ВОДНОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ» (Пат. РФ №2345386. Опубл. 27.01.2009). Устройство содержит металлическую плиту, укрепленную в проеме днища плавающего средства и играющую роль мембраны между трюмом плавающего средства и водной средой, импульсный силогенератор и ударник с бойком. При этом в качестве металлической плиты, укрепленной в проеме днища плавающего средства и играющей роль мембраны между трюмом плавающего средства и водной средой, использована неподвижная плита.
Недостатком данного устройства является сложность организации работы на мелководье (реки, озера, мелководные транзитные зоны морского шельфа) при минимальной глубине водоема 0,3 м и менее, включая транспортировку источника водным транспортным средством с требуемой осадкой в исследуемой зоне.
Известно также техническое решение, наиболее полно раскрывающее физический процесс работы устройства, «СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ», патент РФ №2411546. Опубл. 24.08.2009, прототип). Устройство содержит электродинамический излучатель энергии, соединительный кабель, накопитель энергии и устройство управления. Электродинамический излучатель энергии содержит герметичный цилиндрический корпус, закрепленный на основании излучателя (опорной плите), в котором размещены электродинамический преобразователь энергии и направляющие стойки. Электродинамический преобразователь энергии представляет собой включенные встречно плоские соленоиды, один из которых закреплен в пазу стальной плиты (грузовая плита), жестко связанной с основанием. Плита выполнена в виде концентратора магнитного поля. Другой соленоид закреплен в пазу стальной плиты (излучающая плита), установленной с возможностью ее свободного перемещения в вертикальном направлении на направляющих стойках. Направляющие стойки и корпус жестко крепятся к основанию.
Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченных недостатков, а именно: повышение уровня мощности излучения полезного сигнала, точности задания времени фронта импульса излучения и обеспечения работы на мелководье (реки, озера, мелководные транзитные зоны морского шельфа) на всех глубинах водоема до минимальной глубины 0,3 м и менее, включая транспортировку источника водным транспортным средством с требуемой осадкой для исследуемой зоны.
Для решения поставленной задачи в источник сейсмических волн, содержащий излучающую плиту, электрическую систему питания, грузовую плиту, один или несколько электромагнитов, состоящих каждый из якоря и индуктора с обмоткой возбуждения, закрепленного на грузовой плите, и гидроамортизаторов для безударного опускания грузовой плиты, дополнительно включены платформа и два понтона, причем гидроамортизаторы и грузовую плиту устанавливают на платформе, опирающейся на два понтона, а излучающую плиту размещают между понтонами. Платформу изготавливают со сквозным прямоугольным отверстием, по углам которого устанавливают направляющие под опорные стойки излучающей плиты и вертикальные направляющие штыри для грузовой плиты. На грузовой плите крепят один или несколько индукторов, устанавливают два кронштейна для опоры на гидроамортизаторы и отверстия под направляющие штыри платформы. Каждый индуктор снабжен двумя вертикально установленными направляющими штырями для перемещения якорей, которые свободно лежат на опорных стойках излучающей плиты и имеют отверстия под направляющие штыри индукторов. На излучающую плиту, которая закреплена с третьим понтоном, крепят опорные стойки под якоря электромагнитов перемещающимися по направляющим платформы. На платформу и опорные стойки опорной плиты установлены пружинные узлы, а внутреннюю полость понтонов заполняют вспененным полимерным материалом или резиновой надувной емкостью.
Существенным отличием предлагаемого технического решения является дополнительное включение платформы и двух понтонов, причем гидроамортизаторы и грузовую плиту устанавливают на платформе, опирающейся на два понтона, а излучающую плиту размещают между понтонами. Данное техническое решение позволяет транспортировать устройство в условиях транзитных зон и предельного мелководья.
Вторым существенным отличием является то, что платформу изготавливают со сквозным прямоугольным отверстием, по углам которого устанавливают направляющие под опорные стойки излучающей плиты и вертикальные направляющие штыри для грузовой плиты. На грузовой плите крепят один или несколько индукторов, устанавливают два кронштейна для опоры на гидроамортизаторы и отверстия под направляющие штыри платформы. Каждый индуктор снабжен двумя вертикально установленными направляющими штырями для перемещения якорей, которые свободно лежат на опорных стойках излучающей плиты и имеют отверстия под направляющие штыри индукторов. Данное техническое решение обеспечивает стабильное положение излучающей плиты в горизонтальной плоскости и свободу ее перемещения по вертикали.
Третьим существенным отличием является то, что на излучающую плиту, которая закреплена с третьим понтоном, установлены опорные стойки под якоря, перемещающиеся по направляющим платформы. На платформу и опорные стойки излучающей плиты установлены пружинные узлы. Данное техническое решение обеспечивает плавный возврат излучающей плиты в исходное положение после воздействия и гарантированно удерживать необходимый зазор между якорем и индуктором.
Четвертым существенным отличием является то, что внутреннюю полость понтонов заполняют вспененным полимерным материалом или резиновой надувной емкостью, что обеспечивает увеличение плавучести при возможных повреждениях несущих понтонов или излучающей плиты.
На фиг.1а, б изображен источник сейсмических волн, вид сбоку (фиг.1а), и вид в плане - фиг.1б. На фиг.2 показан в увеличенном варианте узел А из фиг.1а, б. На фиг.3 - соответственно узел В из фиг.1а, б. На фиг.4 - узел С из фиг.1а, б, и на фиг.5 - пружинный узел.
Излучающее устройство источника сейсмических волн (фиг.1а, б - 5) включает понтон 1 излучающей плиты 5, систему питания 2 с накопителем электрической энергии и один или несколько электромагнитов, состоящих из якоря 3 электромагнита и индуктора 4, закрепленного на излучающей плите 5, несущие понтоны 6 излучающего тела, платформу 7, опорные стойки 8, направляющие 9, гидроамортизаторы 10, направляющие штыри 11, кронштейны 12, втулки 13, пластины 14, шпильки 15, пружины 16, гайки 17, заполнитель 18 для повышения плавучести (полимерный материал или резиновая надувная емкость).
Понтон (1) излучающей плиты (5) расположен между несущими понтонами (6), связанными между собой, по катамаранному типу, платформой (7), которая имеет в верхней части опорные стойки (8). Прохождение опорных стоек (8) излучающей плиты (5) через платформу (7) обеспечивает сквозное по периметру опорных стоек (8) отверстие в платформе (фиг.1-4). Направляющие (9) по углам прямоугольного сквозного отверстия в платформе (7) ограничивают боковые и допускают вертикальные перемещения излучающей плиты (5). Для возникновения дополнительной выталкивающей силы, удерживающей излучающую плиту (5) в исходном положении, она снабжена понтоном (1).
На платформе (7) в продольной плоскости по оси симметрии установлены два гидроамортизатора (10) для безударного опускания излучающей плиты (5) и два направляющих штыря (11) для ограничения боковых перемещений излучающей плиты (5). Излучающая плита (5) с закрепленными на ней индукторами (4) через кронштейны (12) опирается на выкидные штоки гидроамортизаторов (10) и лежит всем своим весом на понтоне (1). В нижней части излучающей плиты (5) имеются два глухих отверстия с втулками 13, в которых размещаются направляющие штыри (11) платформы (7). На каждом индукторе (4) в вертикальной плоскости установлены по два направляющих штыря (11), для центровки якоря (3) относительно индуктора (4). Якорь (3) всем своим весом лежит на опорных стойках (8), установленных на платформе (7) несущих понтонов (6) излучающего тела, и имеет по бокам два отверстия с втулками (13), в которых размещаются направляющие штыри (11) индуктора (4).
Для возврата излучающей плиты (5) в исходное положение после воздействия и гарантированного удержания зазора между якорем (3) и индуктором (4) установлены пружинные узлы (не менее двух) (см. фиг.5), между опорными стойками (8) излучающей плиты (5) и платформой (7). Нижняя пластина (14) пружинного узла (фиг.5) с вертикально закрепленной в ней шпилькой (15) устанавливается на опорной стойке (8) излучающей плиты (5). Верхняя пластина (14) имеет отверстие для прохода шпильки (15), устанавливается на платформе (7) и является ограничителем перемещения излучающей плиты (5) вверх. На шпильку (15) устанавливается пружина (16), которая гайкой (17) через втулки (13) поджимается к верхней пластине (14) пружинного узла (фиг.5). При перемещениях излучающей плиты (5) вниз, пружина (16) сжимается и создает усилия для плавного возврата излучающей плиты (5) в исходное положение.
Для увеличения плавучести при возможных повреждениях устройства несущие понтоны (6) излучающего тела и внутренняя полость понтона (1) излучающей плиты (5) наполнены вспененным полимерным материалом (18) (типа пенополистирол) или резиновой надувной емкостью.
Работа источника осуществляется следующим образом.
При разряде кассет конденсаторов системы питания (2), через катушки индукторов (4) в них возникают электромагнитные силы, притягивающие излучающую плиту (5) с индукторами (4) к якорям (3), в результате происходит подскок излучающей плиты (5) с индукторами (4) вверх. Одновременно возникающие в электромагнитах силы через опорные стойки 8 излучающей плиты (5) и саму плиту воздействуют вниз на водную поверхность через несущие понтоны (6) излучающего тела.
Возврат излучающей плиты (5) в исходное положение и удержание ее в рабочей готовности осуществляется пружинным узлом (фиг.5). Для плавного опускания излучающей плиты (5) на платформе (7) установлены гидроамортизаторы (10), исключающие повторный удар через несущие понтоны (6) излучающего тела, на штоки которых излучающая плита (5) с индукторами (4) опирается с помощью кронштейнов (12).
Конструкция электромагнитного источника сейсмических волн для работы на водах позволяет снизить его общую массу и реализовать способность работы в условиях транзитных зон и предельного мелководья.
Устройство - электромагнитный источник сейсмических волн для работы на водах - изготовлено промышленным способом и апробировано при проведении поисковых работ по определению залежей нефти и газа на территории Красноярского края.