источник сейсмических сигналов ударного типа

Формула изобретения

1. Источник сейсмических сигналов ударного типа, содержащий транспортное средство с платформой, блок управления, подающую массу, расположенную в направляющей трубе, излучающую плиту, лебедочный механизм, трос, связывающий массу с катушкой лебедочного механизма, отличающийся тем, что на направляющей трубе размещены пусковой ускоритель, камера с выхлопными окнами, фиксирующее устройство для удержания массы в верхнем положении, причем пусковой ускоритель, размещенный на верхнем конце направляющей трубы, включает камеру с поршнем, давление в которой может изменяться, падающая масса размещена в направляющей трубе таким образом, что она зафиксирована в верхнем положении и при этом герметично запирает выхлопное отверстие, выполненное в поршне камеры пускового ускорителя.

2. Источник по п.1, отличающийся тем, что для изменения давления в камере пускового ускорителя он снабжен баллоном сжатого газа или компрессором с ресивером и системой управления, включающей регулятор давления с манометром, впускной клапан с электроуправлением и обратный клапан.

3. Источник по п.1, отличающийся тем, что лебедочный механизм снабжен электромагнитной муфтой, предназначенной только для подъема падающей массы.

4. Источник по п.1, отличающийся тем, что диаметр катушки лебедочного механизма выбирают по формуле Д_к=h/, где h - высота подъема массы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам сейсмической разведки и предназначено для возбуждения продольных волн с помощью падающей массы (груза) при проведении поиска нефтяных, газовых и рудных месторождений.

В сейсмической разведке используются различные устройства для возбуждения сейсмических сигналов энергией падающей массы. Известен, например, источник сейсмических сигналов ударного типа, содержащий транспортное средство с платформой, блок управления, трос, связывающий груз с устройством его подъема и сбрасывания, направляющий шкив с осью, закрепленной на платформе, вертикальную направляющую, выполненную с возможностью движения вдоль продольной оси транспортного средства, устройство перемещения вертикальной направляющей в исходное положение, выполненное в виде гидроцилиндра, подвижную каретку, размещенную в вертикальной направляющей и шарнирно связанную с грузом, причем устройство перемещения вертикальной направляющей в исходное положение снабжено двухзвенным шарнирно-рычажным механизмом, одно звено которого кинематически связано с платформой, а другое - с вертикальной направляющей, а центральный шарнир - со штоком гидроцилиндра, корпус которого шарнирно закреплен на вертикальной направляющей, выполненной в виде шарнирно установленного на платформе маятника с осью подвеса, совмещенной с осью направляющего шкива, при этом источник сейсмических сигналов ударного типа снабжен устройством демпфирования продольных колебаний вертикальной направляющей (АС СССР №1120264, кл. G 01 V 1/147, приоритет от 25.07.83 г., опубл. 23.10.84 г., бюл. №39).

Недостатком известного источника сейсмических сигналов ударного типа является невозможность регулировки энергии удара груза без изменения массы груза или высоты его подъема.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности (прототипом) является устройство для возбуждения упругих волн в грунте на транспортном средстве (см. патент СССР №969180, кл. G 01 V 1/147, приоритет от 20.07.78 г., опубл. 23.10.82 г., бюл. №39), содержащее ударную массу, удлиненный направляющий элемент для управления перемещением массы к мишени, укрепленной на одном из концов направляющего элемента, и средства прерывного удержания массы, укрепленные на направляющем элементе у его второго конца, которое снабжено средствами для переведения направляющего элемента из первого положения, в котором масса может двигаться под действием собственной тяжести от второго конца направляющего элемента мишени, причем мишень в этом первом положении находится в соприкосновении с почвой, во второе положение, в котором масса движется под действием собственной тяжести от первого ко второму концу направляющего элемента и наоборот. Средства для переведения направляющего элемента выполнены в виде системы с жесткой опорой, размещенной на раме транспортного средства и содержат по крайней мере один держатель, соединенный с направляющим элементом и с опорой, и устройство для вращения держателя вокруг некоторой оси вращения. Устройство содержит по крайней мере два элемента крепления, соединенных с направляющим элементом, один из которых выполнен с возможностью поворота относительно оси вращения, а другой - относительно жесткой опоры, причем гидравлические средства содержат домкрат для осуществления поворота второго элемента крепления относительно жесткой опоры.

Недостатком известного устройства для возбуждения упругих колебаний в грунте является невозможность регулирования энергии удара массы о грунт без изменения веса груза или высоты его подъема.

Задачей изобретения является создание такого источника сейсмических сигналов, который позволял бы регулировать энергию удара падающей массы без изменения веса груза и высоты его подъема.

Поставленная задача решается в предлагаемом источнике сейсмических сигналов ударного типа, содержащем транспортное средство с платформой, блок управления, падающую массу, расположенную в направляющей трубе, излучающую плиту, лебедочный механизм, трос, связывающий массу с катушкой лебедочного механизма, в котором на направляющей трубе размещен пусковой ускоритель, камера с выхлопными окнами, фиксирующее устройство для удержания массы в верхнем положении, причем пусковой ускоритель, размещенный на верхнем конце направляющей трубы, включает камеру с поршнем, давление в которой может изменяться, падающая масса размещена в направляющей трубе таким образом, что она зафиксирована в верхнем положении и при этом герметично запирает выхлопное отверстие, выполненное в поршне камеры пускового ускорителя. Для изменения давления в камере пускового ускорителя он снабжен баллоном сжатого газа или компрессором с ресивером и системой управления, включающей регулятор давления с манометром, впускной клапан с электроуправлением и обратный клапан. Источник сейсмических сигналов содержит электромагнитную муфту, предназначенную только для подъема падающей массы. Диаметр катушки лебедочного механизма определяют по формуле: Д_к=h/, где h - высота подъема массы.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в создании источника сейсмических сигналов ударного типа, в котором обеспечивается возможность изменения (регулирования) энергии удара падающей массы путем введения пускового ускорителя, который обеспечивает разгон массы за короткий промежуток времени до заданной скорости, значительно превышающей скорость ее свободного падения при небольшой и стабильной высоте подъема массы.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид источника сейсмических сигналов на транспортной базе, на фиг.2 - продольный разрез устройства по А-А, на фиг.3 в увеличенном масштабе показан механизм фиксации падающей массы с помощью шариков, на фиг.4 показано положение шариков при падении массы.

Источник сейсмических сигналов ударного типа (фиг.1) включает в себя транспортное средство, например автомобиль с платформой 1, на которой установлен электроприводной лебедочный механизм 2 с электромагнитной муфтой 26 для подъема массы 3 (фиг.2), мишень (излучающую плиту) 27, трос 4, связывающий массу 3 через блоки 5 с катушкой 25 лебедочного механизма 2, и направляющую трубу 6 с продольными пазами 23. На трубе 6 размещены: пусковой ускоритель 7 для придания заданной начальной скорости массе 3, камера с выхлопными окнами 8, фиксирующее устройство 9 для удержания массы 3 в верхнем положении, электромагниты 10 для управления фиксирующим устройством 9. Пусковой ускоритель 7 может быть выполнен пневматическим. В этом случае ускоритель 7 представляет собой камеру 11 с поршнем 12, в центре которого расположено выхлопное отверстие 13, герметично закрытое верхним концом массы 3. Фиксация массы 3 (фиг.3 и 4) в трубе 6 осуществляется посредством шариков 14, подпружиненной передвижной муфты 15 с выточкой 29, кольца 16 с ограниченным ходом от действия пружин 17 и выточки 28 на массе 3.

Для создания в камере 11 заданного давления источник сейсмических сигналов содержит блок энергопитания, например баллон 18 сжатого газа (азота) или компрессор с ресивером, регулятор давления 19, манометр 20, впускной клапан 21 с электромагнитным управлением и обратный клапан 22. В теле падающей массы 3 закреплены штыри 24, перемещающиеся в пазах 23 и соединенные через тросы 4 и блоки 5 с катушкой 25 лебедочного механизма 2. Катушка 25 лебедочного механизма имеет диаметр, определяемый по формуле: Д_к =h/, где h - высота подъема массы. Такой диаметр катушки 25 лебедочного механизма 2 позволяет максимально снизить вес и инерцию, ее вращения, а также сократить длину троса 4 и уменьшить число оборотов катушки 25 при падении массы 3 или ее подъеме.

Источник сейсмических сигналов работает следующим образом. В транспортном положении масса 3 в направляющей трубе 6 находится в зафиксированном положении, а труба 6, в свою очередь, находится в горизонтальном положении. В точке возбуждения сейсмических сигналов труба 6 устанавливается в вертикальное положение известными механизмами (на чертежах не показаны). Запускается электродвигатель лебедки 2, при этом муфта 26 отключена и катушка 25 не вращается. Регулятором давления 19 устанавливают требуемое расчетное давление. Затем через клапан 21 давление подают в камеру 11 с поршнем 12 через трубопроводную магистраль и обратный клапан 22. После выполнения перечисленных операций сейсмоисточник готов к пуску.

При подаче команды “пуск” от пульта управления срабатывают электромагниты 10 и муфта 15 перемещается вверх. Шарики 14 при этом освобождают массу 3 путем перемещения шариков 14 из выточки 28 в массе 3 в выточку 29 муфты 15. Указанное перемещение шариков 14 происходит за счет того, что центры тяжести шариков смещены на величину L (фиг.3) от внутренней стенки трубы в сторону выточки 29 муфты 15. Под действием потенциальной энергии сжатого газа, заключенного в камере 11, и за время перемещения поршня 12 до упора, масса 3 получает ускорение до заданной скорости, значительно превышающей скорость свободного падения массы 3. Таким образом, скорость массы 3 при подлете к излучающей плите 27 в точке возбуждения будет складываться изначально заданной скорости и скорости свободного падения . Соответственно этому энергия воздействия на точку возбуждения будет определяться формулой:

где V - объем камеры 11, М - масса 3, h - высота подъема массы 3, Р - давление в камере 11. Давление Р в камере 11 может изменяться, следовательно, будет изменяться и скорость падения массы и ее кинетическая энергия. Таким образом, при неизменной массе груза и высоте его падения появляется возможность регулировать энергию удара падающей массы в достаточно широких пределах. По мере перемещения массы 3 по направляющей трубе 6 кольцо 16 под действием пружины 17 переместится вниз и предотвратит выпадение шариков 14 внутрь трубы 6. Как только поршень 12 остановится на упоре (стенке камеры) давление в камере 11 сбрасывается в атмосферу через выхлопное отверстие 13 и окна 8. При перемещении массы 3 вниз трос 4 свободно сматывается с катушки 25 лебедочного механизма 2, так как электромагнитная муфта 26 отключена. После воздействия массы 3 через излучающую плиту 27 на грунт по команде с блока управления или автоматически включается муфта 26 при работающем на подъем электродвигателе лебедочного механизма 2 и масса 3 поднимается вверх до упора, при этом кольцо 16 поднимается, шарики 14 заходят в кольцевую выточку на массе 3, а муфта 15 под действием пружин и собственного веса опустится - произойдет фиксация падающей массы 3, а электромагнитная муфта 26 лебедочного механизма 2 автоматически отключается. Сейсмоисточник готов к следующему пуску.

Изобретение позволяет более эффективно использовать энергию падающей массы и обеспечить высокий сейсмический эффект за счет постоянства силы удара при изменении частоты следования импульсов.