Трансформатор сил и линейных перемещений источника сейсмических сигналов

(19) 4001 Ч 1 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Тольяттинский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР 9 798663, кл. 0 01 Ч 1/133, 1981.Авторское свидетельство СССР У 1141359, кл. 0 01 Ч 1/135, 1985.Авторское свидетельство СССР У 1087933, кл. О 01 Ч 1/133, 1983. (54) ТРАНСФОРМАТОР СИЛИ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ИСТОЧНИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГ- НАЛОВ 57) Изобретение относится к невзрывым наземным и скважинным источникамейсмических сигналов. Цель иэобретеия - повышение сейсмической эффек-. тивности путем расширения частотного спектра генерируемого сигнала и увеличение производительгости путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр. Трансформатор сил и линейных перемещений содержит подвижные друг относительно друга корпус 2, выполненный с ограничителем хода поршня, поршень 1 и излучающую плиту 4, образующие рабочую камеру. Часть объема рабочей камеры заполнена жидкостью, а другая его часть в виде полости 6 изменяемого объема, окруженной слоем 7 теплоизоляционного материала, заполнена газом и сое". динена с устройством регулирования йФ количества газа. В теле корпуса выполнены дренажные отверстия 11, которые соединяют рабочую камеру с внешним резервуаром 12, заполненным жид- С костью, 1 э.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к источникам возбуждения сейсмических сигналов,,Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности путемрасширения частотного. спектра генерируемого сигнала и увеличение производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр, 10а также повышение К 1 Щ.На фиг. 1 приведено предлагаемоеустройство, общий вид; на фиг.2устройство обращенного типа; нафиг.З - скважинный вариант устройства.Устройство (фиг.1) содержит подвижные друг относительно друга поршень 1., корпус 2 с ограничителем 3хода поршня 1 и излучающую плиту 4,образующие рабочую камеру 5. Местасопряжения поршня 1 с корпусом 2,а также излучающей плиты 4 с корпусом 2 герметизированы (не показано).Внутри рабочей камеры 5 размещена 25полость 6 изменяемого объема, выполненная, например, в виде эластичнойкамеры и занимающая часть объема рабочей камеры 5. Стенки полости 6 покрыты поверхностным слоем 7 теплоизоляционного материала и с,помощью газопровода 8, содержащего газовый вентиль 9, соединяются с устройством10 регулирования количества газа.Конструктивное исполнение полости 6изменяемого объема может быть различным (например, полость, образованнаяподвижно сопряженными стаканами, илиполость, образованная при сопряжениицилиндра, заглушенного с одного тор"ца., и поршня, и т,п.), при этом онаможет быть выполнена в теле поршня1, корпуса 2 или излучающей плиты4 со стороны рабочей камеры 5. В теле корпуса 2 выполнены дренажные отверстия 11, имеющие большое гидродинамическое сопротивление и соединяющие рабочую камеру 5 с внешним резервуаром 12, При подготовке к работе рабочую камеру 5 заполняют жидкостью, По мере заполнения рабочей50камеры 5 внешний резервуар 12 такжебудет заполняться жидкостью, поступающей в него из рабочей камеры 5 через дренажные отверстия 11. Подачажидкости в рабочую камеру 5 продолжа 55ется до тех пор, пока поршень 1,удерживаемый весом жидкости внешнегорезервуара 12, находящейся выше уровня нижнего торца поршня 1, не займет свое верхнее положение в месте его сопряжения с корпусом 2 и не упрется в ограничитель 3 хода. При этом полость 6 до подачи в нее газа занимает свой минимальный объем. После этого с помощью устройства 10 регулирования1количества газа при открытом вентиле 9 заполняют полость 6 необходимым количеством газа. При этом объем полос ти 6 увеличивается, а избыточный объем жидкости рабочей камеры 5 удаляется за счет ее перетока из рабочей камеры 5 во внешний резервуар 12 через дренажные отверстия 11, При уменьшении объема полости 6 и умень" шения находящегося в ней количества газа недостающий объем жидкости рабочей камеры 5 добавляется эа счет ее перетока из внешнего, резервуара 2 в рабочую камеру 5 через дренажные отверстия 11. После этого вентиль 9 перекрывается.Устройство работает следующим образом.При перемещении поршня 1 вниз, приводимого в движение силовым или ударным воздействием любого типа привода, в рабочей камере 5, заполненной жидкостью, создается импульс давления. В процессе создания импульса давления ввиду большого гидродинамического сопротивления дренажных отверстий 11 практически исключается переток жидкости из рабочей камеры 5 во внешний резервуар 12, а следовательно, и влияние дренажных отверстий 11 на динамику работы устройства. Давление в рабочей камере 5 воздействует на излучающую плиту 4 и корпус 2, Излучающая плита 4, взаимодействующая с грунтом, возбуждает в нем сейсмический сигнал, частотный спектр которого зависит от длительности импульса давления, определяемой жесткостью ограниченного рабочей камерой 5 объема жидкости с включенной в нее газовой полостью б, которая, в свою очередь, зависит от количества газа в полости 6. Таким образом, изменяя количество газа в полости б изменяемого объема, можно плавно и в широком диапазоне опера- . тивно изменять частотный спектр генерируемых сейсмических сигналов без изменения коэффициента трансформации, которое в ряде случаев ведет к сниже-, нию эффективности работы устройства.При создании импульса давления в рабочей камере 5 заполненная газом полость 6 сжимается, давление газа мо" жет увеличиться в несколько десятков раз, что приводит к значительному нагреву находящегося в ней газа. Так как энергия газа, сжимаемого за счет энергии движения поршня 1, в,процессе силового воздействия на грунт пре образуется в энергию движения излучающей плиты 4, то для увеличения этой преобразовательной энергии, а следовательно, и для увеличения всего КПД преобразования энергии движе ния поршня 1 в энергию движения излучающей плиты 4 путем уменьшения тепловых потерь энергии, вызываемых теплообменом нагреваемого газа с внешней средой, полость 6 окружена 20 слоем 7 из теплоизоляционного материала. Давление в рабочей камере 5, воздействуя на корпус 2, пригруженный инертной массой (не показана), перемещает его вверх. По окончании им пульса давления корпус 2 с инертной массой перемещается вниз и совместно с упругимисилами сжатого грунта воз-. вращает поршень 1 в исходное положение. При этом заполненная газом по лость 6 принимает свой первоначальный объем. Устройство готово для осуществления следующего рабочего цикла.При необходимости увеличения начального давления в жидкости, заполняющей внешний резервуар 12 и рабочую камеру 5, внешний резервуар 12 должен быть выполнен закрытым и соединен с воздушным рессивером начального давления. Необходимость соеди кения внешнего резервуара 12 с рессивером вызывается в этом случае тем, чтобы обеспечить неизменность начального давления при изменении количества газа в полости 6. 45Дренажные отверстия 11 в теле корпуса 2 при наличии ограничителя 3 хода поршня 1 необходимы, так как если исключается воэможность изменения объема жидкости в рабочей камере 5, диапазон изменения количества газа в полости 6, а следовательно, и диапазон регулирования частотного спектра .генерируемого сигнала резко сужаются, поскольку объем полости 6 вследствие практической несжимаемости остается постоянным и изменение количества газа в ней будет происходить только за счет изменения его давления. Кроме того, такое изменение давления,являющегося начальным, будет приводить к тому, что начальные условиясоздания импульса давления будут изменяться при изменении жесткости ограниченного рабочей камерой 5 объемажидкости с включенной в нее газовойполостью 6, а это, в свою очередь,приводит к изменению как эффективнос"ти работы привода поршня 1, так исейсмической эффективности работывсего устройства,На фиг.2 приведена конструкциятрансформатора сил и линейных перемещений обращенного типа. Отличие данной конструкции заключается в том,что корпус жестко соединен с излучающей плитой 4, прилегающей к грунту,дренажные отверстия 11 выполняютсяв теле корпуса 2 в его верхнем основании, а инертной массой (не показана) в отличие от конструкции, представленной на фиг.1, пригружается невесь корпус 2, а верхнее основание.Формирование импульса давления врабочей камере 5 трансформатора нафиг.2 осуществляется при перемещениипоршня 1 вверх, при этом генерирование сейсмического сигнала при взаимодействии излучанйцей плиты 4 с грунтомосуществляется за счет силы давления,действующей на корпус,Устройство может быть примененои в скважинных источниках сейсмических сигналов (фиг.3), воздействующихна забой скважины.Таким образом, описываемое устройство позволяет осуществлять плавнуюрегулировку частотного спектра генерируемого сигнала в широком диапазо"не его изменения без изменения коэффициента трансформации и оперативнопроизводить его настройку на заданныйчастотный спектр, что обеспечиваетвозможность работы устройства в оптимальном режиме для каждого конкретного района работ.Применение теплоизоляционного слоя,окружающего полость, заполненную газом, уменьшает потери энергии, вызываемые теплообменом, и повышает сейсмическую эффективность устройстваза счет увеличения КПД преобразованияэнергии движения поршня в энергиюдвижения излучающей плиты, воздействующей на грунт.Кроме этого, сокращение времейи,требуемого для настройки заданногочастотного спектра генерируемогосигнала, повышает производительностьсейсморазведочных работ.5Формула изобретения 1.Трансформатор сил и линейных перемещений источника сейсмических сигналов, содержащий подвижные друг 1 О относительно друга поршень, корпус, выполненный с ограничителем хода поршня, и излучающую плиту, обра" зующие заполненную жидкостью рабочую камеру, в которой размещена заполненная газом полость с подвижной стенкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения сейсмической эффективности путем расширения частотного спектра генерируемого сигнала и увеличения производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр, заполненная газом полость соединена с устройством дозированной подачи газа, а в теле корпуса выполнены отверстия, соединяющие рабочую камеру с внешним резервуаром, заполненным жидкостью.2,Трасформатор по п.1, о т л и " ч а ю щ и й с я .тем, что, с целью повышения КПД, стенки заполненной газом полости покрыты слоем теплоиэоляционного материала.1383250 ель Н.Чихладе Дидык е Корре СостаТехред А.Тяск дактор С.Пека Тираж,522 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушскаказ 1292/42 одписн 4/ ул. Проектная, 4 енно-полиграфическое предприятие, г. Уж зво 112 Л Л ета СССР рытийая наб., д