Трансформатор сил и линейных пере-мещений источника сейсмических сиг-налов

Союз Советскик Соцналистических Распублнк(22) Заявлено 220878 21 26577 б 0/18-25с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликовано 2303.81. Бюллетень ИВ 11Дата опубликования описания 230 381 Р 1 М з С 01 Ч 1/133 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(71) Заявитель Тольяттинский политехнический институт(54 ) ТРАНСФОРМАТОР СИЛ И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕИЕЩЕНИЙ ИСТОЧНИКА СЕЙСЫ 1 ЧЕСКИХ СИГНАЛОВИзобретение относится к устройст-вам для изменения (регулирования) коэффициента трансформации источниковсейсмических сигналов с гидравлическим трансформатором сил и линейныхперемещений,По основному авт. св. Р 559203 из -вестен трансформатор сил и линейныхперемещений источника сейсмическихсигналов, содержащий заполненныйжидкостью герметический бак, основание которого герметично закрыто упругой мембраной, и который снабженжесткими кольцами различного диаметра, установленными с внешней стороны 15упругой мембраны.Применение съемных жестких колецразличного диаметра позволяет изменять активную площадь упругой мембраны и тем самым регулировать коэффициент трансформации п=5 я/5 и,где 5 я - радиальное сечение якоря,5 м - активная площадь мембраны, и регулировать параметры сейсмических сигналов, возбуждаемые источником 1,1) .Однако с увеличением коэффициентатрансформации уменьшается площадь контакта мембраны или подвижных колецисточника с излучающей плитой (еслиона имеется) или с грунтом. При кали- З 0 чии плиты это приводит к неравномерности распределения нагрузки (давлений) по поверхности плиты.Сосредоточение механических сил, развиваемых источником, на малой площади плиты, приводит к ее упругой деформации, что обуславливает колебания центра плиты и ее периферии в разных фазах, и, как следствие, ухудшение Формы и качества сейсмического КПД и эффективности источника в целом. При отсутствии излучающей плиты уменьшение площади контакта колец или мембраны с грунтом приводит к сосредоточению усилий на меньшей площади грунта, что может вызвать не- упругие деформации грунта, снижение сейсмического КПД источника, а следовательно, нарушение идентичности излучаемого сигнала и снижение сейсмической эффективности источника вообще. Цель изобретения - повьыение качества идентичности излучаемого источником сейсмических волн сигнала и КПД путем обеспечения равномерного распределения нагрузки по всей площади излучакщей плиты при различных значениях коэффициента трансформации, 815 б 96Поставленная цель достигается тем, что источник снабжен ступенчатым стаканом, обращенным основанием в сторону земяи, а веригиной - в сторону мембраны и контактирующим с мембраной, каждое кольцо расположено на одной иэ ступенек стакана друг над другом, а число колец равно числу ступенек, причем кольца на ступеньках выполнены подвижными относительно корпуса бака, стакана и соседних подвиж- О ных колец, а внешний диаметр меньшего кольца больше внутреннего диаметра соседнего большего кольца.Кроме того, основание стакана жестко соединено с излучающей плитой.На фиг. 1 показан трансформатор 5 сил и линейных перемещений вместе с источником сейсмических сигналов с коэффициентом трансформации и; на фиг. 2 - трансформатор с коэффициен.том трансформации п(п)п); на 20 фиг. 3 - трансформатор с коэффициентом трансформации п (пз (п.) .В жестком герметическом корпусе 1 бака, заполненном жидкостью 2, расположен преобразователь энергии - источ-ц 5 ник механических сил, представленный поршнем 3 и цилиндром 4, Корпус погружен инертной массой 5, Верхнее основание бака герметично закрыто крышкой б и корпусом 7 ресивера, Поршень и цилиндр составляет гидравлическую пару, составляющие по аналогии с электрическим трансформатором первичную сторону гидравлического трансформатора сил и линейных перемещений. К нижнему основанию корпуса 1 герметично закреплена, например, посредством болтового соединения и прижимного базового кольца 8 упругая мембрана 9. Несъемные кольца 10 и 11 свободно посажены одно над другим на ступень ки полого ступенчатого стакана 12, обращенного основанием н сторону земли, а вершиной - в сторону мембраны 9. Число ступеней стакана равно числу жестких колец. Кольца выполнены подвижными относительно корпуса бака, стакана и друг друга, Каждое кольцо расположено на ступеньке стакана подвижно. Причем внешний диаметр меньшего кольца больше внутреннего диа.метра соседнего большего кольца. Число колец и ступеней стакана определяется необходимым диапазоном регулирования коэффициента трансформации источника.Рабочий зазор л Ь, т.е. амплитуда перемещения между каждым верхним и соседним нижним подвижными кольцами, ограничен максимальным допустимым перемещением корпуса бака относительно излучающей плиты или поверхности О земли. Стакан 12 установлен на излучающей плите 13. Между базовым кольцом 8 и плитой 13 расположено разъемное кольцо 14. Источник с плитой установлены на поверхности грунта 15. Я Нижнее основание корпуса 1 с кольцами 10 и 11 и стаканом 12 представляют вторичную сторону гидравлического трансформатора сил и линейных перемещений,Устройство работает следующим образом.При срабатывании источника поршень 3 перемещается вниз и создаетв герметическом корпусе бака избыточное давление. На излучающую плиту 13,кольца.10 и 11, стакан 12 и грунт 15действует механическая сила Е, Эта сила обуславливает перемещение корпуса 1 с кольцом 10 и инертной массой5 относительно грунта вверх на высоту, не более размера ли рабочего зазора между кольцами. При этом плита13 перемещается вниз, вызывая деформацию грунта 15. Деформация обусловливает распространение вглубь землисейсмических волн и при прочих равных условиях зависит от коэффициента трансформации, определяемого всвою очередь плотностью грунта. Известно, что на грунтах малой плотности значение коэффициента трансформации, определяемое отношением П=5 ч/5 м(где бч - сечение якоря, 5 м - активная площадь мембраны, равная площади подвижных колец ), необходимо увеличивать, а на грунтах высокой плотности - наоборот уменьшать.Активная площадь мембраны 9 источника - это площадь, через которуюна плиту 13 передается усилие отисточника, т.е. это площадь мембраны,контактирующая с подвижными кольцамичерез которые от поршня через жидкостьпередаются усилия и деформации (перемещения) .Для увеличения коэффициента трансформации в конструкции трансформаторасил и перемещений герметичный бак 1с базовым кольцом 8 поднимается подьемчым устройством относительно поверхности земли (или излучакщей плиты )на высоту й и и фиксируется в такомположении, например разъемным кольцом 14, толщиной Ь + 6 И, При этом нижнее несъемное жесткое кольцо 11 опирается на кольцо 10 и также становится неподвижным относительно элементов 1, 8, 9 и 10. В результате активная площадь мембраны, теперь уже определяемая площадью ее контакта свершиной стакана 12 и верхнего кольца 11, становится меньше, а коэффициент трансформации - большеДля уменьшения коэффициента трансформации корпус 1 с базовым кольцом8 опускается относительно поверхности земли 15 на расстояние аЬ ификсируется в таком положении установкой корпуса 1 источника через базовое кольцо 8 на плиту 13 (предварительно кольцо 14 толщиной Ь=ДЬ убирается), В этом случае активная площадь мембраны, равная площади контакта мембраны 9 со стаканом 12 и кольцами 10 и 12, увеличивается, а коэф-, фициент трансформации уменьшается.Максимальное значение коэффициента трансформации ограничивается пло- . щадью (диаметром) вершины ступенчатого стакана 12, а его минимальное значение " площадью (внутренним диаметром) отверстия базового кольца 8.Фиксация в определенном положении инертной массы корпуса источника относительно подвижных колец, излучающей плиты и поверхности земли достигается путем использования подъемного устройства, способного удерживать источник с инертной массой в фиксируемом положении (в этом случае не обходимость в кольце 14 отпадает), или сменных разъемных колец 14 различной толщины Ьк. В последнем случае при увеличении коэффициента трансформации (при поднятии источника от О носительно плиты) разъемное кольцо 14 меняется на кольцо, толщиной на величину ди превышающую прежнюю тОлщину кольца 14. При этом источник в рабочем положении опирается через базовое кольцо 8 на кольцо 14. При умень 25 шенин же коэффициента трансформации (при опускании источника относительно плиты), наоборот, разъемное кольцо 14 заменяется на кольцо, толщиной на дЬ меньше прежней толщины кольца.Эффективность источника с предлагаемым трансформатором сил и линейных перемещений выше, чем у известного, так как практически исключены затраты физического труда при изменении коэФфициента трансформации (посколь- . ку процесс изменения коэффициента трандформации механизирован), а время, затрачиваемое на изменение коэфФициента трансформации значительно меньше за счет исключения времени на снятие и закрепление сменных жестких колец. Кроме того, при любом коэффициенте трансформации удельные нагрузки одинаковы по всей площади контакта излучающей плиты с грунтом, что исключает деформацию плиты (особенно на периферии).Формула изобретения1. Трансформатор сил и линейных перемещений источника сейсмических сигналов по авт. св, Р 559203, о т " л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения идентичности излучаемого источником сигнала и КПД путем обеспечения равномерного распределения нагрузки по всей площади излучающей плиты при различных значениях коэффициента трансформации, он снабжен ступенчатым стаканом, обращенным основанием в сторону земли, а вершиной - в сторону мембраны и контактирунюцим с мембраной, каядое .кольцо рас положено на одной из ступенек стакана друг над другом, а число колец рав" но числу ступенек, причем кольца на ступеньках выполнены подвижными относительно корпуса бака, Стакана и соседних подвижных колец, а внешний диаметр меньшего кольца бопьше внутреннего диаметра соседнего большего кольца.2. Трансформатор по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что осноЪание стакана жестко соединено с излу" чающей плитой.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 559203, кл. С 01 У 1/04, 19 75.815696 Составитель Л. СолодиловРедактор Г. Кацалап Техред Ж. Кастелевич Корректор С.тавтттееэе ве омак иал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4 Заказ 1031/77 ВНИИ и 113035, Тир осуда елам и ва, Ж