Устройство для возбуждения в почве поперечных волн

О П И С А Н И Е 873897ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических РеспубликхК ПАТ ЕН ТУ/2661503/18-25 (23) Приоритет 260675 . (32) 27. 06, 74 С 01 Ч 1/053 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 15. 10. 81(72) Авторы изобретенияИностранцыЖак Шоле и Пьер-Клод Лэйотт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ПОЧВЕ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛНИзобретение относится к подвиж- .ному устройству, позволяющему создавать в почве поперечные звуковыеволны с высокой частотой повторенияимпульсов.В сейсморазведке, в основном,применяют звуковые волны, называемыепродольными; которые распространяются в глубину согласно виду расширения. Можно также использовать звуковые волны, распространяющиеся вглубину согласно виду искажения,которые обычно называют поперечнымиволнами. Различают два типа поперечных волн;поперечные волны, которыесообщают частицам горизонтальное дви"жение, детектируемая составляющаякоторого перпендикулярна вертикальной плоскости, проходящей через сейсмический,профиль, и которые назы Овают волнами 5 Н, и поперечные волны,которые сообщают частицам горизонтальное движение, детектируемая сос-тавляющая которого заключается в вертикальной плоскости, проходящей че-,рез сейсмический профиль, и которыеназывают волнами 5 У,Использование поперечных звуковь 1 хволн представляет особый интерес.Действительно, поперечные волны,имею:зие,при равной. частоте, длину волны, меньшую длины продольных волн, обладают лучшей разделительной способностью. Кроме того, волны 5 Н в некоторых условиях обладают той осо-,бенностью, что не претерпевают пре- образования в присутствии стратиграфических неоднородностей, Записи, получаемые на основе этих волн значительно проще. Совместное использование продольных и поперечных волн позволяет производить определение некоторых физических параметров пород, таких как модуль Юнга, коэффициент Пуассона, модуль жесткости и всестороннего сжатия, знание которых весьма ценно в прикладной геологии в особенности.Известны устройства, позволяющие создавать поперечные волны в почйе, которые относятся в горизонтальным вибраторам, сообщающим горизонтальные возвратно-поступательные движения путем трения о поверхность, к которой они прикладываются 1(.Недостаток этих устройств состоит в том, что импульсы, создаваемые этими вибраторами, имеют большую продолжительность, обычно несколько секунд . В таком случае необходимопроизводить математическое преобразование полученных записей с тем,чтобы привести их к случаю импульсов небольшой продолжительности.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для возбуждения в почве поперечных волн, содержащее элемент-мишень с поверхностью нало.жения на грунт, который снабжен выступающим элементом, массу для нанесения ударов по элементу-мишени и средства для сообщения массе скорости, имеющей составляющую, параллельную поверхности наложения, а также жесткую опору, выполненную с возможностью поворота относительно элемента-мишени 21. 15Недостатком данного устройства является низкое быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается 2 О тем, что в подвижном устройстве,позволяющем создавать в почве поперечные звуковые волны и содержащем элемент-мишень с поверхностью приложения к почве, которая снабжена выступающим элементом, массу для нанесения удара по элементу-мишени, подвижные средства, соединенные с указанной массой для сообщения ей скорости, имеющей составляющую, параллельную поверхности приложения, и направление которой орцентируемо относительно жесткого основания, средства для сообщения скорости масс содержат удлиненный жесткий элемент, на конце которого жестко закреплена масса35 и другой конец которого шарнирно соединен с жесткой опорой, и движущие средства для поворачивания жесткого элемента. Данное расположение выгодно тем, что масса жестко удерживает ся, что позволяет легче ее перемещать, а также точнее ориентировать ее падение в направлении элемента- мишени.При этом жесткая опора содержит платформу и плечо, ориентируемое в вертикальной плоскости и поддерживаемое платформой, причем жесткий элемент выполнен с возможностью поворота на оси, расположенной на плече, при этом движущие средства содержат колесо, установленное на оси,средства для непрерывного жесткого соединения при вращении плеча и колеса, и.систему приведения в действие колеса.55Колесо представляет собой шкив, соединенный с системой приведения в действие посредством ременной передачи.При этом колесо является зубчатым, 6 О причем система приведения в действие содержит зубчатую рейку, жестко связанную с силовым цилиндром, средства удерживания зубчатой рейки в контакте с указанным зубчатым колесом и другую установленную на платформе массу, снабженную магнитной системой периодического действия, предназначенной для поддержания указанной массы.Средства для сообщения массе определенной амплитудной скорости жестко связаны с транспортным средством.Элемент-мишень поддерживается двумя плечами, жестко связанными одним из своих концов с транспортным средством и взаимодействующими с движущими средствами для поворачивания элемента-мишени между положением контакта с землей и положением отвода.При этом устройство содержит средства для приложения к массе и элементу-мишени усилия, одинаково направленного с силой тяжести.На фиг. 1 и 2 схематически представлен первый вариант органов управления и приводных средств предлагаемого устройства; на фиг. 3 - то же, второй вариант; на фиг, 4 - то же, третий вариант; на фиг. 5 - то же, четвертый вариант.Первый вариант устройства (фиг.1 и 2) содержит элемент-опору 1,жестко связанную с платформой 2, и несущую ось 3, вокруг которой шарнирно поворачивается удлиненный элемент 4, содержащий два пар"ллельных плеча, жестко связанных одно с другим, Между концами плеч элемента 4, противоположных оси 3, закреплена шарнирная ось 5. Жесткое плечо б, несущее массу 7 на одном из своих концов, может поворачиваться вокруг оси 5 на другом своем конце, На этой же оси 5 наса- жено со шпонкой колесо 8, которое может быть жестко связано с плечом б посредством съемной чеки 9. Жесткий кожух 10, снабженный удлинением 11, может поворачиваться вокруг оси 5 и быть жестко связанным с удлиненным элементом посредством съемной чеки 12, Колесо 8 жестко связано со шкивом, приводимым во вращение лебедкой 13, снабженной двигателем 14, Движение лебедки передается на шкив, жестко связанный с колесом 8 при посредничестве, например, нескольких клиновых ремней 15. На конца удлинения 11 закреплен электромагнит 16.Плечо б снабжено плитой 17, предназначенной для опоры на поверхность электромагнита. Силовой цилиндр 18,корпус которого жестко связан с платформой 2 и шток которого жестко связан с удлиненным элементом 4, позволяет регулировать высоту шарнирной оси 5 для того, чтобы масса в конце своего падения ударяла по одной из ударных поверхностей 19 элемента-мишени.Силовыецилиндры 20, жестко связанные с шасси грузовика, могут быть предусмотрены для стабилизации платформы 2 при работе устройства.Когда масса находится в нижнем положении, плечо б жестко связано сколесом 8 и двигатель 14 вращает егодо того момента, когда плита 17 войдет в контакт с электромагнитом.Затем электромагнит приводят в действие для того, чтобы жестко связатьплечо 6 и удлинение 11 кожуха. Длятого, чтобы устройство могло бытьэтключено прерыванием питания электромагнита, достаточно удалить чеку 9.Чеки 9 и 12 могут устанавливаться всвоих гнездах или удаляться из нихпосредством механических, электромеханических или пневматическихсредств известного типа, В кожухе10 может быть предусмотрено несколько гнезд для чеки 12 с тем,чтобы регулировать положение электромагнитаи таким образом изменять высоту падения массы 7. При окончании операций чека 12 удаляется таким образом,чтобы отсоединить кожух 10 элемента4 и допустить поворот плеча 6 до положения отвода (фиг,2), при котороммасса 7, жестко связанная с плечом6, покоится на элементе-опоре 1. 10 15 20 Вариант устройства (фиг,3) содержит наклонную крановую мачту 21, способную поворачиваться в вертикальной плоскости вокруг оси 22, жестко связанной с платформой 2. Верхняячасть мачты крана выполнена в видевилки, ветви которой жестко связаныс поперечной осью 23, Плечо 24 можетповорачиваться вокруг оси 23. Конец этого плеча соединен с массой 7 посредством блока 25, выполненного из упругого материала, Плечо 24 по другую сторону оси 23 относительно массы 7 содержит удлинение 26, на конце которого находится плита 27.На мачте крана закреплен электромагнит28, снабженный поверхностью приложения для плиты 27, Шкив 29 расположен на оси 23 и может. на ней поворачиваться. Он приводится во вращение лебедкой 30, приводимой в действие двигателем 31, Плечо 24 приводится во вращение шкивом 29 посредством съемной системы жесткого соединения, аналогичной системе, изображеннойна фиг.1. Движение лебедки 30 передается шкиву 29 посредством, например, нескольких клиновых ремней 32. Наклон крановой мачты 21 определяется для того, чтобы ось вращения23 находилась вертикально над ударной поверхностью 19 элемента-мишени. Силовой цилиндр 20 позволяет регулировать длину плеча. 24 по высоте оси 23 относительно земли. Действие данного устройства (фиг.3) аналогично изображенному на фиг.1 и 2. Вращение шкива 29 под действием двигателя 31 приводит во вращательное движение плечо 24 и поднимает груз до положения, при котором плита 27 упирается в поверхность приложе ния электромагнита. Затем плечо от 303540505560 соединяется от шкива и устройствоготово к работе.В варианте устройства (Фиг.4).крановая мачта 33 может поворачиватьсявокруг оси, жестко связанной с платформой 2, под действием силового цилиндра 34, Ось 35 поддерживаетсяконцом крановой мачты 33. Зубчатоеколесо 36 и плечо 37, поддерживающее на своем конце массу, расположены на оси 35. Картер 38 расположен рядом с зубчатым колесом и можетповорачиваться вокруг оси 35, Зубчатая рейка 39, жестко связаннаяодним из своих концовсо штокомсилового цилиндра 40, сцепляется сзубчатым колесом 36 и удерживаетсяв зацеплении, опираясь на канавку,.устроенную внутри картера 3 Ю. Устройство содержит другую крановую мачту 41, в конце которой закрепленэлектромагнит 42. Масса содержит металлическую поверхность 43, котораяпримыкает к поверхности электромаг-. нита, когда масса находится в верхнем положении. Зубчатое колесо 36 жестко связано с осью 35, и плечо37, поддерживающее молот, может быть жестко .связано с этим зубчатым колесом съемным элементом жесткого соединения 44, Когда зубчатое колесо 36 и плечо 37 жестко связаны между собой, то управляют силовым цилиндром 40 для того, чтобы зубчатая рейка 39 поворачивала массу до верхнего положения, где она может удерживаться электромагнитом 42. Затем зубчатое колесо отсоединяется от плеча 37 и тогда устройство может быть приведено в действие.В варианте устройства (фиг.5) органы управления и приводные средства массы содержат два параллельных плеча 45, жестко связанных одно с другим. На одном из своих концов они могут поворачиваться на оси 46, жестко связанной с платформой 2. На другом из своих концов они поддерживают ось, на которой могут поворачиваться два плеча 47, жестко связанные одно с другим и поддерживающие на одном из своих концов ось, на которой могут поворачиваться два плеча 48, также жестко связанные одно с другим, Масса 7 жестко связана с плечами 48 на одном из их концов. Плечи 45, 47 и 48 прикреплены соответственно к концам силовых цилиндров 49-51, перемещающихся в корпусах силовых цилиндров 52-54, соответственно закрепленных на платформе 2 и на плечах 45 и 47.Система шарнирных плеч регулируется для того, чтобы в нижнем положении масса находилась напротив одной из ударных поверхностей 19. Затем силовой цилиндр 50-43, например, приводится в действие с тем, чтобы повернуть плечо 47 и привести массу вверхнее положение. Затем этот же силовой цилиндр приводится в действие в обратном направлении таким образом, чтобы сообщить массе 7 усилие, результат которого слагается с усилием, вызываемым действием силы тяжести.В предлагаемом устройстве можно изменять число плеч, управляющих массой и заменять систему силовых цилиндров любым устройством, позволяющим сообщать массе импульс, действие которого слагается с силой тяжести.При любом варианте осуществления данное устройство готово, за счет своей мобильности и быстроты приведения в действие,к быстрому чередованию фвыстрелов" в последовательно выбираемых местах изучаемого сейсмического профиля. Устройство позволяет получить значительную экономию времени и рабочей силы.формула изобретения1. Устройство для возбуждения в почве поперечных волн, содержащее элемент-мишень с поверхностью приложения к почве, которая снабжена выступающим элементом, массу для нанесения удара по элементу-мишени и средства для сообщения массе скорости, имеющей составляющую,параллельную поверхности приложения,а также жесткую опору, имеющую возможность поворачиваться относительно элемента-мишени, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства, средства для сообщения скорости массе содержат удлиненный жесткий элемент, на конце которого жесткозакреплена масса и другой конец которого шарнирно соединен с жесткой опорой, и движущие средства для поворачивания жесткого элемента.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что жесткая опора содержит платформу и плечо, .ориентйруемое в вертикальной плоскости и,поддерживаемое платформой, причем жесткий элемент выполнен с воэможностью поворота на оси,расположенной на плече, при этом движущие средства содержат колесо, установленное на оси, средства для непрерывного жесткого соединения при вращении плеча и колеса, и систему приведения в действие колеса.3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что колесопредставляет собой шкив, соединенныйс системой приведения в действиеПосредством ременной передачи.4. Устройство по п.2, о т л но ч а ю щ е е с я тем, что колесоявляется зубчатым, причем системаприведения в действие содержит зубчатую рейку, жестко связанную с силовым цилиндром, средства удерживания5 зубчатой рейки в контакте с указанным зубчатым колесом и другую установленную на платформе массу, снабженную магнитной системой периодического действия, предназначенной для2 О поддержания указанной массы.5. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что средства длясообщения массе скорости жестко свя.заны с транспортным средством.б, Устройство по п.5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что элементмишень поддерживается двумя плечами, жестко связанными одним из своихконцов с транспортным средством ивзаимодействующими с движущими средствами для поворачивания элементамишени между положением контакта сземлей и положением отвода,7, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно содержит средства для приложения к массеусилия, одинаково направленного ссилой тяжести.8. Устройство по п.5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно со 40 держит средства приложения к элементу-мишени усилия, одинаково направленного с силой тяжести.Источники информации,принятые во.внимание при экспертизе1. Патент США Р 2740488,кл. 181-121, опублик. 1956.2. Бродов Л.Ю. Вопросы методикив сейсмическом методе поперечныхволн. Дисс. на соиск. учен. степениО канд. техн. наук. М., ВНИИГеофизика,19 б 9, с. 32-33, 39 (прототип).873897 оставитель Н. Городехред А.Савка чевКорректор Г. Ога Н. Минко да Тираж 735 По ВНИИПИ Государственного комитетпо делам иэобретений и открыт 035, Москва, Ж, Раушская наб э 9098/89 исноеСССР д П "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,4 филиал