виброимпульсный источник энергии
Классы МПК: | G01V1/155 с использованием масс, движущихся возвратно-поступательно |
Автор(ы): | Крауиньш П.Я. (RU), Смайлов С.А. (RU), Иоппа А.В. (RU), Мойзес Б.Б. (RU), Воронько И.В. (RU) |
Патентообладатель(и): | Томский политехнический университет (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-03-28 публикация патента:
20.11.2004 |
Использование: в геофизической технике для создания виброимпульсного воздействия на поверхность грунта. Технический результат: упрощение конструкции и повышение частоты импульсного воздействия на грунт. Сущность: источник включает опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижима, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления, управляемый гидроаппарат. Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления. Управляемый гидроаппарат имеет возможность связывать в фиксированный момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего положения, нижние упругие трубчатые оболочки с баком. 3 ил.
![виброимпульсный источник энергии, патент № 2240582](/images/patents/228/2240582/2240582.jpg)
![виброимпульсный источник энергии, патент № 2240582](/images/patents/228/2240582/2240582-2.jpg)
![виброимпульсный источник энергии, патент № 2240582](/images/patents/228/2240582/2240582-3.jpg)
Формула изобретения
Виброимпульсный источник энергии, содержащий опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижима, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления, управляемый гидроаппарат, причем верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления, а управляемый гидроаппарат имеет возможность связывать в фиксированный момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего максимального значения амплитуды колебаний, нижние упругие трубчатые оболочки с баком.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к геофизической технике для генерирования виброимпульсного сигнала и используется для динамического нагружения грунта.
В геофизической технике для возбуждения виброимпульсного сигнала находят применение различные невзрывные источники.
Известен сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний (Патент РФ №2071090, БИ №36, 1996).
Вибратор включает исполнительный механизм и датчик, связанный через автоматический регулируемый усилитель с устройством сравнения, и задающее устройство. Гидрообъемный генератор состоит из корпуса и двух блоков цилиндров с поршнями, которые кинематически связаны с кулачками, установленными на входном валу и создающими знакопеременный поток в полостях исполнительного механизма. Блоки цилиндров установлены с возможностью поворота относительно корпуса, друг относительно друга и приводного вала.
К недостаткам вибратора относится сложность создания ударного воздействия на грунт.
Известен виброимпульсный источник сейсмических сигналов (Патент РФ №2171479, БИ №21, 2001), включающий груз, расположенный в корпусе, упоры для фиксации груза в начальном положении. Источник включает устройство управления упорами, связанное с гидравлической системой, излучающую плиту и подвижную массу на предварительно сдеформированных упругих трубчатых элементах, сообщающихся с генератором колебаний. На подвижной массе расположен цилиндр-толкатель, связанный с гидропневмоаккумулятором, который служит и для возврата груза в исходное положение.
Основным недостатком виброимпульсного источника является сложность системы управления упорами при создании импульсного воздействия.
Близким по технической сущности является источник сейсмических сигналов (А.с. №1548760, БИ № 9, 1990).
Источник содержит транспортное средство, опорную плиту, возбудитель вибрации, который включает гидроцилиндр с поршнем и инерционной массой, раму, соединяющую возбудитель вибрации с опорной плитой, узел виброизоляции транспортного средства и систему питания с аккумулятором и обратным клапаном. Причем в торцах поршня выполнены расточки, в которых установлены плунжеры, контактирующие с крышками, жестко соединенными с торцами гидроцилиндра, а рама соединена с поршнями через отверстия в гидроцилиндре. Одна полость, образованная гидроцилиндром, торцем поршня и глухой крышкой, соединена с системой питания линией, в которой дополнительно установлены аккумулятор и управляемый обратный клапан, а другая полость выполнена незамкнутой.
Основными недостатками источника являются сложность конструкции и пониженный коэффициент полезного действия из-за использования гидроусилителя в системе питания.
Задача изобретения - упрощение конструкции источника и повышение частоты импульсного воздействия на грунт для повышения вероятности обнаружения полезных ископаемых.
Поставленная задача достигается тем, что виброимпульсный источник энергии включает опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижима, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления и управляемый гидроаппарат.
Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидроообъемного генератора и источником среднего давления.
Управляемый гидроаппарат может связывать в фиксированный момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего максимального значения амплитуды колебаний, нижние упругие трубчатые оболочки с баком.
На фиг.1 изображен виброимпульсный источник энергии; на фиг.2 - осциллограмма смещения подвижной массы; на фиг.3 - осциллограмма воздействия на опорную плиту.
Виброимпульсный источник энергии состоит из опорной плиты 1, подвижной массы 2, установленной на упругих трубчатых оболочках 3 с помощью прижима 4. Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки 3 соединены с полостями гидрообъемного генератора 5, соединенного с системой питания 6, а полости, образованные упругими трубчатыми оболочками 3, также соединены с источником среднего давления 7. Одна из полостей гидрообъемного генератора 5, связанная с нижними упругими трубчатыми оболочками, может соединяться в фиксированный момент времени через управляемый гидроаппарат 8 с баком 9.
Подвижная масса 2 установлена на упругих трубчатых оболочках относительно опорной плиты на расстоянии .
Виброимпульсный источник энергии работает следующим образом.
Опорная плита 1 с подвижной массой 2, упругими трубчатыми оболочками 3 и прижимом 4 устанавливается в нужной точке на поверхность грунта. В упругие трубчатые оболочки, образующие верхнюю и нижнюю полости, подается давление Р0 от источника среднего давления 7. Включается система питания 6, которая вращает вал гидрообъемного генератора 5. Последний возбуждает знакопеременный объем в верхних и нижних упругих трубчатых оболочках, при этом в них изменяется давление относительно Р0. Среднее давление Р0 необходимо для создания начального воздействия F0 (фиг.3) через опорную плиту. Например, при подаче некоторого объема жидкости в верхние упругие трубчатые оболочки такой же объем забирается из нижних упругих трубчатых оболочек. При этом подвижная масса 2 движется вниз, а в следующую половину привода - вверх с некоторой амплитудой x0. Управляющий гидроаппарат 8 при этом разрывает связь нижних упругих трубчатых оболочек с баком 9.
Величина зазора выбирается из условия, что
>х 0. Колебания подвижной массы 2 показаны на фиг.2.
В фиксированный момент времени 1, когда подвижная масса переходит верхнее максимальное значение амплитуды колебаний x0, подается сигнал на управляющий гидроаппарат 8, который соединяет нижние упругие трубчатые оболочки с баком 9. При этом давление в них становится близким к нулю. Подвижная масса 2 движется с ускорением вниз и ударно воздействует на опорную плиту, формируя тем самым импульс силы F(t) на грунт. Осциллограмма воздействия показана на фиг.3.
После удара управляющий гидроаппарат 8 разрывает связь нижних упругих трубчатых оболочек с баком, и они связываются с гидрообъемным генератором. Виброимпульсный источник энергии снова излучает колебания на грунт через опорную плиту с заданной частотой и амплитудой смещения подвижной массы х0<.
При подаче сигнала на управляющий гидроаппарат, в фиксируемый момент времени, процесс повторяется.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет упростить конструкции виброимпульсного источника энергии и уменьшить время периода между импульсами за счет простого управляющего гидроаппарата. Это позволяет увеличить усилие воздействия на грунт, а значит, повысить вероятность обнаружения полезных ископаемых.
Класс G01V1/155 с использованием масс, движущихся возвратно-поступательно