Спосіб та пристрій для збудження сейсмічних хвиль

Номер патенту: 57841

Опубліковано: 15.07.2003

Автори: Пігнастій Сергій Сергійович, Роман Володимир Іванович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб збудження сейсмічних хвиль з використанням електромеханічного перетворювача, який має активну та реактивну частини, установлені з можливістю обертання однієї відносно одної, що включає формування і подачу електричного імпульсу на обмотки перетворювача, передачу силової дії на досліджуване середовище за допомогою механічно зв'язаної з ним активної частини, який відрізняється тим, що активну і реактивну частини установлюють одна відносно одної в початкове положення, відповідне початковій індуктивності перетворювача, яка перевищує її мінімальне значення, здійснюють обертання активної частини і одночасно силову дію на середовище шляхом подавання електричного імпульсу на обмотки перетворювача, причому тривалість дії імпульсу електричного струму установлюють меншою або рівною тривалості зміни індуктивності перетворювача від початкової до максимальної величини в процесі обертання.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що між активною і реактивною частинами попередньо створюють статичне зусилля.

3. Пристрій для збудження сейсмічних хвиль, який має опорну плиту, електромеханічний перетворювач з активною та реактивною частинами, платформу, трансформатор сил і лінійних переміщень, який відрізняється тим, що електромеханічний перетворювач виконаний у вигляді електродвигуна з обертальною активною частиною, а трансформатор сил і лінійних переміщень виконаний у вигляді важільно-шарнірного механізму, який складається з важеля, що жорстко закріплений на активній частині, і шатуна, що шарнірно закріплений на важелі і опорній плиті.

4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що між платформою і опорною плитою установлені пружини.

5. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що у нього уведені пружини, які з'єднані з елементами важільно-шарнірного механізму.

6. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що у ньому установлені принаймні два перетворювачі із важільно-шарнірними механізмами на спільній платформі.

Текст

1 Спосіб збудження сейсмічних хвиль з використанням електромеханічного перетворювача, який має активну та реактивну частини, установлені з можливістю обертання однієї відносно одної, що включає формування і подачу електричного імпульсу на обмотки перетворювача, передачу силової дії на досліджуване середовище за допомогою механічно зв'язаної з ним активної частини, який відрізняється тим, що активну і реактивну частини установлюють одна відносно одної в початкове положення, відповідне початковій індуктивності перетворювача, яка перевищує и мінімальне значення, здійснюють обертання активної частини і одночасно силову дію на середовище шляхом подавання електричного імпульсу на обмотки перетворювача, причому тривалість дії Запропонований винахід відноситься до галузі геофізики і може бути використаний для збудження пружних хвиль при сейсмічних дослідженнях Відомий спосіб збудження сейсмічних хвиль, який ґрунтується на електромагнітному прискоренні тягаря, що падає, який виготовлений з магнітного матеріалу і рухається уздовж направляючих у колоні, зробленій із немагнітного матеріалу, при цьому після звільнення для вільного падіння тягар прискорюється за допомогою електромагнітів, які розташовані уздовж колони, і автоматично повертається у верхнє положення після удару по землі [1] імпульсу електричного струму установлюють меншою або рівною тривалості зміни індуктивності перетворювача від початкової до максимальної величини в процесі обертання 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що між активною і реактивною частинами попередньо створюють статичне зусилля 3 Пристрій для збудження сейсмічних хвиль, який має опорну плиту, електромеханічний перетворювач з активною та реактивною частинами, платформу, трансформатор сил і ЛІНІЙНИХ переміщень, який відрізняється тим, що електромеханічний перетворювач виконаний у вигляді електродвигуна 3 обертальною активною частиною, а трансформатор сил і ЛІНІЙНИХ переміщень виконаний у вигляді важільно-шарнірного механізму, який складається з важеля, що жорстко закріплений на активній частині, і шатуна, що шарнірно закріплений на важелі і опорній плиті 4 Пристрій за п 3, який відрізняється тим, що між платформою і опорною плитою установлені пружини 5 Пристрій за п 3, який відрізняється тим, що у нього уведені пружини, які з'єднані з елементами важільно-шарнірного механізму 6 Пристрій за п 3, який відрізняється тим, що у ньому установлені принаймні два перетворювачі із важільно-шарнірними механізмами на СПІЛЬНІЙ платформі Недоліками способу є невисокі точність синхронізації і частота повторення силових імпульсів Відомий спосіб створення механічних коливань, який складається з формування електричного імпульсу та передачі його на електромеханічний, наприклад, електродинамічний перетворювач, в якому здійснюють пряме електродинамічне перетворення електричного імпульсу в імпульс сили, прикладений між об'єктом та розташованою над ним інертною масою, при цьому імпульс сили утворюється в момент проходження електричного імпульсу [2] Недоліками цього способу є недостатньо ви О 00 ю 57841 сока сила дм на грунт та невисокий ККД в зв'язку з втратами енергії в перетворювачі, зумовленими необхідністю формування електричного імпульсу, тривалість якого повинна бути не меншою необхідної тривалості імпульсу сили Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб збудження сейсмічних хвиль з використанням електромеханічного перетворювача, що має активну і реактивну частини і обмотку управління рухом реактивної частини, який складається зі створення запасу кінетичної енергії в реактивній частині перетворювача і передачі силової дії на досліджуване середовище за допомогою механічно зв'язаної з ним активної частини при подачі електричного імпульсу на обмотку управління, при цьому активну і реактивну частини установлюють з можливістю обертання однієї відносно другої і кінетичну енергію запасають шляхом приведення реактивної частини перетворювача в обертовий рух, зокрема обертання и з постійною швидкістю [3] До недоліків способу, який вибрано за прототип [3], відноситься невисокий ККД, що зв'язано зі втратами енергії у перетворювачі при формуванні імпульсу сили і при передачі енергії від рухомої реактивної частини до нерухомої активної частини, та складність конструкції в зв'язку з необхідністю використання приводу для запасання кінетичної енергії в реактивній частині перетворювача Відомий пристрій для збудження сейсмічних хвиль з використанням електромеханічного перетворювача - сейсмодін, який має опорну плиту, електромеханічний перетворювач, якір з обмотками та реактивну частину з обмотками, які виконані з можливістю ЛІНІЙНОГО зміщення першого відносно другої, амортизатори [4] Недоліками пристрою є недостатньо високі імпульс сили і ККД перетворення енергії Відоме джерело сейсмічних сигналів, яке має електричні двигуни зворотно-поступальної дії, опорну плиту, інертну масу, направляючі і клиновий трансформатор сил і ЛІНІЙНИХ переміщень, двигуни розташовані між інертною масою і випромінювальною опорною плитою, якір кожного двигуна жорстко з'єднаний з масивним клином, що рухається разом з якорем в горизонтальному напрямку, зусилля на інертну масу і опорну випромінювальну плиту передається за допомогою похилих поверхонь клину [5] Серед недоліків цього аналога складність конструкції, невисокий ККД, складність системи змащення і низька надійність Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу - пристрою за призначенням та технічною сутністю є джерело сейсмічних сигналів [6], що вибране за прототип, яке має опорну плиту, електричний двигун зворотно-поступального руху з індуктором та якорем з обмотками, трансформатор сил і ЛІНІЙНИХ переміщень, виконаний у вигляді гідравлічного трансформатора, який має бак з рідиною і кришку у вигляді платформи, що об'єднана з інертною масою До недоліків прототипу відносяться складність і ненадійність конструкції внаслідок використання гідравлічного трансформатора, і недостатньо високий ККД в зв'язку з використанням електромеха нічного перетворювача зворотно-поступального руху, в якому внаслідок краєвих електромагнітних ефектів існують додаткові втрати електроенергії В основу винаходу покладена задача по удосконаленню способу збудження сейсмічних хвиль шляхом заміни операції попереднього накопичення кінетичної енергії обертання на операцію обертання в процесі подачі електричного імпульсу на обмотки перетворювача, а також уведення операції попередньої установки активної частини відносно реактивної та регулювання тривалості імпульсу електричного струму в залежності від зміни індуктивності перетворювача в процесі обертання, що забезпечить підвищення ККД, надійності та спрощення конструкції Поставлена задача вирішується тим, що згідно способу збудження сейсмічних хвиль з використанням електромеханічного перетворювача, який має активну та t реактивну частини, установлені з можливістю обертання однієї відносно одної, що включає формування І подачу електричного Імпульсу на обмотки перетворювача, передачу силової дії на досліджуване середовище за допомогою механічно зв'язаної з ним активної частини, згідно винаходу, активну і реактивну частини установлюють одна відносно одної в початкове становище, що відповідає початковій індуктивності перетворювача, яка перевищує її мінімальне значення, здійснюють обертання активної частини і одночасно силову дію на середовище шляхом подавання електричного імпульсу на обмотки перетворювача, причому тривалість дії імпульсу електричного струму установлюють меншою або рівною тривалості зміни індуктивності перетворювача від початкової до максимальної величини в процесі обертання В способі передавання силової дії на досліджуване середовище механічно зв'язаною з ним активною частиною здійснюють, попередньо створивши статичне зусилля між активною та реактивною частинами У порівнянні з прототипом запропонований спосіб характеризується наявністю таких ВІДМІН запасання кінетичної енергії і перетворення її в імпульс дії на досліджуване середовище виконують безпосередньо в процесі формування імпульсу сили, при цьому немає потреби в попередньому запасанні кінетичної енергії за допомогою приводу виконують попередню установку активної і реактивної частин перетворювача однієї відносно другої так, що початкова індуктивність перетворювача перевищує її мінімальне значення здійснюють обертання активної частини і одночасно силову дію на середовище шляхом подавання електричного імпульсу на обмотки перетворювача тривалість дії імпульсу електричного струму установлюють меншою або рівною тривалості зміни індуктивності перетворювача від початкової до максимальної величини в процесі обертання передавання силової дії на досліджуване середовище механічно зв'язаною з ним активною частиною здійснюють з попередньо прикладеним статичним зусиллям між активною та реактивною частинами перетворювача всі ВІДМІНИ Є суттєвими 57841 і забезпечують досягнення поставленої задачі В основу винаходу-пристрою для збудження сейсмічних хвиль покладена задача по удосконаленню джерела сейсмічних сигналів шляхом введення в його конструкцію обертового електромеханічного перетворювача та трансформатора сил і ЛІНІЙНИХ переміщень у вигляді важільношарнірного механізму, що забезпечує підвищення ККД, надійності та технологічності виготовлення конструкції Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для збудження сейсмічних хвиль, який має опорну плиту, електромеханічний перетворювач з активною та реактивною частинами, платформу, трансформатор сил і ЛІНІЙНИХ переміщень, згідно з винаходом, електромеханічний перетворювач виконаний у вигляді електродвигуна з обертальною активною частиною, а трансформатор сил і ЛІНІЙНИХ переміщень виконаний у вигляді важільно-шарнірного механізму, який складається а важеля, що жорстко закріплений на активній частині, і шатуна, що шарнірно закріплений на важелі і опорній плиті В пристрої між платформою і опорною плитою установлені пружини В пристрій уведені пружини, які з'єднані з елементами важільно-шарнірного механізму В пристрої установлені принаймні два перетворювача із важільно-шарнірними механізмами на СПІЛЬНІЙ платформі Порівняно з прототипом запропонований пристрій відрізняється наявністю таких ВІДМІН електромеханічний перетворювач виконаний у вигляді електродвигуна з обертальною активною частиною замість перетворювача зворотнопоступального руху трансформатор сил і ЛІНІЙНИХ переміщень виконаний у вигляді важільно-шарнірного механізму, який складається з важеля, що жорстко закріплений на активній частині, і шатуна, що шарнірно закріплений на важелі і опорній плиті, замість гідравлічного трансформатора крім того, між тримальною і опорною штатами установлені пружини крім того, у пристрій уведені пружини, які з'єднані з елементами важільно-шарнірного механізму крім того, у пристрої установлені принаймні два перетворювачі з важільно-шарнірними механізмами на СПІЛЬНІЙ платформі всі ВІДМІНИ Є суттєвими і забезпечують досягнення поставленої задачі На фіг 1 зображений пристрій для збудження сейсмічних хвиль Пристрій має опорну плиту 1, електромеханічний перетворювач, який складається з активної частини - ротора 2 з обмоткою 3 та реактивної частини - статора 4 з обмоткою 5, платформу 6, важільно-шарнірний механізм, що складається з важеля 7 і шатуна 8, пружин 9 і 10, джерела електричних імпульсів 11 У пристрою на СПІЛЬНІЙ платформі 6 установлені два однакових електромеханічних перетворювачі з важільно-шарнірними механізмами, які розташовані дзеркальносиметрично один відносно другого Статор 4 жорстко закріплений на тримальній плиті 6, ротор 2 установлений в статорі 4 з можливістю обертання, на роторі 2 жорстко закріплений важіль 7, до важеля 7 шарнірно під'єднаний шатун 8, протилежний кінець якого шарнірно з'єднаний з опорною плитою 1 Пружини 9 установлені між опорною плитою 1 і платформою 6 Обмотка статора 3 і обмотка ротора 5 електрично з'єднані послідовно гнучким провідником (не показаний) і під'єднані до генератора електричних імпульсів з ємностним накопичувачем електроенергії 11 Пружини 10 під'єднані до важеля 7 і платформи 6 для створення статичного зусилля між активною і реактивною частинами перетворювача Індуктивність перетворювача визначається індуктивністю обмоток 3 і 5 та їх взаємною індуктивністю і змінюється в процесі обертання ротора 2 відносно статора 4 внаслідок зміни взаємної індуктивності обмоток 3 і 5 Коефіцієнт трансформації трансформатора сил і ЛІНІЙНИХ переміщень визначається співвідношенням радіуса ротора 2 і довжиною робочої частини важеля 7 між віссю обертання ротора 2 і шарнірним з'єднанням з шатуном 8 Пристрій працює таким чином Спочатку ємностний накопичувач джерела електричних імпульсів 11 заряджений, початковий кут повороту ротора відносно статора 4 установлений таким, що відповідає початковій індуктивності перетворювача, яка перевищує її мінімальне значення При розряді ємностного накопичувача генератора електричних імпульсів 11 на обмотки перетворювача 3 і 5 виникає обертовий момент, ротор 2 обертається і за допомогою важеля 7 і шатуна 8 обертовий момент перетворюється в силовий імпульс поступального руху опорної плити 1, яка діє на грунт Тривалість дії імпульсу електричного струму установлюють меншою або рівною тривалості зміни індуктивності перетворювача в процесі обертання від початкової до максимальної величини Після закінчення розряду струму силова дія на обмотки закінчується і перетворювач за допомогою пружин 9 і 10 повертається у вихідний стан Для збудження поперечних хвиль шатун 8 установлюють з нахиломвідносно опорної плити 1 Завдяки тому, що початкова індуктивність перетворювача перевищує мінімальне значення, виникає обертовий момент при розряді імпульсу електроенергії на обмотки перетворювача, а завдяки тому, що тривалість дії імпульсу електричного струму установлюють меншою або рівною тривалості зміни індуктивності перетворювача від початкової до максимальної величини, процес перетворення електроенергії в механічну енергію відбувається з максимальною ефективністю, оскільки електромагнітний обертовий момент не змінює напрямку дм в цьому діапазоні зміни індуктивності перетворювача Після закінчення дії електромагнітного моменту силова дія на грунт і збудження сейсмоімпульсу ще деякий час продовжується за рахунок кінетичної енергії, яка була накопичена в роторі 2 за час дії електромагнітного моменту, і припиняється з повною зупинкою ротора 2 Таким чином тривалість імпульсу електричного струму є меншою тривалості механічної силової дії на грунт, завдяки чому електричні втрати енергії в обмотках перетворювача можуть бути зменшені, що підвищує ККД перетворювача 57841 8 У пристрої використаний електромеханічний ною плитою 1 в залежності від зручності розташуперетворювач обертового типу, який більш техновання і конструктивною ДОЦІЛЬНІСТЮ логічний у виготовленні і не має краєвих електроЗавдяки тому, що у пристрої установлені примагнітних ефектів у порівнянні з ЛІНІЙНИМИ двигунаймні два перетворювач з важільно-шарнірними нами, що мають незамкнений магнітопровід Тому механізмами на СПІЛЬНІЙ платформі, здійснюється запропонований винахід реалізує процес перетвокомпенсація горизонтальної складової імпульсу рення енергії з більш високим ККД сили, яка може приводити до небажаної вібрації і додаткових втрат енергії Таким чином установка Завдяки тому, що в запропонованому винаході принаймні двох перетворювачів підвищує ККД і використаний трансформатор сил і ЛІНІЙНИХ перенадійність пристрою міщень у вигляді важільно-шарнірного механізму, підвищується надійність та спрощується конструкПристрій, що використовує запропонований ція в порівнянні з прототипом спосіб, може знайти ефективне і успішне використання для сейсморозвідки Позитивний ефект від Завдяки тому, що у пристрої між платформою застосування запропонованого винаходу полягає у 6 і опорною плитою 1 установлені пружини 9, здійпідвищені економічності робіт і надійності обладснюється автоматичне повертання ротора 2 в винання, що забезпечує ефективність сейсморозвідхідний стан після закінчення дії імпульсу ки в цілому Завдяки тому, що у пристрій уведені пружини 10, які з'єднані з елементами важільно-шарнірного Бібліографічні дані джерел інформації механізму і установлені між важелем 7 і платфор1 Пат США №3302744, кл 181-05 Опубл 1967г мою 6, забезпечується відсутність зазорів (люфтів) 2 Авт свид СССР №475580, кл G01V1/14 в шарнірних з'єднаннях і підшипниках ротора Це Опубл 19 09 75 забезпечує відсутність механічних ударів в цих 3 Пат Российской Федерации №2018880 кл вузлах, підвищує надійність і ДОВГОВІЧНІСТЬ приG01V1/02 Опубл 30 08 94, бюл №16 (прототип) строю та стабільність формування сейсмоімпуль4 Гонтовой И 3 , Роман В И Электродинамичессів Пружина 10 згідно винаходу має принаймні кие источники продольных и поперечных волн одне з'єднання з одним з елементів важільноРазведочная геофизика Обзор М, 1986, 54с, шарнірного механізму, друге з'єднання може мати 5 Пат США №3287696, кл 340-17 Опубл 1966г з платформою 6, як зазначено на фіг1, або з ін6 Авт Свид СССР №1087936, кл G01V1/135 шими елементами пристрою - шатуном 8 чи опорОпубл 23 04 84, бюл №5 (прототип) ФіГІ Комп'ютерна верстка О Воробей Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method and device for exciting seismic waves

Автори англійською

Pygnastiy Serhiy Serhiyovich, Roman Volodimir Ivanovich

Назва патенту російською

Способ и устройство для возбуждения сейсмических колебаний

Автори російською

Пигнастий Сергей Сергеевич, Роман Владимир Иванович

МПК / Мітки

МПК: G01V 1/02

Мітки: спосіб, збудження, хвиль, пристрій, сейсмічних

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-57841-sposib-ta-pristrijj-dlya-zbudzhennya-sejjsmichnikh-khvil.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб та пристрій для збудження сейсмічних хвиль</a>

Подібні патенти