Динамика гидромеханических источников сейсмических волн с силовым замыканием на среду тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

СОРОКИН ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

ДИНАМИКА ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН С СИЛОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ НА СРЕДУ

Специальность: 01.02.06 -Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Омск-2004

СОРОКИН ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

ДИНАМИКА ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН С СИЛОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ НА СРЕДУ

Специальность: 01.02.06 -Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Омск - 2004

Работа выполнена в Омском государственном техническом университете

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Бурьян ЮА

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Галдин Н.С.

доктор физ.-мат. наук, старший научный сотр. Маслов И.А.

доктор технических наук, профессор Трушляков В.И.

Ведущая организация - Институт горного дела СО РАН

Защита диссертации состоится 17 декабря 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.178.06 при Омском государственном техническом университете по адресу: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета.

Ваши отзывы на автореферат (в двух экземплярах с заверенными гербовой печатью организации подписями) просим направлять по адресу: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11, ОмГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.178.06.

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

С.А. Макеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Геофизические исследования являются одним из наиболее прогрессивных современных средств изучения строения Земли. Анализ колебаний земной поверхности в скважинах и горных выработках позволяет делать выводы о составе горных пород, Земных оболочек, их строении и свойствах.

В качестве источников сейсмических волн в настоящее время используются землетрясения, а также взрывные и невзрывные источники. Землетрясения как источники сейсмических волн располагаются по планете крайне неравномерно; кроме того, их положение, момент возникновения и интенсивность заранее не известны, что в значительной мере усложняет исследования.

При использовании взрывов в качестве источников сейсмических волн место и время их проведения известны абсолютно точно. Вместе с тем характер сейсмических волн в значительной степени определяется свойствами среды в районе взрыва. Взрыв к тому же разрушает геологическую среду вокруг себя и препятствует тем самым повторению эксперимента. Необходимо также учесть, что подготовка и проведение взрывных работ, а также мероприятия по рекультивации окружающей среды после взрыва требуют больших финансовых затрат.

Невзрывные источники сейсмических волн с управляемыми параметрами, лишенные недостатков, присущих землетрясениям и взрывам, все шире используются при проведении геофизических исследований.

В последнее время к невзрывным источникам сейсмических волн привлечено внимание не только сейсморазведки и сейсмологии, но и других научно-технических направлений. Возможность и целесообразность их применения для изучения глубоких недр Земли и протекающих в них динамических процессов в настоящее время сомнений не вызывает.

В основе успехов, достигнутых в сейсморазведке и сейсмологии, лежат, прежде всего, достижения в создании цифровой регистрирующей аппаратуры и мощных вычислительных средств обработки данных, в. то время как в области создания невзрывных источников сейсмических волн еще много нерешенных проблем.

Отсутствие мощных, мобильных, высокоэффективных невзрывных сейсмических источников сдерживает решение ряда важных научно-технических задач, в числе которых:

• вибрационное просвечивание Земли;

• региональная сейсморазведка;

• системное исследование зон и районов возможных землетрясений с целью их предупреждения;

• систематическое изучение напряженного состояния горных массивов с целью предупреждения горных ударов;

• исследование поведения нефтегазоводных слоев (пластов) земной коры с целью интенсификации и увеличения добычи полезных ископаемых;

• испытание строительных, жилищных и специальных конструкций на сейсмостойкость, транспортную вибрацию и т.п.;

• изучение влияния сейсмических колебаний на биосферу;

• решение специальных прикладных задач.

И хотя в деле создания сейсмических источников сделано немало, однако до настоящего времени остаются неисследованными многие вопросы, касающиеся возможности применения новых технических решений для создания колебаний геологической среды, что делает актуальным продолжение работ в данном направлении.

Одним из таких принципов возбуждения колебаний является силовое замыкание на среду, которое должно проводиться, на наш взгляд, не с помощью жестких связей (как, например, в источнике СВ-50/20), а путем реализации упругих связующих элементов.

Решению этой проблемы посвящена настоящая работа, которая выполнена в рамках государственной научно-технической программы «Прогрессивные технологии комплексного освоения топливно-энергетических ресурсов недр Земли» (Недра России), а также научно-технической программы «Сиб ВПК нефтегаз 2000».

Научная проблема, требующая своего разрешения, заключается в установлении закономерностей динамических процессов при использовании принципа силового замыкания в системе «инерционная масса - грунт» в поверхностных источниках сейсмических волн.

Исходя из актуальности, практической значимости и теоретической неразработанности данной проблемы, в работе поставлена следующая цель: создание теоретических основ и конструктивныхрешениймногофункциональных мощных низко - и среднечастотных мобильных источников сейсмическга волн с силовым замыканием в системе «инерционнаямасса-грунт».

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд научно-технических задач:

• Разработать теоретические основы динамики мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерционная масса-грунт».

• Базируясь на разработанных теоретических основах, исследовать динамику мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт».

и конструктивные решения угловой

стабилизации инерционной массы сейсмического источника.

• Изучить характер взаимодействия мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе-«инерционная масса - грунт» с подстилающей средой и выявить факторы, влияющие на интенсивность излучения упругих волн.

• Разработать конструктивный ряд мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт».

Общая методика исследования. Выполненные в работе исследования основываются на использовании положений и методов механики твердого тела, теории упругости, теории колебаний, механики грунтов, а также численных методов решения нелинейных задач.

Научная новизна.

базе динамического подхода к работе многомассовой колебательной системы «инерционная масса - грунтовое основание» впервые разработана теория мощных наземных сейсмических источников с силовым замыканием на среду.

2. Новыми являются результаты исследований динамики семейства мощных, поверхностных сейсмических источников с гидромеханическим возбудителем вибраций и силовым замыканием в системе « инерционная масса - грунт» с учетом нелинейных свойств резинокордных оболочек (РКО), систем автоматического управления (САУ), гидропривода и грунта.

3. Выявлены закономерности взаимодействия сейсмического источника, с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт» с подстилающей средой.

Положения, выносимые на защиту.

1.Теория мощных наземных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерционная масса - упругий элемент - грунт».

2. Результаты исследования динамики семейства мощных поверхностных сейсмических источников с гидродинамическими возбудителями вибраций различных типов и силовым замыканием в системе «инерционная масса -упругий элемент - грунт» с учетом свойств РКО и САУ.

3. Теоретическое обоснование и конструктивные решения системы раздельного демпфирования угловых и прямолинейных колебаний инерционной массы сейсмического источника.

4. Закономерности взаимодействия сейсмического источника с подстилающей средой.

5. Конструктивный ряд мощных поверхностных вибрационных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерционная масса - упругий элемент - грунт» для решения различных геофизических задач.

Практическая значимость работы заключается в научно обоснованном техническом решении способа построения конструктивного ряда мощных наземных вибрационных мобильных сейсмических источников для вибросейсмического воздействия на нефтяные залежи с целью повышения их отдачи, сейсморазведки, вибрационного просвечивания Земли (ВПЗ) для изучения Земной коры и верхней мантии, системного исследования районов возможных землетрясений и ряда других важных научно-технических задач.

Результаты исследований внедрены при конструировании сейсмических источников на предприятии ЗАО «Новая геология».

Прирост добычи нефти от проведения вибрационного сейсмического воздействия (ВСВ) на нефтяную залежь с использованием сейсмического источника СВ-100/20 на Долговском месторождении Оренбургской области в течение двух месяцев составил более 2000 т.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на

Региональной конференции «Динамические задачи механики сплошной среды, теоретические и прикладные вопросы вибрационного просвечивания Земли» (Краснодар, 1990 г.);

Всесоюзной конференции «Опыт использования и перспективы развития вибрационных источников сейсмических сигналов» (Гомель, 2001 г.);

Республиканской конференции «Повышение эффективности землеройных машин» (Воронеж, 1992 г.);

II Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1997 г.);

Международной конференции «Машины и процессы в строительстве» (Омск, 2000 г.);

Международном технологическом конгрессе «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск, 2001 г.);

Межрегиональной научно-технической конференции «Многоцелевые гусеничные и колесные машины: разработка, производство, боевая эффективность, наука и образование» (Омск, 2002 г.);

Международной конференции «Машины и процессы в строительстве» (Омск, 2003 г.);

3-ей Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа» (Томск, 2004 г.);

а также на семинарах и научно-практических конференциях СибАДИ и ОмГТУ.

Публикации. По тематике исследования опубликовано 23 работы, включая 2 патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 160 наименования и приложения.

Основной текст изложен на 276 страницах машинописного текста, работа содержит 12 таблиц и 124 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности работы и формулируются основные научно-технические проблемы, требующие глубокого изучения. Рассматриваются вопросы практического применения результатов исследований.

В первой главе определены задачи, решаемые с использованием поверхностных мощных низкочастотных сейсмических источников, сформулированы предъявляемые к ним требования, рассмотрены основные конструкции и структура этих источников, разработана новая классификация сейсмических источников, позволяющая оптимизировать их проектирование.

Сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе для анализа динамики сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт» разработана математическая модель, упрощенная расчетная схема которой изображена на рис.1. Источник сейсмических волн (Патент РФ №RU2184985 С1) представляет собой гидромеханическую систему, в которой инерционная масса 1 уложена на «мягкие» пружины 2, пружины опираются на поддерживающие плиты 6. «Мягкие» пружины закреплены симметрично относительно поддерживающих плит и инерционной массы.

Под центром инерционной массы располагается излучающая плита 7 сейсмического источника, в центре которой жестко закреплен гидроцилиндр возбудителя вибраций 8.

При составлении расчетной схемы приняты следующие допущения:

- сейсмический источник не перемещается по поверхности грунтового основания, т.е. источник лишен двух степеней свободы (перемещений в горизонтальной плоскости);

- сейсмический источник не поворачивается на поверхности грунтового основания вокруг вертикальной оси и вокруг любого из его элементов. Таким образом, источник лишен еще одной степени свободы. Следовательно, все массы источника - инерционная масса, поддерживающие плиты и излучающая плита имеют каждая три степени свободы;

- плоскости поддерживающих плит и и?лучающей плиты имеют непрерывный контакт с грунтовым основанием, «приклеены» к его поверхности и в процессе работы источника не отрываются от нее;

- инерционная масса, поддерживающие плиты и излучающая плита представляют собой твердые тела и положение их центров масс в процессе работы не изменяются;

- «мягкие» пружины - РКО имеют нелинейные характеристики.

Рис.1. Расчетная схема сейсмического источника с РКО в качестве «мягких» пружин:

1 - инерционная масса /и,; 2 - РКО; 3 - демпферы; 4 - пружины, характеризующие упругие свойства грунта под поддерживающими плитами; 5-демпферы, характеризующие диссипативные свойства грунта под поддерживающими плитами; 6 - поддерживающие плиты; 7 - излучающая плита; 8 - гидроцилиндр; 9-пружина, характеризующая упругие свойства грунта под излучающей плитой; 10-демлфер, характеризующий диссипативные свойства грунта под излучающей плитой;

- масса поддерживающей плиты вместе с присоединенной массой грунта; - масса гидроцилиндра, излучающей плиты и присоединенной массы

грунта;

с1,Ь1 - соответствующие коэффициенты жесткости и демпфирования;

Л

момент инерции массы т, относительно горизонтальной оси, проходящей через точку «М».

Для составления уравнения движения многомассовой системы на рис.1 в качестве обобщенных координат примем при этом линия

приложения силы /•"(/) гидроцилиндра смещена от центра масс на расстояние -А1.

В этом случае сделано предположение, что в положении равновесия при /г(/) = 0 масса т) вывешена на РКО, массы пг2 и >п} также находятся в положении равновесия в соответствии с величинами жесткости и

значения обобщенных координат отсчитываются от положений равновесия. Учитывая, что РКО обладают нелинейной нагрузочной характеристикой, необходимо принимать во внимание функциональные зависимости: ^Дг, -:4) и

где перемещения г соответствующих РКО определяются по

выражениям:

- нагрузочные характеристики РКО.

Дифференциальные уравнения колебаний механической системы (рис.1) с учетом нелинейности упругих свойств РКО представлены в виде:

Рис.2. Принципиальная схема гидравлического привода:

1-гидроцилиндр; 2-поршень; 3-датчик обратной связи положения основного золотника; 4-золотник основного (второго) каскада; 5-золотник управляющего (первого) каскада; 6-электромагнитный привод золотника 5 (ЭМП); - давление подводимой рабочей жидкости и слива; - напряжение задающего генератора.

Полагая, что сила F(t) создается гидроцилиндром двухстороннего действия с двухкаскадным электрогидравлическим распределителем и системой обратной связи по положению основного золотника, принципиальную схему гидравлической системы можно представить в виде - рис. 2.

Если давление в полостях гидроцилиндра Р(1), площадь поршня 8, то

*■(')=«-М (3)

и линеаризованное уравнение, определяющее связь между давлением, перемещениями цилиндра, штока и золотника (4) имеет в вид:

^^Р+^Р^г,-*,)*,,/^ (4)

где: У0 - объем полости гидроцилиндра;

- объем гидравлической линии;

- модуль объемной упругости жидкости;

- коэффициенты передачи;

- перемещение золотника основного каскада.

Перемещения золотника первого каскада V, определяются уравнениями электромагнитного привода (ЭПМ).

г т сГх,

7У

с с

с

>

(5)

у. = ЫМ^л],

где К, - коэффициент передачи ЭМП; Т - постоянная времени; m - масса подвижных частей; h - коэффициент вязкого сопротивления; с - жесткость подвески якоря ЭМП; (/, - напряжение, подаваемое на ЭМП;

- коэффициент усиления усилителя; К^К^- коэффициенты обратной связи.

Уравнения движения основного золотника примем, в виде:

где: Ку - коэффициент усиления по перемещению золотников (5) и (4).

В результате решения уравнений (2 6) построены графики амплитуд колебаний масс источника, а также графики отношений амплитуд колебаний излучающей плиты и поддерживающих плит (рис.3) в зависимости от частоты и коэффициента относительного демпфирования в подвесе инерционной массы.

Анализ результатов имитационного моделирования показал, что при = /, и Л/ = О можно разделить угловые и линейные колебания инерционной массы, т.к. взаимосвязь движений из-за нелинейности РКО мала и, кроме того, динамика силового привода в области низких частот не оказывает влияния на движение масс /л,,/и, И т}.

Х1=Кгу-Х*

(6)

£3. 120 100 80 60 -40 20 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Рис.3. Значения отношений амплитуд колебаний излучающей плиты (г,) и поддерживающих плит (г4) в зависимости от частоты при различных

коэффициентах относительного демпфирования £ , где £ = коэффициент

относительного демпфирования.

Поскольку расстояние между излучающей плитой и поддерживающими плитами невелико, то эффективность излучения энергии источником может быть обеспечена большим отношением амплитуд колебаний этих плит либо минимальным фазовым рассогласованием их колебаний.

Из рис.3 следует, что в рассматриваемой системе эффективность излучения за счет большого соотношения амплитуд колебаний излучающей плиты и поддерживающих плит будет обеспечена при частотах более 5- 6 Гц, при этом целесообразно устанавливать малое демпфирование в системе

Однако при малом демпфировании амплитуда колебаний инерционной массы недопустимо велика как для малых частот возмущающей силы, так и во время переходного процесса для сравнительно высоких частот. Исходя из недопустимости больших перемещений массы /и, на парциальной частоте во время переходного процесса, в работе сейсмического источника рассмотрен режим, при котором после запуска в течение 2-3 секунд с помощью управляемого гидравлического демпфера вводится интенсивное демпфирование. По истечении заданного времени это демпфирование отключается. Такой режим позволяет удерживать амплитуду колебаний инерционной массы в пределах, обеспечивающих допустимые перемещения РКО.

Вместе с тем, собственная частота колебаний инерционной массы должна лежать за пределами рабочего диапазона частот источника и быть, по

12

возможности, низкой, что обеспечивается малой жесткостью подвески. Используемые для вывешивания инерционной массы РКО типа Н-578 или иные серийно выпускаемые, имеют квазилинейную вертикальную жесткость порядка 700+1000 кН/м. Снижение жесткости подвески можно обеспечить использованием РКО с пониженной жесткостью специальной конструкции, например, с догружающей резинокордной оболочкой.

Эффективность излучения источника во многом зависит от синфазности колебаний излучающей плиты и поддерживающих плит. При синфазном движении этих плит излучение энергии будет максимальным, а при фазовом рассогласовании этих движений его эффективность снижается.

Качественную оценку эффективности излучения двух близко расположенных штампов можно выполнить по следующей зависимости:

где: - сдвиг фаз между

На рис.4 приведены значения коэффициента эффективности излучения сейсмических волн в диапазоне частот 2-20 Гц, которые определены по результатам имитационного моделирования (уравнения

Рис.4. Значения коэффициента эффективности излучения $ в зависимости от частоты и коэффициента

На основании этих графиков можно утверждать, что в рассматриваемой системе эффективность излучения будет обеспечена во всем рабочем диапазоне частот.

В реальных условиях излучающая плита источника не может быть «приклеена» к грунтовому основанию и при воздействии на нее силового гидроцилиндра двухстороннего действия будет происходить ее отрыв. Для обеспечения безотрывной работы излучающей плиты источника ее необходимо прижимать к поверхности грунта. Прижим можно осуществить с помощью РКО, установленных между излучающей плитой и инерционной массой источника, однако это значительно усложнит конструкцию.

Для обеспечения безотрывной работы излучающей плиты источника наиболее выгодным с конструктивной точки зрения является гидравлический привод с силовым гидроцилиндром пульсаторного типа одностороннего действия.

Гидравлический исполнительный механизм такого привода работает «в распор», т.е. при рабочем ходе шток гидроцилиндра воздействует на инерционную массу, а гидроцилиндр воздействует на излучающую плиту источника. Обратный ход плунжера гидроцилиндра осуществляется за счет упругих свойств грунтового основания и «мягких» пружин, на которые уложена инерционная масса.

Использование силового привода такого типа обеспечивает его беззазорную, а значит безударную работу, т.к. шток гидроцилиндра постоянно прижат к инерционной массе давлением подпора в сливной магистрали гидросистемы, обеспечивающим нормальную работу гидронасоса.

Принципиальная схема источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт» и гидроприводом с исполнительным механизмом пульсаторного типа одностороннего действия представлена на рис.5.

Рис.5. Принципиальная схема гидромеханического источника: 1-генератор; 2-усилитель; 3-сумматор; 4-поршень гидроцилиндра; 5-гидро-цилиндр; 6-датчик обратной связи положения основного золотника; 7-элетро-механический преобразователь управления золотника управляющего каскада; 8-распределитель управляющего (первого) каскада; 9- распределитель основного (второго) каскада; 10-излучающая плита; - величина инерционной массы;

т.

- масса поддерживающей плиты и присоединенной массы грунта;

- масса излучающей плиты с силовым гидроцилиндром и присоединенной массы грунта;

- коэффициенты жесткости упругих элементов;

- коэффициенты демпфирования;

- обобщенные координаты, отсчитываемые от положения равновесия, т.е. при отсутствии силового воздействия со стороны гидроцилиндра масса т, вывешена на упругих элементах с коэффициентом жесткости а массы

также находятся в положении равновесия в соответствии с коэффициентами жесткости с, ис,.

Дифференциальные уравнения линейных колебаний системы масс т,,т,и т3 по координатам можно получить из составленных ранее

дифференциальных уравнений:

где Р(Х) - сила, действующая со стороны гидроцилиндра на массы т, ит,,

Если давление в полости гидроцилиндра Р{{), а площадь поршня то

Для записи уравнений, связывающих давление в гидроцилиндре с перемещением золотника основного каскада электрогидравлического

преобразователя и перемещениями масс примем следующие допущения:

- изменение давления во всех сечениях каналов происходят одновременно;

- сила инерции рабочей жидкости не учитывается;

- гидравлическое сопротивление каналов учтено в коэффициенте расхода золотника;

- золотник выполнен с начальными нулевыми перекрытиями;

- подводимое давление температура, вязкость и плотность рабочей жидкости постоянны;

- коэффициент расхода в рабочих окнах золотника - величина постоянная.

Уравнения (8) и (9) необходимо дополнить нелинейными уравнениями, связывающими с учетом неразрывности потока расходы жидкости через золотник

распределителя 9 и расходы при изменении объема под поршнем из-за перемещений г, и г, при 1,>0

dt У(/) Л' Vl 1 V(t) dt

при .t,<0

(10)

dt V(t)

V(t)=V0±S„(z3-.-,), ->

где ^(i)- объем полости гидроцилиндра;

В- модуль объемной упругости рабочей жидкости;

Кг - удельные проводимости окон золотника, определяемые по выражениям:

где

- коэффициент полноты использования периметра втулки золотника

при размещении в ней окон;

- ширина окна;

- диаметр золотника; р - плотность жидкости;

цл, //,, - коэффициенты расхода окон золотника. Перемещения золотника первого каскада х1 определяются уравнениями (5) электромагнитного привода (ЭПМ).

Уравнение движения основного золотника может быть представлено в виде:

<Ь,

dl

(П)

где А", ■ • коэффициент усиления по перемещению золотников первого и второго каскадов.

Исследование динамики гидромеханического источника сейсмических волн при работе силового гидроцилиндра в пульсаторном режиме без обратных связей при линеаризации системы уравнений (10) не дает возможности оценить особенности поведения источника, поэтому в работе произведено численное решение нелинейной системы уравнений с помощью пакета программы

"МАТЬАВ".

Схема моделирования системы уравнений (8) + (П) в среде "МАТЬАВ" с расширением "81тиИпк" приведена на рис.6.

Результаты моделирования динамики источника сейсмических волн с силовым гидроцилиндром пульсаторного типа одностороннего действия показали,

что в ооласти низких частот излучающая плита совершает периодические колебания, по форме значительно отличающиеся от гармонических, т.е. плита излучает спектр частот.

Следовательно, для расширения диапазона рабочих частот в инфранизкую область и увеличения функциональных возможностей сейсмического источника (формирование сложных сигналов), построенного по схеме с силовым замыканием в системе «инерционная масса-грунт», в систему управления необходимо вводить дополнительные обратные связи по давлению в гидроцилиндре либо по перемещению (скорости, ускорению) излучающей плиты

Рис.6. Схема моделирования сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса-грунт» в среде "МЛТЬЛБ" с расширением "ЭгтиИпк"

Вместе с тем, анализ работы сейсмического источника в широком диапазоне частот (5-100 Гц) вынужденных колебаний показывает:

1- силовой гидроцилиндр одностороннего действия автоматически обеспечивает прижим излучающей плиты, достаточный для ее безотрывной работы;

2- увеличение рабочей частоты приводит к уменьшению амплитуды силового воздействия при сохранении усилия прижима плиты к грунту;

Для сохранения вибротягового усилия в широком диапазоне частот необходимо увеличивать расходные характеристики насосной станции, распределительных устройств и трубопроводов. Однако для расширения частотного диапазона сейсмического источника в высокочастотную область необходимо учитывать значения собственных частот его элементов и при конструировании обеспечивать их необходимую прочность.

При работе силового гидроцилиндра «в распор» в пульсаторном режиме направление движения поддерживающих плит определяется, в основном, направлением перемещения инерционной массы источника. При этом направление движения излучающей плиты совпадает с направлением действия силы со стороны гидроцилиндра.

Учитывая, что в один и тот же момент времени направление действия силы гидроцилиндра на инерционную массу и излучающую плиту направлено противоположно, явление синфазности движения этих элементов (и поддерживающих плит тоже) возможно только в том случае, если движение инерционной массы происходит в противофазе с силой со стороны гидроцилиндра.

График разницы фаз колебаний поддерживающих плит и излучающей плиты модели сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса-грунт» и силовым гидроцилиндром пульсаторного типа одностороннего действия в зависимости от частоты представлен на рис.7.

Из графика видно, что минимальные значения фазового рассогласования колебаний этих плит находятся в низкочастотной области рабочего диапазона источника, там, где амплитуда колебаний излучающей плиты незначительно превосходит амплитуду колебаний поддерживающих плит. В высокочастотной области рабочего диапазона фазовые рассогласования увеличиваются, и плиты работают практически в противофазе, но в этой части рабочего диапазона амплитуда колебаний излучающей плиты во много раз превосходит амплитуду колебаний поддерживающих плит.

Таким образом, сейсмический источник с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт» и силовым гидроцилиндром пульсаторного типа одностороннего действия должен иметь практически одинаковую эффективность во всем рабочем диапазоне частот.

Рис.7. Разница фаз колебаний поддерживающих плит и излучающей плиты модели сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса-грунт» в зависимости от частоты

В третьей главе поставлена и решена научная задача создания теоретических основ раздельного демпфирования угловых и прямолинейных колебаний твердого тела с упругим подвесом, при этом результаты решения проблемы могут быть использованы не только при проектировании сейсмических источников, но и для других научно-технических задач.

Для сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт» возникает несколько необычная задача - с целью обеспечения его эффективности необходимо создать минимальное демпфирование прямолинейных колебаний инерционной массы, а ее угловые колебания, которые могут нарушить работоспособность источника, подавить.

В главе 2 было принято, что вектор силы, действующей на инерционную массу источника со стороны силового гидроцилиндра, является вертикальным и проходит через центр масс инерционной массы источника, который совпадает с центром упругости. В этом случае из рассмотрения были исключены угловые колебания инерционной массы источника. Однако на практике (в полевых условиях) бывает крайне трудно установить силовой гидроцилиндр источника так, чтобы обеспечить указанное условие. Это может быть в результате эксцентриситета установки излучающей плиты относительно инерционной массы или в результате непараллельности плоскости излучающей плиты и опорной плоскости инерционной массы. Если же эти оси не совпадают, то неизбежно возникает вращающий момент, который стремится повернуть инерционную массу, вывешенную на мягких виброизоляторах.

Возникновение вращающего момента в системе с инерционной массой, лежащей на мягких виброизоляторах, может привести к появлению значительных амплитуд угловых колебаний этой массы а колебания могут превзойти критические значения и вызвать опрокидывание источника. В то же время наличие значительных амплитуд угловых колебаний инерционной массы может привести к появлению нежелательных побочных излучений.

А 4

Рис.8. Схема подвеса твердого тела: 1-твердое тело с массой т; 2-пассивный демпфер; 3-силовой элемент активной системы демпфирования; 4-упругая подвеска; С- центр масс

Широко применяемые в настоящее время пассивные устройства гашения колебаний (гидравлические, пневматические и тд.) недостаточно эффективны в низкочастотной части спектра действующих возмущений, особенно в области резонансных частот.

В работе рассмотрена активная нелинейная система демпфирования угловых колебаний твердого тела с учетом того, что в подвесе твердого тела на упругих опорах имеется также пассивная линейная система, обеспечивающая демпфирование как линейных, так и угловых колебаний. Схема подвеса твердого тела для плоской задачи представлена на рис.8.

Дифференциальные уравнения малых движений твердого тела около положения равновесия в предположении, что сила тяжести тела с массой m уравновешена силами упругости подвески, будут иметь вид:

где т и У, - масса и момент инерции твердого тела относительно центра масс;

с - коэффициент жесткости упругой подвески;

Ь - коэффициент вязкого трения в пассивных демпферах;

- сила внешнего воздействия;

- сила, прикладываемая к твердому телу активной системой демпфирования;

/,,/, - расстояние от центра масс до линии приложения упругих и демпфирующих сил;

- расстояние от центра масс до линии действия силы

- обобщенные координаты.

Если положить, что /,=/,= I, то система уравнений (12) распадается на два независимых уравнения по координатам

ли, =-¿(¿1 -сг2 + /*"(()

J ,ф = ¿, +Ы212 - с/,г, +с/2г2 + /2)-Г(/)д/

г, =г,

>

(12)

тгг = -2Ьгг - 2а, + /="(/)

= -2 Ыф - 212с<р - Щ {ф) - Д/Г(/)

(13)

Уравнение по координате ¡р приведем к виду:

ф + кгф + к,<р+/,(ф) = /(1),

(14)

где

Д1Р(1)

Активная система демпфирования состоит из силового элемента, управляющего звена и датчика угловой скорости ф. Будем полагать, что динамика силового элемента определяется звеном первого порядка с передаточной функцией (У вида:

где к, - коэффициент усиления активной системы демпфирования; Т - постоянная времени; р = - оператор дифференцирования.

Силовой элемент с передаточной функцией И'Др) соответствует в первом приближении, например, пневматическому приводу в предположении, чго процесс наполнения и опорожнения объема происходит в надкритическом режиме по одинаковому закону.

Управляющее звено можно представить в виде идеального релейного элемента х = р(ф)', хпих - максимальное значение перемещения релейного элемента.

Подобное звено может быть представлено быстродействующим электромагнитным клапаном, осуществляющим либо подачу в силовой элемент газа от питающей магистрали, либо выход его в атмосферу. Управление клапаном производится по сигналу от измерителя угловой скорости, например, гироскопического типа. Структурная схема колебательной системы «инерционная масса - упругий подвес - демпфирующие элементы», соответствующая выражениям (14) и (15), показана на рис.9.

Рис.9. Структурная схема колебательной системы: к, ;к2,к,- коэффициенты передачи, соответствующие уравнениям (14) и (15); -релейный элемент.

В соответствии со структурной схемой на рис 9 передаточная функция нелинейной системы демпфирования угловых колебаний при гармонической линеаризации релейного элемента будет иметь вид:

тР + \

w{P)=-

(16)

f{p) Тр + 0 + к2Т)р- + (А, + к,Т + qk,)р + А, ■

Относительная оценка эффективности нелинейной активной системы демпфирования угловых колебаний может быть выполнена по соотношению

О

шах

(17)

где - амплитуда колебаний при выключенной активной системе; - амплитуда колебаний при включенной активной системе. На рис.10 представлены результаты расчета коэффициента ^ для значений параметров Д, = , = 6^/, В = ЮО^Л (амплитуда внешнего воздействия),

=70^/ и различных значений Т (1-0,001с,2 - 0,005с,3-0,01с).

Рис.10. Результаты расчета относительной оценки эффективности нелинейной активной системы демпфирования угловых колебаний

Результаты исследования активной нелинейной системы демпфирования угловых колебаний твердого тела с упругим подвесом и наличием пассивной системы демпфирования линейных и угловых движений показывают:

- активная система эффективна на сравнительно низких частотах, причем максимальный эффект достигается в области резонанса, т.е. наиболее неблагоприятного диапазона частот внешнего воздействия на низкочастотную колебательную систему;

- для успешного функционирования нелинейной системы активного демпфирования сигнал с измерителя угловой скорости перед подачей на электромагнитный клапан (реле) целесообразно пропускать через фильтр,

ограничивающий полосу пропускания частот в соответствии с постоянной времени / силового элемента

Поскольку активная система демпфирования эффективна на низких частотах, т ев той части рабочего диапазона сейсмического источника, где следует ожидать наибольших амплитуд угловых колебаний инерционной массы и особенно на резонансных частотах, возникает необходимость создания такой системы, адаптированной к сейсмическому источнику. В качестве силовых исполнительных механизмов активной системы демпфирования угловых колебаний инерционной массы сейсмического источника целесообразно использовать исполнительные механизмы пневмо - и гидропривода.

Исходя из этого, разработаны активные системы (пневматическая и гидромеханическая релейные и гидромеханическая следящая) демпфирования угловых колебаний инерционной массы сейсмического источника и составлены математические модели этих систем. Проведено исследование и сделан сравнительный анализ данных систем по трем основным параметрам:

- эффективность их работы;

- приспособленность к источнику;

- стоимость оборудования и его эксплуатации.

Графики угловых колебаний инерционной массы источника при работе только стандартной подвески и при подключении пневматической и гидромеханической релейных систем, а также гидромеханической следящей системы представлены на рис.11.

<Р. рад

ода

0,04 0,03 П,02 0,01

0 Т-1 1 I'll-1-1-1 I ' I-1

0,5 1 1 ¡5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 j ,Тц

Рис.11. Графики угловых колебаний инерционной массы источника:

1- работает только стандартная подвеска; 2- подключена пневматическая релейная система; 3- подключена гидромеханическая следящая система; 4- подключена гидромеханическая релейная система

Из приведенных графиков видно, что наибольшей эффективностью, особенно в низкочастотной области рабочего диапазона источника, обладает пневматическая релейная система. Гидромеханическая релейная система в диапазоне 2,5-5 Гц дает раскачку инерционной массы. Гидромеханическая следящая система обладает меньшей эффективностью в низкочастотной области рабочего диапазона, однако не дает раскачки инерционной массы в высокочастотной области исследуемого диапазона, хотя этот фактор не имеет большого значения, т.к. в этой части диапазона колебания инерционной массы невелики.

С точки зрения приспособленности рассмотренных систем к сейсмическому источнику следует отметить, что все они одинаково хорошо вписываются в его структуру. Источник имеет пневматическую систему, обеспечивающую подкачку РКО виброизоляторов, а также мощную систему гидропривода силового вибровоздействия и фиксации блоков пригруза.

Что же касается стоимости оборудования и его эксплуатации, то пневматическая релейная система демпфирования угловых колебаний инерционной массы источника имеет явное преимущество.

На основании приведенного анализа можно сделать вывод о том, что для демпфирования угловых колебаний инерционной массы сейсмического источника целесообразно использовать активную пневматическую релейную систему.

Принципы построения активных систем демпфирования угловых колебаний могут быть использованы в автотранспортном машиностроении.

Четвертая глава работы посвящена вопросам взаимодействия поверхностных сейсмических источников с грунтовым основанием и выбору параметров излучателя энергии.

Грунты, как известно, представляют собой высокодисперсные структуры, состоящие из твердых минеральных частиц, глинистых частиц, связанной и несвязанной воды и заполняющего поры газа.

Как показывают исследования, применявшиеся ранее гипотезы о несжимаемости той или иной компоненты грунта и о мгновенной передаче давления на его скелет, опытами не подтверждаются. Кроме того, необходимо учитывать, что деформируемость не только фунта в целом, но и отдельных его фаз зависит от времени действия нагрузки.

Исследования, проведенные Е. Рейсснером, а затем О.Я. Шехтер, показали, что под действием нагрузки грунты проявляют кроме упругих и вязких еще и инерционные свойства. В соответствии с этой моделью, грунтовое основание представлено пружиной, характеризующей его упругие свойства, демпфером, характеризующим его вязкие свойства, и массой, характеризующей его инерционные свойства.

Приняв в качестве расчетной именно такую модель грунтового основания, следует признать, что присоединенная масса грунта, совершая колебания вместе с изпучающей плитой источника и являясь, таким образом, его частью, становится последним звеном в цепи передачи энергии от ее источника в грунтовое пространство. По сути, не плита сейсмического источника передает энергию в грунтовое пространство, а энергия от преобразователя энергии передается системе, состоящей из излучающей плиты и соколеблющейся массы грунта, и именно соколеблющаяся масса грунта является конечным звеном в цепи передачи энергии от ее источника в грунтовое пространство В соколеблющейся массе и на ее границе с грунтовым пространством происходит формирование упругих волн, которые уносят подведенную к системе «излучающая плита - присоединенная масса» энергию.

Для определения формы и размеров присоединенной массы грунта необходимо учесть, что упругие волны в грунтовом и ином пространстве являются следствием изменения напряжений в массиве этого пространства. Переменные напряжения в грунтовом пространстве создает плита, на которую воздействует возбудитель вибраций. Величина этих напряжений и распределение их в грунтовом пространстве зависит от величины и распределения удельных давлений на грунтовое основание.

Таким образом, величина присоединенной массы, очевидно, зависит не только от размеров виброплиты источника и свойств грунта, но и от величины удельных давлений или величины силы, действующей на эту плиту.

Упругое основание под виброплитой сейсмического источника можно представить в виде элементарных блоков, обладающих упругими и вязкими свойствами и имеющими некоторую массу. Чем больше приложенное к основанию воздействие, тем больше должна быть сила противодействия, и следовательно, большее количество этих элементарных блоков принимает участие в процессе, и величина соколеблющейся массы увеличивается. Следовательно, соколеблющаяся масса грунта не является величиной постоянной, а меняется с изменением нагрузки. В то же время, при работе вибрационного сейсмического источника, когда происходит воздействие на грунт, с усилием его

величина возрастает не мгновенно, а в определенный промежуток времени, и удельные давления в фунтовом основании изменяются с той же скоростью, если не учитывать запаздываний, связанных с его вязкими свойствами. Грунтовое основание противодействует создаваемой нагрузке по мере ее нарастания, и вследствие ее увеличения в работу включаются все новые и новые блоки. Первоначально, когда усилие, создаваемое на грунт, равно статической нагрузке, равной весу штампа с гидроцилиндром, реакция формируется в минимальном объеме грунтового основания. При возрастании нагрузки и удельных давлений на грунт в формирование ответной реакции включается все больший объем грунта.

Сжимающие и сдвиговые напряжения передаются от штампа в грунтовое пространство со скоростью распространения упругих волн. Таким образом, величина соколеблющейся массы грунта будет изменяться по закону изменения нагрузки со скоростью распространения упругих волн (Однако этот вопрос требует дополнительного, более глубокого исследования).

Диаграммы направленности продольных и поперечных волн полностью повторяют диаграммы соответствующих изолиний напряжений в грунтовом основании, и на наш взгляд, искусственно изменяя характер диаграмм изолиний напряжений, можно изменять соотношение количества энергии, отдаваемой источником в тот или иной вид волн.

Для того чтобы стационарный поверхностный сейсмический источник мог долго и эффективно работать на одном месте, необходимо выполнить целый ряд важных условий, главное из которых - обеспечение работы грунтового основания упругих деформаций, что обеспечивается созданием удельных давлений в пределах 0,1- 0,08 МПа.

Для того чтобы источник был универсальным и мог эффективно работать в различных грунтовых условиях, необходимо изготавливать излучающую плиту с размерами из расчета ее работы на фунтах с низкой несущей способностью, т.е. большой площадью. При этом ее излучающая поверхность должна быть выпуклой, а высота сегмента составлять 0.03 - 0,05 м при значении приведенного радиуса 1,8 - 2 м (рис. 12).

Рис.12. Схема выпуклой излучающей плиты сейсмического источника:

1 - излучающая плита; 2 - гидроцилиндр

При работе на грунтах с повышенной несущей способностью контакт излучающей плиты всегда автоматически устанавливается на пределе несущей способности грунтового основания при длительных знакопеременных нагрузках. Как только значение несущей способности грунтового основания уравновесит приложенное к излучающей плите усилие, процесс остановится. На грунтах с низкой несущей способностью контакт излучающей плиты будет полным, и при этом будут обеспечиваться оптимальные для этого грунта удельные давления.

Таким образом, решается не только задача унификации стационарного сейсмического источника в отношении грунтовых условий, но, что более важно, задача оптимизации удельных давлений на грунтовое основание.

/

Ж

При этом удельные давления на грунтовое основание должны распределяться по возможности равномерно, что обеспечивается гибкостью плиты в пределах от 0,75 до 1.

Применяя метод кинетостатики к излучающей плите сейсмического источника, на которую воздействует сила возбудителя вибраций, можно сделать важный вывод о том, что, оставляя фиксированной реакцию грунтового основания на плиту (оставляя неизменной площадь излучающей плиты) и уменьшая или увеличивая ее массу, мы можем соответственно увеличивать или уменьшать массу соколеблющейся (присоединенной) массы грунта. Увеличивая соколеблющуюся массу грунта, мы, таким образом, можем увеличить количество энергии передаваемой излучающей плитой в грунтовое основание. Этот вывод подтверждается практикой фундаментостроения, где для того, чтобы погасить колебания неуравновешенных масс машин и уменьшить их передачу на другие близлежащие объекты, строят именно массивные фундаменты с малой площадью основания.

Таким образом, при строительстве источников сейсмических волн целесообразно изготавливать излучающую плиту, по возможности, меньшей массы. Вместе с тем, поддерживающие стойки и их опорные плиты следует изготавливать более массивными. Массивные поддерживающие стойки с опорными плитами будут реализовывать большую часть инерционной составляющей реакции основания. При этом доля сил инерции, приходящаяся на соколеблющуюся массу этих плит, будет меньше, а меньшая соколеблющаяся масса излучает в грунтовое основание меньше энергии.

Сейсмические источники целесообразно устанавливать на глинистых грунтах с повышенной влажностью или повышать ее искусственным образом. Это связано с тем, что влажные глины имеют сравнительно низкий декремент поглощения упругих волн, и кроме того, в грунтах с повышенным содержанием воды нагрузка передается не только в направлении действия силы, но и в боковом направлении, вовлекая в противодействие больший объем грунта, что способствует рассеиванию энергии в виде упругих волн.

В пятой главе приведены технические характеристики, состав поверхностного сейсмического источника СВ-100/20 (рис.13), который спроектирован и изготовлен по схеме с силовым замыканием в системе «инерционная масса -грунт» и в соответствии с приведенными выше теоретическими основами таких источников. Дано краткое описание его работы, рассмотрен комплекс для измерения параметров сейсмического источника, а также приведены методика и результаты натурных испытаний.

В процессе проведения испытаний выполнены измерения колебаний масс источника и давления рабочей жидкости в силовом гидроцилиндре.

С возрастанием частоты управляющего сигнала сокращается время действия силы, создаваемой гидроцилиндром на излучающую плиту и инерционную массу, и амплитуды колебаний элементов источника постепенно убывают (рис 14) Амплитуда колебаний поддерживающих стоек убывает асимптотически, приближаясь к некоторому пределу, что является следствием работы РКО Убывание амплитуды колебаний излучающей плиты меньше, чем у других элементов источника, что обусловлено ее небольшой массой, и происходит по закону, близкому к линейному, однако на него оказывают влияние процессы взаимодействия с грунтовым основанием Несмотря на убывание амплитуд колебаний элементов источника с возрастанием частоты управляющего сигнала, соотношение этого параметра излучающей плиты и поддерживающих стоек монотонно возрастает практически в шесть раз (рис.15)

Рис 14 Амплитуды колебаний элементов источника в зависимости от частоты А2- поддерживающие стойки; А3 - излучающая плита

В низкочастотной области рабочего диапазона источника фазы колебаний излучающей плиты, инерционной массы и поддерживающих стоек практически совпадают (рис. 16). В этой части рабочего диапазона, где соотношение амплитуд колебаний излучающей плиты и поддерживающих стоек минимально, все элементы источника движутся практически синфазно.

Рис.15. Отношение значений амплитуд колебаний излучающей плиты и поддерживающих стоек в зависимости от частоты: А2- поддерживающие стойки; А3 - излучающая плита

Рис.16. Фазы колебаний масс источника относительно действующей силы: - инерционная масса; - поддерживающие стойки; - излучающая плита

Разность фаз колебаний поддерживающих стоек и излучающей плиты составляет 10-12°, а инерционной массы и излучающей плиты 20-25°. Такое соотношение фаз колебаний обеспечивает наибольшую эффективность излучения сейсмических волн в этой области рабочего диапазона источника. В высокочастотной области рабочего диапазона эта разность сначала достаточно резко возрастает, затем убывает, но не превышает для поддерживающих стоек и излучающей плиты 90°, для инерционной массы и излучающей плиты 60°. Однако в этой части рабочего диапазона амплитуда колебаний излучающей плиты в 12-14 раз превышает амплитуду колебаний поддерживающих стоек, и эффективность источника в результате этого не снижается.

В приложении представлены протоколы и акты испытаний сейсмического источника СВ-100/20, разрешение Госгортехнадзора РФ на применение источника в нефтяном комплексе РФ, акт внедрения выполненной разработки в ЗАО «Новая геология».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате выполненных исследований решена актуальная научно -техническая проблема разработки мощных поверхностных источников сейсмических волн на основе принципа силового замыкания в системе «инерционная масса- фунт».

1. На основе системного подхода к рассмотрению принципов построения сейсмических источников разработана новая классификация, которая отражает особенности их основных элементов и позволяет оптимизировать проектирование машин данного типа.

2. Разработаны математические модели сейсмического источника с силовым гидроцилиндром двухстороннего и одностороннего действия, обоснована возможность и дана оценка эффективности принципа силового замыкания в системе «инерционная масса - грунт» для построения поверхностных вибрационных источников сейсмических волн в широком диапазоне частот.

3. Исследована динамика семейства мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт» и показано, что эффективность излучения этого источника сохраняется (постоянна)

30

как в низкочастотной области рабочего диапазона (за счет синфазности колебаний излучающей плиты и поддерживающих плит), так и в высокочастотной области (за счет значительной разницы амплитуд колебаний этих плит).

4. Для обеспечения безотрывной работы излучающей плиты источника целесообразно использовать пульсаторный режим работы силового гидроцилиндра. Исследование динамики этого режима показало, что воспроизведение гармонического сигнала возможно без дополнительных обратных связей в системе управления источника только в диапазоне 7 Гц и выше. При воспроизведении гармонического сигнала или сигнала сложной формы (например, представляющего сумму двух гармонических) необходимо введение дополнительной обратной связи по давлению рабочей жидкости в силовом гидроцилиндре или по положению излучающей плиты источника.

5. В работе поставлена и решена научно - техническая задача раздельного демпфирования угловых и линейных движений твердого тела на упругом подвесе. Дано теоретическое обоснование и конструктивное решение системы раздельного демпфирования угловых и линейных колебаний инерционной массы сейсмического источника и показана возможность применения решения этой задачи для демпфирования угловых колебаний транспортных средств.

6. Исходя из условий взаимодействия сейсмического источника с грунтовым основанием и результатов натурных наблюдений,

• определена форма излучающей поверхности плиты, обеспечивающая ее адаптивные свойства к несущей способности грунта;

• определена жесткость плиты, обеспечивающая равномерное распределение контактных давлений на грунтовое основание;

• обоснована целесообразность уменьшения массы излучающей плиты источника.

7. Экспериментальные исследования показали удовлетворительное совпадение результатов математического моделирования и натурного эксперимента и подтвердили эффективность конструктивного решения построения источника сейсмических волн с электрогидравлическим возбудителем вибраций и исполнительным механизмом пульсаторного типа одностороннего действия.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах'

1. Стабилизация а\4плитуды сейсмического сигнала во времени при активном сейсмическом мониторинге // Сорокин, В Н. [и др.] / Материалы докладов региональной конференции «Динамические задачи механики сплошной среды, теоретические и прикладные вопросы вибрационного просвечивания Земли» / Кубанский гос. университет, - Краснодар, 1990. - С. 177-178.

2. Сорокин, В Н. Замер и учет реологических характеристик грунта при выборе места установки ВСИ // Материалы докладов региональной конференции «Динамические задачи механики сплошной среды, теоретические и прикладные вопросы вибрационного просвечивания Земли» / Кубанский гос. университет, -Краснодар, 1990. - С. 217.

3. Сорокин, В.Н. Прибор для оперативного определения режимных параметров виброуплотняющих машин // Повышение эффективности эксплуатации и ремонта строительных и дорожных машин / СибАДИ.- Омск, 1990.-С. 63-67.

4. Сорокин, В.Н. Анализ взаимодействия вибрационного сейсмического источника СВ-10/100 с грунтом // Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» / ОмГТУ. -Омск,1997.-С19.

5. Бурьян, ЮА. О механизме возбуждения капель нефти в микропорах пласта при вибросейсмическом воздействии / ЮА Бурьян, А.К. Литвинов, В.Н. Сорокин // Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» / ОмГТУ. - Омск,1997. - С.18.

6. Бурьян, Ю.А. Технические средства создания вибрационного поля в толще пласта для повышения нефтеотдачи / ЮА. Бурьян, М.В. Силков, В.Н. Сорокин. // Сб. тезисов докладов конференции «Промтехэкспо-99» / - Омск, 1999. - С. 34-35.

7. Сорокин, В.Н. Оптимальные режимные параметры виброплиты сейсмического источника СВ-10/100 при уплотнении грунтового основания // Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно-педагогические технологии. Тезисы докладов на Международной научной конференции, посвященной 70-летию СибАДИ / СибАДИ. -Омск,2000.-С.11-12.

8. Бурьян, Ю.А. Некоторые способы построения мощных, транспортируемых вибрационных сейсмических источников / ЮА Бурьян, В Н. Сорокин. // Омский научный вестник. -2001. -№14. -С.92-94.

9. Бурьян, ЮА Мобильный вибросейсмический комплекс мониторинга подземных сооружений и техногенных воздействий на среду / ЮА. Бурьян, Ю.Г. Долганев, В.Н. Сорокин. // Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения / Тезисы Международного технологического конгресса. -Омск,2001.-С333-334.

10. Бурьян, Ю.А. Гидромеханический источник сейсмических волн с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт» / ЮА. Бурьян, В.Н. Сорокин. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Сибирское отделение РАН, Институт горного дела СО РАН. - 2002. №3, - С 81-88.

11. Бурьян, ЮА. Активная система демпфирования угловых колебаний многоосного автомобиля / Ю.А. Бурьян, В.И. Мещеряков, В.Н. Сорокин. // Строительные и дорожные машины. -2002. - № 9. - С. 36-40.

12. Бурьян, Ю.А. Активная система демпфирования угловых колебаний колесных машин / Ю.А. Бурьян, В.И. Мещеряков, В.Н. Сорокин. // Материалы межрегиональной научно-технической конференции «Многоцелевые гусеничные и колесные машины: разработка, производство, боевая эффективность, наука и образование» (Броня-2002). - Омск, 2002. - С 46-50.

13. Сорокин, В.Н. Активная система демпфирования продольно-угловых колебаний многоосных автомобилей // Сборник научных трудов, посвященный 60-летию ОмГТУ «Механика процессов и машин» / ОмГТУ. - Омск, 2002. - С. 59-62.

14. Бурьян, Ю.А. Активная, гидромеханическая система демпфирования продольно-угловых колебаний многоосных автомобилей / Ю.А. Бурьян, В.И. Мещеряков, В.Н. Сорокин. // Строительные и дорожные машины. - 2004. - № 9. -С. 35-37.

15. Бурьян, Ю.А. Активная система угловой стабилизации и демпфирования колебаний колесных машин / ЮА Бурьян, В.И. Мещеряков, В.Н. Сорокин. // Материалы международной научно практической конференции «Архитектура, строительство, дорожно-транспортный комплекс и экология» / - Омск, 2003. -С.202-203.

16 Сорокин, В.Н. Распределение давлений под излучающей плитой поверхностного сейсмического источника 4

№1(26),-С. 86-88.

17. Бурьян, ЮА Активная нелинейная система демпфирования угловых колебаний твердого тела / ЮА Бурьян, В.Н. Сорокин. // Известия ВУЗов. Приборостроение. - 2004. - №2. - С. 16-21.

18. Сорокин, В.Н. Особенности работы сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса - грунт» в инфранизкочастотной области // Известия ВУЗов. Машиностроение. - 2004. - №8. - С. 19-24.

19. Сорокин, В.Н. Адаптивная излучающая плита стационарного сейсмического источника // Сб. науч. трудов. «Механика процессов и машин». -Омск, 2004.-С. 57-61.

20. Бурьян, Ю.А. Источник нового поколения для проведения ВСВ / ЮА Бурьян, В.Н. Сорокин, В.Г. Непомнящих. // Материалы 3-ей Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа»/ Институт химии нефти СО РАН. - Томск, 2004. - С. 37-41.

21. Сорокин, В.Н. Влияние коэффициента Пуассона на процесс излучения упругих волн // Омский научный вестник. - 2004. -№2(27). - С. 98-100.

22. Пат. 2184985 Российская Федерация, МПК 7001У1/02. Виброисточник / ЮА Бурьян, В.Н. Сорокин, В.Л. Кузик; заявитель Омский государственный технический университет. -№2001105785; заявл. 01.03.01; опубл. 10.07.02.

23. Пат. 2194191 Российская Федерация, МПК 7001У1/02. Источник сейсмических сигналов для акваторий / Ю.А. Бурьян, В.Н. Сорокин; заявитель Омский государственный технический университет. - №2001117678; заявл. 25.06.01; опубл. 10.12.02.

Отпечатано с оригинала-макета, предоставленного автором

ИД №06039 от 12.10.2001

Подписано к печати 28.10.2004. Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16 Отпечатано на дупликаторе. Усл. печ. л. 2,25. Уч.-изд. л. 2,25. Тираж 100 экз. Заказ 569.

Издательство ОмГТУ. 644050, г. Омск. пр-т. Мира. 11 Типография ОмГТУ

»2 7 J off

S

Введение.

1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования.

1.1. Источники сейсмических волн и задачи, решаемые с их применением.

1.2. Основные требования, предъявляемые к невзрывным источникам сейсмических волн.

1.3. Классификация источников сейсмических волн.

1.4. Описание конструкций сейсмических источников.

1.4.1. Центробежный вибромодуль (ЦВ-100).

1.4.2. Центробежный анкерный вибромодуль (ЦВА)

1.4.3. Низкочастотный центробежный вибромодуль с согласующей системой (НЦВ).

1.4.4. Гидрорезонансный сейсмический источник.

1.4.5. Сейсмический источник с резонансным возбудителем вибраций.

1.4.6. Подземный виброисточник «распорного» типа.

1.4.7. Моищый низкочастотный сейсмический источник с силовым замыканием на среду.

1.5. Структ ура сейсмических источников.

1.6. Характеристика возбудителей вибраций.

1.7. Цель и задачи исследования.

1.8. Выводы по главе.

2. Анализ динамики сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса — грунт».

2.1. Принцип работы сейсмического источника.

2.2. Принятые допущения и расчетная схема сейсмического источника.

2.3. Уравнения колебаний механической системы.

2.4. Математическая модель колебательной системы с использованием в качестве «мягких» пружин виброизоляторов в виде резинокордных оболочек.

2.5. Математическая модель гидравлической системы силового привода

2.6. О возможности расширения диапазона рабочих частот источника в низкочастотную область

2.7. Математическая модель сейсмического источника с силовым гидроприводом пульсаторного типа.

2.8. Исследование динамики гидромеханического источника.

2.9. Оценка возможности расширения рабочего диапазона частот и формирование сложного сигнала.

2.10. Фазовые соотношения колебаний масс источника при работе силового гидроцилиндра в пульсаторном режиме.

2.11. Результаты и выводы по главе.

3. Демпфирование угловых колебаний инерционной массы сейсмического источника.

3.1. Активная нелинейная система демпфирования угловых колебаний твердого тела с упругим подвесом.

3:2. Активная пневматическая система демпфирования угловых колебаний инерционной массы сейсмического источника.

3.3. Активная гидромеханическая система демпфирования угловых колебаний инерционной массы сейсмического источника.

3.4. Активная гидромеханическая следящая система демпфирования угловых колебаний инерционной массы сейсмического источника.

3.5. Сравнительный анализ рассмотренных вариантов построения активной системы демпфирования угловых колебаний инерционной массы сейсмического источника.

3.6. Активная система демпфирования угловых колебаний транспортных средств.

3.7. Результаты и выводы по главе

4. Взаимодействие поверхностных сейсмических источников с грунтовым основанием и выбор оптимальных параметров излучателя энергии.

4.1. Подходы к рассмотрению проблемы.

4.2. Грунты и их основные характеристики

4.3. Модели грунта.

4.3.1. Модель упруго — вязкой жидкости Максвелла.

4.3.2. Модель вязко - упругого тела Фойгта.

4.3.3. Упруго — вязкое тело Кельвина.

4.3.4. Анализ взаимодействия поверхностного сейсмического источника с грунтовым основанием с точки зрения кинетостатики.187

4.4. Размеры и форма присоединенной массы грунта.

4.5. Волны, излучаемые плитой поверхностного сейсмического источника, и их природа.

4.6. Характеристики сейсмогеологического канала.

4.7. Давления на грунтовое основание.

4.7.1. Форма излучающей плиты.

4.8. Распределение давлений под излучающей плитой сейсмического источника.

4.9. Влияние площади излучающей плиты на эффективность излучения упругих волн.

4.10. Влияние коэффициента Пуассона грунта на процесс излучения упругих волн.

4.11. Масса излучающей плиты и поддерживающих плит источника.

4.12. Резул ьтаты и выводы по главе.

5. Сейсмический источник СВ-100/20 и его испытания.

5.1. Описание источника.

5.1.1. Клас сификация и назначение источника.

5.1.2. Технические характеристики.

5.1.3. Состав источника.

5.1.4. Устройство и принцип работы источника.

5.2. Испытания источника.

5.2.1. Выделение определяющих параметров.

5.2.2. Предельные изменения определяющих параметров, граничные и начальные условия.

5.2.3. Выбор и изготовление технических средств эксперимента.

5.2.4. Методика проведения испытаний.

5.2.5. Обработка экспериментальных данных.

5.2.6. Результаты обработки экспериментальных данных.

5.3. Результаты и выводы по главе.

Актуальность проблемы. Геофизические исследования являются одним из е 1аиболее прогрессивных современных средств изучения строения Земли. Анализ колебаний земной поверхности, в скважинах и горных выработках позволяет делать выводы о составе и особенностях строения горных пород, Земных оболочках, их строении и свойствах.

Одним из методов геофизических исследований является сейсморазведка. Несмотря на то, что в большинстве случаев результаты сейсморазведочных работ, являясь не прямыми, а косвенными, позволяют обнаружить лишь формы строения геологических структур, в которых возможно залегание тех или иных полезных ископаемых, применение этого метода более чем оправданно, исходя из экономической эффективности.

В качестве источников сейсмических волн в настоящее время используются землетрясения, а также взрывные и невзрывные источники. Землетрясения как источники сейсмических волн располагаются по планете крайне неравномерно; кроме того, их положение, момент возникновения и интенсивно сть заранее неизвестны, что в значительной мере усложняет исследования.

При использовании взрывов в качестве источников сейсмических волн место и время их проведения известны абсолютно точно. Вместе с тем характер сейсмических волн в значительной степени определяется свойствами среды в районе взрыва. Взрыв к тому же разрушает геологическую среду вокруг себя и препятствует тем самым повторению эксперимента. Необходимо также учесть, что подготовка и проведение взрывных работ, а также мероприятия по рекультивации окружающей среды после взры ва требуют больших финансовых затрат.

Невзрывные источники сейсмических волн с управляемыми параметрами, лишенные недостатков, присущих землетрясениям и взрывам, все шире используются при проведении геофизических исследований.

В последнее время к невзрывным источникам сейсмических волн привлечено внимание не только сейсморазведки, но и сейсмологии. Возможность и целесообразность их применения для изучения глубоких недр Земли и гл авное - протекающих в них динамических процессов, в настоящее время corn гений не вызывает.

В основе успехов, достигнутых в сейсморазведке и сейсмологи, лежат, в основном, достижения в создании цифровой регистрирующей аппаратуры и мощных вычислительных средств обработки данных.

Отсутствие мощных, мобильных, высокоэффективных невзрывных сейсмических источников сдерживает решение ряда важных научно-технических задач, в числе которых:

• вибрационное просвечивание Земли;

• региональная сейсморазведка; в системное исследование зон и районов возможных землетрясений с целью их предупреждения;

• систематическое изучение напряженного состояния горных массивов с целыо предупреждения горных ударов;

• исследование поведения нефтегазоводных слоев (пластов) земной коры с целью интенсификации и увеличения добычи полезных ископаемых;

• испытание строительных, жилищных и специальных конструкций на сейсмостойкость, транспортную вибрацию и т.п. изучение влияния сейсмических колебаний на биосферу;

• решение специальных прикладных задач.

И хотя в деле создания сейсмических источников сделано немало, однако до настоящего времени остаются неисследованными многие вопросы, касающиеся возможности применения новых физических принципов для создания колебаний геологической среды, что делает актуальным дальнейшие исследования в данном направлении.

Одним из таких принципов возбуждения колебаний является силовое замыкание на среду, которое должно проводиться, на наш взгляд, не с помощью жестких связей (как в источнике СВ-50/20), а путем реализации упругих связующих элементов.

Решению этой проблемы и посвящена настоящая работа, которая выполнена в рамках государственной научно-технической программы «Прогрессивные технологии комплексного освоения топливно-энергетических ресурсов недр Земли» (Недра России), а также научно-технической программы Сиб ВПК нефтегаз 2000.

Научная проблема, требующая своего разрешения, заключается в установлении закономерностей динамических процессов при использовании принципа силового замыкания в системе инерционная масса — грунт в поверхностных источниках сейсмических волн.

Исходя из актуальности, практической значимости и теоретической неразработанности данной проблемы, поставлена следующая цель.

Цель работы заключается в создании теоретических основ и конструктивных решений многофункциональных мощных низко - и среднечастотных мобильных источников сейсмических волн с силовым замыканием в системе инерционная масса-грунт.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд научно-технических задач:

• Разработать теоретические основы динамики мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе инерционная масса- фунт.

• Исследовать динамику мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе инерционная масса — грунт, базируясь на разработанных-теоретических основах.

• Изучить характер взаимодействия мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе инерционная масса — грунт с подстилающей средой и выявить факторы, влияющие на интенсивность излучения упругих воли.

• Разработать теоретическое обоснование и конструктивные решения угловой стабилизации инерционной массы сейсмического источника.

Разработать конструктивный ряд мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе инерционная масса — грунт, для решения различных научно-технических задач.

Общая методика исследования* Выполненные в работе исследования основываются на использовании положений и методов механики твердого тела, теории упругости, теории колебаний, механики грунтов, а также численных, методов решения нелинейных задач.

Научная новизна.

1. На базе динамического подхода к работе многомассовой колебательной системы «инерционная масса - упругий элемент - фунтовое основание» впервые разработана теория мощных наземных сейсмических источников с силовым замыканием на среду.

2. Новыми являются результаты исследований динамики семейства мощных поверхностных сейсмических источников с гидромеханическим возбудителем вибраций и силовым замыканием в системе « инерционная масса - грунт» с учетом свойств резинокордных оболочек (РКО), систем автоматического управления (САУ), гидропривода и фунта.

3. Выявлены закономерности взаимодействия сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса— фунт» с подстилающей средой.

Положения, выносимые на защиту.

1 .Теория мощных наземных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерционная масса- грунт».

2. Результаты исследования динамики семейства мощных поверхностных сейсмических источников с гидродинамическими возбудителями вибраций различных типов и силовым замыканием в системе «инерцион ная масса- грунт» с учетом нелинейных свойств РКО и САУ.

3. Результаты исследований взаимодействия сейсмического источника с подстилающей средой.

4.Теоретическое обоснование и конструктивные решения системы раздельного демпфирования угловых и прямолинейных колебаний инерционной массы сейсмического источника.

5. Разработка конструктивного ряда мощных поверхностных вибрацион ных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерцион ная масса- грунт» для решения различных геофизических задач.

Практическая значимость работы заключается в научно обоснованном техническом решении способа построения конструктивного ряда мощных наземных мобильных сейсмических источников для вибросейсмического воздействия на нефтяные залежи с целью повышения их отдачи; сейсморазведки, ВПЗ с целью изучения Земной коры и верхней мантии, системного исследования зон и районов возможных землетрясений и ряда других важных научно-технических задач.

Прирост добычи нефти от проведения вибрационного сейсмического воздействия (ВСВ) на нефтяную залежь с использованием сейсмического источника GB-100/20 на Долговском месторождении Оренбургской области в течение двух месяцев составил более 2000 т.

Результаты исследований внедрены при конструировании сейсмических источников на предприятии ЗАО «Новая геология».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывал ись и обсуждались

- на Региональной конференции «Динамические задачи механики сплошной среды, теоретические и прикладные вопросы вибрационного просвечивания Земли» (Краснодар, 1990 г.),

- на Всесоюзной конференции «Опыт использования и перспективы развития вибрационных источников сейсмических сигналов» (Гомель,

2001 г.),

- на Республиканской конференции «Повышение эффективности землеройных машин» (Воронеж, 1992 г.),

- на П Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1997 г.), на международной конференции «Машины и процессы в строительстве» (Омск, 2000 г.),

- на Международном технологическом конгрессе «Современные технологии .при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск, 2001 г.), на Межрегиональной- научно-технической конференции «Многоцелевые гусеничные и колесные машины: разработка, производство, боевая эффективность, наука и образование» (Омск, 2002 г.),

- на международной конференции «Машины и процессы в строительстве» (Омск, 2003 г.),

- на 3—ей Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа» (Томск, 2004 г.), а также на семинарах и научно-практических конференциях СибАДИ и ОмГТУ.

Публикации. По тематике исследований опубликованы 23 работы, включая 2 патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 160 наименования и приложения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

В результате выполненных исследовании решена актуальная научно — техническая проблема разработки мощных поверхностных источников сейсмичесгсих волн на основе принципа силового замыкания в системе «инерционная масса- грунт».

1. На основе системного подхода к рассмотрению принципов построения сейсмических источников разработана новая классификация, которая отражает особенности их основных элементов и позволяет оптим изировать проектирование машин данного типа.

2. Разработаны математические модели сейсмического источника с силовым гидроцилиндром двухстороннего и одностороннего действия, обоснована возможность и дана оценка эффективности принципа силового замыкания в системе «инерционная масса — грунт» для построения поверхностных вибрационных источников сейсмических волн е широком диапазоне частот.

3. Исследована динамика семейства мощных поверхностных сейсмических источников с силовым замыканием в системе «инерционная масса — грунт» и показано, что эффективность излучения этого источника сохраняется (постоянна) как в низкочастотной области рабочего диапазона (за счет синфазности колебаний излучающей плиты и поддерживающих плит), так и в высокочастотной области (за счет значительной разницы амплитуд колебаний этих плит).

4. Для обеспечения безотрывной работы излучающей плиты источника целесообразно использовать пульсаторный режим работы силового гидрощилиндра. Исследование динамики этого режима показало, что воспро изведение гармонического сигнала возможно без дополнительных обратных связей в системе управления источника только в диапазоне 7 Гц и г :ыше. При воспроизведении гармонического сигнала или сигнала сложной формы (например, представляющего сумму двух гармонических) необходимо введение дополнительной обратной связи по давлению рабочей жидкости в силовом гидроцилиндре или по положению излучающей плиты источника.

5. Поставлена и решена научно — техническая задача раздельного демпфирования угловых и линейных движений твердого тела на упругом подвесе. Дано теоретическое обоснование и конструктивное решение системы раздельного демпфирования угловых и линейных колебаний инерционной массы сейсмического источника и показана возможность применения решения этой задачи для демпфирования угловых колебаний транспортных средств.

6. Исходя из условий взаимодействия сейсмического источника с грунтовым основанием и результатов натурных наблюдений

• определена форма излучающей поверхности плиты, обеспечивающая ее адаптацию к несущей способности грунтового основания; ® определена жесткость плиты, обеспечивающая равномерное распределение контактных давлений на грунтовое основание; ® обоснована целесообразность уменьшения массы излучающей плиты источника.

7. Экспериментальные исследования показали удовлетворительное совпадение результатов математического моделирования и натурного эксперимента, а также подтвердили эффективность конструктивного решения построения источника сейсмических волн с электрогидравлическим возбудителем вибраций и исполнительным механизмом пульсаторного типа одностороннего действия.

1. Адлер, Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М.: Металлургия, 1969. - 314 с.

2. Аксенов, П.В. Многоосные автомобили. М.: Машиностроение, 1979. -384 с,

3. Алексеев, А.С. Принципы создания вибросейсмических источников для глобальной томографии Земли / А.С. Алексеев и др. //Развитие мето дов и средств экспериментальной геофизики. Сб. научных трудов. Вып.2 / ОИФЗ РАН. М.: 1996. С. 149-155.

4. А.с.1 S31127 СССР, МКИ G01 V 1/05. Вибрационный источник сейсмических волн / А.С.Алексеев, Б.М. Пушной и др. (СССР). -№3360585/25-08; заявл.23.11.81; опубл. 10.03.82.

5. Алешин, А.С. Исследование физико-механических свойств рыхлого грунта под плитой вибратора // Проблемы нелинейной сейсмики / -М.: Наука, 1987. С.163-182.

6. Алешин, А.С. О взаимодействии сейсмических вибраторов / В.В. Кузнецов, В.В Циммерман// Разработка и исследование источников сейсмических сигналов и методов невзрывной сейсморазведки / ВНИИОЭНГ, М.: 1986. - С. 54-61.

7. Анализатор спектра многоканальный СК4-72 // Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЕЭ 2.745.708 ТО.

8. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. / под ред. И.Н. Жестковой. — 8-е изд. М., Машиностроение, 2001.-ISBM 5-217-02962-5/

9. T.l. 2001. - 920 с. Ил. - ISBM 5-217-02963-3. Т.2.- 2001.-900 с. Ил.-ISBM 5-217-02964-1. Т.З. - 2001. - 858 с. Ил. - ISBM 5-217-02965-7.

10. Артоболевский, И.И. О машинах вибрационного действия / И.И. Артоболевский, А.П. Бессонов, А.В. Шляхтин. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1956. - 335 с.

11. Бабешко, В.А. О динамических задачах колебания упругого полупространства // В.А. Бабешко, И.С. Чичинин И.С. // Проблемы вибр ационного просвечивания Земли / М.: Наука, .1977. С. 53-61.

12. Бабешко, В.А. Динамика неоднородных линейно-упругих сред /

13. A.В. Бабешко, Е.В. Глушков, Ж.Ф. Зинченко. М.: Наука, 1989. -344 с.

14. Балашов, В.Н., Петрович П.П. Определение эффективности виброплит// В.Н. Балашов, П.П. Петрович / Труды СоюздорНИИ. М.:1980 . С.41-55.

15. Баловнев, В.Н. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. М.: Высшая школа,1981 .-335 с.

16. Барабашук, В.И. Планирование эксперимента в технике /

17. B.И, Барабашук, Б.П. Креденцер, В.И Мирошниченко. Киев, Техника, 1984. -200 с.

18. Баранов, В.Н. Электрогидравлические следящие приводы вибрационных машин. М.: Машиностроение, 1988.-264 с.

19. Баранов, В.Н. Электрогидравлические и гидравлические вибрационные механизмы. В.Н. Баранов, Ю.Е. Захаров Ю.Е. М.: Машиностроение, 1977.-326 с.

20. Бауман, В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве. В.А. Бауман, И.И. Быховский. М.: Высшая школа, 1977. -255 с.

21. Башта, Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М.: Машиностроение, 1974. -605 с.

22. Бежанов, Б.И. Пневматические механизмы.- М.: Машгиз. 1957. 317 с.

23. Бендерский, В.Я. Метод управления фронтами волн в сейсморазведке / В.Я. Бендерский, Л.Д. Райхер, И.И. Хараз. М.: Недра, 1973.-213 с.

24. Берлинов, М.В. Основания и фундаменты. М.: Высш. шк. 1988.-319 с.

25. Бехман, И.И. Что может вибрация? М.: Наука, 1988. - 208 с.

26. Бидорман, В.А. Прикладная теория механических колебаний. М.: Высшая школа. 1972. - 416 с.

27. Блехман, И.И. Синхронизация динамических систем. М.: Наука. 1971. -129 с.

28. Блок управлений источника сейсмических сигналов вибрационного БУС В. Паспорт АСЯ 2.390.001 ПС.

29. Бойко, Г. Е. Прогнозирование нефтегазоносности по генетическим показателям. Киев, Наук, думка, 1982.-252 с.

30. Боршевский, А.А. Фазовое регулирование резонансных вибр ационных машин с упругими ограничителями // М. Труды ВНИИстройдормаша. вып. 94, 1982. - С.52-59.

31. Браг/:мер, Ю.А. Импульсная техника. Ю.А. Браммер, И.Н. Пашук. М.: Высшая школа, 1976.-319 с.

32. Бугров, А.К. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. А.К. Бугров, Р.М. Нарбут, В.П. Сипидин. JL: Стройиздат. 1987.-184с.

33. Бутенин, Н.В. Теория колебаний. М.: Высшая школа, 1963. -184с.

34. Бутенин, Н.В. Курс теоретической механики. Том 2 Динамика. Н.В. Бутенин, Я.Л. Лунц, Д.Р. Меркин. М.: Наука, 1971. -464с.

35. Бурьян, Ю.А. О механизме возбуждения капель нефти в микропорах пласта при вибросейсмическом воздействии // Ю.Л. Бурьян,

36. A.К. Литвинов А.К., В.Н. Сорокин / Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин», /ОмГТУ. Омск: 1997. - С. 18.

37. Бурьян, Ю.А. Технические средства создания вибрационного поля в толиде пласта для повышения нефтеотдачи.// Ю.А. Бурьян,

38. М.В. Силков, В.Н. Сорокин / Сб. тезисов докладов конференции «Промтехэкспо-99», Омск: 1999. - С. 34-35.

39. Бурьян, Ю.А., Некоторые способы построения мощных, транспортируемых вибрационных сейсмических источников //

40. Ю.А. Бурьян, В.Н. Сорокин / Омский научный вестник. Выпуск четырнадцатый. Март 2001. Омск: 2001.- С.92-94.

41. Бурьян, Ю.А. Активная система демпфирования угловых колебаний многоосного автомобиля // Ю.А. Бурьян, В.И. Мещеряков,

42. B.Н. Сорокин / «Строительные и дорожные машины», № 9, М.: 2002. -С. 36-40.

43. Бурьян, Ю.Л. Активная, гидромеханическая система демпфирования продольно-угловых колебаний многоосных автомобилей //

44. Ю.А. Бурьян, В.И. Мещеряков, В.Н. Сорокин \ «Строительные и дорожные машины». 2004. -№9. -С.35-37.

45. Бурьян, Ю.А. Активная система угловой стабилизации и демпфирования колебаний колесных машин // Ю.А. Бурьян,

46. В.И. Мещеряков, В.Н. Сорокин Л Материалы международной научно-практической конференции «Архитектура, строительство, дорожно-транспортный комплекс и экология», -Омск: 2003. — С. 202-203.

47. Бурьян, Ю.А. Активная нелинейная система демпфирования угловых колебаний твердого тела И Ю.А. Бурьян, В.Н. Сорокин / Известия ВУЗов. Приборостроение. 2004. №2. - С 16-21.

48. Бурьян, Ю.А. Источник нового поколения для проведения ВСВ// Ю.А. Бурьян, В.Н. Сорокин, В.Г. Непомнящих / Материалы 3-ей Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа». — Томск, 2004. -С. 37-41.

49. Вайнсберг, Б.Г. Принципы излучения, предельного поглощения и пред ельной амплитуды в общей теории уравнений с частными -производными // Успехи математ. Наук. 1966. т.21, №3. -С.115-194.

50. Варганов, С.А. Теоретические и экспериментальные исследования динамики вибрационных катков // Труды ВНИИстройдормаш, вып. 28, М., 1 962. С. 75-93.

51. Вароанофьев, В.Д. Некоторые вопросы теории и расчета вибрационных машин с гидравлическим приводом / В.Д. Варсанофьев, И.Ф. Гончаревич. -Новосибирск. ИГД 1978. 187с.

52. Варсанофьев, В.Д. Гидравлические вибраторы.// В.Д. Варсанофьев, О.В. Кузнецов. JL: Машиностроение. 1979. -144с.

53. Вибрации в технике. Справочник в 6 томах, М., Машиностроение, 1979.1. Т.2. 1979.-351 с.

54. Вибрационное просвечивание Земли. \ Промежуточный отчет по х/д № 110-153. Новосибирск: ИГД, 1979. -178 с.

55. Ворович, И.И. Динамика массивных тел и резонансные явления в деформируемых средах / И.И. Ворович, В.А. Бабешко, О.Д. Пряхина -М.: Научный мир, 1999.-216 с.

56. Вощинин, А.И. Гидравлические и пневматические устройства на строительных и дорожных машинах. / А.И. Вощинин, И.Ф. Савин. -М.: Машиностроение, 1965. — 452 с.

57. Вульфсон, И.И. Колебания машин с механизмами циклического действия. JL: Машиностроение, 1990.-309 с.

58. Вялов, С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978.-447 с.

59. Гамбурцев, Г.А. Основы сейсморазведки. М.: Гостоптехиздат, 1959.256 с,

60. Гевондян, ТЛ., Приборы для измерения и регистрации колебаний. / Т.Я. Гевондян, JI.T. Киселев. М.: Машгиз, 1962.-467с.56.-Гетыанова, А.Д. Логика. М.: Высшая школа, 1986.-288 с.

61. Гироскопические системы. \ Под ред. Д.С. Пельнова, М.: Машиностроение, 1988. 357 с.

62. Гольдштейн, М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат, 1971.-325 с.

63. Гончаревич, И.Ф. Вибрационные машины в строительстве. / И.Ф. Гончаревич, П.А. Сергеев. М.: Машгиз, 1963.-311с.

64. Гончаревич И.Ф. Теория вибрационной техники и технологии. / И.Ф. Гончаревич, К.В. Фролов. М.: Наука. 1981.-320с.

65. Гордеев, О.И. Основы научных исследований. Ч. 1. Эксперимент. -Новосибирск, 1991. — 115 с.

66. Горский, В.Г. Планирование экспериментов. М.: «Металлургия», 1974 .-274 с.

67. Гуриич, И.И. Сейсмическая разведка. / И.И. Гурвич, Г.Н. Боганик М.: Недра, 1980.-551с.

68. Далматов, Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. — JT: Стрсйиздат, 1988.-145с.

69. Диментберг, Ф.М., Шаталов К.Т., Гусаров А.А. Колебания машин./ Ф.М Диментберг, К.Т. Шаталов, А.А. Гусаров. М.: Машиностроение. 1964 .-308 с.

70. Диментберг, Ф.М. Вибрация в технике и человек. / Ф.М. Диментберг, К.В.Фролов. М.: Знание. 1987.-160с.

71. Доценко, А.И. Исследование эффективности взаимодействия вибр отрамбующей машины с грунтовым основанием в процессе уплотнения. /Труды МАДИ, вып. 75. Дориздат, 1974, с. 144-149.

72. Дьяконов, В. MATLAB 6: учебный курс СПб., Питер, 2001. -592с.

73. Зайдель, А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. 2-е изд., исправл. и доп. - JL: Наука, 1967.- 89с.

74. Захаров, Ю.Е. Полезные вибрации в машиностроении. / Ю.Е. Захаров, В.Т. Гарбузюк. — Тула: Приок. кн. изд., 1970. -112с.

75. Зубчанинов, В.Г. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высшая школа, 1990.-368с.

76. ЗуеЕц А.А. Применение гидродвигателя в вибраторе для сейсморазведки. / А.А. Зуев, И.С. Чичинин И.С. В кн.: Динамика сплошной среды. Вып.9, Новосибирск. 1973. -С. 36-41.

77. Излучение и регистрация вибросейсмических сигналов. Сб. научн. тр./АН СССР, Сиб. Отделение, Ин-т геологии и геофизики. Под ред. В.Ф. Кулакова. Новосибирск: Изд. ИГиГ, 1986.-140с.

78. Изм ерения в промышленности, Справочник / Под ред. П. Профоса. -М.: Металлургия. 1990.-492С.

79. Иссл едование Земли невзрывными сейсмическими источниками. Под ред. А.В. Николаева, И.Н. Галкина. М.: Наука, 1981. -336с.

80. Исследование и разработка сейсмоисточника для вибрационного прос вечивания Земли. \ Отчет по теме «Резон Н». - Омск, 1989. - 216 с.

81. Источник сейсмических сигналов вибрационный типа СВ-10/100. Техн ическое описание и инструкция по эксплуатации. АСЯ 2.775.001 ТО.

82. Калашников, Б.А. Частотные характеристики многоосного автомобиля, имеющего в составе подвески пневмоэлементы с дискретной коммутацией полостей. \ Труды международнойконф еренции «Автомобили и техносфера», Казань, 2001. -С. 47-54.

83. Калоша, В. К. Математическая обработка результатов эксперимента./ В.К. Калоша, С.И. Лобко, Т.С. Чижова. Мн.: Высшая школа, 1982.-103с.

84. Кам ке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М., Наука, 1976. -576 с.

85. Клаймер, Р.В. Экспериментальная оценка мощности сейсмического излучения вибратора. / Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977. -с. 80-85.

86. Корн, Г.К. Справочник по математике для научных работников и инжешеров. Определения, теоремы. Формулы. / Г.К. Корн, Т.К. Корн. -М.: Наука, 1978.-832 с.

87. Краекевич, В.Е. Численные методы в инженерных исследованиях / В.Е. Краекевич, К.Х. Зеленский, В.И. Гречко. — Киев: Виша школа, 1986.-263с.

88. Красников, Н.Д. Динамические свойства грунтов и методы их определения. Л.: Стройиздат. 1970.-239с.

89. Крюков, Б. И. Динамика вибрационных машин резонансного типа. -Киев: Наукова думка, 1967. -112с.

90. Измерения в электронике. Справочник / В.А. Кузнецов и др.; под ред. В.А. Кузнецова. М.: Энергоатомиздат. 1987.-512с.

91. Кузьмин, В.Л. Исследование характеристик гидравлического вибратора с нелинейными упругими связями / Дисс. канд. техн. наук. -Омск, 1977.-227с.

92. Лазарев, Ю.Ф. MatLAB 5.x. К: Издательская группа BHV, 2000. -384с.

93. Макаров, И.И. Таблица обратных преобразований Лапласа и обратных преобразований / И.И. Макаров, Б.М. Менский. М.: «Высшая школа». 1978.-154 с.

94. Обоснование конструктивной схемы источника вибросейсмических колебаний для вибрационного просвечивания Земли / Н.В. Макарюк, и др.; Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981, -С. 161-168.

95. Максимов, Л.С. Измерение вибраций сооружений / Л.С. Максимов, И.С.Шейнин. Л.: Стройиздат, 1974.-225с.

96. Методы оптимизации /В.М. Манахов и др.; М.: Просвещение, 1978.-175с.

97. Математические методы планирования эксперимента. / Под ред. В.В. Пененко. Новосибирск.: «Машиностроение». 1981. -352 с.

98. Михеев, А.П. Угловая стабилизация твердого тела при помощи активных устройств. Теория активных виброзащитных систем. Вып. II, часть II, Иркутск, 1975. —241 с.

99. Мое квитин, В.В. Циклические нагружения элементов конструкций. М.: Наука, 1981. -344 с.

100. Николаев, А.В. Вибрационное просвечивание метод исследования Земли / Проблемы вибрационного просвечивания Земли. - М.: Наука, 1977.,-С. 5-14.

101. Новые геотехнологии и комплексные геофизические методы изучения внутр енней структуры и динамики геосфер. Вибрационныетехно логии. Под редакцией академика Н.П. Лаверова. М.: 2002. -474с.

102. Образцов, Н.Ф. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов / Н.Ф.Образцов, JI.M. Савельев, Х.С. Хазанов. М.: Высшая школа, 1985. -392с.

103. Описание изобретения к патенту Российской Федерации RU 2194291 С1.

104. Описание изобретения к патенту Российской Федерации RU2194291 С1.

105. Осадчий, Е. П. Проектирование датчиков для измерения механических величин. М.: Машиностроение, 1979.-490с.

106. Паповко, Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. М.: Наука. 1980.-270с.

107. Пневмопривод систем управления летательных аппаратов / Под ред. А.В. Чащина. М.: Машиностроение, 1987. - 415с.

108. Попов, Е.П. Приближенные методы исследования нелинейных автоматических систем / Е.П. Попов, И.П. Пальтов. М.: Наука, 1960. — 385 с.

109. Попов, Д.И. Динамика и регулирование гидро — и пневмосистем. М.: Машиностроение, 1987. -464 с.

110. Попов, Д.И. Нестационарные гидромеханические процессы. М.: Наука, 1982. - 382 с.

111. Протокол проведения экспериментальных работ с макетом гидрорезонансного вибратора. ВЦ, СКБ ПГ СО АН СССР. -Новосибирск, 1986. -43 с.

112. Работнов, Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988. -712 с.

113. Рагульскис, К.М. Колебания сложных механических систем. -Вильнюс: Минтис, 1969. — 246 с.

114. Разработка и исследование источников сейсмических сигналов и мето дов невзрывной сейсморазведки. Под руководством

115. Л.С. Шагиняна, B.C. Гинсбурга / Сборник научных трудов Гомельского специального конструкторско — технологического бюро сейсмической техники. М.: ВЫИИОЭНГ.1986. -127с.

116. Разработка и исследование подземного вибромодуля с объемным электрогидравлическим виброприводом на упругих оболочках. Заключительный отчет ТомПИ, № гос. регистрации 0183.0083169, Томск, 1986. -55 с.

117. Разработка проектно-конструкторской документации центробежного вибромодуля, подготовка стенда низкочастотного центробежного вибромодуля с согласующей системой. \ Отчет по теме «Плита», заключительный. Новосибирск, 1984. - 182 с.

118. ИЗ. Рахматуллин Х.А., Демьянов Ю.А. Прочность при интенсивных кратковременных нагрузках / Х.А. Рахматуллин, Ю.А. Демьянов. М.: Физыатгиз, 1961. -400 с.

119. Результаты экспериментальных работ по созданию подземного виброисточника «распорного» типа. А Отчет по теме «Экстремум». -Новосибирск, 1987. -211 с.

120. Электромеханические преобразователи гидравлических и газовых приводов / Е.М. Решетников и др. М.: Наука, 1982, -144 с.

121. Румшинский, JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971.-192с.

122. Савватов, П.Н. Расчет основных параметров поверхностных вибр эуплотняющих устройств // Исследование рабочих процессов строительных и дорожных машин.- Ярославль, 1983. -с 23-27.

123. Савинов, О.А. Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет. JL: Стройиздат, 1979. -438 с.

124. Садовский, М.А. О моделях геофизической среды и сейсмического процесса // Прогноз землетрясений. —Душанбе: 1984. -№4. -С. 268-273.

125. Сейсмическое вибровоздействис на нефтяную залежь // Сборник статей. Под ред. академика М.Л. Садовского, член-корр.

126. A.В. Николаева. М.: Изд. Института физики Земли РАН, 1993. -240с.

127. Сейсморазведка. Справочник геофизика. /Под ред. И.И.Гурвича,

128. B.П. Номоконова. М.: Недра, 1981.-464с.

129. Сейсмический источник СВ-100/20. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. -Омск, ЗАО «Новая геология», 2003. -55с.

130. Сейсмологические исследования. Источники и воздействие разрушительных сейсмических колебаний // Вопросы инженерной сейсмологии / Вып.31. -М.: Наука, 1990. -С. 4-29.

131. Сердюков, С.В. Экспериментальное обоснование вибросейсмической технологии добычи нефти/ Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. -Новосибирск, 2001. -48 с.

132. Смородинов, М. И. Справочник по обшестроительным работам. Осно вания и фундаменты. М.: Стройиздат. 1974.-372с.

133. Создание и исследование источников по темам «Таран —ИГД» и «Удар ИГД». / Итоговый отчет. / Новосибирск, 1983. - 193 с.

134. Сорокин, В.I I. Прибор для оперативного определения режимных параметров виброуплотняющих машин // Повышение эффективности эксплуатации и ремонта строительных и дорожных машин: Сб. научных тр./ СибАДИ.- Омск, 1990.-С. 63-67.

135. Сорокин, В.Н. Анализ взаимодействия вибрационного сейсмического источника СВ-10/100 с грунтом // Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин», /ОмГТУ. — Омск, 1997. -С.19.

136. Сорокин, В.Н. Активная система демпфирования продольно-угловых колебаний многоосных автомобилей // Сборник научных трудов тюсвященный 60-летию ОмГТУ «Механика процессов и машин»/ Омск, 2002 г. - С 59-62.

137. Сорокин, В.Н. Распределение давлений под излучающей плитой поверхностного сейсмического источника // Омский научный вестник. 2004.-№1(26),-С. 86-88.

138. Сорокин, В.Н. Особенности работы сейсмического источника с силовым замыканием в системе «инерционная масса — грунт» в инфранизкочастотной области // Извести ВУЗов. Машиностроение.-2004 .-№8. -С. 19-24.

139. Сорокин В.Н. О возможности виброобработки нефтяных залежей на нескольких доминантных частотах.// Нефтяное хозяйство. -2004.-№11. -С. 44-47.

140. Сорокин, В.Н. Адаптивная излучающая илита стационарного сейсмического источника. Сб. науч. трудов. «Механика процессов и машз ш». Омск, 2004. - С. 57 - 61.

141. Сорокин, В.Н. Влияние коэффициента Пуассона на процесс излучения упругих волн// Омский научный вестник. — 2004. -№2(27). — С. 98-100.

142. Степанов, М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний,- М.: Машиностроение. 1985.-232с.

143. Тер-Мартиросян, 3 .Г. Реологические параметры грунтов и расчеты оснований сооружений.-М.: Стройиздат, 1990.-200 с.

144. Тимошенко, С. П. Колебания в инженерном деле. М.: Наука, 1967.-444с.

145. Тихонов, А.Н. Уравнения математической физики / А.Н. Тихонов, А.А. Самарский. М.: Наука. 1972. -520с.

146. Трофименков, Ю.Г. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов / Ю.Г. Трофименков, JI.H. Воробков. -М.: Стройиздат, 1981.-215 с.

147. Урусовский, Н.А. О компенсации реактивной нагрузки низкочастотных гидроакустических и сейсмических излучателей / В кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977. -С. 144-151.

148. Феликсон, Е.И. Упругие элементы силоизмерительных приборов. М.: Машиностроение. 1977.-160с.

149. Филин, А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. М.: Наука, 1981.-480с.

150. Форссблад, JI.M. Вибрационное уплотнение грунтов и оснований. М.: Транспорт, 1987.-191с.

151. Фролов, К.В. Методы совершенствования машин и современные проблемы машиностроения. М.: Машиностроение, 1984.-224с.

152. Харкевич, А.А. Спектры и анализ. М., Л.: Государственное издательство технико - теоретической литературы. 1952. -192с.

153. Хархута, Н.Я. Машины для уплотнения грунтов. Л.: Машиностроение, 1973.-389с.

154. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет/ Н.Я. Хархута и др.;- Л.: Машиностроение, 1976.-472с.

155. Электрогидравлические следящие системы / В.А. Хохлов и др.; -М.: Машиностроение, 1971.-435с.

156. Цысс, К.Ю. Снижение собственной частоты виброизоляторов с испо льзованием РКО // Труды НИИРТИ вып. 14. 1989. -С. 26-43.

157. Цытович, Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1983. -288с.

158. Цытович, Н.А. Механика грунтов. М.: Госстройиздат, 1963. — 636с.

159. Чичинин, И. С. Вибрационное излучение сейсмических волн. М., Недра, 1984.-224с.

160. Чичинин, И.С. О методике испытаний невзрывных источников сейсмических сигналов // Тр. СНИИ11ИМС и ИГГ. Новосибирск, -1975, вып.219, С. 118-132.

161. Шагинян, А.С. Динамика сейсмических вибраторов с электрогидравлическим сервоприводом // Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука. 1981, -С.184-191.

162. Шериф. Р. Сейсморазведка. В 2-х томах. Т. 1. М.: Мир, 1987. -397с

163. Юшин, В.И. Об эффекте самостабилизации параметров колебаний двухдебалансного центробежного вибратора с одним подвижным дебалансом // Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981, С. 168-176.

164. Юшин, В.И. К теории гидравлического сейсмического вибратора // В.И. Юшин, Н.Ф. Спиранский. / Измерительная аппаратура для разведочной геофизики. Новосибирск. 1973. С.186-192.