Взаимодействие резонансного гидрообъемного вибромеханизма с высокочастотным генератором СВИП-сигнала тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

гГб од

2 ? сек ш

На правах рукописи

/

Мойзес Борис Борисович '

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕЗОНАНСНОГО ГИДРООВЪЕМНОГО ВИБРОМЕХАНИЗМА С ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ СВИП-СИГНАЛА

Специальность 01.02.06 - динамика, прочность машин, приборов, аппаратуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2000

Рабата выполнена в Томском политехническом университете

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор П.Я. Крауиньш

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Нестеренко В. П.

- кандидат технических наук, Ларионов С. А

I

Ведущая организация - Институт Горного Дела СОРАН

.г. Новосибирск

Зашита состоится " 7" декабря 2000 г. в |5.00 часов на 1аседаш диссертационного совета К 063.80.04 при Томском политехнически университете по адресу: 6340034, г Томск, пр. ЛснинаЗО

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке I ом с ко политехнического университета по адресу: г. Томск, ул. Белинскот, 53-а

Автореферат разослан г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета К 063 80.04 доктор технических наук, профессор

Л А Саруев

<рО £ О, О

ОКЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Вибрационные и ударные механизмы нат.ы широкое применение в различных сферах жизнедеятельности, одна из когорт 1еофнзическаи сейсмическая разведка геологических сред, базирующаяся на возбуждении данными механизмами, в первом случае, колебаний, получивши* название опорные сигналы или СВИП-сигнамы (внбросейсмнчесын! синусоидальный сшиал с плавно меняющейся во времен» частотой), во втором, отдельных импульсов. Точность определения границ раздела плис юн на сейсмическом разрезе зависит ох технических характеристик применяемых устройств и от параметров возбуждаемого ими сиг нала.

К проектируемым и применяемым а сейсморазведке механизмам предъявляется ряд требований:

-требование к наименьшему весу, определяющего шмрш) I ео! рлфических зон а климатических услошш применения данного механизма;

- требование к возбуждаемому сигналу, который должен иметь большущ информативность, обеспечивающую при регистрации на виброграмме лучшее выделение на фоне принятых помех;

-требование к сгабнльносш пронесся возбуждения (сигнал должен обладай, неизменностью свойств при повторных излучениях в разных пунктах) Вибрационные механизмы имеют ряд преимуществ: хорошую информативность возбуждаемого сигнала и высокую стабильность процесса возбуждения колебаний, позволяющую производить, гак называемое, накопление воздействии, то есть, суммировать многократно возбужденный сигнал. В основном возбуждаемый сигнал характеризуется линейно возрастающей частотой и постоянной амплитудой колебаний, но многими авторами (Шнеерсон МБ., Майоров ВВ., Гогоненков Г.Н. и др.] отмечается большая перспективность применения сигналов с плавно меняющейся амплитудой, обуславливающей лучшее выделение данного сигнала. Недостатком, ограничивающим применение существующих вибрационных источников, является система прижима опорной плиты, через которую сигнал передается на грунт. Данная система основывается на применении инертной массы прижима, шжояшейся относительно плиты на некоторых пружинах и определяющей в современных виброме.чашпмзх вес всей машины. Чем больше требуемое >силие на грунт, тем больше массогабаритный показатель всей

машины. К тому же полезная вибрационная нагрузка порой составляет всего 500/о от усилия пряжима. Данного недостатка лишены ударные механизмы, 8 которых сигнал представляет собой импульс. Но' импульсное формирование опорных сигналов при споем широком распространении характеризуется слабой информативностью, то есть, плохим выделением отдельных импульсоя на виброграмме, на которой кроме полезных импульсов могут быть зафиксированы воздействия от посторонних устройств, вырабатывающих подобные импульсы, и постоянным уплотнением грунта на точке возбуждений, что приводит к плохой стабильности процесса возбуждения.

Таким образом, перспективно создать механизм малого веса и с высокой стабильностью процесса возбуждения сигнала, обладающего хорошим выделением на виброграмме.

Диссертационная работа посвяшена исследованию разработанного в I омском политехническом университете гидрообъемного вибромеханизма, включающего а себя периодически падающий на амортизатор исполнительного вибрационного механизма активный груз, заменяющий динамическим импульсом силы систему прижима, и, тем самым, уменьшая весовой показатель всего устройства. Исполнительный механизм исследуемого вибромехаиизма состоит из амортизатора, установленного на промежуточной массе, самой промежуточной массы, расположенной на предварительно поджатых упругих нелинейных оболочках, в которых в момент взаимодействия падающего груза с амортизатором генератором СВИП-снгнала возбуждается опорный сигнал Нелинейная характеристика жесткости оболочек, через которые формируемая нагрузка передается на грунт, позволяет создавать полезные динамические усилия, соизмеримые с усилием прижима опорной плиты к грунту.

Цель работы. На математической и физической моделях исследовачь динамику взаимодействия гидрообъемного вибромеханизма с генератором СВИП-сигнала. При этом основное внимание уделить разработке методики расчета и создания для разведочной геофизики нового класса вибромеханизмо» с активным падаюишм грузом, формирующим усилие динамического прижима.

Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования Теоретические исследования проводились при помощи компьютерного моделирования с использованием составленных дифференциальных уравнений динамики. Экспериментальные

исследования выполнены на созданном автором вибрационном лабораторном стенде с применением необходимой измерительной техники.

Научна» шатвз.

1. Разработан гидрообъемный аибромеханизм на упругих нелинениич оболочках с активным падающим грузом. В механизме, при одновременном воздействии на механическую систему импульса силы и информативною СВИП-сигнала, формируется комбинированный вибрационный сигнал с амплитудой, закон изменения которой имеет плавную форму.

2.11а созданном автором программном продукте исследовано влияние закона изменения амплитуды СВИП-сигналов на результаты корреляционной обработки, рассмотрено влияние точности формирования возбуждаемою сигнала на результаты корреляционной обработки. Сделан вывод о перспективности формирования сигналов с синусоидальным законом изменения амплитуды.

3. Разработанные автором лабораторный макет вибромехамнзма. математические модели вибромеханизма и его макета позволили исследовав его конструктивные к функциональные возможности.

Рпактнчсукпя ценность заключается в разработке методики расчета и создания для геофизики нового класса вибромеханизмов, в которых осуществление динамического прижима активным грузом значительно снижав! вес всего механизма, а применение упругих нелинейных оболочек позволяет формировать опорный сигнал с плавным синусоидальным законом изменения амплитуды колебаний.

Аипобаиии работы. Результаты работы получили положительную опенку из ежегодных областных научно-практических конференциях "Современные техника и технологии" (г. Томск, 1997, 1998, 1999 г.г), на международной конференции "Современные техника и технологии" (г Томск, 2000 г.) и на международном симпозиуме "Проблемы геологии и освоения недр" (г. Томск, 2000 г.).

Публикация ре»ультатов исследований. По результатам исследований опубликовано 8 работ

Реализации результатов исследований. Результаты получили внедрение при работе над виброизапируюииил фундаментом под высокоточное оборудование участка прецизионной обработки, а также переданы и

с,

опробованы при проведении сейсмических исследовании на объектах Сибирского химического комбината (СХК)

Объем работы. Диссертация включает введение, четыре главы, включение, список использованных источников и приложение. Диссертация содержит J37 страниц печатного текста, 82 рисунка. Список использованных источников состоит из 99 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введен»» обоснована актуальность темы, определена цель, научная новизна, дано краткое содержание всех глав диссертации.

В nennoit главе приведен обзор и анализ вибрационных и ударных механизмов, применяемых в геофизике для сейсморазведки. Наибольший вклад в разработку данных механизмов внесли отечественные ученые: Чичинии И.С , ! отоненков Г.Н., Шнеерсон М.Б., Майоров В.В., Юшин В.И., Ряшенцев ¡1.11, Шагинян A.C., Тишков А.Я., Клншин В.И, Крауиньш П Я. и др. Описываются достоинствам недостатки рассматриваемых механизмов.

Поставлена цель и определены задачи диссертационной работы.

Во второй главе автором решаются задачи, связанные с:

- определением закона изменения амплитуды колебаний, влияющим на результаты корреляционной обработки и, следовательно, обуславливающим наилучшее выделение сигнала на виброграмме;

- исследованием путем математического моделирования конструкции внбромехантма,' возбуждающего опорный сигнал с законом изменения амплитуды колебаний, определенный решением первой задачи,

• определением степени влияния точности формирования опорного сигнала на результаты корреляционной обработки

Как известно, вибрационные механизмы, применяемые в качестве сейсмических источников, возбуждают вибрационную нагрузку с постоянной амплитудой. Отраженный на внутренних границах раздела сигнал суммируется с волнами-помехами и образует сложное поле колебаний, ¡¡а фоке когорт о невозможно визуально определить время прихода отраженного сишала Поэтому для выделения в результирующем суммарном колебании поломок информации применяются способы обработки, обеспечивающие временное

сжатие сигналов - корреляционный и частотный, из которых первый наиболее прост и легче реализуем, и поэтому применен автором в дайной работе.

Степень выделения сигнала на фене помех по первому метшо оценивается его автокорреляционной функцией (АКФ) (рис. 1)

г(т>=-^)хи(»)х0(1~т)<к; (II

То .„

здесь х,-|, То, {о, 1 - соответственно, исходный сигнал и его период, начально!.' и конечное время излучения, временной сдвиг корреляции сигналов.

АКФ опорного сигнала (рис. 1) должна иметь на фойе побочных 2 чеши выраженный главный максимум I, быстро » плавно затухать, не пересекал границ V Чем АКФ компактнее, тем степень выделения лучше. В литературе отмечается, что закон изменения амплитуды влияет на результаты корреляционной обработки.

Проведенное автором на основе теоретических исследовании, выполненных на созданном программном продуете, сравнение АКФ сигналов, имеющих прямоугольный, треугольный, трапецеидальный а синусоидальный

г<т)

05

оо

-0 5 -t

' 3 / / То=0.1 с Б=14

ч ----

законам изменения амплитуды, видно, что АКФ для сигналов с синусоидальным законом наиболее компактна (рис. 2) и, следовательно, применение данных сигналов наиболее перспективно. Отмечено, что при увеличении базы сигнала (Б=ДиТо) за счет увеличения

0 25 50 75 ,Л V

1'нс 1. АКФ сигнала с постоянной амплитудой Л^иачии частоты (Лш), АКФ

становится компактнее (рис.2г). Вторая задача - рассмотрение разработанной схемы построения вибромехаиизма с активным грузом (рис. За), в котором динамический прижим осуществляется за счет импульса силы, возникающего при взаимодействии падающего груза 2 с амортизатором 7 исполнительного механизма. Корпус 1 плитой 15 устанавливается на грунт. Груз 2 тросом 3 поднимается в начальное положение, и фиксируется упорами 10. Включается источник питания 14. приводящий в действие генератор колебаний 12, который через магистраль 13

Hi) 05

00

-0 5

-1

r(t) 0.5

0 0

-0 5

-1

АКФ Т0=О.1с Б=|4

J»

0 25 _ 11 50 _ 75 Т,%

я

ДКФ / То=0 1 с Б-14

1

25

50

75 T.%

50

a г

Рис. 2. Опорный сигнал с различным законом изменении амплитуды усилия а - треугольным, б - трапецеидальным, в - синусоидальным, г - сннусондалыгам с увеличенной базой

возбуждает высокочастотные колебания в трубчатых элементах 6, обладающих нелинейной жссткостной характеристикой (рис.4). После подачи сигнала на упоры 10 от системы управления 11 груз 2 сбрасывается До появления импульса силы Р„ от активного груза 2 на грунт передается усилие Р„(г) от подвижной массы, установленной на упругих элементах и возбуждаемых генератором. В начальный момент взаимодействия упавшего груза с амортизатором на подвижной промежуточной массе высокочастотный генератор возбуждает в оболочках СВИП-сигнал и, благодаря импульсу силы Ри и нелинейности упругих оболочек, колебательное усилие Р„ созланасчш генератором, возрастает до величины Р„(0

Суммарное воздействие на грунт P(t) изображено на рис. 36 Дани..о устройство позволяет повысить динамическое воздействие на грунгтчн-пространство, что увеличивает дальность прохождения сигнала в гр\нгс

д. к

(л \

тле« / V' у Л

I * 1/у:

Т„

IV-.it}

Рис 3 Скема построения гидрообъемного енбромеханнзма (а) м суммарное вырабатываемое воздействие на грунт (б)

Замена пригруза, осуществляемого в вибрационных меха/пимах инерционной массой, на динамический прижим уменьшает вес всей машины и позволяет получи?ь вибрационный сигнал с амплитудой колебаний близкой по форме к синусоидальной.

Использование амортизатора уменьшает затраты энергии длл возвращения груза в исходное положение н ускоряет процесс выработки очередного импульса. Рис. 36 показывает: высокочастотная составляющая

сигнала Р„ с новым периодом колебания возрастает по амплитуде усилия и достигает максимального значения в середине временного интервала действия импульса Ри. Это связано с нелинейной жесткостной характеристикой оболочек СР (рис. 4).

Дифференциальные уравнения движения внбромеханизма во время действия импульса приведены ниже: <Ы,

■2 -10 1 2

Деформация оболочки, ш - жесткость других обаючеь

1'ие. 4 Зависимость жесткости оболочек от внешнего усиявя

ш.

(Йх,

' + ^ + с1."1 + Р. + Р = 0.

(1х

+ а х --1- + (С, + С, )х, = Р„ + Сь + (С„ + Ср)Х, вт <р(П;

i/isci,: P„ - усилие, создаваемое упавшим грузом, Р - силовое воздействие амортизатора на груз, tibi, mt - масса, соответственно, груза и подвижной части исполнительного механизма; Х|, щ • текущие коордннаты, соответственно, груза в режиме совместного движения с амортизатором, подвижной массы. С„ • жесткость гидравлической пружины амортизатора, С0, Су - собственная и объемная жесткости полостей исполнительного механизма, щ, «х ■ коэффициенты вязких потерь в ударном и вибрационном контурах механизма В модели также учтены параметры генератора и привода: I, С\, «1+, - момент инерции, жесткость и потери в контуре привода и Х'ь » - амплитуда и частота генератора колебаний, М;, - момент вращения в генераторе.

Предварительные компьютерные исследования данной модели показали возможность возбуждения сигнала вышеописанной формы (р«с. 36).

Далее, так как к возбуждаемому сигналу предъявляются жесткие требования, а в реальных условиях из-за несовершенства аппаратного комплекса генерировать и передать земле идеальный сигнал невозможно, возникла необходимость исследовать влияние точности формирования сигнала на результаты корреляционной обработки.

Синхронизация работы контуров. Компьютерные исследования определения влияния несинхронной работы двух контуров покатали, что при увеличении сдвига фаз между началом действия импульса и вибрационным сигналом, передаваемого земле в моменты взаимодействия упавшего груза с исполнительным механизмом (рис. 5), главный максимум ä корреляционной функции на фоне побочного выброса 2 уменьшается.

На основе полученных результатов сделан вывод, что синхрониишня работы двух контуров по фазе может достигать ±30°, при этом главный максимум корреляционной функции уменьшится на 13%.

Изменение амплитуды импульса (&Х2) и темпа развертки сигнала (с) оказывает влияние на появление побочных максимумов (рис, 6), которые могут выходить за экспоненциальную кривую, ограничивающую корреляционную функцию. Изменение амплитуды опорного сигнала практически не влияет на АКФ. Начальная частота значительного влияния не оказывает, так как ч новкон параметр сигнала (его база Б=ДмТо) остается постоянной

На (рис. 7) показано суммарное воздействие неточностей при воспроизведении вибрационного сигнала на качественные характеристики АКФ. Таким образом, если удерживать параметры сигнала в указанных пределах (рнс.7а), то АКФ сигнала более менее компактна при отсутствия побочных максимумов, выходящих за граничную •зкспоненцнальиую крмпую. f(t) 0 5

0.0 •0 5 -!

1 |То~0t с . |Б«!4

/ а

1

(л 1

О

25

50

-9 -6 -3 0 3« 60 90 ООО

Сленг фаз, град.

s б

Рис 5. Влияние ететптй смнхрошгацшг не ЛКФ сигнала: а - ЛКФ при б -Зависимость главного максимума АКФ от A<J=q>ei-q>oî

75 То,%

г(т) О 5

00 -0.5 -1

То~0 1 с 0.5 0.0 -0.5 То-0 1с Б»14

1 -1 Г

О 25 50 75 То,"» О 25 50 75 То,%

г б

Рис 6 Влияние точности формирования сигнала на АКФ:а - Де"±10"/о,б - ДХ1=25%,

Так как влияние неточностей при возбуждении сигнала носят случайный характер, то можно предположить, что при накоплении воздействий и последующей корреляции АКФ будет удовлетворять предъявляемым к лей требованиям (рис. 76).

Конкретные задачи, поставленные перед автором в данной главе, считаются решенными, так как:

?. Проведен анализ влияния закона изменения амплитуды колебаний СВИП-сишала на результаты корреляционной обработки. Отмечено, что сигналы с синусоидальным законом обладают наиболее компактной АКФ

обеспечивающей наилучшее выделение полезной информации на фоне принятых помех, увеличивается.

При увеличении базы сигнала компактность АКФ

Г(т); О 5

00 -0.5 >1

Тд=0 1 С Б=14

1

г<1) 05

00 -0.5 -1

То-0 1 с Б=И

к

25

50

75 То,*/

25

50

75 То,®«

Рис 7. Суммарное влияние погрешностей при возбуждении опорного сигнал«' а - Лф=30°, <5г=5%, ЛХ;=12%, ЛХгОО%, б - Л^-60", Де^ЮТо, АХ-^25%, ЛХ1~50% («ри накоплении 10 мздейстанй)

2. Подробно рассмотрена схема компоновки разработанною ьнбромеханизма с активным >рузом, обеспечивающим динамический ирнл.мм плиты механизма и момент возбуждения СВИП-сигнала в упругих оболочках При з г ом сигнал формируется из низкочастотного силового импульса и высокочастотной СВИП-составляющей. Благодаря нелинейное! и упру! их оболочек полезная колебательная нагрузка может достигать 80+90% ог усилия прижима.

3 Впервые рассмотрено влияние точности формирования сигнала на свойства АКФ. Сделан вывод о необходимой точности формирования.

Н третьей главе приведены теоретические и экслеримешальпые исследования динамической системы лабораторного макета вибромеханизма, в котором падение груза заменено ею качатедьно-колебательиым движением относительно некоторого центра Для этого груз размещается на чешрех перекрестно-соединенных упругих оболочках, в которых одним геиераторо.м возбуждается СВИП-спгнал, а ударный режим имитируется дополнительным генератором, работающим в режиме основного резонанса Основной цельт проведенных исследований явилось доказательство правомочности имитации процесса падения активного груза работой низкочастотного «еиератира к, следовательно, возможности проведения эксперимешальных исследований но формированию комбинированного сигнала

о

Одновременно решена задача нахождения зоны основного резонанса, в которой должен работать второй генератор для обеспечения максимальным нагрузок, и задача калибровки системы - определения степени влияния того или иного генератора на основной параметр - амплитуду перемещения активного груза. Для проведения экспериментальных исследований возможны две схемы возбуждения По первой - СВИП-сигиал возбуждает симметрично генератор !, а низкие частоты генератор 2 (рис. 9). Из-за того, что второй генератор работает

Рис *> Расчетная схема гидрообъемного еибромеханиэма обеих оболочках По

возбуждает низкочастотные колебания, и комбинированная нагрузка будет формироваться только в полости с дополнительным возбуждением в ней высоких частот вторым генератором. Поэтому выбрана первая схема.

Для компьютерного моделирования и последующего построения частотных характеристик, описываювшх динамическую систему механизма, доставлена математическая модель механизма, представленная ниже:

х

в резонансном режиме, низкочастотные колебания будут возбуждаться в обеих магистралях только с разной амплитудой усилия, и комбинированная

колебательная нагрузка будет формироваться в

второй схеме генератор 1

V/,

Рл=Р-<1р; Ру=а-У, Рх-Со-х; (1Р=Рл-РчгРх;

(3)

о

здесь У/г=?гХь и'2=Рз Х2 - объемы жидкости, подаваемые генераторами в камеры рабочих оболочек; Р», Ра, х,, х3 - соответственно, площади плунжеров сенераторов и координаты перемещения плунжеров; ЙР, Рд, Рх, Ру -соответственно усилие, передаваемое через упругие оболочки на "груш", движущая сила, сила от текущей упругой деформации полостей оболочек, сила вязкого внутреннего сопротивления; Р - рабочая площадь исполнительною механизма; ф - перепад давления в рабочих полостях; Е - модуль упругости жидкости; Щ - первоначальный рабочий объем жидкости в оболочках; -изменение объема жидкости; с!х - величина радиальной деформации оболочек, х - текущее перемещение; Со- жесткость основных упругих связей, включающая е себя жесткость оболочки (шланга) и жесткость, обусловленную наличием в. полостях среднего давления. Следует отметить: при симметричном возбуждении генератором I колебаний в оболочках суммарная жесткое гнал характеристика (рис.9а) складывается из жест костей обеих оболочек и становится практически линейной (рис.9б).

•Е«

а

Г

/

/

о." 4 о

| О

I-'2

I»

х

Я •

54

■1 о I я

Деформация оболочки, им

-10 12

■ жесткость первой шмыстн - жесткость в горой паллет и

• жесткость обоих полостей

Деформация оболочки, мм

рис. 9. Гидравлическая жесткость, обусловленная объемной деформацией, а»одной оболочки, б * двух ободочек

Модель и эксперименты позволили построить теоретические и экспериментальные частотные характеристики, на основе которых:

I. Определена рабочая резонансная частота низкочастотного генератора

которую можно корректировать изменением среднею давления р(>

V п»

2, С увеличением среднего давления растет жесткость системы, тем самым, уменьшая ее нелинейность.

Система одинаково "откликается" на возмущающее воздействие того или иною генератора и оба генератора можно настроить на одинаковое

—1 возмущающее воздействие системы.

. мм

.т '" ! ,' ':• ** >' ' | например, при амплитудных входах г 5 ; Г Г - ; генераторов Х;-=0 6мм, Х|И).7 {рис. 10)

Таким образом, приняв режим

1 ^ ^ 1 ' . нагружения при данных величинах 17 I I | > _ ] входов 1:1, в дальнейшем система ; ; ;____| исследовалась при возмущающем

<> «6 0 7 I 1.5 Х,.Х3. мм воздействии 1:1, 1:2,1:3.

!Мс 10 )ависпчость амплитуды колебаний , „ „

4. Доказано наличие нелинейности

активного груза от входа Х| и Х1

упругих оболочек, позволяющей вторым низкочастотным генератором имитировать процесс падения активного груза и, гем самым, создавать усилие прижима.

Че тертая глава посвящена исследованию формирования вибрационного сигнала комбинированной формы, имеющей две составляющие: низкую несущую частоту и информативный СВИП-снгиал. В связи с тем, что в лабораторных условиях сложяо генерировать СВИП-сигиал (сигнал с линейно нарастающей частотой) и процесс синхронизации низкочастотной резонансной синусоидальной полуволны, возбуждаемой одним генератором, с началом возбуждения другим генератором СВИП-составляющей затруднен, работа системы рассматривалась в установившемся режиме (при постоянных частотах работы генераторов дня каждого отдельного эксперимента). При формировании вибрационного сигнала двумя генераторами отмечено влияние частот 1 енерагора СВИП-сигнала на резонансную частоту второго генератора.

Исходя из этого, поставлена и решена первая задача - экспериментальное и теоретическое нахождение граничных частот развертки СВИП-сигнала, на которых данное влияние незначительно. Результаты теоретических исследований получены на компьютерной модели (рис. На). Здесь Рн -низкочастотное воздействие второго генератора, р - давление в упругих оболочках, г - время воздействия импульса, Ср - жесткость упругих оболочек Видно: степень влияния частот высокочастотного генератора на низкую час го 1 у Рц(0 с увеличением частоты работы генератора уменьшается (при начальной частоте «и )>=36Гц влияния практически нет) Следует отметин, при

меньшей степени нагружения (!:!, 1:2) значение граничной частоты уменьшается, тем самым, увеличивая базу сигнала.

О t t

а 6

Рис. 11. Результаты исследовашш, направленных щ определение трашгшых частот, при степени нагружеши 1:3, среднем давлении ра=0 5Ыпа, на частотах Ы[~36Гц, й2=*),2Г ц (частота ocitomiuro резонанса), Цр=!25КШа/дел, щ=0.1сек/дел: а - результаты компьютерного моделирования, б - экспериментальные результаты

Вторая задача - исследование возможности формирования комбинированного сигнала. При этом рабочая частота низкочастотного генератора (й2=4.2Гц (частота основного резонанса), генератора СВИП-сш нала - «!=36Гц. Ранее определен вид формируемого сигнала (рис.36) и сделан предварительный вывод, что полезная информативная СВИП-составляющая в опорном сигнала может достигать 80*90% от усилия прижима, которое формируется импульсом. В данной главе предметом исследования является

Р

возможность увеличения отношения .

ш&к

Исследования, проведенные при различных степенях ши рулении вибромешдама, показали увеличение доли полезной нагрузки t-,

динамическом прижиме (рис. 12, 13). Причем при меньшем среднем даьлсшш р

отношение выше, что обусловлено большей нелинейностью системы На

•Ним*

осциллограммах можно проследить ишенекис отношения высокочастотной

составляющей к низкочастотной

(рис 12, 13). Лучшие результаты

получились при степени нагружения 13 » среднем давлении р,;Ч) 5MI1.I (рис. Па, ) За). У миги пая, что граничная верхняя часю1а рази^нки С'ШШ-

сигнала для существующих генераторов составляет ~150Гц, а определенная нами нижняя граничная лр1? нагружении 1:3 примерно ЗбГц, то при существования сигнала О.Зсек, получим базу Б=3б. Во второй главе определено, что для сигнала с базой Б=14 достаточно 10 накоплений для АКФ приемлемой формы, следовательно, для смоделированного сигнала достаточно 2+3 накоплений. Можно рекомендовать яачало развертки СЗЗИП-снгнала с частоты 36Гц. В заключения, сравнивая вид и амплитудные значения смоделированного па компьютере, (рис. Я а) и, возбуждаемого вибромехляизмом' (рнс, !3а) комбинированного сигнала, а также .сигнала, возбуждаемого з одной и другой полости оболочек, можно отметить качественное и количественное сходство полученных результатов.

ВЫВОДЫ

¡ Разработан гидрообъекный внбромехаштг па упругих нелинейных юолочках с активным падающим грузом. В механизме, при одновременном чпдействни на механическую систему импульса силы I! информативного ГВИП-сигиала, формируется комбинированный вибрационный сигнал с инусоидальним законом изменения амплитуды.

2. При помощи созданного автором програ.чм1!ого продукта [роанапизировано влияние закона изменения амплитуды СВИП-спгналоз на езультаты корреляционной обработки я показана перспективность римеиеиия сигналов с синусоидальным законом, обуславливающим диболыиую компактность ЛКФ.

3. Разработанные лабораторный макет вибромехаштзма, математические ¡одели вибромеханизма • и его макета позволили исследовать его онструктивиые и функциональные возможности, в результате чего показано, го:

- осуществление прижима за счет активного груза существенно снижает :с всей машины и позволяет увеличить амплитудное значение полезной элебательной нагрузки по сравнению с максимальным усилием прижима;

-использование амортизатора с гидропневмоцилиидром уменьшает I граты энергии для возвращения груза в исходное положение и ускоряет зоиесс выработки очередного импульса;

- применение упругих нелинейных оболочек ио¡волне* формироват сигнал с плавным синусоидальным законом изменения амплитуды;

-доля полезной информативной СВИП-соетавляшшсй в опорно: достигает 100%от динамического усилия прижима

4. Результаты исследований и . разработанная методика расчет внёромехашшш нереданы и опробованы при проведении сейсмически нсследованЫ» на объектах СХК.

+т

Pi

№

ж

rt-

Pi

5 4 1 f

б <

Vac 12 Осциллограммы дамгиш pj, создаваемого водной магистрали оболочек генераторами при степени «агрухешш I I при средамх давлениях pt. а • ри»0.5МПа, 6- ро=2МПа

б »

Рис 13. Осциллограммы давление pi, создаваемого водной шгис грили оболиче. генераторами при степени натру женил 1 3 при средних давлениях р„ а - рч=0 5MfU, б - рэ=2МПа

Ш материалам диссертации онубликоаапы следующие работы:

1. Виброизолирующий фундамент под высокоточное оборудован! участка прецизионной обработки. Отчет о НИР/ ТПУ. Руководите Крауиньш П.Я., Томск 2000,22с. Отв. исполн. Крауиньш ПЯ

2. Крауиньш П.Я., Смайлов С.А., Иоппа A.B., Мойзес Б.Б, Кочеты A.A. Математические модели устройства для ударно-волновой технолог i воздействия на пласт. Механика и машиностроение (сборник трудов) - Томе изд. Томск, политехи. Уи-та, 2000.-347 с.

3. Мойзсс Б.Б., Крауиньш П.Я. Разработка виброимпульсного мехашш с раздельным управлением вибрационной и импульсной составляющей Треп

областная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодик ученых "Современные техника итехналопго" Сб. статей. -ТомасИзд-во ТПУ, 1997.

4. Мойзес Б В, Крауиньш П.Я. Проблемы формирования виброимпульсного сигнала дня сейсморазведочных комплексов. Четвертая областная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и тсхналоши"Сб статей - Томас Иэднво ТПУ, 1998.

5. Мойзес Б,Б., Крауиньш П.Я. Внбронмпульсный источник сейсмических сигналов для разведочной геофизики. Научные труды Российской научно-практической конференции "Новейшие технологии в приборостроении" 1999

6. Мойзес Б.Б., Крауиньш ПЯ. Ударно - вибрационный источник сейсмических сигналов для полевой геофизики. Пятая областная научно-ирактическзя конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии"Сб. статей. - Томск. Изд-во ТПУ, 2000.

7 Мойзес Б.Б, Крауиньш П Я. Выбор огибающей зондирующего вибрационного сигнала. Шестая международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии" Сб. статей. - Томск: Изд-во ТПУ, 2000,

8 Мойзес ББ, Калдыров В.Ю. Крауиньш П.Я. Проблемы синхронизации в механизме для возбуждения ударно-вибрационного геофизического сигнала. Сборник трудов четвертого Международного научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых им, академика Усова "Проблемы геологии и освоение недр" - Томск: Изд-во ТПУ, 2000,

Подписано к печати 26.10.2000

Формат 60x84x16. Бумага №2

Тираж 100 экз.. Заказ №318.

Ротапринт ТПУ, 634034,7.Томск, пр. Ленина, 30

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ УДАРНЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГЕОФИЗИКЕ ДЛЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ.

1.1. Импульсные источники сейсмических колебаний.

1.2. Вибрационные источники сейсмических колебаний.

1.2.1. СВИП-сигнал.

1.2.2. Исполнительные механизмы (вибромодули) источников сейсмических колебаний.

1.2.2.1. Механические источники сейсмических колебаний.

1.2.2.2. Гидравлические источники сейсмических колебаний.

1.2.3. Система прижима излучающей опорной плиты к грунту.

1.3. Кодоимпульсные источники сейсмических колебаний.

Выводы и задачи исследования.

2. ФОРМИРОВАНИЕ ВИБРОМЕХАНИЗМОМ С АКТИВНОЙ МАССОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ ГЕОФИЗИКИ.

2.1. Выбор огибающей амплитуды усилия зондирующего СВИП-сигнала.

2.2. Схема построения виброимпульсного механизма.

2.3. Влияние точности формирования огибающей на автокорреляционную функцию.

Выводы по главе.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРООБЪЕМНОГО ВИБРОМЕХАНИЗМА.

3.1. Динамические характеристики гидрообъемного вибромеханизма.

3.2. Некоторые вопросы влияния нелинейности системы на динамические характеристики.

Выводы по главе.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГИДРООБЪЕМНОГО ВИБРОМЕХАНИЗМА В СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ.

4.1. Исследование возможности получения комбинированного вибрационного сигнала.

4.2. Исследование динамической системы вибромеханизма в стационарных режимах.

Выводы по главе.

Актуальность

В современной технике для разнообразных целей применяется широкий класс вибрационных и ударных машин. Известны различные механизмы, возбуждающие колебания или силовые импульсы, с помощью которых проводится геофизическая сейсмическая разведка геологических сред Земли.

Многообразие задач, стоящих перед сейсморазведкой, предопределили применение целой гаммы ударных и вибрационных механизмов (сейсмических источников). Использование того или иного типа источника ограничивается сейсмологическими условиями той географической зоны, где собираются проводить исследования земных пород. Вибрационные устройства имеют ряд преимуществ, основное из которых высокая стабильность процесса возбуждения колебаний. Главный недостаток, ограничивающий применение существующих вибрационных сейсмических источников в болотистых труднопроходимых местностях Сибири и Дальнего Востока, большой вес всего механизма. Поэтому в данных областях разведка ведется с помощью взрывных работ, характеризующихся плохой стабильностью процесса возбуждения волн, из-за влияния неоднородной физической среды вблизи заряда, и вредными экологическими факторами.

Разработчиками новой техники ведется постоянный поиск путей создания механизма наименьшего веса, возможность применения которого охватывала бы как можно больше географических зон, в том числе и труднопроходимые для тяжелой техники районы. При этом к применяемым и вновь проектируемым механизмам предъявляется ряд требований, основное из которых - требование к возбуждаемой нагрузке, получившей название опорный сигнал или СВИП-сигнал. Он должен иметь достаточную энергию и широкополосный частотный спектр, обеспечивающий компактную автокорреляционную функцию (АКФ). Степень компактности АКФ обеспечивает отношение сигнал/помеха, чем компактнее АКФ, тем легче выделить полезную информацию на фоне помех. Причем сам сигнал должен обладать неизменностью этих свойств при повторных излучениях в разных пунктах.

В Томском политехническом университете подана заявка на новый гидрообъемный вибромеханизм, включающий в себя периодически падающий активный груз на исполнительный механизм, состоящий из амортизатора, установленного на промежуточной массе, самой промежуточной массы на предварительно поджатых упругих нелинейных оболочках, в которых в момент взаимодействия падающего груза с амортизатором высокочастотным генератором возбуждается СВИП-сигнал. Нелинейная характеристика жесткости оболочек, через которые формируемая вибрационная нагрузка передается на грунт, позволяет создавать большие полезные динамические усилия, соизмеримые с усилием прижима опорной плиты к грунту.

Перед автором стоит ряд задач, решение которых позволит создать механизм для сейсморазведки весом меньшим, чем у данного класса вибрационных механизмов и сигналом, обладающим большей информативностью:

1. Проанализировать конструкции ударных и вибрационных механизмов, применяемых в геофизике, с целью определения "положительных" конструктивных особенностей (затрат энергии, массогабаритного показателя, раздельного управления параметрами колебаний), которые необходимо учесть при проектировании нового устройства.

2. Исследовать влияние различной формы огибающей амплитуды колебаний СВИП-сигнала (закона изменения амплитуды) на результаты корреляционного анализа, на основании которых сделать вывод о перспективности формирования сигнала с той или иной огибающей. Применительно к геофизике оценить степень влияния точности возбуждения СВИП-сигнала на результаты корреляционного анализа.

3. Провести теоретические исследования поведения колебательной системы вибромеханизма с активным пригрузом, в котором вибрационная нагрузка с плавной огибающей амплитуды усилия формируется и передается на грунт через упругие нелинейные оболочки при одновременном воздействии на колебательную систему импульса силы и СВИП-сигнала.

4. На физической модели вибромеханизма - вибростенде, в котором процесс падения груза имитируется дополнительным генератором, работающим на частоте основного резонанса, провести экспериментальные исследования.

5. Исследовать возможность возбуждения колебаний комбинированной формы, формируемой несущей частотой импульса силы и частотой СВИП-сигнала. Оценить влияние частот генератора СВИП-сигнала на частоту импульса силы, с целью определения начальной частоты развертки СВИП-сигнала, на которой данное влияние наименьшее. Рекомендовать параметры процесса возбуждения и режимы работы вибромеханизма для возбуждения полезной вибрационной нагрузки, соизмеримой с усилием динамического прижима.

Таким образом, целью представляемой работы является исследование на математической и физической моделях динамики взаимодействия резонансного гидрообъемного вибромеханизма с высокочастотным генератором СВИП-сигнала.

Данная диссертация состоит из четырех глав и приложения. и

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведен анализ существующих конструкций сейсмических источников, как вибрационных и кодоимпульсных, так и импульсных; рассмотрены преимущества и недостатки рассматриваемых устройств. Анализ проводится с той целью, чтобы при реализации предлагаемой нами схемы вибромеханизма не упустить какие-либо нюансы, связанные с энергетикой, массогабаритными показателями, точностью поддержания и возбуждения СВИП-сигналов и импульсов, системой управления механизма.

Отмечается, что в вибрационных и кодоимпульсных источниках, которые имеют ряд преимуществ перед импульсными (частично указанных выше) и поэтому нашедших большее применение, для осуществления прижима излучающей плиты к грунту и обеспечения больших усилий применяется, так называемая, инерционная масса, обладающая большим весом, вследствие чего, весовой показатель всей машины большой.

В заключении высказывается предложение совместить ударный узел импульсных механизмов, заменяющий инерционную массу прижима вибрационных механизмов и обеспечивающий падением активным грузом динамический прижим излучающей плиты к грунту, с исполнительным вибрационным механизмом, возбуждающим СВИП-сигнал. В результате сигнал будет передаваться земле в момент взаимодействия падающего груза с исполнительным механизмом. Отказ от инерционной массы позволит уменьшить вес машины, а использование исполнительного вибрационного механизма сохранить преимущества вибрационных сейсмических источников.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ проведен анализ влияния различной формы огибающей амплитуды усилия (прямоугольной, треугольной, трапецеидальной и синусоидальной) на результаты корреляционного анализа СВИП-сигналов. Делается вывод о перспективности применения сигналов с плавными огибающими, из которых сигналы с огибающей синусоидальной формы имеют наиболее компактную АКФ.

Рассматривается конструкция гидрообъемного вибромеханизма, совмещающего ударный узел с исполнительным вибрационным устройством. Данный механизм формирует комбинированный сигнал с различной формой огибающей усилия, в том числе близкой к синусоидальной. Ударный узел с падающим активным грузом обеспечивает прижим излучающей плиты к грунту, а генератор СВИП-сигнала исполнительного устройства в момент взаимодействия падающего груза с амортизатором возбуждает в упругих оболочках СВИП-сигнал, передаваемый земле. Плавную форму огибающей формирует нелинейность упругих оболочек. Так как излучаемый сигнал, обладающий некоторыми параметрами (начальной фазой и частотой, темпом развертки частоты, амплитудой усилия и т.д.), неидеален, то далее оценивается влияние точности формирования огибающей амплитуды сигнала на характер АКФ.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ приведены результаты экспериментальных исследований динамической системы физической модели источника -гидрообъемного вибромеханизма с ударно-вязкой нагрузкой, содержащего два колебательных контура: высокочастотный контур возбуждения СВИП-сигнала и низкочастотный резонансный контур, заменяющий в лабораторных условиях процесс падения груза (ударный узел). Динамическая система механизма, включающая в себя два привода с генераторами колебаний (управления высокочастотным и низкочастотным резонансными контурами), колебательную систему и нагрузку, исследовалась при раздельном возбуждении исполнительного механизма тем или иным генератором. Были определены резонансные зоны обоих контуров, в которых обеспечивается максимальное усилие, создаваемое механизмом. Вследствие различности схем возбуждения колебательной системы высокочастотным и низкочастотным генератором, решена задача настройки системы - определения степени влияния того или иного генератора на основной параметр "выходного звена" (амплитуду перемещения) и сравнить построенные для различных схем возбуждения частотные характеристики динамической системы.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена вопросу о возможности возбуждения вибрационного сигнала комбинированной формы. Из-за сложности реализации в лабораторных условиях СВИП-сигнала (сигнала с линейно нарастающей частотой) работа механизма изучалась в стационарном режиме при одновременном возбуждении обоими генераторами (по одному генератору идет устойчивый низкочастотный резонанс, второй генератор работает на постоянной зарезонансной частоте). При различных начальных частотах работы генератора СВИП-сигнала определена степень влияния высоких частот на резонансную низкую второго генератора. Найдены параметры процесса возбуждения, при которых формируемая полезная СВИП-составляющая комбинированного сигнала соизмерима с максимальным значением величины усилия прижима.

Основные положения работы, выносимые на защиту

1. Схема компоновки нового гидрообъемного вибромеханизма на упругих оболочках, в котором при одновременном воздействии на механическую систему механизма импульса силы и информативного СВИП-сигнала формируется комбинированная вибрационная нагрузка с плавной огибающей амплитуды и большими полезными динамическими усилиями, соизмеримыми по амплитуде с усилием прижима.

2. Результаты корреляционного анализа СВИП-сигналов с различной огибающей амплитуды, на основе которых делается вывод о перспективности формирования сигналов с синусоидальной амплитудной огибающей.

3. Необходимые условия точности формирования возбуждаемого комбинированного сигнала.

4. Режимы работы вибромеханизма и параметры процесса возбуждения, при которых земле передается сигнал требуемой формы.

Результаты проведенных исследований подтверждают основное положение, защищаемое в диссертационной работе, заключающееся в возможности создания гидрообъемного виброисточника сейсмических колебаний с активным периодически падающим грузом.

Данный механизм отличается малым весом, большими динамическими усилиями, передаваемыми земле, и формирующим комбинированный вибрационный сигнал большей информативностью.

Результаты работы получили положительную оценку на ежегодных областных научно-практических конференциях "Современные техника и технологии" (г. Томск, 1997, 1998,1999 г.г.), на международной конференции

Современные техника и технологии" (г. Томск, 2000 г.) и на международном симпозиуме "Проблемы геологии и освоения недр" (г. Томск, 2000 г.).

Исходные материалы и личный вклад автора

Диссертация базируется на исследованиях упругих эластичных оболочек, лабораторных исследованиях макетов и натурных образцов вибрационной техники, проводимых на кафедре "Автоматизация и роботизация в машиностроении" Томского политехнического университета под руководством Крауинын П.Я. На основе проведенной работы подана заявка на гидрообъемный вибромеханизм (виброисточник) с заменой статического пригруза активной периодически падающей массой, в котором вибрационная нагрузка с плавной огибающей амплитуды усилия формируется и передается на грунт через упругие нелинейные оболочки при одновременном воздействии на колебательную систему импульса силы и СВИП-сигнала.

Личный вклад автора:

1. Впервые рассмотрено влияние формы огибающей амплитуды усилия на результаты корреляционного анализа сигналов. Применительно к геофизике произведена оценка влияния точности формирования комбинированного вибрационного сигнала на результаты корреляционного анализа.

2. Приведены результаты теоретических модельных исследований схемы компоновки предложенного виброисточника, формирующего комбинированный вибрационный сигнал с плавной огибающей амплитуды усилия.

3. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования динамической системы физической модели вибромеханизма (вибрационного стенда) при различных схемах возбуждения. Дано сравнение.

4. На математической модели теоретически и на физической модели экспериментально исследована возможность формирования сложного комбинированного сигнала с плавной огибающей амплитуды усилия при одновременном возбуждении механической системы двумя генераторами, один из которых возбуждает высокочастотные колебания, второй имитирует процесс падения активного груза возбуждением низкочастотных колебаний в режиме основного резонанса. Определены параметры возбуждения, при которых высокочастотная информативная составляющая вибрационного сигнала имеет наибольшую амплитуду по сравнению с низкочастотной, и при этом влияние частоты высокочастотного генератора на резонансную частоту низкочастотного наименьшее.

Все теоретические и практические исследования проводились в Томском политехническом университете.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

В дальнейшем приняты приведенные ниже обозначения основных переменных величин и параметров рассматриваемых систем. Размерность всех величин выражается в единицах: Н, м, сек, Па.

Хь Х2 [м] - максимальный настроенный ход поршней генераторов;

XI, х2 [м] - возмущающее воздействие генераторов; х - координата перемещения "выходного звена";

Р, Рд, Рх, РУ [Н] - усилия действующие в системе;

Б [м ] - рабочая площадь исполнительного механизма;

Бь ¥2 [м2] - рабочие площади генераторов;

Юь о>2 [Гц] - угловые скорости вращения генераторов; фь Ф2 [рад] - угол поворота валов генератора;

Н. 2 М

3п модуль упругости жидкости; сГМ' [м ] - рабочий объем жидкости в оболочках, изменение рабочего объема жидкости; Н

Со, Ср м жесткость;

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

1. Исследовано влияние высоких частот генератора на низкую частоту импульса силы (на математической модели) и на низкую резонансную частоту второго генератора (экспериментально). Выявлено, что с увеличением начальных частот работы высокочастотного генератора степень влияния уменьшается (рис. 4.4).

2. Определены граничные частоты для степеней нагружения 1:3, 1:2, 1:1. Зафиксировано уменьшение значений граничных частот с уменьшением степени нагружения вибромеханизма (рис. 4.8).

3. Сравнение теоретически и экспериментально полученных результатов показывает их качественное сходство. Различие граничных частот по величине объясняется наличием дополнительного резонанса по амплитуде из-за существования трех степеней свободы в реальном механизме (рис. 4.8).

4. Экспериментальные исследования подтверждают сделанный в предыдущей главе вывод: с увеличением среднего давления система стремится к линейной.

5. Сравнивая осциллограммы давлений магистралей обоих оболочек р! и р2, можно заметить их качественное сходство. Таким образом, комбинированный сигнал формируется в обеих магистралях только с разной амплитудой (рис.4.10).

6. Увеличивая степень нагружения, можно получить максимально возможное отношение высокочастотной СВИП-составляющей к динамическому усилию прижима (рис. 4.7а).

7. Сравнение смоделированного и экспериментально сформированного комбинированного сигнала дает количественное и качественное сходство.

124

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время одной из основных задач, стоящих перед исследователями, является разработка и создание эффективного источника сейсмических колебаний для геофизики, обладающего сравнительно малым весовым параметром, обуславливающим его применение в труднопроходимых для тяжелой техники районах, излучающего земле колебательную нагрузку (зондирующий сигнал) необходимой формы, удовлетворяющую предъявляющимся к ней требованиям.

Данная работа посвящена решению такой задачи, а именно, исследованию на моделях вибрационного механизма, применяемого в качестве источника сейсмических колебаний и совмещающего в себе ударный узел с активным грузом для осуществления динамического прижима, с исполнительным вибрационным механизмом, возбуждающим СВИП-сигнал. Данный источник формирует и передает на грунт сложную комбинированную колебательную нагрузку с плавной синусоидальной огибающей амплитуды усилия.

По результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы:

1. Анализ существующих типов источников сейсмических колебаний показал, что по характеру возбуждаемой нагрузки они делятся на три класса: импульсные, вибрационные и кодоимпульсные. При этом предпочтение отдается вибрационным и кодоимпульсным источникам, особенно для машин малой и средней мощности. При проведении разведочных работ в труднопроходимых районах и на большей глубине применяются импульсные источники. Из обширного класса вибрационных источников значительными преимуществами обладают гидрообъемные вибраторы с исполнительными механизмами на упругих оболочках (с энергетической точки зрения), возбуждающие вибрационную нагрузку с плавным законом изменения амплитуды колебаний (с точки зрения лучшей обрабатываемости).

2. Проанализировано влияние форм огибающих амплитуд усилий вибрационных зондирующих СВИП-сигналов на свойства АКФ, на основе чего сделан вывод о перспективности применения сигналов с синусоидальной огибающей, обуславливающей наибольшую компактность АКФ. Отмечено, что при увеличении базы сигнала компактность АКФ увеличивается.

3. Подробно рассмотрена заявленная нами схема компоновки нового вибрационного источника сейсмических колебаний, в котором инерционная масса прижима заменена активным периодически падающим грузом, обеспечивающим динамический прижим излучающей плиты источника к грунту в момент возбуждения СВИП-сигнала и формирующим усилие на грунт. Осуществление прижима за счет импульса силы существенно снижает вес всей машины и позволяет увеличить амплитудное значение полезной вибрационной нагрузки по сравнению с максимальным усилием прижима.

4. Рассмотрены необходимые условия точности формирования и возбуждения зондирующего сигнала.

5. Исследована динамическая система вибрационного механизма (лабораторного макета сейсмического источника), в котором процесс падения активного груза имитировался дополнительным низкочастотным генератором в режиме основного резонанса.

6. Исследовано влияние высоких частот генератора на низкую частоту импульса силы (на математической модели) и на низкую резонансную частоту второго генератора (экспериментально). Выявлено, что с увеличением начальных частот работы высокочастотного генератора степень влияния уменьшается.

7. Определены граничные частоты для различных режимов нагружения. Зафиксировано уменьшение значений граничных частот с уменьшением режима нагружения вибромеханизма.

8. С увеличением среднего давления уменьшается нелинейность системы. Таким образом, чем меньше среднее давление в оболочках, тем больше амплитудная модуляция сигнала.

126

9. Сравнение осциллограмм давлений магистралей обоих оболочек р1 и р2 дает их качественное сходство (комбинированный сигнал формируется в обеих магистралях только с разной амплитудой).

10. Увеличивая режим нагружения, можно получить максимально возможное отношение высокочастотной СВИП-составляющей к динамическому усилию прижима (рис. 4.7а). Вид и характер смоделированного и экспериментально сформированного комбинированного сигнала совпадает.

11. Теоретически и экспериментально доказана возможность создания гидрообъемного вибромеханизма на упругих оболочках с активным периодически падающим грузом для обеспечения динамического прижима опорной плиты к поверхности грунта в момент излучения СВИП-сигнала.

127

1. Аксельрад Э.Л. Гибкие оболочки. М.: Наука, 1976. - 376с.

2. Алимов О.Д., Басов С.А. Приближенный метод построения основных характеристик виброударного механизма с гидравлическим приводом и дроссельным управлением. В сб.: Механика машин. Наука, 1969. вып.№17-18 с.8-13.

3. Алифов A.A., Глухарев К.К., Фролов К.В. К теории колебаний систем с двумя источниками энергии. Изв. АН СССР, МТТ, 1981, №6.

4. Алифов A.A., Фролов К.В. Взаимодействие нелинейных колебательных систем с источниками энергии. -М.: Наука, 1985. 328с.

5. Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний. Изд. 2-е доп. и перераб. М.: Физматгиз, 1959. 914с.

6. Антонов A.A. Пневматические муфты в нефтяной промышленности. -М.: Недра, 1973.- 160с.

7. Антонов В.Н., Солодилов Л.Н., Солодова Е.П. Источники сейсмических сигналов (по патентным данным США). Обзор. В кн.: Региональная, разведочная и промысловая геофизика, вып. 2 М., ОНТИ ВИЭМС, 1973, с. 217.

8. A.c. 511979. Гидравлический генератор колебаний./ Крауинып П.Я., Кузьмин В.А. Опублик. в Б.И., 1976, №16.

9. A.c. 569764. Гидравлический (пневматический) исполнительный механизм./ Крауинып П.Я., Кузьмин В.А.: Открытия. Изобретения, 1977, №31.

10. A.c. 1203449. Скважинный вибрационный источник сейсмических волн./ Крауинып П.Я., Смайлов С. А., Слабожанин В. Д.: Открытия. Изобретения, 1986, №1.

11. A.c. 1525364. Гидропневматическая пружина./ Крауиньш П.Я., Смайлов С.А., Абрамов А.П., Гордиенко В.В., Болтанов C.B.: Открытия. Изобретения, 1989, №4.

12. A.c. 1456243. Гидравлический вибростенд./ Крауиньш П.Я., Нижегородов А.И., Прелыгин А.И., Тарасов В.А., Беспалов М.Г.: Открытия. Изобретения, 1989, №5.

13. A.c. 1642114. Гидравлический виброимпульсный механизм./ Крауиньш П.Я., Щербаков B.C., Ахилбеков М.Н., Лунин И.М.: Открытия. Изобретения, 1991, №14.

14. Бабицкий В.И. Теория виброударных систем. М.: Наука, 1978.-352с.

15. Бабицкий В.И., Бобров Б.А. Виброударные режимы систем с ограниченным возбуждением. Изв. АН СССР, МТТ, 1977, №1, с.50-58.

16. Банах Л.Я., Перминов М.Д. Исследование динамических свойств резонансных вибромашин с помощью аплитудно-фазовых частотных характеристик. В сб.: Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. М.: Наука, 1972, с.209-219.

17. Баранов В.Н., Захаров Ю.Е. Электрогидравлические и гидравлические вибрационные механизмы. -М.: Машиностроение, 1967.-326с.

18. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1972.-768с.

19. Блехман И.И. Синхронизация динамических систем. М.: Наука, 1977.894с.

20. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний М.: Высшая школа, 1980.-409с.

21. Бор-Раменский А.Е., Красов И.М., Челышев В.А. Динамические свойства гидравлического привода с оболочками направленной деформации. -В сб.: Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. Вып.З. М.: Машиностроение, 1976, с.34-43.

22. Брагинская Н.В. Современные гидравлические вибраторы. Строительные и дорожные машины, 1972, №8, с.28-31.

23. Бритков H.A., КоржовВ.А., Малахов В.А., Носовец A.B., ОвешковГ.С. Экспериментальные исследования возбуждения сейсмических волн импульсным источником. В кн.: Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981, с.228-235.

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

25. Бутырин Н.Г., Исаев Ю.М., Квартальное Б.В., Рыбаков В.Н., Щербина А.Н. Конструкции и системы управления гидровибраторов для создания низкочастотных колебаний. В кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977, с. 104-115.

26. Варакин JI.E. Теория сложных сигналов. М., Советское радио, 1970376с.

27. Варсанофьев В.Д., Гончаревич И.Ф. Некоторые вопросы теории и методика расчета вибрационных машин с гидравлическим приводом. Изд. ИТД им. A.A. Сочинского, 1965 30с.

28. Варсанофьев В.Д., Кузнецов О.В. Гидравлические вибраторы. Л.: Машиностроение, 1979.-144с.

29. Вибрация в технике. М.: Машиностроение, 1978-1979, т.т. 1-2.

30. Виброизолирующий фундамент под высокоточное оборудование участка прецизионной обработки. Отчет о НИР/ ТПУ. Руководитель Крауиньш П.Я., Томск 2000, 22с. Отв. исполн. Крауинып П.Я.

31. Гавриленко Б.А. Гидравлический привод, М.: "Машиностроение", 1968.-503с.

32. Глухарев К.К. Особенности двух управлений в системах с ограниченным возбуждением. В. кн.: Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. М.: Наука, 1972, с. 17-22.

33. Глухарев К.К., Поздняк А.И., Тябликов Ю.Е. Резонанс в колебательной системе, возбуждаемый роторным гидропульсатором. В. кн.: Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. М.: Наука, 1972, с.22-25.

34. Глухарев К.К., Фролов K.B. Взаимодействие колебательной системы с двумя источниками энергии. Изв. АН СССР МТТ, 1977, №4, с.65-71.

35. Гогоненков Г.Н. Изучение детального строения осадочных толщ сейсморазведкой. М.:Недра,1987. 221с.

36. Гончаревич И.Ф., Докукин A.B. Динамика горных машин с упругими связями, М.: Наука, 1975.-211с.

37. Гончаревич И.Ф., Круглов И.К., Сиукаев Ф.А. Гидравлический вибрационный привод. Описание изобретения к а.с. №307025, 1971.

38. Гончаревич И.Ф., Круглов И.К., Сиукаев Ф.А. Гидравлический вибратор. Описание изобретения к а.с. №299427, 1971.

39. Гродзянская Т.М., Лукашин Ю.П. Сейсморазведка на непрерывных волнах. Обзор зарубежной литературы. М., изд. ВНИИОЭНГ, 1969.

40. Гродзинский В.А., Николаев С.И., Шнеерсон М.Б. Частотно- и фазоманипуированные сигналы и перспективы их применения в сейсморазведке. В кн.: Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981, с. 168-175.

41. Гродзицкий Е.Ф., Крюков Б.И. Стационарные колебания в системе, взаимодействующей с источником энергии. В кн.: Математика и механика. Изд. Днепропетровского ун-та, 1972, с. 168-178

42. Гурин А.Г., Конотоп В.В., Круглик Н.И. Электродинамические ударные устройства для сейсмических исследований. В кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977, с. 137-144.

43. Евчатов Г.П., Михаэлис Ю.В., Юшин В.И. К выбору огибающей вибросейсмического сигнала// Вибрационная сейсморазведка на продольных и поперечных волнах: Тр. СНИИГГиМСа. 1975. - Вып. 219. - с.65-71.

44. Егоров В.Г., Зуев A.A., Яковлев А.Н. Обоснование структуры дебалансного вибратора для глубинного сейсмозондирования// Излучение и прием вибросейсмических сигналов. Новосибирск, 1990, с. 111-138.

45. Егоров Г.В., Комлягин А.Г., Михаэлис Ю.В. Вибровозбудитель сейсмического вибратора с жидкостным дебалансом// Геофизические игеодезические методы и средства при поисках полезных ископаемых в Сибири. -Новосибирск, 1982. с. 13-23.

46. Егоров Г.В., Зуев A.A., Слоущ А.Г. Вибровозбудитель с регулируемым дебалансом для сейсмического вибратора// Техника и методика вибрационного возбуждения и регистрации сейсмических волн. Новосибирск, 1987. - с.32-38.

47. Егоров К.В. Основы теории автоматического регулирования. Учебное пособие для вузов, изд. 2-е, перебот. И доп., М.: Энергия, 1967.-648с.

48. Еманов А.Ф. Оптимальное накопление вибрационных колебаний при многократных сейсмических просвечиваниях// Теория и практика вибросейсмического зондирования земной коры. Новосибирск, 1988, с.85-92.

49. Ермаков Б.Д., Майоров В.В., Шнеерсон М.Б. Результаты и перспективы применения импульсных невзрывных источников в сейсморазведке. В кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977, с.206-218.

50. Журавлев В.Ф., Меняйлов А.И. Исследование виброударной системы с ограниченным возбуждением. Изв. АН СССР, МТТ, 1978, №2.

51. Карамышкин В.В., Тябликов Ю.В. Об устойчивости колебаний, возбуждаемых роторным гидропульсатором. В сб.: Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. М.: Наука, 1972, с.49-55.

52. Капустина В.В., Любимов Б. А., Флеер Д.Е. Характеристика долговечности рукавов высокого давления гидросистем при динамических нагрузках. Вестник машиностроения, 1974, №2, с.16-18.

53. Кобринский А.Е., Кобринский A.A. Виброударные системы. М.: Наука, 1973.-591с.

54. Комаров A.A. Надежность гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1969.-317с.

55. Кочемасов В.Н., Белов Л.А., Оконешников B.C. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. М.: Радио и связь, 1983 192 с.

56. Крауинып П.Я. Дис.док. техн. наук, Томск, 1995.-266с.

57. Крауинып П.Я., Климов Б.С., Чичииин И.С. Функциональная схема виброисточников килотонного класс, основанных на использовании гидрообъемных элементов// Излучение и прием вибросейсмических сигналов. Новосибирск, 1990.-С.83-111.

58. Крауинып П.Я., Кузьмин В.А. Особенности рачсета гидравлических вибраторов с упругими элементами // Гидропривод и системы управления. -Новосибирск, 1975. с.84-89.

59. Крауинып П.Я., Кузьмин В.А. Особенности расчета объемных гидравлических вибраторов с упругими элементами. В сб. Гидропривод и системы управления. Новосибирск, 1976.

60. Крауинын П.Я., Кузьмин В.А. Гидравлический генератор колебаний. A.c. №511979, "Бюллетень изобретений", №16, 1976.

61. Крауинып П.Я, Смайлов С.А. Некоторые особенности формирования потерь в упругих элементах гидрообъемных вибраторов// Управляемые механические системы. Иркутск, 1981. - с.74-79.

62. Крауинып П.Я, Смайлов С.А., Слабожанин В.Д., Барашков В.А. Дополнительное возбуждение в упругих оболочках гидрообъемного вибромодуля// Управляемые механические системы. Иркутск, 1985. - с.54-58.

63. Крауиныд П.Я, Смайлов С.А., Абрамов А.П. Об управлении частотой гидрообъемного автоколебательного генератора// Динамика виброактивных систем и конструкций. Иркутск, 1988. - с.27-33.

64. Кузьмин В.А. Дис. .канд. техн. наук, Омск 1977 246с.

65. ЛезинЮ.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. М., Советское радио, 1963.

66. Лепатов В.А. Расчеты и конструирование резино-технических изделий. Л.: Химия. 310с.

67. Макарюк Н.В. Мобильный многоволновой виброисточник для региональных сейсмических исследований// Излучение и прием вибросейсмических сигналов. Новосибирск, 1990, с.120-138.

68. Малахов А.П., РяшенцевА.П. Электромагнитные силовые импульсные системы для сейсмические исследований. В кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977, с.98-104.

69. Мангус К. Введение в исследование колебательных систем. Перевод с немецкого. М.: Мир, 1982. 304с.

70. Матвеев И.Б. Гидропривод машин ударного и вибрационного действия. М. Машиностроение, 1974.-184с.

71. Мойзес Б.Б., Крауиньш П.Я. Виброимпульсный источник сейсмических сигналов для разведочной геофизики. Научные труды Российской научно-практической конференции "Новейшие технологии в приборостроении" 1999.

72. Мойзес Б.Б., Крауиньш П.Я. Выбор огибающей зондирующего вибрационного сигнала. Шестая международная научно-практическаяконференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии" Сб. статей. Томск: Изд-во ТПУ, 2000.

73. Нагаев Р.Ф. Механические процессы с повторными затухающими соударениями. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. 200 с.

74. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Изд. 3-е доп. и перараб. Л., Машиностроение, 1985.-320с.

75. Пановко Я.Г., Губанова Н.И. Устойчивость и колебания упругих систем. М.: Физматгиз, 1960.-384с.

76. Прокопьев В.Н. Динамика гидропривода. М., Машиностроение, 1972228с.

77. Разработка и изготовление гидравлических ключей для монтажных работ. Отчет о НИР/ ТПУ. Руководитель Крауиньш П.Я., Томск 2000, 22с. Отв. исполн. Крауиньш П.Я.

78. Роман В.И. Невзрывное импульсное возбуждение и массовое накопление сейсмических сигналов. В кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977, с. 62-71.

79. Серенсен C.B., Гарф М.Э. Динамика машин для испытания на усталость. М.: Машиностроение, 1967.-460с.

80. Смайлов С.А. Дис.канд. техн. наук, Томск, 1982.-197с.

81. Совершенствование виброзащиты и энергосистемы вибратора: Отчет о НИР/ Институт геофизики Томское отделение; Руководитель И.С. Чичинин, Томск 1992, 30с. Отв. исполн. В.Ф. Кулаков.

82. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства. М., Машиностроение, 1972.

83. Тарко JI.M. Переходные процессы в гидравлических механизмах М.: Машиностроение, 1973. 167с.

84. Тондл А. Нелинейные колебания механических систем. М.: Мир, 1973.-334с.

85. Тябликов Ю.Е. Новый роторный пульсатор с широким диапазоном частотно-ходовых параметров. В кн.: Материалы к симпозиуму "Экспериментальные исследования инженерных сооружений М., вып. 3, 1964, с.89-102.

86. Фролов К.В. Колебания машин с ограниченной мощностью источника энергии и переменными параметрами. В сб.: Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. М.: Наука, 1972, с.5-16.

87. Фролов К.В., Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. М.: Машиностроение, 1980. - 276с.

88. Хармут Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи./Перевод с англ. М.: Радио и связь, 1985 - 376с.

89. Хаяси Т. Нелинейные колебания в физических системах. М.: Мир, 1968.-432с.

90. Шагинян A.C. О выборе оптимальных параметров газодинамических импульсных источников сейсмических сигналов. В кн.: Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981, с. 176-190.

91. Шнеерсон М.Б., Майоров В.В. Наземная сейсморазведка с невзрывными источниками колебаний. -М.: Недра, 1980 205с.

92. Шнеерсон М.Б., Потапов O.A., Гродзенский В.А. Вибрационная сейсморазведка. М.: Недра, 1990. - 240с.

93. Юшин В.И. Об эффекте самостабилизации параметров колебаний двухдебалансного вибратора с одним подвижным дебалансом. В кн.: Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981, с.168-175.136