DE1473922C - Transportabler Vibrator zum Erzeugen seismischer Wellen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen transportablen Vibra- Fahrzeugende, das von Hause aus leichter ist als tor zum Erzeugen seismischer Wellen mit einer das vordere Fahrzeugende bei einer Frontmotor-Grundplatte und einer in Relativschwingungen dazu anordnung, auch bei diesem bekannten Vibrator nur mit kurzem Hub versetzbaren Schwingmasse, die gering, und die dadurch gewonnene Verbesserung über einen schwingungsisolierende Bauteile ent- 5 der Kopplung zwischen Grundplatte und Erdboden haltenden Rahmen mit einem Fahrzeug mit Vorder- reicht für die Praxis nicht aus. Erschwerend kommt und Hinterrädern und einer in Fahrzeuglängsrichtung dabei noch hinzu, daß etwa durch den Vibrator in verlaufenden Antriebswelle für einen Radsatz ver- den Rahmen des Transportfahrzeugs eingekoppelte bunden und zwischen einer Arbeitsstellung, in der Schwingungen wegen des großen Abstandes zwischen die Grundplatte auf dem Erdboden ruht und einen io dem Montageplatz des Vibrators am Fahrzeughinter-Teil des Fahrzeuggewichts auf diesen überträgt, und ende und der am stärksten belasteten Auflagefläche einer Transportstellung, in der Grundplatte und unter der Vorderachse des Fahrzeugs mit einem Schwingmasse an dem Fahrzeug aufgehängt sind, langen Hebelarm zur Auswirkung kommen, wodurch verschiebbar sind. die Stabilität des Fahrzeugs und des darauf montier-

Für seismologische Untersuchungen haben sich in 15 ten Vibrators leidet. In der Praxis hat sich gezeigt, neuerer Zeit Vibratoren weitgehend eingeführt, mit daß befriedigende Meßergebnisse mit diesem bedenen sich mechanische Schwingungen in den Erd- kannten Vibrator nur bei zusätzlicher Anbringung boden einbringen lassen, aus deren Reflexion an gesonderter Ballastgewichte am hinteren Fahrzeugseismischen Horizonten dann Rückschlüsse auf den ende zu erhalten sind, wodurch aber wiederum der Gesteinsaufbau gewonnen werden können. Diese 20 Einsatz des gesamten Fahrzeugs in unwegsamem und Vibratoren enthalten als Hauptbestandteile eine auf insbesondere wenig tragfähigem Gelände erschwert den Erdboden aufsetzbare Grundplatte und eine in oder sogar unmöglich wird.

Relativschwingungen dagegen versetzbare Schwing- Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt masse. Angesichts ihres Einsatzes im Gelände daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen müssen diese Vibratoren transportabel ausgeführt 25 Vibrator zu schaffen, bei dem eine optimale Koppsein, und es hat sich eingebürgert, sie auf Fahrzeugen lung zwischen Grundplatte und Erdboden gegeben unterzubringen, die außerdem die zum Betriebe der und dadurch eine Einbringung insbesondere auch Vibratoren erforderlichen Antriebs- und Steuer- sehr niederfrequenter und für seismologische Unteraggregate aufnehmen können. suchungen besonders wertvoller Schwingungen in

Ein Beispiel für einen in dieser Weise transportier- 30 den Erdboden mit hohem Wirkungsgrad gewährbaren Vibrator ist in der USA.-Patentschrift 3 106 982 leistet ist, ohne daß sein Eigengewicht oder das beschrieben. Dieser bekannte Vibrator ist mit dem seines Transportfahrzeugs unbequem groß ausfällt, ihn transportierenden Fahrzeug nur während des Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Vibra-Transports verbunden, während seines Einsatzes im tor der eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß Gelände dagegen mechanisch völlig davon getrennt, 35 dadurch gelöst, daß die Grundplatte und die wobei das Fahrzeug mittels gesonderter Stützen vom Schwingmasse zwischen den Vorderrädern und den Erdboden abgehoben wird. Das Fahrzeug dient also Hinterrädern des Fahrzeugs angeordnet sind,
nur als reines Transportmittel für den Vibrator und Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des ist für seinen Betrieb im Gelände ohne jeden Einfluß. Vibrators, bei der dessen Grundplatte unterhalb der

Die Hauptschwierigkeit, die sich einem be- 40 Antriebswelle des Fahrzeugs und seine Schwingmasse friedigenden Arbeiten mit diesem bekannten Vibrator oberhalb davon angeordnet ist, wird die Grundplatte entgegenstellt, liegt in der nur geringen Kopplung während des Betriebes des Vibrators durch das ganze zwischen seiner Grundplatte einerseits und dem Erd- Fahrzeug zusätzlich belastet, da durch den vorn boden andererseits, die dazu führt, daß nur ein liegenden Motor des Fahrzeugs und das hinten ankleiner Teil der durch den Vibrator erzeugten 45 geordnete Antriebssystem für den Vibrator eine Schwingungsenergie in den Erdboden gelangt und günstige Gewichtsverteilung gegeben ist.
für die seismologischen Untersuchungen nutzbar ge- Für das einwandfreie Arbeiten des erfindungsmacht werden kann. Der Grund für die geringe gemäßen Vibrators mit seiner starken Belastung der Kopplung aber liegt vor allem darin, daß die Grund- Grundplatte durch das Fahrzeuggewicht von beplatte nur durch das Eigengewicht des Vibrators 50 sonderer Bedeutung, ist die Ausbildung der Verselbst auf den Erdboden gedrückt wird, das natur- bindung zwischen der Grundplatte und dem Fahrgemäß aus Transportgründen nicht beliebig groß ge- zeugralimen während des Vibratorbetriebs, die einerrnaclit werden kann. Das Gewicht des Transport- seits das Fahrzeuggewicht möglichst voll auf die Fahrzeugs aber, das liier Abhilfe bringen könnte, Grundplatte zur Einwirkung kommen lassen, andererbleibt bei diesem bekannten Vibrator völlig 1111- 55 seits aber störende Schwingungen vom Fahrzeuggenut/.t. rahmen und der darauf aufgebauten elektronischen

Minen gewissen Fortschritt in dieser Hinsicht be- Apparatur für die seismologischen Untersuchungen

deutet daher ein anderer, in der USA.-Patentschrift fernhalten soll.

3 024 861 beschriebener bekannter Vibrator, der Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist da-

aucli bei seinem Einsatz im Gelände mit seinem 60 her diese Verbindung so gestaltet, daß zwischen der

Transportfahrzeug mechanisch verbunden bleibt. Grundplatte und parallel dazu angeordneten und mit

Dieser bekannte Vibrator ist am hinteren Ende eines dem Fahrzeugrahmen angeordneten Platten einerseits

üblichen Lastwagens mit vorn liegendem Antriebs- lllockl'edern mit hoher Federkonstante und andercr-

molor installiert, um! seine Grundplatte übernimmt seits Schraubenfedem mit niedriger Federkonstante

während ties Vibratorbelriebs im Gelände einen Teil (15 eingefügt sind.

des I ·'; 111 r y «.· 11 μ j; c w i c 111 s. Der von der Grundplatte auf- Diese Ausbildung der Verbindung von Grund-

ycünnimeiK' Anteil des ['"ahrzcuggewidils bleibt aber platte des Vibrators und Fahrzeugrahmen führt

wegen der Anordnung ties Vibrators am hinteren einerseits zu einer guten Tragfähigkeit für diese Ver-

bindung und andererseits zu einer sehr wirksamen Dämpfung auch von Schwingungen mit Frequenzen von weniger als 10 Hz, wie sie für seismologische Zwecke bevorzugt sind.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Vibrator in Transportstellung,

F i g. 2 die gleiche Seitenansicht mit dem Vibrator in Arbeitsstellung,

F i g. 3 einen Schnitt durch das Fahrzeug von F i g. 1 und 2 entlang der Schnittebene 3-3 in F i g. 1 mit einer Hinteransicht des Vibrators,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene und in größerem Maßstab dargestellte Seitenansicht der Verbindung zwischen der Grundplatte des Vibrators und dem Fahrzeugrahmen.

Der in der Zeichnung dargestellte Vibrator 30 ist auf einem normalen Lastwagen 11 mit einem Rahmen 16, einem Führerhaus 18 und einem Motor 20 zwischen dessen Vorderrädern 12 und Hinter-. rädern 14 montiert. Die Verbindung zwischen dem Motor 20 und den angetriebenen Hinterrädern 14 des Lastwagens 11 erfolgt über eine übliche Kardanwelle 22 mit einem zusätzlichen Kardangelenk 24. Auf dem Rahmen 16 des Lastwagens 11 ist außerdem auf zusätzlichen Versteifungsträgern 28 eine Ladefläche 26 montiert, die in einem Gehäuse 32 hinter dem Vibrator 30 die für dessen Antrieb und Steuerung erforderlichen Aggregate trägt.

Der Vibrator 30 besitzt eine ebene Grundplatte 34, die unterhalb der Kardanwelle 22 des Lastwagens 11 angeordnet ist und auf der ein Rahmen 36 befestigt ist, der aus vier I-Trägern besteht, von denen in der Zeichnung (F i g. 3) jedoch nur zwei (38 und 40) sichtbar sind. Die I-Träger 38 und 40 erstrecken sich über die Ladefläche 26 des Lastwagens 11 hinaus nach oben und sind an ihrem oberen Ende durch ein Balkenkreuz 74 und etwa auf der Höhe der Ladefläche 26 durch ein Balkenkreuz 88 miteinander verbunden. Zwischen den Mitten der Balkenkreuze 74 und 88 verläuft parallel zu den I-Trägern 38 und 40 eine Stange 104, auf der eine Schwingmasse 114 längsverschieblich gelagert ist, die sich durch die Antriebs- und Steueraggregate im Gehäuse 28 in Schwingungen relativ zur Grundplatte 34 versetzen läßt.

Zur Unterstützung des Vibrators 30 während seines Transports auf dem Lastwagen 11 sind auf dessen Ladefläche 26 vier Stützen angelenkt, von denen in F i g. 3 nur zwei (266 und 268) sichtbar sind. Die Stützen 266 und 268 lassen sich um Achsen 284 auf der Ladefläche 26 aus einer Transportstellung, die in F i g. 3 durch ausgezogene Linien veranschaulicht ist und in der sie den Rahmen 36 an Anschlägen 286 bzw. 288 untergreifen, in eine Ruhestellung während des Betriebs des Vibrators 30 verschwenken, die in F i g. 3 in gestrichelten Linien dargestellt und mit den Bezugszahlen 266 α bzw. 268 a bezeichnet ist.

Rechts und links vom Rahmen 36 greift an der Grundplatte 34 je ein hydraulisches Hebesystem 160 bzw. 162 an. Die Hebesysteme 160 und 162 bilden eine verstellbare Verbindung zwischen dem Vibrator 30 und dem Rahmen 16 des Lastwagens 11. Die Hebesysteme 160 und 162 enthalten als wichtigsten Bestandteil je einen Ständer 180 bzw. 182, der an seinem unteren Ende mit der Grundplatte 34 in Verbindung steht. Die Ständer 180 und 182 lassen sich über ein gemeinsames Hydrauliksystem synchron zueinander anheben oder absenken, wobei sie jeweils die Grundplatte 34 des Vibrators mitnehmen, so daß bei ihrem Anheben auch der Vibrator 30 als Ganzes in seine Transportstellung entsprechend F i g. 1 angehoben, bei ihrem Absenken dagegen in seine Arbeitsstellung entsprechend F i g. 2 abgesenkt wird.

An ihren unteren Enden sind die Ständer 180 und 182 jeweils mit einer von zwei Platten 314 fest verbunden, die sich parallel zur Grundplatte 34 erstrecken und mit dieser jeweils über ein schwingungsisolierendes Koppelsystem 184 bzw. 186 in Verbindung stehen. Die Koppelsysteme 184 und 186 sind in ihrem Aufbau identisch; in F i g. 4 ist daher nur eines von ihnen (184j im einzelnen dargestellt.

Hauptbestandteile des Koppelsystems 184 in F i g. 4 sind eine zentrale Blockfeder 372 und zwei zu beiden Seiten davon an der Platte 314 und an der Grundplatte 34 angreifende Schraubenfedern 368 und 370.

Außerdem sind die Platte 314 und die Grundplatte 34 noch über zwei Gliederketten 340 und 342 miteinander verbunden, die ganz außen an ihnen angreifen.

Die Blockfeder 372 besteht im wesentlichen aus einem Körper 374 aus elastischem Material, wie Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen, der eine X-förmige Gitterstruktur aufweist, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist. Diese Struktur verleiht dem Körper 374 eine hohe Stabilität gegenüber parallel zur Ebene der Grundplatte 34 an ihm angreifenden Seitenkräften, jedoch eine gute Elastizität in dazu senkrechter Richtung. Insgesamt besitzt die durch den Körper 374 gebildete Blockfeder 372 eine hohe Federkonstante, während die beiden Schraubenfedern 368 und 370 eine niedrige Federkonstante aufweisen. Die Schraubenfedern 368 und 370 sind langer bemessen als die Gliederketten 340 und 342 und stehen daher auch bei deren Straffung unter Druckspannung, die Blockfeder 372 dagegen ist bei gestrafften Gliederketten 340 und 342 völlig entspannt.

Während des Betriebs des Vibrators 30, wenn dieser in die in F i g. 2 dargestellte Stellung abgesenkt ist und die Hinterräder 14 des Lastwagens 11 vom Erdboden abgehoben sind, sind die Gliederketten 340 und 342 lose, und die Blockfedern 372 stehen ebenso unter Druckspannung wie die Schraubenfedern 368 und 370. In diesem Zustand stellen die Blockfedern 372 und die Schraubenfedern 368 und 370 gleichzeitig die einzige Verbindung zwischen dem Vibrator 30 und dem Rahmen 16 des Lastwagens 11 dar. Dabei sorgen die Blockfedern für einen guten seitlichen Halt auch in geneigtem Gelände, während die Schraubenfedern eine gute Isolierung auch gegen Schwingungen sehr niedriger Frequenz für den Rahmen 16 gegenüber dem Vibrator 30 gewährleisten.

Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Federkonstante von 180 kg/cm für die Schraubenfedern 368 und 370 und von 1100 kg/cm für die Blockfedern 372 sowie einer Durchbiegung der SchraubenCedern von 9 cm und der Blockfedern von 2,5 cm unter einer im Verhältnis 7:3 auf die beiden Federarten verteilten statischen Last von 10 t betrug die Eigenfrequenz des federnden Massensystems etwa 3 Hz, so daß auch er-

heblich unter 10 Hz liegende Arbeitsfrequenzen des Vibrators 30 in ausreichendem Maße vom Rahmen 16 des Lastwagens 11 ferngehalten wurden.

Bei der gleichen Ausführungsform der Erfindung wurde die für die Grundplatte 34 des Vibrators 30 wirksame statische Last von 10 t bei einem Gesamtgewicht für den Lastwagen 11 und seinen Aufbau von nur 11,5 t erreicht. Im Vergleich dazu erhält man für einen in der bisher üblichen Weise am hinteren Ende des Lastwagens 11 angebrachten Vibrator bei einem Gesamtgewicht für den Lastwagen und seinen Aufbau von 14 t nur eine statische Last von 8 t.

Schließlich führt die erfindungsgemäße Ausbildung des Vibrators 30 und seine Anbringung auf dem Lastwagen 11 in erfindungsgemäßer Weise auch zu einer wesentlichen Erhöhung der Stabilität des arbeitenden Vibrators gegenüber einer ungewollten Schwingung um ein Ende seiner Grundplatte 34 in geneigtem Gelände. Dies liegt an der mit der Erfindung erreichbaren Verschiebung des Schwerpunktes des Vibrators gegenüber seiner Grundplatte. Für den Abstand des Schwerpunktes von der Grundplatte lassen sich bei erfindungsgemäßen Vibratoren ohne weiteres Werte von 1,2 m erreichen, während bei den bisher üblichen, am hinteren Lastwagenende angebrachten Vibratoren dieser Wert nur bei 0,6 m lag. Diese Erhöhung des Schwerpunktsabstandes um das Doppelte bedeutet aber eine Erhöhung des Trägheitsmoments gegenüber einer Loslösung der Grundplatte mit einem Ende vom Erdboden um das Vierfache, so daß sich der erfindungsgemäße Vibrator ohne weiteres auch in Geländen einsetzen läßt, die eine Neigung von 15 % gegen die Längsachse des Lastwagens 11 zeigen.

Claims (2)

Patentan Sprüche:

1. Transportabler Vibrator zum Erzeugen seismischer Wellen mit einer Grundplatte und einer in Relativschwingungen dazu mit kurzem Hub versetzbaren Schwingmasse, die über einen schwingungsisolierende Bauteile enthaltenden Rahmen mit einem Fahrzeug mit Vorder- und Hinterrädern und einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Antriebswelle für einen Radsatz verbunden und zwischen einer Arbeitsstellung, in der die Grundplatte auf dem Erdboden ruht und einen Teil des Fahrzeuggewichts auf diesen überträgt, und einer Transportstellung, in der Grundplatte und Schwingmasse an dem Fahrzeug aufgehängt sind, verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (34) und die Schwingmasse (114) zwischen den Vorderrädern (12) und den Hinterrädern (14) des Fahrzeugs (11) angeordnet sind.

2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Grundplatte (34) und parallel dazu angeordneten und mit dem Rahmen (16) des Fahrzeugs (11) verbundenen Platten (314) einerseits Blockfedern (372) mit hoher Federkonstante und andererseits Schraubenfedern (368 und 370) mit niedriger Federkonstante eingefügt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen