DE2528647A1

DE2528647A1 - Bewegliche vorrichtung zur erzeugung akustischer transversalwellen im erdboden

Info

Publication number: DE2528647A1
Application number: DE19752528647
Authority: DE
Inventors: Jacques Cholet; Pierre-Claude Layotte
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1974-06-27
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1976-01-22
Also published as: SU873897A3; FR2276599A1; GB1507699A; SU1175364A3; FR2276599B1; IT1039345B; JPS5124501A; DE2528647C2; JPS5847674B2; NL7507719A; US4050540A; BE830514A

Description

INSTITUT PRANOAIS DU PETROLE, 4, Avenue de Bois-Preau, Ϊ-92502 Rueil-Malmaison/iFrance

Bewegliche Vorrichtung zur Erzeugung akustischer Transversalwellen im Erdboden

Die Erfindung betrifft eine bewegliche Vorrichtung zur Erzeugung akustischer Transversalwellen mit erhöhter Folgefrequenz im Erdboden.

Beim seismischen Aufschließen verwendet man hauptsächlich sogenannte akustische Lcrgitudinalwellen, die sich in die Tiefe entsprechend einer Dilatationsart fortpflanzen. Man kann auch akustische Wellen verwenden, die sich in die Tiefe entsprechend einer Distorsionsart fortpflanzen und die man üblicherweise mit "Transversalwellen¹¹ bezeichnet. Zwei Typen von Transversalwellen unterscheidet man:

- Transversalwellen, die den Partikeln eine Horizontalbewegung verleihen, deren ermittelte Komponente senkrecht zu der Vertikalebene ist, die durch das seismische Profil verläuft und die man SH-Wellen nennt, und

- Transversalwellen, die den Partikeln eine Horizontal-

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bewegung erteilen, deren ermittelte Komponente in der durch das seismische Profil gehenden Vertikalebene enthalten ist und die man mit SV-Wellen bezeichnet*

Die Anwendung akustischer Transversalwellen ist besonders interessant. Die !Transversalwellen haben nämlich bei gleicher Frequenz eine Wellenlänge, die kleiner als die der Longitudinalwellen ist und haben somit ein besseres frennvermögen. Im übrigen weisen die SH-Vellen unter gewissen Bedingungen die Besonderheit auf, daß sie keinerlei Konversion oder Umwandlung bei Vorhandensein stratigraphischer Diskontinuitäten erfahren. Die aus solchen Wellen erhaltenen Aufzeichnungen sind aus diesem Grunde wesentlich einfacher.

Die gemeinsame Verwendung der Longitudinal- und Transversalwellen ermöglicht es im übrigen, gewisse physikalische Parameter der Gesteine wie den Young-Modul, die Poisson-Zahl, den Steifigkeits- und Kompressibilitätsmodul etc· zu bestimmen, deren Kenntnis insbesondere in der Geotechnik sehr geschätzt wird.

Unter den Einrichtungen, die es ermöglichen, im Erdboden Sransversalwellen zu erzeugen, kann man die in den US-Patentschriften 3 159 233 und 3 286 783 beschriebenen nenen_t welche Horizontalvibratoren betreffen, die horizontale Wechselbewegungen infolge Reibung gegen die fläche, gegen die sie gepreßt sind, erteilen .

Der Nachteil dieser Vorrichtungen ist darin zu sehen, daß die durch die Vibratoren ausgesandten Impulse von langer Dauer, im allgemeinen von mehreren Sekunden, sind.

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Es ist somit notwendig, die erhaltenen Aufzeichnungen mathematisch umzuformen, um sie auf den fall der Emission kurzer Impulse zu bringen.

Ein anderes in der ÜS-Patentschrift 2 740 488 beispielsweise beschriebenes Verfahren besteht darin, eine Masse gegen einen gegen den Erdboden festgelegten Anschlag zu schleudern. Der Nachteil dieser Art Vorrichtung ist darin zu sehen, daß bei deren Inbetriebsetzung langwierige vorherige Operationen zur Verankerung des Anschlags im Erdboden notwendig sind und daß darum die Folgegeschwindigkeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden an unterschiedlichen Orten ausgelösten Stössen an einem zu untersuchenden seismischen Profil notwendigerweise sehr langsam vor sich geht.

Erfindungsgemäß soll nun eine bewegliche Anordnung vorgeschlagen werden, die es ermöglicht, im Erdboden akustische Transversalwellen zu erzeugen. Sie umfaßt ein Ziel-oder Targetelement, das mit einer Bodenanlagefläche versehen ist; eine Masse, um gegen das Zieloder Targetelement zu schlagen; bewegliche mit dieser Masse verbundene Einrichtungen, um dieser eine/bestimmter Amplitude zu erteilen, die eine Komponente parallel zur Anlagefläche aufweist und deren Richtung bezüglich des Targetelementes einstellbar ist.

Geschwindigkeit

Diese Einrichtungen können bezüglich einer festen Achse bewegliche Betätigungseinrichtungen umfassen, um die Masse in einer bestimmten das Targetelement enthaltenden Ebene zu halten, sowie Antriebseinrichtungen, um der Masse eine Potentialenergie zu verleihen und deren Pail in Richtung des Targetelementes

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_ 4 zu orientleren.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:

Pig. 1 eine bewegliche Vorrichtung in angehobener Stellung echematisch zeigt, die es ermöglicht, intermittierend das Targetelement bezüglich des Erdbodens festzulegen;

Fig. 2 zeigt schematisch die Vorrichtung nach

Fig. 1, wobei das Targetelement gegen den Erdboden gepresst ist;

Fig. 3 zeigt schematisch das Targeteleaent;

Fig. 4 zeigt schematisch die beweglichen Betätigungseinrichtungen, welche einen Drehturm umfassen, der auf der Bühne eines Kraftfahrzeugs verschwenkt ;

Fig. 5 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Betätigungs- und Antriebsorgane;

Fig. 6A, 6b und 6 C sseigen eine kinematische Kette der Ausführungsform nach Fig. 5»

Fig. 7 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform der Betätigungs- und Antriebsorgane;

Fig. 8A und 8B zeigen schematisch eine dritte Ausführungsform der Betätigunga- und Antriebs-

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_ 5 —
organe»

Fig. 9 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform der Betätigungs- und Antriebsorgane j

tfig. IO (Blatt 3) zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform der Betätigungs- und Antriebsorgane; die

Pig. HA bis 11? zeigen schematisch eine kinematische Kette einer sechsten Ausführungsform der Betätigungs- und Antriebsorgane;

Eig. 12 (Blatt 7) zeigt schematisch eine siebte Ausführungsform der Betätigungs- und Antriebsorgane .

Die bewegliche Vorrichtung, die es ermöglicht, das Ziel- oder Targetelement 1 gegen den Erdboden festzulegen, wie in den Pig. 1 und 2 dargestellt ist, umfaßt zwei Arme 2, die an einem ihrer Enden an einer Achse 3 angelenkt sind, die von einem fest mit der Bühne 5 eines Lastwagens verbundenen Anschlußstück 4 gelagert ist. Die Arme 2 sind in der Nähe ihrer Enden abgewinkelt.In Höhe jeder Abwinklung ist eine fest mit dem Gehäuse 8 eines hydraulischen Zylinders 7 verbundene Achse 6 in einer fest mit jedem Arm verbundenen Buchse 9 gelenkig. Der im Körper 8 gleitende Kolben ist fest mit einer Stange 10 verbunden, die gelenkig an einer Achse 11 sitzt, die fest mit der Bühne d5s Kraftfahrzeugs verbunden und bezüglich des Angriffspunktes der Achse versetzt angeordnet ist. Das andere Ende der beiden Arme 2 ist fest mit zwei Blockausbildungen 12 aus einem elastischen Material

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verbunden. Das Targetelement 1 ist ebenfalls fest mit den beiden Blockausbildungen 12 verbunden. Pie Orte der Achsen zur Befestigung der beiden Blockausbildungen 12 an den Armen 2 und am Targetelement sind unterschiedlich.

Das Gleiten der Stange IO bezüglich des Zylindergehäuses 8 unter dem Einfluß eines Druckfluids, welches durch einen nicht dargestellten hydraulischen Motor geliefert wird, läßt das Targetelement aus einer oberen Lage ohne Kontakt mit dem Brdboden (Pig. I) in eine untere Lage in Kontakt mit diesem sich bewegen.

Das beispielsweise in Pig. 3 dargestellte Targetelement 1 umfaßt einen metallischen, länglichen,hohlen Kasten 13» der seitlich mit Verstärkungsplatten 14 versehen ist. Im Inneren des Kastens sind zwei Paare von Platten 15 mit Laschen 16 an ihrem oberen Ende befestigt. Die Entfernung zwischen den beiden Plattenpaaren und ihr gegenseitiger Abstand sind angepaßt jeweils dem Abstand zwischen den Trägerblockausbildungen 12 und deren Dicke. Bohrungen 17 sind in den Laschen 16 zur Durchführung von Kupplungflstäben ausgespart, die es ermöglichen, das Targetelement und die Trägerblöcke 12 gegeneinander festzulegen. Die Auflagerfläche des Targetelementes gegen den Erdboden ist mit Spitzen 18 zur Verbesserung der Kopplung versehen.

Eiefen oder Kanten können ebenfalle auf der Auflagefläche ausgearbeitet sein,um noch den Kopplungseffekt des Targetelementes mit der Erdoberfläche zu erhöhen. Der Druck des in die hydraulischen Zylinder eingeführten fluids kann ausreichend sein, damit ein Teil des Gewichts

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des Lastwagens auf dem Targetelement ruht. Die Stirnfläche 19 des Targetelementes, auf die die Masse gepreßt wird, sind mit Ghimmiplatten 20 versehen.

Bewegliche Betätigungsvorrichtungen umfassen (Fig. 4) einen Drehturm 21 mit einer Plattform 22, die schwenkbar an einer Basis 23 sein kann, die fest mit der Bühne des Kraftfahrzeugs verbunden ist und wobei auf deren Umfang ein Zahnkranz 24 vorgesehen ist. Die Festlegung der Plattform 22 und der Basis 23 in Translation kann in an sich bekannter Weise vorgenommen werden, beispielsweise durch Kegelrollenlager. Ein Z&hnrltzel 25, das fest mit einer die Plattform durchsetzenden Achse 26 ist, kämmt mit dem Zahnkranz 24· Die Achse 26 wird von einem durch die Plattform 22 getragenen Motor 27 über eine Gruppe von Zahnrädern in Drehung versetzt, die zur Vereinfachung nicht dargestellt sind.

Auf der Plattform 22 sind Organe zur Betätigung und Führung einer Maese in Richtung des Targetelementes angeordnet. Die Fig. 5 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsformen dieser Organe.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 umfaßt einen Kran, dessen auf der beweglichen Plattform 22 fester Mast 28 einen Auslegerarm 29 in seinem oberen Teil trägt. Der Auslegerarm ist vorkragend am Mast 28 über eine horizontale Achse 30 befestigt und kann in einer vertikalen Ebene verschwenken. Das der Achse 30 am weitesten benachbarte Ende des Auslegerarms 29 ist an einem öl-pneumatischen Zylinder 31 befestigt, der druckölgespeist ist und dessen Stange selbst mit der Plattform 22 verbunden ist. Das andere Ende des Auslegerarms 29 ist fest mit einer

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Rohrstütze 32 über ein Cardan-Befestigungselement 33 verbunden. Auf dem Auslegerarm 29 sind quer zwei Träger bzw. Parallelflanschträger 34 befestigt, an deren Enden vier Seile 35 gleicher Länge angreifen.

An den Enden dieser -.eile 35 ist eine Masse 36 (Fig. 6A), die vorzugsweise von parallelepipedförmiger Gestalt ist, befestigt, von der wenigstens die Oberseite metallisch ist. Der Auslegerarm umfaßt in seinem oberen Teil eine Rollbahn 37 für einen Wagen 53 (siehe Pig. 6A, 6B oder 6 C), die von einem Seil 38 bewegt wird, das in den Nuten der Umlenkscheiben 39 und 40 geführt ist, welche in der Nähe der Enden des Auslegerarms 29 angeordnet sind. Der Wagen 53 wird in Translation durch einen von dem Auslegerarm 29 getragenen Motor 41 angetrieben. Am Wagen 53 sind die Achsen von zwei Blockrollen 42 und 43 befestigt. Ein im Einschnitt einer Blockrolle 45 sowie der Blockrollen 42 und 43 laufendes Seil 44 ist am Ende des Auslegerarms befestigt und mit einer Winde 46 über eine Blockrolle 47 verbunden, deren Achse vom Mast des Krane getragen ist. Sie Winde wird beispielsweise durch den auf der Plattform 22 (Pig. 4) angeordneten Motor 27 in Drehung versetzt. Der Motor 27 kann auch verwendet werden, um bekannte und nicht dargestellte Einrichtungen anzutreiben, welche dem Öl-pneumatischen Zylinder 31 hydraulische Energie liefern. Auf der Achse der Blockrolle 45 ist ein Träger 43 für einen Elektromagneten 49 angeordnet, der mit Energie von einem Generator an sich bekannter, aber nicht dargestellter Art gespeist wird. Seile 50 sind an den !Füßen der Rohrstütze 32 angeordnet und wickeln sich um eine Winde 51, die vom Auslegerarm 29 des Krane getragen und von einem Motor 52 bewegt wird.

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Sobald sich das Fahrzeug an einem gewählten Ort "befindet, werden die Zylinder 7 betätigt, um das Targetelement 1 in Kontakt mit dem Erdboden zu bringen und es diesem gegenüber festzulegen. Man läßt den Drehturm 21 (Fig. 4) derart verschwenken, daß der Auslegerarm 29 des Kraus in eine Vertikalebene senkrecht zu einer der Schlagflächen 19 gebracht wird. Die Winde 51 wird betätigt, um die Rohrstütze 32 zu verschwenken und sie in eine Vertikalebene zu verbringen. Der öl-pneumatische Zylinder 31 wird so eingestellt, daß die Füße der Rohrstütze 32 sich gegen den Erdboden abstützen.

In einem Anfangsaugenblick, nachdem ein Stoß gegen das Targetelement stattgefunden hat, befindet sich die Masse 36 aufgehängt an L'eilen 35 gegenüber einer der Schlagflächen 19 (Fig. 60). Der Wagen 53 wird auf seiner Rollbahn 37 verschoben bis er sich lotrecht zur Masse 36 befindet. Das Seil 44 wird dann von der Winde 46 abgewickelt, bis der Elektromagnet 49 auf die Oberseite der Masse 36 sich preßt und wird dann wieder aufgewickelt, um den Elektromagneten und seine Last in obere Lage zu bringen. Man läßt dann den Wagen 53 sich gegen das Ende des Auslegerarms 29 bis in eine Lage (Fig. 6B) verschieben, in der die Seile 35 gespannt sind. Die Abstands- und Hubbewegungen der Masse können durch gleichzeitige Wirkung der Motoren kombiniert werden. Die Vorrichtung kann nun ausgelöst werden. Im Augenblick des Stosses der Masse gegen das Targetelement, wird der pneumatische Effekt des ölpneumatischen Zylinders ausgenutzt, um die Drehbewegung des Auslegerarms um die Achse 30 zu dämpfen.

Findet die Auslösung statt, so können mehrere aufeinander-

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ίο -

folgende Operationen am gleichen Ort und auf der gleichen Seite dee Targetelementes durchgeführt werden. Durch Einwirken auf den öl-pneumatischen Zylinder 31 kann man auch das Ende des auf die Rohrstütze 32 abgestützten Auslegerarms anheben und den Drehturm des Krans verschwenken lassen, um die Masse in eine die Schlagfläche des Targetelementes entgegengesetzt zur vorherigen enthaltenden Ebene zu führen. Ein oder mehrere "Schuß^M-Operationen können dann hiergegen ausgeführt werden.

Die Ausführungsform nach Pig. 7 umfaßt ebenfalls einen Kran bestehend aus einem Mast 28 und einem Auslegerarm 29. Die Masse 36 ist in ähnlicher Weise über Seile 35 am Ausleger aufgehängt. Ihre Befestigungspunkte am Auslegerarm befinden sich wie nach der vorhergehenden Ausführungsform im wesentlichen lotrecht über den Schlagflächen 19, wenn der Auslegerarm in einer vertikalen Ebene senkrecht zu den Schlagflächen orientiert ist.

Die Betätigungsvorrichtung für die Masse umfaßt eine

ptn

Winde großen Durchmessers 54, von der ein/der seitlichen Plansche einen Anschlag 54a aufweist. Die Winde wird durch einen fest mit einem Zahnrad 55 verbundenen Anschlag 55b in Drehung versetzt, der sich gegen den Anschlag 54a abstütet. Ein mit einem Getriebe 125 fest verbundener Motor 124 wird verwendet, um das Zahnrad 55 sich drehen zu lassen. Auf der Winde 54 ist ein Zugseil aufgewickelt, das in den Hüten der Blockscheiben 56 und verläuft, die vom Auelegerarm 29 getragen sind und ist an der Masse 36 befestigt. Die Lage der Blockrolle 57 wird derart eingestellt, daß die Entfernung von Drehachse und Mittelebeae zwischen den Verankerungspunkten auf dem Auslegerarm der Seile 34 etwa gleich der Länge der letzteren

^ist· 60988 A/03 9 7 _ιχ

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Nachdem die Masse gegen das Targeteiement geschlagen ist, wird der Motor 124 betätigt. Durch Drehung der Winde 54 wird die Masse 36 angehoben und entfernt sich aus ihrer Ruhelage, bis sie eine Stellung senkrecht über der Blockscheibe 57 erreicht. Ist diese Lage erreicht, so legt sich der auf einem der seitlichen Flansche der Winde 54 angeordneter Anschlag 54a gegen die Fläche eines BlektTomagneten 58. Nachdem letzterer aktiviert ist, läßt man das Sahnrad in entgegengesetzter Richtung drehen, um den Antriebsanschlag in die in der Pig. gezeigte Lage rückzuführen. Die Vorrichtung kann dann ausgelöst werden.

Nach dieser Ausführungsform sind die Stufen des Anhebens und Entfernens der Masse aus ihrer Ruhestellung kombiniert.

Bei der dritten in den iig. 8k und 8B dargestellten Ausführungsform ist ein Irägerelement 59 fest mit der Plattform 22 verbunden und trägt eine Achse 60» um die gelenkig ein längliches Element 61 mit zwei fest bezüglich einander verbundenen Parallelarmen gelagert ist . Zwischen den Enden der Arme des dem Element 60 abgelegenen Elementes 61 ist eine Gelenkachse 62 befestigt. Ein steifer Arm 63, der die Masse 36 an einem seiner Enden trägt, kann um die Achse 62 am anderen Ende verschwenken. Auf eben dieser Achse 62 ist ein Rad 64 verkeilt, welches fest mit dem Arm 63/^einen einschiebbaren Stift 65 verbindbar ist. Eine steife Haube 66 mit Verlängerung 67 kann um die Achse 62 verschwenken und fest mit dem länglichen Element durch einen einschiebbaren Stift verbunden sein. Das Rad 64 ist fest mit einer Blockrolle verbunden, die durch eine durch einen Motor

⁺durch
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bewegte Winde 69 in Drehung versetzbar ist. Die Bewegung der Winde wird auf die fest mit dem Rad

64 verb-undene Blockscheibe beispielsweise über Keilriemen 71 übertragen. Am Ende der Verlängerung 67 ist ein Elektromagnet 72 befestigt.Der Arm 65 ist mit einer Platte 73 versehen, die* dazu bestimmt ist, sich gegen die Oberfläche des Elektromagneten abzustützen.

Ein Zylinder 74» dessen Gehäuse an der Plattform 22, und dessen Kolbenstange am länglichen Element 61 angeordnet ist, ermöglicht es, die Höhe der Gelenkachse 62 so einzustellen, daß die Nasse 36 gegen eine der Schlagflächen 19 des Targetelementes bei Fallende auftrifft. Fest mit dem Chassis des Kraftfahrzeugs verbundene Zylinder 75 können vorgesehen sein, um die Plattform, wenn die Vorrichtung sich im Betrieb befindet, zu stabilisieren.

Sobald die Masse sich in ihrer unteren Stellung befindet, wird der Arm 63 gegen das Rad 64 festgelegt und der Motor 70 betätigt, um ihn drehen zu lassen, bis die Platte 73 in Kontakt mit dem Elektromagneten kommt. Man aktiviert dann den Elektromagneten um den Arm 63 und die Verlängerung 67 der Kappe festzulegen. Es genügt dann, den Stift

65 zu verdrängen, damit die Vorrichtung ausgelöst werden kann, indem die Speisung zum Elektromagneten unterbrochen wird. Die Stifte 65 und 68 können in ihre Lager eingeführt oder aus diesen durch meehanische, elektromechaaische oder pneumatische Einrichtungen an sich bekannter Art freigegeben werden. Mehrere Lagerungen für den Stift 68 können in der Kappe 66 vorgesehen sein, um die Lage des Elektromagneten einzustellen

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- 13 und so die Pallhöhe der Masse 36 variieren zu lassen.

Sind diese Vorgänge beendet, so wird der Stift 68 derart verdrängt, daß die Kappe 66 vom Element 61 gelöst wird und die Drehung des Armes 63 bis in zusammengelegte Stellung (J¹Ig. 8B) möglich wird, in der die fest mit dem Arm 63 verbundene Masse 36 auf dem Trägerelement 59 ruht.

Nach der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform kann ein geneigter Kranmast 76 in einer vertikalen Ebene um eine Achse 77 verschwenken, die fest bezüglich der Plattform 22 ist. Der Kranmast 76 ist fest mit den Kolbenstangen des Zylinders 78 verbunden, dessen Zylindergehäuse an der Plattform 22 sitzt.

Der obere Teil des Kranmastes ist ein Teil von Gabelform, dessen Schenkel oder Arme an einer Querachse 79 sitzen. Ein Arm 80 kann um die Achse 79 verschwenken. Das Ende dieses Armes ist mit der Masse 36 über eine Blockausbildung 81 aus elastischem Material verbunden. Der Arm 80 umfaßt eine Verlängerung 82 auf der anderen Seite der Achse 79 bezogen auf die Masse 36, dessen finde eine Platte 83 trägt. Ein Elektromagnet 84 mit einer Anlagefläche für die Platte 83 ist am Mast des Kranes befestigt.

Eine auf der Achse 79 angeordnete Blockscheibe 85 kann auf dieser verschwenken.In Drehung versetzt wird sie durch eine von einem Motor 87 angetriebene Winde 86. Der Arm 80 wird durch die Blockscheibe 85 über eine versenkbare Festlegungsanordnung in Drehung

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versetzt, die analog der in Fig. 8 dargestellten ist. Die Bewegung der Winde 86 wird auf die Blockscheibe 85 "beispielsweise vermittels mehrerer Keilriemen 88 übertragen.

Die Neigung deB Kranmastes 76 wird derart bestimmt, daß die Drehachse 79 sich im wesentlichen senkrecht über der Schlagfläche 19 des Targetelementes befindet. Der Zylinder 78 ermöglicht es, die Länge des Armes 80 auf die Höhe der Achse 79 bezogen auf den Erdboden einzustellen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist analog der mit Bezug auf die Fig. 8A und 8B beschriebenen. Die Drehung der Blockscheibe 85 unter dem Einfluß des Motors 87 setzt den Arm 80 in Drehung und hebt die Last bis in eine Lage, in der die Platte 83 in Anschlag gegen die Anlagefläche des Elektromagneten kommt. Der Arm wird dann von der Blockscheibe gelöst und die Vorrichtung kann wieder arbeiten.

Bei der in Mg. 10 dargestellten Ausführungsform dagegen kanu der Kranmast 89 wie nach dem vorhergehenden Beispiel um eine an der Platte 22 feste Achse unter der Wirkung eines Zylinders 90 verschwenken. Eine Achse 91 kann vom Kranmast 89 an seinem Ende getragen werden. Ein Zahnkranz 92 sowie ein die Masse an ihrem Ende tragender Arm 93 sind auf der Achse 91 angeordnet. Ein Gehäuse 94 ist an der Seite des Zahnkranzes angeordnet und kann um die Achse 91 verschwenken. Eine Zahnstange 95» die fest mit dnem ihrer Enden an der Kolbenstange eines Zylindern 96 ist, kämmt mit dem Zahnkranz 92 und wird in Kontakt hiermit gehalten, indem sie sich gegen eine

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- 15 im Inneren des Gehäuses 94 vorgesehene Nut abstützt.

Die Vorrichtung weist einen anderen Kranmast 97 auf, an dessen Ende ein Elektromagnet 98 befestigt ist. Die Masse umfaßt eine metallische Fläche 99, die sich gegen die Oberfläche des Elektromagneten legt, wenn die Masse sich in oberen Lage befindet. Der Zahnkranz 92 ist fest mit der Achse 91 verbunden; der den Hammer tragende Arm 93 kann gegen diesen Zahnkranz über ein lösbares Festlegeelement 100 festgelegt werden.

Nach_dem Zahnkranz 92 und Arm 93 festgelegt sind, betätigt man den Zylinder 96, damit die Zahnstange die Masse bis in eine obere Lage verschwenken läßt, wo sie durch den Elektromagneten 98 gehalten werden kann. Der Zahnkranz wird dann vom Arm 93 gelöst; die Vorrichtung kann dann betätigt werden.

Eine sechste Ausführungsform ist in den Pig. HA bis HF als Variante zu Fig. 5 dargestellt. Der Auslegerarm 29 weist eine Kollbahn für einen Wagen 101 auf. Dieser wird durch zwei Seile 102 und 103 bewegt, die an seinen beiden sich gegenüberliegenden Enden befestigt und über Umlenkscheiben 104 und 105 mit einer nicht dargestellten Antriebsscheibe verbunden sind. Die Masse 36 ist mit den beiden Querträgern 34 über Seile 35 verbunden. Die Masee 36 hängt auch an zwei Seilen 106, die in den Rillen zweier gleicher Blockrollen 107 geführt sind, deren Achsen zu beiden Seiten der Längsachse des Wagens fest sind und wobei die Seile außerdem in den Rillen der Umlenkblockrdlen und 109 geführt sind, die vom Auslegerarm 29 getragen sind und unter einer Entfernung größer als der Weg des Schlittens 101 entfernt zueinander angeordnet sind.

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Die Enden der Seile 106 sind mit einer Stange oder einer Traverse HO verbunden.

Auf den Achsen der Blockrollen 107 sind zwei Haken 111 angeordnet, die zwischen einer Stellung, wo sie die Traverse 110 (Fig. 11A) erfassen können und einer Freigabestellung (Fig. HD) verschwenken können. Ein Träger 112 für einen Elektromagneten 113 ist am Auslegerarm 29 an einem seitlich bezogen auf die Befestigungsträger 34 versetzten Ort befestigt. Der Träger 112 umfaßt zwei Lager 114 und 115, in denen jeweils die Traverse 110 und die Achse der Blockrollen 107 sich einführen lassen können.

Wenn die Vorrichtung sich in der in Fig. 11 A dargestellten Lage befindet, in der der Haken 111 an der Traverse 110 sich befindet und die Masse 36 unter einer gewissen Höhe benachbart des Kranmastes 28 ( siehe Fig. 5 ) angehängt ist, sorgt man für eine Verschiebung des Wagens 101. Da die Länge des Seils 106 zwischen den Bloekrollen 107 und der Traverse 110 konstant ist, bleibt die Masse 36 auf einer bezüglich des Auelegerarms konstanten Höhe > während der Verschiebung (Fig. 11 B) bis die Traverse am Boden des Lagers 114 blockiert, das für sie im Träger 112 (Fig. 11 C) vorgesehen ist. Ist die Traverse 110 festgelegt, so wird bei fortgesetzter Verschiebebewegung die Masse bis in eine Lage (Fig. 11D) angehoben, in welcher die Oberseite sich in Kontakt mit derjenigen des Elektromagneten befindet. Wenn dieser aktiviert und der Haken in seine Freigabestellung gebracht worden ist, sorgt man für eine Verschiebung des Wagens in umgekehrter Richtung bis in eine Stellung (Fig. HE), in der er sich im wesentlichen zwischen den beiden Trägern 34 befindet.

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Sobald der Haken in Fr ei gäbest ellung (Pig. Hi¹) kommt, führt jede Verschiebung des Wagens gegen das Ende des Kranauslegerarms 29 zur gleichlaufenden Erhöhung der Masse 36. Somit erfolgen nach dieser Ausführungsform die Translations- und Hebebewegungen der Masse gegen ihre Auslösestellung gleichzeitig. Befindet sich die Masse in unterer Lage, so genügt es, den Wagen zwischen den durch die Fig. 11E und HD dargestellten Stellungen, um ihn wieder in obere Lage zu bringen, zu verschieben. Für den Fall, daß momentan die Vorgänge unterbrochen werden sollen, wählend die Masse sich in oberer Stellung befindet, genügt es, den Haken 111 gegen seine Kupplungsstellung mit der Traverse 110 zu verkippen. Das Herabfallen der Masse anschließend an ihr Lösen vom Elektromagneten wird unterbrochen, sobald der Haken an £e Traverse gehängt ist (Fig. HG oder HF).

Sind die Vorgänge beendet, so wird die Vorrichtung in ihre "Ruhestellung" oder "Arbeitsunterbrecherstellung¹· (Fig. HA) rückgeführt, indem man die Bewegung des Wagens in Itiehtung des Kranmastes verlängert.

Nach der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform umfassen die Betätigungs- und die Antriebsorgane für die Masse zwei bezüglich einander feste Parallelarme 126. An einem ihrer Enden können sie um eine an der Plattform 22 feste Achse 127 verschwenken. Am anderen ihrer Enden tragen sie eine Achse,auf der zwei bezüglich einander feste Arme 116 verschwenken können, die an einem ihrer Enden eine Achse tragen, auf der zwei ebenfalls bezüglich einander feste Arme 117 verschwenken können. Die Masse 36 sitzt an einem der Enden der Arme 117. Die

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Arme 126, 116 und 117 sind jeweils an den Enden von Kolbenstangen 118, 119, 120 befestigt, welche in Zylindern 121, 122 und 125 gleiten, die jeweils an der Plattform 22 und an Armen 126 und 116 angelenkt sind.

Die Gelenkarmanordnung ist derart eingestellt, daß in unterer Lage die Masse sich gegenüber einer der Schlagflächen 19 befindet. Dann wird beispielsweise der Zylinder 119 - 122 betätigtem den Arm 116 verschwenken zu lassen und die Masse in obere Lage zu bringen. Der gleiche Zylinder wird dann in entgegengesetzter üichtung betätigt, derart, daß der Masse 36 eine Kraft erteilt wird, deren Wirkung sich der aufgrund der Schwerkraft überlagert.

Im nahmen der Erfindung kann die Anzahl der J3etätigungsarme für die Masse ersetzt werden und die Zylinderanordnung durch irgendeine andere Vorrichtung ersetzt werden, die es ermöglicht, der Masse einen Impuls zu erteilen, deren Wirkung sich der Schwerkraft überlagert.

Unabhängig von der verwendeten Ausführungsform ist die Vorrichtung aufgrund ihrer Mobilität und ihrer schnellen Arbeitsbereitschaft für schnelle "Schuß"-folgen an aufeinanderfolgenden Orten eines zu untersuchenden seismischen Profils geeignet. Es wird möglich, Zeit und Handarbeit in erheblicher Weise einzusparen.

Ansprüche - 19 -

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Claims

Affaire: 1505

- 19 ANSPRÜCHE

'χ.; Vorrichtung zur Erzeugung von Transversalwellen im Erdboden mit einem Ziel- oder Targetelement mit einer Bodenanlagefläche, einer Masse, die gegen das Targetelement schlagen soll und Einrichtungen, die dieser Masse eine Geschwindigkeit erteilen, die eine Komponente parallel zur Anlagefläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen bewegliche Betätigungsorgane, die gegenüber dem Targetelement einstellbar sind, um die Masse iu einer bestimmten das Targetelement enthaltenden Ebene zu halten sowie Steuerorgane aufweisen, um die Masse bezüglich des Targetelementes anzuheben und ihren Pail in Richtung des Targetelementes zu richten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Betätigungsorgane einen steifen schwenkbaren Träger und die Steuereinrichtungen Seile aufweisen, die mit dem steifen Träger zusammenwirken, und Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, die diese Masse anheben und sie seitlich bezüglich des Targetelementes auf Abstand bringen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Betätigungsorgane einen schwenkbaren steifen Träger und die Steuereinrichtungen ein steifes längliches die Masse an seinem Ende tragendes Element aufweisen; und daß Einrichtungen angeordnet sind, welche die Masse durch Verschwenken des steifen Elementes bezüglich des Trägers bewegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen Balkenträger, der mit einem Mast

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zusammenwirkt, aufweist und Verankerungspunkte für diese Seile besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen ein fest mit der Masse verbundenes Seil aufweisen und sich gegen die Rille einer Umlenkblockscheibe abstützen, die auf dem Balkenträger angeordnet und seitlich bezüglich des Targetelementes versetzt ist, wobei das Seil mit einem vom steifen Träger getragenen Zugorgan verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Zugorgan eine Winde, ein entkuppelbares Antriebsorgan für die Winde und eine elektromagnetische Anordnung umfaßt, um intermittierend die Masse in Abstandslage zu halten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen einen auf einer, auf diesem Balkenträger getragenen Rollbahn beweglichen Wagen aufweisen; sowie Einrichtungen um intermittierend die Masse auf einer Höhe, die variabel bezüglich des Targetelementes ist, zu halten und eine Antriebsanordnung aufweisen, um diese Höhe zu variieren und den Wagen zu verschieben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, um intermittierend diese Masse abzustützen eine elektromagnetische Anordnung, die gegen die Masse festlegbar ist, ein Seil, das mit den Blockrollen zusammenwirkt und einen Motor umfassen, um den vertikalen Abstand zwischen Wagen und elektromagnetischer Anordnung variieren zu lassen, wenn letztere fest

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- 21 mit der Masse verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Anordnung fest mit der Achse der Blockrollen verbunden ist, in deren Nuten wenigstens ein fest mit dem Balken an einem seiner Enden verbundenes Seil läuft, wobei das andere Ende mit einer Winde verbunden ist, welche durch den Motor betätigt ist und sich gegen Blockrollen, deren Achsen fest mit diesem Wagen sind, abstützt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum intermittierenden Halten der Masse eine elektromagnetische fest mit dem Träger verbundene Anordnung und wenigstens ein fest mit der Masse an einem ihrer Enden verbundenes Seil aufweisen, das über die Kille einer Blockrolle, deren Achse fest mit dem Wagen verbunden ist, sowie über diejenigen der Umlenkrollen läuft, deren Achsen fest mit dem Balkenträger verbunden sind, wobei dieses Seil an seinem anderen ünde fest mit einer Stange verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese Stange gegen den Balkenträger festlegbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange über einen versenkbaren Haken gegen den Wagen festlegbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Balkenträger an einem seiner Enden mit einer versenkbaren Rohrstütze verbunden ist.

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14· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Balkenträger mit einer Gelenkachse verbunden ist, die sich gegen den Mast abstützt; und daß dieser Träger eine Plattform umfaßt, die an einem der i-nden des Mastes über eine Zylinderanordnung angeschlossen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zylinder ein b'1-pneumatischer Zylinder ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der steife Träger eine Plattform und einen in einer vertikalen Ebene schwenkbaren Arm, der von der Plattform getragen ist, aufweist, wobei das steife Element so ausgebildet ist, daß es an einer von diesem Arm getragenen Achse verschwenkt; und daß die Einrichtungen zum Bewegen der Masse ein von dieser Achse getragenes Had aufweisen; und daß schließlich Einrichtungen, die diesen Arm und das Rad intermittierend drehfest machen, sowie eine Antriebsanordnung für das Had vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Trägerelement derartiger Auslegung, daß es in der von diesem Arm getragenen Achse verschwenkt und eine magnetische Anordnung derartiger Auslegung aufweist, daß das -steife Element intermittierend getragen wird; und daß ein versenkbares Organ vorgesehen ist, welches den Arm und das Trägerelement gegeneinander festlegt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine magnetische intermittierend arbeitende

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Anordnung; und durch eine Verlängerung des steifen Elementes mit einer Anlagefläche gegen den Elektromagneten.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad eine mit der Antriebseinrichtung durch eine Keilriemenanordnung verbundene Blockrolle ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad mit Zähnen besetzt ist und die Antriebsanordnung eine fest mit einem Zylinder verbundene Zahnstange aufweist; daß Einrichtungen die Zahnstange in Kontakt mit dem mit Zähnen besetzten Rad halten, und ein weiterer von der Plattform getragener Mast, der mit einer intermittierend arbeitenden magnetischen Anordnung versehen ist, zum Abstützen der Masse vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen, die der Masse eine Geschwindigkeit bestimmter Amplitude erteilen, fest mit einem Kraftfahrzeug verbunden sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Targetelement durch zwei fest mit dem Fahrzeug an einem ihrer Enden verbundene Arme getragen ist, und daß Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, die das Targetelement zwischen einer Kontaktstellung mit dem Erdboden und einer Anhebestellung verschwenken lassen.

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23. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenanlagefläche Spitzen aufweist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die auf diese Masse eine Kraft ausüben, deren Wirkung sich der Schwerkraft überlagert,

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kraftbeaufschlagungseinrichtungen wenigstens eine Zylinderanordnung umfassen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die dem Targetelement eine Kraft

erteilen, deren Wirkung sich der Wirkung der Schwerkraft überlagert.

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