SPREKER

Rob Jenneskens, mechanical designer, MI-partners

TITEL

Mechatronisch ontwerp van een seismische shaker

ABSTRACT

Voor seismisch monitoren en de exploratie van olie- en gasreserves worden shakers gebruikt om de grond in trilling te brengen. De transmissibility van de grond wordt gemeten met een combinatie van sensoren op de shaker en op de grond. De reproduceerbaarheid van de excitatiesignalen is van belang om veranderingen in de grond te kunnen detecteren. Commercieel verkrijgbare systemen werken met hydraulica. Het nadeel hiervan zijn de niet-lineaire effecten op lage frequenties (2 tot 5 Hz). Een nieuw ontwerp is noodzakelijk om de reproduceerbaarheid te garanderen. In deze presentatie bespreekt Rob Jenneskens het mechatronisch ontwerp van deze shaker.

De kracht die op de grond werkt, is de som van kracht van de basisplaat (200 kg) en de kracht van de reactiemassa (1000 kg). Dit wordt de weighted-sum ground force genoemd. Drie lineaire motoren kunnen een sinusvormige kracht genereren van 6700 N. De reactiemassa wordt gedragen door een laag frequente veer (gravity compensator). Zes omgevouwen bladveren vormen de wrijvingsloze geleiding van de reactiemassa. Versnellingsopnemers op zowel de basisplaat als de reactiemassa worden gebruikt om de weighted-sum ground force te berekenen.

In een vereenvoudigd model kan de grond worden gemodelleerd door een veer. Dat resulteert in een resonantiefrequentie van de basisplaat op de grond. Om op en boven deze frequentie reproduceerbaar een kracht in de grond te injecteren is de feedbacklus gesloten over het gemeten weighted-sum-signaal en de actuator.

De performance van de feedbacklus wordt beperkt door de flexibele modes in the shaker. Daarom is het ontwerp geoptimaliseerd voor sensor- en actuatorplaatsing (mode shape observability), basisplaat, reactiemassa en bladveerontwerp (demping). Het systeem wordt momenteel geassembleerd. De uiteindelijke presentatie zal zowel het ontwerp als de uiteindelijke experimentele resultaten bevatten.