CN116973971B - 一种振动锤、以及地震波激振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种振动锤、以及地震波激振装置，振动锤包括外壳、锤击头、重锤体、弹性触发结构、球卡机构、以及伸缩动力缸，所述外壳中设有密封的容置内腔，所述锤击头一部分位于容置内腔中一部分位于外壳外，并能够相对外壳沿锤击方向直线运动，所述伸缩动力缸固定在外壳且其活塞杆沿着锤击方向伸入到容置内腔中，所述弹性触发结构和重锤体都安装于容置内腔中，所述重锤体能够沿着锤击方向移动，且重锤体远离锤击头时会使弹性触发结构处于弹性储能状态并对重锤体施加朝向锤击头方向的弹力；所述球卡机构能够让重锤体和活塞杆连接或断开，让活塞杆伸出后时与重锤体带动压缩弹性触发结构，并且重锤体压缩弹性触发结构后与活塞杆脱离。

Description

一种振动锤、以及地震波激振装置

技术领域

本发明涉及岩土工程与地质技术领域，具体涉及一种振动锤、以及地震波激振装置。

背景技术

单孔法波速测试是岩土工程勘察中测试岩土体剪切波速度、压缩波速度、动剪切模量、动弹性模量及动泊松比的重要手段。波速测试测试时需要产生地震波，目前单孔法波速测试多采用地表瞬态激振，使用大锤在孔口水平向敲击上压重物的剪切板激发剪切波成分占比高的地震波、竖直向敲击圆铁板激发压缩波成分占比高的地震波。但是这种方式，十分消耗体力，效率低下，每次锤击的力度也难以保持一致，产生的波形不一致。

为了取代人工锤击，现有设计中，有通过利用重力让重锤下落来进行锤击，但是这种方式无法实现水平方向的锤击。现有的激振装置也有采用弹簧来驱使重锤移动进行锤击，例如，申请号为CN201822133456.1的实用新型专利公开了一种剪切波测量激发装置，通过弹簧的弹力来驱动锤击物移动敲击木板产生剪切波。这种激发装置，能够进行水平方向的锤击产生地震波，虽然不需要人工锤击，但是也需要进行一定的人工操作。然而，这些装置都不能够应用于海底的海床地表来激发地震波，因为在海水中进行，一方面难以进行人工操作，需要在海岸是进行操作控制，另一方面，由于海水的存在，普通振动锤会收到海水阻力影响，无法难以实现有效地锤击。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供振动锤、以及地震波激振装置，能够适用于水下自动化工作，不需要在水下进行人工操作。

为实现上述目的，本发明提供一种振动锤，包括外壳、锤击头、重锤体、弹性触发结构、球卡机构、以及伸缩动力缸，所述外壳中设有密封的容置内腔，所述锤击头安装在外壳的第一端，且一部分位于容置内腔中一部分位于外壳外，所述锤击头能够相对外壳直线运动且其运动方向为锤击方向，所述伸缩动力缸固定在外壳与第一端相对的第二端，且其活塞杆沿着锤击方向伸入到容置内腔中，所述弹性触发结构和重锤体都安装于容置内腔中，所述重锤体能够沿着锤击方向移动，且重锤体远离锤击头时会使弹性触发结构处于弹性储能状态并对重锤体施加朝向锤击头方向的弹力；所述球卡机构包括定位杆、卡座、球座、球套、第一卡球、第二卡球和复位弹簧，所述定位杆安装在容置内腔中且其轴线沿着锤击方向，所述定位杆包括靠近第一端的粗杆段和靠近第二端的细杆段，且粗杆段和细杆段的表面之间平滑过度，所述球座套装于定位杆上并与活塞杆固定连接，且球座能够在粗杆段上移动，所述球座中设有第一径向通孔，所述第一卡球位于第一径向通孔中，所述球座上还设有限位挡部，所述球套装于球座上，且球套能够相对球座沿锤击方向移动并周向锁死，所述球套中设有第二径向通孔，所述第二卡球位于第二径向通孔中，所述复位弹簧对球套施加朝向第一端的弹性力使球套抵靠限位挡部，且第二径向通与第一径向通孔相对准；所述卡座固定连接在重锤体上，且卡座上设有卡接部，所述卡接部在朝向定位杆的端部为卡接内侧端，所述球座和球套移动时能够从卡接内侧端和定位杆之间通过，所述卡接内侧端两侧分别设有朝向第一端的第一引导斜面和朝向第二端的第二引导斜面，所述卡接内侧端沿定位杆径向与粗杆段和细杆段的距离分别为H1和H2，所述第一卡球和第二卡球的直径为分别D1和D2，H1＜D1+D2≤H2。

进一步地，所述锤击头包括位于外壳外的外击板、位于容置内腔中的内受击头、以及连接外击板和内受击头的中间杆，所述中间杆穿过外壳并且与外壳之间密封接触。

进一步地，所述定位杆朝向外壳第一端的一端安装在锤击头中。

进一步地，所述外壳中的容置内腔为圆柱形，且其轴线沿着锤击方向，所述重锤体为圆柱形且同轴地设置在容置内腔中，所述重锤体与容置内腔间隙配合，所述容置内腔位于重锤体两端侧的部分保持连通。

进一步地，所述重锤体中设有沿轴向贯通的通风孔。

进一步地，所述弹性触发结构包括压簧，所述压簧位于重锤体靠近外壳第二端的所在侧，所述压簧一端与外壳连接、另一端用于与重锤体接触。

进一步地，球卡机构还包括多个固定于活塞杆的导向杆，所述导向杆长度方向沿着锤击方向，所述球套通过其中的导向通孔套装在导向杆上。

本发明还提供一种地震波激振装置，用于在海床上产生地震波，包括支架、砧板和触发杆，还包括上述的振动锤，所述砧板安装在支架上，并且能够在水平方向上和竖向上直线移动，所述砧板设置在海床土体表面上，所述触发杆为多个，所述触发杆安装在砧板上且插入到海床土体中，所述振动锤安装在支架上，所述砧板的上侧设有一个能够对砧板施加竖向锤击的振动锤，所述砧板的水平方向相对的两侧分别设有一个振动锤，且两个振动锤能够对砧板施加沿其水平直线移动方向的锤击。

进一步地，所述支架包括导向柱、滑动筋板、连接板和连接导杆、所述导向柱沿着砧板的水平直线移动方向，所述滑动筋板安装在导向柱上并能够沿着导向柱移动，所述连接板与滑动筋板相固定，所述砧板位于连接板下方，所述连接板上设有与连接导杆配合的导向孔，所述连接导杆穿过连接板上的导向孔，且连接导杆下端与砧板固定连接。

进一步地，所述触发杆包括一个圆管、以及两个焊接在圆管两侧的竖条板

如上所述，本发明涉及的振动锤、以及地震波激振装置，具有以下有益效果：

1、能够适用于水下自动化工作，不需要在水下进行人工操作，可通过在水上控制装置的全自动工作，尤其适合深海下作业。

2、振动锤每次产生的动能大小固定，工作稳定可靠，地震波激振装置产生的波形重复性好，具有波形可迭加性；地震波激振装置能够得到两组相位相反的剪切波波形，通过检波器接收后，能够更好地通过波速测试仪进行筛选，提升测试结果的精确度。

附图说明

图1为本发明中的振动锤处于状态一的结构示意图。

图2为本发明中的球卡机构的结构示意图。

图3为图2中的A圈放大图。

图4为本发明中的振动锤处于状态二的结构示意图。

图5为本发明中的振动锤处于状态三的结构示意图。

图6为本发明中的振动锤处于状态四的结构示意图。

图7为本发明中的振动锤处于状态五的结构示意图。

图8为图7中的B-B向剖视图。

图9为图7中的C-C向剖视图。

图10为本发明中的振动锤处于状态六的结构示意图。

图11为本发明中的地震波激振装置的结构示意图。

图12为图11的前视图。

图13为图11的俯视图。

图14为图11的左视图。

图15为本发明的地震波激振装置的工作示意图。

附图标号说明

1 锤击头

11 外击板

12 内受击头

13 中间杆

2 外壳

21 容置内腔

3 重锤体

31 通风孔

4 伸缩动力缸

41 活塞杆

411 避让内孔

5 球卡机构

51 定位杆

511 粗杆段

512 细杆段

52 卡座

521 卡接部

522 第一引导斜面

523 第二引导斜面

524 卡接内侧端

53 球座

531 第一径向通孔

532 限位挡部

54 球套

541 第二径向通孔

55 第一卡球

56 第二卡球

57 复位弹簧

58 导向杆

6 弹性触发结构

7 支架

71 导向柱

72 滑动筋板

73 连接板

74 连接导杆

75 固定筋板

76 法兰盘

8 砧板

9 触发杆

91 圆管

92 竖条板

10 重物基座

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参见图1至图10，本发明提供了一种振动锤，包括外壳2、锤击头1、重锤体3、弹性触发结构6、球卡机构5、以及伸缩动力缸4，外壳2中设有密封的容置内腔21，避免海水进入，优选地，外壳2为圆柱形结构，其中的容置内腔21也为圆柱形腔，外壳2沿轴线的两侧端分别记为第一端和第二端。

参见图1，锤击头1安装在外壳2的第一端的端面板上，且一部分位于容置内腔21中一部分位于外壳2外，锤击头1能够相对外壳2直线运动且其运动方向为锤击方向。优选地，锤击头1包括位于外壳2外的外击板11、位于容置内腔21中的内受击头12、以及连接外击板11和内受击头12的中间杆13，外击板11用于增加与被锤击对象的接触面积，确保锤击效果稳定，内受击头12用于承受来自重锤体3的锤击力，中间杆13穿过外壳2并且与外壳2第一端的端板之间通过密封圈密封接触，中间杆13能够移动同时保证容置内腔21中的密封性。中间杆13的轴线方向为锤击方向，在本实施例中，中间杆13位于圆柱形的外壳2的轴线上，当然，在其他实施例中，也可以不在外壳2的轴线上。

参见图1，伸缩动力缸4固定在外壳2与第一端相对的第二端的端面板上，且其活塞杆41沿着锤击方向伸入到容置内腔21中，活塞杆41与圆柱形的外壳2同轴。伸缩动力缸4可以为油缸或者气缸。

参见图1，弹性触发结构6和重锤体3都安装于容置内腔21中，重锤体3能够沿着锤击方向移动，且重锤体3远离锤击头1时会使弹性触发结构6处于弹性储能状态并对重锤体3施加朝向锤击头1方向的弹力.优选地，在本实施例中，弹性触发结构6采用一个压簧，设置在容置内腔21靠近第二端处，重锤体3向第二端移动时将压簧压缩。重锤体3为圆柱形，与外壳2中圆柱形的容置内腔21同轴，且间隙配合，重锤体3沿着轴线方向移动。容置内腔21位于重锤体3两侧的部分保持连通，具体地，参见图14，在重锤体3上开设有多个沿轴线贯通的通风孔31，这样重锤体3在移动时两侧空间的气体能够顺利流通，确保重锤体3能够自由移动，减少动能损耗。

参见图6、图7和图8，球卡机构5用于实现活塞杆41和重锤体3的传动连接和断开，包括定位杆51、卡座52、球座53、球套54、第一卡球55、第二卡球56和复位弹簧57，定位杆51安装在容置内腔21且其轴线沿着锤击方向，具体与重锤体3和活塞杆41同轴，定位杆51包括靠近外壳2第一端的粗杆段511和靠近外壳2第二端的细杆段512，且粗杆段511和细杆段512的表面之间平滑过度，优选地，在活塞杆41中设有避让内孔411，用于细杆段512的插入，避免碰撞干涉，定位杆51朝向外壳2第一端的端部可与锤击头1连接保持稳定。球座53套装于定位杆51上并与活塞杆41固定连接，且球座53能够在粗杆段511上移动，球座53中设有第一径向通孔531，第一卡球55位于第一径向通孔531中，球座53上还设有限位挡部532，球套54装于球座53上，且球套54能够相对球座53沿锤击方向移动并周向锁死，也即球套54只能直线移动不能周向转动，球套54中设有第二径向通孔541，第二卡球56位于第二径向通孔541中，复位弹簧57对球套54施加朝向第一端的弹性力使球套54抵靠限位挡部532，且第二径向通孔541与第一径向通孔531相对准，也即两者轴线重合，具体地，复位弹簧57为压簧，设置在球套54朝向外壳2第二端的一侧，两端分别伸入到球套54和活塞杆41中，复位弹簧57使球套54抵靠限位挡部532，保证在无外力下第二径向通孔541与第一径向通孔531相对准。卡座52固定连接在重锤体3上，且卡座52上设有卡接部521，卡接部521在朝向定位杆51的端部为卡接内侧端524，卡接内侧端524与定位杆51表面之间具有适当间隙，允许球座53和球套54移动时能够从卡接内侧端524和定位杆51之间通过，卡接内侧端524两侧分别设有朝向第一端的第一引导斜面522和朝向第二端的第二引导斜面523，卡接内侧端524沿定位杆51径向与粗杆段511和细杆段512的距离分别为H1和H2，第一卡球55和第二卡球56的直径为分别D1和D2，H1＜D1+D2≤H2；在本实施例中，第一径向通孔531朝向外壳2内壁的外侧口半径小于第一卡球55的半径，第一卡球55能够凸出第一径向通孔531一部分，又不会完全脱离出去。第一卡球55和第二卡球56优选都为钢球。

本发明的振动锤，其伸缩动力缸4配合动力装置使用时，动力装置可以设置在水上，也可以设置在水下。在本实施例中，伸缩动力缸4采用油缸，此时动力装置通过管路与油缸连接，向油缸提供液压油，方便在水下工作，动力装置包括泵站、液压电磁换向阀、管路等结构。伸缩动力缸4为气缸时，此时动力装置向气缸提供压缩气体。油缸和气缸能够很好地在水中使用。

本发明的振动锤，伸缩动力缸4配合动力装置工作，控制系统与动力装置控制连接，在本实施例中，伸缩动力缸4采用油缸，此时动力装置向油缸提供液压油，方便在水下工作，动力装置包括泵站、液压电磁换向阀、管路等结构，动力装置安装在重物基座10上。当然伸缩动力缸4也可以为气缸，此时动力装置向油缸提供压缩气体。

本实施例中的振动锤的工作原理如下：在未进行锤击动作时，即初始状态下，参见图1，伸缩动力缸4处于收缩状态，球座53随活塞杆41靠近第二端，在复位弹簧57作用下，第一径向通孔531和第二径向通孔541对准，第一卡球55和第二卡球56位于同一直线，此时第一卡球55位于定位杆51的细杆段512处。当需要进行锤击动作时，伸缩动力缸4的活塞杆41伸出，带动球座53和球套54向第一端移动，球座53达到粗杆段511处，第一卡球55位于粗杆段511表面，由于第一卡球55和第二卡球56的直径之和D1+D2大于卡接内侧端524到粗杆段511表面的径向距离H1，第二卡球56伸出于球套54外周面，并且会与第二引导斜面523接触，参见图4所示状态。然后活塞杆41进一步伸出，由于卡座52随重锤体3不再向第一端移动，第二引导斜面523对第二卡球56施加压力，该压力沿轴线朝向第二端的分力会驱使球套54克服复位弹簧57的压力而向第二端移动，参见图5所示状态，第二卡球56和第一卡球55错开，第二卡球56缩入到第二径向通孔541中，这样球座53和球套54能够跨过卡接部521的卡接内侧端524，进入到第一引导斜面522所在侧，参见图6所示状态；然后在复位弹簧57下，球套54复位到与限位挡部532抵靠，第二卡球56回到会第一卡球55共线的位置，伸出于第二径向通孔541，并与第一引导斜面522抵接，参见图7所示状态，此时通过球卡机构5，活塞杆41与重锤体3建立了连接。然后伸缩动力缸4的活塞杆41收缩，带动球座53和球套54向第二端移动，第二卡球56作用于第一引导斜面522，并且被第一卡球55限制不会向内缩入，从而会对第一引导斜面522施加推力，带动卡座52和重锤体3向外壳2第二端直线移动，弹性触发结构6(压簧)被压缩，储存能量，直到第一卡球55位于细杆段512表面处时，由于第一卡球55和第二卡球56的直径之和D1+D2小于等于卡接内侧端524到细杆段512的径向距离H2，因此，第二卡球56会沿着第一引导斜面522朝向定位杆51移动，第二卡球56和第一卡球55向内缩入，第一卡球55接触细杆段512表面，第二卡球56与第一引导斜面522脱离，参见图10所示状态，卡座52不再受到第一卡球55的压力，此时弹性触发结构6储存了足够的弹性能，其弹力会推动卡座52和重锤体3快速向第一端移动，重锤体3对锤击头1进行击打，从而使锤击头1向外移动，实现锤击，一次锤击动作完成后，回到初始状态，参见图1所示状态。本实施例中的振动锤，能够很好地在海水中进行工作，不受海水影响，每次锤击的力度足够且稳定，能够自动控制锤击动作，不需要在水下进行人工操作。

本发明的振动锤，通过控制伸缩动力缸4的伸缩运动，即可自动完成重复锤击动作，伸缩动力缸4的动作，可通过在水上操作对应的动力装置完成，驱动伸缩动力缸4安装一定频率伸缩运动即可，不需要在水下人工操作，操作简单，且锤击力度稳定可靠，使用方便。

参见图1、图7和图8，本实施例中，作为优选设计，球座53和球套54之间采用多个导向杆58相配合，导向杆58固定连接在活塞杆41上，并与活塞杆41平行，球座53和球套54通过其中的导向通孔套在导向杆58上，球套54能够通过导向杆58相对球座53直线移动，同时导向杆58限制了球套54不会相对球座53周向转动，从而确保第一径向通孔531和第二径向通孔541不会周向错开。

参见图7和图8，本实施例中，作为优选设计，球座53的第一径向通孔531和球套54上的第二径向通孔541都为三个，第一卡球55和第二卡球56也都为三个，两两一组构成三组，分别设置在一个第一径向通孔531和第二径向通孔541，通过三个第二卡球56，能够更好地带动卡座52和重锤体3移动。

参见图11至14，本发明还提供了一种地震波激振装置，用于在海床上产生地震波，包括支架7、砧板8、触发杆9、以及上述的振动锤，支架7固定安装在重物基座10上，砧板8安装在支架7上，并且能够在水平方向上和竖向上直线移动，砧板8设置在在海床土体表面上，触发杆9为多个，触发杆9安装在砧板8上且插入到海床土体中，振动锤安装在支架7上，砧板8的上侧设有一个能够对砧板8施加竖向锤击的振动锤，且上侧的振动锤能够对砧板8施加竖向的锤击，砧板8的水平方向相对的两侧分别设有一个振动锤，且两个振动锤能够对砧板8施加沿其水平直线移动方向的锤击。

本发明的地震波激振装置，在使用时，砧板8设置在在海床土体表面上并压紧，具体地，参见图15，海床表面设由一个重物基座10，重物基座10具有一定重量，沉在海底，能够紧压在海床9上保持稳定，地震波激振装置通过支架7固定安装在重物基座10上，保证砧板8压紧在海床土体表面，触发杆9插入到海床土体中。

参见图11、图12和图13，进一步地，支架7包括导向柱71、滑动筋板72、连接板73、连接导杆74、固定筋板75和法兰盘76，在本实施例中，为了方便说明，以砧板8的水平直线移动方向为左右方向，导向柱71的长度方向沿着左右方向，砧板8的左右两侧分别设置有一个振动锤。三个振动锤分别都固定连接在固定于导向柱71上的固定筋板75上，固定筋板75上固接有一个法兰盘76，法兰盘76通过螺栓连接在重物基座10上。滑动筋板72通过其上的导向孔安装在导向柱71上，能够沿着导向柱71左右直线移动，滑动筋板72下端固接连接板73，砧板8位于连接板73下方，连接导杆74为多个，连接导杆74竖向地穿过连接板73上的导向孔，其下端与砧板8固定连接，这样砧板8通过连接导杆74和连接板73上的导向孔之间的间隙配合，能够相对连接板73上下直线移动，连接导杆74上端螺接有螺母来限制砧板8相对连接板73上下移动的距离空间，并防止砧板8脱离连接板73。砧板8左侧和右侧受锤击时，能够通过连接板73和滑动筋板72沿着导向柱71左右直线移动。砧板8上表面受锤击时，能够通过连接导杆74竖向移动。在本实施例中，连接板73为两个，位于上侧的振动锤的左右两侧，连接板73与砧板8通过多个连接导杆74连接，确保安装稳定性、以及砧板8上下移动的稳定性。其中，导向柱71截面形状为方形，能够避免砧板8左右移动时产生前后方向的摆动晃动。

在本实施例中，参见图11、图12和图14，砧板8下方固定连接有多个触发杆9，触发杆9具有合适长度，插入到海床土体中深度适当，当砧板8被锤击产生左右晃动时，通过触发杆9将振动力传递到土体中，能够带动土体震动产生剪切波。优选地，触发杆9包括一个圆管91、以及两个焊接在圆管91前后两侧的竖条板92，竖条板92能够增加与土体的接触面积，更加有效地将振动力传递给土体。

在本实施例中，砧板8的材质和尺寸大小、以及触发杆9的布置间距和长度等参数，根据海床土地的软硬、密实程度等情况确定，确保土体在地震波激振装置的作用下有效振动。其中，砧板8为长方形，可采用木板、钢板、尼龙板等制作。

在本实施例的地震波激振装置中，参见图11、图12和图13，位于砧板8左右两侧的振动锤的锤击方向沿着左右方向，位于砧板8上侧的振动锤的锤击方向沿着竖直方向。三个振动锤的锤击头1与砧板8之间的间距适当。由于左右两侧的振动锤结构相同，可以保证每次锤击的动能相同，产生的波形重复性好，在进行剪切波测量时，通过左右两侧的振动锤交替锤击砧板8，每次锤击的时间间隔相同，能够得到两组相位相反的剪切波波形，由于产生剪切波时会混杂其他的波，通过两组相位相反的剪切波波形，能够更好地通过波速测试仪进行筛选，确保计算是直接采用剪切波进行计算，提升测试结果的精确度。当需要产生压缩波时，通过砧板8上侧的振动锤的锤击，使得砧板8上下振动，压缩海床土地，产生压缩波。

由上可知，本发明的振动锤、以及地震波激振装置，

1、能够适用于水下自动化工作，不需要在水下进行人工操作，可通过在水上控制装置的全自动工作，尤其适合深海下作业。

2、振动锤每次产生的动能大小固定，工作稳定可靠，地震波激振装置产生的波形重复性好，具有波形可迭加性；地震波激振装置能够得到两组相位相反的剪切波波形，通过检波器接收后，能够更好地通过波速测试仪进行筛选，提升测试结果的精确度。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种振动锤，其特征在于：包括外壳(2)、锤击头(1)、重锤体(3)、弹性触发结构(6)、球卡机构(5)、以及伸缩动力缸(4)，所述外壳(2)中设有密封的容置内腔(21)，所述锤击头(1)安装在外壳(2)的第一端，且一部分位于容置内腔(21)中一部分位于外壳(2)外，所述锤击头(1)能够相对外壳(2)直线运动且其运动方向为锤击方向，所述伸缩动力缸(4)固定在外壳(2)与第一端相对的第二端，且其活塞杆(41)沿着锤击方向伸入到容置内腔(21)中，所述弹性触发结构(6)和重锤体(3)都安装于容置内腔(21)中，所述重锤体(3)能够沿着锤击方向移动，且重锤体(3)远离锤击头(1)时会使弹性触发结构(6)处于弹性储能状态并对重锤体(3)施加朝向锤击头(1)方向的弹力；所述球卡机构(5)包括定位杆(51)、卡座(52)、球座(53)、球套(54)、第一卡球(55)、第二卡球(56)和复位弹簧(57)，所述定位杆(51)安装在容置内腔(21)中且其轴线沿着锤击方向，所述定位杆(51)包括靠近第一端的粗杆段(511)和靠近第二端的细杆段(512)，且粗杆段(511)和细杆段(512)的表面之间平滑过度，所述球座(53)套装于定位杆(51)上并与活塞杆(41)固定连接，且球座(53)能够在粗杆段(511)上移动，所述球座(53)中设有第一径向通孔(531)，所述第一卡球(55)位于第一径向通孔(531)中，所述球座(53)上还设有限位挡部(532)，所述球套(54)装于球座(53)上，且球套(54)能够相对球座(53)沿锤击方向移动并周向锁死，所述球套(54)中设有第二径向通孔(541)，所述第二卡球(56)位于第二径向通孔(541)中，所述复位弹簧(57)对球套(54)施加朝向第一端的弹性力使球套(54)抵靠限位挡部(532)，且第二径向通孔(541)与第一径向通孔(531)相对准；所述卡座(52)固定连接在重锤体(3)上，且卡座(52)上设有卡接部(521)，所述卡接部(521)在朝向定位杆(51)的端部为卡接内侧端(524)，所述球座(53)和球套(54)移动时能够从卡接内侧端(524)和定位杆(51)之间通过，所述卡接内侧端(524)两侧分别设有朝向第一端的第一引导斜面(522)和朝向第二端的第二引导斜面(523)，所述卡接内侧端(524)沿定位杆(51)径向与粗杆段(511)和细杆段(512)的距离分别为H1和H2，所述第一卡球(55)和第二卡球(56)的直径为分别D1和D2，H1＜D1+D2≤H2。

2.根据权利要求1所述的振动锤，其特征在于：所述锤击头(1)包括位于外壳(2)外的外击板(11)、位于容置内腔(21)中的内受击头(12)、以及连接外击板(11)和内受击头(12)的中间杆(13)，所述中间杆(13)穿过外壳(2)并且与外壳(2)之间通过密封接触。

3.根据权利要求1所述的振动锤，其特征在于：所述定位杆(51)朝向外壳(2)第一端的一端安装在锤击头(1)中。

4.根据权利要求1所述的振动锤，其特征在于：所述外壳(2)中的容置内腔(21)为圆柱形，且其轴线沿着锤击方向，所述重锤体(3)为圆柱形且同轴地设置在容置内腔(21)中，所述重锤体(3)与容置内腔(21)间隙配合，所述容置内腔(21)位于重锤体(3)两端侧的部分保持连通。

5.根据权利要求4所述的振动锤，其特征在于：所述重锤体(3)中设有沿轴向贯通的通风孔(31)。

6.根据权利要求1所述的振动锤，其特征在于：所述弹性触发结构(6)包括压簧，所述压簧位于重锤体(3)靠近外壳(2)第二端的所在侧，所述压簧一端与外壳(2)连接、另一端用于与重锤体(3)接触。

7.根据权利要求1所述的振动锤，其特征在于：所述球卡机构(5)还包括多个固定于活塞杆(41)的导向杆(58)，所述导向杆(58)长度方向沿着锤击方向，所述球套(54)通过其中的导向通孔套装在导向杆(58)上。

8.一种地震波激振装置，用于在海床上产生地震波，其特征在于：包括支架(7)、砧板(78)和触发杆(9)，还包括如权利要求1至7任一所述的振动锤，所述砧板(78)安装在支架(7)上，并且能够在水平方向上和竖向上直线移动，所述砧板(78)设置在海床土体表面上，所述触发杆(9)为多个，所述触发杆(9)安装在砧板(78)上且插入到海床土体中，所述振动锤安装在支架(7)上，所述砧板(78)的上侧设有一个能够对砧板(78)施加竖向锤击的振动锤，所述砧板(78)的水平方向相对的两侧分别设有一个振动锤，且两个振动锤能够对砧板(78)施加沿其水平直线移动方向的锤击。

9.根据权利要求8所述的地震波激振装置，其特征在于：所述支架(7)包括导向柱(71)、滑动筋板(72)、连接板(43)和连接导杆(74)、所述导向柱(71)沿着砧板(78)的水平直线移动方向，所述滑动筋板(72)安装在导向柱(71)上并能够沿着导向柱(71)移动，所述连接板(43)与滑动筋板(72)相固定，所述砧板(78)位于连接板(43)下方，所述连接板(43)上设有与连接导杆(74)配合的导向孔，所述连接导杆(74)穿过连接板(43)上的导向孔，且连接导杆(74)下端与砧板(78)固定连接。

10.根据权利要求8所述的地震波激振装置，其特征在于：所述触发杆(9)包括一个圆管(91)、以及两个焊接在圆管(91)两侧的竖条板(92)。