Устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ НА ЗАДАННЫХ ГЛУБИНАХ, содержащее надводный блок управления, состоящий из последовательно соединенных блока исходных данных, блока выбора зоны, блока формирования управляющих сигналов и элемента связи, выход которого под ключен к первому входу блока цифровой индикации глубины погружения, связанного выходом с блоком выбора зоны, погружаемый герметичный контейнер с.датчиком давления, элементом связи, к входу которого подключен датчик давления, и блоком приема управляющих сигналов, соединенным первым входом БМйД+ iHfcivfeI с первым выходом элемента связи, и пробоотборники, механизмы закрывания крышек которых подключены к соответствующим выходам блока приема управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, сокращения времени зондирования и уве. личения глубины зондирования, надводный блок управления снабжен формирователем кодов программы, соединенным выходом с элементом связи, а входом - с соответствующим выходом блока цифровой индикации глубины погружения , второй вход которого связан § с выходом блока исходных данных, а погружаемый герметичный контейнер дополнительно содержит соединенные последовательно приемник кодов прот граммы, блок памяти программы и блок программного формирования управляющих сигналов, первый выход которого подключен к второму входу блока приема управляющих сигналов, а второй выход - к входу блока памяти програм э мы, при этом вход приемника кодов IS5 У1 программы связан с вторьм выходом элемента связи, а датчик давления дополнительно соединен с соответствующим входом блока программного формирования управляющих сигналов.

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (3% (l1) 3ц11 С 01 N 1/10

ГТ1СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИй И ОТНРЫТИй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

®(% "< ;.)}gp g

3 » (2!) 3579362/23-26 (22) 15.03 .83 (46) 07.09.84. Бюл. N - 33 (72) Е.Л.Бугаева, В.И.Забурдаев, В.В.Холкин и Ю.И.Шаповалов (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Морского гидрофизического института АН Украинской ССР (53) 66. 012. 52 (088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

В 509816, кл. С 01 N 1/10, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

В 634151, кл. G 01 И 1/10, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ НА ЗАДАННЫХ

ГЛУБИНАХ, содержащее надводный блок управления, состоящий из последовательно соединенных блока исходных данных; блока выбора зоны, блока формирования управляющих сигналов и элемента связи, выход которого под}ключен к первому входу блока цифровой индикации глубины погружения, связанного выходом с блоком выбора зоны, погружаемый герметичный контейнер с.датчиком давления, элементом связи, к входу которого подключен датчик давления, и блоком приема управляющих сигналов, соединенным первым входом с первым выходом элемента связи, и пробоотборники, механизмы закрывания крышек которых подключены к соответствующим выходам блока приема управляющих сигналов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, сокращения времени зондирования и уве личения глубины зондирования, над водный блок управления снабжен формирователем кодов программы, соединенным выходом с элементом, связи, а входом — с соответствующим выходом блока цифровой индикации глубины погружения, второй вход которого связан с выходом блока исходных данных, а погружаемый герметичный контейнер дополнительно содержит соединенные . последовательно приемник кодов про-. граммы, блок памяти программы и блок программного формирования управляющих сигналов, первый выход которого нодключен к второму входу блока приема управляющих сигналов, а второй выход — к входу блока памяти програм- мы, при этом вход приемника кодов программы связан с вторым выходом элемента связи, а датчик давления дополнительно соединен с соответст.вующим входом блока программного формирования управляющих сигналов.

1112257

Изобретение относится к устройствам для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах в процессе непрерывного зондирования и может быть применено при гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических исследованиях внутренних водоемов, морей и океанов.

Известно устройство для автоматического отбора проб воды иа заданных глубинах, содержащее надводный блок управления, состоящий из блока формирования управляющих сигналов, элемента связи и блока цифровой индикации глубины погружения, погружаемый герметичный контейнер с элементом связи, блоком приема управляющих сигналов и датчиком давления, подключенным через элемент связи к выходу блока цифровой индикации глубины погружения, выход которого соединен с входом блока формирования управляющих сигналов, пробоотборники и механизмы закрывания их крышек. Устройство позволяет производить отбор проб во25 ды в режиме зондирования автоматически на стандартных глубинах без участия оператора L13.

Недостатками данного устройства 30 являются необходимость применения для связи надводного блока управления, расположенного на судне, с аппаратурой погружаемого герметичного контейнера электрического кабеля свя- З5 зи, а также невозможность изменения программы зондирования (глубин, на которых должны сработать пробоотборники) при работе в автоматическом .режиме, так как программа зондирова- 40 ния постоянно установлена в блоке цифровой индикации глубины погружения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического отбора проб воды, содержащее надводный блок управления, состоящий из блока формирования управляющих сигналов, блока цифровой индикации погружения, блока выбора зоны, блока исходных данных, выход Которого соединен с первым входом блока выбора эоны, второй вход которого соединен с выходом блока цифровой индикации, выход блока выбора зоны соединен с входом блока формирования управляющего. сигнала, погружаемый герметичный контейнер с элементом связи, блоком приема управляющих сигналов и датчиком давления, пробоотборники и механизмы закрывания их крышек, связанные с соответствующими выходами блока

1 приема управляющих сигналов L 23 .

Недостатком известного устройства является необходимость применения во время зондирования электрической связи надводного блока управления с аппаратурой погружаемого герметичного контейнера, для обеспечения которой используется бронированный одножильный кабель, т.е. невозможность использования погружаемого устройства с пробоотборниками в автономном режиме с применением для силовой связи гидрологического троса.

Многие суда, особенно малого водоизмещения, проводящие гидрофизические, гидрохимические и гидробиологические исследования, не снабжены кабельными лебедками, оборудованными токосъемниками, что исключает применение на них устройств для автоматического отбора проб воды. В этом случае приходится пользоваться традиционными методами отбора проб воды, с использованием батометров БМ-48, подвешиваемых на гидрологические тросы, что значительно снижает эффек. тивность проведения работ, увеличивает время проведения станций, снижает достоверность отобранных проб за счет небольшой точности отбора по глубине и, в конечном счете, приводит к существенным экономическим потерям. Кроме того, необходимость работы устройств для автоматического отбора проб воды с использованием кабеля накладывает ограничения на продольные глубины, на которых может производиться отбор проб.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных воэможностей, сокращение времени зондирования и увеличение глубины зондирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, содержащем надводный блок управе ления, состоящий нз последовательно соединенных блока исходных данных, блока выбора зоны, блока формирования управляющих сигналов и элемента свя" зи, выход которого подключен к первому входу блока цифровой индикации глубины погружения, связанного выходом с блоком выбора зоны, погружаемый герметичный контейнер с датчиком з 1112 давления, элементом связи, к входу которого подключен датчик давления, и блоком приема управляющих сигналов. соединенным первым входом с первым выходом элемента связи, и пробоотборники, механизмы закрывания крышек которых подключены к соответствующим выходам блока приема управляющих сигналов, надводный блок управления снабжен формирователем кодов програм- 10 мы, соединенным выходом с элементом связи, а входом — с соответствующим выходом блока цифровой индикации глубины погружения, второй .вход которого связан с выходом блока исходных данных, а погружаемый герметичный контейнер дополнительно содержит соединенные последовательно приемник кодов программы, блок памяти программы и блок программного формирования управляющих сигналов, первый выход которого подключен к второму входу блока приема управляющих сигналов, а второй выход — к входу блока памяти программы, при этом вход 5 приемника кодов программы связан с вторым выходом элемента связи, а датчик давления дополнительно соединен с соответствующим входом блока программного формирования управляющих сигналов.

На чертеже представлена блок-схеМа устройства для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах.

Устройство состоит из надводного блока 1 управления с блоком 2 цифровой индикации глубины погружения, блоком З.формирования управляющих сигналов, блоком 4 исходных данных, блоком 5 выбора зоны, формирователем 6 кодов программы и элементом 7 связи, погружаемого герметичного контейнера 8 с датчиком 9 давления, элементом 10 связи, блоком 11 приема управляющих сигналов, приемником 12 кодов программы, блоком 13 памяти

45 программы, блоком 14 программного формирования управляющих сигналов, пробоотборников 15, механизмов 16 закрывания их крышек, и линии 17 связи, соединяющей элементы 7 и 10 связи надводного блока 1 управления и погружаемого герметичного контейнера 8.

В качестве блока 4 исходных данных использована клавиатура, позволяющая оператору набрать-программу зондирования (глубины, на которых должны сработать пробоотборники, а

257 4 также ширину зон для выработки сигналов управления), с устройствами согласования для ввода программы в блок 2 цифровой индикации глубины погружения и блок 5 выбора эоны.

В блоке 4 исходных данных могут быть также использованы переключа" тели любого типа. Блок 5 выбора зоны представляет цифровую схему сравнения любого типа. Формирователь 6 кодов программы выполнен в виде набора регистров и согласующих устройств, позволяющих сформировать кадр информации с кодами глубин срабатывания всех пробоотборников, а также ширины зон срабатывания и передать их через элементы 7 и 10 связи и линию 17 связи на приемник 12 кодов программы погружаемого герметичного контейнера 8.

В качестве блока 13 памяти программы использована оперативное saпоминающее устройство, выполненное на микросхемах серии 564 РУ2 и 564

ИР 12, обьем которого позволяет производить запись, хранение и считывание числа кодов программы, равного числу имеющихся в устройстве пробоотборников 15. В блоке 13 памяти программы может быть использовано оперативное запоминающее устройство любого другого типа, например в твер дотельном исполнении.

Приемник 12 кодов программы вы- . полнен в виде набора регистров и согласующих устройств, позволяющих принять из надводного блока 1 управления коды программы, и в виде, удоб ном для записи, подать их в блок 13 памяти программы.

В качестве блока 14 программного формирования управляющих сигналов использована цифровая схема .сравнения, на первые входы которой подается код глубины из блока 13 памяти программы, на второй вход — код глубины от датчика 9 давления.

Блок 2 цифровой индикации глубины выполнен в виде вычислителя глубины погружения по принятым кодам глубины, имеющего память и цифровой индикатор глубины. В качестве блока цифровой индикации глубины погружения могут быть использованы функциональный преобразователь с жесткими логическими связями или микропроцессор, имеющие цифровую индикацию любого типа.

1112257

Устройство работает следующим образом.

Автономный режим работы (с использованием гидрологического троса без связи контейнера 8 с надводным 1 блоком управления)состоит из двух цик. лов: подготовки и, собственно, зондирования. При подготовке надводный блок 1 управления,и герметичный контейнер 8 соединены друг с другом линией 17 связи, в.качестве которой используется технологический кабель.

Программа зондирования набирается с помощью блока 4 исходных данных, который связан через блок 2 цифровой индикации глубины погружения с формирователем 6 кодов программы. В последнем формируются в необходимом виде коды программ, т.е. коды гидростатического давления, при котором должны сработать лробоотборники 15 лри зондировании, а также коды ширины до срабатывания. Количество кодов зависит от количества пробоотборников t5 установленных на погружаемом герметичном контейнере 8. Коды программы через элементы 7 и 10 связи поступают на приемник 12 кодов программы, где преобразуются к виду, удобному для записи, и записываются далее в 30 блоке 13 памяти программы. На этом цикл подготовки устройства к автономному зондированию заканчивается.

Перед зондированием линия 17 связи, соединяющая элементы 7 и 10 свя--З5 зи надводного блока 1 управления и погружаемого герметичного контейнера 8, убирается. Погружаемый герметичный контейнер 8 механически закрепляется на гидрологическом тросе. 40 и с помощью лебедки начинается его погружение.

Код информации с датчика 9 давления поступает на вход блока 14 программного формирования управляющего 45 сигнала, куда из блока 13 памяти программы уже введен код глубины (гидростатического давления), на ко торой должно произойти-закрытие перво-. го лробоотборника. 50

В блоке 14 программного формирования управляющих сигналов происходит сравнение поступающего с датчика 9 давления кода глубины (гидростатического давления) с кодом глубины закры- 55 тия первого пробоотборника., заданным в программе. По результатам сравнения блок 14 программного формирования управляющих сигналов выдает сигнал на блок 1 1 приема управляняцих сигналов, который, в свою очередь, выдает исполнительный сигнал на механизм 16 закрывания крышек, в результате чего обеспечивается срабатывание (закрывание крышек) первого лробоотборника 15..

Одновременно блок 14 программного формирования управляющих сигналов подает сигнал на блок t3 памяти программы, по которому из последнего вводится в блок 14 программного фор.мирования управлякицих сигналов код очередной глубины. Датчик 9 давления продолжает выдавать информацию о глубине на блок 14 нрограммного формирования управляющих сигналов и при перемещении контейнера 8 на следующую заданную глубину срабатывает следующий пробротборник 15. Погружение контейнера 8 продолжается до достижения наибольшей глубины, на которой должен сработать последний пробоотборник.

Подготовка к режиму работы по кабельной линии связи заключается в наборе программы зондирования с помощью блока 4 исходных данных.

При погружении герметичного контейнера 8 код информации, поступающий с датчика 9 давления через элементы 10 и 7- связи, преобразуется в блоке 2 цифровой индикации глубины по-. гружения в глубину погружения и подается на блок 5 выбора зоны, где принятый код сравнивается с заданными исходными глубинами срабатывания пробоотборников с учетом ширины зоны для выработки сигналов управления,, информация о которых поступает с бло-. ка 4 исходных данных. Ширина зоны срабатывания пробоотборников выбирается с учетом скорости зондирования и частоты опроса датчика давления.

Па результатам сравнения блок 5 выбора зоны выдает единичный разрешающий сигнал на блок 3 формирования управляющих сигналов, при этом одновременно запрещается появление повторных разрешающих сигналов до тех пор, пока герметичный контейнер 9 не переместится на глубину, соответствующую следующей зоне дешифрации.

С блока 3 формирования управляющий сигнал через элементы 7 и 10 связи, поступает на блок 11 приема управляю- щих сигналов герметичного контейнера 8 и через механизм 16 закрывания крышек обеспечивает срабатывание первого пробоотборника 14.. 1112

Датчик давления 9 продолжает выдавать информацию о глубине на блок 2 цифровой индикации глубины погружения и далее на блок 5 выбора зоны и при перемещении контейнера 8. в следующую зону срабатывает следующий пробоотборник 15.

Устройство для автоматического отбора проб воды может работать по кабельной линии связи и в режиме руч- IO ного управления. При этом пробоотборники 15 закрываются на различных глубинах по команде, подаваемой оператором. Глубина погружения герме-. тичного контейнера 8 определяется оператором по блоку 2 цифровой индикации глубины погружения.

В результате введения перечисленных блоков с предлагаемыми взаимосвязями обеспечивается возможность под- .2О готовки устройства к зондированию по любой изменяемой программе и проведения зондирования с использованием как электрического кабель-троса, так и гидрологического троса, что, в свою25

:,очередь, позволяет увеличить глубину

257 8 зондирования и сократить время, затрачиваемое на его проведение. Увеличение глубины зондирования до 60ОО м (по известному 2000 м) обеспечивается в автономном режиме работы sa счет большей физической длины гидрологического троса, а при одинаковой длине с кабель-тросом — за счет меньшего горизонтального сноса троса с аппаратурой (при меньшем диаметре троса = меньше дрейфовое сопротивление). При этом достигается сокращение времени зондирования иа 10-20 X в saвисимости от скорости дрейфа судна. !

Автоматизация процесса отбора проб воды для гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических исследований на всех. ти ах научно-исследовательских судов позволяет иодкять эффективность исследовательских судов позволяет поднять эффективность исследовательских работ.

Годовой экономический эффект от внедрения изобретения ориентировочно составляет 18 тыс. руб.

1112257

Составитель Н.Романникова

Редактор Н.Джуган Техред М.Тепер . Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6448/28, Тираж 822 Подписное д

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4