Подводный пробоотборник

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет обеспечить возможность отбора проб из донных отложений в труднодоступных и биологически опасньк зоных. Подводный пробоотборник (ПП) содержит вращатель 3 с маковичным двигателем, заключенным в корпусе 2 и механически связанным с буровойколонной (БК) 1, привод маховика (М) 4 и гребной винт 38. В корпусе 2 размещены тормоз 5 с электромагнитным приводом. Поплавок 15 ПП -/ - я выполнен в виде герметичного кожуха корпуса 2 с кронштейнами и тросовыми поводками 34, 35 на его внешней стороне . В БК 1 размещен на герметичных подшипниках приводной вал 39. Тросовая оттяжка 41 ПП имеет дополнительный поплавок 42 и муфту 21. Причем БК 1 выполнена в виде шнека, прикрепленного к корпусу 2. Один конец вала 39 прикреплен к валу М 4, а другой выпущен за пределы БК 1 и к нему прикреплен винт 38 и через муфту 21 поплавок 42 с оттяжкой 41, Привод М 4 выполнен в Виде реверсивного электродвигателя 8. Его статор прикреплен к корпусу 2, а ротор жестко связан с валом М 4. В точке бурения вал 39 с винтом 38 вьщергивается из Ш( 1. Она ложится на дно и затем поднимается вертикально. При завинчивании БК 1 в грунт проба грунта поступает внутрь БК t и ПП буксируется на берег . Предварительное забуривание ПП производится за счет сталкивания, статора со своего ротора, соединенного с М 4. Для повторения цикла нужно плавно затормозить М 4. 10 ил. Я7 i (Л :о 00 4 | о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТЬИЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (и) А1 (59 4 Е 21 В 25/18

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4122605/22-03 (22) 24.09.86 (46) 30.03.88. Бюл, Ф 12 (71) Ждановский металлургический институт (72) Г.К.Жилин (53) 622.243.64 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 857417, кл. Е 21 В 7/12, 1979.

Шелковников И.Г., Лукошков А.В.

Технические средства подвижного разведочного бурения и опробования. Л., 1979, с. 96, рис ° 52. (54) ПОДВОДНЫЙ ПРОБООТБОРНИК (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет обеспечить возможность отбора проб из донных отложений в труднодоступных и биологически опасных зоных. Подводный пробоотборник (ПП) содержит вращатель 3 с маховичным двигателем, заключенным ! в корпусе 2 и механически связанным с буровой-колонной (БК) 1, привод маховика (М) 4 и гребной винт 38. В корпусе 2 размещены тормоз 5 с электромагнитным приводом. Поплавок 15 ПП Х 1 Во Я выполнен в виде герметичного кожуха корпуса 2 с кронштейнами и тросовыми поводками 34, 35 на его внешней стороне. В БК 1 размещен на герметичных подшипниках приводной вал 39. Тросовая оттяжка 41 ПП имеет дополнителвный поплавок 42 и муфту 21. Причем

БК 1 выполнена в виде шнека, прикрепленного к корпусу 2. Один конец вала

39 прикреплен к валу М 4, а другой выпущен за пределы БК 1 и к нему прикреплен винт 38 и через муфту 21 поплавок 42 с оттяжкой 41, Привод М 4 выполнен в виде реверсивного электродвигателя 8. его статор прикреплен к корпусу 2, а ротор жестко связан с валом М 4. В точке бурения вал 39 с винтом 38 выдергивается из БК 1.

Она ложится на дно и затем поднимается вертикально. При завинчивании БК

1 в грунт проба грунта поступает внутрь БК 1 и ПП буксируется на берег. Предварительное забуривание ПП производится за счет сталкивания . статора со своего ротора, соединенного с М 4. Для повторения цикла нужно плавно затормозить М 4. 10 ил.!

384719

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым установкам, применяемым для пробоотбора пород, находящихся под слоем жидкости, преимущественно на мелководье и труднодоступных зонах, в .том числе на биологически опасных участках в отстойниках химической промышленности.

Целью изобретения является обеспечения возможности способа проб из донных отложений в труднодоступных и биологически опасных зонах.

На фиг.1 показан подводный пробоотборник в транспортном положении, 15 продольный разрез; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.3 — детали устройства движителя и вращателя, разрез; на фиг.4 — вращатель с двигателем в виде реверсивного электромотора, раз- 20 рез; на фиг.5 — пробоотборник при бурении, вид сверху; на фиг.6 — схема предварительного забуривания пробоотборника; на фиг.7 — схема установки буровой колонны в вертикальное поло- 25 жение; на фиг.8 — схема расположения буровой колонны в рабочем положении; на фиг.9 — вывод буровой колонны из рабочего положения; на фиг ° 10 — положение буровой колонны при буксировке 30 в сторону берега.

Трубчатая буровая колонна 1 (фиг.1) соединена с корпусом 2 вращателя 3, внутри которого расположен маховик 4, снабженный устройством торможения в виде прижимаемого к торцу маховика 4 тормоза 5, зацепленного с корпусом через выполненные на его стенках направляющие 6.

Вал маховика 4 (см, также фиг.4) 40 является одновременно выходным валом

7 реверсивного электродвигателя 8.

Корпус электромотора 9 жестко связан с корпусом 2 вращателя через корпус

10 электромагнитного привода диско- 4 вого тормоза 5. Укаэанный привод выполнен в виде скользящего по выходно-. му валу 7 штока 11, жестко связанного с подпружиненным относительно корпуса

10 электромагнитным сердечником 12, размещенным внутри соленоида 13.

Нижняя часть буровой колонны 1 выполнена в виде шнека с лопастями

14, а в верхней части буровой колонны закреплен поплавок 15 в виде кожуха, герметично закрывающего вращатель и

55 его привод элементами 16 — 18. Поплавок 15 (фиг.4) закреплен на выходном валу 7 через сальник 19 трубы 20 и через муфту 21 и сальник 22 на цилиндрическом наголовке 23, соединяющем корпус 2 вращателя и буровую колонну 1 посредством фланцевого крепления 24 и разъемно-винтового соединения 25, снабженного стопорящими болтами 26. Разъем последнего соединения обеспечивает отделение буровой колонны 1 от агрегата, включающего поплавок, вращатель и электродвигатель.

Внутрь поплавка 15 пропущен и загерметизирован протянутый от пункта управления энергопитающий кабель 27, подсоединяемый к электродвигателю посредством штепсельного разъема 28, укрепленного на.жестких трубках 29 и 30 для пропуска кабеля. При этом трубка 30 закреплена в поворотной защитной крышке 31 и соединена со скользящей контактйой головкой 32, служащей для передачи электрического тока на приемное контактное кольцо

33. Данное электрическое соединение необходимо для обеспечения возможности вращения поплавка 15 вокруг корпуса 2 при работе пробоотборника.

Для буксирования пробоотборника к месту бурения и установки его в вертикальное положение служат протянутые от пунктов управления тросовые поводья 34 и 35 (фиг.1,2), закрепленные на концах кронштейнов 36 и 37 поплавка 15.

Для перемещения пробоотборника на пдаву предусмотрен съемный движитель.

Он образован располагаемым на конце буровой колонны 1 гребным винтом 38, насаженным на приводной вал 39. Один конец приводного вала пропущен внутрь буровой колонны 1 и шлицевым соединением связан с валом маховика. К другому концу приводного вала 39 присоединена посредством муфты 40 стяжка 41, протянутая к пункту управления. Натяжением оттяжки 41 регулируется погружение гребного винта.

Под пунктами. управления здесь и далее подразумевается место подключения к энергоисточнику, оборудованное пультами управления и коммуникациями связи, а также места закрепления поводьев и оттяжки.

Для установки глубины погружения гребного винта служит закрепляемый на оттяжке 41 дополнительный поплавок 42 (фиг.1). Одновременно он вы1384719 полняет роль дополнительного плавсредства.

Для увеличения плавучести буровой колонны 1 предусмотрено закрытие ее внутреннего канала посредством герме5 тичных подшипников 43 вращения.

Подводный пробоотборник работает следующим образом.

Доставленная в виде отдельных агрегатов установка собирается на месте применения. Буровая колонна 1 навинчивается на наголовок 23 агрегата, включающего вращатель 3, реверсивный электродвигатель 8, соединенный через корпус 10 электромагнитный тормоз и охватывающий их поплавок 15.

Вставляется в буровую колонну 1 приводной вал 39 гребного винта 38. При этом надетые на него подшипники 43 играют роль направляющих для попадания конца приводного вала 39 в осевое отверстие выходного вала 7 электродвигателя 8, с которым он соединяется в продольном направлении шлицевым зацеплением. К оттяжке 41 прикрепляется поплавок 42 и им регулируется погружение гребного винта 38.

К основному поплавку 15 присоединяются кронштейны 36 и 37 с закрепленными на них поводьями 34 и 35. Регулируется положение пробоотборника на плаву в прибрежной зоне.

Далее установка транспортируется в точку бурения, которая координируется с берега известными геодезическими методами, например методом угловых засечек с помощью двух теодолитов либо другими методами. Включается электродвигатель 8 и приводится во вращение гребной винт 38. Управление

40 движением осуществляется поводьямИ

34 и 35 и оттяжкой 41.

После прибытия пробоотборника на точку бурения приводной вал 39 вместе с гребным винтом 38 выдергивается из

45 буровой колонны 1 и вытягивается на берег с помощью оттяжки 4 1. Дополни1 тельное усилие выдергивания может быть обеспечено также путем переключения направления вращения гребного винта на обратный ход..

Затем буровая колонна 1 своим концом, ориентированным в сторону берега, ложится на дно (фиг.б). Путем постепенного натяжения поводьев 34 55 и 35 с одновременным забуриванием (фиг.7, 8) колонна поднимается в вертикальное положение (фиг.5, 8). При некоторой глубине погружения Н скважина сама становится направляющей для дальнейшего бурения. При завинчивании колонны в грунт проба грунта поступает внутрь буровой колонны 1 и удерживается при выемке колонны за счет уплотнения на входе в буровую колонну. После взятия пробы устройство буксируется на берег посредством поводьев 34 и 35 (фиг.9, 10) .

Предварительное забуривание пробоотборника производится за счет сталкивания статора электромотора со .своего ротора, соединенного с массивным высокоинерционным маховиком. При этом на электромотор подается максимальный пусковой ток. Момент, закручивающий буровую колонну, создается на протяжении времени, необходимого для закручивания маховика до некоторой максимальной постоянной скорости, пока имеется нарастание потребляемой мощности. Здесь используется то 06стоятельство, что для быстрого раскручивания маховика используется мощность, которая не обеспечена системой закрепления корпуса электромото— ра в пространстве. Завинчивание буровой колонны происходит до тех пор, пока маховик не наберет максимальные обороты. Далее для повторения цикла необходимо плавно затормозить маховик усилием торможения меньшим, чем то, которое необходимо для вывинчивания колонны. Затем циклы повторяются.

Описанный режим рекомендуется в первоначальный период, работы установки до забуривания на некоторую величину

Н, когда сопротивление забуриванию колонны относительно невелико.

Как только момент сопротивления станет больше, чем пусковая мощность электромотора, заглубление колонны в укаэанном режиме становится невозможным и осуществляется переход на другой режим работы, который является основным. В этом режиме мотор реверсируется, раскручивание маховика производится в том же направлении, что и вращение буровой колонны при ее завинчивании в грунт. После раскручивания маховика до максимальных оборотов он резко тормозится посредством устройства торможения, при этом создается момент торможения больший, чем момент сбпротивления завинчиванию буровой колонны в грунт. При торможении колонна как бы увлекается за

1384719 маховиком, сцепляясь с ним посредством тормоза.

Извлечение колонны из грунта производится с использованием того же режима, но при реверсировании ротора на направление, противоположное раскручиванию маховика.

После окончания бурения установка буксируется посредством поводьев в исходное положение на берег.

Формула изобретения

Подводный пробоотборник содержаЭ 15 щий вращатель с маховичным двигателем, заключенным в корпус и механически связанным с буровой колонной, привод маховика и гребной винт, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения отбора проб из донных отложений в труднодоступных и биологически опасных зонах, он снабжен тормозом с электромагнитным приводом, размещенным в корпусе враща.теля, поплавком, выполненным в виде герметичного кожуха корпуса вращателя с закрепленными на его внешней стороне кронштейнами с тросовыми поводьями, а также приводным валом, размещенным в буровой колонне Hà герметичных подшипниках, и тросовой оттяжкой с дополнительным поплавком и муфтой, причем буровая колонна выполнена в виде шнека и жестко прикреплена к корпусу вращателя, адин конец приводного вала прикреплен шлицевым соединением к валу маховика, а другой конец выпущен за пределы буровой колонны, к нему жестко прикреплен гребной винт и через муфту — дополнительный поплавок с тросовой оттяжкой, при этом привод маховика выполнен в виде реверсивного электродвигателя, статор которого жестко прикреплен к корпусу вращателя, а ротор. жестко связан с валом маховика.

1384719

1384719

1 3Ч471 9

Составитель Е.Самойленко

Редактор М.Циткина . Техред А.Кравчук Корректор В. Бутяга

Заказ 1116/25 Тирах 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4