Устройство для подводного отбора проб грунта и полезных ископаемых

 

Изобретение относится к устройствам для подводного отбора и подъема на поверхность проб грунта и полезных ископаемых к может быть использовано при проведении исследований грунта дна водных акваторий. Целью изобретения является повьшение эффективности работы за счет системы регулирования плавучести замкнутого типа , увеличивая количества отбираемой пробы и повышения точности пробоотбо - ра. Устройство содержит систему регулирования плавучести, использующую принцип изменения объема гибкой полости за счет перекачки в нее масла из прочных корпусов, выполнено в виде горизонтально ориентированного тела удлиненной формы и снабжено тремя самостоятельными блоками постоянной плавучести из сферопластика несущей рамы, на которой смонтированы прочные корпуса систем регулирования ппаву - чести и управления устройством, насосными станциями приводов длительного комплекса и регулирования плавучес-- ти, маршевыми двигателями в непод - вижных насадках и вертикальными подруливающими устройствами в поперечных каналах, расположенными в носовой и кормовой оконечностях, перпендику лярно). основной плоскости устройства, 5 з,п.ф-лы, 3 ил. (Л С PMWnv 9d :л тЛ эо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

G 01 Я 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П-(НТ СССР (21) 4269285/23-26 (22) 10.04,87 (46) 23.12.88. Бюл, М 47 (71) Николаевский кораблестроительный институт им. адм.С.О.Макарова, Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам освоения нефтяных и ra" зовых ресурсов континентального шельфа, Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья и Московский институт нефти и газа, им. И.N.Ãóáêèíà (72) Г. В, Мареев, С. Н,Пьапнев, А.Г.Дорофеев, А,И,Королев и 1".А.Стефанов (53) 543.053(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 999749, кл. G 01 N 1/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 930664, кл. Е 02 G 3/88, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДНОГО ОТБОРА ПРОБ ГРУНТА И ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (57) Изобретение относится к устройствам для подводного отбора и подъе» ма на поверхность проб грунта и полезных ископаемых и может быть исполь" зовано при проведении исследований г рун та дна водных ак в а торий. Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет системы регу" лирования плавучести "замкнутого" типа, увеличивая количества отбираемой пробы и повышения точности пробоотбора. Устройство содержит систему регулирования плавучести, использующую принцип изменения объема гибкой полости sa счет перекачки в нее масла из прочных корпусов, выполнено в виде горизонтально ориентированного тела удлиненной формы и снабжено тремя са» мостоятельными блоками постоянной плавучести из сферопластика несущей рамы, на которой смонтированы прочные корпуса систем регулирования плаву»: чести и управления устройством, иа сосными станциями приводов длительно го комплекса и регулирования плавучее ти, маршевыми двигателями в иепод вижных насадках и вертикальиьвюи подруливающими устройствами в поперечных каналах, расположенными в носовой и кормовой оконечностях, перпеидикулярно . основной плоскости устройства, 5 з.п.ф-лы, 3 ил.

1446518

Изобретение относится к устройствам для подводного отбора и подъема на поверхность проб грунта и полезных ископаемых и может быть использовано при проведении исследований грунта дна водных акваторий.

Цепью изобретения является повышение эффективности работы за счет увеличения количества отбираемой пробы грунта, точности ее забора и надежности работы устройства, На фиг.1 приведено устройство с пробоотборным органом, общий вид; на фиг.2 — газогенератор, общий вид; на фиг.3 — сбросной механизм, общий вид. . Устройство выполнено в виде горизонтального ориентированного удлиненного тела цилиндрической формы, имею- 2р щего в поперечном сечении форму правильного десятиугольника,, Наличие плоских граней на поверхности аппарата повышает технологичность изготовления несущей рамы и легкого корпу- 25 са без существенного ухудшения гидро- . динамических свойств устройства.

Конструктивно устройство объединено в четыре самостоятельных функциональных модуля, крепящихся на общую несущую раму — корпус 1 . Это модули постоянной и переменной плавучести,, модуль сбора сырья и энергетический модуль.

Рама выполнена из тонкостенных труб, внутренняя полость которых заполнена механической смесью масла и стеклянных микросфер, что позволяет . придать конструкции рамы нулевую или небольшую положительную плавучесть.

Модуль постоянной плавучести состоит из трех отдельных блоков, размещенных с носовой 2, средней 3 и кормовой 4 частях аппарата. Блоки модуля собраны из отдельных сферопласти- 45 ковых элементов, склеенных между собой компаундом на основе эпоксидной смолы, Объем и размещение блоков 2-4 по длине устройства рассчитано таким образом, что в порожнем состоянии обеспечивается дифферент устройства о на нос в пределах 10-12, а в состоянии с грузом дифферент на корму той же величины, Такое изменение дифферента устройства в процессе эксплуатационного цикла погружение-всплытие позволяет уменьшить затраты энергии на его стабилизацию и управ-, ление в 1,2 1 3 раза по сравнению с дифферентом на ровный киль °

В верхней части носового блока плавучести для обпегчения поиска всплывшего аппарата в море размещены свето- и радиомаяки 5, заключенные в отдельные прочные корпуса из стекла, В кормовом и носовом блоках плавучести по центральной оси устройства выполнены цилиндрические направляющие ниши-каналы 6 с раструбами 7 внизу.

В нижней части раструбов смонтированы направляющие решетки 8, Нижняя часть каналов выходит в полость, образованную днищевой частью устройства.

В нишах-каналах 6 укреплены подруливающие двигатели 9 вертикального перемещения, В кормовом блоке установлены две неподвижные насадки J 0 мар.шевых двигателей l1, которые имеют ограждение 12. Оси насадок параллельны основной линии устройства и о развернуты под углом 10 наружу по отношению к диаметральной плоскости устройства для улучшения его маневренности. Модуль переменной плавучести состоит из прочных корпусов 13 для воздуха или газа высокого давления, прочных корпусов 14 для балластной жидкости, насосных станций 15 для перекачки балластной жидкости, а так— же из управляющих каналов, трубопро водов и другой гидравлической арматуры (не показаны), в нем также размещена насосная станция 16 привода маршевых двигателей.

Здесь же установлены прочные корпуса 17 системы управления и цистерна 18 для размещения эластичной емкости 19, куда в процессе работы выкачивается балластная жидкЬсть нз прочных корпусов 14.

Маршевые и подруливающие двигатели снабжены реверсивными гидромотора",ми (не .показаны), работа которых обеспечивается от насосной станции 1 5.

Непосредственно за насадками 10 маршевых двигателей 11 расположены горизонтальные кормовые рули 20, которые могут быть оборудованы дистанционным приводом, связанным с системой управления устройства (не показаны). Винты двигателей приводятся во вращение гидромоторами (не показаны). Модуль сбора включает в себя рабочее колесо 21 с лопастями, оснащенное приводом с понижающим редуктором (не показаны) и бункером 22 для груза. Ра18

4 корпуса 13 устройства закачиваются сжатым воздухом до давления 150200 кг/см от компрессорной установf ки судна обеспечения. Балластная жидкость, масло типа АИГ-l 0, заправляется в прочные корпуса 14. Подвешиваются аккумуляторные кассеты 24. Заправ" ленный и подготовленный к работе аппарат спускается с помощью судового крана на воду.

После запуска программного устрой-: ства системы управления по его команде запускается насосная станция 15, приводящая в действие маршевые и подруливающие двигатели. Полость легкой цистерны 18.заполняется sаборной водой и устройство приоретает отрицательную плавучесть. Устройство опускается на дно по расчетной траектории например по наклонной прямой либо по спирали. Схема расположения маршевых двигателей в корме устройства совместно с горизонтальными рулями,обеспечивает ему высокую маневренность даже без использования подруливающих двигателей 9.

В процессе спуска насосная станция 15 прокачивает балластную жир кость к гидромоторам двигателей 12

Находясь на участке траектории погружения устройство, не доходя до дна

40-50 м, начинает торможение посредством реверса двигателей ll и на высоте 5-7 м от píà останавливается. игатель ll отключается-, Система управления включает йодруливающие двигатели 9 вертикального перемещения, которые обеспечивают о определенное прижатие устройства ко ну и создают водяную подушку под устройством с помощью ограждений 39 и направляющих решеток 8, Затем для осуществления горизонтального движения вдоль дна включаются двигатели 11 и привод рабочего органа, вращающий олесо 21. Начинается процесс отбора робы грунта.

В зто время подрезающий нож заглубен в донный грунт, а само устройсто перемещается параллельно дну с омощью тяги, развиваемой двигателя"

11. Грунт с помощью скребков коле" са 21 поступает в бункер 22.

В процессе сбора создаваемая двйга" телями 9 водяная подушка удерживается ибкими ограждениями 39 под аппаратом"и позволяет ножу быть погруженн

ым на определенную глубину в грунт, 14465 бочий орган подвешен на качающейся опоре, позволяющей менять его положение с помощью гидроцилиндров 23 относительно днища корпуса устройства в зависимости от условий эксплуатации.

Энергетический модуль состоит из источников питания, аккумуляторных кассет 24, размещенных в двух изолированных продольных кожухах 25 в ниж" 10 ней части аппарата.

Нижние поверхности кожухов 25 (шириной 150-220 мм) создают достаточно широкую опорную поверхчость в случае посадки устройства на грунт, 15

Конструкция кожухов такова, что позволяет производить их аварийный сброс (отстыковку) с помощью приспособления, включающего калиброванный болт 26 в средней части кожуха, толкающую пру- 20 жину 27, шток 28, направляющий кронш" тейн 29 и захват 30. Болт 26 установ,лен на прокладках 31 внутри коробки 32 с реактивом, например кислотой, 3f

Наряду с аварийным сбросом аккумуля- 25 торных батарей в устройстве предусмотрено еще одно приспособление, обеспечивающее всплытие аппарата при отказе основной системы регулирования плавучести. Данное приспособление со- З0 стоит иэ газогенератора 33, соединенного с помощью трубопровода 34 с полостью цистерны 18. Газогенератор 33 представляет собой вертикальный цилиндр, снабженный с одной стороны не- З возвратным клапаном 35. Внутри газо- Дв генератбра 33 помещены пакеты 36 с магниевым порошком. В данное приспособление входит предохранительный водяной затвор 37. Пля уменьшения 40 гидродинамического сопротивления в д процессе работы устройство обшито щитами из тонкого листового материала, Устройство снабжено вертикальным килем 38, ограждениями 39, выполненны- 45 ми из упругого материала и установленными в носовой и кормовой частях к устройства и в,нижней части кожу" хов 25. Упругость ограждений 39 позволяет им отклониться в процессе ра- 50 л боты устройства при встрече с донними препятствиями (валунами). п

Устройство работает следующим образом.

В собранном виде оно транспортиру- 55 ется к месту работы судном .обеспечения (не показано). Приводится в рабочее состояние система управления аппарата. Перед спуском на воду прочные

1446518 а также дает воэможность свободно передвигать устройство вдоль дна.

Балластная жидкость в это время поступает во всасывающую полость насос- 5 ной станции 16.

После того, как устройство за определенное время заканчивает отбор пробы, системы его выключаются.

После паузы подается сигнал с сис-10 темы управления, который включает ,r

° гидромоторы соединенных последовательно насосных станций 15 на перекачку балластной жидкости. Одновременно по" дается управляющий сигнал на перепуск 15 сжатого воздуха из прочных корпу-, сов 13 в корпуса 14. Одновременно осу. ществляется перекачка балластной жидкости из корпусов 14 в эластичную емкость 19 полости легкой цистерны 18 20 без затрат большого количества электроэнергии от аккумуляторов. После завершения процесса перекачки балластной жидкости устройство приобретает нулевую или положительную плавучесть 25 в зависимости от загрузки бункера.

Для подъема устройства на поверхность включаются гидромоторы маршевых двигателей 11. После всплытия на поверхность двигатели 11 отключаются и 30 включается система обнаружения, световой маяк 5 и радиомаяк, входящие в систему управления, На поверхности по команде програм" много устройства выпускается в атмосферу сжатый воздух из прочных корпу". сов 14. Цикл работы на этом заканчивается.

В случае аварийного всплытия устройства реактив через определенный момент времени разъедает болт 26 и происходит сброс кожухов 25 вместе с источником питания, сброс кожухов под водой позволяет испольэовать их в качестве аварийного балласта.

Наряду с аварийным сбросом источников питания при отказе, основной системы регулирования плавучести используется газогенератор 33. Специальное устройство, например часовой механизм с ударником (не показан), обеспечивает контакт магниевого порошка с забортной водой через заданный временной интервал. Образующийся при этом водород поступает в верхнюю часть цистерны 18 и вытесняет находящуются там воду, Положительная

Ф плавучесть при этом составит окололо

2000 Н.

Устройство для подводного отбора проб имеет следующие преимущества перед известными. Повышается КПД устройства при погружении на любую глубину за счет отбора за один спускоподъем большого количества проб, уменьшаются габариты и вес за счет регулирования грузоподъемности устройства, исключения использования твердых балластных грузов и загрязнение ими дна глубоководных водоемов, повышается маневренность и функциональная гибкость устройства, а следовательно, точность пробоотбора при работе на дне. За счет конструктивного выполнения блока постоянной плавучести и каналов с решетками снижаются транспортные потери отобраннои пробы при применении бункера. Повышается в конечном итоге эффективность работы устройства за счет снижения общей себестоимости пробоотбора ЖИК, применения сбросных устройств и газогенератора, Преимущество данного устройст ва по сравнению с известными путем повышения эффективности работы достигается за счет того, что предлагаемое устройство может отбирать за один спускоподъем значительное коли- чество проб грунта. Применение модуля постоянной плавучести, выполненного из отдельных блоков, размещенных в носовой, средней и кормовой частях, позволяет при работе устройства на дне принимать устойчивое roризонтальное положение и сокращать при этом время забора грунта, т,е. также повышать эффективность.

Снабжение устройства периферийными ограждениями, каналами с раструбами и направляющими решетками позволяет применять двигатели вертикального перемещения, когца устройство при пробоотборе на дне касается его не всем корпусом, а лишь рабочим органом, за счет возникновения эффекта так называемой ".водяной подушки".

Такой эффект не,цостигается при работе на маршевых двигателях.

3а счет применения управляемых двигателей повышается маневренность и функциональная гибкость устройства, т.е, повышается точность пробоотбора, что необходимо при проведении разведочных работ в океане для обнаружения полей залегания, плотности зале"гания и состава грунтов.

1446518

21.

Надежность работы устройства в том, что в случае аварии при помощи сбросного устройства отсоединяются кожухи с аккумуляторами и устройство приобретает положительную плавучесть, самостоятельно, без помощи двигателей, поднимаясь на поверхность. Наряду с этим может быть использован газогенератор, образующийся при этом газ позволяет также аппарату приобрести положительную плавучесть.

Формула изобретения

1. Устройство для подводного отбора проб грунта и полезных ископаемых, включающее корпус с модулем постоянной плавучести, маршевые двигатели с насадками, грунтозаборный орган, установленный в нижней части устройства, рули, модуль переменной плавучести и источники питания, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности его работы за счет увеличения количества отбираемой пробы и представительности ее, а также надежности работы устройства, оно снабжено двумя кожухами для источников питания со сбросными устройствами, установленными двумя параллельными рядами в нижней части устройства, и периферийными ограждениями, установленными в носовой и нижней частях кожухов, при этом модуль постоянной плавучести выполнен из носового, среднего и KopMOI30Io блоков, расположенных в соответствующих частях корпуса устройства, а носовой и кормовой блоки этого модуля выполнены с каналами, раструбами и направляющими решетками, причем модуль переменной плавучести снабжен газогенератором,а грунтозаборный орган снабжен уста111.новленным внутри него бункером-накопителем и гидроцилиндрами.

2, Устройство по п,l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сбросное устройство выполнено в виде кронштейна, установленного на нем захвата, пружины со штоком и калиброванного болта, установленного на штоке с возможностью взаимодействия с пружиной, 3. Устройство по п.I о т л ич а ю щ е е с я тем, что насадки маршевых двигателей установлены под уго лом 10 к диаметральной плоскости устройства, 4. Устройство по п.1, о т л и—

25 чающее с я тем, что носовой и кормовой блоки модуля постоянной плавучести снабжены установленными в их каналах подруливающими двигателями.

5, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что газогенера" тор выполнен в виде цилиндра с водяным затвором и клапаном, 6. Устройство по п.1, о т л и - . ч а ю щ е е с я тем, что рули установлены за насадками маршевых двигателей и снабжены ограждениями, 1446518

Составитель Г.Веселов

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Редактор С.Пекарь

Производственно — полиграфическое предприятие, г. Ужгород;, ул. Проектная, 4

Закиз б741/48 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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