Устройство для подводного отбора проб грунта и полезных ископаемых

 

Изобретение относится к устройствам для отбора и подъема на поверхность проб грунта и полезных ископаемых со дна водоемов и позволяет повысить эффективность работы путем повышения точности пробоотбора и снижения габаритов и веса устройства. Устройство включает блок переменной плавучести 1, энергетический блок 2 и блок рабочего органа 3. В верхней части устройства установлен уравновешивающий поплавок 4 и тормозные закрьшки 5 с гидроцилиндрами 6, смонтированными посредством шарниров 7 на силовой раме 8. Блок переменной плавучести 1 снабжен прочн1 1и корпусами в виде сфер П, связанными посредством штуцеров 12-и верхнего и нижнего коллекторов 13 и 14, причем верхний подключен к газовому баллону 15 через редукционный клапан 16, а нижний подключен к насосному блоку высокого давления 18 и через электромагнитный клапан 19 к насосу 20. Б нижней части блок переменной плавучести 1 снабжен вьтускным клапаном 23. Насосный блок высокого давления 18 в зависимости от, глубины работы устройства собирается из необходимого числа прочных камер 24, связанных между собой каналами 26.Пробоотборный кран 31 включает подрезающий нож 33 и бункер 34. Блок ра- g « -J2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19> (11) Al (511 4 С 01 И 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К А BTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4269286/31-26 (22) 10.04.87 (46) 23.1 2.88. Бюл. И - 47 (71) Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О. Макарова, Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельфа, Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья и

Московский институт нефти и газа им. И.М.Губкина (72) Г.В. Мареев, С.Н. Пышнев, А.Г. Дорофеев, А.И. КоРолев и Г.А. Стефанов (53) 543.053(088.8) (56) Патент США Р 3716009, кл.37-69, 1973.

Коробков В.А. и др. Подводная технология. — Л.: Судостроение, 1984, с. 134. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДНОГО ОТБОРА

ПРОБ ГРУНТА И ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (57) Изобретение относится к устройствам для отбора и подъема на поверхность проб грунта и полезных ископаемых со дна водоемов и позволяет повысить эффективность работы путем повышения точности пробоотбора и снижения габаритов и веса устройства. Устройство включает блок переменной плавучести 1, энергетический блок 2 и блок рабочего органа 3. В верхней части устройства установлен уравновешивающий поплавок 4 и тормозные закрылки 5 с гидроцилиндрами б, смонтированными посредством шарниров 7 на силовой раме

8. Блок переменной плавучести l снабжен прочными корпусами в виде сфер 11, связанными посредством штуцеров 12 и верхнего и нижнего коллекторов 13 и

14, причем верхний подключен к газовому баллону 15 через редукционный клапан 16, а нижний подключен к насосному блоку высокого давления 18 и через электромагнитный клапан 19 к насосу 20. В нижней части блок переменной плавучести 1 снабжен выпускным клапаном 23. Насосный блок высокого давления 18 в зависимости от глубины работы устройства собирается из необходимого числа прочных камер 24, связанных между собой каналами 26.Пробоотборный кран 31 включает подрезающий нож 33 и бункер 34. Блок ра)446520 бочего органа 3 снабжен погруженными электроприводами 36 и 37. Устройство имеет повьппенный КПД, позволяет реИзобретение относится к устройствам для отбора и подъема на поверхность проб грунта и полезных ископаемых со дна водоема.

Целью изобретения является повышение эффективности работы путем повышения точности пробоотбора и снижение габаритов и веса устройства.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство включает ряд разъемных блоков: блок 1 переменной плавучести энергетический блок 2 и блок 3 рабо115 чего органа, которые выполнены в отдельных корпусах и соединяются между собой с помощью, например; болтовых соединений (не показано), В верхней части блока 1 переменной плавучести установлен уравновешивающий поплавок 4, выполненный из материала, например синтактика, сферолита и т.п., способного выдержать гидростатическое давление на рабочей глубине погружения. Поплавок 4 является уравновешивающим элементом, т.е. придающим. устройству заданную плавучесть и выполнен в виде обтекаемой конструкции. Возможно применение в качестве поплавка титановой емкости той же формы, заполненной жидким парафином.

Между блоком 1 переменной плавучести и поплавком 4 смонтированы 35 тормозные закрылки 5, которые цилиндрически облегчают блок 1 переменной плавучести и установлены с возможностью выпуска при торможении устройства на подходе к дну посредством гидроцилиндров 6. Гидроцилиндры 6 установлены на шарнирах 7 (гидромоторы для работы гидроцилиндров не показаны). Тормозные закрылки 5 и гидроцилиндры 6 установлены на еди- 45 ной силовой раме 8, снабженной центгулировать скорость спуска и подъема „ имеет повьппенную маневренность. 2 з.п. ф-лы, ил. ральным вертикальным штырем 9, на котором крепится уравновешивающий поплавок 4, а верхний конец штыря 9 снабжен pbM-áîëòoì 10 для строповки устройства.

Основу блока 1 переменной плавучести составляют прочные корпуса в виде сфер !l, расположенные поэтажно.

Для уменьшения вертикального габарита блока сферы могут быть установле— ны относительно друг друга так, что верхние сферы частично находятся в углублениях между нижними. Сферы 11 соединены между собой посредством соединительных штуцеров 12, верхнего

13 и нижнего 14 коллекторов. Верхний коллектор 13 подключен к газовому баллону 15 через редукционный клапан 16. В верхней части коллектор 13 имеет электромагнитный автоматический клапан 17 тарельчатого типа для выпуска газа. Нижний коллектор 14 подключен к насосному блоку 18 высокого давления и через электромагнитный клапан 19 к насосу 20 с электромагнитными клапанами 21 и 22. Сферы

ll заключены в цилиндрический герметичный легкий корпус, в верхней части которого установлен клапан 17. В нижней части блок 1 переменной плавучести снабжен выпускным клапаном 23 с электроприводом (не показан)

Насосный блок 18 высокого давле— ния в зависимости от глубины погружения собирается из необходимого (определяется расчетом с учетом характеристик выбранных насосов) количества прочнокорпусных камер 24, гидравлическая связь между которыми в нроцессе работы осуществляется однотипными погружными насосными агрегатами 25 (насос высокого давления, двигатель).

Каждая камера 24 выполнена с каналом

26 для сообщения с полостью последующей камеры. Таким образом камеры 24 от электропривода 37, с помощью подрезающего ножа 33 и режущих пластин

32 захватывает пробы грунта или полезного ископаемого и транспортирует их в бункер 34. В это время подрезающий нож 33 с помощью электропривода

36 заглублен на необходимую глубину в грунт, а само устройство медленно перемещается по поверхности дна с помощью пробоотборного органа 31 и подруливающих движителей 29. Во время проведения работ на дне происходит откачка балластной жидкости (масла) из сфер ll с помощью насосного блока

18 высокого давления. В это время клапаны 19, 21 и 22 закрыты, При работе насосных агрегатов 25 осуществляется гидравлическая связь посредством каналов 26 между внутренними объемами камер 24. Последовательное каскадное соединение камер 24 позволяет на выходе насосного блока получить давление, превьппающее давление окружающей среды. В свою очередь камеры 24 предохраняют корпуса насосов от влияния внешнего гидростатического давления. Балластаная жидкость заполняет пространство между сферами 11, всплывая вверх внутри корпуса блока 1 переменной плавучести, a а ранее на. I

Ф ходившаяся там заборная вода через выпускной клапан 23 выходит в окружающее пространство. Для нормальной работы насосного блока 18 высокого давления в освободившееся пространство внутри сфер ll (объем которых рассчитывается исходя из подьемной силы устройства) поступает воздух из баллона 15 через редукционный клапан 16. При окончательной откачке балластной жидкости из сфер ll устройство приобретает положительную плавучесть, всплывает с заданной скоростью и наводится при помощи гидроакустической системы на устройство захвата судна (не показано). При всплытии на поверхность моря и после строповки устройства открывается клапан 22 и при помощи насоса 20 через клапан

22 балластная жидкость эакачивается обратно в сферы 11, а находящийся там воздух выходит через тарельчатый клапан 17. При полном заполнении сфер балластной жидкостью устройство за рым-болт 10 поднимается на борт судна, где оно освобождается от пробы грунта или полезного ископаемого, перезаряжаются или за1446520 последовательно соединены между собой посредством размещенных в них насосов высокого давления и каналов

26. Для быстрого монтажа и демонтажа камеры 24 снабжены быстроразъемными (не показано) соединениями 27.

Энергетический блок 2 снабжен кассетами,аккумуляторных батарей 28, четырьмя подруливающими движите- 10 лями 29 с электроприводом и герметичным боксом 30 автоматической системы управления устройством.

Блок 3 рабочего органа снабжен пробоотборным органом 31, выполнен- 15 ным в виде колеса с режущими пластинами 32. Пробоотборный орган 31 имеет подрезающий нож 33 и бункер 34 для сбора проб грунта или полезного ископаемого. Пробоотборный орган 31 20 и подрезающий нож 33 смонтированы на одной оси 35. Устройство имеет также

° погружной электропривод 36 подрезающего ножа и электропривод 37. На корпусе 2 энергетического блока уста- 25 новлены гидрофоны 38 гидроакустической системы наведения.

Устройство работает следующим образом.

В снаряженном состоянии сферы ll 30 блока 1 переменной плавучести заполнены жидким балластом (например, индустриальным маслом), а пространство между ними заполнено морской водой. В этом случае устройство обладает отрицательной плавучестью и погружается с определенной скоростью. При этом по сигналам гидроакустической системы наведения с помощью гидрофонов 38 включаются подрули- 40 вающие движители 29 и смещают устрой-. ство в горизонтальной плоскости в процессе погружения, с целью наведения его на акустический излучатель (не показан), установленный на дне 45 в заданной точке. При подходе к дну на определенное .расстояние, по сигналу гидроакустической системы срабатывают гидроцилиндры 6 выпуска тормозных закрылков 5, вследствие чего устройство входит в контакт с дном на замедленной скорости, после чего тормозные закрылки 5 принимают первоначальное положение. При проведении работ на дне при заполнении бункера 34 полезным грузом (пробами грунта или полезного ископаемого) включается н работу пробоотборный орган 31, который, вращаясь на оси 35

1446520

Формула изобретения

Составитель Е. Гарбуз

Техред Л.Олийнык

Корректор Э. Лончакова

Редактор С. Пекарь

Тираж 847

Заказ 6741/48

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 меняются аккумуляторные батареи 28, и после этого устройство готово к повторению цикла. При работе устройства все его узлы обеспечиваются энергией от аккумуляторов 28 и управляются с помощью автоматической системы 30 управления и гидрофононов 38.

При использовании предлагаемого 10 устройства для глубоководного отбора проб по сравнению с известными повышается КПД за счет отбора за один спускоподъем большей массы пробы и регулирования скорости спуска и подъема, исключается использование балластных грузов и загрязнение ими дна глубоководных водоемов, повышается маневренность, а следовательно точность пробоотбора при работе íà 20 дне.

1. Устройство для подводного отбора проб грунта и полезных ископае — 25 мых, включающее блок переменной плавучести с корпусом, уравновешивающий поплавок и пробоотборный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы путем повьш(ения точности пробоотбора и снижения габаритов и веса, оно снабжено прочными корпусами в виде сфер со штуцерами и коллекторами, смонтированными поэтажно, газовым баллоном с редукционным клапаном, насосным блоком высокого давления с камерами и каналами, причем камеры последовательно соединены между собой посредством каналов.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что корпус блока переменной плавучести снабжен выпускным клапаном.

3. Устройство по и, 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона глубин эксплуатации, насосный блок высокого давления выполнен сборным из отдельных камер, а камеры блока снабжены соединительными фланцами.