Ударное устройство

 

Изобретение относится к устройствам дли погружения геофизических зондов в донные грунты и может быть использовано для проведения геофизических и геологоразведочных работ на дне моря. Цель изо2 . бретения - повышение эффективности путем увеличения силового воздействия, а также путем поддержания в баллонах постоянного давления. Устройство содержит цилиндрическую трубу 11 с поршнем 10 и водомет 12. Горючая газовая смесь, сгорая в камере 14, выталкивает поршень 10 с крышкой 9 вверх, а трубу 11 вместе с зондом вниз. Водомет 12 выполнен с диаметром, большим диаметра цилиндрической трубы 11, и снабжен отверстиями 13 на входе, а на поршень ,10 установлена крышка 9 с диаметром , равным внутреннему диаметру водомета 12. Кроме того, устройство снабжено двумя газовыми баллонами, каждый из которых разделен мембраной на два отсека. Верхний отсек соединен газопроводящими рукавами с камерой сгорания 14, а нижний перекрывающим клапаном - с окружающей средой. 2 з. п. ф-лы. 5 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 V 1/133,1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

М t:!:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711012/25 (22) 27,06.89 (46) 30.06.91. Бюл. ¹ 24 (71) Институт физики Земли им. О, Ю. Шмидта и Научно-исследовательский и проектный институт геофизических методов разведки океана (72) Л. В. Устюжанин, В. И. Артеменко, Н, В. Виноградов и А. О. Глико (53) 550.83(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1392526, кл, G 01 V 1/155, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 542158, кл. G 01 V 1/40, 1975, (54) УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к устройствам для погружения геофизических зондов в донные грунты и может быть использовано для проведения геофизических и геологоразведочных работ на дне моря. Цель изоБЦÄÄ 1659939 А1 бретения — повышение эффективности путем увеличения силового воздействия, а также путем поддержания в баллонах постоянного давления, Устройство содержит цилиндрическую трубу 11 с поршйем 10 и водомет 12. Горючая газовая смесь, сгорая в камере 14, выталкивает поршень 10 с крышкой 9 вверх, а трубу 11 вместе с зондом вниз. Водомет 12 выполнен с диаметром, большим диаметра цилиндрической трубы

11, и снабжен отверстиями 13 на входе, а на поршень.10 установлена крышка 9 с диаметром, равным внутреннему диаметру водомета 12. Кроме того, устройство снабжено двумя газовыми баллонами, каждый из которых разделен мембраной на два отсека.

Верхний отсек соединен гаэопроводящими рукавами с камерой сгорания 14, а нижний перекрывающим клапаном — с окружающей средой. 2 з. и. ф — лы, 5 ил.

1659939

10

40

55 Лзобретение относится к устройствам для погружения геофизических .зондов в донные грунты и может быть использовано при геофизических и геологоразведочных работах на дне моря, Цель изобретения — повышение эффективности путем увеличения силового воздействия путем поддержания в баллонах постоянного давления.

На фиг, 1 приведено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 — рабочий орган; на фиг. 3 и 4 — газовый баллон; на фиг, 5-- функциональная схема связи устройства

"„плавсредством, На фиг. 1 — 5 обозначены импульсный во- 1 дометный движитель 1, газовые баллоны 2, опорная рама 3, погружаемый зонд 4, грузовая скоба 5, зажимной патрон 6, устройство

7 перехвата, пружина 8, грышка 9, поршень

10, цилиндрическая труба 11, водомет 12, отверстия 13, камер» 14 сгорания, вода 15, обратный клапан 16, выхлопное окно 17„ камера 18 воспламенения, свеча зажигания

19, приемная камера 20, контактный датчик

21, каналы 22, 23 и 24, обойма 25, цанга 26, 2 втулка 27, фланец 28, кольцевые упоры 29 и

30, корпус 31, фланец 32 и крышка 33 газового баллона 2, штуцер 34, мембрана 35, односторонний клапан 36, емкости 37 с горючим газом, редукторы 38 манометры 39, вентили 40, обратные клапангя 41, электроклапан 42, бобина 43, конденсатор 44, резистор 45, электромагнитное реле 46 и источники 47 тока.

Устройство монтируется на сварной опорной раме 3 (фиг, 1), в верхней части которой установлен зажимной патрон 6 оцностороннего действия, удерживающий погружаемый зонд 4 от движения вверх относительно рамы 3 при опускании установки на дно и подъеме ее на плавсредство.

На основание 48 рамы 3 установлены газовые баллоны 2. Водомет 12 и устройство 7 перехвата размещены соосно с погружающим зондом 4. Между устройством 7 перехвата и основанием рамы 3 установлена опорно-возвратная пружина 8, Водометный движитель (фиг. 2) состоит из цилиндрической трубы 11, поршня 10 и водомета 12. Поршень 10 выполнен с выхлопными окнами 17, à в верхней части поршня установлена крышка 9. На входе водомета 12 выполнены отверстия 13, обеспечивающие поступление воды в водомет при движении поршня 10 с крышкой 9 вверх. В верхней части цилиндрической трубы 11 на уровне выхлоп . х окон 17 поршня размещена камера 18 воспламенения. В основание цилиндрическсй трубы 1.1 вмонтиоованы обратный клапан 16 и контактный датчик 21, Труба 11 имеет три канала 22, 23 и 24 для подвода газовой смеси. По каналу

23 газовая смесь подается в приемную камеру 20 и далее по каналам 24 и 22 в камеру

18 воспламенения смеси, снабженную свечей 19 зажигания, и оттуда через выхлопные окна

17 поршня в камеру 14 сгорания, Водомет

12 своей нижней частью соединен с наружной обоймой 25 устройства 7 перехвата, состоящего из обоймы 25, лепестковой цанги

26, переходной втулки 27 с кольцевым упором 29 и фланца 28, Газовый баллон 2 представляет собой трубу с наглухо заваренным нижним основанием, К верхней части трубы приварен фланец 32, к которому с помощью болтов крепится крышка 33, в которую вмонтирован штуцер 34, Баллон разделен на два отсека мембраной 35, выполненной по форме баллона из гибкого слаборастяжимого и водонепроницаемого материала, например прорезиненной ткани, Нижний отсек газоваго баллона 2 снабжен односторонним клапаном 36, обеспечивающим заполнение нижнего отсека водой.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском на дно баллоны 2 заполняют компонентами горючей газовой смеси от смесенаполняющей системы, состоящей из (фиг, 4) емкостей 37 с горючим газом и окислителем, редукторов 38, манометров 39 и газопроводящих рукавов. Дополнительные баллоны 2 заполняют до одинаковых давлений, контролируемых манометрами

39, каждый своим газом. По мере поступления газа в верхние отсеки баллонов 2 мембраны 35 распрямляются вдоль стенок и закрывают односторонние клапаны 36. Это позволяет наполнить дополнительные баллоны до давлений, превышающих давление окружающей среды. По окончании заполнения баллонов 2 газом вентили 40 перекрываются и установка отключается от смесенаполняющей системы. Затем с плавсредства устройство вместе с погружаемым зондом 4 опускается на дно, Кабель-трос при этом крепится за грузовую скобу 5, соединенную с верхней частью погружаемого зонда (фиг. 1). После установки на грунт включают электроклапан 42 и блок управления, содержащий бобину 43, конденсатор

44, резистор 45, электромагнитное реле 46 и источники 47 тока. В камере 14 сгорания давление равно гидростатическому на данной глубине, поскольку возвратный клапан

16 обеспечивает свободный вход воды в камеру из окружающей среды. В баллонах 2 минимальное давление газа также равно гидростатическому, Но поскольку баллоны 2

1659939

30

40

50 и камера14сгорания находятся на разных уровнях, то из-за разницы давлений газ поступает из баллонов 2 в камеру 14 сгорания.

Пройдя через обратные клапаны 41 и электромагнитный клапан 42, газ попадает в приемную камеру 20, опускает поршень 1 О, открывает канал и поступает в камеру 18 воспламенения смеси, а через выхлопные окна 17 поршня — в камеру 14 сгорания, вытесняя иэ нее воду через возвратный клапан 16. Когда уровень воды в камере станет ниже уровня контактного датчика 21, ток в цепи (фиг. 4) прерывается и электромагнитное реле 46 замыкает цепь 49. Электрический заряд с конденсатора 44, пройдя по катушке бобины 43, индуцирует пробойное напряжение на свечи зажигания 19. Горючая газовая смесь в камере 14 воспламеняется и продукты сгорания толкают поршень i0 и крышку 9 вверх, а цилиндрическую трубу 11 с устройством 7 захвата вниз, При этом давление газового взрыва закрывает возвратный клапан 16 и прекращает выход воды из камеры 14 сгорания.

Когда давление продуктов сгорания опускается ниже гидростатического из-за перерасширения продуктов сгорания в камере 14, открываются возвратный клапан

16 и выхлопные окна 17 поршня, вода поступает в камеру 14 сгорания и вытесняет через выхлопные окна 17 продукты сгорания.

Электрическая цепь через контактный датчик замыкается, а цепь 49 через электромагнитное реле размыкается, снимается напряжение со свечи зажигания. Газ, поступающий из баллонов 2 в приемную камеру

20, возвращает поршень 10 в исходное положение, и цикл начинается снова.

Когда давление газа в баллонах 2 снижается до гидростатического, вода через перекрывающие клапаны 36 поступает в нижние отсеки баллонов 2 и по мере работы установки вытесняет газ из верхних отсеков. Обратные клапаны 41 обеспечивают равенство давлений газов в баллонах 2 или равенство уровней воды в этих баллонах, когда давления газа снижаются до гидростатического, Поскольку площади сечений баллонов 2 относятся как обьемы содержащихся в них газов, необходимые для создания стехиометрической смеси, то в камеру сгорания поступает газовая смесь, способная к горению, Под действием многократных импульсов зонд 4 погружается в донный грунт. Из- 55 влечение зонда из грунта и подьем устройства на плавсредство осуществляется с помощью грузоподьемной стрелы.

Использование горючих газов, которые в условиях больших морских глубин не конденсируются (например. водород с кислородом), позволяет применять устройство при исследовании различных регионов морского дна. Кроме того, поскольку давление газового взрыва растет пропорционально глубине ггогружения установки, то для сохранения величины возмущающей силы требуется все меньший диаметр цилиндрической трубы, следовательно, вес устройства с увеличением глубины исследования моря уменьшается, Так, для развития усилия 10 — 15 кН, достаточного для заглубления зонда, при использовании смеси водорода с кислородом и глубине моря 10 м требуется цилиндрическая труба с площадью основания 50 — 75 см, а при работе на глубине 1000

2 м — всего 1,5 — 2 см, 2

Использование изобретения позволяет существенно увеличить импульс, прикладываемый к погружаемому элементу, и уменьшить количество ударов и время работы устройства, а также проводить геофизические и геологоразведочные ,работы на больших глубинах морского дна и эффективно использовать горючий газ.

Формула изобретения

1. Ударное устройство, содержащее водомет соосный с погружаемым зондом, цилиндрическую трубу, сопряженную с водометом и жестко скрепленную с обоймой устройства перехвата, опорную раму с основанием и емкости с газом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности путем увеличения. силового воздействия, водомет перекрыт крышкой, установленной над размещенной в водомете с кольцевым зазором цилиндрической трубой, в которой установлен связанный с крышкой поршень с выхлопными отверстиями, образующий с цилиндрической трубой камеру сгорания, соединенную с баллонами, содержащил1и компоненты горючей газовой смеси, трубопроводом, а с окружающей средой — через обратный клапан, и снабженную контактным датчиком и размещенной выше него свечой зажигания.

2. Устройство поп. 1, отл ича ю щеес я тем, что, с целью повышения эффективности путем поддержания в баллонах постоянного давления, баллоны установлены ниже цилиндрической трубы и разделены выполненной по форме баллона мембраной из гибкого водонепроницаемого материала на два отсека, верхние из которых заполнены газом и сообщены с камерой сгорания, а нижние — заполнены водой и связаны с окружающей средой каналами, перекрhlòûë è односторонним клапаном.

1659939

3. Устройство по п, 2, о т л и ч а ю щ е е-с я тем, что баллоны выполнены равновысокими и площади их поперечных сечений пропорциональны объемам компонентов в стехиометрической горючей газовой смеси.

1659939

7659939

ЦЪг. 5

Редактор А,Лежнина

1д 17

Составитель Н.Чихладэе

Техред М,Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 1843 Тираж 359 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

32

74