Устройство для автоматического отбора проб воды

 

{ to.. (Qw,,: е, к

С

О " И "С-"- - А--Н И Е!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмк

Соцмалмстмческмк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свил-ву(22) Заявлено29. 11. 77 (21) 2571004/25-26 с присоединением заявим ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 050480, Бюллетень t4o 13

Дата опубликования описания 0504.80 (51)М. Кл.

С1 01 N 1/10

Госуларствеиный комитет

СССР по келам изобретений и открытий (53) УДК 543. 053-52 (088. 8 )

I (72) Авторы изобретения

В. И. Авилов, A. А. Геодекян и В. К. Свинаренко

Институт океанологии им. П. П. Ширшова (11) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА

ПРОБ ВОДЫ

Изобретение относится к устройствам для автоматического отбора проб воды на различных глубинах и может быть использовано при проведении 5 океанологических исследований.

Известно устройство для автоматического отбора проб воды, содержащее надводный блок управления, состоящий иэ взаимосвязанных блоКа формирования управляющих сигналов, блока цифровой индикации глубины погружения и элемента связи, погружаемый герметичный контейнер с элементом связи, блоком приема управляющих сигналов и датчиком давления, пробоотборники и механизмы закрывания их крышек (1j

Недостатком известного устройства является то, что в качестве линии 2О связи между надводным блоком и погружаейым герметичным контейнером для передачи управляющих сигналов используется кабель-трос, который недостаточно надежен, так как при 25 морском волнении и результате рывков возможны обрывы внутренней жилы, нарушение изоляции кабель-троса, эатекание морской воды и эакыкание электрической цепи.

Кроме того, недостатком известного устройства является и то, что в нем отсутствует контроль за срабатыванием механизмов закрывания крышек пробоотборников, ибо, как показала практика, тожет происходить непол-- ное закрытие последних, а также самопроизвольное срабатывание механизма закрывания, что резко снижает цостоверность отобранных проб.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и увеличение достоверности получаемых проб воды.

Указанная цель достигается тем, что в надводный блок управления и погружаемый герметичный контейнер дополнительно введены блоки приема-передачи акустических сигналов, подключенные к элементам связи, преобразователи акустических сигналов, соединенные с блоками приема-передачи и связанные между собой гидроакустическим каналом, а пробоотборники снабжены датчиками срабатывания механизмов закрывания крышек пробоотборников, выходы которых подключены к элементу связи погружаемого герметичного контейнера, а входы связаны с

726469

45 механизмами закрывания крышек пробоотборников.

На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматического отбора проб воды.

Устройство состоит из погружаемого герметичного контейнера 1, датчиков 2 срабатывания, механизмов 3 закрывания, крышек"пробоотборников 4, датчика 5 давления, элемента 6 связи, блока 7 приема-передачи акустических сигналов, преобразователя 8 электрических сигналов в акустические, надводного блока 9, включающего преобразователь 10, блок 11 приема-передачи акустических сигналов, элемент

12 связи, блок 13 цифровой индикации глубины погружения, блок 14 формирования управляющих воздействий и блок

15 приема управляющих сигналов, размещенный в погружаемом герметичном контейнере 1. 20

Надводный блок 9 представляет собой корпус, в котором размещены блок

14 формирования управляющих сигналов, блок 13 цифровой индикации, элемент

12 связи, блок 11 приема-передачи. К д надводному блоку относится также пьезокерамический преобразователь 10, расположенный за бортом судна в воде.

Блок 14 предназначен для формирования управляющих воздействий на закрытие пробоотборников и содержит пороговые устройства, электронный ключ, формирователь импульсов и электрически связан с блоком 13 цифровой индикации и блоком 11 приема-передачи.

Блок 13 служит для цифровой индикации глубины погружения контейнера 1 и номера закрывшегося пробоотборника.

Он содержит цифровой частотомер, электронные фильтры и цифровое табло.Цифровое табло и индикаторная панель часто-40 томера расположены на передней стенке корпуса надводного блока 9. Электрически блок 13 связан с элементом 12 связи и с блоком 14 формирования управляющих воздействий.

Элемент 12 связи предназначен для последовательной коммутации выходной цепи блока 11 приема-передачи с входными цепями блока 13. Он содержит электронный коммутатор, детектор, электронные ключи и электрически связан с блоком 11 приема-передачи.

Блок 11 приема-передачи служит для усиления сигналов, посылаемых с судна, и сигналов, поступающих от подводного коигейнера. Он содержит усилитель, re- .нерйтор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности и электрически связан с пьезокерамическим преобразователем 10, элементом 12 связи и блоком 14. 40

Пьезокерамический преобразователь

10, предназначенный для преобразования поступающих акустических сигналов в электрические, заключен в заполненный маслом герметичный корпус, д имеющий акустически прозрачную рези- новую мембрану. Он размещается за бортом судна в воде и электрически связан с блоком 11 коаксиальным кабелем.

Блоки 11, 12,14 выполнены на электродных микросхемах и смонтированы на одной печатной плате.

Погружаеьый контейнер 1 представляет собой стальной полый цилиндр, герметично закрывающийся с двух сто- рон стальными крышками.

Внутри контейнера находится блок

7 приема-передачи, элемент Г связи, блок 15 приема управляющих сигналов, датчик 5 давления, электронные схемы датчиков 2 срабатывания механизмов 3 крышек йробоотборников 4.

Снаружи контейнера расположены пьезокерамический преобразователь 8, штуцер датчика 5 давления, датчики

2 срабатываиия пробоотборников, механизмы 3 закрывания крышек пробоотборников, пробоотборники 4;

Пьезокерамический преобразователь 8 конструктивно выполнен аналогично преобразователю 10. Он раз— мещается на верхней крышке контейнера и электрически связан коаксиальным кабелем через герметичный ввод с блоком 7.

Блок 7 приема-передачи предназначен для выполнения функций аналогично блоку 11 и имеет аналогичную конструктивную и электрическую схему. Электрически он связан с преобразователем S и блоком 15.

Элемент 6 связи служит для последовательной коммутации датчиков 5 и 2 к модулятору блока 7. Он содержит электронный коммутатор, электронные ключи, генератор синхронизирующих импульсов и электрически связан с датчиками 5, 2 и блоком 7.

Блок 15 приема управляющих .сигналов служит для формирования из принятых и усиленных в блоке 7 команд сигналов управляющих импульсов и подачи их в порядке их следования на исполнительное устройство механизмов закрывания крышек пробоотборников. Он содержит формирователь импульса, регистр сдвига, электронное реле, разрядные конденсаторы.

Электрически блок 15 связан с блоком

7 и через герметичные вводы - с механизмами 3 закрывания крышек пробоотборников 4.

Механизм 3 закрывания крышек пробоотборника состоит из фиксатора, удерживающего крышку пробоотборника в открытом состоянии, и исполнительного устройства — соленоида.

Фиксаторы расположены на пробоотборниках в местах крепления верхних крышек. Соленоиды закреплены снаружи на стенке контейнера таким образом, что их подвижные штоки находятся над фиксаторами на расстоянии

5-10 мм.Обмотки соленоидов заклю726469 чены в герметичные корпуса, заполненные маслом. Соленоиды электричес.ки связаны через герметичные вводы с блоком 15.

Каждый из датчиков 2 срабатывания пробоотборников содержит пружину, пару контактов, фиксатор, удерживакщий их в замкнутом состоянии, и мультивибратор. Пружина, контакты и фикса тор смонтированы в металлическом цилиндрическом корпусе, имеющем наконечник с резьбой, с помощью которого он ввертывается снаружи в реэьбовое отверстие в стенке контейнера. Одновременно наконечник является герметичным вводом для электрической связи контактов о электронной схемой мультивибратора, расположенногО внутри контейнера.

Связь датчиков 2 с механизмами 3 закрывания крышек осуществляется с .помощью гибких нитей, один конец кото-2 рых связан с фиксатором датчика, а другой — с крышкой пробоотборника.

Датчик 5 давления содержит металлическую мембрану и РС-генератор.

Мембрана через передаточный механизм связана с потенциометром, входящим в электрическую цепь генератора. Датчик располагается внутри герметичного контейнера таким образом, что штуцЕр ввода гидростатического дав- 3 ления выступает наружу через резьбовое отверстие в стенке контейнера.

Датчик электрически связан с элементом 6 связи.

Пробоотборники 4 крепятся на крон- 3 штейнах, расположенных на наружной поверхности стенки герметичного контейнера.

Блоки 7, 6, 15 и электронные схемы датчиков 5 и 2 смонтированы на трех печатных платах, размещенных внутри герметичного контейнера.

Устройство работает следующим образом.

Перед погружением герметичного контейнера 1 крышки пробоотборников устанавливаются во взведенное (открытое) состояние. Вэводятся также датчики 2 срабатывания механизмов 3 закрывания крышек пробоотборников 4, для чего их контакты приводятся в замкнутое состояние путем сжатия пружины. Пружина фиксируется в сжатом положении фиксатором, связанным .гибкой нитью с верхней крышкой пробоотборника 4. Включается питание электронных схем, и контейнер 1 на тросе погружается в воду. При этом с датчика 5 давления .начинает поступать сигнал с частотой, пропорциональной глубине погружения, а с датчиков 2 - 60 сигналы одной частоты, соответствую- щей состоянию пробоотборника "открыт".

Сигналы поступают в элемент 6 связи,из которого с помощью электронного коммутатора в определенной пос- 5$ ледовательности подаются в блок 7 приема-передачи, где преобразуются в частотно-импульсные модулированные сигналы, усиливаются и поступают на пьеэокерамический преобразователь 8.

Преобразованные в акустические сигналы излучаются в сторону надводного блока

9, находящегося на судне.

Передача информации осуществляется периодически с временным интервалом

ТЪ2Н/1500 сек,где Н-максимальная глубина погружения (м).

Принятые преобразователем 10 акустические сигналы, преобразованные в электрические, поступают в блок 11 приема-передачи, в котором усиливаются и далее поступают в элемент 12 связи, детектируются и с помощью электронного коммутатора сигналы от датчиков 2 срабатывания механизмов 3 закрывания пробоотборников 4 подаются в блок 13 цифровой индикации, где фиксируется номер пробоотборника, его состояние "открыт-закрыт " и сигнал о глубине погружения.

Одновременно сигнал о глубине погружения поступает из блока 13 цифровой индикации в блок 14 формирования управляющих воздействий на входы пороговых устройств, каждое из которых настроено на определенную, зараО нее выбранную глубину погружения.

При достижении определенной глубины срабатывает соответствующее пороговое устройство и в блоке 14 вырабатывается управляющий сигнал, поступающий через элемент 12 связи з блок

11 приема-передачи, для формирования

"сигнала-команды" на закрытие пробоотборника.

Сформированный и усиленный "сигнал команда" поступает на преобразователь

10, где преобразуется в акустический и излучается в сторону погружаемого,. контейнера 1.

Принятый преобразователем 8 и преобразованный в электрический "сигналкоманда" поступает в блок 7 приемапередачи, усиливается и подается через элемент 6 связи в блок 15 приема управляющих сигналов на регистр сдвига, выходы которого нагружены на электронные реле, при срабатывании замыкающих цепи питания исполнительных элементов (механизмов 3 закрывания крышек)- соленоидов. Срабатывание соленоидов происходит последовательно, в порядке поступления команд.

При срабатывании соленоида его подвижный шток ударяет по фиксатору крышки пробоотборника, в результате чего она закрывается и при этом выдергивается связанный с ней гибкой нитью фиксатор датчика 2 срабатывания данного пробоотборника. В результате этого пружина датчика разжимается,кон такты размыкаются и с датчика поступает сигнал с частотой, соответствую726469

Формула изобретения

Составитель Н. Романникова

Редактор Л, Курасова Тех ед О. Легеза Корректор

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

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

Заказ 4702/50

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 щей состоянию пробоотборника "закрыт".

Преобразованный далее в акустическйй сигнал принимается блоком 10, далее процесс повторяется.

Устройство для автоматического отбора проб воды, содержащее надводный блок управления, состоящий из взаимосвязанных блока .формирования управЛяющих сигналов, блока цифровой индикации глубины погружения и элемента связи, погружаемый герметичный контейнер с элементом«связи, блоком приема управляющих сигналов и датчиком давления, пробоотборники и механизмы закрывания их крышек, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства и увеличения достоверности получаемых проб воды, в надводный блок управления и погружаемый герметичный контейнер дополнительно введены блоки приема-передачи акустических сигналов, подключенные к элементам связи, преобразователи акустических сигналов, соединенные с блоками приема-передачи и связанные между собой гидроакустическим каналом, а пробоотборники снабжены датчиками срабатывания механизмов закрывания крышек пробоотборников, выходы которых подключены к элементу связи погружаемого герметичного контейнера, а входы связаны с механизмами закрывания .крышек пробоотборников.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. А.с. Р 509816, С, 01 N 1/10, 1974.