Подводная установка для отбора керна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЯХ 86149,к БО-. уста нов о бурения бора кер ия - павы ости раб ,направл ей с возм снабжен од ее вне в виде б у по обе кам осится к гическог м для от зобретен надежн снование ную на н каретку,ой и прив ыполнен и на валнас шеоты. яю- ожную дре- ара- его ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е свидетельство СССРл, Е 21 В 49/02, 1980.НАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ О(54) ПОДВОД РА КЕРНА(57) Изобретение отн для инженерно-геоло частности к установка дна акватории. Цель и ние эффективности и Установка содержит о щую раму, установлен ностью перемещения грунтозахватнойтруб ния в грунт. Привод в бана с закрепленным Изобрет для инжене частности к дна акватор ванием изоб Целью и ние эффекти На фиг. новка для от 2 - тоже, ви ройства и то же, вид свер фиг,2; на фи фиг. б - прив 7 - тоже, виение относится к установкам рно-геологического бурения, в установкам для отбора керна с и, и является усовершенстворетения по авт. св. М 1002496. зобретения является повышевности и надежности работы.1 изображена подводная уста- бора керна, общий вид; на фиг. д сбоку (без буксирующего устрмозных зонтов); на фиг. 3 - то ху; на фиг. 4 - разрез А - А на г, 5 - разрез Б - Б на фиг. 3; на од каретки, вид сверху; на фиг, д сбоку; на фиг. 8 - кинематичестороны шестернями гидропневмоцилиндров, при этом поршневой шток каждого пневмоцилиндра на конце имеет зубчатую рейку для взаимодействия с шестерней барабана, поршневая полость одного гидропневмоцилиндра соединена с окружающей средой, а остальные гидравлически связаны между собой с воэможностью последова, тельного включения их в работу. Установка снабжена буксирующим устройством, выполненным в виде корпуса и двух гребных винтов с автономным электроприводом, размещенным в герметичном контейнере. Направляющая рама снабжена тормозными зонтами, а основание - вакуумными присосками. Вакуумные присоски выполнены в виде перевернутых стаканов, снабженных обратными клапанами, а внутренние их полости сообщены между собой при помощи трубопровода, на котором установлен пробковый кран с возможностью взаимодействия с кареткой, 11 ил. ская схема установки; на фиг. 9 - буксирующее устройство, общий вид; на фиг. 10 - то же, вид сверху; на фиг. 11 - принципиальная электрическая схема привода буксирующего устройства.Подводная установка для отбора керна .состоит из основания 1, в середине которого установлена направляющая рама 2, выполненная с направляющими пазами 3, по которому перемещается каретка 4, снабженная грунтоносной трубок 5. Каретка 4 жестко присоединяется к замкнутым ветвям гибких тяг б, огибающих закрепленные на направляющей раме 2 нижние и верхние блоки 7.1686149 Составитель В,ПоляковТехред М,Моргентал Корректор В.Гирняк редактор И,йулла Заказ 3584 Тираж 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, 101Каретка 4 и грунтоносная труба 5 имеют в диаметральной плоскости выступы 8, скользящие по пазам 3. Привод каждой ветви гибких тяг выполнен в виде барабана 9, закрепленного на валу 10 вместе с шестернями 11 - 14, которые закреплены по разным сторонам барабана 9.В плоскости кадой шестерни расположены силовые гидропневмоцилиндры 15 - 18 соответственно, причем поршневые штоки 19 всех силовых гидропневмоцилиндров на концах имеют зубчатые рейки 20- 23. Поршневые полости 24 всех гидроцилиндров заполняются водой под гидростатическим давлением, а штоковые полости 25 заполнены воздухом, который при сжатии аккумулируется в камерах 26 сжатия.Гидропневмоцилиндр 15 соединяется через патрубок 27 и приданный обратный клапан 28 с окружающей водяной средой. Остальные гидропневмоцилиндры связаны между собой гидравлическим трубопроводом 29 с возможностью последовательного включения их в работу после действия первого пускового гидропневмоцилиндра 15 в следующей очереднссти гидропневмоцилиндров 16-18.Все гидропневмоцилиндры имеют вентили 30 для выброса жидкости иэ поршневой полости. Через придонный обратный клапан 28 жидкость под гидростатическимдавлением поступает одновременно в гидропневмоцилиндры обоих приводов, Придонный обратный клапан 28 управляется рычагом с подвешенным к нему на тросе 31 контргрузом 32, Под собственным весом контргруэа 32 связанный с ним рычаг поддерживает обратный клапан в закрытом положении и препятствует попаданию воды в гидропневмоцилиндр 15.Спуск и подъем каретки 4 с грунтоносной трубой 5 осуществляется прямым и обратным вращением барабана 9 привода, что достигается тем, что зубчатые рейки 20 и 21 первых двух гидропневмоцилиндров и зубчатые рейки 22 и 23 двух других гидропневмоцилиндров входят в зацепление с шестернями 11-14 с разных сторон, Например, для левого по отношению к раме 2 привода рейки 20 и 21 входят зацепление с шестерней снизу, а рейки 22 и 23 - сверху,К нижнему торцу основания 1 крепят вакуумные присоски, выполненные в виде перевернутых стаканов 33, снабженных обратными клапанами 34. Внутренние полости стаканов сообщены между собой посредством трубопровода, снабженного патрубками с пробковым краном 35, рычаг которого установлен с возможностью взаимодействия с кареткой 4,Для осуществления мягкой посадки установки на дно океана к ней в верхней части5 направляющей рамы 2 прикреплены тормозные зонты 36, купол которых состоит издвух равных частей из жестксго материалас возможностью поворота на 90, Раскрыотие купола на заданной высоте от дна океа 10 на осуществляется силовымгидроцилиндром 37, поршневое пространство которого сообщается через обратныйклапан с дистанционной пружиной с окружающей средой (не показаны),15 Для транспортировки установки на поверхность воды она снабжена буксирующимустройством 38, содержащим герметические контейнеры 39, в которых устанавливают электрические сериес-моторы 40 для20 вращения вертикальных гребных винтов 41.В сухом отсеке герметических контейнеров 39 укладывают аккумуляторные батареи 42, В электроцепь включен пусковойреостат 43 (фиг, 11), состоящий из герметич 25 ного цилиндра 44 с двусторонним штоком45, причем к штоку 45 на изоляторе прикреплен подвижный контакт-полэун 46, который последовательно выключаетконтакты 47 сопротивления. Цилиндр 44 заЗО полняют трансформаторным маслом дляпротиводействия гидростатическому давлению морских глубин, а для предотвращениядвижения вокруг оси двустороннего штока45 к не,. у крепят направляющий палзун 48,35 а вне цилиндра - пружину 49 выключения,Для привода в действие пускового реостата43 служйт толкатель 50, для выключенияэлектродвигателей 40 на поверхности воды- выключатель 51, прикрепленный к подъем 40 ному кольцу 52, последнее прикреплено кверхней подьемной траверсе 53 посредством подпружиненного стержня 54.Пусковой реостат 43 устанавливают наосновании 1 в районе центра с таким расче 45 том, чтобы толкатель 50, прикрепленный ккаретке 4, при приближении к нижней мертвой точке вошел в соприкосновение с двусторонним штоком 45 и осуществил запускэлектродвигателей 40 гребных винтов 41.50 Электроцепь и угол атаки гребных винтов 41выполняют так, чтобы гребные винты вращались в разные стороны, но развивали одностороннюю тягу, Герметическиеконтейнеры 39 крепят к лонжеронам 55, а55 лонжероны - к корпусу 56; Установку дляотбора керна кабель-канатом 57 крепят книжней траверсе 58 буксирующего устройства 38.Кроме того, к корпусу 56 крепят поплавки 59. которые придают незначительную поотложения, а верхние ветви гибких тяг 6,проходящих через верхние блоки, сматываются с барабанов 9, После того, как штоки19 первых гидропневмоцилиндров 15 совер 5 шат полный рабочий ход, вода через трубопровод 29 направляется в поршневуюполость следующих гидропневмоцилиндров 16, продолжая вращение барабанов 9 вту же сторону,10 За полные рабочие хода двух первыхгидропневмоцилиндров 15 и 16 грунтоносная труба 5 внедряется в донные отложенияна полную свою длину. При совершениирейками рабочего хода они выходят из за 15 цепления с шестернями на валу барабана 9,При внедрении грунтоносной трубы нанее действует реактивная сила со стороныгрунта, которая должна преодолеваться весом установки. Но так как вес установки20 значительно меньше реактивной силы, тореактивная сила, действующая на грунтоносную трубу Б,компенсируется за счет присоса к дну вакуум-стаканов 33.Реактивная сила на установкудействует25. вверх, пытаясь оторвать ее от дна, но этомупрепятствует вакуум-стакан, так как при выдергивании их из грунта надо преодолетьгидростатическое давление морских глубин, Во время посадки на дно буксирующее30 устройство 38 зависает над установкой засчет поплавков 59 (в это время гребные винты 41 не вращаются).После внедрения трубы 5 в грунт толкатель 50, установленный на каретке 4, входит40 во взаимодействие с двусторонним штоком45 пускового реостата 43. При этом подается питание на электродвигатели 40, которыеприводят во вращение гребные винты 41,обеспечивая тем самым тягу вверх, Одно 45 временно каретка 4 поворачивает рычагпробкового крана 35 в открытое положение,сообщая тем самым внутренние полостистаканов 33 с окружающей средой.Этим ликвидируется эффект относи 50 тельного вакуума, барабаны 9 начинаютвращаться в обратном направлении, извлекая трубу 5 вместе с керном донных отложений из грунта, После извлечения трубы изгрунта буксирующее устройство 38 начина 55 ет поднимать установку к поверхности водоема. При достижении поверхности водыгребные винты 41 продолжают вращаться,удерживая установку на плаву. После этого,установку с помощью судовой лебедки поднимают на борт плавсредства. При этом размыкается выключатель 51 и гребные винты41 останавливаются,ложительную плавучесть буксирующему устройству, Чтобы буксирующее устройствоне перевернулось во время зависания наддном океана и при посадке на морское дно,герметичные контейнеры 39 крепят к корпусу 56 ниже поплавков 59.Установка работает следующим образом,При подготовке подводной установки кспуску на дно зубчатые рейки обоих приводов, кроме рейки 20, выводят из зацепленияс шестернями, а грунтоносную трубу 5 устанавливают в крайнем верхнем положении.В сухой отсек герметических контейнеров39 укладывают аккумуляторные батареи 42,а мокрый отсек заполняют трансформаторным маслом для противодействия гидростатическому давлению морских глубин.Электроцепь от аккумуляторных батарей 42 с электродвигателями 40 разомкнутапусковым реостатом 43, Купола тормозныхзонтов 36 приводят в вертикальное положение, Обратные клапаны тормозных зонтовснабжают дистанционными пружинами (непоказаны), которые обеспечивают раскрытие их на некотором расстоянии от дна.Пробковый кран 35 закрывают,, После этого кабель-канатом 57 установку для отбора керна крепят к нижней траверсе 58. Затем за подъемное кольцо 52лебедкой установку опускают за борт судна,и она в свободном падении в толще водыдвижется к дну океана, кромке швеллераоснования 1, чтобы он не опережал концывакуум-стаканов. Во время погружения обратный клапан 28 контргрузом 32 закрыт, агребные винты 41 совершают холостые обороты,Приприближении к морскому дну раскрывается купол тормозных зонтов 36 и ус-тановка осуществляет мягкую посадку надно океана. При этом в грунт дна за счетвеса установки врезаются вакуум-стаканы33, а морская вода из их полости через обратные клапаны 34 выжимается. Происходит их присасывание к дну. После этогоконтргруз 32 ложится на дно, ослабеваетнатяжение троса 31 и обратный клапан 28открывается. Вода под гидростатическимдавлением поступает через патрубки 27 врабочие полости 24 первых гидроцилиндров 15. Поршни со штоками 19 пневмогидроцилиндров 15 с зубчатой рейкой 20 поддавлением воды перемещаются прямолинейно в сторону шестерни 11, осуществляя .вращение барабанов 9. При вращении барабанов 9 нижние ветви гибких тяг 6, проходящих через блоки 7, наматываются набарабаны,и перемещают каретку 4 с грунтоносной трубой 5 вниз, внедряя ее в донные На борту плавсредства трубу вынимаютиз направляющей рамы 2 и извлекают изнее пробу керна. Затем установку подготавливают к следующему циклу отбора керна.Формула изобретения Подводная установка для отбора керна поавт, св, М 1002496, отл ича ющаяся тем, что, с целью повыаения эффективности и надежности работы, она снабжена буксирующим устройством, выполненным в виде корпуса и двухгребных винтов, каждый из которых снабжен автономным электроприводом и источником питания, размещенными в герметичных контейнерах, закрепленных на корпусе, направляющая рама снабжена тормозными зонтами, а основание - вакуумными присосками, выполненными в 5 виде перевернутых стаканов, снабженныхобратными клапанами, при этом их внутренние полости сообщены между собой посредством трубопровода, сь абженного патрубком с пробковым краном. установ ленным с возможностью взаимодействия скареткой,