Устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах

(9) ( 3(51 С 01 0 1/10 рг, Я 3 Я ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЭОВРЕТЕНИй И ОТНРЦТИй(72) Е.Л.Бугаева, В.И.Забурдаев, В.В.Холкин и Ю.ИШаповалов (71) Специальное конструкторско- технологическое бюро Морского гидро" физического института АН Украинской ССР(56) 1Авторское свидетельство СССР 9 509816, кл. С 01 Н 1/10, 1974.2.Авторское свидетельство СССР В 634151, кл. С 01 И 1/10, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ НА ЗАДАННЫХ ГЛУБИНАХ, содержащее надводный блок управления, состоящий из последовательно соединенных блока исходных данных; блока выбора зоны, блока формирования управляющих сигналов и элемента связи, выход которого подключен к первому входу блока цифровой индикации глубины погружения, связанного выходом с блоком выбора зоны, погружаемый герметичный контейнер с.датчиком давления, элементом связи, к входу которого подключен датчик давления, и блоком приема управляющих сигналов, соединенным первым входом с первым выходом элемента связи, и пробоотборники, механизмы закрывания крышек которых подключены к соответствующим выходам блока приема управляющих сигналов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, сокращения времени зондирования и уве личения глубины зондирования, надводный блок управления снабжен формирователем кодов программы, соединенным выходом с элементом, связи, а входом - с соответствующим выходом блока цифровой индикации глубины погружения, второй вход которого связан с выходом блока исходных данных, апогружаемый герметичный контейнер дополнительно содержит соединенные . последовательно приемник кодов про-, граммы, блок памяти программы и блок программного формирования управляющих сигналов, первый выход которого подключен к второму входу блока приема управляющих сигналов, а второй выход - к входу блока памяти програм-мы, при этом вход приемника кодов программы связан с вторым выходом элемента связи, а датчик давления дополнительно соединен с соответст.вующим входом блока программного формирования управляющих сигналов.Изобретение относится к устройствам для автоматического отбора пробводы на заданных глубинах в процессенепрерывного зондирования и можетбыть применено при гидрофизических,гидрохимических и гидробиологическихисследованиях внутренних водоемов,морей и океанов.Известно устройство для автомати"ческого отбора проб воды иа заданныхглубинах, содержащее надводный блокуправления, состоящий из блока формирования управляющих сигналов, элемента связи и блока цифровой индикацииглубины погружения, погружаемый герметичный контейнер с элементом связи,блоком приема управляющих сигналови датчиком давления, подключеннымчерез элемент связи к выходу блокацифровой индикации глубины погружения, выход которого соединен с входом блока формирования управляющихсигналов, пробоотборники и механизмы закрывания их крышек. Устройствопозволяет производить отбор проб во 25ды в режиме зондирования автоматически на стандартных глубинах без участия оператора 13,Недостатками данного устройства 30 являются необходимость применения для связи надводного блока управления, расположенного на судне, с аппаратурой погружаемого герметичного контейнера электрического кабеля свя- З 5 зи, а также невозможность изменения программы зондирования (глубин, на которых должны сработать пробоотборники) при работе в автоматическом режиме, так как программа зондирова ния постоянно установлена в блоке цифровой индикации глубины погружения.Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического отбора проб воды, содержащее надводный блок управления, состоящий из блока формирования управляющих сигналов, блока цифровой индикации погружения, блока выбора зоны, блока исходных данных, выход Которого соединен с первым входом блока выбора эоны, второй вход которого соединен с выходом блока цифровой индикации, выход блока выбора зоны соединен с входом блока формирования управляющего, сигнала, погружаемый герметичный контейнер с элементом связи, блоком приема управляющих сигналов и датчиком давления, пробоотборники и механизмы закрывания их крышек, связанныес соответствующими выходами блокаприема управляющих сигналов Г 23.Недостатком известного устройстваявляется необходимость примененияво время зондирования электрическойсвязи надводного блока управленияс аппаратурой погружаемого герметич.ного контейнера, для обеспечениякоторой используется бронированныйодножильный кабель, т.е, невозможность использования погружаемогоустройства с пробоотборниками в автономном режиме с применением длясиловой связи гидрологического троса.Многие суда, особенно малого водоизмещения, проводящие гидрофизические, гидрохимические и гидробиологические исследования, не снабженыкабельными лебедками, оборудованнымитокосъемниками, что исключает применение на них устройств для автоматического отбора проб воды. В этомслучае приходится пользоваться традиционными методами отбора проб воды,с использованием батометров БМ,подвешиваемых на гидрологическиетросы, что значительно снижает эффективность проведения работ, увеличивает время проведения станций, снижает достоверность отобранных пробза счет небольшой точности отборапо глубине и, в конечном счете, приводит к существенным экономическимпотерям. Кроме того, необходимостьработы устройств для автоматическогоотбора проб воды с использованиемкабеля накладывает ограничения напродольные глубины, на которых можетпроизводиться отбор проб,Целью изобретения является расширение эксплуатационных воэможностей, сокращение времени зондирования и увеличение глубины зондирования.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, содержащем надводный блок управеления, состоящий нз последовательно соединенных блока исходных данных, блока выбора зоны, блока формирования управляющих сигналов и элемента свя" зи, выход которого подключен к первому входу блока цифровой индикации глубины погружения, связанного выходом с блоком выбора зоны, погружаемый герметичный контейнер с датчикомз1112 давления, элементом связи, к входу которого подключен датчик давления, и блоком приема управляющих сигналов. соединенным первым входом с первым выходом элемента связи, и пробоотборники, механизмы закрывания крышек которых подключены к соответствующим выходам блока приема управляющих сигналов, надводный блок управления снабжен формирователем кодов програм О мы, соединенным выходом с элементом связи, а входом - с соответствующим выходом блока цифровой индикации глубины погружения, второй .вход которого связан с выходом блока исходных данных, а погружаемый герметичный контейнер дополнительно содержит соединенные последовательно приемник кодов программы, блок памяти программы и блок программного Формирования управляющих сигналов, первый выход которого подключен к второму входу блока приема управляющих сигналов, а второй выход - к входу блока памяти программы, при этом вход 25 приемника кодов программы связан с вторым выходом элемента связи, а датчик давления дополнительно соединен с соответствующим входом блока программного формирования управляющих сигналов.На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах.Устройство состоит из надводного блока 1 управления с блоком 2 цифровой индикации глубины погружения, блоком З.формирования управляющих сигналов, блоком 4 исходных данных, блоком 5 выбора зоны, формирователем 6 кодов программы и элементом 7 связи, погружаемого герметичного контейнера 8 с датчиком 9 давления, элементом 10 связи, блоком 11 приема управляющих сигналов, приемником 12 кодов программы, блоком 13 памяти45 программы, блоком 14 программного формирования управляющих сигналов, пробоотборников 15, механизмов 16 закрывания их крышек, и линии 17 свя. зи, соединяющей элементы 7 и 10 связи надводного блока 1 управления и погружаемого герметичного контейнера 8.В качестве блока 4 исходных данных использована клавиатура, позволяющая оператору набрать. программу зондирования (глубины, на которых должны сработать пробоотборники, а 257 4также ширину зон для выработки сигналов управления), с устройствами согласования для ввода программы в блок 2 цифровой индикации глубины погружения и блок 5 выбора эоны. В блоке 4 исходных данных могут быть также использованы переключа" тели любого типа. Блок 5 выбора зоны представляет цифровую схему сравнения любого типа. Формирователь 6 кодов программы выполнен в виде набора регистров и согласующих устройств, позволяющих сформировать кадр информации с кодами глубин срабатывания всех пробоотборников, а также ширины зон срабатывания и передать их через элементы 7 и 10 связи и линию 17 связи на приемник 12 кодов программы погружаемого герметичного контейнера 8.В качестве блока 13 памяти программы использована оперативное запоминающее устройство, выполненное на микросхемах серии 564 РУ 2 и 564 ИР 12, обьем которого позволяет производить запись, хранение и считывание числа кодов программы, равного числу имеющихся в устройстве пробоотборников 15. В блоке 13 памяти программы может быть использовано оперативное запоминающее устройство любого другого типа, например в твер дотельном исполнении.Приемник 12 кодов программы выполнен в виде набора регистров и согласующих устройств, позволяющих принять из надводного блока 1 управления коды программы, и в виде, удоб ном для записи, подать их в блок 13 памяти программы.В качестве блока 14 программного формирования управляющих сигналов использована цифровая схема сравнения, на первые входы которой подается код глубины из блока 13 памяти программы, на второй вход - код глубины от датчика 9 давления. Блок 2 цифровой индикации глубины выполнен в виде вычислителя глубины погружения по принятым кодам глубины, имеющего память и цифровой индикатор глубины. В качестве блока цифровой индикации глубины погружения могут быть использованы Функциональный преобразователь с жесткими логическими связями или микропроцессор, имеющие цифровую индикацию любого типа.Устройство работает следующим образом.Автономный режим работы (с использованием гидрологичесКого троса без связи контейнера 8 с надводным 1 . 5 блоком управления)состоит из двух цик лов; подготовки и, собственно, зондирования. При подготовке надводный блок 1 управления,и герметичный контейнер 8 соединены друг с другом линией 17 связи, в.качестве которой используется технологический кабель.Программа зондирования набирается с помощью блока 4 исходных данных, который связан через блок 2 цифровой индикации глубины погружения с формирователем 6 кодов программы. В послед. нем формируются в необходимом виде коды программ, т.е, коды гидростатического давления, при котором должны 0 сработать пробоотборники 15 при зондировании, а также коды ширины до срабатывания. Количество кодов зависит от количества пробоотборников 15 установленных на погружаемом герметичном контейнере 8. Коды программы через элементы 7 и 10 связи поступают на приемник 12 кодов программы, где преобразуются к виду, удобному для записи, и записываются далее в 30 блоке 13 памяти программы. На этом цикл подготовки устройства к автономному зондированию заканчивается,Перед зондированием линия 17 связи, соединяющая элементы 7 и 10 свяЗ 5 зи надводного блока 1 управления и погружаемого герметичного контейнера 8, убирается. Погружаемый герметичный контейнер 8 механически закрепляется на гидрологическом тросе. 40 и с помощью лебедки начинается его погружение.Код информации с датчика 9 давления поступает на вход блока 14 программного формирования управляющего 45 сигнала, куда из блока 13 памяти программы уже введен код глубины (гидростатического давления), на ко торой должно произойти закрытие перво. го пробоотборника. 50В блоке 14 программного формирования управляющих сигналов происходит сравнение поступающего с датчика 9 давления кода глубины (гидростатического давления) с кодом глубины закры тия первого пробоотборника, заданным в программе. По результатам сравнения блок 14 программного формирования управляющих сигналов выдает сигнал на блок 1 1 приема управляняцих сигналов, который, в свою очередь, выдает исполнительный сигнал на механизм 16 закрывания крышек, в результате чего обеспечивается срабатывание (закрывание крышек) первого пробоотборника 15 Одновременно блок 14 программного формирования управляющих сигналов подает сигнал на блок 13 памяти программы, по которому из последнего вводится в блок 14 программного фор.мирования управляющих сигналов код очередной глубины. Датчик 9 давления продолжает выдавать информацию о глубине на блок 14 нрограммного формирования управляющих сигналов и при перемещении контейнера 8 на следующую заданную глубину срабатывает следующий пробротборник 15. Погружение контейнера 8 продолжается до достижения наибольшей глубины, на которой должен сработать последний пробоотборник.Подготовка к режиму работы по кабельной линии связи заключается в наборе программы зондирования с помощью блока 4 исходных данных.При погружении герметичного контейнера 8 код информации, поступающий с датчика 9 давления через элементы 10 и 7 связи, преобразуется в блоке 2 цифровой индикации глубины по-. гружения в глубину погружения и подается на блок 5 выбора зоны, гдепринятый код сравнивается с заданными исходными глубинами срабатывания пробоотборников с учетом ширины зоны для выработки сигналов управления информация о которых поступает с блока 4 исходных данных. Ширина зоны срабатывания пробоотборников выбирается с учетом скорости зондирования и частоты опроса датчика давления. Па результатам сравненияблок 5 выбора зоны выдает единичный разрешающий сигнал на блок 3 формирования управляющих сигналов, при этом одновременно запрещается появление повторных разрешающих сигналов до тех пор, пока герметичный контейнер 9 не переместится на глубину, соответствующую следующей зоне дешифрации.С блока 3 формирования управляющий сигнал через элементы 7 и 10 связи, поступает на блок 11 приема управляю-щих сигналов герметичного контейнера 8 и через механизм 16 закрывания крышек обеспечивает срабатывание первого пробоотборника 14.7 1112Датчик давления 9 продолжает выдавать информацию о глубине на блок 2 цифровой индикации глубины погружения и далее на блок 5 выбора зоны и при перемещении контейнера 8. в следующую зону срабатывает следующий пробоотборник 15.Устройство для автоматического отбора проб воды может работать по кабельной линии связи и в режиме руч О ного управления. При этом пробоотборники 15 закрываются на различных глубинах по команде, подаваемой оператором. Глубина погружения герме-. тичного контейнера 8 определяется оператором по блоку 2 цифровой индикации глубины погружения.В результате введения перечисленных блоков с предлагаемыми взаимосвязями обеспечивается возможность под готовки устройства к зондированию по любой изменяемой программе и проведения зондирования с использованием как электрического кабель-троса, так и гидрологического троса, что, в свою 25 :,очередь, позволяет увеличить глубину 2578зондирования и сократить время, затрачиваемое на его проведение. Увеличение глубины зондирования до 60 ОО м (по известному 2000 м) обеспечивается в автономном режиме работы эа счет большей физической длины гидрологического троса, а при одинаковой длине с кабель-тросом - за счет меньшего горизонтального сноса троса с аппаратурой (при меньшем диаметре троса = меньше дрейфовое сопротивление). При этом достигается сокращение времени зондирования на 10-20 3 в зависимости от скорости дрейфа судна.Автоматизация процесса отбора проб воды для гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических исследований на всех, тииах научно-исследовательских судов позволяет иодкять эффективность исследовательских судов позволяет поднять эффективность исследовательских работ.Годовой экономический эффект от внедрения изобретения ориентировочносоставляет 18 тыс. руб.1112257 Составитель Н.РоманниковаРедактор Н.Джуган Техред М.Тепер . Кор рек липе нлиал ППП "Патент"., г.ужгород, ул.Проектная, 4 б 448/28, Тираж 822ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушская Подписи ета СССР открытий б д. 4/5