Устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах

(О М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР634151, кл. 6 О 1 1/10, 1977.Парамонов А. Н., Кушнир В. М., Забурдаев В. Н. Современные методы и средства измерения гидрологических параметров океана. - Киев: Наукова думка, 1979.Авторское свидетельство СССР112257, кл. 6 01 М 1/10, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ НА ЗАДАННЫХ ГЛУБИНАХ(57) Изобретение относится к устройствам для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, может быть использовано при гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических исследованиях водоемов морей, океанов и позволяет повысить достоверность отбора проб путем обеспечения возможности функционального контроля устройства перед зондированием и сокращения времени на его подготовку. Устройство содержит надводный блок 1 управления, включающий блок 2 цифровой индикации глубины погружения, блок 3 формирования управляющих сигналов, блок 4 исходных данных, блок 5 выбора зоны, элемент связи (ЭС) 6 и командный блок 7 переключения режимов, погружаемый герметичный контейнер 8, в состав которого входят датчик 9 давления, ЭС 10, блок 11 приема управляющих сигналов, приемник 12 кодов программы, блок 13 памяти программы, блок 14 программного формирования управляющих сигналов, коммутатор 15, генератор 16 кодов и приемный блок 17 переключения режимов. Пробоотборники 18 с механизмами 19 закрывания их крышек подключены к блоку приема управляющих сигналов, ЭС 6 надводного блока 1 и ЭС 10 соединены линией 20 связи. 2 ил,обретение относится к устройствам лля автоматического отбора проб волы ца заданных г.у)гНах в процессе непрсрывш)го зг)цлироНи и может быть примеецо нри гидрофизичсских, гидрохимических и гидробиологических исследова ци ях з.утре Них цолоемов, морей и океацов.Цель изобретенияподь.шснцс достоверности отбора проб Воды пу)см обеспечения возможности функционального контроля устройства перед зондирвацием и сокращение времени ца подготовку устройств; к зондированию.1-(а фиг. 1 представ,са блок-схема устройства для автоматического отбора проб воды ца заданных глубинах; ца фиг. 2 схема коммутатора, выполненИго ца три 15 .1 ОЛОЖЕНИ 51.Устройство состоит из надводного блока 1 управления, Вклк)чающего блок 2 цифровой индикации глубины погружения, блок 3 формирования упрг)дляОцгих сигца 20 лов, блок 4 исходных данных, бл)к о Выбора зоны, элемент 6 связи и командный элок 7 переключеция режимов, погружаемо: о герметичного контейнера 8, в состав которого входят датчик с) да вле ция, элементО связи, блок 11 приема управляюцих сигналов, приемник 12 кодов программы, блок 13 памяти программы, блок 14 программного формирования управляюцих сигналов, ком:1 утатор 15, генератор 6 кодов и прием.цый блок 17 переключения режимов. 11 робоотоорники 18 с механизмами 19 закры- зо нация их крышск подключены к блоку приема управляющих сигналов, элемсггг 6 сдязи надводного блокауправления и элемент 1 О связи погрукаемого герметичного коцтсй пера 8 соединены линией 2 О связи.Блок 2 цифровой индикации глубины по .35 г ружения выполнен в виде вычислителя глубины погружения по принятым из погрукаемого герметичного контейнера кодам давления, имеющего память и цифровой индикатор глубины. Расчет глубины в этом бло 40е производится по известным соотношениям.В качестве блока 2 цифрвой индикации глубины погружения может быть использован функциональный преобразователь. Блок 3 формирования управляющих сигналов представляет из себя формирователь командного сигнала на закрытие пробоотборнцка. В блоке производится преобразование единичного сигнала, вырабатываемого блоком 5 выоора зоны, в сигнал, необходимый для подачи ца элемент 6 связи.В качестве блока 4 исходных данных ис пользована клавиатура, позволяюая оператору набрать программу зондирования (глубины, на которых должны сработать робоотборники, а также ширину зоц для выработки сигналов управления), с элементами памяти и устройством согласования для ввода программы в блок 5 выбора зоны. В блоке исходцых данных могут быть цспользованы переключатели и элементы памяти любого типа.Блок 5 выбора зоны представляет собой цифровоую схему сравнения любого тип;13 емецт 6 связи может быть выполнен о-разному, в загисимости от выбранного метода передачи командных (о переключении режимов) и информационных (о глубине погружсция 1 сигналов по,1 иции связи.11 ри любом х)столе передачи он содержит передатчик, приемник, усилители-формироВате;и.В астцости, при частотно-врсменцом методе передачи и разделециии сигналов элеГ 1 сцт СВ 51 зи содержит гене)Втор, моду,ятор, усилитель мопНости (Выходной каскад), избиграгсльные усилители (нрисмники), усилители-формирователи выходного сигнала.Таким жс образом выполнен элемент О связи в погружасмом герметичном контейнере. Третий выход этого блока подключен к цсц 51 м, Выдсляюгцим сигналы переключеНия режимов, доступаОщим из надводного блока мг р а лени 51.Командный блок 7 переключения режимов содержит органы управления режимами, например кнопки, и шифратор командных сигцалоца переключение режимов. Ширрапгор может быть использгц)ац любого типа.Блок 11 приема управляющих сигналов содержит входнуо схему объединения (по перг)51 у и торому входам), распределительь импульсов, в.Н 1 огценный ца регистре сдвига, и управляемыс кл)очи для коммутации электромагнитов механизмов 19 закрывания крышек цробоотборников 18.В качестве блока 13 памяти программы использовано опсратдное запоминающее устройство, выполненное ца микрося мах, объем которого позволяет производить запись, хранение и считывание числа кодов программы, равного числу имекнцихся в устройстве пробоотборников. В блоке 3 памяти программы может быть использовано ОСр;тив юе запоминающее устройство лобого другого типа.В качестве блока 14 программного формирования управляющих сигналов нсполь сна цифрОВая схем 11 сраВцени 51, ца псрыс в)оды которой подается кол глубины з блока 13 памяти программы, ца второй хол - код глубицы от датчика 9 давления (или генератора 16 колов).11 риемник2 кодов программы выполнен д диде набора р гистров и согласующих УСТРОЙСТВ, ПОЗОСЯК)П 1 ИХ П )ИН 51 ТЬ КОДЫ ПРОГ- раммь, и в иле, удобном для записи, полагь их в блок 13 нам 1 ТИ программы.Коммутатор 5 может быть выполнен на л)обь,х элементах: элекгроцных (бескоцтакт:ы ) кл)очах, реле и т.п. Оц реализует функцию переключения двух ходцых сигналов 1 от Датчика 9 давос)ия и генератора 61249380 3колов) ца три выхода (на вход элемента 10 связи, ца второй вход приемника 12 кодов программы и на второй вход блока 14 программного формирования управляющих сигналов) по командам, поступающим с приемного блока7 переключения режимов. Ком мутатор 15 имеет три положеция и обеспечивает переключение для трех режимов работы: подготовки к автономной работе (записи программы), функционального контроля и собственно, рабочего режима.ОКоммутатор производит и вспомогатель. ные переключения: подачу питания ца генератор 16 кодов и датчик 9 давления (фиг. 2).Генератор 6 кодов состоит из задающего генератора и реверсивного счетчика. Выходной сигнал генератора 16 кодов (последо вательцый двои гный код) соответствует выходному сигналу датчика 9 давления.Приемный блок 17 переключения режимов представляет собой дешифратор командных сигналов ца переключение режима, вьгходцые сигналы которого управляют элементами кохгмутатора 15.В качестве линии 20 связи в кабельном варианте используется электрический бронированный кабель-трос, при подготовке к авгогговцому варианту работы и в режиме функ-циоцальцого контроля на борту судна технологичег кий кабель.Устройство работает следуюгцим образом, Лвтог омггый режим работы (с использованием гидрологического троса без связи коцтейцера 8 с надводным блоком 1 управ- З 0 ленин) состоит из двух циклов: подготовки (записи программы) и, собственно, зондирования. При подготовке надводный блок 1 управления и герметичный контейнер 8 соединены линией 20 связи, в качестве которой используется технологический кабель. Прог рамма зондировация (глубины, на которых должггы сработать пробоотборники с учетом ширины зоц) набирается с помощью блока 4 исходных данных. Оператор с помощью органов управления (наггример, кнопок) на командном блоке 7 переключения режимов пе реводит устройство в режим подготовки к автономной работе. Команда перевода в режим подготовки к работе (записи программ) с командного блока 7 переключения режимов через элементы 6 и 10 связи поступает ца 45 приемцьгй блок 17 переключения режимов, который переводит коммутатор 15 в положение, соответствуюгцее этому режиму (первое положение). При этом датчик 9 давления отключается, генератор 16 кодов подключается к входу элемента 10 связи и второму 0 входу приемника 12 кодов программы. Генератор 16 кодов начинает вырабатывать нарастающий во времени код, который поступает ца второй вход приемника 12 кодов программы, и, одновременно, через элементы 1 О и 6 связи - ца вход блока 2 цифровой индикации глубины погружения надводного блока 1 управления.Блок 2 цифровой индикации глубины погружения по известным соотношениям производит расчет давления и глубины погружения, соответствующих принимаемым кодам от генератора 16 кодов. При достижении кода величины, при которой глубина на выходе блока 2 цифровой индикации глубины погружения сравняется с первой из глубин, набранной в программе зондирования с помощью блока 4 исходных данных, блок 5 выбора зоны выдает единичный разрешающий сигнал на блок 3 формирования управляющих сигна.гов. Сигнал с выхода этого блока через элементы 6 и 10 связи в качестве разрешающего сигнала поступает на первый вход приемника 12 кодов программы. По этому сигналу присутствующий в этот момент на втором входе этого блока код с генератора 16 кодов записывается в блок 13 памяти программы. Таким образом, в блоке 13 памяти программы производится запись кода, соответствующего предусмотренной в программе глубине закрывания первого пробоотборника. Далее процесс записи кодов для других цробоотборников в соответствии с программой продолжается по мере нарастания во времени кодов на выходе генератора 16 кодов. Поскольку коды на выходе генератора 16 кодов изменяются в том же диапазоне, что и коды давления на выходе датчика 9 давления, а расчет глубин по этом кодам проопзводится по известным соотношениям с использованием статических характеристик преобразоваюгя для используемого датчика 9 давления, в блоке 13 памяти программы к моменту времени окончания нарастания кодов генератора 16 кодов оказывается записанной вся программа зондирования.После записи программы оператор имеет возможность произвести проверку записанной программы и функциональный контроль блоков погружаемого герметичного контейнера 8. Для этого взводятся механизмы 19 закрывания крышек пробоотборциков 18, с помощью органов управления на командном блоке 7 переключения режимов устройство переводится в режим функционального контроля. Команда о переходе на этот режим передается с командного блока 7 переключения режимов через элементы 6, 20 и 10 связи ца приемный блок 17 переключения режимов, который переводит коммутатор 15 в необходимый режим (второе положение). При этом генератор 16 кодов соединяется с элементом 10 связи и вторым входом блока 14 программного формирования управляющих сигналов. Генератор 16 кодов начинает вырабатывать нарастающий во времени код, который поступает через элементы 10 и 6 связи на блок 2 цифровой индикации глубины погружения и, одно1249380 5временно, на второй вход блока 4 программного формирования управляющих сипилов, в котором происходит сравнение кода, поступающего с генератора 16 кодов, с кодом глубины закрывания первого пробоотборцика 18, заданным в программе. 11 о рсзультатам сравнения блок 14 программного формирования управляюццх сиплов Выдаст сигнал ца блок1 приема управлякпцих сигналов, который выдает исполнительный сигнал на механизм 19 ззкрывзция кры- О шек, в результате чего обеспечивается срабатывание (закрывание крышек) первого пробоотборцика 18. Одновременно блок 14 программного формирования управюошх сигналов подает сипал на блок 13 памяти программы, по которому из блока 13 па мяти Вводися В блок 14 програмцо 0 формирования управляющих сиг:алов код очередной глубицы. Генератор 16 колов продолжает Выдавать ца)астакэциЙ БО Бэемеци код на блок 14 программного формирования управляюцих сгцз)ОБ, В результате чего в соответствии с цр;граммой, записанной в блоке 13 памяти прогр)ммс, производится закрытие Всех пробоотборциков. Одновременно код от генератор6 через элементы 10 и 6 связи псэступает ца 2 блок 2 цифровой ицдикации г.уоицы пс - гружсция, где по поступаюцим кодам цро. изводггся расчет гсусц,Опертор имеет ВОЗМОЖНОСТЬ ПЭОБЕЭКИ ПРОГРс 1 ММЛ ЗС РРО- взния, наблюдая за срабатывание:л просоотборциков ц глубиной ца цифровом тг 6,. ВО блока 2 цифровой ицднкациц глубппы по ружецил.Таким образом реализустс 5 Бозможпосгь фУНКЦИОНаЛЬНОГО КОНТРОЛЯ УСЗ РСЭРСТ)с Ца борту судна перед зондировцием, что повс- шает достоверность отбора проо при зо:1- 3 дирвании.В случае, если оператор прц функциональном контроле обнаружит отклонение от заданной программы, он имеет возможность произвести перезапись программы и прицяь меры к правильной ее реализации. -с этом цикл подготовки устройств к Явтономцо)у зондированию заканчивается. Перед зондированием устройство с помощью командного 7 и приемного 7 блоков 45 переключения режимов персводится В рабочий режим (третье положение коммутатора). При этом генератор 16 содБ отклю. чается, а датчик 9 давления через коммутатор 15 подключаетсл к второму )хо,у блока 14 программного формирозацил управляющих сигналов и Входу элемента 10 связи. Линия 20 связи, соедин)цоцая элементы 6 и 1 О связи надводного олока 1 управления и погружаеглого герметичного контейнера 8, убирается. Погружаемый герметич-,- ный контейнер 8 со взведенными механизмами 19 закрывания крышек пробоотборников 18 механически закрепляется ца гидрологическом тросе и с помощью лебедки начинается его погружение.Код информации с датчика 9 давления начинает поступать на второй вход блока 14 программного формирования управляюпего сигнала, куда из блока 13 памяти программы уже вьсдец код давления, согцстствуюций Гу 61 с, ца которои должно произойти ззкрьгис первого пробоотборника 8.В блоке 4 прспряммного формирования управл 5 ПОцих синз,ОВ пэоисходит с)ЗВнецис осгупаюц;его с датчика 9 давления кода,В.ения с кодом, соответствующим глуби с закрытия первого пробоотборцика 18, :ш;исяццыл в программе. По результатам сравнения блок 14 программного формирования угравллюцих сигналов Выдаст сигнал ца 6 1 к1 ц 3 сма ъпРЗВ,Якпх сиГсалов, кО- )ОРЬй ВЫ 1 сЕТ С,0.1 ТСЛП 1 ЬИ СИГ 3.1 а МС - хНР;3 м 19 закэывани 51 крыпСк церБОГО проспигсорцика 18. После сраба.гывация послсдсго и блок 14 программного фор.лирования ,и рс 35 цопи х сРНПало 3 ево,ит.51 из блока 13 и; яти программы код да 3.сция, соответстБу:ощий очередной глубине отбора пробы. 1 тчик 9 давления продолжает выдавать инфо 1 ЗНРк 0 дав,еии цс блок 14 и)ограммпс;п формирования управляюцих глгнялов и при;сремсцецин псц ружасмого гсрмстич.:о ко;тсйцсра 8 цз следующую зада;ную :,уоиу срабатывает следуощцй пробоот бо;Пик 18. 1 огружсцие ко)сейнера 8 продолжззтс 5 до достижения наибольшей глубины, ца которой дол)ксп срботать последний цэобоотбоэн:к 18.ПодготосЗКЗ К режиму ЭЗООТЫ ПО КЗОС.:1 Ь- цой линии связп заключается Б наборе прогрз л".лы зондирования с помощью блока 4 исходных;анных. Перед зондированием операто Гзкж. имеет Возможность 1 рОВедсция саун ксиоцальцого КОП)0.я ) стройствя НЗ с)ор "у судна. Дл 1 этого Взводятся механизмы 19 закрывания крып;ек пробоотборников 18. С помощью командного 7 и приемноо 17 блоков персклю ения режимов устройство псрсводи Гся Б режим фуц кциоал ьного коцрс 5151. При эп 1 "спертор6 ксдо 3 через кс1, татор 15 подключается к входу элемент .0 сВЯзи. 13 растюЦ 3 й БО Врсмени ко; От Генератора 16 через элементы 10 и 6 связи нос, цст ца Вход блока 2 цифровой индикации глубины погружения, где )собразуетсЯ Б .чо, и по,Зстс 5 НЗ ерВый вход блока 5 выбора зоны. В этом блокеР 15 1 Ы И КОД С Р 3 В и И 13 с СТС 51 С. 3 3 Д д 1 1 Ы М И иг)одцыми глубинами срабатывания цробоОт 60 энико 3у чсГм ц ири ы зоны д.51 13 ы - ГботкР :и Гн 3,Ов3 13,си я, информации О сО ГСРЫХ:ССТУГЗЕ С. 0,ОКЗ .1 ИС.ХО;1 НЫХ ;нных. ПО рез льтзтям .равнения 6,ОК Выбора зоць; Вы,;зст единичный разрешаю- ПРИ И С ИЦ с 1 Л Ц с 0;1 0 1 3 ф С) ,) 1 И ,) 0 Б 3 1 И 51 У ПГП.ЯЮШИХ СИГЦЗ,)ОБ, Р 1:СМ ЭДЦСВПС)СРЦО 33,СЕТСЯ ПОЯ 13 ЛЕУЕ ПОВТОГНЬХ ОЯЗГСПЗ -ющих сигналов до тех лор, пока код генератора 16 не возрастет до величины, соответствующей следующей зоне дешифрации.С блока 3 формирования управляющий сигнал через элементы 6 и 10 связи поступает на блок 11 приема управляющих сигналов логружаемого герметичного контейнера 8 и через механизм9 закрывания крышек обеспечивает срабатывание первого пробоотборника 18. ОГенератор 16 кодов продолжает выдавать нарастающий код на блок 2 цифровой индикации глубины погружения. В блоке 5 выбора зоны производится сравнение глубины погружения со следующими набранными в блоке 4 исходных данных глубинами сраба тывания пробоотборников 18, что вызывает закрытие крышек остальных пробоотборников 18. При этом оператор имеет возможность наблюдать по табло блока 2 цифровой индикации глубины погружения за глу бинами срабатывания пробоотборников и работоспособностью устройства в целом. Перед зондированием устройство с помощью командного 7 и приемного 17 блоков переключения режимов переводится в рабочий режим. При этом генератор 16 кодов отключается а датчик 9 давления подключается к входу элемента 10 связи.Работа устройства в режиме зондирования с использованием кабельной линии связи происходит аналогично режиму функциональ. 30 ного контроля. Информация о глубине погружения в этом случае поступает от датчика 9 давления. Устройство для авоматического отбора проб воды может работать по кабельной З 5 лицин 20 связи и в режиме ручного управления, При этом пробоотборники 8 закрываются на различных глубинах по команде, подаваемой оператором. Глубина погружения герметичного контейнера 8 определяется 40 оператором по блоку 2 цифровой индикации глубины погружения. 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 входу блока цифровой индикации глубины погружения, связанному выходом с вторым входом блока выбора зоны, погружаемый герметичный контейнер с датчиком давления, элементом связи и с последовательно соединенными приемником кодов программы, блоком памяти программы, блоком программного формирования управляющих сигналов, второй выход которого соединен с вторым входом блока памяти программы, и блоком приема управляющих сигналов, соединенным вторым входом с первым выходом элемента связи, подключенного вторым выходом к первому входу приемника кодов программы, и пробоотборники, механизмы закрывания крышек которых подключены к соответствующим выходам блока приема управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности отбора проб воды и сокращения времени на подготовку к зондированию, надводный блок управления снабжен командным блоком переключения режимов, подключенным к соответствующему входу элемента связи, а погружаемый герметичный контейнер дополнительно содержит приемный блок переключения режимов, вход которого подключен к третьему выходу элемента связи, генератор кодов и коммутатор, соединенный первым входом с выходом приемного блока переключения режимов, вторым входом - с генератором кодов, а третьим входом - с датчиком давления, при этом первый, второй и третий выходы коммутатора подключены соответственно к элементу связи, второму входу приемника кодов программы и к второму входу блока программного формирования уп равляющих сигналов.1249380 КАФ ХАМ Редакто Заказ 4 113035, Млиал ППП Н. Бобкова7/43ВНИИ Составитель Н. Ро Техред И . Верес Тираж 778 Государственного к елам изобретений и сква, Ж - 35, Раушс Патент, г. Ужгоро санникова Коррсктор А. Тяско Годписное митета СССРоткрытийая наб., д. 4/5ул. Проектная, 4