Самовсплывающий термоградиентограф

 

1. САМОВСПЛЬГОАЮЩИЙ ТЕРМОГРАДИЕНТОГРАФ , включающий блок датчиков с регистратором и цилиндрический зонд, длина которого по меньшей мере в десять раз больше диаметра, соединенный с приборным контейнером регистратора , причем датчики распреде-лены по всей длине цилиндрического зонда, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения производительности труда при глубоководных измерениях тепловых потоков, он снабжен поплавком, балластом и размыкателем балласта, а также содержит тягу и размыкатель тяги, посредством которых зонд соединен с поплавком, часовой переключатель рода работы. закрепленный на поплавке, и силовую пружину, охватывающую зонд и закрепленную на его верхней части, выполнен-, ной в виде пробки, а. балласт имеет осевое отверстие и также надет на зонд с возможностью свободного перемещения вдоль него до упора с пробкой, при этом силовая пружина опирается снизу на балласт и зафиксировала в сжатом положении размыкателем балласта , посредством которого балласт крепится к зонду, тяга прикреплена к разъему электрической цепи в верхней его части на размыкателе тяги с возможностью замыкания этой цепи при с наличии силы растяжения, причем электрический разъем снабжен упругим элементом, установленным с возможностью размыкания цепи и имеющим упругую силу, меньшую силы всплытия поплавка , а часовой переключатель установлен с возможностью,последовательного включения размыкателя балласта и размыкателя тяги. 2. Термоградиентограф по п. 1 отличающийся тем, что пробка .зонда выполнена в,виде СО 4 буферного накопителя, трос которого Соединяет пробку с тягой, причем О размыкатель балласта фиксирует в исходном положении верхнюю часть троса с возможшэстью его освобождения при срабатывании размыкателя балласта .

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Sm OV 0 «

К °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-«««=Фи ««

° «

° «

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3540445/18-25 (22) 01.12.82 (46) 23. 04.84. Бюл. - 15 (72) Е.В.Вержбицкий, Е.А.Контарь, .

Б.Н.Шеин и П.П.Шиловский (71) Институт океанологии им . П П.Ширшова (53) 550.83(088.8) (56) 1. Шехватов Б.В. и др. Измерители .геотермического градиента типа ТГД. — "Океанология", т. Х1У, N., 1974, с. 725-727 .

2. Вержбицкий Е.В. и др. Многоканальный термоградиентограф.

"Океанология", т. ХУШ, M., 1978, с ° 1101-1106 (прототип), (54) (57) 1. САМОВСПЛЫВАЮЩИЙ ТЕРМОГРАДИЕНТОГРАФ, включающий блок дагчиков с регистратором и цилиндрический зонд, длина которого по меньшей мере в десять раз больше диаметра, соединенный с приборным контейнером регистратора, причем датчики распределены по всей длине цилиндрического зонда, отличающийся . тем, что, с целью повышения производительности труда при глубоководных измерениях тепловых потоков, он снабжен поплавком, балластом и размыкателем балласта, а также содержит тягу и размыкатель тяги, посредством которых зонд соединен с поплавком, часовой переключатель рода работы, „„SU„„1087946 A закрепленный на поплавке, и силовую пружину, охватывающую зонд и закрепленную на его верхней части, выполненной в виде пробки, а. балласт имеет осевое отверстие и также надет на зонд с возможностью свободного перемещения вдоль него до упора с пробкой, при этом силовая пружина опирается снизу на балласт и зафиксироваыа в сжатом положении размыкателем балласта, посредством которого балласт крепится к зонду, тяга прикреплена к разъему электрической цепи в верхней его части на размыкателе тяги с возможностью замыкания этой цепи при р е наличии силы растяжения, причем электрический разъем снабжен упругим элементом, установленным с возможностью размыкания цепи и имеющим упругую силу, меньшую силы всплытия поплавка, а часовой переключатель уста- новлен с возможностью, последовательного включения раэмыкателя балласта и размыкателя тяги.

2. Термоградиентограф по и. 1, отличающийся тем, что пробка зонда выполнена в,виде буферного накопителя, трос которого соединяет пробку с тягой, причем размыкатель балласта фиксирует в исходном положении верхнюю часть тро са с возможностью его освобождения при срабатывании размыкателя балласта.

1 10879

Изобретение относится к оборудованию и приборам для геофизических исследований дна Мирового океана и может быть использовано при измерении теплового потока через дно глу5 боководных акваторий.

Известен термоградиентограф

ТГТ-68, включающий два датчика, закрепленные на тонком штыре или на мерение вертикального геотермического градиента этим прибором производится путем заглубления его в осадочную толщу (13.

Основной недостаток устройства за- 15 ключается в том, что он не дает возможности из-за малого числа датчиков проследить изменение температурного градиента с глубиной и, следовательно, оценить такой важный искажающий гра диент фактор, как колебание придонной температуры.

Наиболее близким к изобретению является многоканальный термоградиентограф МТГ, содержащий блок датчиков с регистратором и цилиндрический зонд, длина которого по меньшей мере в десять раз больше диаметра, соединенный с приборным контейнером регистратора, яричем датчики в нем распределены по всей длине зонда. Электронный блок устройства размещен в герметичном контейнере, который кре.пится на малой геологической трубе.

В качестве датчиков используются термисторы "2 3.

Основной недостаток прототипа saключается в его низкой надежности при использовании с дрейфующего судна, так как при выполаживании многокилометрового троса возможно преждевре-о. о 40 менное выдергивание зонда (щупа) из донных осадков или поломка его..

Недостатком является также низкая производительность глубоководных измерений, так как на сматываиие и на. наматывание многокилометрового троса .уходит иного времени (при глубине океана 5-6 км — 3 или больше часов).

Указанные недостатки снижают эффективность глубоководных измерений тепло-. 50 потока в целом.

Целью изобретения является повышение производительности труда при глубоководных измерениях тепловых потоков 55

Указанная цель достигается тем, что в самовсплывающий термоградиентограф, включакиций блок датчиков с

На фиг. 1 представлен термогра-. диентограф, общий вид; на фиг. 2 - . узел размыкателя тяги, разрез; на фиг: 3 — кинематическая схема работы, термоградиентографа.

Самовсплывающий термоградиентограф (фиг. 1) состоит из поплавка

1 с устройством для поиска и обнаружения всплывшего прибора на поверхности океана, например уголкового пассивного отражателя 2, жестко соединенного с приборным контейнером . регистратора 3, внутри которого помещены электрически связанные между собой регистратор, часовой переключатель рода работы и источники геологической грунтовой трубке. Из46 2 регистратором и цилиндрический зонд, длина которого по меньшей мере в десять раз больше диаметра, соединенный с приборным контейнером регистратора, причем датчики распределены по всей длине цилиндрического зонда, снабжен поплавком, балластом и размыкателем балласта, а также содержит тягу и размыкатель тяги, посредством которых зонд соединен с поплавком, часовой переключатель рода работы, закрепленный на поплавке, и силовую пружину, охватывающую зонд и закрепленную на его верхней части, выполненной в виде пробки, а балласт имеет осевое отверстие, охва-, тывает зонд и выполнен с возможностью свободного перемещения вдоль него до упора с пробкой, при этом силовая пружина опирается снизу на балласт и зафиксирована в сжатом положении размыкателем балласта, посредством которого балласт крепится к зонду, тяга прикреплена сверху к разъему электрической цепи при наличии силы растяжения, причем элект . рический разъем снабжен упругим элементом, установленным с возможностью размыкания цепи и имеющим упругую силу, меньшую силы всплытия поплавка, а часовой переключатель установлен с возможностью последовательного включения раэмыкателя балласта и размыкателя тяги.

Кроме того, пробка зонда самовсплывающего зонда выполнена в виде буферного накопителя троса, соединяющего пробку с .тягой, причем .размыкатель балласта фиксирует в исходном положении верхнюю часть троса с возможностью ег0 освобождения при срабатывании размыкателя балласта.

3 10 питания (не показаны) . Цилиндрический зонд 4, длина которого по меньшей мере в 10 раз больше диаметра, имеет в верхней части коническую пробку 5, которая посредством тяги 6 соединена с раэмыкателем тя ги 7, закрепленным на нижнем конце приборного контейнера. Балласт 8 надет на зонд с возможностью свободного перемещения вдоль него до упора с пробкой воронкообразного гнезда 9.

Внутри центральной части осевого отверстия 10 переменного сечения балласта помещена силовая пружина 11, которая внизу опирается на выступ указанного осевого отверстия 10, а вверху закреплена на пробке и зафиксирована в сжатом положении посредством размыкателя балласта, вы. нолненного в виде болта 12, проведенного через радиальные отверстия пробки воронкообразного ее гнезда, зафиксированного пироболтом !3 и зажимающего размыкающую пружину 14. Пи. роболт соединен кабелем 15 с часовым переключателем рода работы, с которым имеет электрическую связь также термопара 16 (или блок датчиков, распределенных по всей длине зонда) с кольцевыми выводами на поверхности зонда и термический элемент 17, совмещенный с измерителем темпера-. туры, который помещен между кольцевыми выводами термопары или отдельных датчиков. Размыкатель тяги (фиг. 2) имеет. корпус 18 со сквозными отверстиями 19 и осевым отверстием, через которое пропущен с возможностью свободного перемещения ,вдоль оси шток 20, снабженный в верхней части электропроводящей перемычкой 21 и жестко соединенный в нижней части с исполнительным механизмом 22 (например, взрыв-болтом), соединенным с тягой.. К внутренней части корпуса прикреплены посредством изоляторов 23 и 24 соответствен но упругий элемент, подтягивающий вверх электропроводящую перемычку с силой, меньшей силы положитель" ной плавучести поплавка, и контакты

25 электрической цепи 26 размыкателя тяги, которая через гермоввод

27 соединена с часовым переключателем, а через гермоввод 28 — с исполнительным механизмом. Нижний то- рец корпуса соединен с верхним торцом исполнительного механизма по-средством резинового кожуха 29, за87946 4 полненного, например, трансформаторным маслом 30 так же, как и сообщающийся с ним посредством сквозных отверстий внутренний объем корпуса размыкателя тяги.

На кинематической схеме (фиг.3) работы термоградиентографа представлены фазы свободного погружения в водной толще 31, внедрения в донные осад1б ки 32, измерения 33, начала всплытия 34, собственно свободного всплыти.. 35 и всплытия в аварийной ситуации 36.

Устройство работает следующим об15 разом.

На борту судна-носителя часовой переключатель устанавливают с задержкой выполнения первой команды, достаточной для достижения прибором дна

2п океана и его выхода в рабочий режим.

После установки часового переключателя термоградиентограф выносят за борт, освобождают от грузоподьемного средства и прибор начинает

25 свободное погружение в родной толще нод действием отрицательной плавучести балласта 8. Внедрение цилиндрического зонда 4 s донные отложения происходит благодаря силе инерции.

Через расчетное время, достаточное для исключения влияния переходных тепловых процессов, посредством срабатывания часового переключателя с определенными временными интервала35 ми производится подключение к регистратору блока датчиков (или термопары 16), подключение к источнику питания термического элемента 17 с дискретными замерами его темпера4О туры во время и/или после нагревания, подключение к источнику питания пироболта 13, подключение к источнику питания размыкателя тяги 7.

В результате выполнения первых

45 двух операций производится реГHGTpG ция геофизических данных (измерение геотермических параметров донных отложений), необходимых для последующего определения градиента темпера50 туры и теплопроводности верхней части осадочного чехла.

В результате выполнения третьей операции пироболт 13 перебивает стопорный болт 12, который выдергивается посредством размыкающей пружины 14 из радиальных отверстий пробки

5 и гнезда 9, после чего силовая пружина 11 толкает зонд 4 вверх относительно балласта 8, который в данный

5 1087946 момент играет роль опорной плиты, после чего, зонд 4 в1,кодит из соприкосновения с грунтом с последующим подъемом на дневную поверхность за счет положительной плавучести поплавка 1. 5

В результате выполнения четвертой операции размыкатель тяги 7 срабатывает только в том случае, когда сила натяжения тяги 6 больше полоBHHblIcHJIbl положительной плавучести поплавка 1. Так как гидродинамическое сопротивление зонда 4 при всплытии термоградиентографа значительно меньше„ то срабатывание размыкателя IS тяги 7 возможно лишь при заклинивании зонда 4 или отказе размыкателя балласта, т.е. посредством размыкателя тяги 7 осуществляется аварийное всплытие прибора. 20

Всплывший термоградиентограф обнаруживают с помощью, например, радиолокатора и уголкового отражателя 2, вылавливают и поднимают на борт судна-носителя, где зарегистрированная информация обрабатывается и анализируется .

При работе с данным термоградиентографом отпадает потребность в многокилометровом тросе, что резко (в

3-4 раза) повышает производительность глубоководных измерений, так как возможна одновременная работа с несколькими приборами. Экономический эффект от внедрения предложенного устройства оценен в 120 тыс.руб. и может быть увеличен при массовом использовании самовсплывающих термоградиентографов, например, при работе по многоугольнику. В сравнении с базовым объектом предложенный термоградиентограф позволяет также существенно повысить качество глубоководных измерений.

Фиг.1

108794Ü

21

Л

Фиг.2

21

О

1087946

Заказ 2667/43 Тираж 711

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Э. Волконский

Редактор С. Лыжова Техред В. алекорей Корректор О, Билак,