Подводная установка для отбора керна

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1002496 (21) 4701030/26 (22) 25.04.89 (46) 23,10.91. Бюл, % 39 (75) С.М. Мамаев (53) 543.053(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1002496, кл, Е 21 В 49/02, 1980. (54) ПОДВОДНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТБО-.

РА КЕРНА (57) Изобретение относится к установкам для инженерно-геологического бурения,,в частности к установкам для отбора керна с дна акватории. Цель изобретения — повышение эффективности и надежности работы.

Установка содержит основание, направляющую раму, установленную на ней с возможностью перемещения каретку, снабженную грунтозахватной трубой и привод ее внедрения в грунт. Привод выполнен в виде барабана с закрепленными на валу по обе его

Изобретение относится к установкам для инженерно-геологического бурения, в частности к установкам для отбора керна с дна акватории, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. М 1002496.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы.

На фиг. 1 изображена подводная установка для отбора керна, общий вид; на фиг.

2 — то же, вид сбоку (без буксирующего устройства и тормозных зонтов); на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 2; на фиг. 5 — разрез Б — Б на фиг. 3; на фиг. 6 — привод каретки, вид сверху; на фиг.

7 — то же, вид сбоку; на фиг. 8 — кинематиче. Ы 1686149 A2 (я)л Е 21 В 49/02, G 01 N 1/04. стороны 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 6, огибающих закрепленные на направляющей раме 2 нижние и верхние блоки 7.

1686149

Каретка 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 =-акреплены 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 2023. 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 части

5 направляющей рамы 2 прикреплены тормозные зонты 36, купол которых состоит из двух равных частей из жестксго материала с возможностью поворота на 90 . Раскрыо тие купола на заданной высоте от дна океа10 на осуществляется силовым гидроцилиндром 37, поршневое пространство которого сообщается через обратный клапан с дистанционной пружиной с окружающей средой (не показаны).

15 Для транспортировки установки на поверхность воды она снабжена буксирующим устройством 38, содержащим герметические контейнеры 39, в которых устанавливают электрические сериес-моторы 40 для

20 вращения вертикальных гребных винтов 41.

В сухом отсеке герметических контейнеров 39 укладывают аккумуляторные батареи 42, В электроцепь включен пусковой реостат 43 (фиг, 11), состоящий из герметич25 ного цилиндра 44 с двусторонним штоком

45, причем к штоку 45 на изоляторе прикреплен подвижный контакт-ползун 46, который последовательно выключает контакты 47 сопротивления. Цилиндр 44 за30 полняют трансформаторным маслом для противодействия гидростатическому давлению морских глубин, а для предотвращения движения вокруг оси двустороннего штока

45 к не, у крепят направляющий палзун 48, 35 а вне цилиндра — пружину 49 выключения, Для привода в действие пускового реостата

43 служйт толкатель 50, для выключения электродвигателей 40 на поверхности воды — выключатель 51, прикрепленный к подъем40 ному кольцу 52, последнее прикреплено к верхней подъемной траверсе 53 посредством подпружиненного стержня 54.

Пусковой реостат 43 устанавливают на основании 1 в районе центра с таким расче45 том, чтобы толкатель 50, прикрепленный к каретке 4, при приближении к нижней мертвой точке вошел в соприкосновение с двусторонним штоком 45 и осуществил запуск электродвигателей 40 гребных винтов 41.

50 Электроцепь и угол атаки гребных винтов 41 выполняют так, чтобы гребные винты вращались в разные стороны, но развивали одностороннюю тягу. Герметические контейнеры 39 крепят к лонжеронам 55, а

55 лонжероны — к корпусу 56. Установку для отбора керна кабель-канатом 57 крепят к нижней траверсе 58 буксирующего устройства 38.

Кроме того, к корпусу 56 крепят поплавки 59. которые придают незначительную по1686149 отложения, а верхние ветви гибких тяг 6, проходящих через верхние блоки, сматываются с барабанов 9, После того, как штоки

19 первых гидропневмоцилиндров 15 совер5 шат полный рабочий ход, вода через трубопровод 29 направляется в поршневую полость следующих гидропневмоцилиндров 16, продолжая вращение барабанов 9 в ту же сторону.

10 За полные рабочие хода двух первых гидропневмоцилиндров 15 и 16 грунтоносная труба 5 внедряется в донные отложения на полную свою длину. При совершении рейками рабочего хода они выходят из за15 цепления с шестернями на валу барабана 9, При внедрении грунтоносной трубы на нее действует реактивная сила со стороны грунта, которая должна преодолеваться весом установки. Но так как вес установки

20 значительно меньше реактивной силы, то реактивная сила, действующая на грунтоносную трубу 5,компенсируется за счет присоса к дну вакуум-стаканов 33.

Реактивная сйла на установкудействует

25. вверх, пытаясь оторвать ее от дна, но этому препятствует вакуум-стакан, так как при выдергивании их из грунта надо преодолеть гидростатическое давление морских глубин, Во время посадки на дно буксирующее

30 устройство 38 зависает над установкой за счет поплавков 59 (в это время гребные винты 41 не вращаются).

После внедрения трубы 5 в грунт толкатель 50, установленный на каретке 4, входит 40 во взаимодействие с двусторонним штоком

45 пускового реостата 43. При этом подается питание на электродвигатели 40, которые приводят во вращение гребные винты 41, обеспечивая тем самым тягу вверх, Одно45 временно каретка 4 поворачивает рычаг пробкового крана 35 в открытое положение, сообщая тем самым внутренние полости стаканов 33 с окружающей средой.

Этим ликвидируется эффект относи50 тельного вакуума, барабаны 9 начинают вращаться в обратном направлении, извлекая трубу 5 вместе с керном донных отложений из грунта. После извлечения трубы из грунта буксирующее устройство 38 начина55 ет поднимать установку к поверхности водоема. При достижении поверхности воды гребные 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 винты

41 останавливаются. ложительную плавучесть буксирующему устройству, Чтобы буксирующее устройство не перевернулось во время зависания над дном 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 к спуску на дно зубчатые рейки обоих приводов, кроме рейки 20, выводят из зацепления с шестернями, а грунтоносную трубу 5 устанавливают в крайнем верхнем положении.

В сухой отсек герметических контейнеров

39 укладывают аккумуляторные батареи 42, а мокрый отсек заполняют трансформаторным маслом для противодействия гидростатическому давлению морских глубин.

Электроцепь от аккумуляторных батарей 42 с электродвигателями 40 разомкнута пусковым реостатом 43, Купола тормозных зонтов 36 приводят в вертикальное положение, Обратные клапаны тормозных зонтов снабжают дистанционными пружинами (не показаны), 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 52 лебедкой установку опускают за борт судна, и она в свободном падении в толще воды движется к дну океана, кромке швеллера основания 1, чтобы он не опережал концы вакуум-стаканов. Во время погружения обратный клапан 28 контргрузом 32 закрыт, а гребные винты 41 совершают холостые обороты, При приближении к морскому дну раскрывается купол тормозных зонтов 36 и ус- тановка осуществляет мягкую посадку на дно океана. При этом в грунт дна за счет веса установки врезаются вакуум-стаканы

33, а морская вода из их полости через обратные клапаны 34 выжимается. Происходит их присасывание к дну. После этого контргруз 32 ложится на дно, ослабевает натяжение троса 31 и обратный клапан 28 открывается. Вода под гидростатическим давлением поступает через патрубки 27 в рабочие полости 24 первых гидроцилиндров 15. Поршни со штоками 19 пневмогидроцилиндров 15 с зубчатой рейкой 20 под давлением 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 на барабаны,и перемещают каретку 4 с грунтоносной трубой 5 вниз, внедряя ее в донные

На борту плавсредства трубу вынимают из направляющей рамы 2 и извлекают из

1б86149 нее пробу керна. Затем установку подгc)TBBливают к следующему циклу отбора керна.

Формула изобретения

Подводная установка для отбора керна по авт. св, N 1002496, отличающаяся тем, что, с целью повышения 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, закгеппенных на корпусе, направляющая рама снабжена тормозными зонтами, а основание— вакуумными присосками, выполненными в

5 виде перевернутых стаканов, снабженных обратными клапанами, при этом их внутренние полости сообщен ы между собой посредством трубопровода, снабженного патрубком с пробковым краном, установ10 пенным с возможностью взаимодействия с кареткой, 1б86149

1686149

1б86149

1686149

1686149

1686149

Соста в итегlb В. П ол я ко в

Техред M.Ìîðãåêòàë Корректор В.Гирняк редактор И,Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3584 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5