Подводная установка для отбора керна Советский патент 1983 года по МПК E21B7/136 E21B49/02 

Изобретение относится к установкам для шокенернонгеопогического бурения, в частности к установкам дпя отбора керна со дна акватории.

Известна установка для подводного отбора керна, состоящая из тр бчатсй сяюрной рамы с направляющими стойками, по KOTOpbiM перемещается каретка, связанная тросом с судовой лебедкой. Каретка снабжена механизмом заглубления грунтрзахватной трубки, действующим под действием воды, поступающей под напором по шлангу с судна 11 .

Недостатсяс данной установки состоит в зависимости механизма заглубления от судна, с которого подается водяной шланг.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является подводная установка для отбора керна, содержащая устанавливаемое на дно основание, направляющую раму, установленную на ней с возможностью перемещения каретку, снабженную грунтозахватной тру&ой с

жестко закрепленными к ней замкнутыми гибкими тягами, кинематически связанными с приводами

В этой установке заглубление и извлечение грунтозахватной трубки осуществляется совместным действием заглу- бителя, расположенного на каретке, и привода механизма перемещения каретки. Однако подача энергии для работы механизмов производится по кабелю с судна,

10 что вызывает необходимость постоянного нахождения суднд над установкой, что ограничивает применение установки при неблагоприятных для судна гидрометеорологических условиях, а также создает

15 расход энергии на работу установки.

Цель изобретения - снижение энергозатрат при работе установки за счет использования энергии окружакндей подводной среды.

20

Поставленная цель достигается тем, что в подводной установке для отбора керна, содержащей устанавливаемое на дно основание, направляющую раму, уста ноааенную на ней с возможностью переме« тения каретку, снабженную грунтозахват- ной т;;убкой с жестко закрепленными к ней замкнутыми гибкими тягами, кинемат чески связанными с приводами, привод вьпюлнен в виде барабана с закрепленным на валу по обе его стороны шестернями и гидропневмоцилньщров, причем поршневой шток каждого гидропневмоцилиндра на конце имеет зубчатую рейку для взаимодействия с шестерней барабана, поршневая полость одного гидропневмоцилиндра гидравлически связана с окружающей сре дои, а остальные гИдропневмоаилиндры гидравлически связаны меяоду собой с возможностью последовательного включения их в работу. На фиг. 1 изображена подводная ycTaji НОВ1Ш для отбора керна, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - привод каретки, вид в плане; на фиг. 5 - то же, вид сбоку; на фиг., 6 - кинематическая схема установки. 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 трубой 5. Каре ка жестко присоединяется к замкнутым ветвям гибких тяг 6, огибаюших закрепленные на направляющей раме нижние и верхние блоки 7. Каретка и грунтоносная труба имеют в диаметральной плоскости вьютупы 8, скользящие по пазам 3. Привод каждой ветви гибких тяг выполнен в виде барабана 9, закрепленного на валу 1О вместе с шестернями 11 14, которые закреплены по разным стор на,м барабана 9. В плоскости каждой шестерни расположены силовые гидропневмоцилиндры 15-18 соответственно, причем поршневые штоки 19 всех силовых г.идропневмоцилиндров на концах имеют зубчатые рейки 20-23. Поршневые полости 24 всех гидропневмоцилиндров заполняются водой под гидростатическим давлением, а штоковые полости 25 заполнены воз духом, который при сжатии агасумулируется в камерах сжатия 26, Гидропневмоцилиндр 15 соединяется через патрубок 27 и придонный обратны клапан 28 с окруя ающей вод5шой средой. Остальные гидропневмоцилиндры свя заны между собой гидравлическим трубо тцюводом 29 с возможностью последова1906 тельного включения их в работу после действия первого пускового гидропневмоцилиндра 15 в следующей очеред11ости гидропневмоцилиндров 16-18. Все гидропневмоцилтадры имеют венЬши ЗО для выброса жидксюти из поршневой полости. Через придонный обратный клапан 28 жидкость под гидростатическим давлением поступает одновременно в гидропневмоцилиндры обоих приводов. Придонный обратный клапан 28 управляется рычагом с подвешенным к нему на тросе 31 контргрузом 32. Под собственным весом контргруза 32, связанный с ним рычаг поддерживает обрат 1ый клапан в закрытом положении и препятствует попаданию воды в гидропневмоцилиндр 15. Спуск и подъем каретки с грунтозах- ватной трубой осуществляется прямым и обратным вращением барабана 9 привода, что достигается тем, что зубчатые рейки 20 и 21 первых двух гидропневМоцилиндров и зубчатые рейки 22. vi 2.3 двух других гидропневмоцилиндров входят в зацепление с шестернями 11-14 с разных сторон. Например, для левого по отношению к раме 2 привода (фиг. 2,5 и 6) рейки 20 и 21 входят в зацепление с шестерней снизу, а рейки 22 и 23 сверху. Кверху направляющей рамы ус-сановки закреплен трос 33 для спусКа и подъема установки с обслуживающего судна на дно и обратно. Установка работает следующим образом. При подготовке подводной установки к спуску на дно зубчатые рейки обоих приводов, кроме 20, выводятся из зацепления с шестернями. Грунтозахватная трубка 5 находится в крайнем верхнем положении, поддерживаемая гибкими тягами 6. Подводную установку судовой лебедкой на трос 33 опускают под воду. При приближении ко дну груз первым касается грунта, трос, связываклций его с обратным клапаном, ослабляется, в результате чего обратный клапан открывается, и вода под гидростатическим давлением поступает через патрубки 27 в рабочие полости 24 первых гидропневмоцилиндров 15. Поршневые штоки 19 с зубчатой рейкой 20 под давлением воды перемещаются прямолинейно в сторону шестерен 11, осуществляя вращение барабанов 9. При вращении барабанов в нижние ветви канатов 6, проходящих

через блоки 7, наматьгоаются на барабаны и пер иещают каретку с грунтозахватной трубкой вниз, внедряя ее в -то время, как верхние ветви канатов, проходящих нерез верхние блоки, разматыБаются с барабанов. После того, как поршневые штоки первых гидропневмоцилшадров совершают полный рабочий ход, жидкость через трубопровод 29 направляется в поршневую полость следующих гидропневмоцилшздров 16 прямогю действия, продолжая вращение барабанов 9 в ту же сторону. За полные рабочие хода двух первых гидропневмоцилиндров 15 и 16 грунтозаборная трубка внедряется в донный грунт на полную свою длину.

При дальнейшем поступлении жидкорти в гидропневмоцилиндры 17 и 18 рейки 22, а затем и рейки 23 входят с обрат ной стороны в зацепление с шестернями 13, а затем 14, что вызывает враш,ение барабана в обратном направлении, а следовательно, перемещение каретки с грунтозахватной трубкой вверх и извлечение ее из грунта. Во время перемещения порщ- ней в штоковь1Х полостях 25 гидропневмо цилиндров происходит сжатие воздуха до объема, ограниченного камерой сжатия 26. В случае чрезмерного сопротивления грунта внедрению грунтоносной трубки и превьш1ению критической нагрузки на гибких тягах, например, при наличии валунов или скальных пород нижние ветви гибких тяг 6 во избeжa}l c поломки станка отсоединяются от каретки. После окончания процесса заглубления и извлечения грунтозахватной трубки подводную установку поднимают наверх за трос 33. На судне снабжения, куда подйимакуг установку, зубчатые рейки возвращают в первоначальное исходное положение, а морскую воду из гидропневмоцилиндров выливают через вентили 30

Технико-экономическая эффективность заключается в экономии электроэнергии .благодаря использованию гидростатического давления воды.

Формула изобретения

Подводная устбшовка для отбора керна, содержащая устанавливаемое на дно основание, направляющую раму, установленную на ней с возможностью перемещения каретку, снабженную грунтозахватной трубкой с жестко закрепленными к ней зам1шутыми гибкими тягами, кинематически связанными с приводами, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат за счет использования энергии окружающей подводной среды, привод выполнен в виде, барабана с закрепленными на валу по обе его стороны шестернями и гидропневмоцилиндров, причем поршневой шток кансдохх гидропневмоцил1шдра на конце имеет зубчатую рейку для взаимодействия с шестерней барабана, поршневая полость одного гидропневмоцилиндра гидравлически связана с окружающей средой, а остальные гидропневмоцилиндры гидравлически связаны между собой с возможностью последовательного включения их в работу.

Источники информещии, принятые во внимание при экспертизе

1.Шелковников И. Г. и Лукошков А. В Технические средства подводного разведочного бурения и опробования. Л., Ленинградский университет, 1979, с, 137138.

2.Шелковников И. Г. и Лукошков А. В Технические средства .подводного разведочного бурения и опробования. Л., Ленинградский университет, 1979, с. 143144 (прототип).

zv/.«/

-7