УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИНЫ В ГРУНТЕ Советский патент 2009 года по МПК E02F5/18 

1. Устройство для проходки скважины в грунте, содержащее последовательно соединенные головной рабочий орган с конической поверхностью, головной расширитель с расположенным внутри электронагревателем, двигатель с цилиндрической спиралеобразной гофрированной поверхностью и расположенным внутри электронагревателем, хвостовой расширитель с расположенным внутри электронагревателем, причем двигатель, головной и хвостовой расширители выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, а также узел управления, содержащий блок датчиков формы и источник постоянного тока, выход которого соединен с сильноточными входами трех силовых ключей, при этом выходы трех силовых ключей являются соответствующими выходами узла управления, которые подключены к электродвигателям головного расширителя, двигателя и хвостового расширителя соответственно, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство снабжено хвостовым рабочим органом с конической поверхностью и поворотным узлом с цилиндрической гофрированной поверхностью, выполненным из материала, обладающего эффектом памяти формы, и включенным между двигателем и хвостовым расширителем, к которому присоединен хвостовой рабочий орган, причем поворотный узел, головной и хвостовой рабочие органы содержат по четыре соответствующие симметричные секции - верхнюю, левую, нижнюю и правую, образованные путем деления двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих через вершины головного и хвостового рабочих органов, внутри каждой секции головного и хвостового рабочих органов расположен датчик давления, внутри верхней, левой, нижней и правой секций поворотного узла расположены соответствующие электронагреватели, а узел управления снабжен четвертым, пятым, шестым и седьмым силовыми ключами, блоком датчиков давления, коммутатором поворотного узла, автоматом прокола и реверса, коммутатором автомата прокола и реверса, коммутатором питания головного расширителя, двигателя и хвостового расширителя, блоком контроля сигналов разрешения оператора, блоком задержки сигналов и установки начального состояния автоматов, автоматом маневра и блоков приоритета оператора, при этом выход источника питания подключен к сильноточным входам четвертого, пятого, шестого и седьмого силовых ключей, первый, пятый и шестой выходы которого соединены с шестым, седьмым и восьмым входами автомата маневра соответственно, первый и второй выходы автомата маневра подключены соответственно к пятому и шестому входам коммутатора автомата прокола и реверса, четыре выхода которого соединены с соответствующими входами коммутатора питания головного расширителя, двигателя и хвостового расширителя, третий и четвертый выходы коммутатора автомата прокола и реверса подключены также к соответствующим входам блока приоритета оператора, третий и четвертый выходы автомата маневра соединены соответственно с пятым входом коммутатора питания головного расширителя, двигателя и хвостового расширителя и четырнадцатым входом коммутатора поворотного узла, причем первый и второй входы блока контроля сигналов разрешения оператора являются соответственно первым - "Сигнал оператора разрешения прокола" и вторым - "Сигнал оператора разрешения реверса" входами узла управления, пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый и восемнадцатый входы коммутатора поворотного узла являются соответственно третьим - "Сигнал оператора поворота вверх", четвертым - "Сигнал оператора поворота влево", пятым - "Сигнал оператора поворота вниз" и шестым - "Сигнал оператора поворота вправо" входами узла управления, третий выход блока контроля сигналов разрешения оператора является четвертым выходом "Контроль сигналов разрешения оператора", узла управления, первые восемь выходов блока датчиков давления являются соответственно с пятого по двенадцатый выходами узла управления, а сильноточные выходы с четвертого по седьмой силовых ключей являются соответственно с тринадцатого и к первому входу блока датчиков формы, второй вход которого подключен к общей шине питания, три выхода коммутатора питания головного расширителя, двигателя и хвостового расширителя соединены с управляющими входами первого, второго и третьего силовых ключей соответственно, восемь выходов блока датчиков давления подключены к соответствующим входам коммутатора поворотного узла, четыре выхода которого соединены с управляющими входами четвертого, пятого, шестого и седьмого силовых ключей соответственно, первый и второй выходы блока контроля сигналов разрешения оператора подключены к соответствующим входам блока приоритета оператора, четыре выхода которого соединены с девятым, десятым, одиннадцатым и двенадцатым входами коммутатора поворотного узла, третий и четвертый выходы блока приоритета оператора подключены к первому и второму входам блока задержки сигналов и установки начального состояния автоматов, первые три выхода которого соединены с соответствующими входами автомата маневра, девятый выход блока датчиков давления и второй выход блока контроля приоритета оператора подключены к четвертому и пятому входам автомата маневра соответственно, второй выход коммутатора питания головного расширителя, двигателя и хвостового расширителя соединены с тринадцатым входом коммутатора поворотного узла, шесть выходов блока датчиков формы подключены к соответствующим входам автомата прокола и реверса, первые четыре выхода которого соединены с соответствующими входами коммутатора автомата прокола и реверса, четвертый выход блока задержки сигналов и установки начального состояния автоматов подключен к седьмому входу автомата прокола и реверса, по шестнадцатый выходами узла управления, подключенными к верхнему, левому, нижнему и правому электронагревателям поворотного узла.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля сигналов разрешения оператора содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два элемента И, при этом выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второй вход первого элемента И является первым входом блока, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второго элемента И является вторым входом блока, выходы первого и второго элементов И являются соответствующими выходами блока, а выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ является третьим выходом блока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок приоритета оператора содержит три элемента ИЛИ, четыре элемента И, элемент НЕ и RS-триггер, при этом выход первого элемента ИЛИ соединен непосредственно с первыми входами первого и второго элементов И и через элемент НЕ - с первыми входами третьего и четвертого элементов И, прямой выход RS-триггера подключен к второму входу третьего элемента И, инверсный выход RS-триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, выходы первого и третьего элементов И подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выходы второго и четвертого элементов И подключены соответственно к первому и второму входам третьего элемента ИЛИ, причем первый вход первого элемента ИЛИ и второй вход первого элемента И являются первым входом блока, второй вход первого элемента ИЛИ и второго элемента И является вторым входом блока, S- и R-входы RS-триггера являются соответственно третьим и четвертым входами блока, а выход первого элемента ИЛИ, элемента НЕ, второго и третьего элемента ИЛИ является соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходом блока приоритета оператора.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коммутатор поворотного узла содержит двадцать один элемент И и восемь элементов ИЛИ, при этом выходы с первого по четвертый элементов И соединены с первыми входами, а выходы с пятого по восьмой элементов И - с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ соответственно, выходы которых подключены соответственно к первому входу с девятого по двенадцатый элементов И, выходы которых соединены с первыми входами с пятого по восьмой элементов ИЛИ, выход с четырнадцатого по шестнадцатый элементов И соединен соответственно с вторым входом пятого, шестого и седьмого элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому входу с восемнадцатого по двадцатый элементов И, выход семнадцатого элемента И соединен с третьим входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу двадцать первого элемента И, причем первые входы первых восьми элементов И являются первыми восемью входами коммутатора, первые входы с четырнадцатого по семнадцатый элементов И являются девятым входом коммутатора, вторые входы с девятого по двенадцатый, а также первый вход тринадцатого элемента И являются десятым входом коммутатора, вторые входы с первого по четвертый элементов И являются одиннадцатым входом коммутатора, вторые входы с пятого по восьмой элементов И являются двенадцатым входом блока, вторые входы с восемнадцатого по двадцать первый элементов И являются тринадцатым входом коммутатора, вторые входы с тринадцатого по семнадцатый элементов И являются соответственно с четырнадцатого по восемнадцатый входами коммутатора, а выходы с восемнадцатого по двадцать первый элементов И являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами коммутатора.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок датчиков давления содержит восемь датчиков давления, восемь пороговых элементов и элемент И, при этом выходы датчиков давления соединены с входами соответствующих пороговых элементов, выходы первых четырех пороговых элементов соединены с соответствующими входами элемента И, выходы восьми пороговых элементов являются первыми восемью выходами блока, а выход элемента И является девятым выходом блока.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок задержки сигналов и установки начального состояния автоматов содержит четыре элемента И, четыре элемента НЕ, два элемента задержки и элемент ИЛИ, при этом выход первого элемента задержки соединен с входом первого элемента НЕ, выход второго элемента НЕ подключен к первому входу первого элемента И, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу второго элемента НЕ и к первому входу элемента ИЛИ, выход второго элемента задержки соединен с входом третьего элемента НЕ, выход четвертого элемента НЕ подключен к первому входу третьего элемента И, выход третьего элемента НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом четвертого элемента НЕ и с вторым входом элемента ИЛИ, вход первого элемента задержки, вторые входы первого и второго элементов И являются первым входом блока, вход второго элемента задержки и вторые входы третьего и четвертого элементов И являются вторым входом блока, выходы первого, третьего и второго элементов И, а также элемента ИЛИ являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что автомат маневра содержит шесть элементов И, четыре элемента ИЛИ, два элемента задержки, два элемента НЕ, два счетчика, два компаратора, два RS-триггера, два элемента памяти и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом выход первого элемента И соединен с S-входом первого RS-триггера, выход первого элемента ИЛИ подключен к R-входу первого RS-триггера и входу установки в нулевое состояние первого счетчика, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, выход второго элемента ИЛИ подключен к R-входу второго RS-триггера и входу установки в ненулевое состояние второго счетчика, выход второго элемента И соединен с входом второго счетчика, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, прямой выход первого RS-триггера соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, прямой выход второго RS-триггера соединен с первыми входами второго элемента И и четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инверсный выход второго RS-триггера соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены к вторым входам четвертого и третьего элементов ИЛИ соответственно, инверсный выход первого RS-триггера соединен с входом первого счетчика и вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход первого элемента памяти подключен к второму входу первого компаратора, выход которого соединен непосредственно с первым входом и через первый элемент НЕ и первый элемент задержки - с вторым входом пятого элемента И, выход которого подключен к S-входу второго RS-триггера и первому входу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента памяти соединен с вторым входом второго компаратора, выход которого подключен непосредственно к первому входу и через второй элемент НЕ и второй элемент задержки - к второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, третьи входы третьего и четвертого элементов И являются соответственно первым и вторым входами автомата, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ являются третьими входами автомата, первый и второй входы первого элемента И являются соответственно четвертым и пятым входами автомата, второй вход второго элемента И является шестым входом автомата, третий вход первого элемента И является седьмым входом автомата, четвертый вход первого и третий вход второго элементов И является восьмым входом автомата, а выходы четвертого и третьего элементов ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и прямой выход второго RS-триггера являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами автомата.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что автомат прокола и реверса содержит четыре элемента И, четыре элемента ИЛИ и три IK-триггера, при этом прямой выход первого IK-триггера соединен с первыми входами первых элементов И и ИЛИ, прямой выход второго IK-триггера подключен к первым входам вторых элементов И и ИЛИ, инверсный выход первого IK-триггера соединен с вторыми входами вторых элементов И и ИЛИ, а инверсный выход второго IK-триггера подключен к вторым входам первых элементов И и ИЛИ, выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход второго элемента И подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, а прямой выход третьего IK-триггера соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, причем I- и K-входы второго IK-триггера являются соответственно первым и вторым входами автомата, I- и K-входы третьего IK-триггера являются соответственно третьим и четвертым входами автомата, I- и K-входы первого IK-триггера являются соответственно пятым и шестым входами автомата, S-входы трех IK-триггеров являются седьмым входом автомата, а инверсный и прямой выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ, а также инверсные выходы первого и второго IK-триггеров являются соответственно с первого по шестой выходами автомата прокола и реверса.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коммутатор автомата прокола и реверса содержит шесть элементов И и два элемента ИЛИ, при этом выходы второго и пятого элементов И соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы третьего и шестого элементов И подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, причем первые входы второго и пятого элементов И являются первым входом коммутатора, первые входы третьего и шестого элементов И являются вторым входом коммутатора, первый вход первого элемента И является третьим входом коммутатора, первый вход четвертого элемента И является четвертым входом коммутатора, вторые входы первого, второго и третьего элементов И являются пятым входом коммутатора, вторые входы четвертого, пятого и шестого элементов И являются шестым входом коммутатора, а выходы первого и второго элементов ИЛИ, а также первого и четвертого элементов И являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами коммутатора автомата прокола и реверса.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коммутатор питания головного расширителя, двигателя и хвостового расширителя содержит два элемента И и элемент ИЛИ, при этом первые входы второго и первого элементов И, а также элемента ИЛИ являются первыми тремя входами коммутатора, второй вход элемента ИЛИ является четвертым входом коммутатора, вторые входы первого и второго элементов И являются пятым входом коммутатора, выходы первого элемента И, элемента ИЛИ и второго элемента И являются соответственно первым, вторым и третьим выходами коммутатора.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок датчиков формы содержит три двухпозиционных переключателя и три параллельно включенных делителя напряжения, каждый из которых состоит из цепочки четырех последовательно соединенных резисторов, при этом общая точка первого и второго резисторов соединена с первой, а общая точка третьего и четвертого резисторов - с второй клеммой первого двухпозиционного переключателя, общая точка пятого и шестого резисторов соединена с первой, а общая точка седьмого и восьмого резисторов - с второй клеммой второго двухпозиционного переключателя, общая точка девятого и десятого резисторов соединена с первой, а общая точка одиннадцатого и двенадцатого резисторов - с второй клеммой третьего двухпозиционного переключателя, общие точки второго и третьего, шестого и седьмого, десятого и одиннадцатого резисторов, а также общие клеммы трех двухпозиционных переключателей объединены между собой и являются первым входом блока, свободные концы первого, четвертого, пятого, восьмого, девятого и двенадцатого резисторов являются вторым входом блока, первая и вторая клеммы третьего двухпозиционного переключателя являются соответственно первым и вторым выходами блока, первая и вторая клеммы второго двухпозиционного переключателя являются соответственно третьим и четвертым выходами блока, а первая и вторая клеммы третьего двухпозиционного переключателя являются соответственно пятым и шестым выходами блока.