Буксируемая установка для исследования донных грунтов М.К.Сукача Советский патент 1991 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к устройствам для исследования параметров грунтов в натурных условиях и может быть использовано для разведки полезных ископаемых на дне морей и океанов.

Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 изображена схема буксируемой установки для исследования донных грунтов в подвешенном (исходном) положении; на фИ1.2 - то же, при опрокидывании

установки (в крайнем неустойчивом положении).

Установка состоит из несущей рамы 1. установленной на двух опорах 2. выполненных в виде вертикальных пластин. К раме 1 при помощи параллелограммной подвески 3 шарнирно прикреплен с возможностью регулирования г,л вучести поддон 4. На поддоне 4 установлены с возможностью демонтажа рабочие органы 5 и блок контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) 6. Между несущей рамой 1 и параллелограммной подвеской 3 установлен датчик 7 заглубю

00

CJ Гь

ления опор в грунт, В верхней части несущей рамы 1 подвижно закреплен флюгер 8.

Установка снабжена узлом подвески для крепления ее к буксировочному кабель- тросу 9, на котором усыновлен датчик 10 усилия. Узел подвески состоит из коромысла 11 и двух роликов 12, установленных на его концах с возможностью свободного качения по двум направляющим. Нзправлчю- щие закреплены в вертикальной плоскости по краям передней части рамы 1 и выполнены в виде дуги 13 окружности с углом 0 6. я/2 Цент р вращения направляющих дуг 13 смещен назад по ходу движения установки и вверх относительно ее центра тяжести Установка снабжена набором балластных грузов (не показаны), koso- рые перед ее спуском устанавливают на поддон 4. В верхнем положении ролики 12 ограничены упором 14, установленным на раме 1.

Буксируемая установка для слрдова- ния донных грунтов работает следующим образом.

Перед погружением установки на дно акватории производят предварительные исследования свойств грунта. Затем на под дон 4 устанавливают балластные грузы а соответствии с несущей способностью грунта в данном районе акватории и тарируют датчики, Установку подвешивают кабель- тросом 9 к подводному аппарату, буксируе мому над дном на высоте нескольких метров. При спуске и одновременном буксировании установки флюгер 8 удерживает ее за счет гидродинамических сил избегающего потока воды. В момент касания установки с дном, кабель-трос 9 ослабляется, и узел подвески (коромысло 11 с роликами 12, катящимися по направляющим дугам 13) опускается в нижнее положение. Далее, при натяжении троса 9 установку буксируют за судном. Если по какой-либо причине установку не удалось установить на дне в рабочем положении или она опрокинулась на склоне, то ее поднимают наддном. При этом узел подвески обеспечивает возврат установки в исходное (горизонтальное) состояние из любого положения. Затем ее снова опускают на дно и буксируют за судном. При появлении локальных препятствий на пути рабочих opiaHoa 5 во время буксировки установки по дну, их работоспособность обеспечивается тем, что поддон 4 благодаря пэраллелограммной подвеске 3 поднимается над донной поверхностью (относительно опор 2) под действием вертикальной составляющей силы, превышающей максимально допустимую величину, т е. вес поддона 4 в воде

Сигналы измерительных датчиков регистрируют на автономном носителе (например, цифровом магнитофоне) блока КИА 6 или передают по кабель-тросу 9 на судовую

ЭВМ.

В подвешенном положении при опускании установка занимает горизонтальное по ложение (фиг 1). Здесь вес рамы 1 (с дугами 13), опор 2, поддона 4 и полный пес установки обозначены соответственно Рр, Р0, Рп Ру; Ор, 00, Оп, Оу - центры тяжести соогвет ствующих частей и всей установки в цепом Г - сила натяжения подвески установки; N нормальная сила, действующая на упор 14

рамы; R - радиус направляющих дуг 13, г радиус роликоь 12. ЬИчало прямоугольных координатных осей ОХ, ОУ совмещено с центром вращения О дуг 13, при этом ось ОН направлена верг/и -яьно. х и |у - величины

смещения гентрз вращения дуг 13 относительно центра тяжести устройства Оу; IN - плечо действия силы N. При опрокидывании установка занимает крайнее неустойчивое положение (фиг.2). Здесь, кроме указанных

выше обозначений, р, I0, In - величины смещения центров тяжести рамы 1, опор 2 и поддона 4 относительно начала координатных осей ОХ, ОУ (центра вращения дуг 13). Упор 14 установлен на раме 1 таким

образом, что при подвешенной установке вектор силы Т натяжения ее подвески направлен вертикально и проходит через центр тяжести установки.

Верхний предел утла а направляющей

дуги 13 обусловлен максимальным приближением центра вращения дуги 13 к центру тяжести установки при котором она в подвешенном состоянии занимает горизонтальнос положение. Угол a arccos (фиг.1) и при у -rQ его значение приближается к л/2 Превышение значения о

7Г

ведет к нецелесообразности конструкции подвески установки и возможной ориентации ее при постановке на грунт в противоположное рабочему направление (назад по ходу движения установки). Нижний предел угла а 0 определен из условия обеспечения устойчивости установки и возврата ее в исходное положение при опрокидывании, а также конструктивных соображений и гид родинамических свойств установки при ее буксировании в воде.

Расширение функциональных возможностей достигается благодаря с ябильно у горизонтальному положению установки в подвешенном состоянии Это позволяет при опускании ее из дно я качестве рабочих

органов 5 применять пенетрометры и штампы для стандартных испытаний грунта, а при подъеме установки измерять липкость (прилипаемость) донного грунта в момент отрыва поддона 4 от дна.

Формула изобретения Буксируемая установка для исследования донных грунтов, включающая несущую раму, установленную на опорах и снабженную поддоном, шарнирно закрепленными на ней с помощью параллелограммной подвески, рабочие органы и блок контрольно- измерительной аппаратуры, установленные на поддоне, при этом подвеска снабжена датчиком заглубления опор а грунт, опоры выполнены в виде вертикальных пластин, а

0

5

установка связана с буксирным тросом че рез датчик тягового усилия, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы и расширения функциональных возможностей, несущая рама снабжена флюгером, двумя направляющими, установленными в вертикальной плоскости по краям передней части рамы, и коромыслом с двумя роликами, установленными с возможностью свободного качения по направляющим, причем направляющие выполнены в виде дуги окружности с углом 0 а л/2, центр которой смещен назад по ходу движения установки и вверх относительно ее центра тяжести.

Изобретение относится к устройствам для исследования параметров грунтов в натурных условиях и может быть использовано для разведки полезных ископаемых на дне морей и океанов. Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей. Буксируемая установка для исследования донных rpyi ов вктючает несущую раму, установленную на опорах и снабженную поддоном, игзрнирно закрепленным на ней при помо- параллелограммной подвески, рабочие с ргзны и блок контрольно-измерительной аппаратуры, установпенные на поддоне, при этом подвеска снабжена датчиком- заглубления опор в грунт, опоры выполнены в виде вертикальных пластин, а установка прикозплена к буксировочному тросу, на котором установлен датчик тягового усилия. На несущей раме установлен флюгер и узел подвески установки к буксировочному тросу, состоящий из коромысла и двух роликов, установленных на ею концах с возможностью свободного качения по двум направляющим, жестко закрепленным в вертикальной плоскости по краям передней части рамы и выполненным в виде дуги окружности, центр вращения которой смещен назад по ходу движения установки и вверх относительно ее центра тяжести. 2 ил. сл с

Фиг I

11

тЧ

Фиг. 2