Автономна якірна буйкова станція

Реферат: Винахід належить до морської техніки, конкретно до конструювання буйкових комплексів, станцій, буїв та інших подібних пристроїв, призначених для роботи в морях і океанах. Автономна якірна буйкова станція, до складу якої входить притоплений заякорений буй для збирання даних з буйрепом і кабель-тросом, у центральній частині ходового кінця якого підвішений баласт, а корінне рознімання введене у поверхневий радіобуй, а також механізм зміни запасу плавучості. Суть винаходу полягає в тому, що буйреп за допомогою циліндричних поплавків утримується у вертикальному положенні, а кабель-трос прокладений уздовж буйрепа, поплавків і закріплений на верхньому з них. Баласт виконаний у вигляді порожнього герметичного контейнера з сильфоном, а механізм зміни запасу плавучості установлений у внутрішній порожнині герметичного контейнера і виконаний у вигляді ходового гвинта, зблокованого з кришкою сильфона та приводом електродвигуна. Технічний результат винаходу полягає у зменшенні затрат електроенергії під час експлуатації станції. UA 100343 C2 (12) UA 100343 C2 UA 100343 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до морської техніки, конкретно до засобів висвітлення підводної обстановки в заданому районі моря чи океану. Відома "Якірна підводна станція" (патент України № 87059, МПК B63B 22/00, 2009 рік), яка складається з апаратурного відсіку, герметичних контейнерів (гільз), прикріплених до апаратурного відсіку по його сполучниковій поверхні за допомогою болтів. Верхня кришка кожного герметичного контейнера зафіксована за допомогою стрічки, один кінець якої закріплений в апаратурному відсіку. Механізм відділення виконаний у вигляді циліндра і пружинного штока. Нижні кришки герметичних контейнерів зафіксовані за допомогою накладок. Між верхніми і нижніми кришками в герметичних контейнерах встановлені радіобуї, які фіксуються за допомогою пружин. Кількість герметичних контейнерів з розміщеними в них радіобуями визначається тактичними вимогами, що пред'являються до станції. Верхні і нижні кришки обладнані кільцями ущільнювачів. Між апаратурним відсіком і герметичним відсіком встановлені кронштейни (стояки), за допомогою яких закріплена гідроакустична антена. До герметичного відсіку прикріплений буйреп, на кінці якого закріплений якір. Пристрій працює таким чином. Після приводнення підводної станції та її заглиблення якір встановлюється на дні. За допомогою буйрепа станція утримується на заданій глибині. Станція починає збирання і обробку гідроакустичної інформації, яка потім передається на радіобуй. У потрібний момент до сигналу гідроакустичної антени, який по кабелю надходить в апаратурний відсік, за допомогою плати управління спрацьовує механізм відокремлення. Шток під дією пружини звільняє кінець стрічки, яка утримує кришку, і кришка відкидається. Під дією гідростатичного тиску за рахунок різниці діаметрів верхньої і нижньої кришок на останню діє зусилля більше, ніж на верхню. За рахунок різниці зусиль, а також під дією пружини радіобуй виштовхується з герметичного контейнера. За рахунок позитивної плавучості радіобуй виринає на поверхню і встановлюється у робоче положення для передачі інформації на берегові пости. Кожен сеанс передачі інформації на береговий пост супроводжується втратою (самоліквідацією) радіобуя, що не економічно, неефективно і призводить до забруднення навколишнього середовища. Відомі "Якірні буйкові станції" (А.С. СССР № 1062111, 1983 рік і № 1076350, 1984 рік, МПК В63В 21/52) до складу яких входять притоплені заякорені платформи і періодично спливаючі на поверхню води радіобуї. Під час спливання радіобуя буйреп, що з'єднує його з платформою, змотується з робочих органів приводу переміщення радіобуя, а при зануренні - намотується. Буйрепи, задіяні на робочі органи приводів переміщення радіобуїв, у процесі експлуатації піддаються впливу циклічних навантажень, які приводять до руйнування деталей. Вони мають низькі значення відношення міцності до ваги, чутливі до корозії, а також піддаються нахльостуванням, що обумовлює їхню низьку надійність. Прототипом запропонованого винаходу є "Бетонічно хитний буй" (див. патент США № 3936895 за 1975 рік), що складається із притопленого буя, який тримається у такому положенні за допомогою буйрепа та якоря, і хитного поверхневого буя між положенням на поверхні води і зануреним під воду положенням. Поверхневий буй за допомогою хитного каната з'єднаний з притопленим буєм. До хитного каната, між його кінцями, прикріплений вантаж для обмеження величини хитання. Вантаж і поверхневий буй зв'язані за допомогою хитного каната, утворюють розгойдуючу урівноважену систему, що має від'ємну плавучість. Поверхневий буй обладнаний пневматичним пристроєм для зміни його запасу плавучості. Збільшення запасу плавучості здійснюється надуванням еластичної оболонки в притопленому положенні. Зменшення запасу плавучості здійснюється витравлюванням повітря із оболонки в атмосферу в надводному положенні. Таким чином, поверхневий буй періодично випливає на поверхню води для передачі інформації. Збільшення запасу плавучості поверхневого буя, що знаходиться в притопленому положенні, відбувається з подоланням гідростатичного тиску навколишньої води. Чим глибше знаходиться поверхневий буй, тим більше енергії необхідно витратити для надування еластичної оболонки. Це призводить до необхідності резервування у корпусі поверхневого буя великих ємностей для джерел стиснутого повітря, що істотно збільшує його масо-габаритні характеристики і, таким чином, збільшує затрати енергії на здійснення спливання. Крім того, суттєвою перешкодою приведенню поверхневого буя у робоче положення є протидія силам плавучості сил ваги, що діє з боку вагомого каната, що також збільшує затрати енергії на здійснення спливання. Таким чином, істотним недоліком буя такої конструкції є високі енергетичні затрати під час експлуатації станції. В основу винаходу поставлена задача зниження енергозатрат під час експлуатації станції. 1 UA 100343 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішується шляхом того, що автономна якірна буйкова станція, яка складається із притопленого заякореного буя для збирання даних з буйрепом і кабель-тросом, у центральній частині ходового кінця якого підвішений баласт, а корінне рознімання введене у поверхневий радіобуй, а також механізму зміни запасу плавучості, відрізняється тим, що буйреп за допомогою циліндричних поплавків утримується у вертикальному положенні, а кабель-трос прокладений вздовж буйрепа, поплавків і закріплений на верхньому з них, баласт виконаний у вигляді порожнього герметичного контейнера з сильфоном, а механізм зміни запасу плавучості установлений у внутрішній порожнині герметичного контейнера і виконаний у вигляді ходового гвинта, зблокованого з кришкою сильфона і приводом електродвигуна. Суть винаходу пояснюється кресленнями: на фіг. 1 представлена автономно-циклічна якірна буйкова станція у робочому положенні та динаміка переходу поверхневого радіобуя із положення збирання даних у положення передачі інформації на берегові пости, загальний вигляд; на фіг. 2 зображено виносний елемент баласту при максимальній водотоннажності сильфона - радіобуй знаходиться на поверхні води; на фіг. 3 представлено виносний елемент баласту при мінімальній водотоннажності сильфона - радіобуй знаходиться у притопленому положенні. Автономна якірна буйкова станція складається із буя 1 для збирання даних (гідрологічні датчики, приймачі акустичних сигналів) і апаратурного буя 2 з блоком живлення, які зблоковані між собою зі стояками 3 і за допомогою штанг 4 закріплені на нижньому циліндричному поплавку 5, який входить до складу гірлянди поплавків 5 утримання буйрепа 6 і кабель-троса 7 у вертикальному положенні. Буйреп 6 за допомогою ланцюгів 8 скріплений з якорями 9, а кабельтрос 7 закріплений на верхньому притопленому циліндричному поплавку 10 гірлянди. В центральній частині ходового кінця 11 кабель-троса 7, забезпеченого плавучими елементами 12 для придания йому нейтральної плавучості, підвішений порожній герметичний контейнер 13, а корінне рознімання14 герметично введене у корпус плавучого радіобуя 15. Комунікація апаратурних блоків радіобуя 15 і порожнього герметичного контейнера 13 здійснюється за допомогою кабеля 16 з розніманням 17. Кабель 16 принайтований до ходового кінця 11 кабель-троса 7 нитковим бандажем 18, а порожній герметичний контейнер 13 - за допомогою фала 19, заведеного на кнехт 20. Герметична порожнина контейнера 13 утворюється установкою сильфона 21 з кришкою 22 і заглушкою 23 на фланці 24. У внутрішній порожнині герметичного контейнера 13 на шпангоуті 25 встановлений електродвигун 26 і редуктор 27 з ходовим гвинтом 28, жорстко скріпленим з кришкою 22 сильфона 21. У торці порожнього контейнера 13 установлена герметизуюча заглушка 29, на якій змонтовані блок живлення 30 і електронний командний блок 31. У заглушку 29 герметично введене рознімання 17 кабеля 16, яке за допомогою джгута 32 комутує з блоком живлення 30 і електронним командним блоком 31, команди на включення електродвигуна 26 здійснюються через джгут 33. Другий торець порожнього контейнера 13 закриває водопроникна кришка 34 і, таким чином, порожнина 35, у якій розміщений сильфон 21, є водотоннажною. Заглушка 29 і водопроникна кришка 34 виконані обтічними і жорстко скріплені з контейнером 13 стрічками 36. В робочому положенні буй для збирання даних з гідрологічними датчиками або з приймачами акустичних сигналів і апаратурний буй з блоком живлення знаходиться у заякореному положенні на глибині і не піддається впливу гідродинамічних навантажень з боку кабель-троса обумовлених хвилюванням на поверхні. Ця обставина дозволяє істотно продовжити термін експлуатації автономно-циклічної якірної буйкової станції і, таким чином, знизити енергозатрати її експлуатації. В режимі збирання інформації поверхневий радіобуй знаходиться у притопленому положенні. Це здійснюється роботою механізму зміни запасу плавучості, який придає мінімальні габарити сильфону, водотоннажна порожнина максимально заповнена водою, і, таким чином, порожній герметичний контейнер виконує функцію баласту. Для передачі інформації на береговий пост по команді механізм зміни запасу плавучості збільшує габарити сильфона, із водотоннажної порожнини витісняється деякий об'єм води, внаслідок цього плавучість порожнього герметичного контейнера збільшується, і поверхневий радіобуй спливає на поверхню води. Максимальні зміни об'єму сильфона, а, отже, і плавучості порожнього герметичного контейнера, забезпечуються мінімальними переміщеннями ходового гвинта механізму зміни запасу плавучості, що приводить до мінімізації затрат електроенергії під час експлуатації станції. 2 UA 100343 C2 5 10 15 20 Традиційно механізми зміни запасу плавучості в буйкових станціях подібного призначення розміщують у поверхневому періодично спливаючому на поверхню води радіобуї. Ця обставина приводить до значного збільшення його масо-габаритних характеристик, що тягне за собою значні витрати електроенергії, і є неекономічним і неефективним. В цій пропозиції як баласт використовується сукупність комплектуючих механізму зміни запасу плавучості - електродвигун, блок живлення, електронний командний блок, редуктор. У режимі збирання інформації набір комплектуючих механізму зміни запасу плавучості є баластом і виконує свою безпосередню функцію - притоплення поверхневого радіобуя. Приведення ж автономної якірної буйкової станції в режим передачі інформації на берегові пости здійснюється спрацюванням механізму зміни запасу плавучості, що приводить до трансформації баласту в плавучий елемент і спливанню радіобуя на поверхню води. В основу винаходу було поставлена задача зниження енергозатрат під час експлуатації станції. Поставлена задача вирішена виконанням баласту у вигляді порожнього герметичного контейнера з сильфоном і розміщеним всередині цього механізму зміни запасу плавучості і, таким чином, у повторно-короткотерміновому режимі, впливом ходового гвинта приводу електродвигуна на сильфон, здійснювати трансформацію баласту в плавучий елемент і навпаки. Ця обставина дає можливість циклічно здійснювати спливання і занурення поверхневого радіобуя. Таке технічне рішення приводить до мінімізації витрат електроенергії під час експлуатації автономної якірної буйкової станції. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 Автономна якірна буйкова станція, до складу якої входить притоплений заякорений буй для збирання даних з буйрепом і кабель-тросом, у центральній частині ходового кінця якого підвішений баласт, а корінне рознімання введене у поверхневий радіобуй, а також механізм зміни запасу плавучості, яка відрізняється тим, що буйреп містить циліндричні поплавки, за допомогою яких він утримується у вертикальному положенні, а кабель-трос прокладений уздовж буйрепа та поплавків і закріплений на верхньому з них, при цьому баласт виконаний у вигляді порожнього герметичного контейнера з сильфоном, а механізм зміни запасу плавучості установлений у внутрішній порожнині герметичного контейнера і виконаний у вигляді ходового гвинта, зблокованого з кришкою сильфона і приводом електродвигуна. 3 UA 100343 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4