Стаціонарна буйкова станція

Реферат: Винахід належить до морської техніки. Стаціонарна буйкова станція містить герметичний апаратурний контейнер, з'єднаний за допомогою буйрепів з якірною системою і за допомогою ходового кінця кабель-троса, запасованого на ролики обойм поліспаста, із зондуючим радіобуєм і механізмом зміни положення зондуючого радіобуя з електромагнітними роз'єднувачами. Корінний кінець кабель-троса зблокований з зондуючим баластом. Обвідні ролики нижньої обойми поліспаста змонтовані на стрижнях-сердечниках електромагнітних роз'єднувачів механізму зміни положення зондуючого радіобуя. Гілки кабель-троса, що запасовані на обвідні ролики обойм поліспаста, розміщуються в кільцевому зазорі між корпусом герметичного апаратурного контейнера і додатковим циліндричним кожухом. Технічним результатом є підвищення надійності при зниженні енерговитрат UA 101770 C2 (12) UA 101770 C2 UA 101770 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до морської техніки і стосується конструювання буйкових комплексів, станцій, буїв та інших подібних пристроїв, призначених для роботи в океанах і морях. Відомий аналог "Якірна буйкова станція" (А.С. № 1076350, СРСР МПК В63В 22/18, 1984 року), до складу якої входить притоплена платформа, яка закріплена на якорі, і радіобуї, що періодично спливають на поверхню води. Під час спливання радіобуя, буйреп, що з'єднує його з платформою, змотується з робочих органів приводу переміщення радіобуя, а при зануренні намотується. Буйрепи, які запасовані на робочі органи приводів переміщення радіобуїв, у процесі експлуатації піддаються впливу циклічних навантажень, що призводять до втомних руйнувань. Вони мають низьке значення відношення міцності до ваги, чутливі до корозії, а також схильні до нахльостувань, що обумовлює їхню низьку надійність. Відомі аналоги "Автономно-циклічні носії" (див. Контарь Е.А. Самовсплывающие системы для геолого-геофизических исследований океана. - М.: Наука, 1984), які складаються з якоря, буйрепа, притопленого буя і розмикачів троса. Всередині притопленого буя поміщені приладовий контейнер, буферний накопичувач інформації і перемикач каналів. На поверхні буя кріпляться гідрофон і блоки доставки інформації, кожен з яких складається з мікрокорпусу, всередині якого розміщені реєстратор з носієм інформації. У верхній частині мікробуїв поміщені радіомаяки. Приладовий контейнер з'єднаний з буферним накопичувачем електричним ланцюгом. Буферний накопичувач, в свою чергу, з'єднаний електричним ланцюгом з перемикачем каналів, який електрично з'єднаний з розмикачами троса, гідрофоном, реєстраторами та розмикачами каналів. Під час надходження інформації по електричному ланцюгу з вимірювального приладового контейнера в буферний накопичувач в останньому відбувається ущільнення інформації та перетворення її у вихідну інформацію, яка по електричному ланцюгу надходить у перемикач каналів і далі - в реєстратор одного з мікробуїв. Спочатку перемикач каналів забезпечує передачу інформації на реєстратор першого блока доставки інформації, потім - другого і т. д. Під час зв'язку судна-носія з притопленим буєм станції за допомогою кодового сигналу першої модифікації, сигнал від гідрофона по електричному ланцюгу надходить у перемикач каналів і далі в розмикачі каналів, номера яких менше чи рівні номеру заповнюваного в даний момент блоку доставки інформації. Після цього зазначені розмикачі каналів спрацьовують і відповідні блоки доставки інформації піднімаються на поверхню води за допомогою виштовхуючої сили мікробуїв. Для здійснення відділення мікробуя від притопленого буя необхідно подолати силу гідростатичного тиску, що діє на площу зіткнення мікробуя з притопленим буєм. Чим глибше знаходиться притоплений буй, тим більше повинна бути виштовхуюча мікробуї сила, що досягається збільшенням їхньої плавучості. Після відділення мікробуя від притопленого буя необхідно герметизувати роз'єми електричного ланцюга, що здійснює передачу інформації з притопленого буя на мікробуй, це є складною технічною задачею і суттєво знижує надійність. Крім цього, кожен сеанс передачі інформації супроводжується втратою мікробуя, що не економічно. Відомий "Спливаючий буй" (А. С СРСР № 981085 МПК В63В 22/46, 1985 року), до складу якого входить герметичний корпус, якір і буйреп. Всередині герметичного корпусу розміщені електронна апаратура і блок управління, з'єднаний з газогенератором. У верхньому торці герметичного корпусу встановлений поплавок, а в нижньому - еластична оболонка, сполучена з газогенератором. До корпусу прикріплена U-подібна скоба, яка взаємодіє з римом якоря. Спливання герметичного корпусу на поверхню води здійснюється по команді. Блок управління підпалює газогенератор, газ, що виділився, заповнює еластичну оболонку, при цьому відбувається збільшення запасу плавучості герметичного корпусу і зміщення центру водотоннажності в сторону еластичної оболонки. Герметичний корпус розвертається, U-подібна скоба виходить із зачеплення з римом якоря і герметичний корпус спливає на поверхню води. Одним з недоліків пристроїв, що здійснюють спливання за рахунок підвищення центру водотоннажності спливаючого об'єкта, є великі витрати їхніх енергетичних ресурсів. Крім того, на запалювання газогенератора витрачається частина електроенергії із загальної системи енергозабезпечення буя. Виділення газу супроводжується підвищенням температури всередині герметичного корпусу, підвищена температура передається на його зовнішню поверхню і призводить до обгорання захисного покриття буя, що може стати причиною пожежі, а порушення захисного покриття може привести до швидкого руйнування корпусу під дією морської води, все це істотно знижує надійність буя. Відомий "Бентонічний буй, що коливається" (пат. США № 3936895, 1976), до складу якого входить притоплений буй, утримуваний у такому положенні за допомогою буйрепа і якоря, та поверхневий буй, що коливається між становищем на поверхні води і становищем із зануренням під воду. Поверхневий буй за допомогою каната, що коливається, з'єднаний з притопленим буєм. До каната, між його кінцями, прикріплений вантаж для обмеження величини 1 UA 101770 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 коливання. Вантаж та поверхневий буй, пов'язані за допомогою каната, що коливається, утворюють урівноважену систему, що коливається і має негативну плавучість. Поверхневий буй обладнаний пневматичним пристроєм для зміни його запасу плавучості. Збільшення запасу плавучості проводиться надуванням еластичної оболонки в притопленому положенні. Зменшення запасу плавучості проводиться випусканням повітря з оболонки в атмосферу в надводному положенні. Таким чином, поверхневий буй періодично спливає на поверхню води для передачі інформації. Збільшення запасу плавучості поверхневого буя, який знаходиться в притопленому положенні, відбувається з подоланням гідростатичного тиску навколишньої води. Чим глибше знаходиться поверхневий буй, тим більше енергії необхідно затратити на надування еластичної оболонки. Це призводить до необхідності резервування в корпусі поверхневого буя великих ємностей для джерел стисненого повітря, це істотно збільшує його вагогабаритні характеристики і, таким чином, збільшує витрати енергії на здійснення спливання. Крім того, суттєвою перешкодою приведення поверхневого буя у робоче положення є протидія силам плавучості сили ваги, що діє з боку вагомого каната, що також збільшує витрати енергії на здійснення спливання. Таким чином, істотним недоліком буя такої конструкції є високі енергетичні витрати під час роботи станції. Прототипом винаходу, що заявляється, є "Якірна буйкова станція" (А.С. № 1062111, СРСР МПК В63В 21/52, 1983), до складу якої входить герметичний апаратурний контейнер, з'єднаний за допомогою буйрепа з якорем і за допомогою кабель-троса з зондуючим радіобуєм, і механізм зміни положення зондуючого радіобуя. У внутрішній порожнині відкритої верхньої камери герметичного апаратурного контейнера встановлений поліспаст, що складається із двох обойм роликів. Нерухома обойма роликів встановлена у верхній частині відкритої камери, а рухома - в нижній його частиш і зблокована за допомогою тягового троса з барабаном лебідки механізму зміни положення зондуючого радіобуя. На верхньому торці відкритої камери встановлено зондуючий радіобуй, який у транспортному положенні зблокований з нею за допомогою стрічки із замком роз'єднувачем. Кабель-трос, що введений у зондуючий радіобуй, запасовано на ролики обойм поліспасту та введено в кабельну коробку герметичного контейнера. Після ставлення буйкової станції на якір та установки герметичного апаратурного контейнера на заданій глибині спрацьовує замок-роз'єднувач і відстрілюється стрічка зондуючого радіобуя. Після цього по команді електромагнітна муфта лебідки знімає стопор з барабана і зондуючий радіобуй під дією позитивної плавучості спливає на поверхню води. Кабель-трос, що огинає ролики поліспаста, передає зусилля спливаючого буя на обойми і переміщує рухому обойму вгору, при цьому тяговий трос змотується з барабана лебідки, що вільно обертається, а кабель-трос витравлюється. У період спливання зондуючий радіобуй проводить реєстрацію параметрів навколишнього середовища (температура, солоність, прозорість, щільність тощо) і передає з поверхні води зібрану інформацію по радіолінії на берегові пости. Після закінчення сеансу передачі інформації спрацьовує електромагнітна муфта, що зчленовує барабан з приводом лебідки, і тяговий трос, намотуючись на барабан, переміщує рухому обойму поліспасту вниз, при цьому зондуючий радіобуй протоплюється і встановлюється на торець відкритої камери. У такому положенні зондуючий радіобуй перебуває до наступного сеансу вимірювання параметрів навколишнього середовища і передачі інформації на берегові пости. Кабель-трос, що запасований на робочі органи приводу переміщення зондуючого радіобуя рухома і нерухома обойми поліспаста, в процесі експлуатації піддається впливу циклічних навантажень, які виникають при спливанні або зануренні радіобуя, це призводить до втомних руйнувань. Він має низьке значення відношення міцності до ваги, чутливий до корозії, а також схильний до нахльостування, що зумовлює його низьку надійність. Крім того, окрім подачі малопотужного сигналу на команду спрацьовування електромагнітної муфти, значна частина електроенергії із загальної системи енергозабезпечення буйкової станції витрачається на роботу механізму зміни положення зондуючого радіобуя - лебідку. Ця обставина істотно знижує тривалість перебування станції в робочому стані, а отже, і її надійність. В основу винаходу поставлена задача підвищення надійності і удосконалення працездатності стаціонарної буйкової станції. Поставлена задача вирішується шляхом того, що стаціонарна буйкова станція, до складу якої входить герметичний апаратурний контейнер, з'єднаний за допомогою буйрепів з якірною системою і за допомогою ходового кінця кабельтроса, запасованого на ролики обойм поліспаста, із зондуючим радіобуєм і механізмом зміни 2 UA 101770 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 положення зондуючого радіобуя з електромагнітними роз'єднувачами, який відрізняється тим, що корінний кінець кабель-троса зблокований із зондуючим баластом, а обвідні ролики нижньої обойми поліспаста змонтовані на стрижнях-сердечниках електромагнітних роз'єднувачів механізму зміни положення зондуючого радіобуя, при цьому гілки кабель-троса запасовані на обвідні ролики обойм поліспаста і розміщуються у кільцевому зазорі між корпусом герметичного апаратурного контейнера та додатковим циліндричним кожухом. Суть винаходу пояснюється кресленнями: - на фіг. 1 - схематично зображена стаціонарна буйкова станція у транспортному положенні без якірної системи, загальний вид; - на фіг. 2 - вигляд зверху А-А, на якому зображено положення роликів обойм поліспаста по твірній корпусу герметичного апаратурного контейнера; - на фіг. 3 - розріз Б-Б, на якому представлено положення складових частин електромагнітного роз'єднувача і роликів нижньої обойми поліспаста в режимі очікування; - на фіг. 4 - те саме у момент спрацьовування електромагнітного роз'єднувача і спливання зондуючого радіобуя; - на фіг. 5 - схематично зображено положення зондуючого радіобуя, зондуючого баласту і обойм поліспаста; - на фіг. 6 - те саме у момент спрацьовування електромагнітного роз'єднувача і спливання зондуючого радіобуя; - на фіг. 7 - те саме у момент знаходження зондуючого радіобуя на поверхні води і передачі інформації на береговий пост; - на фіг. 8 - те саме у момент занурення зондуючого баласту і зондуючого радіобуя; - на фіг. 9 - те саме в режимі очікування; - на фіг. 10 - представлена стаціонарна буйкова станція в робочому положенні. Стаціонарна буйкова станція складається з герметичного апаратурного контейнера 1, усередині якого розміщена електронна апаратура 2. За допомогою підстави 3 герметичний контейнер 1 пов'язаний з якірною системою, що складається з якорів 4, буйрепів 5 і підтримуючих плавучостей 6. У внутрішній порожнині герметичного апаратурного контейнера 1, у нижній його частині, по утворюючій корпусу, встановлені електромагнітні роз'єднувачі 7 механізму зміни положення зондуючого радіобуя, сердечники 8 яких є стрижнями обвідних роликів 9 нижньої обойми поліспаста. Обвідні ролики 9 верхньої обойми поліспаста стаціонарно встановлені з зовнішньої сторони корпуса герметичного апаратурного контейнера 1. На обвідні ролики 9 верхньої та нижньої обойм поліспаста запасований кабель-трос 10, до ходового кінця якого приєднаний зондуючий радіобуй 11 з датчиками 12 реєстрації параметрів навколишнього середовища (температура, солоність, прозорість, щільність тощо), а до корінного його кінця приєднаний зондуючий баласт 13 із аналогічними датчиками 12, при цьому кабель 10 навитий охоплюючими шлагами на корпус зондуючого баласту 13. Стабільне положення гілок кабелю 10 забезпечується циліндричним кожухом 14, закріпленим за допомогою болтів 15 до корпусу герметичного апаратурного контейнера 1 з утворенням кільцевого зазору між корпусом апаратурного контейнера 1 і кожухом 14, який оберігає кабельтрос 10 від механічних пошкоджень і виключає можливість заплутування і напусків. У режимі очікування герметичний апаратурний контейнер за допомогою якірної системи утримується на заданій глибині, зондуючий радіобуй 11 з датчиками 12 розташовується на його верхньому торці, а зондуючий баласт 13 з датчиками 12 зависає на кабель-тросІ 10 під його нижнім торцем. За командою (реалізація програми роботи станції) спрацьовує перший корінний електромагнітний роз'єднувач 7 нижньої обойми поліспаста. Стрижень-сердечник 8 з обвідним роликом 9 переміщуються у внутрішню порожнину роз'єднувача 7 і звільняють першу корінну гілку кабель-троса 10. Під дією позитивної плавучості зондуючого радіобуя 11 кабель-трос захоплюється вгору. Реєструючи датчиками 12 параметри навколишнього середовища, зондуючий радіобуй 11 спливає на поверхню води. Під дією сили тяжіння зондуючий баласт 13 з датчиками 12, тягнучи за собою гілки кабель-троса 10 і реєструючи параметри навколишнього середовища, занурюється на глибину, а після передачі на берегові пости інформації зондуючим радіобуєм 11, затягує і його під воду на верхній торець герметичного апаратурного контейнера 1. Після заданого програмою часу спрацьовує наступний електромагнітний роз'єднувач… Реалізація програми роботи стаціонарної буйкової станції здійснюється лише подачею циклічних малопотужних сигналів на спрацювання електромагнітних роз'єднувачів, а подальші 3 UA 101770 C2 5 10 15 дії елементів станції здійснюються в автоматичному режимі без витрат енергії, а тільки за рахунок їх конструктивного виконання. Компонування складових частин стаціонарної буйкової станції формує кільцевий зазор між корпусом герметичного апаратурного контейнера і додатковим циліндричним кожухом, що дає можливість надійного оберігання гілок кабель-троса, який запасований на обвідні ролики обойм поліспаста, від механічних пошкоджень та заплутування. Таким чином, сукупність конструктивних елементів стаціонарної буйкової станції, розміщення та взаємозв'язок між собою конструктивних елементів суттєво підвищує ефективність і надійність роботи станції в режимі збирання даних про стан навколишнього середовища та передачі їх на берегові пости в складних морських умовах, В основу винаходу була поставлена задача підвищення надійності, ефективності й удосконалення працездатності роботи стаціонарної буйкової станції. Поставлена задача вирішене шляхом: - зниження енерговитрат і, таким чином, збільшення терміну експлуатації станції; - надійним запобіганням механічним пошкодженням і заплутуванню гілок кабель-троса; - збільшенням обсягу зібраних даних про стан навколишнього середовища за рахунок зондуючого баласту з датчиками. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 Стаціонарна буйкова станція, до складу якої входить герметичний апаратурний контейнер, з'єднаний за допомогою буйрепів з якірною системою і за допомогою ходового кінця кабельтроса, запасованого на ролики обойм поліспаста, із зондуючим радіобуєм і механізмом зміни положення зондуючого радіобуя з електромагнітними роз'єднувачами, яка відрізняється тим, що корінний кінець кабель-троса зблокований з зондуючим баластом, а обвідні ролики нижньої обойми поліспаста змонтовані на стрижнях-сердечниках електромагнітних роз'єднувачів механізму зміни положення зондуючого радіобуя, при цьому гілки кабель-троса, що запасовані на обвідні ролики обойм поліспаста, розміщуються в кільцевому зазорі між корпусом герметичного апаратурного контейнера і додатковим циліндричним кожухом. 4 UA 101770 C2 5 UA 101770 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 6