УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛЯРНОГО ОТБОРА ВОДЫ С КОНТРОЛИРУЕМЫХ ГЛУБИН ОКЕАНА

Настоящее предлагаемое изобретение относится к морской технике и может быть использовано для подъема глубинных вод на поверхность с целью комплексного изучения их физических и химических свойств.

Известен океанический насос, использующий для подъема глубинной морской воды энергию поверхностных морских волн [1]. Устройство состоит из цилиндра с поршнем, жестко связанным посредством штока с поплавковым элементом, и трубы, прикрепленной к нижнему штуцеру, нижний конец которой опускается на заданную глубину. Насос крепится к плавучей платформе или устанавливается на якорь. На поршне и в трубе по глубине располагаются перепускные клапаны, состоящие из эластичной мембраны, перекрывающей перепускные отверстия в поршне или на диске перепускного клапана. Конструкцию дополняют ограничители хода штока и поршня.

Известное устройство позволяет поднимать на поверхность глубинную воду с исследуемого объекта для анализа радиоактивности и других целей. Недостатком украинского патента является его постоянное присутствие на поверхности и в связи с этим возможность его разрушения при штормовой погоде.

Известно устройство для стационарного отбора воды в придонном слое, состоящее из армированного шланга, верхний конец которого закреплен на плавучести, а нижний - на водозаборной камере и с помощью балластного груза установлен на исследуемой глубине, при этом армированный шланг соединен с гибким шлангом в месте расположения плавучести [2].

Данное устройство также имеет недостатки, которые заключаются в сложности установки водозаборной камеры в месте исследования, низкой надежности его работы и невозможности забора воды на любой глубине.

Целью настоящего предложения является увеличение надежности работы устройства и расширение его технических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящим из армированного шланга, верхний конец которого закреплен на плавучести и соединен с гибким шлангом, а нижний - на водозаборной камере и с помощью балластного груза установлен на исследуемой глубине, наверху плавучести установлен трубчатый вертлюг, который соединен с гибким шлангом, конец которого закреплен на лебедке, установленной внизу поплавка, и соединен с осевой муфтой вращения, переходящей в опорный патрубок, выведенный наверх поплавка. Кроме того, привод лебедки имеет управляемую защелку и электрически соединен с гидроакустическим командным блоком, при этом командный блок и привод лебедки имеют различные источники питания.

Перечисленные отличия связаны с поставленной целью следующим образом: Соединение армированного шланга на плавучести через вертлюг с гибким шлангом, намотанным на лебедке, закрепленной на поплавке и управляемой по гидроакустическому сигналу, позволяет избавиться от присутствия поверхностных элементов водозабора и тем самым избавиться от разрушительного воздействия штормовых волн на работоспособность устройства. Различные источники питания на привод лебедки и командный блок с защелкой позволяют после долгого времени нахождения устройства в точке забора воды надежно отделять поплавок от плавучести, с целью доступа патрубка забора глубинных вод судну контроля. Энергия для операции контроля обеспечивается только срабатыванием защелки лебедки. Патрубок забора доставляется на поверхность работой поплавка.

Возможность практической реализации.

На фиг.1 показано устройство для регулярного отбора воды с контролируемых глубин океана. Оно содержит водозаборную камеру 1, армированный шланг 2, накидную гайку 3, крепящую армированный шланг на плавучасти 4, трубчатый вертлюг 5, позволяющий не скручиваться гибкому шлангу 6, намотанному на лебедке 7, закрепленной на поплавке 8 при вращении последнего. Лебедка вращается приводом 9, электрически соединенным с гидроакустическим командным блоком 10. Привод имеет управляемую защелку (на чертеже не показана), которая разрешает вращение лебедки только в сторону намотки гибкого шлага 6. Противоположная сторона лебедки 7 соединена через муфту вращения 11 с опорным патрубком 12, выведенным наверх поплавка 8 и механически закрывающимся (для предотвращения засорения) пробкой 13. Наверху поплавка, для его подъема на борт судна, закреплена петля 14. Помимо упомянутых элементов конструкции на чертеже показан исследуемый объект 15, находящийся на дне 16.

На фиг.2, иллюстрирующей применение устройства в океане, дополнительно показаны: рабочее судно 17, находящееся на морской поверхности 18, с лоцманским портом 19, через который на борт судна вносится уже упомянутый поплавок 8 на гибком шланге 6.

Применение устройства в океане осуществляется следующим образом. В намеченной точке контроля (глубина известна) на тросе опускают балластный груз (на чертежах не показаны). На нужной глубине (откуда намечается отбор воды) к тросу привязывается заборная камера и далее происходит синхронный спуск балласта и камеры 1 на армированном шланге 2. Не достигая дна, за 20-30 м до него, трос закрепляют на армированном шланге и на борту судна формируют накидную гайку 3, которую привинчивают к плавучести 4. Плавучесть уже соединена (через вертлюг 5) с гибким шлангом 6, намотанным на лебедке 7, длина которого превышает оставшиеся до дна метры в 2-3 раза. Этой длины должно хватить в дальнейшем для подъема поплавка 8 на борт и спуск его ниже ватерлинии внутри судна. Плавучесть 4 выносится за борт вместе с поплавком 8, трос с армированным шлангом стравливается за борт до достижения балластом дна. Дополнительно вытравливается 40-50 м троса и к нему привязывается сигнальный буй. Точка отбора воды сформирована.

Для проверки работы устройства подается гидроакустический сигнал, который вызывает отпускание защелки на приводе лебедки 7. Поплавок 8 в месте с лебедкой всплывают, гаком его цепляют за петлю 14, вносят через лоцпорт 19 внутрь судна 17 и опускают его ниже ватерлинии 18. К патрубку 12 подсоединяют небольшой компрессор разряжения, и вода, преодолев несколько десятков метров гибкого шланга 5, поступает на борт судна. Компрессор можно отсоединять, так как вода самотеком будет поступать на борт судна. При реальной скорости струи 1-2 м/с вода с глубины 5 км поступит уже через полчаса.

Послe отбора воды поплавок 8 выносится за борт, подается команда на включение лебедки и он опускается до плавучести 4. Устройство готово к следующему отбору.

Гидроакустический командный блок должен иметь ответчик, который при запросе с судна позволит четко фиксировать нахождение поплавка 8 и избежать запутывания троса сигнального буя и гибкого шланга 6 при всплытии поплавка. Для этого достаточно при подходе судна к точке отбора взять сигнальный буй на борт, противоположный нахождению плавучести с поплавком.

Современные источники питания позволяют гидроакустический канал держать работоспособным 1-2 года. За это время судно контроля определенно посетит точку отбора и при всплытии поплавка батареи будут заменены. Штормовая погода в точке установки устройства не повредит его. Маленький сигнальный буй не вызовет раскачки притопленной плавучести 4, т.к. она должна поддерживать вертикальность армированного шланга. Даже при его отрыве устройство сохранит работоспособность и современные средства навигации позволят его эксплуатировать сколь угодно долго.

Источники информации

1. Патент Украины №84713, регистр. 25.11.2008.

2. Патент России №2440561, регистр. 20.01.2012.