Стабилизатор глубины погружения буксируемого в воде объекта

Стабилизатор глубины погружения буксируемого в воде объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И E <1ц воа9з2

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 09.01.73 (21)1876097/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано25.04.7833юллетень № 15 (45) Дата опубликования описания11.0 . ®. (52) М. Кл.

G 01 V 1/38

//В 63 В 21/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изосретений и открытий (53) УДК

550.838(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. В. Савельев и В. В. Адамский (71) Заявитель (54) СТАЬИЛИЗАТОР ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ БУКСИРУЕМОГО

В ВОДЕ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к подводным буксируемым устройствам, управляемым по глубине, преимущественно к технике дистанционного управления и стабилизации на заданной глубине буксируемых объектов, применяемых в сейсморазведке. При использовании букси- 5 руемых сейсмических кабелей применяются стабилизаторы, удерживающие их на заданной глубине.

Известны стабилизаторы глубины, в которых поддержание заданной глубины погружения буксируемого сейсмического кабеля обеспечивается автоматическим изменением гидродинамической силы несущей поверхности (руля) стабилизатора (1) . В качестве автомата глубины используется гидростатический регулятор прямого действия. Горизонт буксировки i5 задается изменением давления газа в рабочей камере гидростатического регулятора..

Известно также устройство, содержащее корпус с гидростатическим регулятором прямого действия, выполненным в виде воздушной камеры с мембраной, чувствительной к гидростатическому давлению и взаимодействующей с рулем глубины (2) .

Для изменения глубины буксирования аппарата установлена система дистанционного автоматического управления глубиной погру- 2р

2 жения, состоящая из эластичного баллона с запасом газа под наружным давлением, соединенного клапаном с полостью воздушной камеры. Устройство, задающее глубину буксирования с дешифратором, и датчик глубины соединены с дискриминатором, который вырабатывает сигнал ошибки и с помощью усилителя мощности управляет электродвигателем, вал которого соединен с рулем глубины и клапаном. Электродвигатель открывает клапан и поворачивает руль, в результате чего аппарат меняет глубину и под действием изменяющегося гидростатического давления газ перетекает из эластичного баллона в воздушную камеру при погружении или всплытии. При достижении заданной глубины электродвигатель возвращает руль в горизонтальное положение и перекрывает клапан.

Недостатками известного устройства являются крайне малый диапазон задаваемых глубин и переменная с глубиной погружения плавучесть. Давление газа в эластичном баллоне равно атмосферному и, следовательно, при достижении глубины погружения в несколько метров весь газ переходит в рабочую камеру гидростата. Таким образом, с заглублением устройства уменьшается его объем при сохранении веса, т. е. уменьшается плавучесть.

603932

Это отрицательно сказывается на качестве стабилизации при рабочих скоростях буксировки в пределах 1 — 4 м/сек, так как эффективность несущей плоскости (руля) зависит от ее размеров и от скорости набегающего по» тока.

Цель изобретения — расширение диапазона задаваемых глубин при сохранении постоянного значения плавучести стабилизатора.

Это достигается тем, что в предлагаемом стабилизаторе баллон с запасом сжатого газа выполнен жестким, а мембраны подпружинены, причем датчик давления установлен внутри воздушной камеры.

На фиг. 1 схематически изображена компоновка узлов предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 — функциональная схема системы автоматического управления давлением (САУД) в воздушной камере гидростатического регулятора угла атаки.

Стабилизатор содержит гидростатический шток 1 с мембранами 2 и 3, рабочую и скоростную воздушные камеры 4 и 5, соединенные калиброванным отверстием 6, крыло 7, присоединенное к штоку 1 кулисой 8, и муфты — носовую 9 и кормовую для крепления на сейсмокосу (на чертежах не показана).

Система дистанционного управления глу- 2» биной погружения стабилизатора включает в себя САУД в воздушной камере, состоящую из датчика давления. 10 (например струнного), блока управления 11, электромагнитных впускного 12 и выпускного 13 клапанов, баллона 14 с запасом газа под высоким давлением, редуктора давления 15 и пружины 16 противодействия избыточному давлению газа в воздушной камере 4.

Выпускной клапан 13 соединен с устройством 17, препятствующим проникновению вла- з» ги внутрь воздушной камеры 4 при открытом клапане в режиме всплытия. Для предотвращения разрыва стабилизатора в случае неисправности клапанов 12 и 13 или редуктора 15 предусмотрены предохранительные клапаны 18 и 19. Стабилизатор соединеч с задатчиком глу40 бины погружения, находящимся на борту судна-буксировщика, кабелем 20. Блок управления 12 (см. фиг. 2) содержит преобразователь давления в электрическое напряжение 21, например частотный дискриминатор и фильтр 4» нижних частот, электронный элемент сравнения 22, релейный усилитель мощности 23 с зоной нечувствительности.

Устройство работает следующим образом, Перед спуском в воду баллон 15 содержит газ под давлением 200 †4 кГс/см, задатчик глубины выключен и давление в воздушной камере 4 равно атмосферному.

Элементы стабилизатора находятся в следующих положениях: клапаны 13 и 14 в нормально закрытом положении под действием своих пружин; шток 1 с .мембранами 2 и 3 перемешены пружиной-16 к корме стабилизатора до упора; крыло 7 в крайнем положении «всплытие», При работе в режиме погружения на задатчике устанавливают требуемую глубину. 6о

САУД газа в воздушной камере регулятора угла атаки с высоким быстродействием отрабатывает поступивший сигнал. В воздушной камере 4 устанавливается соответствующее заданной глубине давление газа, гидростатический регулятор прямого действия поворачивает крыло 7 и стабилизатор погружения на заданную глубину. При этом элементы стабилизатора работает следующим образом.

Напряжение задатчика сравнивается с сигналом обратной связи на электронном элементе сравнения 22 и их разность поступает на релейный усилитель мощности 23. Далее открывается нормально закрытый впускной электромагнитный клапан 12, например непрямого действия с сервоклапаном, и газ из баллона,высокого давления через редуктор 15 поступает в воздушную камеру. Датчик давления 10 с преобразователем давления в электрическое напряжение 21 подает сигнал, пропорциональный давлению в воздушной камере 4, и после сравнивания с выходным сигналом релейный усилитель 23 прекрашает подачу сигнала на электромагнит выпускного клапана и подача газа прекращается.

Под действием внутреннего давления, превышающего внешнее, шток 1 с мембранами 2 и 3, сжимая пружину 16, перемещается к носу стабилизатора, крыло 7 поворачивается до упора вниз (см. фиг. 1). При буксировании изменение угла атаки крыла приводит к изменению гидродинамической силы на крыле и к загЛублению стабилизатора.

При достижении заданной глубины мембраны 2 и 3 за- имамат среднее положение и стабилизатор начинает работать в режиме отработки случайных возмущений. С целью инвариантности САУД к отклонениям давления в воздушной камере 4 регулятора угла атаки в релейный усилитель 23 введена зона нечувствительности, Причем величина зоны нечувствительности подобрана с расчетом на максимальное изменение давления при перемещении мембран. В противном случае изменение объема воздушной камеры (2О/р от объема воздушной камеры в опытном образце) будет отрабатываться САУД, что приведет к расходу газа из баллона в режиме стабилизации. В связи с тем, что буксировка на заданной глубине длится по нескольку часов, питание САУД отключается. Работа стабилизатора не отличается от работы известного устройства, за исключением того, что в воздушной камере имеется малое избыточноедавление (03 кГс/см ), скомпенсированное пружиной. Отклонения глубины в режиме стабилизации у известного устройства составляют +- 0,5 м точность же

САУД на порядок выше за счет применения в опытном образце струнного датчика 10, интегральной схемы сравнения 22, электронного усилителя 23 и электромагнитного клапана непрямого действия 12 с сервоклапаном, требуюгцего малого усилия управления.

При работе на всплытие задают требуемую глубину и САУД начинает стравливать газ из воздушной .камеры 4 через выпускной электромагнитный клапан 13. Это возможно только

603932

Формула изобретения

zs з ю с iz is айаг ua danona гькгкега 5агеенея жиг.z при избыточном давлении газа, которое создается задатчиком, с одной стороны, и мембранами 2 и 3 с пружиной 17, с другой стороны.

При стравливании газа мембраны 2 и 3 перемещаются к корме стабилизатора, крыло 7 поворачивается и начинается всплытие. Проходное сечение выпускного клапана 13 больше впускного 12, так как перепад давлений между воздушной камерой и водой составляет небольшую величину (в образце 0,3 кГс/см ), определяемую жесткость пружины 16. Выпускной клапан 13 соединен с устройством 17, препятствующим проникновению влаги внутрь воздушной камеры 4. В опытном образце оно выполнено в виде сдвоенного обратного выпускного клапана, что позволяет удовлетворить повышенным требованиям к влажности 1Е газа.

Установка пружины 16 увеличивает надежность стабилизатора при аварийной разгерметизации воздушной камеры 4 и ее затапливании. Это происходит из-за перекладки крыла 7 на всплытие под деиствием пружины 16 и важ70 но в случае работы вблизи дна, т. е. потеря нулевой плавучести стабилизатора может привести к обрыву сейсмокосы.

Предохранительные клапаны 18 и 19 установлены на случай аварийного травления газа д из баллона высокого давления.

Используемые в настоягцее время в морской георазведке сейсмокосы имеют протяженность до 3000 м, что приводит к необходимости устанавливать от 6 до 10 стабилизаторов глу- 30 бины погружения. Подъем такой косы на борт корабля для изменения горизонта буксирования является длительной и трудоемкой опе6 рацией. Кроме того, если стабилизаторы имеют плавучесть, отличную от нейтральной, то нивозможна работа с сейсмокосой на малых скростях, при которых уровень помех минимальный.

Предлагаемый стабилизатор глубины погружения позволяет реализовать диапазон глубин до 1300 м и снизить в случае необходимости скорость буксировки до 1 узла.

Стабилизатор глубины погружения буксируемого в воде объекта, содержащий корпус с гидростатическим регулятором прямого действия, выполненным в виде воздушной камеры с мембранами, чувствительными к гидростатическом у давлению и взаимодействующими с рулем глубины, систему дистанционного автоматического управления глубиной погружения, состоящую из баллона с газом, датчика давления, клапанов и электрическую схему управления клапанами, отличающийся. тсм, что, с целью расширения диапазона задаваемых глубин при сохранении постоянного значения плавучести стабилизатора, баллон выполнен жестким, а мембраны подпружинены, причем датчик давления установлен внутри воздушной камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3375800,кл. 114 — 235, 02. 04. 67.

2. Патент США ¹ 3680520, кл. 113--235, 0 l .08. 72.

IIH HH ПИ Заказ 2063/37

Тираж 702 Подписнос

Фнаиаа ПГ1П «Патент>;, r. Ужгород, Уа. 11роектнан, 4