Устройство для определения акустических параметров грунта дна водоемов

Устройство для определения акустических параметров грунта дна водоемов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И-C А "- -Н И Е

ИЗОБРЕТЕН Ий

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii765769

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03,07.78 (21 ) 2637612/18-75

Э (51)М. КА. с присоединением заявки.%—

G 01 Ч 1/38

1ЪеударетееииыИ камитет

СССР

so делам изобретений и еткрытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.80. бюллетень Лт3Э

Дата опубликования описания 23.09 80 (53) УДК SS0..834 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. К. Тюпаев, А. И. Пестринский и В. Н. Нещерет

Научно-производственное объединение "Геофизика" (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ГРУНТА ДНА ВОДОЕМОВ

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности, к морской геофизике и может применяться при геоакустических исследованиях à морей, океанов, рек и озер.

Известно устройство для измерения парамет ров грунта в естественных условиях, содержа5 щее раму треугольной формы и жестко соединенные с нею зонды с акустическими нреобразователями и электровнбратором для заглубления зондов устройства в грунт, соединительные кабели с бортом судна (1).

Однако это устройство при исследованиях грунта дна водоемов на наклонных участках неустойчиво, часто опрокидывается вследствие смещения центра тяжести устройства за преде15 лы базы установки, а зонды внедряются в грунт неравномерно из-за возникновения опрокидывающего момента сил на устройство, при

Ю этом центр тяжести устройства расположен высоко от поверхности грунта дна, так как основная масса устройства принадлежит раме и электровибратору, прикрепленному к раме.

Известно также устройство для измерения параметров грунта в естественных условиях (2).

Это устройство содержит раму, пневмосистему, подвижный внедряемый зонд, электроакустические преобразователи (излучатель и приемник), кабель-трос для подъема и опускания, Устройство имеет те же недостатки, что и вышеописанное устройство.

11елью изобретения является повышение устойчивости установки при работе на наклонных участках грунта дна водоемов.

Это достигается тем, что устройство для определения акустических параметров грунта дна водоемов, содержащее раму, по меньшей мере, с одним зондом, включающим электроакустические преобразователи, и гидросистему с цилиндром и штоком, снабжено подвижной платформой с бортами, соединенной с рамой через гидроцилиндр, причем в бортах выполнены радиальные отверстия.

На фнг. 1 изображено устройство для определенйя акустических параметров грунта дна водоемов, общий вид; на фнг. 2 изображена донная установка и силы, действующие на нсе; на фиг. 3 — схема потоков воды при движении платформы вверх.

765769

Устройство содержит раму 1, соединенные с ней зоны 2, подвижную платформу 3, имеющую отверстия 4 на бортах 5 платформы, которая соединена с помощью штока 6 поршня 7 и цилиндра 8 с рамой 1, на которой расположен блок электронных и электромеханических . средств 9. С ним соединены кабель-трос 10 и шланги 11 гидро (пневмо) системы, последние соединены с рабочими полостями 12 и 13 цилиндра. Hemp тяжести установки меняет свое положение 0 и 0 в зависимости от положения платформы 3.

Устройство работает следующим образом.

С помощью кабель-троса 10 устройство опус. кают на дно водоема.

Подвижная платформа 3 находится в нижнем положении (фиг. 1), при этом центр тяжести установки находится в точке 0 на высоте Н; а базовое расстояние установки равно 2f. Устройство своими выступающими из-под платформы концами зондов 2 фиксируется на грунте и устанавливается на подвижной платформе.

Пусть устройство опустилось на грунт дна, имеющий угол наклона а к горизонтали (фиг. 1).

Критический угол наклона грунта, при котором установка принимает неустойчивое состояние, равен а (фиг. 2).

Гидросмесь высокого давления от гндронасоса, который может быть расположен в бло- 30 ке 9, по шлангам 11 поступает в рабочую полость 13 гидроцилиндра 8, Подача гидросмеси осуществляется импульсами (порциями) периодически. Под действием гидросмеси высокого давления поршень 7 вместе со штоком 6 втягивается в цилиндр 8. Шток 6 соединен с плат-. формой 3, которая движется к раме 1. Поскольку силы сопротивления движению в воде платформы 3 и рамы 1 не равны, так как площадь платформы намного больше площади рамы, а их геометрические формы различны, то зонды 2 внедряются в грунт, а платформа 3 прак. тически сохраняет свое геометрическое: положение относительно грунта дна. При этом силы, внедряющие зоны 2, направлены вдоль продоль- 4 ных осей зондов, поскольку продольная ось гидроцилиндра 8 параллельна продольным осям зондов 2. Внедрение зондов в грунт осуществляется перпендикулярно наклонной поверхности грунта дна.

Подача гидросмеси в рабочую полость цилмнд- ра импульсами обеспечивает некоторое переменное движение зондов и платформы, что облегчает внедрение зондов в грунт. Кроме того, при таком движении платформы 3 и рамы 1 с зондами 2 дополнительно используются силы, связанные с инерционностью рамы и платформы и изменениями кинематической энергии, окружающей установку жидкости.

4Для увеличения эффективной площади. платформы 3, она снабжена бортами 5 с радиальными отверстиями 4, При создании переменного движения платформы 3 в процессе внедрения зондов 2 поток воды а (фиг. 3) действует на платформу 3, часть воды (поток б) перетекает из области высокого давления над платформой 3 в область низкого давления под платформой 3. Перпендикулярно потоку О.через отверстия 4 вытекает поток в из области высокого давления над платформой 3. Поток в "сбивает" поток а и удлиняя его путь, тем самым увеличивает эффективную площадь платформы 3.

Для извлечения зондов 2 из грунта, гйдросмесь высокого давления подается в рабочую полость 12 гидроцнлнндров 8 аналогично процессу при внедрении зондов. При этом поршень 7 вместе со штоком 6 перемещается вниз, а рама 1 перемещаясь вверх, извлекает зонды

2 из грунта.

Устойчивость установки повышается эа счет того, что при наличии подвижной платформы центр тяжести установки снижается, например, с точки 0 в точку 0 при нахождении платформы в нижнем положении (фиг. 1, 2) и силы, внедряющие зонцы в грунт, направлены вдоль продольных осей зондов 2.

Пример. Пусть установка весом P без подвижной платформы имеет центр тяжести в точке 15 на высоте Н> и базовое. расстояние 2f

Установка при этом имеет критический угол наклона а (когда нормаль к горизонтали проходит через центр тяжести U и точку соприкосновения зонда 2 и поверхности грунта), а опрокидывающий установку момент силы М =

--- Р Н (фиг. 2).

На той же установке с тем же базовым расстоянием 21, при снабжении ее подвижной платформой вес установки при нахождении платформы в нижнем положении перераспределяется, эа счет чего общий центр тяжести установки снижается из точки 15 в точку 16. При этом критический угол наклона равен а„=

:= а, + Ьа, а опрокидывающий момент сил

М = Р1 Н,. Заметим при этом, что Н., < Н1, P < P, поскольку возможно уменьшение разI меров рамьл на величину, равную (2Ь вЂ” 21}, сохраняя. прежнее значение базового расстояния. . Значит М < M.

Таким образом, введение подвижной платформы позволяет увеличить углы наклона груп тов а, при которых установка сохраняет устойчивость, на величину de или увеличить эффективное базовое расстояние на величину 2hf.

Кроме того, как показано выше введение подвижной платформы в сочетании с гидро (пневмо) системой позволяет направлять силы, Устройство для определения акустических параметров грунта дна водоемов, содержащее раму, по меньшей мере, с одним зондом, вклю5 765769 6 внедряющие зонды в грунт, вдоль продольных чающим электроакустические преобразователи, осей зондов 2. Это позволяет уменьшить или и гидроснстему с цилиндром и штоком, о тизбежать возникновение дополнительных опроки- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыдывающих установку моментов сил, и тем са- шения устойчивости на наклонньп участках мым повысить устойчивость установки. ч грунта дна водоемов, устройство снабжено подВыполнение устройства с подвижной плат- вижной платформой с бортами, соединенной с формой с бортами и отверстиями в них обес- рамой через гидроцилиндр, причем в бортах печивает увеличение эффективной площади выполнены радиальные отверстия. платформы при внедрении зондов в грунт, Источники информации, с уменьшает, размеры и вес подвижнои платфор- 10 принятые во внимание при экспертизе мы, что позволяет достичь поставленной цели. 1. Отчет по теме "Создание лабораторного . макета измерительного устройства скорости звуФормула изобретения ка в грунте", Л., ОКБ НПО "Геофизика"., 1976, с. 183, 2, Матвиенко В. Н., Тарасюк Ю. Ф. Дальность действия гидроакустических средств. Л.q

"Судостроение", 1976, с. 32 (прототип).