ВСПЛЫВАЮЩИЙ БУЙ

Полезная модель относится к оборудованию для морской разведки, а именно к приспособлениям связанным с подъема с морского дна донных станций, предназначенных для реализации экологического мониторинга и сбора геофизической и гидрофизической информации, а именно к всплывающим буям.
В зависимости от конструкции и решаемых задач такие буи используется для локализации местонахождения станции, ориентации ее в толще морской воды, передаче информации о работе станции (SU 637298, 1977; RU 2096247, 1997; US 6916219, 2005; JP 07-237581, 1995; RU 2077448, 1993; RU 2025395, 1992; RU 57019, 2005).
Так, известен ряд буйковых станций, предназначенных для исследования гидрологических характеристик водной среды (А.Ф.Маклаков и др. Океанографические приборы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975, стр.78-84, 306-308, 318-325; Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Л.: Гидрометеоиздат, 1977, стр.493-501, рис.20.3, 20.5, стр.573-539, 542, 543, рис.21.11; Г.О.Берто. Океанографические буи. Л.: Судостроение, 1977, стр.113-121, рис 4.1-4.9]. Подобная станция, как правило, содержит подводный буй, соединенный с якорем гибкой связью, на которой на заданных горизонтах размещены контейнеры с датчиками, предназначенными для измерения параметров водной среды и получения экспериментальных данных по геофизике, геохимии, физической океанографии (Г.В. Смирнов и др. Океанология. Средства и методы океанологических исследований. М.: Наука, 2005, стр.43-51).
Указанные станции имеют большие габариты, сложны, при работе требует мощных и громоздких источников питания, а для постановки и подъема станции необходимы специальные средства, а применяемый буй имеет большие размеры и не может быть использован для работы с мобильными донными станциями относительно небольшого размера.
Известно применение на станции зондирования водной среды подводного буя с положительной плавучестью, имеющего якорное устройство, состоящее из основного и дополнительного якорей, причем в корпусе основного якоря установлен барабан с гибкой связью, которая проходит через дополнительный якорь, соединенный цепью с основным якорем, длина которой несколько больше углубления подводного буя, снабженного шаровыми грузами с устройством их размещения и выпуска, балластом для обеспечения всплытия подводного буя вместе с дополнительным якорем и клапаном впуска воды для компенсации веса сброшенного шарового груза. Контейнер снабжен включателем запуска аппаратуры, рычажным электромагнитным пропускателем и приемно-сбрасывающим устройством для шаровых грузов, а подводный буй соединен с якорным устройством гибкой связью (RU 2237594, 2004).
Недостатком такого буя является технологически сложная система подъема-спуска, трудность ее обслуживания и эксплуатации.
Наиболее близким к заявляемому техническим решением является буй, корпус которого выполнен в виде обтекаемой в вертикальном направлении формы, имеющий буйреп, связывающий его с подводным объектом и механизм изменениия длины буйрепа при изменении интенсивности волнения морской поверхности (RU 2077448, 1993).
Недостатком буя является то, что он находится на поверхности моря, что создает возможность несанкционированного доступа к нему третьих лиц, что может привести к утрате станции, возникновение при его использовании помех судоходству, а также наличие акустических помех в результате воздействия на него волн, что снижает точность работы донной станции.
Задачей, решаемой авторами, являлось создание недорогого всплывающего буя, обеспечивающего скрытное нахождение станции в период ее работы, ее надежную работу, а также более простого конструкционно и удобного в эксплуатации.
Технический результат достигался созданием буя в виде катушки, снабженной размыкателем, длина буйрепа выбрана таким образом, что он обеспечивает нахождение корпуса буя на заданном расстоянии от поверхности моря, а механизм изменения длины буйрепа состоит из намотанной на катушку части буйрепа, заканчивающейся петлей, в которую пропущена «уздечка», соединяющая петлю с проволочными скобами узла размыкания размыкателя, а коренной конец закреплен на верхней реборде катушки.
В качестве размыкателя лучше всего использовать устанавливаемый на верхней реборде внутри корпуса съемный размыкатель, узел размыкания которого имеет две скобы разрушающей проволоки и светодиод, обозначающий местоположение всплывшего буя в темное время суток. При этом используют либо таймерный размыкатель, либо размыкатель, срабатывающий по кодированному сигналу, подаваемому с судна, проводящего исследования.
Схема буя в рабочем положении совместно с донной станцией представлена на фиг.1, общий вид буя - вид сбоку - на фиг.2, схема крепления буйрепа на катридже - на фиг.3.
При этом используются следующие обозначения:
1. корпус буя (катушка);
2. донная станция;
3. часть буйрепа, связывающая буй с донной станцией;
4. часть буйрепа, обеспечивающая подъем буя на поверхность;
5. размыкатель;
6. скобы размыкателя;
7. герморазъем;
8. петля;
9. «уздечка»
10. светодиод.
Буй представляет собой катушку 1, внутри которой на нижней реборде установлен, в частности, легкосъемный таймерный размыкатель 5 на PIC-контроллере. Установка времени и других параметров работы размыкателя осуществляется с помощью компьютера через герморазъем 7 на верхней реборде. В корпусе нижней реборды установлен узел размыкания, состоящий из скоб 6 и «уздечки» 9, с помощью которых происходит фиксация петли 8 буйрепа и удержание буя в толще воды.
Узел размыкания представляет собой сменную картриджную конструкцию. Принцип действия размыкателя 5 основан на электрохимическом разрушении стальной проволоки скоб 6 под действием положительного потенциала, подводимого к ним и отрицательного потенциала, подводимого на корпус (крышку). После подачи плюса на проволоку, в связи с наличием проводимости морской воды (морская вода является электролитом), между ними и крышкой начинается электрохимический перенос частиц проволоки, что постепенно приводит к потере прочности проволоки и разрыву любой из скоб 6, что освобождает «уздечку» 9 и петлю буйрепа 8, обеспечивая всплытие имеющих положительную плавучесть катушки 1.
После всплытия буя включается по команде светодиод 10, обеспечивающий действие светового сигнала от всплывшего буя. После извлечения буя, привязанный к нижнему концу троса полезный груз, поднимают на борт судна.
Между временем установки срабатывания часов и временем отделения проходит некоторый период, обусловленный временем разрушения проволоки. Время разрушения проволоки в общем случае зависит от ее диаметра (прочности) и усилия на разрыв от плавучести буя, скорости разрушения, зависящей от солености воды (ее проводимости) и величины напряжения между электродом и корпусом. Управление процессом установки и работой размыкателя производится PIC-контролером платы управления.
Работа с буем производится в следующем порядке. Определяется место установки буя с привязанным к нему полезным грузом (отрицательная плавучесть груза должна превышать положительную плавучесть снаряженного буя минимум на 2 кг). При необходимости (при использовании таймерного размыкателя) проводится установка времени срабатывания размыкателя 5. Затем с помощью устройства для намотки или иным способом на катушку наматывают часть буйрепа, обеспечивающую подъем буя на поверхность 4, виток к витку в 4 слоя. После намотки на буйрепе завязывают петлю 8, которая с помощью «уздечки» 9 притягивается к узлу размыкания без заметной слабины.
Буй соединяют со станцией буйрепом 3 и спускают за борт. Груз в скрытом состоянии устанавливается на дне моря, а буй всплывает на заданную глубину. После наступления времени срабатывания или по сигналу с судна через 5-15 минут буй всплывает на поверхность, разматывая уложенный на его катушке 1 полипропиленовый канал 4. После срабатывания узла размыкания включается проблеск светодиода 10, облегчающий поиск всплывшего буя в темное время суток. Обнаруженный буй и привязанный к нему груз поднимают на борт судна.
Буй обеспечивает возможность скрытой постановки донных средств при скорости подводных течений не более 1 м/с и возможность их подъема на поверхность моря по истечении заданного времени или по сигналу с судна.
Буй позволяет работать в морской воде (соленость 30-35%) и частично опресненной с уровнем солености не ниже 5% при глубинах до 50 м.
Плавучесть снаряженного полипропиленовым тросом с диаметром 4 мм длиной не менее 50 м, ориентировочно 10 Н (1,0 кг); масса снаряженного буя около 2,0 кг. Время установки времени срабатывания таймерного размыкателя до 60 суток. Объем буя около 3 литров. Использование одноразовой капсулы-картриджа (узла размыкания), которая изготавливается на заводе, где гарантируются ее характеристики, позволяет проводить его замену в течение нескольких секунд.