СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНД ДЛЯ РАБОТЫ В ОКЕАНЕ
SCANNING PROBE FOR OPERATION IN OCEAN

Настоящее предлагаемое изобретение относится к морской технике, к исследованию физических и химических свойств водной среды.
Известен сканирующий буй, для перемещения которого по глубине используется градиент термоклина, существующего в океане [1]. Помимо ограничений, связанных с принципом его работы, его конструкция не позволяет разместить внутри него большое количество измерительных устройств, его навигация и поиск также затруднены.
Известен буй для обозначения затонувших объектов, являющийся по совокупности существенных признаков наиболее близким к заявленному устройству и взятый авторами за прототип. Буй выполнен в виде цилиндра, в котором размещены источники питания, приборный отсек, системы радио- и гидроакустической связи. Корпус буя соединен тонким тросом с балластом [2].
Как понятно из назначения буя, он не в состоянии выполнять исследовательские функции.
Целью настоящего предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей измерительного зонда (буя) и увеличение ресурса его работы.
Поставленная цель достигается тем, что в известном зонде, выполненном в виде цилиндра, в котором размещены источник питания, блоки измерительных приборов, устройства гидроакустической и радиосвязи, устройство управления и лебедка с фалом, соединенным с якорем, внутрь корпуса помещена система плавучести в виде жесткой оболочки с верхним клапаном стравливания газа и нижним клапаном впуска воды, при этом жесткая оболочка соединена трубкой с механизмом разрушения капсул с гидрореагентом, кроме того, лебедка размещена в корзине, с одной стороны шарнирно соединенной с корпусом зонда, а с другой - с подпружиненным штоком генератора подзарядки источника питания.
Жесткая оболочка с клапанами стравливания и впуска, соединенная с механизмом разрушения капсул, обеспечивает неограниченное перемещение зонда по вертикали, а шарнирное соединение подпружиненной корзины, связанной с генератором подзарядки, делает практически неограниченным ресурс работы зонда. Этим достигаются поставленные цели.
Возможность практической реализации
На фиг.1 показана конструкция предложенного сканирующего зонда. Он содержит: теряемый якорь - 1, фал кевларовый с нулевой плавучестью - 2, лебедку электроприводную с тормозной муфтой - 3, плавающую корзину лебедки (рычаг системы подзарядки) - 4, генератор подзарядки от поверхностного волнения - 5, блок измерительных приборов и устройства управления - 6, легкий корпус системы плавучести - 7, механизм протяжки и разрушения капсул с гидрореагентом - 8, клапан стравливания газа - 9, датчик уровня - 10, клапан впуска воды - 11, блок гидроакустической и радиосвязи - 12.
В зонде используются специальные гидрореагирующие вещества, создающие при химической реакции с морской водой большой объем газовой смеси, которая вытесняет морскую воду из корпуса системы плавучести - 7.
При приходе судна в заданную точку крановой лебедкой зонд вместе с теряемым якорем - 1 выносится за борт. Электропитание зонда включается еще на борту. С бортового пульта управления дается команда на спуск якоря, информация о натяжении кевларового фала - 2 передается по радиоканалу оператору, и он определяет касание дна якорем. Спусковой фал снимается с рыма зонда и оператор дает команду о начале работы зондирования в автоматическом режиме.
Погружение сканирующего зонда от поверхности до дна осуществляется с помощью лебедки - 3, которая наматывает кевларовый фал - 2, притягивая зонд к якорю. Внутренняя полость системы плавучести - 7 через открытый клапан - 11 заполняется водой. При достижении дна концевой магнит, который закреплен на кевларовом фале (на чертеже не показан), через систему управления отключает лебедку и через некоторое время, заданное программой измерений, закрывает клапан - 11 и включает механизм разрушения капсул с гидрореагентом - 8. Гидрореагент представляет собой пастообразное вещество, загерметизированное в капсулах на ленте, которая протягивается через механизм разрушения - 8. Прочный корпус в такой разгруженной системе отсутствует, что значительно снижает общий вес устройства.
Один грамм гидрореагента дает при реакции с морской водой до литра газа, что значительно уменьшает энергозатраты на перемещение зонда по вертикали. Разрушение первой капсулы в механизме - 8 вызывает выработку газа, который вытесняет воду через открытый клапан - 11 (клапан стравливания газа - 9 в это время закрыт), общая плавучесть зонда становится положительной и он всплывает, излишек газа выходит через клапан - 11.
Находясь на поверхности, зонд отрабатывает волнение океана, благодаря которому корзина лебедки - 4 постоянно движется, а генератор - 5 обеспечивает подзарядку источников питания.
На поверхности система управления дает сигнал на открытие клапана - 9, зонд погружается. Погружение и подъем зонда сопровождаются передачей информации по гидроакустическому каналу на борт судна или запоминанием ее в оперативной памяти зонда.
После отработки заданной якорной программы зонд может быть извлечен на борт судна путем подачи команды по гидроакустическому каналу, по которой происходит разрушение капсулы с гидрореагентом, отключение тормоза лебедки и полное стравливание кевларового фала.
В режиме свободного дрейфа и сканирования в зонде включается программа, в которой, благодаря датчику уровня - 10, плавучесть зонда поддерживается нейтральной на заданной глубине, и он может дрейфовать в толще океана.
Зонд проектируется таким образом, чтобы корзина с лебедкой была наиболее тяжелой и имела большое гидродинамическое сопротивление. В этом случае на поверхности будет постоянно обеспечиваться энергоподпитка зонда.
Источники информации
1. Патент России №2153439
2. Патент России №2155966