УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ С ВНУТРИТРУБНЫМИ ОБЪЕКТАМИ (ВАРИАНТЫ)

Описание полезной модели. МПК7:Р1705/00 Устройство для управления и связи с внутритрубными объектами (варианты). Полезная модель относится к вспомогательным устройствам для трубопроводных систем, а именно, к системам контроля и наблюдения за положением и состоянием, а также маркированием внутритрубных объектов типа крот (внутритрубных снарядов), пропускаемых внутри трубопроводов, в частности, внутритрубных инспекционных снарядов, скребков и разделителей среды транспортировки, а также к системам для их дистанционного управления и связи. Известно устройство контроля движения внутритрубных объектов (Патент РФ RU2137977, МПК:Р1705/02, дата публикации 20.09.99). Устройство содержит последовательно соединённые приёмный преобразователь, усилитель, фильтр верхних частот, сумматор, исполнительный элемент, а также последовательно соединённые фильтр нижних частот и дополнительный усилитель. Выход усилителя подключен к входу фильтра нижних частот, выход дополнительного усилителя подкпючен к второму входу сумматора. Устройство регистрирует характерное акустическое излучение, возникающее при движении внутритрубных снарядов. Основным недостатком указанного устройства и способа его применения является ограниченность информации, которая может быть передана- только от снаряда к наземному оборудованию, и только о факте движения снаряда без информации о состоянии снаряда. 2002126Т60 п.1Ш1111|111Ц||Щ|р1 - х Известно устройство для контроля положения снаряда внутри трубопровода и способ его применения (а.с. СССР SU1495564, МПК:Р1705/00, дата публикации 23.07.89). Устройство включает в себя приёмопередатчик электромагнитных волн внутри трубопровода, излучающий электромагнитные волны внутрь трубопровода в направлении снаряда и принимающий излученные от указанного снаряда электромагнитные волны. Измерение разницы во времени между испущенным и принятым сигналом позволяет определить расстояние от точки наблюдения до снаряда, проходимое волнами внутри трубопровода вдоль его оси. Использование такого устройства для определения положения снаряда, передвигающегося с потоком транспортируемой среды, требует введения антенны наземного приёмопередатчика внутрь трубопровода, что требует наличия специальных взрывобезопасных приспособлений на трубопроводе. Кроме того, точность данных о расстоянии по пути внутри трубопровода от точки наблюдения до застрявшего снаряда не достаточна для отыскания места раскопки трубопровода. Известно устройство для определения прохождения объектов из магнитного материала внутри трубопроводов (Патент РФ RU2097649, МПК:Р1705/00, дата публикации 27.11.97). Устройство содержит источник переменного сигнала (генератор) с подключенной к нему катушкой индуктивности, охватывающей трубопровод, а также приёмный преобразователь в виде включённых встречно-последовательно катушек, охватывающих трубопровод, и подключенные к выходу приёмного преобразователя последовательно соединённые усилитель, полосовой фильтр, синхронный детектор, пороговую
схему, временной селектор и индикатор. Вход синхронизации синхронного детектора подключен к источнику переменного сигнала.
Источник переменного сигнала с помощью катушки создаёт внутри трубопровода электромагнитное поле, что приводит к появлению напряжения на выходах приёмных катушек. На вход усилителя поступает разностный сигнал, полосовой фильтр выделяет сигнал с частотой генератора, детектор выделяет огибающую сигнала. Сигнал на выходе детектора поступает на вход порогового устройства, которое преобразует его в два прямоугольных импульса, интервал между которыми анализируется временным селектором, если его значение попадает в некоторый интервал, то селектор идентифицирует данный сигнал как сигнал от снаряда и выдаёт сигнал на индикатор.
Основным недостатком указанного устройства и способа его применения является необходимость использования катушек, обхватывающих трубопровод, что ограничивает применимость способа и устройства при большой скорости снаряда, особенно в газопроводах.
Известно устройство для индикации местоположения объекта в трубопроводе (а.с.СССР SU1691658, МПК:Р1705/00, дата публикации 15.11.91; а.с.СССР SU1760234, МПК:Р1705/00, дата публикации 07.09.92; а.с.СССР SU1767282, МПК:Р1705/00, дата публикации 07.10.92), содержащее источник постоянного тока и источник переменного магнитного поля, состоящий из кольцевой магнитной системы с наружным магнитопроводом и с секторообразными постоянными магнитами чередующейся полярности, в зазоре которой расположена электрообмотка.
Известен также сигнализатор положения движущегося в трубопроводе объекта (а.с.СССР SU1214985, МПК:Р1705/00, дата публикации 28.02.86),
содержащий постоянный магнит, микроэлектродвигатель его вращения, источник питания, пускатель, последовательно соединённые магнитоулравляемый контакт, измеритель средней частоты вращения магнитов и блок управления, включенные в цепь питания микроэлектродвигателя, при этом выход блока управления соединён с микроэлектродвигателем и пускателем.
Известно также устройство для контроля положения и управления оборудованием внутри трубопровода (патент США US5651638, MnK:F16L1/00, дата публикации 29.07.97), содержащее установленные на перемещающемся внутри трубопровода объекте передающие и приёмные магнитные антенны, включающие токовые обмотки и магнитопровод, антенны подключены к приёмопередатчику.
Известно также устройство для контроля положения объекта внутри трубопровода (международная заявка WO 00/65271, МПК:Р16155/48, дата публикации 02.11.00, патент-аналог: US6092406), содержащее устанавливаемый вне трубопровода вблизи его стенки передатчик электромагнитных волн низкой частоты и устанавливаемый на контролируемом объекте, перемещающемся внутри трубопровода, низкочастотный приёмник. Низкочастотный передатчик включает в себя магнитную антенну с токовой обмоткой и формирователь низкочастотных электромагнитных колебаний.
Основным недостатком указанных устройств является то, что установка передатчика на ферромагнитных элементах внутритрубных объектов, характерные размеры которых сравнимы с протяжённостью индуктивной катушки, приводит к смещению резонансной частоты контура, образуемого индуктивной катушкой из-за влияния указанных ферромагнитных элементов, что приводит к снижению добротности контура и уменьшению излучаемой мощности.
Известно устройство для приёма сигналов инфранизкой частоты от объекта, расположенного внутри трубопровода, и способ его применения (а.с.СССР SU1458647, МПК:Р1705/00, дата публикации: 15.02.89). Устройство содержит магнитную антенну, соединённую через электронный блок с блоком индикации сигнала и характеризуется тем, что магнитная антенна включает в себя полый каркас, электрообмотку на каркасе и магнитопровод внутри каркаса.
Известно вспомогательное устройство (прототип) для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, закрепляемое на внутритрубном объекте, (а.с.СССР SU987278, МПК:Р1705/00, дата публикации 07.01.83), включающее в себя корпус, подключенные последовательно источник питания, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний и индуктивную катушку, подключенную к выходам указанного генератора.
Устройство по прототипу характеризуется тем, что корпус включает в себя элемент закрепления устройства на внутритрубном объекте, генератор выполнен в виде каркаса из немагнитного материала, внутри которого между двумя пружинами установлен стержень постоянного магнита, полюса которого расположены вдоль оси каркаса, и размещённый на каркасе электрообмотки, соединённой через последовательно включенные электронный усилитель сигналов и одновибратор-переключатель режима работы с входом генератора переменного тока.
Основным недостатком указанных устройств, включая прототип, является то, что установка передатчика на ферромагнитных элементах внутритрубных объектов, характерные размеры которых сравнимы с протяжённостью индуктивной катушки, приводит к смещению резонансной частоты контура, образуемого индуктивной катушкой из-за влияния указанных ферромагнитных V
г/ элементов, что приводит к снижению добротности контура и уменьшению излучаемой мощности, а применение индукционных катушек с большой индуктивностью ограничивает возможность работы с устройством в труднодоступных районах укладки трубопроводов и ограничивает зону взрывобезопасного применения устройства (в соответствии с требованиями серии ГОСТ Р 51330.0-99 - 51330.20-99 Электрооборудование взрывозащищённое) и соответствующими требованиями Госгортехнадзора России), что снижает достоверность идентификации сигналов и ограничивает возможность обмена потоками информации. В заявленной группе полезных моделей решается задача исключения источников образования взрыва при работе по управлению внутритрубными объектами и обмену с ними большими потоками данных во взрывоопасных зонах вьюокого класса опасности, и исключения при этом ложной идентификации сигналов в условиях сильных внешних паразитных электромагнитных воздействий и толстостенных трубопроводов. Основной технический результат, общий для всех вариантов заявленного полезной модели, достигаемый в результате их реализации - возможность увеличения потоков данных обмена с внутритрубными объектами при работе во взрывоопасных зонах. Кроме того, реализация устройств позволяет увеличить функциональные возможности применения приёмо-передатчика в условиях сильных внешних паразитных электромагнитных воздействий в зоне работы, в частности, в зонах ЛЭП и вблизи промышленных установок с преобразователями высокого напряжения, электромеханическими устройствами и/или систем с большим потребляемым током; где велико отношение шума к сигналу. , в первом варианте заявлено вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, закрепляемое на внутритрубном объекте, включающее в себя корпус, подключенные последовательно источник питания, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний и индуктивную катушку, подключенную к выходам указанного генератора, отличающееся тем, что устройство включает в себя также протяжённый ферромагнитный элемент, образующий настраиваемый или регулируемый зазор с индуктивной катушкой, длина указанного протяжённого элемента составляет не менее 0,3 протяжённости индуктивной катушки. Во втором варианте заявлено вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя подключенные последовательно источник питания, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний и LC-контур, отличающееся тем, что генератор включает в себя электронно управляемые ключи, LC-контур подключен к источнику питания через электронно управляемые ключи. Заявлены также следующие варианты устройства. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя подключенные последовательно источник питания, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний и LC-контур, отличающееся тем, что Ч генератор включает в себя программно перенастраиваемый контроллер, LC-контур подключен к источнику питания через контроллер. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя подключенные последовательно источник питания, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний и LC-контур, отличающееся тем, что генератор включает в себя микропроцессор, LC-контур подключен к источнику питания через микропроцессор. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя подключенные последовательно источник питания, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний и LC-контур, отличающееся тем, что генератор включает в себя регулируемые полупроводниковые элементы, LC-контур подключен к источнику питания через указанные полупроводниковые элементы. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя подключенные последовательно источник питания, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний и LC-контур, отличающееся тем, что генератор включает в себя транзисторные элементы, LC-контур подключен к источнику питания через указанные транзисторные элементы.
у  Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт, отличающееся тем, что устройство включает в себя также подключенную к выходу приёмноусилительного тракта схему определения фазы принятых электромагнитных колебаний. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт, отличающееся тем, что устройство включает в себя также схему анализа фазы принятых электромагнитных колебаний. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт, отличающееся тем, что включает в себя последовательно соединённые генератор опорных импульсов, фазосдвигающую цепь, умножитель, интегратор, схему вычисления фазы или амплитуды, а также последовательно соединённые второй умножитель и второй интегратор, выход указанного генератора опорных импульсов подключен к первому входу второго умножителя, выход приёмно-усилительного тракта подключен ко вторым входам умножителей, выход второго интегратора подключен к второму входу схемы вычисления фазы или амплитуды. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт, отличающееся тем, что устройство включает в себя также подключенный к выходу приёмноусилительного тракта формирователь огибающей сигнала. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт, отличающееся тем, что устройство включает в себя также формирователь опорного напряжения и компаратор с изменяемым порогом, выход формирователя опорного напряжения подключен к входу установки порогового значения компаратора, сигнальный вход компаратора подключен к выходу приёмно-усилительного тракта. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт, отличающееся тем, что устройство включает в себя также последовательно подключенные компаратор с изменяемым порогом и анализатор состояния компаратора, сигнальный вход компаратора подключен к выходу приёмно-усилительного тракта. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне v герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что тракт настроен на приём электромагнитных колебаний частотой не менее 300 Гц. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя генератор электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что генератор настроен на излучение электромагнитных колебаний частотой не менее 300 Гц. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя генератор электромагнитных колебаний, излучаемых из герметизированной полости трубопровода и принимаемых вне указанной полости, отличающееся тем, что мощность излучения составляет не более 1000 мВт. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя генератор электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что устройство включает в себя средства приёма кодированных последовательностей импульсов указанных электромагнитных колебаний. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя генератор электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что устройство включает в себя средства излучения пачек импульсов указанных электромагнитных колебаний длительностью импульсов излучения и/или интервалов между импульсами излучения от 1 до ЮОмс. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что устройство включает в себя средства приёма и обработки пачек импульсов указанных электромагнитных колебаний длительностью импульсов излучения и/или интервалов между импульсами излучения от 1 до ЮОмс.
Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя приёмно-усилительный тракт электромагнитных колебаний частотой не более ЗООГц, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что
включает в себя также генератор и/или приёмно-усилительный тракт
электромагнитных колебаний частотой не менее ЗООГц.
Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя генератор электромагнитных колебаний частотой не более ЗООГц, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что
вкпючает в себя также генератор и/или приёмно-усилительный тракт электромагнитных колебаний частотой не менее ЗООГц.
Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для
перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя генератор электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что
устройство включает в себя также средства периодического изменения режима излучения указанных колебаний. у, Устройство, как указано в предыдущем варианте, отличающееся тем, что изменение режима излучения включает в себя включение излучения и/или выключение излучения и/или изменение мощности излучения и/или изменение частоты излучения и/или изменение скважности импульсов излучения и/или изменение длительности импульсов излучения и/или изменение длительности интервалов между импульсами излучения. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя генератор электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что устройство включает в себя также средства дистанционного беспроводного изменения режима излучения указанных колебаний. Устройство, как указано в предыдущем варианте, отличающееся тем, что изменение режима излучения включает в себя включение излучения и/или выключение излучения и/или изменение мощности излучения и/или изменение частоты излучения и/или изменение скважности импульсов излучения и/или изменение длительности импульсов излучения и/или изменение длительности интервалов между импульсами излучения. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, устанавливаемое на указанных объектах, включающее в себя приёмно-усилительный тракт, отличающееся тем, что устройство включает в себя также подключенные к приёмно-усилительному тракту средства изменения режима работы внутритрубного объекта. ч Устройство, как указано в предыдущем варианте, отличающееся тем, что изменение режима работы внутритрубного объекта включает в себя включение и/или выключение питания установленного на объекте электрооборудований, и/или изменение режима питания установленного на объекте электрооборудования, и/или изменение режима измерений и/или обработки данных и/или записи измеренных данных. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, устанавливаемое на указанных объектах, отличающееся тем, что устройство включает в себя подключенные к приёмно-усилительному тракту средства дистанционного беспроводного изменения режима работы внутритрубного объекта. Устройство, как указано в предыдущем варианте, отличающееся тем, что изменение режима работы внутритрубного объекта включает в себя включение и/или выключение питания установленного на объекте электрооборудования, и/или изменение режима питания установленного на объекте электрооборудования, и/или изменение режима измерений и/или обработки данных и/или записи измеренных данных. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, устанавливаемое на указанных объектах, включающее в себя приёмно-усилительный тракт, отличающееся тем, что устройство включает в себя подключенные к приёмно-усилительному тракту средства формирования управляющих сигналов. v Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, лредназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя антенну с подключенным к ней генератором или приёмно-усилительным трактом электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, антенна имеет обмотку провода, отличающееся тем, что число витков обмотки не более 300. Вспомогательное устройство для внутритрубных объеетов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя антенну с подключенным к ней генератором или приёмно-усилительным трактом электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, антенна имеет обмотку провода, отличающееся тем, что протяжённость провода обмотки не более 1 м. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя антенну с подключенным к ней генератором электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, отличающееся тем, что масса антенны не более 0,2 кг. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя антенну с подключенным к ней приёмно-усилительным трактом электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки труболровода, отличающееся тем, что масса антенны не более 0,05 кг. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя процессор с последовательно подключенными к нему средствами цифро-аналогового преобразования и генератором колебаний, отличающееся тем, что частота процессора не менее 100МГц. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя процессор с последовательно подключенными к нему лриёмно-усилительным трактом колебаний и средствами аналого-цифрового преобразования, отличающееся тем, что частота процессора не менее ЮОМГц. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя процессор с последовательно подключенными к нему средствами цифро-аналогового преобразования генератором колебаний, отличающееся тем, что устройство включает в себя подключенную к процессору цифровую память, объём цифровой памяти не менее 10 Мбайт. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя процессор с последовательно подключенными к нему приёмно-усилительным трактом и средствами аналого-цифрового преобразования, отличающееся тем, что устройство включает в себя подключенную к процессору цифровую память, объём цифровой памяти не менее 10 Мбайт. Вспомогательное устройство для внутритрубных объектов, предназначенных для перемещения внутри трубопроводов, включающее в себя антенну с подключенным к ней генератором электромагнитных колебаний или приёмноусилительным трактом электромагнитных колебаний, излучаемых внутри или вне герметизированной полости трубопровода и принимаемых с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, антенна имеет обмотку провода, отличающееся тем, что индуктивность антенны не более 1 Гн. На фиг.1 изображена схема, иллюстрирующая применение полезной модели в заявленных вариантах исполнения; на фиг.2 изображена схема, иллюстрирующая работу заявленного устройства в одном из предпочтительных исполнений. В ряде исполнений заявленное вспомогательное устройство 5 для определения положения и состояния внутритрубных объектов фиг.1 закрепляется на внутритрубном объекте 2 (снаряде), пропускаемом внутри трубопровода 3, находящегося под слоем грунта 4, и включает в себя корпус. В крышке корпуса установлены элементы питания, в другой крышке (колпаке) корпуса установлена Ч индуктивная катушка и низкочастотный генератор электромагнитных колебаний, корпус включает в себя фланец для закрепления устройства на снаряде. Излучаемые заявленным устройством электромагнитные колебания регистрируются с помощью приёмника (регистратора) 1. В устройстве имеется стальной стержень, который образует разъёмное соединение со стальным фланцем, длина стержня около 100мм и приблизительно равна длине катушки индуктивности (и сердечника цилиндрической катушки индуктивности), пластинчатый сердечник установлен в катушке индуктивности симметрично по её оси. Стержень образует настраиваемый зазор с сердечником и с индуктивной катушкой. Диаметр стержня около 20мм и приблизительно равен характерной толщине сердечника. Величина зазора регулируется в диапазоне от О до 1мм. В одном из исполнений заявленного устройства средство, блокирующее передвижение стержня относительно фланца, выполнено в виде двух шпилеобразных резьбовых элементов, вворачиваемых в резьбовые отверстия в элементе фланца. Угол между осью резьбового отверстия под шпильку и осью стержня составляет около 50 градусов, индуктивная катушка жёстко соединена с фланцем. В другом исполнении заявленного устройства стержень закреплён во фланце. Индуктивная катушка образует настраиваемый зазор с фланцем, средства настройки зазора между индуктивной катушкой и фланцем (и стержнем соответственно) выполнены в виде трёх упорных шпилек и трёх прижимающих болтов, упорные шпильки упираются в корпус индуктивной катушки, прижимающие болты вворачиваются в корпус индуктивной катушки. Корпус заявленного устройства включает в себя колпак, установленный на фланце, индуктивная катушка установлена в полости колпака. Колпак образует герметичное соединение с фланцем. Указанный ранее генератор низкочастотных колебаний установлен в полости колпака, указанная полость частично или полностью заполнена компаундом. Колпак выполнен из полимерного материала, внешняя поверхность которого металлизирована. Во фланце выполнены два сквозных отверстия, выходящие в полость колпака. Перед запуском снаряда в трубопровод у собранного передатчика (приёмопередатчика) снимают крышку, обеспечивая доступ к стержню и блокирующим элементам. Включают передатчик, с помощью приёмника 1 определяют интенсивность излучаемых сигналов, регулируют зазор. Критерием выбора величины зазора является максимум интенсивности излучения электромагнитных колебаний в случае установки передатчика на элементы внутритрубного снаряда, не оказывающих значительного влияния на общую индуктивность колебательного контура, образуемого катушкой индуктивности и конденсатором. В противном случае зазор устанавливают больше дающего максимальную интенсивность (в состоянии, когда передатчик не установлен на снаряде) с учётом увеличения индуктивности после установки передатчика на внутритрубный снаряд. Закрывают крышку передатчика и устанавливают его на снаряд 2 с помощью болтов, закрепляющих передатчик на фланцевой части снаряда 2. Внутритрубный снаряд с включенным передатчиком пропускают внутри трубопровода. Заявленное устройство также включает в себя (фиг.2) источник питания 21, последовательный LC-контур из конденсатора 22 и индуктивной катушки 23, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний, включающий в себя электронно управляемые ключи 24, 25, 26, 27, резистор 28, дополнительный ключ 29 и схему 30 управления ключами. Устройство включает в себя также приёмноусилительный тракт 31, дополнительные конденсаторы 32, 33. Один из выходов катушки 23 подключен к конденсатору 22, второй выход катушки 23 подключен через ключ 24 к одному выходу источника питания 21, а v через ключ 27- ко второму выходу источника 21. Второй выход конденсатора 22 (не подключенный к катушке 23) через ключ 26 подключен к лервому выходу источника 21, через ключ 25- ко второму выходу источника 21. Выход катушки 23, подключенный к выходу конденсатора 22, через резистор 28 сопротивлением несколько кОм подключен ко второму выходу источника литания 21 (общему проводу), а через дополнительный электронно управляемый ключ 29 и дололнительный конденсатор 32 лодключен к входу лриёмно-усилительного тракта 31. К входу тракта 31 подключен конденсатор 33, второй выход которого лодключен к общему лроводу. Выходы схемы 30 лодключены к управляющим входам ключей. Схема 30 управления электронно управляемыми ключами вылолнена в виде лрограммно леренастраиваемого контроллера и включает в себя микропроцессор, генератор тактовых импульсов и счётчики тактовых имлульсов, входы счётчиков лодключены к выходам генератора тактовых импульсов, выходы счётчиков лодключены к улравляющим входам соответствующих электронно улравляемых ключей 24, 25, 26, 27, 29. Электронно управляемые ключи 24-27, 29 вылолнены на полевых транзисторах; резонансная частота LC-контура составляет около 22Гц, ёмкость конденсатора составляет около 5мкф. Ёмкость конденсатора 33 составляет 10 ёмкостей конденсатора 32. Ёмкость конденсатора 32 равна ёмкости конденсатора 22 LC-контура. Устройство включает в себя также лоследовательно лодключенные схему определения фазы 41 и схему анализа фазы 42 лринятых электромагнитных колебаний, вход схемы 41 определения фазы подключен к выходу лриёмноусилительного тракта 31. Схема 41 олределения фазы включает в себя генератор 43 олорных имлульсов заданной частоты (к входу которого подключен выход тактового генератора 55), фазосдвигающую цепь 44, два умножителя 45, 46, два интегратора 47, 48, схему 49 вычисления фазы по амплитудным комлонентам, V выход генератора 43 опорных импульсов подключен к одному из входов первого умножителя 45, и через фазосдвигающую цепь 44 подкпючен к первому входу второго умножителя 46. Выход приёмно-усилительного тракта 31 подключен ко вторым входам умножителей 45, 46, выход первого умножителя 45 подключен через первый интегратор 47 к первому входу схемы 49 вычисления фазы по амплитудным компонентам, выход второго умножителя 46 подключен через второй интегратор 48 к второму входу схемы 49 вычисления фазы по амплитудным компонентам, выход схемы 49 вычисления фазы по амплитудным компонентам подключен к одному из входов схемы 42 анализа фазы принятых электромагнитных колебаний. Устройство включает в себя также схему 50 вычисления амплитуды по амплитудным компонентам, компаратор 51 с электронно регулируемым порогом, формирователь опорного напряжения 52 и исполнительное устройство, входы схемы 49 вычисления фазы по амплитудным компонентам подключены к входам схемы 50 вычисления амплитуды по амплитудным компонентам, выход схемы 50 вычисления амплитуды подкпючен к одному из входов компаратора 51, к другому входу компаратора 51 подключен выход формирователя опорного напряжения 52, выход компаратора 51 подключен к одному из входов исполнительного устройства 53, к другому входу исполнительного устройства 53 подключен выход схемы 49 анализа фазы принятых электромагнитных колебаний, исполнительное устройство 53 выполнено в виде сигнального устройства или устройства записи, устройство включает в себя также формирователь 54 огибающей сигнала, вход формирователя 54 огибающей подключен к выходу приёмно-усилительного тракта 31, выход формирователя 54 огибающей подключен к входу формирователя 52 опорного напряжения. V 1, Заявленное устройство работает следующим образом. Фиг.1 иллюстрирует лрименение заявленного устройства для обнаружения и регистрации прохождения внутритрубного снаряда 2 внутри уложенного трубопровода 3 под слоем грунта 4. Приёмо-передатчик, элементы которого обозначены позициями 5,6,7, является источником низкочастотного электромагнитного поля, которое регистрируется на поверхности земли обнаружителем 1. Перед запуском снаряда в трубопровод на снаряд 2 устанавливают приёмопередатчик. Внутритрубный снаряд с включенным приёмо-передатчиком пропускают внутри трубопровода. Бригады сопровождения снаряда прибывают на заранее помеченные пункты по трассе трубопровода, включают оборудование для приёма низкочастотных сигналов 8 и регистрируют время прохождения снаряда или при получении сигналов от заявленного устройства включают наземный передатчик электромагнитных сигналов, которые принимаются приёмноусилительным трактом 31 и записываются в память. Электромагнитные колебания излучают путём возбуждения колебаний в LC-контуре, которое осуществляют путём периодического подключения LCконтура к выходам источника питания 21 синхронно с периодом резонансных колебаний в контуре 45,5мс с чередованием (инвертированием) лолярности подключения в зависимости от фазы колебаний в контуре. Полярность подключения LC-контура к источнику питания изменяют с помощью электронно управляемых ключей 24, 25, 26, 27. В режиме излучения колебаний ключ 29 разомкнут, ключи 24, 25, 26, 27 образуют пары 24-25 и 26-27. В отрезок времени, когда пара ключей 24-25 замкнуты, ключи 26 и 27 разомкнуты. Когда пара ключей 26-27 замыкает цепь, ключи 24 и 25 разомкнуты. Замыкание и размыкание ключей осуществляют W синхронно с периодом резонансных колебаний в контуре. Переключение в режим приёма внешних электромагнитных колебаний осуществляют путём замыкания ключа 27 и дополнительного ключа 29 с размыканием ключей 24, 25, 26. Переключение полярности подключения LC-контура выполняют в момент времени, отсчитываемый счётчиками схемы 30 как момент регистрации N-ro импульса с момента последнего переключения полярности. Указанный момент времени соответствует фазе увеличения силы тока в контуре через промежуток времени около ЮОмкс после достижения величины тока в LC-контуре менее 5% максимального значения за период колебаний (или после достижения величины напряжения на конденсаторе 22 более 95% максимального значения за период колебаний). Режим работы LC-контура с излучением электромагнитных колебаний чередуют с режимом работы LC-контура без излучения электромагнитных колебаний. Переключение указанных режимов работы LC-контура выполняют путём разрыва или восстановления подключения выхода конденсатора 22, не подключенного к катушке 23, в момент времени, отсчитываемый счётчиками схемы 30, который соответствует фазе увеличения силы тока в контуре через промежуток времени около ЮОмкс после начала фазы увеличения силы тока в контуре, при этом напряжение на конденсаторе 22 более 95% максимального значения за период колебаний, сила тока в LC-контуре менее 1% максимального значения за период колебаний. Длительность режима работы с излучением колебаний составляет от 6 до 12 периодов возбуждаемых колебаний. Разрыв или восстановление подключения выхода конденсатора 22 выполняют с помощью электронно управляемых ключей 29 и (25 или 26). v в заявленном способе в формирователе 54 формируют огибающую электрических колебаний, соответствующих принятым электромагнитным колебаниям, и подают на вход формирователя опорного напряжения 52. В умножителе 45 перемножают указанные электрические колебания от тракта 31, соответствующие принятым электромагнитным колебаниям, с опорными колебаниями заданной частоты от генератора 43 опорных импульсов по первому каналу обработки 43-45-47, и одновременно перемножают те же электрические колебания от тракта 31, с опорными колебаниями заданной частоты от генератора 43, сдвинутыми по фазе на 90 градусов относительно опорных колебаний в фазосдвигающей цепи 44, по второму каналу обработки 4344-46-48. Далее интегрируют перемноженные колебания по каждому из каналов обработки в интеграторах 47, 48 соответственно, и вычисляют результирующую амплитуду колебаний по двум полученным интегральным компонентам в схеме 50 вычисления амплитуды по амплитудным компонентам. В схеме вычисления амплитуды 50 определяют амплитуду указанных электрических колебаний, указанную амплитуду в компараторе 51 сравнивают с пороговым значением с формирователя 52 опорного напряжения, формируют информационные и/или управляющие сигналы, соответствующие только тем электрическим колебаниям, амплитуда которых превышает пороговое значение, указанное пороговое значение устанавливают как линейную функцию напряжения по указанной огибающей на момент приёма колебаний. При превышении амплитудой порогового значения принятые электромагнитные колебания идентифицируют как колебания, индицирующие положение внутритрубного объекта и подают на исполнительно устройство 53. W v в предпочтительном исполнении определяют также разность фаз между принятыми и опорными колебаниями, формируют информационные и/или управляющие сигналы в зависимости от величины указанной разности фаз. Разность фаз определяют путём перемножения принятых колебаний с опорными колебаниями заданной частоты по одному из каналов обработки 45-47 и одновременного перемножения принятых колебаний с указанными опорными колебаниями заданной частоты, но сдвинутыми по фазе в схеме 44, по второму каналу обработки 46-48, интегрирования перемноженных колебаний по каждому из указанных каналов обработки, определения соотношения между полученными интегрированными амплитудными компонентами по каждому из двух указанных каналов обработки в схеме 49. Принимают посылки электромагнитных колебаний, в каждой из которых от 5 до 30 полных периодов электромагнитных колебаний заданной частоты, определяют начальную фазу колебаний для каждой из посылок в схеме 49. При этом вычисляют разность между указанными фазами колебаний в разных посылках, формируют информационные и/или управляющие сигналы в схеме 42 в зависимости от величины указанной разности между начальными фазами разных посылок; принимают посылки из 5-30 полных периодов электромагнитных колебаний заданной частоты; идентифицируют посылки с фазовыми манипуляциями. Переключение режима работы без излучения колебаний в режим работы с излучением колебаний выполняют через переменный интервал времени, превышающий три периода излучаемых электромагнитных колебаний. Значение устанавливаемого интервала времени однозначно соответствует управляющему или информационному коду для средств приёма излучаемых электромагнитных колебаний. Кроме того, разность между значением устанавливаемого интервала ч времени и значением времени, составляющем сумму полных периодов колебаний, укладывающихся в указанный интервал времени, тоже однозначно соответствует управляющему или информационному коду для средств приёма излучаемых электромагнитных колебаний (при этом производится передача кодовых посылок с помощью разности начальной фазы излучаемых колебаний). Указанное значение задаётся схемой 30 и является либо заданной запрограммированной функцией времени либо функцией состояния каких-либо датчиков или индикаторов, установленных на снаряде 2. Например, в случае падения напряжения на источнике питания 21 индикатор падения напряжения выдаёт управляющий сигнал на схему 30, соответствующий некоторому значению указанного интервала времени. Если на снаряде установлены контрольные датчики для измерения параметров трубопровода и/или состояния установленного на снаряде 2 оборудования, то в случае наступления заданного события (сбоев работы оборудования, идентификации дефектов трубопровода, особо опасных для его дальнейшей эксплуатации или для пропуска последующего инспекционного снаряда) указанные контрольные датчики выдают управляющие сигналы на схему 30 для формирования заданной длительности молчания передатчика. В ряде других исполнений заявленной полезной модели бортовой приемопередатчик 5 фиг.1 закрепляется на внутритрубном объекте 2 (снаряде), пропускаемом внутри трубопровода 3, находящегося под слоем грунта 4, и включает в себя корпус. В корпусе установлены элементы питания, антенна, приёмник и генератор высокочастотных электромагнитных колебаний, а также приёмно-анализирующие модули. Внутритрубный снаряд запасовывают в камеру запуска внутритрубных снарядов, включают перекачку продукта, который толкает ч снаряд по трубопроводу. Бригады сопровождения снаряда, находясь вблизи камеры запуска снаряда, с помощью высокочастотных приемопередатчиков 1, 5 устанавливают режим работы снаряда и при необходимости режим работы низкочастотного передатчика или приёмопередатчика, устанавливаемого на снаряде. На камерах запуска и приёма снарядов, а также на примыкающих к ним трубах установлено множество вантузов и отводов с фланцевыми соединениями, а также с неразъёмными соединениями, через уплотнения в которых способно проходить высокочастотное излучение. Основу высокочастотных передатчиков составляют известные из уровня техники высокочастотные микросхемыгенераторы колебаний на 20МГц. При этом высокочастотная антенна имеет протяжённость не более 5см. Излучаемые бортовым приемопередатчиком 5 высокочастотные электромагнитные колебания проходят через радиопрозрачную щель, образуемую резиновой прокладкой в фланцевом соединении вантуза и регистрируются с помощью наземного приёмопередатчика 1. Аналогичным образом излучаемые наземным приемопередатчиком 1 высокочастотные электромагнитные колебания проходят через радиопрозрачную щель и регистрируются с помощью бортового приёмопередатчика 5. При приёме электромагнитных колебаний формируют электрические сигналы данных и/или управления, соответствующие принятым электромагнитным колебаниям. Мощность излучения регулируется в зависимости от решаемой задачи в диапазоне от 1мВт до ЮООмВт. Для бортового приёмопередатчика 5 мощность излучения устанавливается перед запасовкой снаряда 2 в трубопровод 3 с учётом ограниченности энергоресурса батарей внутритрубного снаряда 2. Для наземного приёмопередатчика 1 мощность излучения может регулироваться в процессе 4 работы, поскольку факт приёма излученных колебаний бортовым приемопередатчиком 5 подтверждается излучением бортового приёмопередатчика 5, что отображается на наземном приемопередатчике 1, принимающем ответные сигналы. При этом пользуются правилом, что электромагнитные колебания излучают в зависимости от выраженного в метрах расстояния R от арматуры трубопровода, образующей радиопрозрачную щель между полостью трубопровода и пространством вне трубопровода, с мощностью излучения не менее 1 мВт  R. Высокочастотные электромагнитные колебания принимают на расстоянии не более 300м от места их излучения и на расстоянии не более 100м от арматуры трубопровода, образующей радиопрозрачную щель между полостью трубопровода и пространством вне трубопровода. Электромагнитные колебания излучают пачками в виде кодированных последовательностей импульсов излучения. В предпочтительном исполнении длительность пачки импульсов составляет Юме, интервал времени между пачками составляет Юме, информационная ёмкость кодированной последовательности составляет 8 байт. После приёма высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанных колебаний относительно стенки трубопровода, из места приёма колебаний излучают высокочастотные колебания и принимают их с противоположной стороны относительно стенки трубопровода. Излучают пачки запросов, после приёма, по крайней мере, одной пачки запроса высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанной пачки относительно стенки трубопровода, из места приёма колебаний излучают, по крайней мере, одну ответную пачку высокочастотных колебаний, которую принимают с противоположной стороны относительно стенки трубопровода. ч ,Ответную пачку высокочастотных колебаний принимают в месте излучения пачки запроса. Таким образом, реализуется механизм подтверждения наличия связи между бортовым 5 и наземным 1 приемопередатчиками. В зависимости от решаемой задачи на наземном приемопередатчике 1 в процессе работы выставляется режим работы. Реализованы следующие режимы работы. 1.После приёма высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанных колебаний относительно стенки трубопровода, включают или выключают излучение низкочастотных электромагнитных колебаний частотой не более 1кГц из места приёма высокочастотных колебаний. 2.Со стороны, противоположной месту излучения указанных высокочастотных колебаний относительно стенки трубопровода, излучают низкочастотные электромагнитные колебания частотой не более 1 кГц; после приёма высокочастотных колебаний в месте излучения низкочастотных колебаний изменяют мощность и/или скважность низкочастотного излучения. 3.Со стороны, противоположной месту излучения указанных высокочастотных колебаний относительно стенки трубопровода, излучают низкочастотные электромагнитные колебания частотой не более 1 кГц; после приёма высокочастотных колебаний в месте излучения низкочастотных колебаний низкочастотные электромагнитные колебания излучают с периодическим изменением мощности излучения, мощность низкочастотного излучения изменяют дискретно. 4.Высокочастотные электромагнитные колебания излучают вне трубопровода в виде кодированных последовательностей, принимают с помощью приёмного оборудования, установленного на снаряде, находящемся внутри трубопровода, среди принятых кодированных последовательностей
идентифицируют код изменения режима работы снаряда, после идентификации указанного коды формируют управляющие сигналы изменения режима работы снаряда.
Электромагнитные колебания излучают пачками в виде кодированных последовательностей импульсов излучения, указанные выше действия над низкочастотным излучением выполняют после приёма кодированной последовательности импульсов и идентификации заранее обусловленного кода.
Указанные действия над низкочастотным излучением выполняются с помощью низкочастотного передатчика электромагнитных колебаний, который включает в себя последовательный LC-контур из конденсатора и индуктивной катушки, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний, включающий в себя электронно управляемые ключи и схему управления ключами, выполненную в виде программно перенастраиваемого контроллера и включающую в себя микропроцессор, генератор тактовых импульсов и счётчики тактовых импульсов. Электронно управляемые ключи выполнены на полевых транзисторах; резонансная частота LC-контура составляет около 22Гц.
Низкочастотные электромагнитные колебания излучают путём возбуждения колебаний в LC-контуре, которое осуществляют путём периодического подключения LC-контура к выходам источника питания синхронно с периодом резонансных колебаний в контуре 45,5мс с чередованием (инвертированием) полярности подключения в зависимости от фазы колебаний в контуре. Полярность подключения LC-контура к источнику питания изменяют с помощью электронно управляемых ключей.
После начала движения снаряда по линейной части трубопровода бригады сопровождения снаряда прибывают на заранее помеченные пункты (маркерные пункты) по трассе трубопровода, включают оборудование для приёма
низкочастотных сигналов и регистрируют время прохождения снаряда или при получении сигналов от низкочастотного передатчика, установленного на снаряде 2, включают наземный передатчик низкочастотных электромагнитных сигналов, которые принимаются приёмно-усилительным трактом на снаряде и записываются в память, либо при прохождении снаряда с установленным на нём приёмником низкочастотного излучения вблизи наземного низкочастотного передатчика приёмник на снаряде регистрирует время приёма колебаний или соответствующий времени параметр, например, пройденную дистанцию, и излучает соответствующую посылку электромагнитных колебаний, которая регистрируется вне трубопровода.
Маркерные пункты выбирают вблизи узлов арматуры трубопровода. При прохождении снаряда через маркерный пункт высокочастотный наземный приемопередатчик 1 посылает запрос бортовому приемопередатчику 5 о состоянии снаряда, бортовой приемопередатчик 5 посылает кодированные пачки высокочастотных колебаний, соответствующие данным о состоянии оборудования снаряда, параметрах среды перекачки, режимах работы снаряда (включен или выключен набор измерительных данных), указанные данные принимаются и декодируются в приемопередатчике 1. В зависимости от решаемой задачи и соответствия режима работы снаряда по данным от приёмопередатчика 5 требуемому режиму работы для данного участка трассы трубопровода, при необходимости с помощью высокочастотного наземного приёмопередатчика 1 посылается команда на изменение режима работы снаряда, которая принимается приемопередатчиком 5, декодируется, и посылается соответствующий управляющий сигнал на соответствующие исполнительные модули, установленные в снаряде.
Аналогичным образом радиоканал позволяет управлять наземным оборудованием, расставленным в маркерных пунктах и работающим в автоматическом режиме.
В случае застревания снаряда в трубопроводе, например, в месте сужения сечения или вмятины, радиоканал позволяет получить со снаряда диагностические данные о проконтролированном участке трубопровода, а также о параметрах трубопровода и состояния снаряда, предшествующих застреванию или вызвавших застревание. В случае обследования газопровода или конденсатопровода такие данные могут быть получены без остановки перекачки продукта.