Устройство для автоматического развертывания автономного дрейфующего буя с протяженной вертикально-ориентированной измерительной линией

Полезная модель относится к области исследования океанов и морей, а именно к средствам постановки автономных дрейфующих буев, оснащенных вертикально-ориентированными, преимущественно протяженными, измерительными линиями с расположенными на них измерительными датчиками.
Известные устройства и способы постановки буев не решают технической проблемы автоматического запуска буев с длинными измерительными линиями.
Например, известно устройство для автоматического развертывания дрейфующего буя, несущего на тросе подводный парус. Внутри поверхностного поплавка этого буя расположены измерительная, управляющая, телекоммуникационная и др. электронная аппаратура, а также источник питания. Поплавок соединен через трос с вертикально-ориентированным подводным парусом цилиндрической формы, изготовленным из прочной ткани(http://www.jcommops.org/ doc/DBCP/svpb _design_ manual.pdf, стр.13).
Постановка буя в собранном виде производится вручную путем сброса с борта судна (http://www.jcommops.org/dbcp/deployments/techniques.html). Автоматическое развертывание достигается за счет того, что буй, включающий поплавок вместе со свернутыми подводным парусом и тросовой линией, представляет собой разъемную сборку, где механическое соединение составных частей в единый конструктив производится с помощью связующих элементов, разъединяющихся в воде, например, с помощью малярного скотча. При попадании в воду связывающие элементы разъединяются, подводный парус опускается в глубину, вплоть до полного натяжения тросовой линии и далее парус удерживается на заданной глубине через трос за счет положительной плавучести поплавка, плавающего на поверхности воды. Преимущество такого буя заключается в том, что можно производить постановку буя и его последующее автоматическое приведение в рабочее состояние путем сброса в воду на ходу судна.
Однако при большей длине тросовой линии, несущей парус, например, свыше 10-15 м, и особенно в условиях волнения моря, возможно запутывание этого троса при опускании паруса в глубину под действием своей отрицательной плавучести, а также образования затянутых перекрученных петель («колышек») на тросе, что приводит к быстрому обрыву подводного паруса. Таким образом, такая автоматическая система развертывания буя с тросовой линией не пригодна для постановки буя с длинной измерительной линией.
Известен также способ постановки дрейфующих буев, оснащенных вертикально ориентированными измерительными линиями с установленными на ней датчиками для измерения вертикальных профилей параметров морской среды, в частности профиля температуры (Мотыжев С.В., Лунев Е.Г., Толстошеев А.П. и др. Опыт применения термопрофилирующих дрифтеров для исследований арктического региона Мирового океана // Арктика: экология и экономика. — 2016. — № 1. — С. 38 — 45.). Буй содержит поверхностный поплавок, в котором размещены электронная аппаратура и источник питания. Измерительная линия механически присоединена к нижней части поплавка и электрически соединена с электронной аппаратурой внутри буя. Для придания измерительной линии вертикальной ориентации в воде на нижнем конце измерительной линии размещается балласт, роль которого может выполнять корпус нижних датчиков.
Постановка буя на воду производится с судна, после полной его остановки. Работа производится с наветренного борта, чтобы избежать ухода измерительной линии под днище судна в результате ветрового дрейфа судна. Приведение буя в рабочее состояние включает два этапа. На первом, подготовительном, этапе буй размещается на рабочей палубе судна вблизи бортового ограждения палубы. При этом поплавок закрепляется, чтобы избежать его перемещения из-за наклонов палубы при качании судна на волне. Измерительная линия укладывается на палубу в бухту в форме восьмерки для достижения минимального риска перекручивания, запутывания или образования узлов при опускании линии в воду (http://prouzli.ru/uhod-obsluzhivanie.html). При формовании бухты конец линии, соединенный с поплавком, укладывается в основание бухты в форме первого нижнего витка, а конец линии, с размещенным на нем нижним корпусом датчиков, на последнем верхнем витке. После укладки буя производится его постановка. Для этого вначале в воду опускается нижний конец линии с корпусом датчиков, а далее последовательно вся линия – виток за витком вплоть до первого витка. Когда линия приняла натянутое состояние при достижении ее нижним концом предельной глубины, производится сброс поплавка на воду. После этого буй является развернутым.
Приведенный способ постановки буя также не решает техническую проблему, которая решается заявленной полезной моделью, и которая заключается в необходимости автоматического запуска буя с длинной вертикально-ориентированной измерительной линией.
Заявителем не обнаружены аналоги, решающие данную техническую проблему. Известные технические решения позволяют или автоматически разворачивать буи с тросовыми линиями, или разворачивать буи, снабженные длинными вертикально-ориентированными измерительными линиями, но только вручную на стоящем судне. Это может представлять опасность для людей, производящих запуск буя: при бортовой качке судна на волне со стороны линии, уже частично опущенной в воду, возникают периодические знакопеременные динамические нагрузки, приложенные к рукам оператора, удерживающего линию при ее съеме виток за витком с бухты. В результате оператор может получить ранение или даже может быть выброшенным за борт судна из-за сильного рывка со стороны линии при возможном образовании захватывающей петли на руках или ногах в момент ухода линии в воду. Буи нового поколения имеют все более длинные измерительные линии. В этих условиях физических возможностей оператора для запуска буя описанным выше способом может не хватить.
Таким образом, известные системы и методы постановки буев не обеспечивают автоматического развертывания при запуске и имеют ограниченные эксплуатационные возможности или полностью неработоспособны для буев с длинными вертикально-ориентированными измерительными линиями.
Заявленная совокупность существенных признаков заявленной полезной модели обеспечивает технический результат: автоматизация процесса запуска буя, расширение эксплуатационных возможностей при запуске буя с длинной вертикально-ориентированной измерительной линией (запуск можно осуществлять на ходу судна) и повышение безопасности запуска.
Техническая проблема решается за счет того, что устройство для автоматического развертывания автономного дрейфующего буя с длинной вертикально-ориентированной измерительной линией содержит собственно буй в виде поверхностного поплавка с размещенными в нем источником питания и электронной аппаратурой, к основанию которого жестко прикреплена подключенная к электронной аппаратуре измерительная линия. Измерительная линия буя намотана на катушку, имеющую отрицательную плавучесть. В сборе буй с катушкой охвачены и удерживаются сетью, ячейки на краях, которой собраны разъединяющим устройством, которое прикреплено к судовому грузоподъемному механизму и удаленно управляется оператором. Сеть одной из своих крайних ячеек дополнительно неразрывно присоединена к разъединяющему устройству.
Разъединяющее устройство преимущественно выполнено в виде отрезка фала, завязанного «ведерным узлом», у которого один конец является несущим, а другой является управляющим. К одной из петель «ведерного узла» прикреплена с помощью хомута одна из крайних ячеек сети.
Сущность заявленного устройства для автоматической постановки (развертывания) буя поясняется с помощью иллюстраций, на которых изображено: на фиг. 1 – общий вид устройства с выносным элементом А, отражающим преимущественный вариант исполнения разъединяющего устройства; нафиг. 2 –устройство в сборе перед началом запуска с судна; на фиг. 3 – высвобождение буя с катушкой из удерживающего средства; на фиг. 4 – начало развертывания измерительной линии буя в воде; на фиг. 5 – положение буя в воде с развернутой вертикально-ориентированной измерительной линией с отсоединенной катушкой.
Заявленное устройство содержит (фиг. 1) буй в виде поверхностного поплавка 1, к нижнему основанию которого жестко прикреплена измерительная линия 2. Внутри поплавка размещены электронная аппаратура и источник питания. Измерительная линия 2, начиная с ее конца, намотана на катушку 3, которая имеет отрицательную плавучесть. В сборе поплавок 1 и катушка 3 охвачены удерживающим средством 4 в виде сети. В данном варианте исполнения сеть имеет прямоугольную форму. Крайние ячейки на противоположных коротких сторонах сети 4 собраны и удерживаются разъединяющим устройством 5, которое прикреплено к судовому грузоподъемному механизму и удаленно управляется (разъединяется) оператором. Устройство также содержит соединительный элемент 8 для неразрывного прикрепления удерживающего средства 4 (сети) к разъединяющему устройству 5.
В данном случае разъединяющее устройство 5 управляется оператором механически и выполнено в виде «ведерного узла» из отрезка фала (выносной элемент А фиг. 1), один конец которого является несущим фалом 6, прикрепленным к судовому грузоподъемному механизму ,а другой конец 7 которого предназначен для развязывания «ведерного узла»5 оператором, для чего имеет заданную длину. Две крайние ячейки сети 4 охвачены «ведерным узлом» 5, при этом одна из этих ячеек неразрывно прикрепляется к одной из петель «ведерного узла» 5 соединительным хомутом 8.
Устройство работает следующим образом. Охваченные сетью 4 поплавок 1 в сборе с катушкой 3 подвешиваются к судовому грузоподъемному механизму за несущий фал 6 «ведерного узла» 5 и вывешивается за бортом (фиг. 2).
Отсоединение буя (поплавка 1 в сборе с катушкой 3 с измерительной линией 2) происходит путем рывка за управляющей конец 7«ведерного узла» 5 оператором, находящимся на борту судна. «Ведерный узел» развязывается и высвобождает собранные ячейки сети 4, кроме одной, закрепленной хомутом 8. Поплавок 1 с катушкой 3 под действием силы тяжести выпадают из сети 4 (фиг. 3), которая за счет хомута 8 остается висеть на несущем фале 6 «ведерного узла» 5. После падения буя в воду поплавок 1, имеющий положительную плавучесть, остается на поверхности, а катушка 3, имеющая отрицательную плавучесть, начинает погружаться. В начале погружения к внешнему краю катушки 3 приложен поворачивающий момент силы со стороны измерительной линии 2, натяжение которой обеспечивается положительной плавучестью поплавка 1 (фиг. 4). Поскольку вектор силы направлен не на раскручивание, а на поворот катушки 3, последняя принимает вертикальное положение. После чего начинается погружение катушки 3 с одновременным высвобождением измерительной линии 2 при вращении катушки 3. После полного развертывания измерительной линии 2 поплавок 1 остается на поверхности воды, измерительная линия 2 имеет вертикальное положение, а катушка 3 тонет (фиг. 5).
Вместо сети 4 может быть использовано любое другое эквивалентное удерживающее средство, например, в виде строп, дающее возможность высвобождения из него поплавка 1 с катушкой 3 при срабатывании разъединяющего устройства 5, в качестве которого также может быть применено любое другое эквивалентное средство, удаленно приводимое в действие оператором, например, в виде карабина с электрическим или электронным управлением.