RU2733550C1 - Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy - Google Patents

Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy Download PDF

Info

Publication number
RU2733550C1
RU2733550C1 RU2019127561A RU2019127561A RU2733550C1 RU 2733550 C1 RU2733550 C1 RU 2733550C1 RU 2019127561 A RU2019127561 A RU 2019127561A RU 2019127561 A RU2019127561 A RU 2019127561A RU 2733550 C1 RU2733550 C1 RU 2733550C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxygen
hydrogen
control unit
surfacing
container
Prior art date
Application number
RU2019127561A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Сергеевич Терещук
Иван Николаевич Стаценко
Андрей Вартазарович Дологлонян
Александр Николаевич Греков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
Priority to RU2019127561A priority Critical patent/RU2733550C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2733550C1 publication Critical patent/RU2733550C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B63B22/04—Fixations or other anchoring arrangements
    • B63B22/06—Fixations or other anchoring arrangements with means to cause the buoy to surface in response to a transmitted signal

Abstract

FIELD: vessels and other watercrafts.SUBSTANCE: invention relates to marine equipment and can be used in stations for complex monitoring of dynamics of water environment, its chemical and biological control. Cyclic dipping and surfacing is carried out by electrolysis of sea water to obtain hydrogen and oxygen in separate tanks, performing surfacing, and subsequent release of hydrogen and oxygen into their combustion chamber and flow of combustion products through the Laval nozzle, which provides a reactive rod for horizontal movement. Combustion chamber with Laval nozzle is installed on rotary mechanism for movement in any specified direction, which is carried out by control unit. After generation of hydrogen and oxygen is performed by command of control unit filling of containers with sea water and immersion to specified depth on pressure sensor. Further, electrolysis process is switched on by command and ballast tanks are filled with hydrogen and oxygen again for surfacing. Process is repeated many times until the accumulator battery is developed.EFFECT: enabling possibility to probe water medium at any depth.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к морской технике и может быть использовано в станциях для проведения комплексных наблюдений за динамикой водной среды, ее химико-биологического контроля.The invention relates to marine technology and can be used in stations for complex observations of the dynamics of the aquatic environment, its chemical and biological control.

Изобретение относится к способам устройства буя для циклического всплытия и погружения в условиях морской воды на различные глубины, рассчитанное на несколько циклов в автономном режиме.SUBSTANCE: invention relates to methods of a buoy device for cyclic ascent and immersion in seawater conditions at different depths, designed for several cycles in an autonomous mode.

Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении возможности зондировать водную среду практически на любую глубину и упрощает конструкцию системы с обеспечением ее живучести.The technical result from the use of the invention is to provide the ability to probe the aquatic environment to almost any depth and simplifies the design of the system, ensuring its survivability.

Наиболее близкими к данному изобретению является патент РФ 2406640, приоритет 16.04.2019 г. МПК В63В 22/06. Устройство по данному патенту является наиболее близким к заявленному, принимается за прототип и представляет циклическую автономную гидрофизическую станцию вертикального профилирования содержит измерительный модуль, донную лебедку, донный блок и пассивный измерительный модуль. Измерительный модуль и пассивный измерительный модуль имеют положительную плавучесть. Измерительный модуль соединен при помощи троса с пассивным измерительным модулем, причем трос проходит через обводной барабан лебедки и донный блок. Измерительный модуль включает в себя управляющий процессор, измерительные датчики, УКВ или спутниковый радиомодем, гидроакустическую систему связи с лебедкой. Достигается возможность одновременного проведения измерений на разных глубинах, а также уменьшение энергозатрат на перемещение измерительного модуля в слоях водной среды.The closest to this invention is RF patent 2406640, priority 04/16/2019, IPC В63В 22/06. The device according to this patent is the closest to the claimed one, is taken as a prototype and represents a cyclic autonomous hydrophysical vertical profiling station contains a measuring module, a bottom winch, a bottom block and a passive measuring module. The measuring module and the passive measuring module have positive buoyancy. The measuring module is connected by a cable with a passive measuring module, the cable passing through the winch bypass drum and the bottom block. The measuring module includes a control processor, measuring sensors, a VHF or satellite radio modem, a hydroacoustic communication system with a winch. EFFECT: possibility of simultaneous measurements at different depths, as well as reduction of energy consumption for moving the measuring module in the layers of the aqueous medium.

Недостатком цитируемого патента является наличие лебедки, барабана, донного блока и необходимых при этом тросов, а в некоторых случаях наличие внешних емкостей, которые осуществляют всплытие и погружение как на подводных лодках.The disadvantage of the cited patent is the presence of a winch, a drum, a bottom block and the necessary cables, and in some cases the presence of external containers that carry out the ascent and submersion as in submarines.

Технический результат предлагаемой конструкции буя - это устранение вышеуказанных недостатков и получение, положительной и отрицательной циклической плавучести морского буя, которая обеспечивается за счет электролиза морской воды, а перемещение по поверхности воды после всплытия осуществляется за счет использования энергии при сжигании кислорода и водорода после всплытия на поверхность водоема.The technical result of the proposed buoy design is the elimination of the above disadvantages and obtaining, positive and negative cyclic buoyancy of the sea buoy, which is ensured by electrolysis of sea water, and movement over the water surface after surfacing is carried out by using energy when burning oxygen and hydrogen after surfacing to the surface reservoir.

Устройство заявленного буя иллюстрируется на фигурах:The design of the declared buoy is illustrated in the figures:

Фиг. 1 - принципиальная схема действия устройства при опускании буя;FIG. 1 is a schematic diagram of the operation of the device when lowering the buoy;

Фиг. 2 - принципиальная схема действия устройства при подъеме буя;FIG. 2 is a schematic diagram of the operation of the device when lifting the buoy;

Фиг. 3 - электрическая блок-схема.FIG. 3 is an electrical block diagram.

Предлагаемая конструкция представляет собой устройство для циклического погружения и всплытия морского буя, содержащее две балластные емкости 1 и 2, источник электропитания - аккумуляторную батарею 3, блок управления и измерения 4. Две балластные емкости 1 и 2, вставленные одна в другую, представляют собой электролизные ячейки, использующие в качестве электролита морскую воду, и имеющие связь через окна 5 в нижней части внутренней емкости напротив катода и анода, внутренняя емкость выполнена цилиндрической формы, в донной части которой находится электрическая аккумуляторная батарея 3 с блоком управления 4, а над ней катод 6 в виде цилиндрического диска, соединенным с минусом аккумуляторной батареи, кольцевая емкость 1, в которую вставлена внутренняя цилиндрическая емкость 2 имеет в нижней части кольцевой анод 7, связанный с плюсом аккумуляторной батареи 3, в верхней части каждой емкости находятся регулируемые от блока управления клапана сброса и закрытия 8 и 9, а в нижней части каждой емкости постоянно открытые отверстия 10 для заполнения и сбрасывания электролита - морской воды.The proposed design is a device for cyclic immersion and ascent of a sea buoy, containing two ballast tanks 1 and 2, power source - battery 3, control and measurement unit 4. Two ballast tanks 1 and 2, inserted one into the other, represent electrolysis cells , using seawater as an electrolyte, and having a connection through windows 5 in the lower part of the inner container opposite the cathode and the anode, the inner container is made of cylindrical shape, in the bottom part of which there is an electric storage battery 3 with a control unit 4, and above it a cathode 6 in in the form of a cylindrical disk connected to the negative of the battery, the annular container 1, into which the inner cylindrical container 2 is inserted, has in the lower part an annular anode 7 connected to the positive of the battery 3, in the upper part of each container there are reset and closing valves adjustable from the control unit 8 and 9, and at the bottom of each containers constantly open holes 10 for filling and discharging electrolyte - sea water.

В предлагаемой нами конструкции буя предусмотрено использование водорода и кислорода в качестве горючего для перемещения морского буя по поверхности воды. Через электромагнитные клапана 8 подается кислород и водород в камеру сгорания водорода и кислорода 11 с соплом Лаваля 12, истечение из которого продуктов сгорания водорода и кислорода, т.е. паров воды, создает реактивную тягу, обеспечивающую перемещение по поверхности водоема в заданном направлении при помощи поворотного механизма 13.Our proposed buoy design provides for the use of hydrogen and oxygen as fuel to move the sea buoy over the water surface. Oxygen and hydrogen are supplied through the electromagnetic valves 8 into the combustion chamber of hydrogen and oxygen 11 with a Laval nozzle 12, the outflow from which the products of combustion of hydrogen and oxygen, i.e. water vapor, creates a jet thrust, which provides movement over the surface of the reservoir in a given direction using the rotary mechanism 13.

При погружении в воду в начале работы буй обладает небольшой положительной плавучестью так, чтобы на поверхности была видна лишь небольшая верхняя часть буя. По команде от датчика давления закрываются клапана 8 и открываются клапана 9 и все полости буя заполняются морской водой, буй теряет положительную плавучесть и погружается на нужную глубину, которую отслеживает датчик давления по глубине 14.When immersed in water at the beginning of operation, the buoy has a slight positive buoyancy so that only a small upper part of the buoy is visible on the surface. On a command from the pressure sensor, valves 8 are closed and valves 9 open and all cavities of the buoy are filled with sea water, the buoy loses its positive buoyancy and sinks to the required depth, which is monitored by the pressure sensor at depth 14.

Клапаны 9 закрываются, а нижние отверстия 10 всегда остаются открытыми. Нижние отверстия конструктивно располагаются ниже катода и анода. По датчику давления 14 закрываются верхние электромагнитные клапаны 8, с аккумуляторной батареи одновременно подается ток на электроды, после чего начинает выделяться водород и кислород, которые вытесняют непрореагировавшую морскую воду через нижние отверстия сброса 10 в окружающую среду. Верхние клапана 8 и 9 в этот момент закрыты. Вытеснение воды из полостей буя происходит вследствие скапливания в верхней части полостей 1 и 2 кислорода и водорода, которые своим давлением немного превосходящим давление окружающей среды выдавливают воду через нижние отверстия 10, после чего буй приобретает положительную плавучесть и поднимается к поверхности.The valves 9 are closed, and the lower openings 10 always remain open. The lower holes are structurally located below the cathode and anode. The pressure sensor 14 closes the upper solenoid valves 8, a current is simultaneously supplied from the battery to the electrodes, after which hydrogen and oxygen begin to evolve, which displace unreacted seawater through the lower discharge holes 10 into the environment. The upper valves 8 and 9 are closed at this moment. The displacement of water from the cavities of the buoy occurs due to the accumulation of oxygen and hydrogen in the upper part of the cavities 1 and 2, which, with their pressure slightly exceeding the ambient pressure, squeeze water through the lower holes 10, after which the buoy acquires positive buoyancy and rises to the surface.

В результате электролиза в основном выделяется водород и кислород, которые вытесняют морскую воду из автономных балластных емкостей после погружения на заданную глубину, которую отслеживает датчик 14 глубины, расположенный в блоке управления 6. На заданной глубине клапана заполнения емкостей 1 по команде от блока управления 6 закрываются и одновременно от того же блока управления подается сигнал на подачу тока от аккумуляторной батареи 3 на анод 7 и катод 6. После чего начинается электролиз морской воды и обе полости заполняются соответствующими газами, которые вытесняют непрореагированную воду через нижние отверстия сброса 10. При этом возникает положительная плавучесть буя и он всплывает на поверхность. Далее опять по команде с блока управления 4 открываются запитывающие клапана водорода и кислорода 8, и водород, и кислород из балластных емкостей 1 и 2 поступает или в камеру сгорания 11, для осуществления реактивной тяги через сопло Лаваля 12. Во время движения по поверхности воды в заданном направлении при помощи поворотного механизма 13 и по команде блока управления 4 до срабатывания водорода и кислорода морской буй перемещается в новую точку погружения.As a result of electrolysis, hydrogen and oxygen are mainly released, which displace seawater from the autonomous ballast tanks after submersion to a predetermined depth, which is monitored by the depth sensor 14 located in the control unit 6. At a predetermined depth, the valves for filling the tanks 1 are closed on command from the control unit 6 and at the same time a signal is sent from the same control unit to supply current from the storage battery 3 to the anode 7 and the cathode 6. After that, the electrolysis of seawater begins and both cavities are filled with the corresponding gases, which displace unreacted water through the lower discharge holes 10. In this case, a positive buoyancy and it floats to the surface. Then again, on command from the control unit 4, the feed valves of hydrogen and oxygen 8 are opened, and hydrogen and oxygen from the ballast tanks 1 and 2 either enters the combustion chamber 11 to implement jet thrust through the Laval nozzle 12. While moving on the water surface in in a given direction with the help of the rotary mechanism 13 and at the command of the control unit 4 until the hydrogen and oxygen are triggered, the sea buoy moves to a new dive point.

После срабатывания водорода и кислорода в качестве топлива для горизонтального перемещения буя электроклапана 8 закрываются и емкости 1 и 2 заполняются водой через отверстия 9 и открытые по команде блока управления клапана, возникает отрицательная плавучесть и буй погружается на заданную глубину по датчику глубины, который расположен в блоке управления 6.After the hydrogen and oxygen are triggered as fuel for the horizontal movement of the buoy, the electrovalve 8 is closed and containers 1 and 2 are filled with water through holes 9 and opened by the command of the valve control unit, negative buoyancy occurs and the buoy is immersed to a predetermined depth according to the depth sensor, which is located in the block control 6.

Блок управления может работать автономно, т.е. датчик глубины показывает наружное давление 1 атм, и от него идет импульс на открытие электроклапанов 8, т.е. на выпуск газов из полостей в камеру сгорания 10. При этом клапана 9 закрыты. После опорожнения от водорода и кислорода емкостей 1 и 2 клапана 8 закрываются и открываются клапана 9 на заполнение полостей буя водой, после чего он идет на погружение до заданной глубины по датчику давления. При достижении заданной глубины датчик давления дает команду на закрытие клапанов 9 и на подачу тока на процесс электролиза, т.е. на выработку водорода и кислорода.The control unit can work autonomously, i.e. the depth sensor shows an external pressure of 1 atm, and an impulse goes from it to open the solenoid valves 8, i.e. for the release of gases from the cavities into the combustion chamber 10. In this case, the valves 9 are closed. After emptying from hydrogen and oxygen tanks 1 and 2, valves 8 are closed and valves 9 are opened to fill the cavities of the buoy with water, after which it goes to dive to a given depth according to the pressure sensor. When the preset depth is reached, the pressure sensor gives a command to close valves 9 and to supply current to the electrolysis process, i.e. for the production of hydrogen and oxygen.

Блок управления так же может быть запрограммирован и с помощью реле времени и команды на открытие или закрытия клапанов и включения процесса электролиза могут осуществляться через запрограммированное реле времени.The control unit can also be programmed and with the help of a time relay and a command to open or close the valves and start the electrolysis process can be carried out through the programmed time relay.

Блок управления может так же работать по командам с надводного или подводного командного пункта.The control unit can also work on commands from a surface or underwater command post.

Claims (3)

1. Устройство автоматизированного морского буя циклического погружения и всплытия с горизонтальным перемещением по поверхности, содержащее балластную емкость, источник электропитания - аккумуляторную батарею и блок управления и измерения, отличающееся тем, что циклическое всплытие и погружение осуществляется в конструкции, содержащей две балластные емкости, вставленные одна в другую, представляющие собой электролизные ячейки, использующие в качестве электролита морскую воду, и имеющие связь через окна в нижней части внутренней емкости напротив катода и анода, внутренняя емкость цилиндрической формы в донной части которой находится электрическая аккумуляторная батарея с блоком управления, а над ней катод в виде цилиндрического диска, соединенным с минусом аккумуляторной батареи, вторая кольцевая емкость в которую вставлена внутренняя цилиндрическая емкость имеет в нижней части кольцевой анод, связанный с плюсом аккумуляторной батареи, в верхней части каждой емкости находятся регулируемые от блока управления клапана сброса и закрытия, а в нижней части каждой емкости постоянно открытые отверстия заполнения и сбрасывания электролита - морской воды.1. A device for an automated sea buoy of cyclic immersion and ascent with horizontal movement on the surface, containing a ballast tank, a power source - a battery and a control and measurement unit, characterized in that the cyclic ascent and immersion is carried out in a structure containing two ballast tanks, inserted one to the other, which are electrolysis cells that use seawater as an electrolyte and have a connection through the windows in the lower part of the inner container opposite the cathode and the anode, the inner cylindrical container in the bottom of which is an electric storage battery with a control unit, and above it the cathode in the form of a cylindrical disk connected to the negative of the battery, the second annular container into which the inner cylindrical container is inserted has in the lower part an annular anode connected to the positive of the battery, in the upper part of each container are adjustable e from the control unit of the discharge and closing valve, and in the lower part of each container there are permanently open holes for filling and discharging electrolyte - sea water. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для осуществления горизонтального перемещения буя по поверхности после всплытия водород и кислород направляются в камеру сгорания, связанной с соплом Лаваля.2. The device according to claim. 1, characterized in that for the implementation of horizontal movement of the buoy on the surface after surfacing, hydrogen and oxygen are directed into the combustion chamber associated with the Laval nozzle. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что горизонтальное перемещение осуществляется в любом направлении за счет поворотного механизма по сигналу от блока управления.3. The device according to claim. 1, characterized in that the horizontal movement is carried out in any direction due to the rotary mechanism on a signal from the control unit.
RU2019127561A 2019-09-02 2019-09-02 Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy RU2733550C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127561A RU2733550C1 (en) 2019-09-02 2019-09-02 Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127561A RU2733550C1 (en) 2019-09-02 2019-09-02 Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733550C1 true RU2733550C1 (en) 2020-10-05

Family

ID=72927018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127561A RU2733550C1 (en) 2019-09-02 2019-09-02 Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733550C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1119918A1 (en) * 1983-04-07 1984-10-23 Отделение Гидроакустики Морского Гидрофизического Института Ан Усср Method and apparatus for controlling buoy buoyancy
RU2406640C1 (en) * 2009-04-16 2010-12-20 Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук Cyclic self-contained hydrophisical station of vertical profiling
WO2014180687A1 (en) * 2013-05-06 2014-11-13 Single Buoy Moorings Inc. Deepwater disconnectable turret system with lazy wave rigid riser configuration
US20170052164A1 (en) * 2014-06-17 2017-02-23 Ihi Corporation Ocean data measurement system
RU2653875C1 (en) * 2016-12-19 2018-05-15 Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРОРАМ", ООО "ЭЛЕКТРОРАМ" Method for producing water from air

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1119918A1 (en) * 1983-04-07 1984-10-23 Отделение Гидроакустики Морского Гидрофизического Института Ан Усср Method and apparatus for controlling buoy buoyancy
RU2406640C1 (en) * 2009-04-16 2010-12-20 Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук Cyclic self-contained hydrophisical station of vertical profiling
WO2014180687A1 (en) * 2013-05-06 2014-11-13 Single Buoy Moorings Inc. Deepwater disconnectable turret system with lazy wave rigid riser configuration
US20170052164A1 (en) * 2014-06-17 2017-02-23 Ihi Corporation Ocean data measurement system
RU2653875C1 (en) * 2016-12-19 2018-05-15 Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРОРАМ", ООО "ЭЛЕКТРОРАМ" Method for producing water from air

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113447317B (en) Seawater sampler
CN109319052A (en) A kind of oil sac formula Argo buoy buoyancy accuracy control method and its experimental provision
ES1107805U (en) Oceanic aqueous platform (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
RU2733550C1 (en) Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy
US4235693A (en) Submersible energy storage apparatus
US10407323B1 (en) Microchlorine generation for anti-biofouling
CN211374717U (en) Water quality on-line monitoring device
CN109866895A (en) Preventing seabed base
CN105865851B (en) The sea-bottom natural gas collection device and method of built-in buoyancy tank hot water heating wall surface
RU2701293C1 (en) Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy
CN109733539A (en) A kind of marine environmental monitoring auxiliary body and its application method
US3166446A (en) Invertible deep-submergeilce power supply
CN113358553A (en) Device and method for submerging submarine pipeline completely and accelerating corrosion and crushing
NO135795B (en)
CN105840150B (en) The sea-bottom natural gas acquisition device and method of built-in buoyancy tank multilayer bracket
RU2603340C1 (en) Offshore ice-resistant process platform
CN211336355U (en) Self-sinking and floating type section observation device
CA2678224C (en) Wet buoyancy engine
US11939247B2 (en) Systems and methods for removal and sequestration of acidity from surface seawater
SU1155898A1 (en) Apparatus for sampling sediments from bottom of pond
CN111024050A (en) Self-sinking floating type ocean observation platform
CN214670260U (en) Temperature difference driving water replenishing device and self-sinking and floating type profile observation device
CN219416826U (en) Water quality detection sampler
CN216350679U (en) Gardens building ecological environment intelligent monitoring equipment
CN219838688U (en) wave glider