RU2814972C1 - Device for detecting objects lifted by dredger during dredging operations - Google Patents
Device for detecting objects lifted by dredger during dredging operations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814972C1 RU2814972C1 RU2023115955A RU2023115955A RU2814972C1 RU 2814972 C1 RU2814972 C1 RU 2814972C1 RU 2023115955 A RU2023115955 A RU 2023115955A RU 2023115955 A RU2023115955 A RU 2023115955A RU 2814972 C1 RU2814972 C1 RU 2814972C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dredger
- ultrasonic
- receiver
- output
- amplifier
- Prior art date
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 241000143957 Vanessa atalanta Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- NHDHVHZZCFYRSB-UHFFFAOYSA-N pyriproxyfen Chemical compound C=1C=CC=NC=1OC(C)COC(C=C1)=CC=C1OC1=CC=CC=C1 NHDHVHZZCFYRSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидромеханизации и предназначено для контроля и управления технологическим оборудованием землесосных снарядов при проведении дноуглубительных или добычных работ. При обнаружении посторонних предметов, например взрывоопасных, устройство обеспечивает сигнализацию, в том числе тревожную.The invention relates to the field of hydromechanization and is intended for monitoring and controlling the technological equipment of suction dredgers during dredging or mining operations. When foreign objects, such as explosive ones, are detected, the device provides an alarm, including an alarm.
Известны устройства, которые могут быть использованы для обнаружения посторонних предметов в извлекаемом грунте путем измерения плотности пульпы, например, радиоизотопными плотномерами (пат. РФ №23105, МПК G01N 23/02, опубл. 20.05.2002), измеряющими плотность пульпы по степени поглощения пульпой рентгеновских лучей. Достоинством метода является прямое измерение массы вещества, поглощающего лучи по ходу их распространения. Недостатком - необходимость использования излучающего радиацию источника рентгеновского излучения.There are known devices that can be used to detect foreign objects in excavated soil by measuring pulp density, for example, radioisotope density meters (RF Patent No. 23105, IPC G01N 23/02, publ. 05.20.2002), which measure pulp density by the degree of absorption by the pulp X-rays. The advantage of the method is the direct measurement of the mass of the substance that absorbs the rays as they propagate. The disadvantage is the need to use a radiation-emitting X-ray source.
Известно устройство для определения плотности пульпы в процессе дноуглубительных или добычных работ на земснарядах, работающее с использованием акустических сигналов (пат. РФ №2694448, МПК G01N 9/24, опубл. 15.07.2019). Устройство основано на измерении плотности пульпы через стенку пульпопровода на прямом участке и представляет собой плотномер, состоящий из генератора зондирующих импульсов, электроакустического преобразователя, установленного на внешней стенке трубы с пульпой, усилителя-ограничителя, аналогово-цифрового преобразователя и блока цифровой обработки сигналов. Плата цифровой обработки сигнала обеспечивает полосовую фильтрацию, преобразование Гильберта, расчет амплитуды принятого сигнала, логарифмирование амплитуды, аппроксимацию части графика логарифма амплитуды прямой, вычисление угла наклона, по углу наклона вычисляется плотность пульпы.A device is known for determining pulp density during dredging or mining operations on dredgers, operating using acoustic signals (RF patent No. 2694448, IPC G01N 9/24, publ. 07/15/2019). The device is based on measuring pulp density through the wall of a slurry pipeline in a straight section and is a density meter consisting of a probing pulse generator, an electroacoustic transducer installed on the outer wall of the pipe with pulp, a limiting amplifier, an analog-to-digital converter and a digital signal processing unit. The digital signal processing board provides bandpass filtering, Hilbert transform, calculation of the amplitude of the received signal, logarithm of the amplitude, approximation of a part of the graph of the logarithm of the amplitude of a straight line, calculation of the slope angle, and the pulp density is calculated from the slope angle.
Достоинством устройства является прямое измерение плотности пульпы. Недостатком - сложность установки, необходимость дорогостоящего обслуживания и замены.The advantage of the device is the direct measurement of pulp density. The disadvantage is the complexity of installation, the need for expensive maintenance and replacement.
Среди известных аналогов наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению (прототипом) является устройство, описанное в пат. РФ №2104494, МПК G01D 1/18, опубл. 15.07.2019. Устройство содержит последовательно включенный ультразвуковые излучатель и приемник, выход которого соединен с входом усилителя, последовательно соединенного с фильтром, выход которого, в свою очередь, соединен с входом порогового устройства. Устройство-прототип предназначено для определения состояния объема, заполненного упругой средой, при изменении которого подает сигнал, в том числе тревоги, на пульт охранной сигнализации.Among the known analogues, the closest in technical essence to the claimed invention (prototype) is the device described in Pat. RF No. 2104494, IPC G01D 1/18, publ. 07/15/2019. The device contains an ultrasonic emitter and a receiver connected in series, the output of which is connected to the input of an amplifier, connected in series to a filter, the output of which, in turn, is connected to the input of a threshold device. The prototype device is designed to determine the state of a volume filled with an elastic medium, and when it changes, it sends a signal, including an alarm, to the security alarm panel.
Недостатком прототипа является невозможность его использования под водой в районе проведения дноуглубительных работ. Такие работы могут проводиться на глубинах до нескольких десятков метров.The disadvantage of the prototype is the impossibility of its use under water in the dredging area. Such work can be carried out at depths of up to several tens of meters.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность использования устройства для обнаружения под водой на глубинах, достигающих нескольких десятков метров, посторонних предметов в извлекаемом земснарядом грунте.The technical result of the proposed invention is the possibility of using a device for detecting underwater at depths of several tens of meters, foreign objects in the soil extracted by a dredger.
Для достижения указанного результата используется следующая совокупность существенных признаков: устройство обнаружения предметов, поднимаемых земснарядом в ходе дноуглубительных работ, (содержащее также, как и прототип: ультразвуковой излучатель, ультразвуковой приемник, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого, в свою очередь, соединен с входом фильтра, выходом соединенного с входом порогового устройства, ) в отличие от прототипа дополнительно содержит ультразвуковой генератор, источник питания, а также первый и второй амортизаторы, при этом ультразвуковые излучатель и приемник размещены на амортизаторах в отверстиях трубы пульпопровода земснаряда с диаметрально противоположных сторон указанной трубы вблизи рабочего органа земснаряда, причем усилитель, а также ультразвуковые излучатель, приемник и генератор изготовлены в водонепроницаемом исполнении и закреплены на трубе пульпопровода, в свою очередь выход источника питания соединен с ультразвуковым генератором, усилителем и пороговым устройством, выход которого соединен с соответствующим входом судовой аварийно-предупредительной сигнализации.To achieve this result, the following set of essential features is used: a device for detecting objects lifted by a dredger during dredging (which also contains, like the prototype: an ultrasonic emitter, an ultrasonic receiver, the output of which is connected to the input of an amplifier, the output of which, in turn, is connected with a filter input, an output connected to the input of a threshold device, ) unlike the prototype, additionally contains an ultrasonic generator, a power source, as well as first and second shock absorbers, while the ultrasonic emitter and receiver are placed on shock absorbers in the holes of the dredger slurry pipe on diametrically opposite sides of the specified pipes near the working body of the dredger, and the amplifier, as well as the ultrasonic emitter, receiver and generator are made in a waterproof design and mounted on the slurry pipe, in turn, the output of the power source is connected to the ultrasonic generator, amplifier and threshold device, the output of which is connected to the corresponding input of the ship emergency warning system.
Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показывает, что поставленная задача - возможность использования устройства для обнаружения под водой на глубинах, достигающих нескольких десятков метров, посторонних предметов в извлекаемом земснарядом грунте - решаются в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».A comparison of the proposed device and the prototype shows that the task at hand - the ability to use the device to detect underwater at depths of several tens of meters, foreign objects in the soil excavated by a dredger - is solved as a result of a new set of features, which proves the compliance of the proposed invention with the patentability criterion of "novelty" .
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области гидромеханизации не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».In turn, an information search in the field of hydromechanization did not reveal solutions containing individual distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that the invention complies with the “inventive step” criterion.
Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими материалами где: на фиг. 1 представлено схематичное изображение устройства, разделенное на две части, одна из которых, обозначенная «В районе рабочего органа», вместе с рабочим органом земснаряда в процессе дноуглубительных работ опускается под воду, на глубину в несколько метров или десятков метров - в зависимости от конструкции этого рабочего органа, а также глубин, где работает земснаряд. Элементом конструкции рабочего органа земснаряда является труба пульпопровода, по которой со дна на борт земснаряда подается пульпа. В трубе с помощью первого и второго резиновых амортизаторов закреплены ультразвуковой излучатель, а также ультразвуковой приемник. В другой - правой части, обозначенной как «Надводная часть (на борту земснаряда)», располагаются те компоненты предлагаемого технического решения, которые во время выполнения земснарядом подводных работ находятся на его борту.The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials where: Fig. 1 shows a schematic image of the device, divided into two parts, one of which, designated “In the area of the working body”, together with the working body of the dredger, during dredging, is lowered under water, to a depth of several meters or tens of meters - depending on the design of this working body, as well as the depths where the dredger operates. The design element of the working body of the dredger is a slurry pipeline pipe, through which pulp is supplied from the bottom to the side of the dredger. An ultrasonic emitter and an ultrasonic receiver are fixed in the pipe using the first and second rubber shock absorbers. In the other right part, designated as “Above-water part (on board the dredger)”, there are those components of the proposed technical solution that are on board while the dredger is performing underwater work.
На фиг. 1 обозначены: 1 - ультразвуковой приемник, УЗ-П, так как он предназначен для работы под водой, его оболочка должна соответствовать нормам IP 68 (См. ГОСТ 14254 - 2015.); 2 - первый амортизатор; 3 - усилитель, У, также предназначен для работы под водой, поэтому и его оболочка должна быть изготовлена по нормам IP 68; 4 - выпрямитель, В; 5 - фильтр, Ф; 6 - пороговое устройство, ПУ; 7 - судовая аварийно-предупредительная сигнализация, АПС; 8 - источник питания, ИП; 9 - ультразвуковой генератор, Г, так как предназначен для работы под водой, он должен быть изготовлен по нормам IP 68; 10 - второй амортизатор; 11 - ультразвуковой излучатель, УЗ-И, тоже предназначен для работы под водой, поэтому должен быть изготовлен по нормам IP 68.In fig. 1 are marked: 1 - ultrasonic receiver, UZ-P, since it is designed to work under water, its shell must comply with IP 68 standards (See GOST 14254 - 2015.); 2 - first shock absorber; 3 - amplifier, U, is also designed for operation under water, therefore its shell must be made according to IP 68 standards; 4 - rectifier, B; 5 - filter, F; 6 - threshold device, PU; 7 - ship emergency warning system, APS; 8 - power supply, IP; 9 - ultrasonic generator, G, since it is intended for operation under water, it must be manufactured according to IP 68 standards; 10 - second shock absorber; 11 - ultrasonic emitter, UZ-I, is also designed to work under water, therefore it must be manufactured according to IP 68 standards.
Как указывалось выше, ультразвуковой приемник УЗ-П (1) с помощью первого амортизатора (2) закреплен в непосредственной близости от рабочего органа земснаряда в трубе, по которой подается пульпа. Ультразвуковой излучатель УЗ-И (11) закреплен в той же трубе напротив ультразвукового приемника УЗ-П (1) с помощью второго амортизатора (10). В предлагаемой конструкции первый (2) и второй (10) амортизаторы необходимы для уменьшения влияния ультразвуковых колебаний от ультразвукового излучателя УЗ-И (11) на ультразвуковой приемник УЗ-П (1) по стенкам трубы, в которой они размещены.As mentioned above, the ultrasonic receiver UZ-P (1) with the help of the first shock absorber (2) is fixed in the immediate vicinity of the working body of the dredger in the pipe through which the pulp is supplied. The ultrasonic emitter UZ-I (11) is fixed in the same pipe opposite the ultrasonic receiver UZ-P (1) using a second shock absorber (10). In the proposed design, the first (2) and second (10) shock absorbers are necessary to reduce the influence of ultrasonic vibrations from the ultrasonic emitter UZ-I (11) on the ultrasonic receiver UZ-P (1) along the walls of the pipe in which they are located.
Выход источника питания ИП (8) соединен с усилителем У (3), пороговым устройством ПУ (6) и ультразвуковым генератором Г (9). Выход последнего соединен с соответствующим входом судовой аварийно-предупредительной сигнализации АПС (7).The output of the power supply IP (8) is connected to the amplifier U (3), the threshold device PU (6) and the ultrasonic generator G (9). The output of the latter is connected to the corresponding input of the ship's alarm system APS (7).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
После включения источника питания ИП (8), начнет работать ультразвуковой генератор Г (9), и запустится ультразвуковой излучатель УЗ-И (11). Когда рабочий орган земснаряда будет опущен под воду и начнет выполнение дноуглубительных работ, в пульпе, перемещающейся по трубе между ультразвуковым излучателем УЗ-И (11) и ультразвуковым приемником УЗ-П (1) через некоторое время после их начала образуется стационарное поле ультразвуковых колебаний.After turning on the power source IP (8), the ultrasonic generator G (9) will start working, and the ultrasonic emitter US-I (11) will start. When the working body of the dredger is lowered under water and begins dredging, a stationary field of ultrasonic vibrations is formed in the pulp moving through the pipe between the ultrasonic emitter UZ-I (11) and the ultrasonic receiver UZ-P (1) some time after they begin.
Сигнал от ультразвукового приемника УЗ-П (1) в усилителе У (3) будет увеличен по амплитуде, преобразован в пульсирующий сигнал выпрямителем В (4) и сглажен фильтром Ф (5). Пороговое устройство ПУ (6) настраивается так, чтобы предотвратить поступление ложных сигналов в судовую аварийно-предупредительную сигнализацию АПС (7).The signal from the ultrasonic receiver UZ-P (1) in the amplifier U (3) will be increased in amplitude, converted into a pulsating signal by rectifier B (4) and smoothed by filter F (5). The threshold device PU (6) is adjusted to prevent false signals from entering the ship's emergency warning system APS (7).
Если в контролируемое пространство между ультразвуковым приемником УЗ-П (1) и ультразвуковым излучателем УЗ-И (11) попадет какой-либо посторонний, в том числе, взрывоопасный предмет, стационарность ультразвуковых колебаний будет нарушена. По цепочке «ультразвуковой приемник УЗ-П (1) → выпрямитель В (4) → фильтр Ф (5)» это приведет к изменению сигнала на входе порогового устройства ПУ (6), что в свою очередь, вызовет запуск судовой аварийно-предупредительной сигнализации АПС (7).If any foreign object, including an explosive one, gets into the controlled space between the ultrasonic receiver UZ-P (1) and the ultrasonic emitter UZ-I (11), the stationarity of ultrasonic vibrations will be disrupted. Along the chain “ultrasonic receiver UZ-P (1) → rectifier B (4) → filter F (5)” this will lead to a change in the signal at the input of the threshold device PU (6), which in turn will trigger the ship’s emergency warning alarm APS (7).
При получении данного сигнала от судовой аварийно-предупредительной сигнализации АПС (7) экипаж земснаряда должен начать действовать в соответствии с положениями применимой для такого случая процедуры.Upon receipt of this signal from the ship's emergency warning system APS (7), the dredger crew must begin to act in accordance with the provisions of the procedure applicable for such a case.
За счет вновь введенных элементов и связей предлагаемое устройство обеспечивает возможность выявлять в пульпе под водой посторонние предметы на глубинах, достигающих нескольких метров или десятков метров.Due to the newly introduced elements and connections, the proposed device provides the ability to detect foreign objects in the pulp under water at depths reaching several meters or tens of meters.
Это позволит экипажу земснаряда, проводящего дноуглубительные работы, своевременно среагировать на появление посторонних, включая взрывоопасные, предметов, что позволит уберечь людей от возможных травм или гибели, а земснаряд - от повреждений.This will allow the crew of the dredger carrying out dredging work to respond in a timely manner to the appearance of foreign objects, including explosive objects, which will protect people from possible injury or death, and the dredger from damage.
Предлагаемое изобретение было создано на кафедре основ судовой электроэнергетики ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Были произведены экспериментальные исследования и расчеты, показавшие возможность использования заявляемого устройства при проведении дноуглубительных или добычных работ.The proposed invention was created at the Department of Fundamentals of Marine Electrical Power Engineering of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “State University of Maritime and River Fleet named after Admiral S.O. Makarov" as part of a research project. Experimental studies and calculations were carried out that showed the possibility of using the proposed device when carrying out dredging or mining operations.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».The foregoing allows us to conclude that the invention meets the “industrial applicability” criterion.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2814972C1 true RU2814972C1 (en) | 2024-03-07 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1329829A (en) * | 1969-11-26 | 1973-09-12 | Emi Ltd | Sonar systems |
RU2740297C1 (en) * | 2020-05-15 | 2021-01-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Нониус Инжиниринг" | Method for visualization of current condition of bottom topography during operation of dredger |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1329829A (en) * | 1969-11-26 | 1973-09-12 | Emi Ltd | Sonar systems |
RU2740297C1 (en) * | 2020-05-15 | 2021-01-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Нониус Инжиниринг" | Method for visualization of current condition of bottom topography during operation of dredger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20140283585A1 (en) | Underwater detection apparatus | |
US4168483A (en) | System for detecting substructure microfractures and method therefor | |
FR2441225A1 (en) | PULSE ECHO INTRUSION DETECTION METHOD AND DEVICE | |
RU2814972C1 (en) | Device for detecting objects lifted by dredger during dredging operations | |
Volgin et al. | Sidescan sonar images of mud volcanoes from the Mediterranean Ridge: possible causes of variations in backscatter intensity | |
RU2739144C1 (en) | Acoustic-resonance method of non-destructive inspection of pipelines | |
US3716711A (en) | Water level gauge using neutron source | |
RU2256196C2 (en) | Method for hydroacoustic detection of swimmers and biological sea beings and their extrusion from water intake structure | |
Briggs et al. | Effects of changing roughness on acoustic scattering:(1) natural changes | |
RU2356069C2 (en) | Method of profiling bed loads | |
JP2006209712A (en) | Tsunami detection device | |
JPS62112055A (en) | Method and device for discriminating kind of buried tube | |
RU192949U1 (en) | Antenna unit for a mobile complex for determining the level and volume of bottom sediments in oil tanks | |
US4510811A (en) | Method for distinguishing between interfering signals and signals indicating defects of workpieces during ultrasonic testing | |
US4832532A (en) | Apparatus for determining liquid/gas interfaces | |
JP2011033584A (en) | Artificial object detection system, method of detecting artificial object used therein, and artificial object detection control program | |
Jansen et al. | On the conversion between sound pressure and particle motion | |
JPH11351867A (en) | Bridge pier scouring monitoring equipment | |
Bradley et al. | An acoustic-instrumented mine for studying subsequent burial | |
RU2522169C1 (en) | Gas steam estimation method | |
RU2010263C1 (en) | Method of determination of parameters of fish shoals in water | |
RU59267U1 (en) | Underwater object simulator | |
Smerdon et al. | An acoustic backscatter instrument to measure near-bed sediment processes | |
RU60207U1 (en) | BUILDER OF OBJECT NON-DETECTION ZONES BY AN OPPONENT HYDROACOUSTIC MEANS (NON-DETECTION ZONE) | |
RU2694448C1 (en) | Pulp density measurement method |