SU765769A1

SU765769A1 - Device for determining acoustic parameters of pool bottom soil

Info

Publication number: SU765769A1
Application number: SU782637612A
Authority: SU
Inventors: Клим Келюевич Тюпаев; Алексей Иванович Пестринский; Владимир Иванович Нещерет
Original assignee: Научно-Производственное Объединение "Геофизика"
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1980-09-23

Description

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности, к морской геофизике и может применяться при геоакустических исследованиях дна морей, океанов, рек и озер.The invention relates to geophysical research, in particular, to marine geophysics and can be used in geoacoustic studies of the bottom of the seas, oceans, rivers and lakes.

Известно устройство для измерения параметров грунта в естественных условиях, содержащее раму треугольной формы и жестко соединенные с нею зонды с акустическими преобразователями и электровибратором для загпубле-. ния зондов устройства в грунт, соединительные кабели с бортом судна [1].A device is known for measuring soil parameters in natural conditions, containing a triangular-shaped frame and probes rigidly connected to it with acoustic transducers and an electric vibrator for zapubble-. probes of the device into the ground, connecting cables to the side of the vessel [1].

Однако это устройство при исследованиях грунта дна водоемов на наклонных участках неустойчиво, часто опрокидывается вследствие смещения центра тяжести устройства за пределы базы установки, а зонды внедряются в грунт неравномерно из-за возникновения опрокидывающего момента сил на устройство, при этом центр тяжести устройства расположен высоко от поверхности грунта дна, так как ос- _мновная масса устройства принадлежит раме и электровибратору, прикрепленному к раме.However, this device is unstable during studies of the bottom soil of water bodies on inclined sections, often tipping over due to the displacement of the center of gravity of the device outside the installation base, and the probes are introduced into the ground unevenly due to the occurrence of a tipping moment of forces on the device, while the center of gravity of the device is located high from the surface ground floor, since OC _m novnaya weight device belongs Electrovibrators frame and attached to the frame.

Известно также устройство для измерения параметров грунта в естественных условиях (2].A device is also known for measuring soil parameters in natural conditions (2].

Это устройство содержит раму, пневмосистему, подвижный внедряемый зонд, электроакустические преобразователи (излучатель и приемник), кабель-трос для подъема и опускания. Устройство имеет те же недостатки, что и вышеописанное устройство.This device contains a frame, a pneumatic system, a movable implantable probe, electro-acoustic transducers (emitter and receiver), a cable for lifting and lowering. The device has the same disadvantages as the above device.

Целью изобретения является повышение устойчивости установки при работе на наклонных участках грунта дна водоемов.The aim of the invention is to increase the stability of the installation when working on inclined sections of the soil of the bottom of reservoirs.

Это достигается тем, что устройство для определения акустических параметров грунта дна водоемов, содержащее раму, по меньшей мере, с одним зондом, включающим электроакустические преобразователи, и гидросистему с цилиндром и штоком, -снабжено подвижной платформой с бортами, соединенной с рамой через гидроцилиндр, причем в бортах выполнены радиальные отверстия.This is achieved by the fact that the device for determining the acoustic parameters of the soil of the bottom of reservoirs, containing a frame with at least one probe including electro-acoustic transducers, and a hydraulic system with a cylinder and a rod, is equipped with a movable platform with sides connected to the frame via a hydraulic cylinder, and radial holes are made in the sides.

На фиг. 1 изображено устройство для определения акустических параметров грунта дна водоемов, общий вид; на фиг. 2 изображена донная установка и силы, действующие на нее; на фиг. 3 — < схема потоков ' воды при движении платформы вверх.In FIG. 1 shows a device for determining the acoustic parameters of the soil of the bottom of water bodies, general view; in FIG. 2 shows the bottom installation and the forces acting on it; in FIG. 3 - <flow pattern 'of water when the platform moves up.

Устройство содержит раму 1, соединенные с ней зоны 2, подвижную платформу 3, имеющую отверстия 4 на бортах 5 платформы, которая соединена с помощью штока 6 поршня 7 и цилиндра 8 с рамой 1, на которой расположен блок электронных и электромеханических' средств 9. С ним соединены кабель-трос 10 и шланги 11 гидро (пневмо) системы, последние соединены с рабочими полостями 12 и 13 цилиндра. Центр тяжести установки меняет свое положение 0 и 0¹ в зависимости от положения платформы 3.The device comprises a frame 1, zones 2 connected to it, a movable platform 3, having openings 4 on the sides 5 of the platform, which is connected by a rod 6 of the piston 7 and the cylinder 8 to the frame 1, on which the block of electronic and electromechanical means 9 is located. it is connected by a cable cable 10 and hoses 11 of the hydro (pneumatic) system, the latter are connected to the working cavities 12 and 13 of the cylinder. The center of gravity of the installation changes its position 0 and 0 ¹ depending on the position of the platform 3.

Устройство работает следующим образом^ С помощью кабель-тр’оса 10 устройство опускают на дно водоема.The device works as follows ^ Using a cable-tr’os 10, the device is lowered to the bottom of the reservoir.

Подвижная платформа 3 находится в нижнем положении (фиг. 1), при этом центр тяжести установки находится в точке 0 на высоте Н, а базовое расстояние установки равно 2& Устройство своими выступающими из-под платформы концами зондов 2 фиксируется на грунте и устанавливается на подвижной платформе. Пусть устройство опустилось на грунт дна, имеющий угол наклона а к горизонтали (фиг. 1). Критический угол наклона грунта, при котором установка принимает неустойчивое состояние, равен а_к (фиг. 2).The movable platform 3 is in the lower position (Fig. 1), while the center of gravity of the installation is at point 0 at a height H, and the basic installation distance is 2 & The device with its ends of the probes 2 protruding from under the platform is fixed on the ground and mounted on a movable platform . Let the device descend to the bottom soil having an angle of inclination a to the horizontal (Fig. 1). The critical angle of the soil, at which the installation takes an unstable state, is equal _{to a to} (Fig. 2).

Гидросмесь высокого давления от гидронасоса, который может быть расположен в блоке 9, по шлангам 11 поступает в рабочую полость 13 гидроцилиндра 8. Подача гидросмеси осуществляется импульсами (порциями) периодически. Под действием гидросмеси высокого давления поршень 7 вместе со штоком 6 втягивается в цилиндр 8. Шток 6 соединен с плат формой 3, которая движется к раме' 1. Поскольку силы сопротивления движению в воде платформы 3 и рамы 1 не равны, так как площадь платформы намного больше площади рамы, а их геометрические формы различны, то зонды 2 внедряются в грунт, а платформа 3 практически сохраняет свое геометрическое, положение относительно грунта дна. При этом силы, внедряющие зоны 2, направлены вдоль продольных осей зондов, поскольку продольная ось гидроцилиндра 8 параллельна продольным осям зондов 2. Внедрение зондов в грунт осуществляется перпендикулярно наклонной поверхности грунта дна.The high pressure hydraulic mixture from the hydraulic pump, which can be located in block 9, through the hoses 11 enters the working cavity 13 of the hydraulic cylinder 8. The hydraulic mixture is supplied periodically by pulses. Under the action of a high pressure hydraulic mixture, the piston 7 together with the rod 6 is pulled into the cylinder 8. The rod 6 is connected to a plate of form 3, which moves towards the frame '1. Since the resistance forces to movement in the water of the platform 3 and frame 1 are not equal, since the platform area is much more than the frame area, and their geometric shapes are different, then the probes 2 are embedded in the ground, and the platform 3 practically maintains its geometric position relative to the bottom soil. In this case, the forces introducing zones 2 are directed along the longitudinal axes of the probes, since the longitudinal axis of the hydraulic cylinder 8 is parallel to the longitudinal axes of the probes 2. The introduction of the probes into the soil is perpendicular to the inclined surface of the bottom soil.

Подача гидросмеси в рабочую полость цилиндра импульсами обеспечивает некоторое переменное движение зондов и платформы, что облегчает внедрение зондов в грунт. Кроме того, при таком движении платформы 3 и рамы 1 с зондами 2 дополнительно используются силы, связанные с инерционностью рамы и платформы и изменениями кинематической энергии, окружающей установку жидкости.The flow of slurry into the working cavity of the cylinder by pulses provides some variable movement of the probes and the platform, which facilitates the introduction of probes into the ground. In addition, with this movement of the platform 3 and the frame 1 with the probes 2, additional forces are used that are associated with the inertia of the frame and the platform and changes in the kinematic energy surrounding the liquid installation.

765769 4765769 4

Для увеличения эффективной площади, платформы 3, она снабжена бортами 5 с радиальными отверстиями 4. При создании переменного движения платформы 3 в процессе внедрения зондов 2 поток воды а (фиг. 3) действует на платформу 3, часть воды (поток б) перетекает из области высокого давления над платформой 3 в область низкого давления под платформой 3. Перпендикулярно потоку сь через отверстия 4 вытекает поток в из области высокого давления над платформой 3. Поток в ’’сбивает” поток а и удлиняя его путь, тем самым увеличивает эффективную площадь платформы 3.To increase the effective area, platform 3, it is equipped with sides 5 with radial holes 4. When creating a variable movement of platform 3 during the introduction of probes 2, the water flow a (Fig. 3) acts on the platform 3, part of the water (stream b) flows from the area high pressure above platform 3 to the low pressure area below platform 3. Perpendicular to the flow through the openings 4, a stream flows out from the high pressure region above platform 3. The flow "" knocks "flow a and extends its path, thereby increasing the effective area of the plateau we 3.

СИЛЫ, вдольFORCES along

Р безP without

Для извлечения зондов 2 из грунта, гидросмесь высокого давления подается в рабочую полость 12 гидроцилиндров 8 аналогично процессу при внедрении зондов. При этом поршень 7 вместе со штоком 6 перемещается вниз, а рама 1 перемещаясь вверх, извлекает зонды 2 из грунта.To extract the probes 2 from the soil, a high-pressure hydraulic mixture is supplied to the working cavity 12 of the hydraulic cylinders 8 similar to the process when introducing the probes. In this case, the piston 7 together with the rod 6 moves down, and the frame 1 moving up, removes the probes 2 from the ground.

Устойчивость установки повышается за счет того, что при наличии подвижной платформы центр тяжести установки снижается, например, с точки 0* в точку 0 при нахождении платформы в нижнем положении (фиг. 1, 2) и внедряющие зонды в грунт, направлены продольных осей зондов 2.The stability of the installation is increased due to the fact that in the presence of a movable platform, the center of gravity of the installation decreases, for example, from point 0 * to point 0 when the platform is in the lower position (Fig. 1, 2) and the introducing probes into the ground are directed by the longitudinal axes of the probes 2 .

Пример. Пусть установка весом подвижной платформы имеет центр тяжести в точке 15 на высоте Н₂ и базовое, расстояние 2? Установка при этом имеет критический угол наклона а^(когда нормаль к горизонтали проходит через центр тяжести Ц и точку соприкосновения зонда 2 и поверхности грунта), а опрокидывающий установку момент силы М = = Р₂· Н₂ (фиг. 2).Example. Let the installation weighing a movable platform has a center of gravity at point 15 at a height of H ₂ and the base, distance 2? In this case, the installation has a critical angle of inclination a ^ (when the normal to the horizontal passes through the center of gravity C and the point of contact of the probe 2 and the soil surface), and the moment of force tilting the installation is M = P ₂ · H ₂ (Fig. 2).

На той же установке с тем же базовым расстоянием 2?, при снабжении ее подвижной платформой вес установки при нахождении платформы в нижнем положении перераспределяется, за счет чего общий центр тяжести установки снижается из точки 15 в точку 16. При этом критический угол наклона равен а_к = = а ц + Δα, а опрокидывающий момент сил М* = Ρί’Ηι· Заметим при этом, что Н₄ < Н_2<Р₂ < Р, поскольку возможно уменьшение размеров рамы на величину, равную (21¹— 21), сохраняя, прежнее значение базового расстояния. Значит Μ¹ < М.On the same installation with the same base distance of 2 ?, when supplying it with a movable platform, the weight of the installation when the platform is in the lower position is redistributed, due to which the overall center of gravity of the installation decreases from point 15 to point 16. In this case, the critical angle of inclination is a _to = = a c + Δα, and the overturning moment of forces M * = Ρί'Ηι · Note that H ₄ <H _{2 <} P ₂ <P, since it is possible to reduce the size of the frame by an amount equal to (21 ¹ - 21), keeping the previous value of the base distance. Hence Μ ¹ <M.

Таким образом, введение подвижной платформы позволяет увеличить углы наклона грун гов а, при которых установка сохраняет устойчивость, на величину Δα или увеличить эффективное базовое расстояние на величину 2Δι.Thus, the introduction of a movable platform makes it possible to increase the soil tilt angles a at which the installation remains stable by Δα or to increase the effective base distance by 2Δι.

Кроме того, как показано выше введение подвижной платформы в сочетании с гидро (пневмо) системой позволяет направлять силы, внедряющие зонды в грунт, вдоль продольных осей зондов 2. Это позволяет уменьшить или.In addition, as shown above, the introduction of a movable platform in combination with a hydro (pneumatic) system makes it possible to direct forces introducing the probes into the soil along the longitudinal axes of the probes 2. This makes it possible to reduce or.

избежать возникновение дополнительных опроки дывающих установку моментов сил, и тем самым повысить устойчивость установки.to avoid the occurrence of additional testing of the moments of force that give rise to the installation, and thereby increase the stability of the installation.

Выполнение устройства с подвижной платформой с бортами и отверстиями в них обеспечивает увеличение эффективной площади платформы при внедрении зондов в грунт, уменьшает: размеры и вес подвижной платформы, что позволяет достичь поставленной цели.The implementation of the device with a movable platform with sides and holes in them provides an increase in the effective area of the platform when introducing probes into the ground, reduces: the size and weight of the movable platform, which allows to achieve the goal.

Claims

3 The device comprises a frame 1, zones 2 connected to it, a movable platform 3 having openings 4 on the sides 5 of the platform, which is connected by means of a rod 6 of the piston 7 and a cylinder 8 to the frame 1 on which the block of electronic and electromechanical means 9 is located. Cable 10 and hoses 11 of the hydro (pneumatic) system are connected to it, the latter are connected to working cavities 12 and 13 of the cylinder. The center of gravity of the installation changes its position O and O depending on the position of the platform 3. The device works as follows With the help of a cable-cable U, the device is placed on the bottom of the reservoir. The movable platform 3 is in the lower position (Fig. 1), the center of gravity of the installation is at point O at the height H, and the base distance of the installation is 2. The device, with the tips of probes 2 protruding from under the platform, is fixed on the ground movable platform. Let the device be lowered to the bottom soil, having a tilt angle a to the horizontal (Fig. 1). The critical angle of soil inclination, at which the installation assumes an unstable state, is a., (Fig. 2). The high-pressure slurry from the hydraulic pump, which may be located in block 9, enters the working cavity 13 of the hydraulic cylinder 8 via hoses 11. The slurry is fed in pulses (portions) periodically. Under the action of high-pressure slurry, the piston 7, together with the rod 6, is drawn into the cylinder 8. The rod 6 is connected to the plate by a form 3, which moves to the frame 1. There are no resistance forces in the water of platform 3 and frame 1 because the platform area much larger than the frame area, and their geometrical shapes are different, the probes 2 are embedded in the ground, and platform 3 practically retains its geometrical position: the position relative to the bottom soil. With this force. the embedding zones 2 are directed along the longitudinal axes of the probes, since the longitudinal axis of the hydraulic cylinder 8 is parallel to the longitudinal axis of the probes 2. The probes are inserted into the ground perpendicular to the sloping bottom soil surface. The feeding of the slurry into the working cavity of the cylinder by pulses ensures some variable movement of the probes and the platform, which facilitates the introduction of the probes into the soil. In addition, in such a movement, the platform 3 and the frame 1 with the probes 2 additionally use forces associated with the inertia of the frame and platform and changes in the kinematic energy surrounding the fluid installation. 9 To increase the effective area, platform 3, it is equipped with sides 5 with radial holes 4. When creating a variable movement of platform 3 in the process of introducing probes 2, water flow a (Fig. 3) acts on platform 3, part of the water (flow b) flows From the high pressure area above platform 3 to the low pressure area below platform 3. Perpendicular to the flow of ci through the openings 4, a stream flows out of the high pressure area above platform 3. The flow into knocks the flow a and lengthens its path, thereby increasing the effective area of the platform s 3. For the recovery of the ground probes 2, the slurry is supplied to the high pressure working chamber 12 of hydraulic cylinders 8, similarly to the process when introducing the probes. In this case, the piston 7, together with the rod 6, moves downward, and the frame 1, moving upwards, extracts the probes 2 from the ground. The stability of the installation is increased due to the fact that when there is a mobile platform, the center of the body of the installation decreases, for example, from point O to point O when the platform is in the lower position (Fig. 1, 2) and the forces penetrating the probes into the ground are directed along longitudinal axes of probes 2. Example. Let an installation weighing P without a movable platform have a center of gravity at point 15 at a height Hj and a base distance of 2 The installation has a critical angle of inclination a (when the normal to the horizontal passes through the center of gravity C and the point of contact of the probe 2 and the ground surface ), and the tilting installation moment of force M P2-Hj (Fig. 2). At the same installation with the same base distance 21, while supplying it with a mobile platform, the installation weight is redistributed when the platform is in the lower position, due to which the overall center of gravity of the installation decreases from point 15 to point 16. At the same time, the critical inclination angle is a, oths, yes, and the overturning moment of the RGH forces ,. Note here that H.j HI, RZ P, since it is possible to reduce the size of frames 1 by an amount equal to (2l-21), retaining the previous value of the base distance. This means LL M. Thus, the introduction of a mobile platform allows you to increase the slope angles of the soil, at which the installation remains stable, by an amount of Da or increase the effective base distance by an amount of 2D. In addition, as shown by the insertion of a mobile platform in combination with a hydro (pneumatic) system, forces can be directed. inserting probes into the ground, along the longitudinal axes of probes 2. This reduces or. to avoid the occurrence of additional torques of the installation moments of forces, and thereby increase the stability of the installation. Implementation of the device with a mobile platform with sides and holes in them provides an increase in the effective area of the platform when introducing probes into the ground, reduces: the size and weight of the mobile platform, which allows to achieve the goal. The invention The device for determining the acoustic parameters of the soil of the bottom of reservoirs, containing a frame with at least one probe, including electroacoustic transducer, and a hydraulic system with a cylinder and a rod, different from the fact that, in order to increase stability on inclined ground sections of the bottom of the reservoirs , the device is equipped with a movable platform with sides, connected to the frame through a hydraulic cylinder, with radial holes in the sides. Sources of information taken into account in the examination 1. Report on the topic Creating a laboratory model of the measuring device of the speed of sound in the ground. L., OKB NPO Geophysics, 1976, p. 183.

2. Matvienko, V.N., Tarasyuk, Yu.F. Dalnost, action of hydroacoustic tools. Jl.i Shipbuilding, 1976, p. 32 (prototype).