УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОДВОДНЫХ РАБОТ

     Человечество уже давно  вынуждено осваивать водные глубины морей и океанов. В дальнейшем этот процесс будет ускоряться. Возникает проблема создания механизмов, работающих под водой. Само собой разумеется, что все приводы будут электрическими и гидравлическими.

ДВИГАТЕЛИ

Стоит обратить внимание на использование электрических двигателей как основного движителя под водой:

1.       При погружении в воду, обмотки электродвигателей тоже заполняются водой, которая ослабляет их электрическую изоляцию. Вода стремится проникнуть в межвитковое пространство через уплотнения вала. Чем больше глубина, тем труднее создать герметичность  внутреннего пространства электродвигателя и электрическую изоляцию обмоток.

2.       В настоящее время существуют двигатели погружных  (скважинных) насосов, обмотки которых постоянно находятся в воде. Работают они в пресной воде на глубинах до 1000 метров. Для работы в соленой морской воде, с увеличением солености и кислотности воды, для таких электродвигателей электрическая изоляция усиливается, что приводит к значительному усложнению электродвигателей.

 

Как решить проблемы использования электродвигателей в морских глубинах? Из всех вариантов,  подходит самая простая конструкция электродвигателя, в которой необходимо заполнить внутреннюю полость электрического двигателя электроизолирующей жидкостью. Давление от внешней среды глубинной толщи воды передается через сильфонную перегородку на внутреннюю жидкость – трансформаторное масло. Таким образом, ротор вращается в трансформаторном масле под давлением, равном давлению наружней среды, соответствующей глубине погружения. Масло  охлаждает обмотки  двигателя, защищает их электрическую изоляцию, смазывает подшипники. Изменение перемещения сильфонной перегородки фиксируется датчиками, показывающими расход масла и необходимость замены сальников на выходном валу и дозаправки масла.

Для передачи давления наружной воды на масло, в защитном кожухе – имеются сквозные отверстия малого диаметра. Для того, чтобы давление масла немного превышало над окружающей средой, на валу выходного вала устанавливается небольшая крыльчатка, которая при вращении вала создает около сальника небольшое разряжение, нарушая баланс давления между наружным и внутренним. Это условие не позволяет наружной жидкости проникнуть во- внутрь корпуса при нарушении сальникового уплотнения.

 

Устройство двигателя:

1 – корпус,

2 – обмотки статора,
                 3 – ротор,

4 – сильфонная перегородка,

5 – обтекатель (защитный кожух),

6 – сальник и подшипник выходного вала,

7 - крыльчатка понижения давления около сальника,

8 – выходной вал.

 

Внутренняя жидкость – трансформаторное  масло, наружняя  – морская вода.  

 

 

ПОДВОДНЫЕ БУРОВЫЕ УСТРОЙСТВА (разведочные)

Для изучения перспектив океанического или морского дна требуются разведочные буровые работы. Бурение на шельфе, где глубины небольшие (до 200 метров) можно производить с платформ. В этом случае, буровая колона может быть экономически оправдана. Однако, при бурении на больших глубинах использование буровой колоны, где большая ее часть не работает, а только связывает инструмент с буровой установкой экономически не оправдана. Но другого технического решения пока нет.

Что делать? Глубоководные буровые для взятия керна можно упростить, если всю буровую установку опускать «на кабеле».  Такая буровая-робот может опускаться до самого глубокого места в океане.  Что она представляет?

Верхняя площадка представляет собой керосиновый поплавок, на котором крепится головка бурильной трубы. В головке находится опорный подшипник этой бурильной трубы и токосъемник для питания и управления устройством.

Буровая труба вращается с помощью двигателей, вращающих гребные винты. Имеется регулировка угла атаки (или усилия нагрузки на долото). Так как при  вращении бурильной трубы, создается вращающийся водяной поток, то на поплавке устанавливаются гребные винты компенсирующие его вращение в потоке: таким образом, поплавок всегда ориентирован на один азимут (направление), что не позволяет кабелю скручиваться.

 

 

 

Устройство буровой установки:

1.    поплавок  керосиновый,

2.    несущий ствол,

3.    бурильные движители (винты),

4.    токосъемники и блок управления,

5.    поплавковые движители стабилизации,

6.    датчик – ограничитель бурения ,

7.    соединение  буровой со сменным инструментом,

8.    съемный буровой инструмент – трубка для отбора керна.