Гидростатический пробоотборник донных отложений

Гидростатический пробоотборник донных отложений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

-*

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ1ТИЙ (2 l ) 3690265/23-26 (22) 04.01.84 (46) 30.04,85. Бюл.9 16 (72) И.Н.Сахалов и А.В.Лукошков (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ресурсов Мирового океана (53) 543.053 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 257858, кл.G О1 N 1/02,1970.

2.Авторское свидетельство СССР

У 887982, кл.С 01 М 1/02,1979 (прототип). (54)(57) 1.ГИДРОСТАТИЧЕСЙЙ ПРОБООТБОРНИК ДОННЫХ ОТЛОЖЕН1Й, содержашнй колонковую трубу с герметичной крьипкой, поршень с фиксирующим устройством, соединенную с поршнем посредством фиксирующего штока спусковую пяту и лепестковый кернодержатель, отличающийся

„„Я0„„11 256 А

4(51) G 01 N .1/02//Е 21 В 49 02 тем что с целью улучшения качества пробы донных отложений и упрощения конструкции, спусковая пята выполнена в виде перевернутого пробоотборного стакана, выполненного с грунтозацепами ца наружной поверхности, при этом стакан снабжен вспомогательным поршнем, установленным с возможностью односторонне-. го перемещения и снабженный фикса тором.

2. Пробоотборник по п.l,о т л ич а ю шийся тем, что фиксатор выполнен в виде кольцевых проточек на внутренней поверхности пробоот борного стакана и подпружиненных штифтов, установленных на вспомогательном поршне.

3. Пробоотборник по н.l, о т л ич а ю шийся тем, что поршень снабжен грузом.

1 11532

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отбора проб донных отложений как с борта корабля, так и в условиях ледовой станции., 5

Известен пробоотборник для взятия проб донных осадков, содержащий полую трубу с размещенным внутри нее лепестковым клапаном и герметичной крышкой, а также наконечник - баш- 10 мак и поршень с фиксирующим механизмом и спусковой пятой. При ударе спусковой пяты о грунт освобождается поршень, и последний устремляется вверх. Под действием гидростатическо- 1S го и атмосферного давления пробоотборник внедряется в дно, одновременно заполняясь грунтом. По принципу действия данный пробоотборник отно-> сится к установкам всасывающе-задав- 20 ливающего действия (11 „

Однако известный пробоотборник дает размытую пробу, так как при срабатывании фиксатора поршня после удара спусковой пяты о дно, поршень под действием гидростатического давления поднимается вверх, всасывая в полость колонковой трубы перемешанную пробу песка и придонной воды. Отобранный образец обычно удлич 30 нен в 1,5-2 раза, а проба не сох-,. раняет ни стратиграфии отложений, ни естественного распределения полез.ного ископаемого.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является пробоотборник содержащии KQJIGHKQB трубу с герметичной крышкой, поршень с фиксирующим устройством, сое- Î диненную с поршнем посредством фиксирующего штока спусковую пяту и лепестковый кернодержатель (2) .

Однако наличие тормозного диска, делает неустойчивым вертикальное положение пробоотборника даже при незначительных подводных течениях.

Кроме того, фиксация поршня происходит с запаздыванием, что приводит . к некачественному отбору проб верх- Б0 него слоя грунта. Наличие тормозного диска снижает скорость спуска лробо- отборника на дно, уменьшая запас кинетической энергии, необходимой для первоначального внедрения в 55 грунт. Шток, соединяющий поршень с тормозным диском, приводит к увеличению длины пробоотборника в два раза при взятии пробы, что вызывает трудности при подъеме на борт судна.

К тому же изготовление штока с кольцевым уплотнением усложняет конструкцию, повышает стоимость пробоотборника и снижает эффективность его работы вследствие дополнительных потерь на трение.

Цель изобретения — .улучшение качества пробы донных отложений и упрощение конструкции устройства.

Указанная цель достигается тем, что в гидростатическом пробоотборнике донных отложений, содержащем колонковую трубу с герметичной крышкой, поршень с фиксирующим устройством, соединенную с поршнем посредством фиксирующего штока спусковую пяту и лепестковый кернодержатель, спусковая пята выполнена в виде перевернутого пробоотборного стакана, выполненного с грунтоэацепами на наружной поверхности, при этом стакан снабжен вспомогательным поршнем, установленным с возможностью одностороннего перемещенйя и снабженный фиксатором.

Кроме того, фиксатор выполнен в виде кольцевых проточек на внутренней поверхности пробоотборного стакана и подпружиненных штифтов, установленных на вспомогательном поршне, а поршень снабжен грузом.

На чертеже изображен гидростатический пробоотборник донных отложений, продольный разрез.

Пробоотборник содержит колонковую трубу 1 с укрепленной на верхнем торце герметичной крьппкой 2 и кольцевым башмаком 3 в нижней части.

Башмак 3 снабжен лепестковым кернодержателем 4. Внутри трубы 1 с возможностью продольного перемещения установлен поршень 5 с кольцевыми манжетными уплотнениями б, перекрывающими зазор между наружной поверхностью поршня 5 и внутренней поверхностью трубы 1. Поршень 5 по оси снабжен подвижным фиксирующим штоком

?, поджатым сверху пружиной 8 и удерживаемый во взведенном положении фиксируюшими элементами в виде . шариков 9, прижимаемых в специальную кольцевую проточку башмака 3 тарельчатьпк элементом 1О -штока ?.

Шарики 9 предназначены для удержания поршня 5 на уровне башмака 3. В нижней части шток 7 снабжен пробо35

3 1153 отборным стаканом II с грунтозацепами 12 на наружной поверхности. Внутри стакана 11 установлен торшень 13 со стопорами 14, дающими ему возмож ность двигаться только вверх, 5 внутренняя поверхность пробоотбор-, ного стакана ll снабжена кольцевыми проточками 15, предназначенными для фиксации поршня 13. Для предот-., вращения преждевременного срабатыва» lp ния пробоотборника подвижной шток 7 зафиксирован в внижнем возведенном .положении пружинным гидростатическим предохранителем 16 стандартной конструкции.Самоотдающийся захват 15 (храпцы) 17 соединен с .крышкой 2 посредством серьги 18 которая также связана с несущим тросом 19 с помощью вспомогательного стропа 20, длина которого равна длине колон- gp ковой трубы 1. Кроме того, на герметичной крышке 2 установлен обратный клапан 21, предназначенный для откачки воздуха из полости колонковой трубы перед погружением пробоотбор- 25 ника.

Устройство работает следующим образом.

После спуска пробоотборника в воду на заданной глубине под дейст- ЗО вием расчетного гидростатического давления срабатывает гидростатический предохранитель 16, освобождающий шток 7 поршня 5. Во время погружения на дно вертикальное положение пробоотборника обеспечено большой массой поршня 5, расположенного в его нижней части. За счет кинетической энергии спуска пробоотборный стакан 11 внедряется в рыхлые осадки, 4О отбирая пробу верхних слоев. При этом поршень 13 остается на поверх-.

1 ности грунта, перемещаясь вдоль по верхности стакана ll. Положение поршня 13 фиксируется по отношению к 45 пробоотборному стакану 11 стопорами

14 в кольцевых проточках 15. При касании пробоотборником грунта снижается нагрузка на храпцы 17, и серьга 18 освобождается. В случае, когда сопротивление грунта превышает силу сжатия пружины 8, стакан 11 начинает толкать вверх шток 7, который освобождает фиксирующие элементы 9.

Под действием гидростатического дав,ления колонковая труба 1 задавливает256 б ся в грунт относительно неподвижного поршня 5. Движению поршня 5 вверх препятствует внедрившийся в грунт стакан .Il, который выполняет роль якоря совместно с частью пробы, заключенной в нем. Поршень 13 обеспечивает удержание пробы в стакане, так как передаваемое через грунт гидростатическое давление не позволяет грунту отрываться от поршня и создать вакуум между поршнем и поверхностью грунта. При этом длину стакана 11 выбирают в зависимости от пористости грунта, например, 0,5 м для грунта II категории буримости.Оконча-. ние внедрения колонковой трубы 1 в грунт определяют по натяжению стропа 20, после чего, выбирая трос 19, пробоотборник извлекают из грунта и поднимают на поверхность. В этовремя проба удерживается на колонковой трубе лепестковым кернодержателем

4. На палубе с пробоотборника снимают башмак 3 и кернодержатель. 4, затем выдавливают пробу подачей воды через вентиль и в надпоршневое пространство.

Пробоотборник позволяет брать качественные колонки грунта 1 и П и возможно lll категории по буримости на различных глубинах моря. Глубина моря, на которой пробоотборник работоспособен, зависит от толщины стенки колонковой трубы и контактных напряжений в фиксирующих элементах 9 и штоке 7. Расчеты показывают, что максимальная глубина моря при опробо" ванин составляет 1500-2000 м. Так как поперечные габариты трубки практически равны диаметру колонковой трубы, то появляется возможность работы на полярных станциях со льда через лунки малого диаметра. Таким образом, расширяется область применения пробоотборника.

Применение предлагаемой конструкции спусковой пяты, штока и поршня повышает качество пробы донных рыхлых отложений за счет отбора верхнего придонного слоя грунта в стакан.

Скорость подъема предлагаемого пробоотборника повышается в 2-3 раза за счет снижения гидродинамического сопротивления, возрастает также срок службы пробоотборника до 2 лет.

ll53256

7д

ВНИИПИ Закаэ 2499/37 Тираж- 897 Hoggtauroe

° аакад ШШ "Патеат" ° г. Ужгород,ул.Ироекткаа, 4