Устройство для отбора донных проб

Устройство для отбора донных проб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство для отбора донных проб предназначено для проведения исследований морского дна, например при поиске полезных ископаемых, при прокладке под водой трубопроводов, кабелей и т.д. Целью изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора. Указанная цель достигается тем, что газогенератор выполнен в виде источника высокотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соединяющей полость силового цилиндра с окружающей средой, причем пробоотборник связан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы для прохода воды и снабжен в верхней части направляющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра соосно с ним, в стенках пробоотборника выполнены прорези вдоль образующих , причем разница площадей внутренних сечений направляющей втулки и пробоотборника равна площади штока. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499984/26 (22) 31.10,86 (46) 30.03,92. Бюл. ¹ 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов

Мирового океана и Ленинградский механический институт им. маршала Советского

Союза Д.Ф.Устинова (72) O,И.Калинин, А.B.Ëóêîøêîâ, Ю.M.Копейкин, А.Л.Лелин, Л.П.Милиневский и

В.Н.Яковлев (53) 543.053 (088.8) (56) Трута Н.У., Лучко И.А., Поплавский B.À.

Взрыв и его мирные профессии. Киев.: Наукова думка, 1982. с.101.

Авторское свидетельство СССР

N 1328721, кл. 6 01 N 1/10, Е 21 В 25/18, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ДОННЫХ

ПРОБ (57) Устройство для отбора донных проб предназначено для проведения исследований морского дна, например при поиске поИзобретение относится к средствам взятия проб грунта морского дна для различныхх исследований.

Целью изобретения является уменьшение массогабвритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора.

На фиг. 1 показано устройство для отбора донных проб, установленное на раме; на фиг. 2 — конструктивная схема устройства для отбора донных проб, На раме 1 закреплены устройства 2 для отбора донных проб, приводимые в дейстЫЛ 1723490 А1 лезных ископаемых, при прокладке под водой трубопроводов, кабелей и т,д. Целью изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора. Указанная цель достигается тем, что газогенератор выполнен в виде источника высокотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соединяющей полость силового цилиндра с окружающей средой, причем пробоотборник связан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы для прохода воды и снабжен в верхней части направляющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра соосно с ним, в стенках пробоотборника выполнены прорези вдоль образующих, причем разница. площадей внутренних сечений направляющей втулки и пробоотборника равна площади штока. 3 з.п.ф-лы, 2 ил, вие от блока 3 управления. При этом торцы пробоотборных устройств размещены на высоте h> над опорным основанием рамы 1 и, соответственно, при установке на грунт.

Устройство 2 для отбора донных проб состоит из силового цилиндра 4, внутри которого размещен шток 5. имеющий на конце внутри цилиндра уступ 6. Второй наружный конец штока 5. связан через шарнир 7 и опорный узел 8 с пробоотборником 9, имеющим направляющую втулку 10Ä размещенную соосно с пробоотборникем - 9 снаружи корпуса цилиндра 4.

1723490

Наличие направляющей втулки 10 позволяет уменьшить диаметр штока 5 при обеспечении требуемой жесткости и устойчивости, что дает возможность существенно сократить рабочий объем и массу заряда, т.е. массогабаритные параметры устройства, Разница площадей внутренних сечений направляющей втулки 10 и пробоотборника

9 равна площади штока 5, что позволяет полностью исключить вытеснение воды, находящейся внутри пробоотборника, вследствие выдвижения штока и, таким образом, уменьшить гидродинамическое сопротивление.

Опорный узел 8, связывающий шток 5 и пробоотборник 9„выполнен из элементов обтекаемой. формы с минимальным гидродинамическим сопротивлением, например пластин, установленных вертикально.

В стенках пробоотборника 9 вдоль его образующих выполнены прорези 11. которые обеспечивают фиксацию грунта за счет упругих сил и подачу воды в забойное прострз"ство при извлечении пробоотборника

9., В верхней части. цилиндра 4 установлен газогенератор 12 с пороховым зарядом 13 с герметизирующей прокладкой 14 и пиросвечой 15. На стенке корпуса цилиндра 4 установлен дроссель 16, связанный с окружающей средой через прорывную мембрану 17.

В начальном положении втулка 10 пробоотборника 9 связана разрывными стопорными элемента 18 с корпусом цилиндра 4, обеспечивающим начало движения пробоотборника 9 при достижении расчетного давления и ударное действием пробоотборника 9 на грунт. На раме 1 установлено деформируемое кольцо 19, взаимодействующее с уступом втулки 10 в конце хода пробоотборника 9, обеспечивая его торможение, . Устройство для отбора донных проб работает следующим образом.

На раме 1 устанавливаются устройства

2 для отбора донных проб и блок 3 управления. Устройства 2 для отбора донных проб размещены на раме 1 с зазором по относительно нижней поверхности рамы 1. Рама 1 с устройствами 2 опускается с надводного корабля на грунт в исследуемом районе.

Устройство для отбора донных проб является автономным и срабатывает после подачи электрического сигнала с блока 3 управления на пиросвечу 15, которая обеспечивает воспламенение заряда 13 в камере .газогенератора 12. Под действием пороховых газов прорывается прокладка 14 и газы заполняют рабочий объем силового цилиндра 4. При возрастании давления до расчетной величины разрываются стопорные элементы 18 и под действием избыточного давления шток 5 выдвигается из слового цилиндра 4, Одновременно шток 5 через шарнир 7 и опорный узел 8 перемещает пробоотборник 9 с направляющей втулкой 10. На пути h пробоотборник разгоняется, обеспечивая ударное действие

«а грунт. Разница площадей внутренних сечений направляющей втулки 10 и пробоот1

10 борника 9 равна площади штока 5, что обеспечивает перемещение пробоотборника 9 относительно объема воды внутри между днищем силового цилиндра 4 и грунтом

15 без ее вытеснения из объема пробоотборника при выдвижении в объем штока 5 и таким образом позволяет уменьшить гидросопротивление перемещению штока 5 и пробоот20 борника 9. Наличие втулки 10 и свободный проход воды через опорный узел,8 исключает и необходимость вытеснения воды из пробоотборника.9 во время отбора пробы, что снижает сопротивление вхождению об25 разца, связанное с упругими свойствами находящейся внутри пробоотборника 9 воды.

Использование штока 5 минимального диаметра и опорного узла 8 с минимальным гидродинамическим сопротивлением позволяет соответственно уменьшить объем

30 силового цилиндра 4, вес заряда 13, т.е. массогабаритные параметры устройства для отбора донных проб. В конце хода пробоотборника уступ на направляющей втулке

10 взаимодействует с кольцом 19, которое, деформируясь, обеспечивает "безударное" зи, позволяющие за счет упругих деформа.ций удерживать грунт внутри пробоотборника (типа цангового зажима).

В процессе заполнения пороховыми газами силового цилиндра 4 при некотором избыточном давлении прорывается мембрана 17 и часть газа стравливается в окружающую среду через дроссельное отверстие 16.

Поскольку время внедрения пробоотборника 9 в грунт обеспечивается достаточно малым, т.е. не более сотых долей секунды, то количество газа, стравливаемое через дроссельное отверстие в течение рабочего цикла незначительно и компенсируется дополни45

55 тельной массой заряда.

После окончания рабочего цикла и внедрения пробоотборника 9 в грунт газы из силового цилиндра 4 продолжают стравливаться до выравнивания давления в цилиндре 4 с давлением окружающей среды. торможение пробоотборника и "исключение" удара уступа б штока 5 о. днище силового цилиндра 4. В стенках пробоотборника

40 9 вдоль его образующих выполнены проре1723490

Поскольку температура пороховых газов высока (до 3000 К), то после стравливания газы в силовом цилиндре 4 охлаждаются, давление продолжает падать и становится меньше гидростатического. 5

При уменьшении в силовом цилиндре 4 давления до величины ниже гидростэтического в рабочий объем втекает некоторое количество воды и давление резко снижается. Количество воды, втекаемой в полость 10 цилиндра 4 в процессе извлечения пробоотборника из грунта, и его возврат в исходное положение: регламентируется диаметром дросселя 16.

Под действием перепада гидростатиче- 15 ского давления шток 5 вдвигается обратно внутрь цилиндра 4, извлекая при этом пробоотборник 9 вместе с пробой из грунта.

При извлечении пробоотборника 9 вместе с, пробой из грунта по прорезям 11, выпол-, 20 ненным вдоль его направляющих. происхо-.. дит частичная подача воды в забойное пространство, кроме того, часть воды поступает в забойное пространство по трещинам в грунте, образующимся при внедрении 25 пробоотборника 9. Время извлечения пробоотборника 9 существенно больше (деся-тые доли секунды), чем время внедрения (сотые доли секунды), что обеспечивается . диаметром дросселя 16 для стравливания 30 газа.

Пробоотборник 9 возвращается в исходное положение. Прорези в стенках пробоотборника 9 образуют зажим типа цангового, обеспечивающий удержание 35 пробы в пробоотборнике 9 при его подьеме на поверхность. Далее рама 1 переставляется и блоком 3 управления включается следующий пробоотборник.

Значительное снижение массогабарит- 40 ных параметров устройства и упрощение его конструкции также обеспечивает существенное снижение массы порохового заряда, упрощает эксплуатацию устройства, транспортировку и хранение зарядов.

Формула изобретения

1. Устройство для отбора донных проб, содержащее раму, пробоотборник и механизм для его перемещения в виде силового цилиндра со штоком, снабженный приводным газогенератором с блоком управления, отличающееся тем,что,сцелью уменьшения массогабаритных характеристик, упрощения конструкции и повышения эффективности пробоотбора, устройство снабжено опорным узлом, соединенным с пробоотборником, и штоком, направляющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра, газогенератор выполнен в виде источника высотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соединяющей полость цил и ндрэ с ок ружа ющей средой, и ричем пробоотборник связан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы для прохода воды, а в стенках пробоотборника выполнены прорези вдоль образующих.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что разница площадей внутренних сечений направляющей втулки и пробоотборника равна площади штока.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что опорный узел, связывающий шток и пробоотборник, выполнен из элементов обтекаемой формы с минимальным гидродинамическим сопротивлением, например пластин, установленных вертикально.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что на конце направляющей втулки выполнен уступ, а на раме соосно с втулкой установлено деформируемое кольцо.

Составитель К.Кушнарев

Редактор Т.Лазофенко Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор 8. Гирняк

Заказ 1061 Тираж .Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и отКрытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101