Устройство для исследования газовыделения на дне океана

Устройство для исследования газовыделения на дне океана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области изучения геофизических свойств морского дна.

Известна подводная лаборатория, позволяющая исследовать широкий спектр процессов на морском дне (1). Однако контроль газовыделения дна ей недоступен.

Известно устройство для исследования геохимических процессов на дне океана, в том числе, позволяющее исследовать выделение газа из дна (2). Оно содержит опускаемый на дно контейнер с исследовательской аппаратурой, снабженный средствами гидроакустической, радиосвязи и навигации. Известное устройство имеет низкую точность определения объема и состава газа, выделяемого дном, по причине погрешности, вносимой придонными течениями в точке контроля и малой площадью исследования с которой поступает газ.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и надежности измерений. Поставленная цель достигается тем, что, в известном устройстве контейнер соединен с вершиной конусообразной газонепроницаемой, гибкой (пленочной) оболочки, нижняя кромка которой закреплена на балластном металлическом кольце, а вершина конуса соединена с контейнером посредством размыкателя оболочки, имеющего герметизируемое отверстие для доступа газа из верхней части конуса во внутрь контейнера, при работе устройства на дне, и препятствующее проникновению воды во внутрь контейнера при его всплытии.

Кроме перечисленных отличий, контйнер с аппаратурой имееет положительную плавучесть, превышающую вес гибкой оболочки, и много меньшую, чем вес балластного кольца, а также в нем имеется отверстие для стравливания исследованого газа, поступающего из оболочки через отверстие размыкателя.

Возможность реализации.

На Фиг.1 показан эскиз устройства, находящегося на дне в рабочем положении. Оно содержит: контейнер с исследовательской аппаратурой - 1, средства гидроакустической связи - 2 и радиосвязи - 3, размыкатель оболочки - 4, деформируемую оболочку - 5, балластное кольцо - 6, балластный груз асимметрии - 7

Для большей наглядности на чертеже показан рарез оболочки, в котором изображена вода - 8 и газ - 9, накопившийся в вершине конуса. Разумеется, вокруг устройства также вода (на чертеже не показана), поскольку оно стоит на дне - 10

На Фиг.2 показано устройство во время его спуска, в момент касания балластным кольцом дна.

Работа с устройством для исследования газовыделения на дне океана производится следующим образом. В точке постановки, собранное на палубе устройство, выносится краном за борт (при этом оно имеет вид, показанный на Фиг.2), погружается в воду на глаголь-гаке и отдается. Скорость погружения устройства зависит от величины гидродинамического сопротивления при движении в воде и веса балластного кольца. Благодаря предложенной конструкции, устройство будет погружаться в положении, показанном на Фиг.2, что обеспечивает балластный груз асимметрии - 7 т.е. с минимальным гидродинамическим сопротивлением. При реально достижимых величине диаметра балластного кольца - 5 м и его весе - 200 кГ, скорость может быть более 2 м/сек. Если прочностные характеристики оболочки не выдерживают вес балластного кольца, можно три, четыре его точки соединить с вершинной вставкой размыкателя капроновым фалом.

При достижении устройством дна, его коснется нижняя точка балластного кольца - 6, где расположен балластный груз асимметрии - 7, а верхняя точка кольца будет двигаться в направлении стрелки - А (Фиг-2), кольцо упадет на дно - 10. Поскольку плавучесть контейнера с аппаратурой - 1 превышает подводный вес оболочки - 5, устройство займет положение, показанное на Фиг.1. Тем самым, на дне образуется станция, изолирующая площадь дна, равную площади балластного кольца, от верхнего слоя воды конусной поверхностью оболочки - 5.

Постепенно выделившийся со дна газ скапливается в вершине конуса и попадает через отверстие размыкателя - 4 во внутрь прибора, где и анализируется. В зависимости от значения давления в газовой прослойке - 9 конуса, газ стравливается через выходное отверстие в контейнере - 1. Поскольку объем исследовательской аппаратуры ограничен малым объемом контейнера, а давление на дне достигает сотен атмосфер, целесообразно в газовый тракт прибора ввести пустой баллон с запирающим клапаном для дальнейшего детального исследования выделевшегося газа в лабораторных условиях.

После завершения работ подается команда по гидроакустическому каналу на отделение приборного контейнера от собирающей поверхности раз-мыкателем - 4 и он всплывает. Плавучести в 50 кГ будет вполне достаточно для быстрого всплытия.

Площадь балластного кольца даже при диаметре 3 м значительно больше площади любого существующего донного прибора, исследуещего газовыделение на границе раздела (теоретически ее величина может быть сколь угодно большой), а придонные течения не оказывают никагого влияния на результаты. Тем самым устройство достигает поставленных целей.

Источники информации.

1. Патент России №2348950.

2. А.Г. Розанов, А.В. Егоров, А.В. Вершинин. Лендер ИО РАН-Донная станция для изучения химического обмена на дне моря. // Океанология, 2006, том.46, №4, с.612-620.

1. Устройство для исследования газовыделения на дне океана, содержащее опускаемый на дно контейнер с исследовательской аппаратурой, снабженный средствами гидроакустической, радиосвязи и навигации, отличающееся тем, что контейнер соединен с вершиной конусообразной газонепроницаемой гибкой (пленочной) оболочки, нижняя кромка которой закреплена на балластном металлическом кольце, имеющем балластный груз асимметрии, а вершина конуса соединена с контейнером посредством размыкателя оболочки, имеющего герметизируемое отверстие для доступа газа из верхней части конусной оболочки вовнутрь контейнера при работе устройства на дне и препятствующее проникновению воды вовнутрь контейнера при его всплытии.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контейнер с аппаратурой имеет положительную плавучесть, превышающую вес гибкой оболочки, и много меньшую, чем вес балластного кольца.

3. Устройство по любому из пунктов 1, 2, отличающееся тем, что контейнер с аппаратурой имеет отверстие для стравливания исследованного газа, поступающего из оболочки через отверстие размыкателя.