DE2122331A1 - - Google Patents

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DE2122331A1 DE19712122331 DE2122331A DE2122331A1 DE 2122331 A1 DE2122331 A1 DE 2122331A1 DE 19712122331 DE19712122331 DE 19712122331 DE 2122331 A DE2122331 A DE 2122331A DE 2122331 A1 DE2122331 A1 DE 2122331A1
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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Description

Ballistischer Bodenprobennehmer Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Entnahme von Bodenproben aus-unterseeischen geologischen Formationen, mittels eines rückholbaren und durch eine Schießvorrichtung abzuschießenden Kernrohres, dessen unteres, in den Boden eindringendes Ende mit einer ringförmigen Schneide versehen ist. Ballistic Soil Sampler The invention relates to a Device for taking soil samples from submarine geological formations, by means of a retrievable core tube to be fired by a shooting device, its lower end penetrating into the ground with an annular cutting edge is provided.

Derartige Geräte werden für die Probenahme von möglichst repräsentativen Bodenproben zur Untersuchung der obersten subozeanischen Schichten verwendet. Das Ziel ist, die geologische Beschaffenheit des Meeresbodens zu untersuchen und Rohstofflagerstätten aufzufinden.Such devices are used for sampling as representative as possible Soil samples used to study the uppermost sub-ocean layers. That The aim is to investigate the geological condition of the seabed and raw material deposits to find.

Es sind Probenehmer bekannt geworden, die von Bord eines Schiffes bis auf einige Meter über dem Meeresboden abgelassen, und dann mittels einer Freifallvorrichtung ausgeklinkt werden. J)as fallende Gerät, das im wesentlichen aus einem Rohr besteht, dringt auf Grund seines eigenen oder eines Ballastgewichtes in den Meeresboden ein.Samplers have become known that disembark from a ship Lowered to a few meters above the sea floor, and then by means of a free fall device be disengaged. J) the falling device, which essentially consists of a pipe, penetrates the seabed due to its own weight or a ballast weight.

Dabei ist es allerdings nötig, daß das Gerät lotrecht auf den Meeresboden aufschlägt, da bei einer Schräglage ein völliges Eindringen in den Boden nicht gewährleistet wird. Ein weiterer Nachteil dieser Geräte ist darin zu sehen, daß stärkere Widerstände nicht überwunden werden können, so daß ihr Einsatz auf schlickige oder tonige Sedimente beschränkt bleibt.However, it is necessary that the device is perpendicular to the sea floor impacts, since a complete penetration into the ground is not guaranteed in the case of an inclined position will. Another disadvantage of these devices can be seen in the fact that stronger resistances not can be overcome so that their use on muddy or clayey sediments remains limited.

Um jedoch auch stärkere Widerstände zu überwinden, ist man dazu übergegangen, das Kernrohr mittels Explosivkraft aus einem Abschußrohr in den Boden einzutreiben. Mittels einer Zündeinrichtung wird kurz vor Erreichen des Meeresbodens eine Treibladung zur Explosion gebracht und das Kernrohr dringt mit hoher Geschwindigkeit in das Sediment ein.However, in order to overcome stronger resistance, one has gone over to driving the core tube into the ground using explosive force from a launch tube. Shortly before reaching the sea floor, a propellant charge is generated by means of an ignition device detonated and the core tube penetrates into it at high speed Sediment a.

Allerdings haftet auch diesen Probenehmern ein schwerwiegender Nachteil an, insofern, als durch die schlagartige hohe Anfangsbeschleunigung des Kernrohres ein kräftiger Rückstoß entsteht, der zu einem Verreißen des Gerätes führt, wodurch das Kernrohr nicht in der gewünschten Länge in das Sediment eingetrieben wird, bzw. ergeben sich beim Abschuß erhebliche Beschleunigungen, wodurch Hilfsaggregate beschädigt werden können.However, these samplers also have a serious disadvantage on, insofar as due to the sudden high initial acceleration of the core tube a strong recoil occurs, which leads to the device tearing, as a result of which the core tube is not driven into the sediment to the desired length, or there are considerable accelerations when firing, which damages auxiliary units can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und einen ballistischen Bodenprobennehmer zu schaffen, mit dem ungestörte Bodenproben entnommen werden können.The invention is based on the mentioned disadvantages to avoid and create a ballistic soil sampler with the undisturbed Soil samples can be taken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem ballistischen Bodenprobenehmer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß einem das Kernrohr in seiner ganzen Länge aufnehmende Abschußrohr in axialer Richtung ein Ladungsraum zur Aufnahme einer Treibladung sole eine daran anschließende rohrförmige Verlängerung mit einem entgegen der Schußrichtung in dieser verschiebbar geführten kolbenartigen Stopfen zugeordnet ist.According to the invention, this object is achieved in a ballistic soil sampler the aforementioned type solved in that one of the core tube in its entirety Length-receiving launch tube in the axial direction of a cargo space for receiving a Propellant sole an adjoining tubular extension with a counter assigned to the weft direction in this displaceably guided piston-like stopper is.

Hierdurch wird vor allem der Vorteil erzielt, daß ein Rückstoß beim abschuß des Kernrohres mit Hilfe des dem Ladungsraum nachgeschalteten Stopfens kompensiert wird, indem der Stopfen und die darüber befindliche Wassersäule herausgestoßen wird. Ein Verreißen des Gerätes wird hierdurch vermieden und das Kernrohr sicher in das Sediment eingetrieben.This has the main advantage that a recoil when Shot of the core tube compensated with the help of the plug connected downstream of the cargo space by pushing out the stopper and the water column above it. This prevents the device from tearing and the core tube can be safely inserted into the Sediment driven in.

Vorteilhaft weisen dabei der Innendurchmesser der rohrförmigen Verlängerung sowie der kolbenartige Stopfen den gleichen Durchmesser auf, wie der Außendurchmesser des Kernrohres.The inside diameter of the tubular extension is advantageous and the piston-like stopper have the same diameter as the outer diameter of the core tube.

Es empfiehlt sich ferner, daß das Kernrohr in seinem Anfangs- und Endbereich eine Umfangsdichtung aufweist, und daß im Bereich zwischen diesen Dichtungen Längsnuten in der Wandung vorgesehen sind, die über Öffnungen mit dem Kernrohrinneren verbunden sind.It is also recommended that the core tube in its initial and End area has a circumferential seal, and that in the area between these seals Longitudinal grooves are provided in the wall, which have openings with the core tube interior are connected.

Das hat den Vorteil, daß die oberhalb der Probe in dem Kernrohr befindliche Luft bzw. Wasser durch die Öffnungen entweichen kann.This has the advantage that the one located above the sample in the core tube Air or water can escape through the openings.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Kernrohr an seinem unteren Ende mittels einer Kunststoffkappe verschlossen, welche beim Eindringen des Kernrohres in das Sediment von der ringförmigen Schneide abgeschert und von der aufzunehmenden Bodenprobe in das Kernrohr eingeschoben wird.In an advantageous development of the invention, the core tube is on his closed lower end by means of a plastic cap, which when penetrated of the core tube sheared into the sediment from the annular cutting edge and from the soil sample to be recorded is pushed into the core tube.

Hierdurch wird ein vorzeitiges Eindringen von Wasser verhindert bzw. mit der Probe aufgenommenes Wasser wird je nach Eindringtiefe durch die Bohrungen in der Wandung des Kernrohres herausgedrückt.This prevents or prevents water from entering prematurely. Depending on the depth of penetration, water taken up with the sample is passed through the holes pushed out in the wall of the core tube.

Zur sicheren Bergung der gewonnenen Bodenprobe weist das Kernrohr an seinem unteren Ende, oberhalb der ringförmigen Schneide, vorteilhaft einen aus einzelnen Lamellen bestehenden Kernfänger auf.The core tube points to the safe recovery of the soil sample at its lower end, above the annular cutting edge, an advantageous one individual lamellas existing core catcher.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.The invention is based on an embodiment shown in the drawing described in more detail.

Es zeigen: Fig. i einen Längsschnitt durch das Gerät, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den unteren Abschnitt des Gerätes, Fig. 3 das zum Teil in das Sediment eingedrungene Kernrohr.They show: FIG. 1 a longitudinal section through the device, FIG. 2 a Longitudinal section through the lower section of the device, Fig. 3 which is partly in the Sediment penetrated core tube.

Der in Fig. i dargestellte ballistische Bodenprobenehmer setzt sich im wesentlichen aus drei Baueinheiten zusammen: dem Ladeteil A, dem Abschußteil B und dem Rückstoakompensationsteil C. Der Ladeteil A weist den Ladungsraum 1 auf, der aus einem oberen Gehäuseteil la und dem unteren Gehäuseteil ib gebildet ist, die durch eine Überwurfmutter 2 dichtend miteinander verbunden sind. Der Ladungsraum 1 dient zur Aufnahme der Treibladung 3, die axial in einer Kartusche 4 mangel ordnet ist. Der das -Abschußrohr 5 aufweisende Abschußteil B ist an dem unteren Gehäuseteil tb befestigt und dient zur Aufnahme des Kernrohres 6. Ein kolbenartiger Deckel 7 schließt das Kernrohr 6 nach oben hin zum Laderaum 1 ab. Um das Eindringen von Wasser in den Laderaum 1 zu verhindern, ist das Kernrohr 6 in seinem unteren und oberen Bereich mit einer Umfangsdichtung 8,8 versehen, Die Verbindung zwischen dem Kernrohr Ó und dem Gerät besteht aus Hafteseilen 9, deren Enden einerseits an dem kolbenartigen Deckel 7 durch Schrauben 10 befestigt und andererseits an einer ringförmigen Lasche ii im Ladungsraum 1 angebracht sind. Unterhalb des kolbenartigen Deckels 7 im Kernrohr 6 befinden sieh Öffnungen 12, die mit Nuten 13 am Außendurchmesser des Kernrohres 6 in Verbindung'stehen. Am unteren Ende des Kernrohres 6 ist eine ringförmige Schneide auswechselbar befestigt. Durch eine Kunststoffkappe 15, welche die ringförmige Schneide 14 dichtend umfaßt, wird das Eindringen von Wasser in das Innere des Kernrohres 6 verhindert. Um das Gerät auch für schlickige bis tonige Sedimente verwendbar zu machen, ist es erforderlich, die Kunststoffkappe 15, die von derartigen Sedimenten von der ringförmigen Schneide 14 nicht abgeschert würde, so auszubilden, daß sie zwangsläufig beim Ausstoß des Kernrohres 6 abgeschert wird. Dabei ist, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, die Kunststoffkappe so ausgebildet, daß sie am Abschúßrohr mittels einer Schelle befestigt werden kann. Innerhalb des Kernrohres 6 ist ein Kernfänger 16 angeordnet, der aus einzelnen Lamellen 17 besteht. Die Lamellen werden durch einen verschiebbaren Sicherungsring 18 gehalten. Am Abschußrohr 5 befindet sich seitlich gelagert eine Hülse 20, die über ein Gestänge 19 eine elektrische Zündvorrichtung 21 betätigt.The ballistic soil sampler shown in Fig. I sits down essentially composed of three structural units: the loading part A, the launching part B and the recoil compensation part C. The loading part A has the cargo space 1, which is formed from an upper housing part la and the lower housing part ib, which are sealingly connected to one another by a union nut 2. The cargo space 1 is used to accommodate the propellant charge 3, which is axially lacking in a cartridge 4 is. The -Abschußrohr 5 having launch part B is on the lower housing part tb is attached and serves to accommodate the core tube 6. A piston-like cover 7 the core tube 6 closes off at the top towards the cargo hold 1. To the ingress of water To prevent in the hold 1, the core tube 6 is in its lower and upper Area with a circumferential seal 8.8 provided, the connection between the core tube Ó and the device consists of adhesive ropes 9, the ends of which on one side the piston-like cover 7 fastened by screws 10 and on the other hand to a annular tab ii are attached in cargo space 1. Below the piston-like Lid 7 in the core tube 6 see openings 12 with grooves 13 on the outer diameter of the core tube 6 in connection. At the lower end of the core tube 6 is a ring-shaped cutting edge fastened interchangeably. By a plastic cap 15, which the annular cutting edge 14 comprises sealingly, the penetration of water into the Inside of the core tube 6 prevented. To the device also for muddy to clayey To make sediments usable, it is necessary to remove the plastic cap 15, the such sediments would not be sheared off the annular cutting edge 14, to be designed in such a way that it is inevitably sheared off when the core tube 6 is ejected. As shown in particular in FIG. 2, the plastic cap is designed so that it can be attached to the launch tube by means of a clamp. Inside the core tube 6, a core catcher 16 is arranged, which consists of individual lamellae 17. The slats are held by a sliding locking ring 18. Located on the launch tube 5 laterally mounted a sleeve 20, which via a linkage 19 an electrical Ignition device 21 actuated.

Das Rückstoßkompensationsteil C besteht aus einer mit dem oberen Gehäuseteil 1a verbundenen rohrförmigen Verlängerung 22 sowie einem verschiebbar in dieser gefUhrten kolbenartigen Stopfen 25, der den Ladungsraum 1 gegen das Eindringen ton Wasser absichert und der auf einem ringförmigen Absatz S aufliegt. Das komplette Gerät ist über ein, Kettengeschirr 24 rückholbar mit einem Schiff oder dgl. verbunden.The recoil compensation part C consists of one with the upper housing part 1a connected tubular extension 22 and a slidably guided in this piston-like stopper 25, which the cargo space 1 against the ingress of ton water and which rests on an annular shoulder S. The complete device is retrievably connected to a ship or the like via a chain harness 24.

Diè Wirkungsweise des Gerätes ist folgende: Das Gerät wird an Bord eines Schiffes vorbereitet, indem das Kernrohr 6 und die kartusche 4 mit der Teibladung 3 und dem elektrischen Runder M5 in das Gerät eingeführt werden. Das Kernrohr 6 rastet dabei in eine nicht dargestellte Arretierung ein und ist so gegen ein Herausfallen aus dem Abschußrohr 5 gesichert.The mode of operation of the device is as follows: The device is on board of a ship prepared by the core tube 6 and the cartridge 4 with the partial load 3 and the electric rounder M5 can be inserted into the device. The core tube 6 engages in a lock (not shown) and prevents it from falling out secured from the launch tube 5.

Nachdem das obere Gehäuseteil la durch die Uberwurfmutter 2 mit dem Gerät verbunden ist, kann es an der gewünschten Stelle abgelassen werden. Um Unfälle an Bord durch frühzeitige Zündung bei Betätigung der Zündvorrichtung 21 zu verhindern, ist das Gerät mit einem vorher eingestellten Sicherheitswasserdruckschaiter 26 versehen, der erst in einer vorgegebenen Wassertiefe einen Schalter 27 eines Zündstromkreises schließt.Beim Ablassen des Gerätes füllt sich das Innere der rohrförmigen Verlängerung 22 mit Wasser. Durch den Aufschlag des Gerätes auf den Meeresboden werden die Hülse 20 und das Gestänge 19 verschoben, wodurch der Zündschalter 21 und die Treibladung 3 gezündet wird. Durch den Druck der Treibladungsgase wird einerseits das Kernrohr 6 in den Boden eingetrieben und andererseits das in der rohrförmigen Verlängerung befindliche Wasser durch den kolbenartigen Stopfen 23 herausgedrückt. Durch diesen Vorgang wird, wie Untersuchungen bestätigt haben, eine weitgehende Rückstoßfreiheit des Gerätes erzielt.After the upper housing part la through the union nut 2 with the Device is connected, it can be drained at the desired point. About accidents to prevent on board by early ignition when the ignition device 21 is actuated, if the device is provided with a previously set safety water pressure switch 26, the switch 27 of an ignition circuit only in a predetermined water depth When the device is drained, the interior of the tubular extension fills 22 with water. When the device hits the seabed, the sleeve 20 and the linkage 19 moved, whereby the ignition switch 21 and the propellant charge 3 is ignited. On the one hand, the pressure of the propellant gases causes the core tube 6 driven into the ground and on the other hand that in the tubular extension Any water present is pressed out through the piston-like stopper 23. Through this As studies have confirmed, the process is largely free of recoil of the device.

Beim Eindringen des Kernrohres 6 in den Boden wird zunächst die Kunst'stoffkappe 15 an einer Sollbruchstelle abgeschert und in das Innere des Kernrohres 6 geschoben. Die im Kernrohr oberhalb der Probe befindliche Luft wird beim weiteren Eindringen des Kernrohres 6 (Fig.3) durch die öffnungen 12 über die Nuten 13 in das Wasser abgegeben. Nachdem das Kernrohr 6 gefüllt ist, wird das Gerät einschließlich dem über die Halteseite 9 mit diesem verbundenen Kernrohr 6 mittels des Kettengeschirrs 24 an die Wasseroberfläche gezogen. Der am unteren Ende des Kernrohres 6 angebrachte Kernfänger 16 schließt sich selbsttätig bei Beginn der Zugbewegung.When the core tube 6 penetrates into the ground, the plastic cap is first removed 15 sheared off at a predetermined breaking point and pushed into the interior of the core tube 6. The air in the core tube above the sample is released as it penetrates further of the core tube 6 (FIG. 3) through the openings 12 via the grooves 13 into the water submitted. After the core tube 6 is filled, the device including the via the holding side 9 with this connected core tube 6 by means of the chain harness 24 pulled to the surface of the water. The one attached to the lower end of the core tube 6 Core catcher 16 closes automatically when the pulling movement begins.

Das Gerät ist selbstverständlich nicht nur für den Einsatz auf dem Meeresboden verwendbar, sondern kann auch in Flüssen, Seen, Bohrlöchern oder dgl. eingesetzt werden.The device is of course not only for use on the Seabed usable, but can also be used in rivers, lakes, boreholes or the like. can be used.

Claims (5)

PatentansprücheClaims 1. Gerät zur Entnahme von Bodenproben aus unterseeischen geologischen Formationen, mittels eines rUckholbaren und durch eine Schießvorrichtung abzuschießenden Kernrohres, dessen unteres, in den Boden eindringendes Ende mit einer ringförmigen Schneide versehen ist, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß einem das Kernrohr (6) in seiner ganzen Länge aufnehmenden Abschußrohr (5) in axialer Richtung einladungsraum (i) zur Aufnahme einer Treibladung (3) sowie eine daran anschließende rohrförmige Verlängerung (22) mit einem entgegen der Schußrichtung in dieser verschiebbar geführten kolbenartigen Stopfen (23) zugeordnet ist.1. Device for taking soil samples from submarine geological Formations to be shot down by means of a retrievable and by a shooting device Core tube, the lower end of which penetrates the ground with an annular Cutting edge is provided, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that one that Core tube (6) in its entire length receiving launch tube (5) in the axial direction Invitation space (i) for receiving a propellant charge (3) and an adjoining one tubular extension (22) with a counter to the weft direction in this displaceable guided piston-like stopper (23) is assigned. 2. Gerät nach Anspruch i, d a d u r c h g e -k e n n z e i b h n e t , daß der Innendurchmesser der rohrförmigen Verlängerung (22) sowie der kolbenartige Stopfen (23) den gleichen Durchmesser aufweisen, wie der Außendurchmesser des Kernrohres (6).2. Apparatus according to claim i, d a d u r c h g e -k e n n z e i b h n e t that the inner diameter of the tubular extension (22) and the piston-like Plug (23) have the same diameter as the outer diameter of the core tube (6). 3. Gerät nach Anspruch i und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kernrohr (6) in seinem Anfangs- und Endbereich eine Umfangsdichtung (8,8') aufweist, und daß im Bereich zwischen dessen Dichtungen Längsnuten (i3) in der Wandung des Kernrohres (6) vorgesehen sind, die über Öffnungen (12) mit dem Kernrohrinneren verbunden sind.3. Apparatus according to claim i and 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the core tube (6) has a circumferential seal in its start and end areas (8,8 '), and that in the range between its seals Longitudinal grooves (i3) are provided in the wall of the core tube (6) which have openings (12) are connected to the interior of the core tube. 4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kernrohr (6) an seinem unteren Ende mittels einer Kunststoffkappe (15) verschlossen ist, welche beim Eindringen des Kernrohres (6) in das Sediment von der ringförmigen Schneide (14) abgeschert und von der aufzunehmenden Bodenprobe in das Kernrohr (6) eingeschoben wird.4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t that the core tube (6) at its lower end by means of a plastic cap (15) is closed, which when the core tube (6) penetrates into the sediment sheared from the annular cutting edge (14) and from the soil sample to be picked up is pushed into the core tube (6). 5. Gerät nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernrohr (6) an seinem unteren Ende, oberhalb der ringförmigen Schneide (14), einen aus einzelnen Lamellen (17) bestehenden Kernfänger (16) aufweist.5. Apparatus according to claim i or one of the following, characterized in that that the core tube (6) at its lower end, above the annular cutting edge (14), a core catcher (16) consisting of individual lamellae (17). v Leerse ite L e e r s e i t ev Blank page E e r p a ge
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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