DE2309974C3

DE2309974C3 - Vorrichtung zur geophysikalischen in-situ-Analayse von Erz-Konkretionen

Info

Publication number: DE2309974C3
Application number: DE2309974A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 7501 Leopoldshafen Böhme; Benno Glaser; Jörg 7501 Friedrichstal Hübener; Vaclav Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Prech
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1973-02-28
Publication date: 1981-10-08
Also published as: JPS5041593A; FR2219425B1; FR2219425A1; DE2309974B2; US3942003A; DE2309974A1

Description

Es geht hier um eine Vorrichtung zur geophysikalischen in-situ-Analyse von Erz-Konkretionen am Meeresboden, wobei die Erz-Konkretionen vom Meeresboden aufgenommen, mittels radioaktiver Strahlung bestrahlt, zur Aussendung von für die chemischen Elemente charakteristischer Strahlung angeregt und diese Strahlung ausgemessen wird.

Die Nachfrage nach Nickel und Kupfer erfordert auch den Abbau schwieriger zugänglicher Lagerstätten, wie solche der auf dem Tiefseeboden in 3000 bis m Tiefe vorkommenden Manganknollen. Die Abbauwürdigkeit ist an die genaue Kenntnis des Wertmetallgehaltes in den Knollen gebunden. Die hohen Investitionen, die für Förderanlagen notwendig werden, haben zur Folge, daß ein Abbau nur bei FeI-djrgrößen von mehreren 10000 km² rentabel erscheint. Eine Analysenmethode, die es erlaubt, auf derartigen Meeresbodenflächen mit erträglichem Zeitaufwand ein genügend dichtes Meßpunktraster zu verifizieren, ist jedoch nicht bekannt.

Um z. B. Mangan-Knollen-Analysen durchführen zu können, werden bisher die Mangan-Knollen mittels »Dredgen« aus der Tiefsee (6000 m) an Bord von Schiffen gebracht, Der Zeitaufwand für die Gewinnungeiner Probe beträgt mehrere Stunden. Die Probe ist den Meeresbodenkoordinaten nicht exakt zuordenbar. Die Knollen werden anschließend an Bord (aber auch in den Labors an Land) naßchemisch und mittels Röntgcnfluoreszenzverfahren analysiert, Verfahren, die in der Probenvorbereitung aufwendig sind.

Als »in-situ«-Analysenmethoden kommen praktisch nur y-spektroskopische Verfahren in Frage. Wc-

gen der besonderen Bedingungen einer Analyse im Wasser bei Drücken von einigen Hundert bar mit entsprechenden Panzerungen der Apparaturen muß für induzierende und induzierte Strahlung eine hohe Transparenz gewährleistet sein. Ein Vergleich der Transmission von Gamma-Strahlung in TO cm Wasser für 20 keV, 1 MeV, 10 MeV mit den Werten 10-», 50% und 80% in gleicher Reihenfolge zeigt, daß die Röntgenfluoreszenzanalvse auszuschließen ist. In der »Umschau 1968, H.5,'S. 136-140« sind die Probleme bei der Manganförderung und Manganexploration beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß fernbediente Unterwasserroboter die Untersuchungen am Meeresboden durchführen werden müssen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, einen solchen Roboter zu schaffen, der auch am oder nahe über dem Meeresboden bei hohen Wasserdrükken einsetzbar ist und Anlagen besitzt, die die vor dem Abbau erforderlichen Analysen durchzuführen gestattet.

Die Lösung der Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches I beschrieben. Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele mittels der Fig. 1 bis,6 näher dargestellt.

Fig. 1 bis 3 zeigen einen vertikalen und einen horizontalen Längsschnitt sowie einen Querschnitt durch eine Ausführung;

Fig. 4 bis 6 zeigen die Seiten-, Oben- und Vorderansicht des anderen Ausführungsbeispiels, wobei die Darstellungen teilweise im Schnitt gezeigt sind.

Fig. 1 zeigt einen Schwebekörper 1, der torpedoförmig ausgebildet ist. Er wird über ein Zugkabel 2, welches gleichzeitig als Versorgungskabel für innerhalb des Schwebekörpers 1 liegende Teile dienen kann, von einem Schiff im Abstand vom Meeresboden 3 bewegt. Am Unterteil des Schwebekörpers 1 ist ein Schleppseil 4 angeordnet, das einen Schlitten 5 mitführt, der aus zwei parallel zueinander verlaufenden Kufen 6 (nur eine davon dargestellt) besteht. Zwischen den beiden Kufen 6 werden über die Ansaugöffnung 7 an einem als Schlepprüssel ausgebildeten Ansaugrohr 8 die auf dem Meeresboden 3 vorhandenen Manganknollen 9 hydraulisch angesaugt. Das Ansaugrohr 8 ist am Schlitten 5 bzw. Knollenaufnehmer befestigt.

Der Ansaugschlauch 8 ist mit einer Pumpe 10 verbunden, welche innerhalb des Schwebekörpers 1 befestigt ist und hydraulisch die Manganknollen 9 aufsaugt. Die Pumpe 10 fördert die Manganknollen über eine Weiterleitung 11 zu einem Diffusor 12.

Der Diffusor 12 ist trichterförmig ausgebildet, wobei sein unterer Teil 13 an der öffnung 14 eines als Meßbehälter ausgebildeten Probenbehälters 15 endet. Der Diffusor 12 dient dazu, die Manganknollen 9 von störenden Substanzen wie Lehm bzw. Tiefseeton zu trennen. Dies erfolgt im wesentlichen durch die unterschiedliche Sinkgeschwindigkeit von Manganknollen 9 und störenden Substanzen. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Diffusors 12 mündet in dessen Boden 13 eine Zusatzleitung 16, welche zur Spitze des Schwebekörpers 1 führt und dort eine Eintrittsöffnung 17 besitzt, durch weiche Frischwasser eingeführt wird. Inder Höhe des Pirobenbchältcrs 15 erweitert sich der Diffusor 12 und ist über Austrittsöffnung 18 am Unterteil des Schwebekörpers 1 wieder mit dem Meer verbunden. Durch die öffnung 18 werden die störenden Substanzen und Manganknollen 9 nacn der Messung ausgestoßen.

Der Diffusor 12, der Meßbehälter 15 sowie eine ' Detektorvorrichtung 19 mit Abschirmung 20 sind in einer Abschirmung 21 aus z, B, Polyäthylen eingebettet, die die Umgebung gegen Neutronen abschirmt, weiche von einer Strahlenquelle 22 bzw, von Manganknollen 9 innerhalb des Probenbehälters 15 ausgehen.

m Der Probenbehälter 15 ist zylinderförmig ausgebildet und besitzt längs seiner Mantellinie den Schlitz 14. Ein Teil des Inneren des Zylinders ist mittels der Abschirmung 23 ausgefüllt, die die öffnung 18 gegenüber dem Innenraum des Meßbehälters 15 abschirmt.

ι "· Der Probenbehälter bzw. Meßbehälter 15 ist mittels eines Antriebes 24 (nur skizziert eingezeichnet) längs seiner Achse 25 drehbar, so daß die Manganknollen 9, welche sich in ihm befinden, nach der Messung ausgeschüttet werden können, indem der Meßbehälter 15

-'< um diese Achse 25 rotiert, so daß seine öffnung 14 nach unten in Richtung Austrittsöffnung 18 weist. Die Detekioreinrichtung 19 ist in einem drucksicheren Behälter 26 angeordnet und besteht aus einem Kryostaten 27, in dem die Detektoreinheit 28, z. B.

-''■ ein Ge/Li-Detektor mit Vorverstärker, montiert an das kalte Ende eines »Refrigerators« einer in sich geschlossenen Kreislauf-Kühleinheit, bestehend aus Kompressor, Rückkühler, ölpumpe u. a., gekühlt sind. Der Kryostat 27 wird über eine Leitung 70 mit

i<> der Kompressoreinheit 29 verbunden, welcher ebenfalls in einer drucksicheren Kammer 30 angeordnet ist. Die Behälter 26 und 30 sind über den Flansch 31 miteinander verbunden.

Der Behälter 26 selbst befindet sich in der Abschir-

'.'< mung 20, z. B. aus Polyäthylen oder Borparaffin, die diesen nahezu vollständig umgibt. Lediglich in Höhe des Detektors 28 ist in die Abschirmung 20 eine Kollimatoröffnung 32 eingefügt, welche zum Schulz des Detektors vor schnellen Neutronen mit moderieren-

iii dem Material 21 ausgefüllt ist. Der Kollimator 32 weist mit seiner öffnung in Richtung des Meßbehälters 15, so daß von den Manganknollen 9 im Probenbehälter 15 ausgehende Strahlung selektiert und von dem Detektor 28 aufgenommen werden kann. Die

r> Strahlenquelle 22, die vorzugsweise eine Californium-252-QueIle ist, liegt seitlich des Probenbehälters 15, und zwar derart, daß die von ihr ausgehende Strahlung, vorzugsweise die Gammastrahlung, nicht direkt durch den Kollimator 32 auf den Detektor 28

Vi auftreffen kann, da die direkte Strahlung aus der Quelle 22 den Detektor 28 binnen kürzester Zeit zerstören würde.

SeiMich vom Druckbehälter 30 ist ein weiterer Behälter 33 angeordnet, in dem Einrichtungen zur elek-

r> trischen Versorgung und elektronischen Mißdatenaufbereitung für die Meßwerte aus dem Detektor 28 enthalten sind. Zur Kompensation des dadurch entstehenden Gewichtes des Schwebekörpers 1 müssen große Teile des Gehäuses 1 mit druckfesten Auf-Mi triebskörpei η (nicht näher dargestellt) ausgefüllt werden. Der Elektronikbehälter 33 ist über ein Versorgungskabel 34 bzw. 35 mit den Druckbehältern 26 und 30 verbunden sowie die Druckbehälter 26 und 30 untereinander über ein Versorgungskabel 36.

i> Zur Analyse der ftiangan-Knollen 9 innerhalb des Meßbehälters 15 im Hinblick auf ihren Wertmetallgehalt, wird die Behälterfüllung mittels der Californium-Neutronenquelle 22 bestrahlt und das Spektrum

tier resultierenden Einfang-Gamma-Strahl ung mittels des Detektors 28 aufgenommen und über die Elektronikbestandteile (nicht näher dargestellt) im Elektronikbehälter 33 ausgemessen.

Als Analysenmethode dient demnach die prompte («, y)-Analyse mit hochenergetischen Primärübcirgangslinien über 4 MeV und evtl. auch die Neutronenaktivierungsanalyse mit charakteristischer Encirgie um 1 MeV. Die thermische Neutronen-Aktivicrungsanalyse einiger Knollenbestandteile (:z. B. Kupfer. Nickel, Cobalt) bereitet im Heisein von größeren Mengen Mangan Schwierigkeiten, da der durch Mnl.inien erzeugte Compton-Untcrgrund die sehr schwachen Linien von Kupfer, Nickel, Cobalt überdeckt. Das einzige für die Einfangaktivierurig brauchbare Ni-Isotop Ni-64 ist im Element nur zu \% vertreten, und der Produktkern hat mit 2.5 Stunden etwa die gleiche Halbwertszeit wie Mn-56. Hei Kupfer liegen die Verhältnisse mit 31 "k Vorkommen des Isotops Cu-<S5 und 5,1 min Halbwertszeit des Folgekerns Cu-ftfi günstiger. Eine Kurzzeitaktivierung von Cobalt ist nur über die Bildung des l().5-min-lsoniers CofiOm sinnvoll, das aber lediglich mit Ο.25^Γί Wahrscheinlichkeit über die nachweisbare Kaskade zu Ni- M) zerfällt.

Bei den Manganknollen-Aktivierungen mit der I mg-Cf-Qucllc 22 entstehen Spektren, die neben starken Mangan- und Aluminiumpeaks (Spitzen) lediglich unbrauchbare Andeutungen von Cobalt und Kupfer aufweisen, von Nickel aber keine Spur erkennen lassen. Hei der prompten (/;, γ)-Analyse tier Manganknollen 9 bringt jedoch eine Messung mit einem thermischen Neutronenfluß von 2x10 /i/cin und nur S g Mn-Knollen in 22.5 h ein Spektrum mit sehr guter Statistik und Energicauflösung. Die Auswertung der I.inicnintensitäten läßt eine hohe Genauigkeit in der Konzcntrationsbestimmung erwarten.

Fur die Anwendung der (/ι, y)-Mcthode als »insitu«-Analyse-Verfahren auf dem Meeresboden ist daher tlie Neutronenquelle aus 252-Californium praktisch anwendbar. 1 mg Cf-252 emittiert sekündlich ?.? X 10"' NpiitrnruMi mit pini*r Pn^roiei-^riiMliit-wt die bei 2 MeV ein breites Maximum besitzt, und 1.3 x H)¹" Gamma-Quanten. wovon ¹I't Energiewerte oberhalb 1,5MeV haben. Es ist daher eine Thcrmalisicrung der Neutronen für den Einfang im Prohcnmatcrial notwendig. Daher wird der Detektor 28 bzw. dessen Kapsel 26 von der Abschirmung 21 umgeben bzw. von dem Wasser selbst, welches als Moderatormaterial wirkt.

Aus der Ane'ysc des Spektrums der prompten Gamma-Strahlung aus den Manganknollen 9 im Meßbehälter 15 ergeben sich die relativen Konzentrationen der Wertmetalle und des Mangans. Mit dieser Messung ist man, nach vorangegangener Eichung, in der Lage, die Mengen an Wertmeta'len und Mangan bezogen auf das Volumen des Meßbehälters zu bestimmen. Das Ergebnis muß jedoch auf die Masse der Knollen 9 bezogen werden. Diese Umrechnung wird möglich durch eine Schüttdichtebestimmung im Mcßbehälter 15.

Definitionsgemäß wird die Dichte durch die Messung von Masse und Volumen bestimmt. Beide Messungen sind unter den gegebenen Bedingungen mit konventionellen Methoden nicht durchführbar. Daher wird für die Bestimmung der Dichte der Manganknoi-Ien-Schüttung innerhalb des Meßbehälters 15 eine nukleare Methode vorgeschlagen, die auf der Schwächung von Gamma-Strahlen durch die Materie, die zwischen der Strahlenquelle und einem Detektor gebracht ist, beruht. Als weitere Strahlenquelle 37 (siehe Fig. 2) ist ein y-Präparat mit einer Qucllstärke in der "· Größenordnung von 5 X H)⁷S"¹ vorgesehen. Die Quelle 37 muß flächenförmig oder linienförmig ausgeführt werden, wobei der Durchmesser bzw. die Länge evtl. das l,4fache des maximalen Knollendurchmcssers beträgt. Als weiterer Detektor 38 (siehe Fig. 2), der ebenfalls in einer Abschirmung 39 gelagert ist, die einen Kollimatorspalt 40 in Richtung Meßbehältcr 15 aufweist, kann ein Natrium-Jodid-Kristall gleicher Größe dienen. Aus der mit diesem weiteren Detektor 38 gemessenen Impulsrate (Elck-

■ tronikgcräte im Elektronikbehälter 33 enthalten) ergibt sich die Schüttdichte der Manganknollen 9. Die Dichte von Wasser bei 1000 at und ca. 0' C ist gegenüber der bei 1 at um ca. 4% größer.

In Fig. 2 ist nochmals der Schwebekörper 1 im '" Schnitt zu sehen und die Nebeneinanderordnung von Elektronikbchälter 33. Druckbehälter 30 für den Kältekompressor 29, Flanschverbindung 31. Druckbehälter 26 für den Kryostaten 19 und die Bleiabschirmung 20 mit dem Kollimatorspalt 32. Vor dem Kollimatorspalt 32, der von der Abschirmung 21 ausgefüllt ist, liegt der Meßbehältcr 15 mit seinem Schlitz 14. Der Antrieb 24 ist senkrecht zur Zeichenebene angcorufict. Die Neutronenquelle 22, die in einer druckdichten Hülle 41 innerhalb einer Bohrung 42

■ der Abschirmung 21 enthalten ist. liegt, bzw. tieren Achse 43. parallel zur Bchälteracnsc 25. Parallel dazu liegt auch die Achse 44, in der die weitere Strahlenquelle 37 und der Detektor 38 für die Schüttdichtemessung angeordnet sind. Die y-Qucllc 37 befindet

; sich ebenfalls in einer Hülse 45. die in eine Bohrung 46 der Abschirmung 21 eingefügt ist. Auf eine getrennte Messung der Schüttdichte der Manganknollen 9 innerhalb des Meßbchällers 15 mit der weiteren Strahlenquelle 37 und den weiteren Strahlcndetektor

■ 38 kann u. U. verzichtet werden, wenn sie mit ilen Gammastrahlen vorgenommen wird, die die Strahlen-/ii...ii.i ii »ij«»iyj»i Ds"¹ müßte 'CJi¹Ch die Strahlen quelle 22 derart angeordnet werden, daß zwischen ihr und dem Kollimator 32 bzw. tlem Detektor 28 (siehe

: Fig. 1) der Meßbehälter 15 mit seiner Manganknollenfüllung liegt.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt A, Ii durch den Schwebekörper 1 dargestellt. Insbesondere ist die Lage des Druckbehälters 30 für den Kühlkompressor 29 neben dem Elektronikbchälter 33 mit der Querleitung 34 dargestellt. Über dem Elcktronikbehälter 33 ist der Antrieb 24 für den Meßbehälter angeordnet und über dem Druckbehälter 30 liegt der Diffusor 12 mit dem Weilerführungsrohr 11 und dem Zusatzrohr 16.

In den Fig. 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Meßmethode der Dichte der Manganknollen 9 bzw. der Messung der Spektren der prompten (h, y)-Ereignissc auf die gleiche Art und mit den gleichen Geräten vorgenommen werden

••ii kann. So sind die Bezugszeichen für sich entsprechende Teile aas den Fig. 1 bis 3 übernommen. Dies gilt insbesondere für den Elektronikbehälter 33, den Druckbehälter 30 für die Kühlmittelkompressoreinheit 29. den Druckbehälter 26 für den Detektor 28.

*-, dessen Kryostaten 19. die Bleiabschirmung 20 mit dem Koiiimatorspait 32 und die Neutronenabschirmung 21. Diese Neutronenabschirmung 21 ist allerdings zylinderförmig ausgebildet.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ist die gesamte Meßvorrichtung und Ansaugvorrichtung für die Manganknollen 9 auf dem Meeresboden 3 nicht in einem Schwebekörper, sondern in einem Schlittengestell 47 aufgehängt, wobei das ^-',hlittengestell 47 aus einzelnen Stäben besteht, die als Kufen 48 (siehe auch Fig. S) oder Ketten ausgebildet sind als auch als Halterungs- und Stabilisierungsgestell 49,51. Das Halterungsgertill 49 ist insbesondere an dem Stabilisierungsgestell 51 als auch an den Kufen 48 mittels der Federeinrichtungen 52 nahezu stoßunempfindlich aufgehängt. Am Halterungsgestell 49 selbst sind die einzelnen Bauelemente, wie Elektronikbehälter 33, Druckbehälter 30, Abschirmung 21 und Pumpe 53 befestigt. Diese Befestigung kann auch über Federn 54 oder Distanzstücke 55 erfolgen. Die Bewegungen des Schlittens 47 erfolgen wiederum durch Ziehen am Kabel 2 durch ein Schiff, wobei das Kabel 2 wiederum gleichzeitig die Versorgungsleitungen (nicht näher dargestellt) für die einzelnen elektrischen oder elektronischen Geräte der Vorrichtung beinhalten kann.

An der Abschirmung 21, welche wiederum aus Polyäthylen oder Borparaffin in einem Metall/ylinder bestehen kann, ist das als Schlepprüssel ausgebildete Ansaugrohr 56 befestigt. Die Ansaugleitung 56 reicht bis etwa in Bodennähe zwischen den beiden Kufen 48 des Schlittens 47. Die Austrittsöffnung 7 wird im Abfand über den Boden 3 geführt. Dies erfolgt über zwei Räder 57, weiche an einer Achse 71 am Schlepprüssel 56 befestigt sind. Der Schlepprüssel 56 selbst ist mit einer Bohrung 58 innerhalb der Abschirmung 21 verbunden, wobei sich die Bohrung 58 zum Probenbehälter 59 erweitert.

Der Probenbehälter 59 bzw. Probenraum liegt in Höhe des Kollimators 32.

Die Ansaugung der Manganknollen 9 vom Meeresboden 3, die in dem Probenraum 59 gesammelt werden sollen, erfolgt über die Pumpe 53, welche über das Ansaugrohr 60 mit dem Probeninnenraum 59 bzw. tier Bohrung 58 in Verbindung steht. Die Eintrittsöffnung 61 dieser Leitung 60 ist innerhalb des Probenraums 59 derart angeordnet, daß die Manganknollen 9 von der Meeresbodenoberfläche 3 zwar angesaugt, dann aber nur bis zu einer bestimmten Schütthöhe im Probenraum 59 aufgefüllt werden. Wird diese bestimmte Schütthöhe überschritten, dann saugt die Leitung 60 die überschüssigen Manganknollen 9 an und stößt sie über die Abstoßleitung 62 ab. Über diese Abstoßleitung 62 wird auch störender Schlamm abgestoßen, der über die Ansaugleitung 56 mit angesaugt wird.

Die Schütthöhe der Manganknollen 9 innerhalb des Probenraumes 59 erfolgt z. B. wieder über die Messung der Gammastrahlenabsorption mit einer Gammaquelle 37 und einem diametral gegenüberstehenden Detektor 40, die der Gammaquelle und dem Detektor nach dem Ausführungsbeispiel 1 entsprechen. Erreicht die Schütthöhe innerhalb des Probenraumes 59 die Höhe der Gammaquelle 37, so wird das von dem gegenüberstehenden Detektor 40 (siehe

Fig. 5) aufgenommene Signal geschwächt. Mit Eintritt dieser Schwächung wird die Pumpe 53 abgeschaltet (dies erfolgte auch mit der Pumpe 10 nach dem vorigen Beispiel, wenn dort im Meßbehälter 15 ebenfalls eine bestimmte Schütthöhe erreicht wurde).

Die Pumpe 53 ist an der Abschirmung 21 über den Flansch 72 angeflanscht und kann zusätzlich über Federn 63 noch erschütterungsfrei gehaltert werden.

Die Messung der Wertmetallanteile und des Mangans der Manganknolle 9 innerhalb des Probenbehälters 59 erfolgt entsprechend der Messung nach dem vorigen Ausführungsbeispiel über die (n, y)-Analyse. Dazu ist wiederum die Californium-252-Quelle 22 in der Nähe der Manganknollen 9 bzw. des Probenbehälters 59 angeordnet. Sie kann innerhalb der Abschirmung 21 gehaltert werden. In diesem Ausführungsbeispiel jedoch ist sie in einem Rohr 64 angeordnet, welches am Boden 65 für den Probenbehälter 59 befestigt ist. Am Boden 65 ist ein in den Innenraum hineinragender Steg 66 angeordnet, auf dessen oberer Kante 67 eine Zusatzabschirmung 68 z. B. aus Blei aufliegt. Diese Zusatzabschirmung 68 dient dazu, daß keine Neutronen bzw. Gammastrahlung aus der Quelle 22 direkt in den Kollimator 32 und damit auf den Detektor 28 auftreffen kann. Sie ist daher zwischen der Quelle 22 und dem Kollimatorspalt 32 auf der Verbindungslinie zwischen dem Detektor 28 und der Quelle 22 ausgerichtet.

Der Boden 65 des Probenraumes 59 kann über die Achse 69 nach unten ausgeschwenkt werden. Die Schwenkung erfolgt über den Motor 24 (siehe F i g. 5). Die öffnung des Bodens 65 erfolgt jeweils nach einer Messung und erlaubt die in dem Probenraum 59 enthaltenden Manganknollen 9 bzw. die Füllung zu entleeren. Nach der Entleerung und Verschluß des Probenraumes 59 kann dann eine neue Messung erfolgen, wozu wiederum die Pumpe 53 angeschaltet wird.

In Fig. 5 ist eine Aufsicht auf den Schlitten 47 gezeichnet, aus der die Lage der Elemente der Meßvor richtung ersichtlich wird. Insbesondere ist die Aufhängung ucl Einzelteile, L·. B. uci Abstimmung 21, der Pumpe 53, des Elektronikbehälters 33, des Druckbehälters 30 für den Kompressor (entsprechend dem Kompressor 29 nach Fig. 1), des Druckbehälters 26 für den Kryostaten und des Detektors 28 sowie des Saugnisseis 56 ersichtlich.

Die Lage der Einzelelemente ist auch noch aus der Vorderansicht des Schlittens 47 zu ersehen, die in der Fig. 6 dargestellt ist. Die beiden Schlittenkufen 48 g'eiten auf dem Meeresboden 3 und führen den Schlepprüssel 56 mit seiner Ansaugöffnung 7 im konstanten Abstand über den Boden. Damit auch die Ansaugöffnung 7 konstanten Abstand vom Boden 3 beibehält, sind die Räder 57 an der Achse 58 seitlich des Schlepprüssels 56 diametral gegenüber angeordent. Die Anordnung der einzelnen schweren Elemente, wie z. B. die Abschirmung 21, die Druckbehälter 26, 30 und 33 sowie die Pumpe 53, ist ausgewogen, d. h. der Druck auf die beiden Kufen 48 ist in etwa gleich. Als Stoßdämpfer wirken wiederum die einzelnen Federaufhängungen 52 und 63.

Hierzu 6 Blatt Zefctarangen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur geophysikalischen in-situ-Analyse von Erz-Konkretionen am Meeresboden, wobei die Erz-Konkretionen vom Meeresboden aufgenommen, mittels radioaktiver Strahlung bestrahlt, zur Aussendung von für die chemischen Elemente charakteristischer Strahlung angeregt und diese Strahlung ausgemessen wird, gekenn- "· zeichnet durch eine kompakte, schleppfähige Sonde, die sich zusammensetzt aus

a) einer auf oder dicht über dem Meeresboden (3) geführten Meßanlage (1 oder 47) mit einem als Meßraum dienenden Probenbehälter ι "> (15 oder 59) für die Erz-Konkretionen (9), einer innerhalb der Probenbehälter (15 oder 59) liegenden Strahlenquelle (22) und einem außerhalb des Probenbehälters (15 oder 59) in einer Abschirmung (20) gegen Störstrah- -< > lung angeordneten Strahlendetektor (28),

b) einem Förderer mit einer Ansaugeinrichtung (10 oder 53), einer Ansaugleitung (8,11 oder 56,60) mit Ansaugöffnung (7) und einer die unterschiedliche Sinkgeschwindigkeit der -·'> Erz-Konkretionen (9) und der störenden Substanzen auszunutzenden Trennanlage (12 oder 58, 59) und

c) drucksicheren Behältern (26, 30, 33), in denen die druckempfindlichen Bauteile (27,28, m 29) untergebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der förderer aus einer hydraulischen Pumpe (10 oder S3) !-".steht, die die ErzKonkretionen (9) über die als Schlepprüssel r. ausbildbare Ansaugleitung (8,11 oder 56,58) mit der in festem Abstand über dem Meeresboden (3) geführten, als Saugdüse (7) arbeitenden Ansaugöffnung aufsaugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- m durch gekennzeichnet, daß die Druckbehälter (26, 30, 33), die Strahlenquelle (22 und 37) und die Abschirmungen (20, 21 und 39) in einem Schwebekörper (1) befestigt sind, der mittels eines Schleppkabels (2) bewegbar ist. r.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbehälter (26, 30, 33), der Probenbehälter (59), die Strahlenquellen (22,37) und die Abschirmungen (20, 21, 38) in einem Schlittengestell (47) aufgehängt sind, ->n das mittels eines Zugseiles (4) mitbewegbar ist, und daß die Ansaugöffnung (7) zwischen Gleitkufen (6) eines Schlittens (5) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (53) nach ,, der Trennanlage (58, 59) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennanlage (12) ein horizontaler Diffusor im Förderstrom ist, und daß am Ende des Diffusors (12) der Probenbehälter mi

(15) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzleitung

(16) für Meerwasser in Richtung des Förderstromes im Boden (13) des Diffusors (12) einmündet. .r,

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennanlage vom Probenbehälter (59) und einer in dem Probenbehälter (59) einmündenden Saugleitung (60) von der Pumpe (53) gebildet ist,

9. Vorrichtung nach Anspruch I und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (15) zylinderförmig ausgebildet ist, eine Schlitzöffnung (14) längs einer Metallfolie aufweist und mittels eines Antriebes (24) um seine Längsachse (25) drehbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (59) topfartig ausgebildet ist, und daß dessen Boden (65) raotorbetrieben um eine Achse (69) nach außen aufklappbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Ansaugöffnung (7) am Schlepprüssel (56) zwei Führungsräder (57) angeordnet sind, die den Schlepprüssel bzw. die Ansaugleitung (56) zwischen den Kufen (48) des Schlittengestells (47) führen.

12. Verfahren mittels Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schüttdichte-Bestimmung der Erz-Konkretionen im Meßraum (15, 59) mittels Gamma-Strahlen-Absorption vorgenommen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und zur Durchführung riss Verfahrens nacn Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schüttdichte-Bestimmung außerhalb des Probenbehälters (15 oder 59) eine weitere, Gammastrahlung aussendende Strahlenquelle (37) und ein weiterer Strahlendetektor (38) befestigbar sind.