DE3931131A1

DE3931131A1 - Einrichtung zur entnahme von proben aus bodenablagerungen in gewaessern

Info

Publication number: DE3931131A1
Application number: DE19893931131
Authority: DE
Inventors: Martin Aleksandrovic Voll; Robert Cheinrichovic Eiskop
Original assignee: INST CHIMII AKADEMII NAUK ESTO
Current assignee: INST CHIMII AKADEMII NAUK ESTO
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-03-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ozeanographische Geräte zur Untersuchung von Stoffeigenschaften und betrifft insbesondere Einrichtungen zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern.

Es ist eine Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern bekannt, die ein vertikales Kernrohr mit einer geschlossenen oberen Stirnseite aufweist, die mit einem Rückschlagventil ausgestattet ist, ein Ballastgewicht auf der oberen Stirnseite des Kernrohres und seitliche unbewegliche Abstützungen enthält (siehe UdSSR-Urheberschein Nr. 10 13 810, Klasse GOlN, 1/10, veröffentlicht im Jahre 1983).

Jedoch gewährleistet eine solche Einrichtung unter den Bedingungen eines hohen Seeganges in Gewässern keine garantierte Probeentnahme, weil die Wassermassen im Volumen der Welle sich mit einer größeren Geschwindigkeit als die Einrichtung selbst nach oben bewegen, infolgedessen ein Öffnen des Rückschlagventils in der oberen Stirnseite des Kernrohres und das teilweise oder sogar vollständig Auslassen der entnommenen Probe auftritt. Unter gewöhnlichen Bedingungen tritt die Probe aus dem Kernrohr deshalb nicht aus, weil zusammen mit dem Heben der Einrichtung das Rückschlagventil geschlossen wird und ein erniedrigter Druck im Raum zwischen der geschlossenen oberen Stirnseite des Kernrohres und der im Raum befindlichen Probe erzeugt wird.

Es ist außerdem eine Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern bekannt, die ein vertikales Kernrohr mit einer geschlossenen oberen Stirnseite aufweist, die mit einem Rückschlagventil ausgestattet ist, und ein Mittel zur Verhinderung des Austrittes der entnommenen Probe beim Heben der Einrichtung enthält (siehe den UdSSR-Urheberschein Nr. 6 23 128, Klasse GOlN, 1/04, veröffentlicht im Jahre 1978) .

Bei der bekannten Einrichtung ist das Kernrohr in Gestalt zweier konzentrisch angelegter Rohre ausgeführt, deren Inneres zum Füllen mit einer entnommenen Probe bestimmt ist. Als Mittel zur Verhinderung des Austrittes der entnommenen Probe wird ein Ventil verwendet, das an dem schneidenden Vorsprung der Einrichtung angebracht und in Gestalt zweier Flügel ausgeführt ist, die sich unter der Wirkung der Feder schließen. Vor dem Absenken der Einrichtung auf den Boden des Gewässers werden die Flügel gespannt. Die Einrichtung sinkt unter der Wirkung der Schwerkraft in den Boden ein. Dabei öffnet der Bodenkern, der sich im Hohlraum des Rohres nach oben bewegt, vollständig die Flügel des Ventils, befreit diese vom Sperrhebel und füllt das innere Rohr an. Beim Heben der Einrichtung schließen sich die Flügel des Ventils unter der Wirkung der Feder und der Schwerkraft der entnommenen Probe. Die Einrichtung gewährleistet die Verhinderung des Austrittes der entnommenen Probe beim Hinaufziehen der Einrichtung. Jedoch wird die natürliche Struktur der Schichten der Bodenablagerungen entstellt. Dies geschieht aus folgenden Gründen. Die Flügel des Ventils befinden sich vor dem Beginn der Probeentnahme in einer halb geöffneten Stellung und öffnen sich nur völlig unter der Wirkung der Aufstiegskraft der Bodensäule. Die schwachen Schichten (besonders die Oberflächenschicht) können die für ein völliges Öffnen der Flügel nötige Kraft nicht ertragen, und infolge der Verringerung des Durchgangsquerschnittes findet ein Zusammendrücken und Vermischen der Schichten statt, das zur Störung der ursprünglichen Struktur der Schichten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern mit einer Konstruktion einer Einrichtung zu schaffen, die den Austritt der entnommenen Proben verhindert und die die Beibehaltung der natürlichen Struktur der Schichten der Bodenablagerungen in entnommenen Proben garantiert.

Der Zweck der Erfindung besteht in einer Erhöhung der Unverfälschtheit der entnommenen Proben.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht in einer Erhöhung der Sattlichkeit beziehungsweise der Unverfälschtheit der entnommenen Proben unter schweren meteorologischen Bedingungen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß eine Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern vorgesehen ist, die ein vertikales Kernrohr mit einer geschlossenen oberen Stirnseite aufweist, mit einem Rückschlagventil ausgestattet ist und eine Einrichtung zur Verhinderung des Austrittes der entnommenen Probe beim Heben der Einrichtung enthält. Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zur Verhinderung des Austrittes der entnommenen Probe in Form eines Deckels ausgeführt, der an einem beweglichen Stab befestigt ist. Der Stab hat zwei obere und ein unteres Ende und dessen Länge übersteigt die Länge des Kernrohres. Der obere Teil des Stabes ist in Form von zwei Zweigen mit den genannten oberen Enden ausgebildet, wobei der untere Teil nicht verzweigt ist und das genannte untere Ende aufweist. Die oberen Enden der Zweige sind gelenkig am Tragelement befestigt, an dem auch das Kernrohr mit seiner oberen Stirnseite befestigt ist. Die Befestigungsstellen der oberen Enden der Zweige sind symmetrisch zum Kernrohr angeordnet, wobei der Abstand zwischen ihnen den Durchmesser des Kernrohres übersteigt. Der Deckel ist an den Zweigen vor dem Übergang vom verzweigten Teil zum nichtverzweigten Teil des Stabes gelenkig so befestigt, daß er in der Ruhestellung die untere Stirnseite des Kernrohres schließt. Das untere Ende des Stabes befindet sich in der Ruhestellung unterhalb des Niveaus der unteren Stirnseite des Kernrohres und trägt eine gelenkig befestigte Platte. Zwecks Entnahme von Parallelproben kann die Einrichtung mehr als ein Kernrohr mit entsprechender Anzahl von Deckeln mit Stäben und Platten auf den unteren Enden der Stäbe haben.

Es ist zweckmäßig den Deckel in Gestalt einer Platte mit perpendikulärem Bord entsprechend der Form des Halbkreises der Außenfläche des Kernrohres auf der Seite der Befestigungsstelle des Deckels am Stab auszuführen.

Es ist zweckmäßig den nicht verzweigten Teil des Stabes unter einem Winkel α<180° zu dem verzweigten Teil in der Ebene der Verschiebung des Stabes mit dem Deckel beim Öffnen der unteren Stirnseite des Kernrohres abzubiegen.

Es ist zweckmäßig die Zweige des Stabes mit Schlössern zu versehen, die starr mit Hilfe des Stabes über den genannten Zweigen oberhalb der Befestigungsstelle des Deckels so befestigt sind, daß in der Ruhestellung das Kernrohr von den Schlössern in den Griff genommen wird.

Es ist zweckmäßig die Einrichtung wenigstens mit drei Stützen, die eine obere und untere Stirnseite haben und deren Länge die Länge des Kernrohres übersteigt, zu versehen. Die Stützen sind gleichmäßig um das Kernrohr aufgestellt und mit ihren oberen Enden an dem Tragelement befestigt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern, gestattet es, repräsentative Proben aus Bodenablagerungen auch im Falle von schwierigen meteorologischen Bedingungen (bei hohem Seegang im Gewässer und beim Schlingern der Schwimmeinrichtung zu entnehmen, wenn die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung der Wassermassen die Aufstiegsgeschwindigkeit der Einrichtung mit entnommenen Proben übersteigt. Falls der ursprünglich erzeugte erniedrigte Druck im oberen Teil des Kernrohres verschwindet, wird die entnommene Probe von Bodenablagerungen zuverlässig mittels Deckel, der die untere Stirnseite des Kernrohres verschließt, gehalten. Die Einrichtung gewährleistet eine gute Beibehaltung der natürlichen Struktur der Schichten von Bodenablagerungen in der entnommenen Probe.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispieles und anhand von beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern in einer Gesamtansicht, mit einem Teilschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Linie II-II aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Linie III-III aus Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Einrichtung in dem Augenblick, wenn bei der Absenkung der Einrichtung die Platte den Boden des Gewässers berührt;

Fig. 5 entsprechend wie in Fig. 4 im Augenblick der Entnahme der Probe.

Die in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern enthält ein vertikales Senktions-Kernrohr 1 mit einer geschlossenen oberen Stirnseite mit einem Rückschlagventil 2 und mit einer geöffneten unteren Stirnseite 3, ein Tragelement 4, das gleichzeitig als Hauptballastgewicht dient, an dem mittels einer Stange 5 und eines Bolzens 6 an seiner oberen Stirnseite das Kernrohr 1 befestigt ist, ein zusätzliches Ballastgewicht 7, das einen Komplex auf dem Ständer 8 aufgestellter abnehmbarer Scheiben darstellt, mindestens drei Abstützungen 9, deren Länge die des Kernrohres 1 übersteigt und die gleichmäßig um das Kernrohr 1 aufgestellt und mit ihren oberen Enden an dem Tragelement 4 befestigt sind, und Stangen 10 mit deren Hilfe die Einrichtung an einem Seil 11 aufgehängt wird. Die Einrichtung enthält als Einrichtung zur Verhinderung des Austrittes der entnommenen Probe beim Heben der Einrichtung einen Deckel 12, der in Form einer Platte 13 mit perpendikulärem Bord 14 entsprechend der Form des Halbkreises, an dem Stab 15 befestigt ist. Der Stab 15 hat ein in Form von zwei Zweigen 15′ ausgebildetes oberes Teil mit zwei oberen Enden des Stabes 15 und ein nichtverzweigtes unteres Teil 15′′ mit unteren Enden des Stabes 15. Die Zweige 15′ sind mit ihren oberen Enden über Scharniere 16 am Tragelement 4 symmetrisch zum Kernrohr 1 befestigt, wobei der Abstand zwischen ihnen den Durchmesser des Kernrohres 1 übersteigt. Der Deckel 12 ist über Scharniere 17 an den Zweigen 15′ vor dem Übergang vom verzweigten Teil des Stabes 15 zum nichtverzweigten Teil so befestigt, daß in der Ruhestellung die Platte 3 des Deckels 12 auf die untere Stirnseite 3 des Kernrohres 1 stößt. Auf dem unteren Ende des Stabes 15, der sich in der Ruhestellung unterhalb des Niveaus der Stirnseite 3 des Kernrohres 1 befindet, ist über Scharniere 18 die Platte 19 befestigt. Der nichtverzweigte Teil des Stabes 15′′ ist unter einem Winkel α<180° zu dem verzweigten Teil 15 abgebogen. Die Schlösser 20, die zum Beispiel als eine unter Federspannung stehende Zunge ausgeführt sind, sind an den Zweigen 15′ mit Hilfe vom Stab 21 oberhalb der Scharniere so befestigt, daß in der Ruhestellung das Kernrohr 1 von ihnen eingenommen wird.

Die Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern arbeitet folgendermaßen.

In der Ruhestellung verschließt der Deckel 12 die untere Stirnseite 3 des Kernrohres 1 (Fig. 2). Die Lage des Deckels 12 beim Absenken der Einrichtung auf den Boden des Gewässers hängt von der Geschwindigkeit des Absenkens, sowie von dem Gewicht des Deckels 12, des Stabes 15 und der Platte 19 ab. Das Absenken der Einrichtung bis zum Kontakt mit dem Boden ermöglicht die geneigte Lage des Stabes 15 sowie das Gleiten der Platte 19 entlang dem Boden (Fig. 4). Dabei bewegt sich zusammen mit dem Stab 15 ein mit diesem verbundener Deckel 12 und die untere Stirnseite 3 des Kernrohres 1 beginnt sich zu öffnen und öffnet sich völlig beim weiteren Absenken. Die Abstützung 9 verhindert das Umkippen der Einrichtung. Es findet die Entnahme der Probe statt (Fig. 5). Nach der Entnahme der Probe hebt man die Einrichtung mit Hilfe des Drahtseils 11 herauf. Hierbei wird das Rückschlagventil 2 in der oberen Stirnseite des Kernrohres 1 geschlossen. Im Zwischenraum des Rohres 1 zwischen der oberen Stirnseite und dem Probekern entsteht ein Niederdruckbereich, wodurch die entnommene Probe im Rohr 1 festgehalten wird. Mit dem Heben der Einrichtung fängt das Verschließen der unteren Stirnseite 3 des Kernrohres 1 durch den Deckel 12 an. Dazu trägt das Gewicht des Stabes 15, des Deckels 12 und der Platte 19 bei, wobei auf letztere zusätzlich die Kraft des Wasserdruckes wirkt. Im Augenblick wenn die Platte 19 von den Bodenablagerungen abgerissen wird, liegt die Platte 13 des Deckels 12 dicht an der unteren Stirnseite des Kernrohres 1 und schließt sie völlig zu. Beim Verschließen des Deckels 12 greifen die Schlösser nach dem Kernrohr 1 und schließen sich (Fig. 3). Ein spontaner Austritt der Probe sogar im Falle des hohen Seeganges in Gewässern ist somit verhindert.

Es ist selbstverständlich daß man die Verwirklichung der vorliegenden oben dargelegten und illustrierten Erfindung als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel betrachten muß und verschiedene Variationen und Modifikationen im Rahmen des Wesens und des Inhaltes der vorliegenden Erfindung möglich sind, die durch nachstehenden Anspruch bestimmt sind.

Claims

1. Einrichtung zur Entnahme von Proben aus Bodenablagerungen in Gewässern, mit:

- mindestens einem vertikalen Kernrohr (1) mit einer geschlossenen oberen Stirnseite, die mit einem Rückschlagventil (2) ausgestattet ist, mit
- einer Einrichtung zur Verhinderung des Austrittes der entnommenen Probe beim Heben der Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verhinderung des Austrittes der entnommenen Probe in folgender Form ausgebildet ist:
- ein Deckel (12), der an einem
- Stab (15) befestigt ist, der
- ein oberes verzweigtes Teil in Form von zwei Zweigen (15′) mit zwei oberen Enden des Stabes (15), und
- ein unteres nicht verzweigtes Teil (15′′) mit einem unterem Ende des Stabes (15) hat, wobei die Zweige (15) gelenkig an
- dem Tragelement (4) und symmetrisch zum Kernrohr (1) befestigt sind, mit einem Abstand zwischen ihnen, der den Durchmesser des Kernrohres (1) übersteigt, und das untere Ende des Stabes (15) sich in der Ruhestellung unterhalb des Niveaus der Stirnseite (3) des Kernrohres befindet (1) und eine gelenkig befestigte
- Platte (19) trägt; und
- ein Deckel (12) der gelenkig an Zweigen (15′) vor dem Übergang vom verzweigten Teil des Stabes (15) zum nichtverzweigten Teil so befestigt ist, daß der Deckel (12) in einer Ruhestellung die untere Stirnseite (3) des Kernrohres (1) verschließt, aber das Kernrohr (1) mit seiner oberen Stirnseite an dem Tragelement (4) befestigt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (12) in Form einer Platte (13) mit perpendikulärem Bord entsprechend der Form des Halbkreises der Außenfläche des Kernrohres (1) auf der Seite der Befestigungsstelle des Deckels (12) am Stab (15) ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtverzweigte Teil des Stabes (15′′) unter einem Winkel α<180° zu dem verzweigten Teil (15′) in der Ebene der Verschiebung des Stabes (15) mit dem Deckel (12) beim Öffnen der unteren Stirnseite (3) des Kernrohres (1) abgebogen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweige (15′) mit Schlössern (20) versehen sind, die fest mit Hilfe von Stäben (21) oberhalb der Befestigungsstelle des Deckels (12) an den Zweigen (15′) befestigt sind, so daß in der Ruhestellung das Kernrohr (1) von den Schlössern eingenommen wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens drei Abstützungen (9) enthält, deren Länge die Länge des Kernrohres (1) übersteigt und die gleichmäßig um das Kernrohr (1) aufgestellt und mit ihren oberen Enden an dem Tragelement (4) befestigt sind.