FR2523613A1

FR2523613A1 - Underwater core sampler for loose superficial sediments - has scissor action arms with shear plates closing core after sampling

Info

Publication number: FR2523613A1
Application number: FR8204668A
Authority: FR
Inventors: Marceau Flucha; Francois Fernex; Gilbert Bellaiche; Claude Serra
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-09-23
Also published as: FR2523613B1

Abstract

The core tube (1) is open at the lower end, is suspended on a support cable, and forces itself into the sediment under gravity. Two articulating arms (14a,14b) have shear plates (17a,17b) at their ends and have a first spaced position allowing core driving, and a second closed position closing the core bottom before core extraction. The arms are ballasted (15a,15b) to aid the main maintenance of the first spaced position. The core head (2) is ballasted to assist the forcing of the core into the sediment, and it is shaped to rest on the water bottom during sampling.

Description

La présente invention concerne un dispositif de prélèvement de sédiments meubles superficiels, utilisable pour la reconnaissance des fonds subaquatiques. The present invention relates to a superficial furniture sediment sampling device, usable for the recognition of subaqueous backgrounds.

Un objet de l'invention est de réaliser un dispositif permettant de prélever des sédiments meubles sans les perturber, avec l'eau intersticielle imprégnant ces sédiments et s'il y a lieu, l'eau immédia-- tement susjacente, la section de sédiments prélevés étant assez large (par
2 exemple de l'ordre de 400 cm , ou plus). An object of the invention is to provide a device for removing soft sediments without disturbing them, with the interstitial water impregnating these sediments and, if applicable, the immediately overlying water, the sediment section. collected being quite large (by
2 example of the order of 400 cm or more).

Un objet essentiel de l'invention est de fournir un engin peu encombrant susceptible de pénétrer dans des fonds subaquatiques inclinés et ne comportant donc pas un chassis devant reposer sur un fond horizontal. An essential object of the invention is to provide a compact machine likely to penetrate inclined subaqueous funds and therefore not having a chassis to rest on a horizontal background.

L'engin de prélèvement selon l'invention peut être ainsi mis en oeuvre à partir de bateaux plus petits que ceux nécessités pour la mise en oeuvre des engins antérieurement proposés pour ce type de prélèvements. The sampling gear according to the invention can thus be implemented from smaller boats than those required for the implementation of gear previously proposed for this type of sampling.

Le dispositif selon l'invention permettant d'atteindreces objectifs comporte un tube carottier s'ouvrant à sa partie inférieure, ce tube étant adapté à etresuspendu à une ligne support et à s'enfoncer dans les sédiments sous l'action de la gravité sur l'ensemble du carottier qui peut être lesté. The device according to the invention for achieving these objectives comprises a coring tube opening at its lower part, this tube being adapted to be suspended on a support line and to sink into the sediments under the action of gravity on the whole of the corer which can be weighted.

Le dispositif comporte en outre un système d'obturation du fond du tube carottierJcomprenant au moins un bras articulé dont la partie inférieure est terminée par un organe de cisaillement du sol, ledit bras ayant une première position dans laquelle il est écarté de l'axe du tube, permettant l'enfoncement de ce dernier dans les sédiments, et une seconde position dans laquelle ce bras est rapproché de l'axe du tube, ledit bras articulé et ledit organe de cisaillement étant agencés de ma-nière que l'organe de cisaillement obture le tube carottier à son extrémité inférieure, dans ladite seconde position dudit bras articulé. The device further comprises a closure system of the bottom of the core tubeJcomprenant at least an articulated arm whose lower part is terminated by a shearing member of the ground, said arm having a first position in which it is spaced from the axis of the tube, allowing the latter to sink into the sediments, and a second position in which this arm is brought closer to the axis of the tube, said articulated arm and said shearing member being arranged in such a way that the shearing member closes the core tube at its lower end, in said second position of said articulated arm.

Un exemple de réalisation de l'invention est illustré par les figures annexées, o :
la figure 1 est une vue schématique d'ensembleJen coupe axiale, du dis
positif prêt à être mis en oeuvre, - la figure 1A est une vue de détail montrant le système de verrouillage, - la figure 1B représente un mode avantageux de réalisation de la chemise
entourant l'échantillon de sédiment prélevé, - la figure 2 illustre la phase de descente du dispositif, - les figures 2A et 2B sont des vues schématiques de détail du dispositif
au cours de cette phase, la figure 3 représente le dispositif à l'instant où il atteint sa posi
tion d'enfoncement maximum dans les sédiments meubles recouvrant le
fond de l'eau et où la goupille de verrouillage est éjectée de son lo
gement, - les figures 3A et 3D sont des vues de détail correspondant à cette po
sition, - la figure 4 montre la fermeture des bras articulés à la suite d'une
traction sur le câble et l'obturation de la base du tube du carottier
par les organes de cisaillement équipant ces bras articulés à leur par
tie inférieure, - la figure 4A est une vue de détail montrant la position correspondante
prise par les axes d'articulation des bras dans leurs logements, - la figure 5 illustre l'étape de remontée du carottier contenant les
sédiments prélevés, - la figure 5A est une vue de détail analogue à la figure 4A et la figure 6 est une vue en perspective du dispositif dans sa position
initiale. An exemplary embodiment of the invention is illustrated by the appended figures, o:
FIG. 1 is a diagrammatic general view of an axial section of the
positive ready to be implemented, - Figure 1A is a detailed view showing the locking system, - Figure 1B shows an advantageous embodiment of the shirt
surrounding the sample of sediment taken, - Figure 2 illustrates the descent phase of the device, - Figures 2A and 2B are schematic views of the device detail
during this phase, FIG. 3 represents the device at the moment when it reaches its posi
maximum sedimentation in soft sediments covering the
bottom of the water and where the locking pin is ejected from its lo
3A and 3D are detail views corresponding to this
FIG. 4 shows the closure of the articulated arms as a result of a
pulling on the cable and filling the base of the corer tube
by the shearing members equipping these arms articulated to them by
lower part, - Figure 4A is a detail view showing the corresponding position
taken by the axes of articulation of the arms in their housing, - Figure 5 illustrates the step of raising the corer containing the
5A is a detail view similar to FIG. 4A and FIG. 6 is a perspective view of the device in its position.
initial.

Un exemple de réalisation de l'invention est illustré parles figures 1, 1A et 1B et 6. An exemplary embodiment of the invention is illustrated in FIGS. 1, 1A and 1B and 6.

Sur ces figures, la référence 1 désigne le tube du carottier qui est surmonté d'une tête plus large 2couverte à sa partie supérieure, de façon à délimiter des capacités 2a et 2b pouvant recevoir un lest. In these figures, the reference 1 designates the core tube which is surmounted by a wider head 2couverte at its upper part, so as to delimit capacitors 2a and 2b can receive a ballast.

Le tube 1 et la tête de carottier 2 sont réunis par tout moyen appropriéJpar par exemple par des boulons 3 permettant d'assembler et de sé- parer à volonté ces éléments. The tube 1 and the corer head 2 are joined together by any appropriate means, for example by bolts 3 making it possible to assemble and to separate these elements at will.

Le tube 1 contient une chemise tubulaire de prélèvement des sédiments 4 pouvant être constituée en matériau léger (aluminium, matière plastique) et qui peut être retenue par tout moyen approprié à l'intérieur du tube 1, par exemple par des vis s'engageant dans des orifices d'accrochage 5 à sa partie supérieure. The tube 1 contains a tubular sediment sampling sleeve 4 which can be made of a light material (aluminum, plastic material) and which can be retained by any suitable means inside the tube 1, for example by screws engaging in hooking holes 5 at its upper part.

La chemise tubulaire 4 destinée à contenir les sédiments a avantageusement une paroi latérale constituée d'éléments 4a, 4b démontables pouvant être réunis par tout moyen approprié, tel que les vis 6. The tubular jacket 4 intended to contain the sediments advantageously has a lateral wall consisting of removable elements 4a, 4b which can be joined by any appropriate means, such as the screws 6.

Le lest du dispositif pourra être constitué, comme représenté, de plaques en plomb 7 empilées dans les deux capacités 2a et 2b(Fig. 1). The weight of the device may consist, as shown, of lead plates 7 stacked in the two capacitors 2a and 2b (Figure 1).

Des tiges 8a et 8b traversent les plaques 7 pour les maintenir en place, des écrous se vissant à l'extrémité de ces tiges pour assurer le blocage des plaques 7. Rods 8a and 8b pass through the plates 7 to hold them in place, nuts screwing at the end of these rods to secure the plates 7.

Des cales 9 également traversées par les tiges 8 pourront être placées sous les deux capacités 2a et 2b pour régler la profondeur X d'enfoncement du tube 1 dans les sédiments, ces cales venant prendre appui sur le fond de l'eau 10. Ceci permet d'ajuster le rapport des hauteurs X et
Y (Fig. 4).Shims 9 also traversed by the rods 8 may be placed under the two capacities 2a and 2b to adjust the depth X of depression of the tube 1 in the sediments, these wedges coming to bear on the bottom of the water 10. This allows to adjust the ratio of heights X and
Y (Fig. 4).

Des volets 11 articulés autour d'axes horizontaux sur la paroi interne du tube 1 viennent en se rabattant refermer l',)rifice supérieur de la chemise 4 lorsque celle-ci est en place dans le tube 1. Un revete ment approprié 12 (par exemple en mousse de polyuréthane) recouvre la paroi inférieure de chacun des volets 9. Flaps 11 hinged about horizontal axes on the inner wall of the tube 1 are folded by closing up the /) higher building of the liner 4 when it is in place in the tube 1. A proper coating 12 (by example polyurethane foam) covers the bottom wall of each of the flaps 9.

Des orifices 13 sont ménagés dans la paroi du tube 1 au-dessus de la chemise 4 pour permettre l'écoulement de l'eau vers l'extérieur lorsque le carottier est remonté à bord. Orifices 13 are formed in the wall of the tube 1 above the jacket 4 to allow the outflow of water when the corer is brought back on board.

La tête 2 du carottier supporte deux bras articulés 14a, 14b ayant à une extrémité des contre-poids 15a, 15b maintenant naturellement les bras 14a, 14b dans la position sensiblement horizontale illustrée par les figures 1 , 2 et 6. The head 2 of the corer supports two articulated arms 14a, 14b having at one end counterweights 15a, 15b naturally holding the arms 14a, 14b in the substantially horizontal position illustrated by FIGS. 1, 2 and 6.

Ces bras sont articulés par l'intermédiaire d'axes 16 insérées dans des orifices oblongs 16a de la tête de carottier 2 qui permettent un jeu vertical relatif de ces axes et orifices. These arms are articulated via pins 16 inserted in oblong holes 16a of the corer head 2 which allow a relative vertical clearance of these axes and orifices.

La longueur et la configuration des bras 14a, 14b sont telles que dans une position de rapprochement, leurs extrémités inférieures munies d'organes de cisaillement 17a, 17b en forme de pioches ou pelles viennent obturer l'orifice inférieur du tube 1, après avoir cisaillé les sédiments meubles dans lesquels ce tube est enfoncé. The length and the configuration of the arms 14a, 14b are such that in a position of approach, their lower ends provided with shearing members 17a, 17b in the form of picks or shovels close the lower orifice of the tube 1, after having sheared soft sediments in which this tube is embedded.

I1 serait bien entendu possible de remplacer les deux bras 14a, 14b par un seul bras articulé terminé par un organe de cisaillement venant obturer la base du tube 1 dans une position de rapprochement de l'axe de ce tube, mais la configuration illustrée comportant deux bras de cisaillement symétriques semble préférable pour des raisons d'équilibrage du dispositif. It would of course be possible to replace the two arms 14a, 14b by a single articulated arm terminated by a shear member closing the base of the tube 1 in a position of approaching the axis of this tube, but the illustrated configuration comprising two Symmetrical shear arm seems preferable for balancing purposes of the device.

Ce rapprochement des bras articulés 14a, 14b est assuré en exerçant une traction verticale au moyen d'un câble 18 sur un organe de suspension tel que l'anneau 19 solidaire d'un organe de traction ou étrier 20 qui est relié aux contrepoids 15a, 15b par des chaines 21a, 21b, ou par tout autre moyen de transmission de forces (câbles, barres articulées ... etc ...). This bringing together of the articulated arms 14a, 14b is ensured by exerting a vertical traction by means of a cable 18 on a suspension member such as the ring 19 integral with a traction member or stirrup 20 which is connected to the counterweight 15a, 15b by chains 21a, 21b, or by any other means of transmission of forces (cables, articulated bars ... etc ...).

Dans la position de descente du dispositif, illustrée par les figures 1 et 2, l'étrier 20 est verrouillé sur une bride 22 solidaire d'une plaque 23 fixée au sommet de la tête 2 du carottier, ce verrouillage étant assuré par une goupille de verrouillage 24 qui comporte un axe 25 traversant à la fois l'étrier 20 et la bride 22. In the downward position of the device, illustrated by FIGS. 1 and 2, the stirrup 20 is locked on a flange 22 integral with a plate 23 fixed to the top of the head 2 of the corer, this locking being ensured by a pin of lock 24 which includes an axis 25 passing through both the stirrup 20 and the flange 22.

La tête 26 de la goupille 24 est attachée à l'anneau de traction 18 par un fil de retenue 27. The head 26 of the pin 24 is attached to the traction ring 18 by a retaining wire 27.

La goupille 24 est munie d'un système de déclenchement adapté à provoquer automatiquement le désaccouplement des pièces 20 et 22 lorsque le tube 1 vient reposer sur le fond de l'eau. The pin 24 is provided with a trigger system adapted to automatically cause the uncoupling of the parts 20 and 22 when the tube 1 comes to rest on the bottom of the water.

Dans l'exemple illustré par la figure 1A, ce système comporte des moyens de rappelltels qu'un ressort 281que la tête 26 de la goupille 24 comprime contre une butée annulaire 29 montée coulissante le long de la goupille 24, cette butée 29 étant munie d'une vis de blocage 30 terminée par un ergot 31 qui peut coulisser dans une rainure longitudinale 32 de la goupille 24 entre une position de verrouillage (Figs. 1A et 2A) où la goupille 24 solidarise les pièces 20, 22, le ressort 28 étant comprimé, et une position de déverrouillage (Fig. 3A) (ergot 31 en butée à l'autre extrémité de la rainure 32), où la goupille 24 est dégagée de la bride 22 et le ressort 28 est au repos. In the example illustrated by FIG. 1A, this system comprises means for recalling a spring 281 that the head 26 of the pin 24 compresses against an annular abutment 29 slidably mounted along the pin 24, this stop 29 being provided with a locking screw 30 terminated by a pin 31 which can slide in a longitudinal groove 32 of the pin 24 between a locking position (Figs 1A and 2A) where the pin 24 secures the parts 20, 22, the spring 28 being compressed, and an unlocking position (FIG 3A) (lug 31 abuts the other end of the groove 32), wherein the pin 24 is disengaged from the flange 22 and the spring 28 is at rest.

Le fonctionnement du dispositif est illustré par les figures 2 à 5 en partant de l'état initial illustré par la figure l)où le tube 1 renfermant la chemise 4 est placé verticalement sur le pont d'un navire, les bras 14a et 14b se plaçant en position horizontale sous l'effet des contre-poids 15a et 15b. The operation of the device is illustrated in FIGS. 2 to 5 starting from the initial state illustrated by FIG. 1) where the tube 1 enclosing the jacket 4 is placed vertically on the deck of a ship, the arms 14a and 14b placing in a horizontal position under the effect of counterweight 15a and 15b.

L'étrier 20 relié à ces bras par les chaînes 21a, 2lb et surmonté de l'anneau 19 est placé sur la bride 22 et on engage la goupille 24 de façon à solidariser ces deux pièces en comprimant à la mai le ressort 28. The yoke 20 connected to these arms by the chains 21a, 21b and surmounted by the ring 19 is placed on the flange 22 and the pin 24 is engaged so as to secure these two parts by compressing the spring 28.

Ce ressort tend à faire ressortir la goupille 24 que l'on doit maintenir en place tandis qu'un engin de levage met en tension le câble 18. This spring tends to bring out the pin 24 which must be held in place while a lifting device puts in tension the cable 18.

L'étrier 20 étant alors légèrement soulevé par rapport à la bride 22 (Fig. 1A), ces deux pièces exercent sur la goupille 24, par leurs surfaces d'appui 20a et 22a respectivement, des forces de frottement et la goupille 24 reste d'elle-même dans sa position illustrée par les figures 1A et 2A pendant toute la période où le dispositif est soulevé du pont du navire et descendu dans l'eau vers le fond (Figure 2). The yoke 20 then being slightly raised relative to the flange 22 (FIG 1A), these two parts exert on the pin 24, by their bearing surfaces 20a and 22a respectively, friction forces and the pin 24 remains d in its position illustrated in Figures 1A and 2A throughout the period when the device is lifted from the deck of the ship and lowered into the water towards the bottom (Figure 2).

Les axes 16 reposent alors sur le fond des orifices allongés 16a.The axes 16 then rest on the bottom of the elongate holes 16a.

(Fig. 3)
Lorsque les cales 9 viennent reposer sur le fond 10 de l'eau le tube 1 ayant ainsi été enfoncé dans les sédiments meubles jusqu'8 la profondeur souhaitée, le câble 18 n'est plus sous tension et l'étrier 20 descend légèrement par rapport à la bride 22 (Figure 3A).(Fig. 3)
When the shims 9 come to rest on the bottom 10 of the water, the tube 1 having thus been driven into the soft sediments to the desired depth, the cable 18 is no longer under tension and the stirrup 20 is lowered slightly relative to at the flange 22 (Figure 3A).

Les forces de frottement le long des surfaces 20a et 22a disparaissent alors et la goupille 24 est automatiquement éjectée de son logement, ce qui désolidarise les pièces 20 et 22 (Figs. 3 et 3A). Les axes 16 reposent toujours sur le fond des orifices allongés 16a. The frictional forces along the surfaces 20a and 22a then disappear and the pin 24 is automatically ejected from its housing, which disengages the parts 20 and 22 (Figs 3 and 3A). The axes 16 always rest on the bottom of the elongated holes 16a.

I1 suffit alors d'une traction exercée sur le câble 18 pour que les bras articulés 14a et 14b soient rapprochés et pour que les organes de cisaillement 17a et 17b viennent obturer le fond du tube carottier 1 en cisaillant les sédiments meubles (Fig. 4). It is then sufficient to pull the cable 18 so that the articulated arms 14a and 14b are brought together and for the shearing members 17a and 17b to close off the bottom of the coring tube 1 by shearing the loose sediments (Fig. 4). .

Les axes 16 sont à ce moment légèrement relevés par rapport au fond des orifices 16a (Figure 4A). The axes 16 are at this moment slightly raised relative to the bottom of the orifices 16a (FIG. 4A).

En continuant à tirer sur le câble 18, on peut ensuite remonter le dispositif à la surface de l'eau. By continuing to pull on the cable 18, we can then go up the device to the surface of the water.

Les volets articulés 11 garnis du reyptement d'étanchéité 12 par gravite sur leur paroi inférieure sont rabattus' au sommet de la colonne de sédi mentsJ protégeant alors celle-ci contre les retombées d'eau. qui risque raient de désagréger ces sédiments au cours de leur remontée. The hinged flaps 11 provided with the sealing reforming 12 by gravity on their bottom wall are folded 'at the top of the column of sedimentsJ then protecting it against the fallout of water. who may disaggregate these sediments during their ascent.

Par ailleurs, au cours de cette remontée, les axes 16 n'étant pas en butée contre l'extrémité des orifices allongés 16a (Figure 5A, le poids du tube carottier 1 rempli de sédiment n'est pas supporté par ces axes, mais repose sur les organes de cisaillement 17a, 17b à l'extrémité inférieure des bras 14a, 14b (Fig. 5). Moreover, during this ascent, the axes 16 not being in abutment against the end of the elongate holes 16a (FIG. 5A, the weight of the core tube 1 filled with sediment is not supported by these axes, but rests on the shear members 17a, 17b at the lower end of the arms 14a, 14b (Fig. 5).

En surface, la récupération des sédiments recueillis est facilitée par le fait que le tube carottier peut être facilement détaché (en 3) de la tête de carottier 2. On the surface, the recovery of collected sediments is facilitated by the fact that the core tube can be easily detached (in 3) from the corer head 2.

La chemise 4 peut être dégagée du tube 1. L'une au moins des parois latérales de cette chemise étant démontable, ceci permet d'examiner par tranches successives la colonne de sédiments prélevés. The liner 4 can be disengaged from the tube 1. At least one of the side walls of this liner being removable, this makes it possible to examine in successive slices the column of sampled sediments.

Claims

1. - Device for collecting superficial soft sediment, comprising a core tube opening at its lower part, this tube being adapted to be suspended from a support line and to sink into the sediments under the action of gravity , characterized in that it comprises a closure system of the bottom of the coring tube comprising at least one articulated arm (14a) whose lower part is terminated by a soil shearing member (17a), said arm (14a) having a first position in which it is spaced from the axis of the tube (1), allowing the latter to sink into the sediments and a second position in which this arm is brought closer to the axis of the tube (1), said arm articulated (14a) and said shearing member (17a) being arranged so that the shear member (17a) closes the core tube (1) at its lower end in said second position of said articulated arm (14a).

2. - Device according to claim 1, characterized in that it comprises two articulated arms (14a, 14b) terminated by shearing members (17a, 17b) which cooperate to close the bottom of the core tube (1) when these arms are brought closer to each other in said second position of these arms.

3. - Device according to claim 2, characterized in that said articulated arms (14a, 14b) are ballasted (15a, 15b) so as to place themselves in a position of spacing corresponding to said first position of these arms.

4. - Device according to one of the preceding claims, characterized in that the core tube (1) is surmounted by a corer head (2) wider that can receive ballast means (7) and adapted to bear on the bottom of the <au.

5. - Device according to claim 4, characterized in that wedges (9) can fit under the head of the corer (2) to allow to adjust the depth of insertion of the tube (1) in the sediment.

6. - Device according to claim 4, characterized in that the core tube (1) is removably connected (3) to the head of the corer (2).

7. - Device according to one of the preceding claims, characterized in that a jacket (4) of sediment sampling is housed in the core tube (1) and removably suspended (5) therein.

8. - Device according to claim 7, characterized in that hinged flaps (12) are adapted to close said sampling sleeve (4) at its upper end, bending under the effect of gravity.

9. - Device according to claim 7, characterized in that at least one (4b) of the side walls of said sleeve (4) sediment removal is removable.

10. - Device according to claim 3, characterized in that it comprises means (21a, 21b) for controlling the approximation of the articulated arms (14a, 14b), these control means being connected to a traction member (20). fixed to the upper part of the core tube (1) by a locking member (24) triggered controlled.

11. - Device according to claim 10 characterized in that said means for controlling the approximation of the articulated arms (14a, 14b) comprise means (21a, 21b) for transmitting forces connected to said traction member (20) and in that said controlled release locking system comprises a locking pin (24) of said pulling member (20) at the top of the coring tube (1).

12. - Device according to claim 11, characterized in that said traction member (20) is fixed to a suspension member of the device (19) and in that said pin (24) connects said organ of action / at a piece (21) integral with the core tube (1), this pin (24) being held by friction in the locking position, against the action of return means (28), as long as the device remains supported by said suspension member ( 19).

13. - Device according to claim 12, characterized in that the articulation of the arms (14a, 14b) comprises pins (16) engaged in oblong holes (16a) for a relative vertical clearance of said axes and orifices, such as the core tube (1) rests on said shear members (17a, 17b) when the device is raised through said suspension member (19) in said second position of the articulated arms (14a, 14b).