RU2214588C1 - Автономный пробоотборник - Google Patents

Автономный пробоотборник Download PDF

Info

Publication number
RU2214588C1
RU2214588C1 RU2002102948/12A RU2002102948A RU2214588C1 RU 2214588 C1 RU2214588 C1 RU 2214588C1 RU 2002102948/12 A RU2002102948/12 A RU 2002102948/12A RU 2002102948 A RU2002102948 A RU 2002102948A RU 2214588 C1 RU2214588 C1 RU 2214588C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sampler
housing
water
spring
cup
Prior art date
Application number
RU2002102948/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002102948A (ru
Inventor
Э.М. Янулевич
Ю.П. Назаров
Н.Т. Алехина
В.С. Юраш
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения"
Priority to RU2002102948/12A priority Critical patent/RU2214588C1/ru
Publication of RU2002102948A publication Critical patent/RU2002102948A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2214588C1 publication Critical patent/RU2214588C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Изобретение предназначено для сбора проб воды и взвесей в верхних слоях морских акваторий и приспособлено для сбрасывания с авиационных средств. Автономный пробоотборник включает герметичный в верхней части корпус с установленным на нем упругой полой штангой с хвостовиком-стабилизатором и размещенными в его внутренней полости заборниками пробы в виде матерчатых оболочек. При этом корпус в нижней части выполнен со сквозными отверстиями, снабжен выпуклым днищем и механически связанным с ним посредством подпружиненных шаровых опор профилированным поплавковым воротником. Корпус выполнен в виде тонкостенного цилиндра, установленные в нем заборники пробы снабжены цилиндрическими стаканами с продольно разрезанными стенками и раздельными днищами с возможностью их взаимного перемещения. Матерчатые оболочки в форме усеченных конусов расположены во внутренней полости каждого из стаканов. В верхней части каждого стакана с внутренней стороны его стенки установлена спиралеобразная сжатая в горизонтальной плоскости пружина, прикрепленная к верхней части матерчатой оболочки, нижняя часть которой закреплена к днищу стакана. Днище пробоотборника выполнено в виде монолитной перфорированной полусферы, внутренняя полость которой закрыта крышкой. Хвостовик-стабилизатор выполнен в виде радиолокационного уголкового отражателя, механически связанного со штангой посредством шарового шарнира. Пробоотборник обеспечивает полную автоматизацию процесса сбора проб, надежное сохранение объекта при его ударе о воду, возможность дистанционного обнаружения плавающего пробоотборника оптическими и радиолокационными средствами, эффективное удержание частиц взвеси в условиях волнения моря и наличия течений. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам для отбора проб окружающей среды, в частности к устройствам для отбора проб водной взвеси и планктона при гидрологических исследованиях.
Загрязненность воды обусловлена, в основном, двумя видами инородных примесей: растворимыми веществами и нерастворимыми в воде взвесями. Для соблюдения и контроля норм экологии производится отбор проб воды в предполагаемых местах загрязнения водного бассейна, например, в районах аварии нефтеналивных танкеров, в зонах залповых аварийных сбросов очистных стоков и т. п. При этом часто необходимо произвести отбор проб воды в наиболее сжатые сроки после аварии и зафиксировать (запеленговать) место наибольшего загрязнения воды.
Как правило, зона местного загрязнения, например, в море, с течением времени под воздействием волн, ветра и течений постепенно смещается и расплывается и через некоторый период не может быть однозначно обнаружена визуально. Поэтому для индикации смещающейся зоны загрязнения могут быть использованы сигнальные буи, сбрасываемые, например, с вертолетов или самолетов. Такие буи, движущиеся вместе с водной массой, могут быть также снабжены устройствами для отбора проб воды и взвесей. Это позволяет к моменту прибытия специальных авиационных средств или плавсредств не только запеленговать смещающую зону загрязнения воды, но и "сохранить" взятые в начальный период пробы загрязнения.
Известно устройство для взятия проб воды на заданных глубинах, содержащее надводные блоки и связи, погружаемый герметичный контейнер с датчиками глубины и блоком управляющих сигналов, пробоотборники и механизмы закрытия их по сигналам управления (патент США 3339417, кл. 73-425, 1967 г.).
Известно устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, в котором надводный блок управления снабжен блоком контроля срабатывания крышек пробоотборника, а в погружаемом контейнере каждый пробоотборник снабжен датчиком закрытия крышки, выход которого через электрические связи соединен с блоком цифровой индикации и блоком контроля срабатывания крышек пробоотборника (СССР а.с. 607126, G 01 N 1/10, 1978 г.).
Недостатками этих двух устройств является их сравнительная сложность, а также необходимость использования в них электронных средств управления и контроля работы, усложняющих и удорожающих эти устройства.
Известен пробоотборник, включающий эластичный корпус, размещенные с обоих концов корпуса крышки, соединенные пружинами, и управляющий механизм. С целью обеспечения надежной герметизации пробы и получения достоверных проб воды, он снабжен штангой и размещенными на ней с возможностью перемещения обоймами с фиксаторами и съемными прижимными крышками (СССР а.с. 626282, G 01 N 1/10).
Известен батометр, содержащий мягкий складывающийся корпус с направляющим тросом, крышку с подпружиненным клапаном и спусковым устройством. С целью повышения производительности за счет увеличения объема отбираемой на заданной глубине проб он снабжен грузом, расположенным внутри мягкого складывающегося корпуса, и нитями. Одна из них соединена со спусковым устройством, а другая - с пружиной клапана (СССР а.с. 628422, G 01 N 1/10, 1978 г.). Эти устройства непригодны для сбрасывания с самолетов и принудительно вводятся в действие с борта судна. Кроме того, в устройствах не предусмотрены элементы сигнализации о месте нахождения пробоотборника.
Известен пробоотборник, содержащий заборник пробы с расположенным в нижней его части грузом и средство для поднятия пробы на поверхность воды. Заборник пробы выполнен в виде трубчатого стержня, на котором установлена подвижная втулка, шарнирно соединенная через опорные тяги с раскладными стойками, на которых закреплена матерчатая основа. Средство для поднятия заборника выполнено в виде камеры, разделенной перегородкой с патрубком на две секции. В нижней секции расположен подпружиненный поршень, над которым выполнено отверстие с размещенным в нем лепестковым клапаном. Под поршнем по высоте камеры выполнены сквозные отверстия, при этом напротив верхнего отверстия закреплен карман с гидрореагирующим веществом, а другие отверстия снабжены заглушками. В верхней секции расположена складная герметичная оболочка, пневматически связанная с патрубком перегородки (РФ патент 2008645, G 01 N 1/10, 1994 г.).
Известен автономный пробоотборник, включающий также как и предложенный герметичный в верхней части корпус с установленным на нем упругой полой штангой с хвостовиком-стабилизатором и размещенными в его внутренней полости заборниками пробы в виде матерчатых оболочек, при этом корпус в нижней части выполнен со сквозными отверстиями, снабжен выпуклым днищем и механически связанным с ним посредством подпружиненных шаровых опор профилированным поплавковым воротником (РФ, патент 2012862, G 01 N 1/10, 15.05.1994). Этот пробоотборник выбран за прототип изобретения.
Недостатками устройства являются:
- отсутствие надежной силовой защиты устройства при сбрасывании с авиационных средств, что может привести к разрушению конструкции при ударе о воду;
- пробы воды и взвеси отбираются только с одной фиксированной глубины;
- невозможность обнаружения пробоотборника при плохой видимости (в тумане, ночью, в штормовую погоду).
Целью изобретения является улучшение эксплуатационно-функциональных характеристик пробоотборника за счет обеспечения возможности автоматического забора проб среды на различных заданных глубинах, повышения живучести конструкции при ударе о воду и гарантированного обеспечения обнаружения пробоотборника в оптическом и радиолокационном диапазонах наблюдения.
Для достижения цели в автономном пробоотборнике, включающем герметичный в верхней части корпус с установленным на нем упругой полой штангой с хвостовиком-стабилизатором и размещенными в его внутренней полости заборниками пробы в виде матерчатых оболочек, при этом корпус в нижней части выполнен со сквозными отверстиями, снабжен выпуклым днищем и механически связанным с ним посредством подпружиненных шаровых опор профилированным поплавковым воротником, согласно изобретению корпус выполнен в виде тонкостенного цилиндра, установленные в нем заборники пробы снабжены цилиндрическими стаканами с продольно разрезанными стенками и раздельными днищами с возможностью их взаимного перемещения, а матерчатые оболочки в форме усеченных конусов расположены во внутренней полости каждого из стаканов, причем в верхней части каждого стакана с внутренней стороны его стенки установлена спиралеобразная сжатая в горизонтальной плоскости пружина, прикрепленная к верхней части матерчатой оболочки, нижняя часть которой закреплена к днищу стакана, причем днище пробоотборника выполнено в виде монолитной перфорированной полусферы, внутренняя полость которой закрыта крышкой, при этом в полости размещены гранулы гидрореагирующего вещества.
В автономном пробоотборнике хвостовик-стабилизатор выполнен в виде радиолокационного уголкового отражателя, механически связанного со штангой посредством шарового шарнира.
На фиг.1 изображено устройство в сложенном состоянии, на фиг.2 - в раскрытом (рабочем) состоянии.
Корпус 1 устройства выполнен в виде тонкостенного герметичного в верхней части цилиндра, в котором установлены цилиндрические стаканы 2 с вертикальными стенками 3, продольно разрезанными на две половины, с возможностью их взаимного перемещения.
Во внутренней полости каждого из стаканов 2 размещена закрепленная одной стороной к днищу 4 стакана матерчатая оболочка 5 в форме усеченного конуса, другая сторона которой закреплена на сжатой спиралеобразной пружине 6, установленной под перфорированной плитой 7, поджатой пружиной 8.
В нижней части корпуса установлены с возможностью взаимного перемещения поплавковый воротник 10 и перфорированное массивное днище 9 в форме полусферы с внутренней полостью, заполненной гидрореагирующим материалом, например гранулами натрия, и закрытой запрессованной на тугой посадке заглушкой 17. При этом выполненный, например, из уплотненного пенопласта поплавковый воротник 10, механически связан с днищем и стенкой корпуса посредством подпружиненного пружиной 11 шарового упора 12.
На верхнем торце корпуса установлена трубчатая штанга 13 с закрепленным на ней посредством шарового шарнира 18 радиолокационным уголковым отражателем 14, а корпус устройства, матерчатые оболочки и днище связаны последовательно между собой фалами 15, выполненными, например из капрона, в количестве n+1, где n - общее число матерчатых оболочек.
Глубинный пробоотборник работает следующим образом.
После сбрасывания, например с самолета, под действием аэродинамических сил скоростного напора воздуха на штангу 13 с угловым отражателем 14 пробоотборник занимает положение прочным массивным днищем вперед, которое в основном воспринимает на себя перегрузку при ударе о воду.
При последующем интенсивном погружении под действием напора воды поплавковый воротник 9 смещается вверх до упора в верхнюю кромку корпуса 1. Подпружиненные ранее шаровые опоры 12 выпадают из пазов и освобождают массивное днище 10, продолжающее по инерции движение вниз, распрямляя при этом тяги 15, которые вытаскивают последовательно соединенные цилиндрические стаканы 2, боковые разрезные стенки которых распадаются, освобождая растягивающиеся спиралеобразные пружины 6 и растягиваемые стенки матерчатых оболочек. Этому процессу способствует также разжимающаяся пружина 8, которая выталкивает из корпуса его внутренние части. При погружении днища через отверстия в нем интенсивно поступает вода, которая вступает в бурную реакцию с гранулами натрия:
2Na+2H2O-->NaOH+H2+Qккал.
Следует взрывообразный выброс газа (водорода), который выбивает заглушку 17. В результате заглушка остается висеть на фале, растягивая на глубине всю систему матерчатых оболочек, а освобожденное массивное днище падает вниз.
В свою очередь, обладающий плавучестью корпус 1 (который снабжен пенопластовым воротником и сохраняет внутри воздушную подушку) всплывает на поверхность воды. При этом происходит перемещение всех матерчатых оболочек в вертикальном направлении и дополнительный "захват" ими частиц взвеси.
На практике при указанной конструкции днища при его погружении в воду взрыв гидрореагирующего вещества происходит через 10÷15 с. Поэтому в случае движения пробоотборника в воде со скоростью ~1 м/с, он успеет погрузиться на глубинах ~10÷15 м с последующим всплытием.
При подборе пробоотборника с борта вертолета или корабля происходит просачивание воды через матерчатые оболочки, выполненные, например, из стеклопластика с ячейками 0,1÷0,3 мм, и "отцеживание" взвеси на полотне.
Используемый в пробоотборнике уголковый отражатель представляет собой жесткую тонкостенную конструкцию, состоящую из трех взаимно перпендикулярных металлизированных граней, электрически соединенных между собой. Для треугольного уголкового отражателя максимальная эффективная поверхность рассеивания (ЭПР) σΔ равна:
Figure 00000002

где λ - длина волны облучения радиолокатора,
а - длина ребра отражателя.
При этом ширина диаграммы переизлучения уголкового отражателя по уровню половинной мощности составляет 40-50o (С.А. Вакин, Л.Н. Шустов. Основы радиопротиворакетной и радиотехнической разведки. Сов. Радио, М., 1968). Поэтому уголковые отражатели с малым расширением дают высокую ЭПР. Например, для данной разработки при λ=3 м, а=50 м, ЭПР отражателя составляет σΔ≈300 м2.
Волнение моря вынуждает раскачиваться установленный на шаровом шарнире уголковый отражатель, что приводит к флуктуации сигнала на экране радиолокатора и обеспечивает распознавание "цели" на фоне других сигналов. Практически этот отражатель находится на высоте h1=1,5÷2 м над поверхностью моря, а матерчатые оболочки растягиваются на различных глубинах в пределах h2=4÷5.
Таким образом, предлагаемый глубинный пробоотборник имеет относительно простую конструкцию, которая, тем не менее, обеспечивает:
- полную автоматизацию процесса сбора проб;
- надежное сохранение объекта при ударе его о воду;
- возможность дистанционного обнаружения плавающего пробоотборника оптическими и радиолокационными средствами;
- достаточно эффективное "удержание" частиц взвеси в условиях волнения моря и наличия течений.
Работоспособность данного глубинного пробоотборника подтверждена при исследованиях опытных образцов в акваториях Черного и Охотского морей и в центральной части Тихого океана, а его эффективность в целом обусловлена снижением затрат труда, энергоресурсов и времени для получения достоверных сведений.

Claims (2)

1. Автономный пробоотборник, включающий герметичный в верхней части корпус с установленной на нем упругой полой штангой с хвостовиком-стабилизатором и размещенными в его внутренней полости заборниками пробы в виде матерчатых оболочек, при этом корпус в нижней части выполнен со сквозными отверстиями, снабжен выпуклым днищем и механически связанным с ним посредством подпружиненных шаровых опор профилированным поплавковым воротником, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде тонкостенного цилиндра, установленные в нем заборники пробы снабжены цилиндрическими стаканами с продольно разрезанными стенками и раздельными днищами с возможностью их взаимного перемещения, а матерчатые оболочки в форме усеченных конусов расположены во внутренней полости каждого из стаканов, причем в верхней части каждого стакана с внутренней стороны его стенки установлена спиралеобразная сжатая в горизонтальной плоскости пружина, прикрепленная к верхней части матерчатой оболочки, нижняя часть которой закреплена к днищу стакана, причем днище пробоотборника выполнено в виде монолитной перфорированной полусферы, внутренняя полость которой закрыта крышкой, при этом в полости размещены гранулы гидрореагирующего вещества.
2. Автономный пробоотборник по п.1, отличающийся тем, что в нем хвостовик-стабилизатор выполнен в виде радиолокационного уголкового отражателя, механически связанного со штангой посредством шарового шарнира.
RU2002102948/12A 2002-02-06 2002-02-06 Автономный пробоотборник RU2214588C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002102948/12A RU2214588C1 (ru) 2002-02-06 2002-02-06 Автономный пробоотборник

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002102948/12A RU2214588C1 (ru) 2002-02-06 2002-02-06 Автономный пробоотборник

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002102948A RU2002102948A (ru) 2003-08-10
RU2214588C1 true RU2214588C1 (ru) 2003-10-20

Family

ID=31988775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002102948/12A RU2214588C1 (ru) 2002-02-06 2002-02-06 Автономный пробоотборник

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2214588C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100356158C (zh) * 2005-05-30 2007-12-19 国家海洋局第二海洋研究所 一种自调节封口盖
CN106353138A (zh) * 2016-09-06 2017-01-25 天津渤海水产研究所 底层水层耦合界面的水样和底泥采集装置
CN110095307A (zh) * 2019-04-04 2019-08-06 三峡大学 一种复杂湖库水体环境下水质智能取样设备及方法
CN112611604A (zh) * 2020-11-30 2021-04-06 浙江省海洋水产研究所 一种海洋浮游植物采样装置
CN113267385A (zh) * 2021-06-30 2021-08-17 江西应用技术职业学院 一种地下水监测用可分层次的取样装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100356158C (zh) * 2005-05-30 2007-12-19 国家海洋局第二海洋研究所 一种自调节封口盖
CN106353138A (zh) * 2016-09-06 2017-01-25 天津渤海水产研究所 底层水层耦合界面的水样和底泥采集装置
CN106353138B (zh) * 2016-09-06 2024-01-12 天津市水产研究所 底层水层耦合界面的水样和底泥采集装置
CN110095307A (zh) * 2019-04-04 2019-08-06 三峡大学 一种复杂湖库水体环境下水质智能取样设备及方法
CN112611604A (zh) * 2020-11-30 2021-04-06 浙江省海洋水产研究所 一种海洋浮游植物采样装置
CN113267385A (zh) * 2021-06-30 2021-08-17 江西应用技术职业学院 一种地下水监测用可分层次的取样装置
CN113267385B (zh) * 2021-06-30 2022-11-25 江西应用技术职业学院 一种地下水监测用可分层次的取样装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10110323B2 (en) Systems and methods for transmitting data from an underwater station
US7496002B2 (en) Water submersible electronics assembly and methods of use
JP3854984B1 (ja) ブイおよびこのブイを用いた海洋環境モニタシステム
KR20140052036A (ko) 통신 부이 및 전개 방법
CN108896346B (zh) 一种用于污染水体监测的远程控制式水样采集装置
KR20230002043A (ko) 구조물에 대한 모션 흡수 시스템 및 방법
US4193057A (en) Automatic deployment of horizontal linear sensor array
RU2214588C1 (ru) Автономный пробоотборник
CN112462429A (zh) 海底地震仪布放回收器及方法
CN113030938A (zh) 一种海洋环境勘探装置
CN111175850B (zh) 可下潜自主式海气观测平台
CN108100167A (zh) 一种自主前进式剖面潜标
CN108332787B (zh) 一种座底式海洋环境数据监测平台
US3657752A (en) Locator devices
KR101711612B1 (ko) 수중장비 부상 회수장치
CN210347627U (zh) 抛弃式水体剖面观测装置
US20100291817A1 (en) Air-deployable expendable ice buoy
US4649744A (en) Fish locator probe
JPH0674922U (ja) 複動圧力解放装置
CN209776742U (zh) 一种用于测量海洋水文气象的稳定性强的锚系浮筒
CN113728987A (zh) 一种自上浮深海生物取样装置
SU1155898A1 (ru) Устройство дл отбора проб осадков со дна водоемов
CN221367378U (zh) 一种水质检测浮筒
WO2004063001A2 (en) Instrument platform, apparatus and kit
RU2012863C1 (ru) Автономный пробоотборник

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040207