RU2494421C2

RU2494421C2 - Apparatus for investigating gas release on ocean bottom

Info

Publication number: RU2494421C2
Application number: RU2011141255/28A
Authority: RU
Inventors: Том Анатольевич Дозоров; Александр Владимирович Егоров; Николай Андреевич Римский-Корсаков; Виталий Алексеевич Лискин; Виктор Анатольевич Лежнин
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-09-27
Also published as: RU2011141255A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: apparatus has a bottom container (1) with research equipment, which is equipped with means for hydroacoustic communication (2), radio communication (3) and navigation. The container (1) with research equipment is connected to the vertex of a cone-shaped gas-proof flexible (film-type) casing (5), the lower edge of which is mounted on a ballast metal ring (6), having an asymmetry ballast weight (7). The vertex of the cone of the flexible casing (5) is connected to the container (1) by casing release (4). The casing release (4) has a sealable opening for allowing gas from the top part of the cone-shaped casing (5) into the container (1) during operation of the apparatus at the bottom, preventing entry of water into the container (1) during emergence thereof.

EFFECT: high accuracy of investigation results.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области изучения геофизических свойств морского дна.The invention relates to the field of studying the geophysical properties of the seabed.

Известна подводная лаборатория, позволяющая исследовать широкий спектр процессов на морском дне (1). Однако контроль газовыделения дна ей недоступен.A well-known underwater laboratory, which allows to study a wide range of processes on the seabed (1). However, the control of gas evolution of the bottom is not available to her.

Известно устройство для исследования геохимических процессов на дне океана, в том числе, позволяющее исследовать выделение газа из дна (2). Оно содержит опускаемый на дно контейнер с исследовательской аппаратурой, снабженный средствами гидроакустической, радиосвязи и навигации. Известное устройство имеет низкую точность определения объема и состава газа, выделяемого дном, по причине погрешности, вносимой придонными течениями в точке контроля и малой площадью исследования с которой поступает газ.A device is known for studying geochemical processes at the bottom of the ocean, including one that allows one to study the evolution of gas from the bottom (2). It contains a container with research equipment lowered to the bottom, equipped with sonar, radio communications and navigation. The known device has low accuracy in determining the volume and composition of the gas emitted by the bottom, due to the error introduced by the bottom currents at the control point and the small area of study with which the gas enters.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и надежности измерений. Поставленная цель достигается тем, что, в известном устройстве контейнер соединен с вершиной конусообразной газонепроницаемой, гибкой (пленочной) оболочки, нижняя кромка которой закреплена на балластном металлическом кольце, а вершина конуса соединена с контейнером посредством размыкателя оболочки, имеющего герметизируемое отверстие для доступа газа из верхней части конуса во внутрь контейнера, при работе устройства на дне, и препятствующее проникновению воды во внутрь контейнера при его всплытии.The aim of the present invention is to improve the accuracy and reliability of measurements. The goal is achieved in that, in the known device, the container is connected to the top of the cone-shaped gas-tight, flexible (film) shell, the lower edge of which is fixed to the ballast metal ring, and the top of the cone is connected to the container by means of a shell breaker having a sealed opening for gas access from the top parts of the cone into the container, when the device is operating at the bottom, and preventing the penetration of water into the container when it emerges.

Кроме перечисленных отличий, контйнер с аппаратурой имееет положительную плавучесть, превышающую вес гибкой оболочки, и много меньшую, чем вес балластного кольца, а также в нем имеется отверстие для стравливания исследованого газа, поступающего из оболочки через отверстие размыкателя.In addition to these differences, the container with the equipment has a positive buoyancy exceeding the weight of the flexible shell and much less than the weight of the ballast ring, and it also has an opening for bleeding the studied gas coming from the shell through the opening of the disconnector.

Возможность реализации.Possibility of implementation.

На Фиг.1 показан эскиз устройства, находящегося на дне в рабочем положении. Оно содержит: контейнер с исследовательской аппаратурой - 1, средства гидроакустической связи - 2 и радиосвязи - 3, размыкатель оболочки - 4, деформируемую оболочку - 5, балластное кольцо - 6, балластный груз асимметрии - 7Figure 1 shows a sketch of a device located at the bottom in the working position. It contains: a container with research equipment - 1, sonar - 2 and radio communications - 3, a shell breaker - 4, a deformable shell - 5, a ballast ring - 6, a ballast weight of asymmetry - 7

Для большей наглядности на чертеже показан рарез оболочки, в котором изображена вода - 8 и газ - 9, накопившийся в вершине конуса. Разумеется, вокруг устройства также вода (на чертеже не показана), поскольку оно стоит на дне - 10For greater clarity, the drawing shows a section of the shell, which depicts water - 8 and gas - 9, accumulated at the top of the cone. Of course, there is also water around the device (not shown in the drawing), since it stands at the bottom - 10

На Фиг.2 показано устройство во время его спуска, в момент касания балластным кольцом дна.Figure 2 shows the device during its descent, at the moment of touching the bottom of the ballast ring.

Работа с устройством для исследования газовыделения на дне океана производится следующим образом. В точке постановки, собранное на палубе устройство, выносится краном за борт (при этом оно имеет вид, показанный на Фиг.2), погружается в воду на глаголь-гаке и отдается. Скорость погружения устройства зависит от величины гидродинамического сопротивления при движении в воде и веса балластного кольца. Благодаря предложенной конструкции, устройство будет погружаться в положении, показанном на Фиг.2, что обеспечивает балластный груз асимметрии - 7 т.е. с минимальным гидродинамическим сопротивлением. При реально достижимых величине диаметра балластного кольца - 5 м и его весе - 200 кГ, скорость может быть более 2 м/сек. Если прочностные характеристики оболочки не выдерживают вес балластного кольца, можно три, четыре его точки соединить с вершинной вставкой размыкателя капроновым фалом.Working with a device for studying gas evolution at the bottom of the ocean is as follows. At the setting point, the device assembled on the deck is carried overboard by the crane (while it has the form shown in Figure 2), is immersed in the water on the verb-hook and is given. The speed of immersion of the device depends on the value of hydrodynamic resistance when moving in water and the weight of the ballast ring. Due to the proposed design, the device will be immersed in the position shown in FIG. 2, which provides an asymmetric ballast weight of 7, i.e. with minimal hydrodynamic resistance. With a realistically achievable ballast ring diameter of 5 m and its weight of 200 kg, the speed can be more than 2 m / s. If the strength characteristics of the shell do not withstand the weight of the ballast ring, you can connect three, four of its points to the vertex insert of the disconnector with a nylon file.

При достижении устройством дна, его коснется нижняя точка балластного кольца - 6, где расположен балластный груз асимметрии - 7, а верхняя точка кольца будет двигаться в направлении стрелки - А (Фиг-2), кольцо упадет на дно - 10. Поскольку плавучесть контейнера с аппаратурой - 1 превышает подводный вес оболочки - 5, устройство займет положение, показанное на Фиг.1. Тем самым, на дне образуется станция, изолирующая площадь дна, равную площади балластного кольца, от верхнего слоя воды конусной поверхностью оболочки - 5.When the device reaches the bottom, it will be touched by the lower point of the ballast ring - 6, where the asymmetry ballast weight is located - 7, and the upper point of the ring will move in the direction of the arrow - A (Fig-2), the ring will fall to the bottom - 10. Since the buoyancy of the container with apparatus - 1 exceeds the underwater weight of the shell - 5, the device will occupy the position shown in Figure 1. Thus, a station is formed at the bottom, isolating the bottom area equal to the area of the ballast ring from the upper layer of water by the conical surface of the shell - 5.

Постепенно выделившийся со дна газ скапливается в вершине конуса и попадает через отверстие размыкателя - 4 во внутрь прибора, где и анализируется. В зависимости от значения давления в газовой прослойке - 9 конуса, газ стравливается через выходное отверстие в контейнере - 1. Поскольку объем исследовательской аппаратуры ограничен малым объемом контейнера, а давление на дне достигает сотен атмосфер, целесообразно в газовый тракт прибора ввести пустой баллон с запирающим клапаном для дальнейшего детального исследования выделевшегося газа в лабораторных условиях.Gradually released from the bottom of the gas accumulates at the top of the cone and enters through the opening of the disconnector - 4 into the inside of the device, where it is analyzed. Depending on the pressure value in the gas interlayer - 9 cones, gas is vented through the outlet in the container - 1. Since the volume of research equipment is limited by the small volume of the container, and the pressure at the bottom reaches hundreds of atmospheres, it is advisable to introduce an empty cylinder with a shut-off valve into the gas path of the device for further detailed investigation of the evolved gas under laboratory conditions.

После завершения работ подается команда по гидроакустическому каналу на отделение приборного контейнера от собирающей поверхности раз-мыкателем - 4 и он всплывает. Плавучести в 50 кГ будет вполне достаточно для быстрого всплытия.After completion of the work, a command is sent via the hydroacoustic channel to separate the instrument container from the collecting surface with a breaker - 4 and it pops up. A buoyancy of 50 kg will be enough for a quick ascent.

Площадь балластного кольца даже при диаметре 3 м значительно больше площади любого существующего донного прибора, исследуещего газовыделение на границе раздела (теоретически ее величина может быть сколь угодно большой), а придонные течения не оказывают никагого влияния на результаты. Тем самым устройство достигает поставленных целей.The area of the ballast ring, even with a diameter of 3 m, is significantly larger than the area of any existing bottom device that studies gas evolution at the interface (theoretically, its value can be arbitrarily large), and bottom currents do not have any effect on the results. Thus, the device achieves its goals.

Источники информации.Information sources.

1. Патент России №2348950.1. Patent of Russia No. 2348950.

2. А.Г. Розанов, А.В. Егоров, А.В. Вершинин. Лендер ИО РАН-Донная станция для изучения химического обмена на дне моря. // Океанология, 2006, том.46, №4, с.612-620.2. A.G. Rozanov, A.V. Egorov A.V. Vershinin. Lender IO RAS-Donna station for studying chemical exchange at the bottom of the sea. // Oceanology, 2006, vol. 46, No. 4, pp. 612-620.

Claims

1. A device for studying gas evolution at the bottom of the ocean, comprising a container with research equipment, lowered to the bottom, equipped with hydroacoustic, radio communication and navigation means, characterized in that the container is connected to the top of a cone-shaped gas-tight flexible (film) shell, the lower edge of which is fixed to a ballast metal an annulus having an asymmetric ballast and the apex of the cone is connected to the container by means of a shell breaker having a sealed opening for access and gas from the upper part of the conical shell into the container during operation of the device at the bottom and preventing the penetration of water into the container when it emerges.

2. The device according to claim 1, characterized in that the container with the equipment has a positive buoyancy in excess of the weight of the flexible shell, and much less than the weight of the ballast ring.

3. The device according to any one of paragraphs 1, 2, characterized in that the container with the apparatus has an opening for bleeding the investigated gas coming from the shell through the opening of the disconnector.