RU2657481C1 - Device for sampling mineral suspended solid materials from various horizons in a seabed layer in zones of intensive rise and fall of waves and wave breaking - Google Patents

Device for sampling mineral suspended solid materials from various horizons in a seabed layer in zones of intensive rise and fall of waves and wave breaking Download PDF

Info

Publication number
RU2657481C1
RU2657481C1 RU2017100728A RU2017100728A RU2657481C1 RU 2657481 C1 RU2657481 C1 RU 2657481C1 RU 2017100728 A RU2017100728 A RU 2017100728A RU 2017100728 A RU2017100728 A RU 2017100728A RU 2657481 C1 RU2657481 C1 RU 2657481C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inlet
suction head
sampling
coil
sampling probe
Prior art date
Application number
RU2017100728A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Михайлович Карпюк
Владимир Захарович Дыкман
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН"
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 бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН"
Priority to RU2017100728A priority Critical patent/RU2657481C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2657481C1 publication Critical patent/RU2657481C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/16—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state with provision for intake at several levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used for oceanological and engineering and hydrogeological studies in a seabed layer in zones of intensive rise and fall of waves and wave breaking. Device comprises bearing frame 1 in the form of a pyramid made of a bar and fixed by distributed load 2 to the seabed, inside which sampling probe 3 in the form of a hose is vertically installed. Outlet end of sampling probe 3 is connected to pump 10 fixed to one of supports of coil 8, the outlet pipe of which is connected by hose 11 for supplying suspended solid materials to the shore station for receiving and processing the samples. Pump 10 is connected to a shore remote power and control unit. At the inlet of sampling probe 3, coaxially with its inlet hole, closed cylindrical hollow suction head 5 is rigidly sealed, lateral surface of the suction head is formed with intake holes 6 and is protected from the outside by filter 7. Inlet of sampling probe 3 is located in vertical guide 4, which is rigidly fixed inside bearing frame 1 and is made in the form of rigidly interconnected bars of cross section. Inlet of sampling probe 3 is mounted in guide 4 with the possibility of vertical sliding of suction head 5 in it. Outer diameter of suction head 5 exceeds the outer diameter of sampling probe 3. Holes on the lateral surface of head 5 have the same shape and the same geometric dimensions, are made in one plane perpendicular to its axis, and are located radially with respect to this axis and symmetrically with respect to each other. Filter 7 is made in the form of a sleeving of a fine mesh, self-cleaning from seaweed under the influence of waves and not tightly adjacent to the outer lateral surface of vertical guide 4. In the upper part of bearing frame 1, coil 8, provided with motor 9, is rigidly fixed, on the working surface of the coil the predetermined part of sampling probe 3 is laid. Working surface of coil 8 is made in the form of a screw guide. Motor 9 of coil 8 is connected to a shore remote power and control unit.
EFFECT: increasing the accuracy and reliability of determining the qualitative and quantitative composition of suspended solid material samples, vertical distribution of suspended solid materials by providing the possibility of sampling at any point in the vertical within a given cycle and minimizing perturbations introduced by the design itself into the space under study.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области океанологических и инженерно-гидрогеологических исследований прибрежных районов шельфа и предназначено для отбора проб минеральной взвеси с различных горизонтов придонного слоя моря в зоне больших скоростей волновой и турбулентной природы для получения достоверных данных о размерном и физико-химическом составе взвеси, о ее концентрации и распределении по вертикали (вертикальный профиль взвеси). Эти данные позволяют судить о процессах седиментации и получить количественные опенки переноса (транспорта) взвешенной части донных осадков - взвеси. Изобретение может быть использовано для решения задач прибрежной инженерии и контроля экологического состояния водоемов.The invention relates to the field of oceanological and engineering-hydrogeological studies of coastal areas of the shelf and is intended for sampling mineral suspension from different horizons of the bottom layer of the sea in the high-velocity zone of wave and turbulent nature to obtain reliable data on the size and physico-chemical composition of the suspension, on its concentration and vertical distribution (vertical suspension profile). These data allow us to judge the processes of sedimentation and to obtain quantitative estimates of the transfer (transport) of the weighted part of bottom sediments - suspended matter. The invention can be used to solve problems of coastal engineering and environmental monitoring of water bodies.

Получение достоверных данных о процессах взвешивания (взмучивания), переноса и осаждения взвеси в придонном слое водоема, ее качественном составе, является одной из основных проблем при решении широкого круга научных и прикладных задач, в том числе и задач, возникающих при строительстве морских сооружений, берегоукрепительных работ, экологического контроля водоемов и т.д.Obtaining reliable data on the processes of weighing (stirring), transferring and sedimentation of suspended matter in the bottom layer of a reservoir, its qualitative composition, is one of the main problems in solving a wide range of scientific and applied problems, including problems arising in the construction of offshore structures, shore protection works, environmental control of water bodies, etc.

Для задач отбора проб взвеси с определенных горизонтов водоема наиболее часто применяются два метода - с использованием накопительных стаканов для осаждения проб (так называемых ловушек взвеси), которые с заданной периодичностью обслуживаются операторами-водолазами, и с использованием насосов, которые обеспечивают непрерывность процесса отбоpa проб. Аналогами изобретения являются устройства с использованием насосов.For the tasks of sampling suspensions from certain horizons of a reservoir, two methods are most often used - using storage cups for sedimentation of samples (the so-called suspension traps), which are serviced by divers operators at predetermined intervals, and using pumps that ensure the continuity of the sampling process. Analogs of the invention are devices using pumps.

Например, известно устройство [Inst, of Hydroengng, Gdansk, Poland. Basinski, Т., Kasperowicz, Z. & Onischenko, E. (1980a). Continuous-suction sampler for measuring of sediment concentration]. Устройство предназначено для установки на стационарном береговом или специально созданном морском сооружении и содержит: лебедку; насос, снабженный входным патрубком (с заборным отверстием) и выходным патрубком; присоединенную к выходному патрубку насоса линию подачи взвеси в виде шланга; направляющую с кронштейном для крепления насоса, которая обеспечивает положение заборного отверстия на заданном горизонте моря; кабель питания насоса. Сходными признаками с заявленным изобретением являются: пробоотборник в виде шланга; насос с кабелем питания; присоединенный к насосу шланг подачи взвеси; средство установки заборного отверстия на заданном горизонте моря.For example, a device is known [Inst, of Hydroengng, Gdansk, Poland. Basinski, T., Kasperowicz, Z. & Onischenko, E. (1980a). Continuous-suction sampler for measuring of sediment concentration]. The device is intended for installation on a stationary coastal or specially designed offshore structure and contains: a winch; a pump equipped with an inlet pipe (with a suction port) and an outlet pipe; a suspension line connected to the pump outlet pipe in the form of a hose; a guide with a bracket for mounting the pump, which ensures the position of the intake hole on a given sea horizon; pump power cable. Similar features with the claimed invention are: a sampler in the form of a hose; pump with power cable; suspension hose attached to the pump; means for installing an intake hole on a given sea horizon.

Недостатком этого аналога является отсутствие мобильности, так как устройство предназначено для исследований только в одной оборудованной точке. Устройство недостаточно эффективно при исследовании зон с большими волновыми нагрузками, технология измерений в таких зонах сложна и трудоемка, особенно - для задачи определения вертикального профиля распределения проб.The disadvantage of this analogue is the lack of mobility, since the device is intended for research at only one equipped point. The device is not effective enough in the study of areas with large wave loads, the measurement technology in such areas is complex and time-consuming, especially for the task of determining the vertical profile of the distribution of samples.

Известно устройство для отбора проб взвеси с определенных горизонтов водоема с помощью насоса [Measuring instruments for sediment transport. Euromarine, Internet site]. Устройство выполнено в виде рамы с закрепленными на ней (и установленными на соответствующих горизонтах отбора проб) пробозаборниками в виде горизонтально расположенных трубок, которые через насос, обеспечивающий перекачку суспензии, соединены с береговой (или надводной) станцией обработки проб. Устройство подвешено через вертлюг и снабжено стабилизатором, позволяющим устройству принимать направление по течению.A device for sampling suspension from certain horizons of a reservoir using a pump [Measuring instruments for sediment transport. Euromarine, Internet site]. The device is made in the form of a frame with samplers mounted on it (and installed on the respective sampling horizons) in the form of horizontally arranged tubes, which are connected to the coastal (or surface) sampling processing station through a pump for pumping the suspension. The device is suspended through a swivel and equipped with a stabilizer, allowing the device to take the direction of the stream.

Сходными с существенными признаками заявленного изобретения являются следующие признаки аналога: трубовидный пробозаборник с заданным проходным сечением, который снабжен насосом и средством подачи отобранной минеральной взвеси на береговую станцию приема и обработки проб. В отличие от изобретения в аналоге функции насоса и средства доставки взвеси объединены - в нем используется перистальтический насос. Аналогу присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков изобретения, поэтому он выбран в качестве прототипа.Similar to the essential features of the claimed invention are the following features of the analogue: a tube-shaped sampler with a predetermined bore, which is equipped with a pump and means for supplying the selected mineral suspension to the coastal station for receiving and processing samples. In contrast to the invention, the functions of the pump and the suspension delivery system are combined in an analogue - it uses a peristaltic pump. The analogue is inherent in the set of features closest to the set of essential features of the invention, therefore, it is selected as a prototype.

Прототип обладает свойством мобильности и обеспечивает автоматическое дистанционно управляемое оперативное определение вертикального профиля распределения минеральной взвеси. Однако жесткое, неизменное расположение пробоотборников относительно друг друга обусловливает определенную дискретность измерения этого профиля. При применении в морских условиях в прототипе велика вероятность засорения, а то и полного перекрытия заборных всасывающих отверстий водорослями. Оптимальная работа прототипа обеспечивается только в местах со стабильным однонаправленным течением (поэтому его наиболее целесообразно применять при исследовании рек). В морских условиях наличие в прототипе стабилизатора вносит дополнительные возмущения в исследуемую среду. Таким образом, при работе в шельфовой зоне моря, в зоне интенсивного волнения и обрушения волн, надежность работы прототипа, а также достоверность получаемых им данных, недостаточны.The prototype has the property of mobility and provides automatic remotely controlled operational determination of the vertical profile of the distribution of mineral suspensions. However, the rigid, unchanged location of the samplers relative to each other leads to a certain discreteness of measurement of this profile. When used in marine conditions in the prototype, there is a high probability of clogging, or even complete overlap of the intake suction openings with algae. The optimal operation of the prototype is provided only in places with a stable unidirectional flow (therefore, it is most advisable to use it when researching rivers). In marine conditions, the presence of a stabilizer in the prototype introduces additional disturbance into the medium under study. Thus, when working in the offshore zone of the sea, in the area of intense waves and wave collapse, the reliability of the prototype, as well as the reliability of the data it receives, are insufficient.

В основу изобретения поставлена задача создания устройства для отбора проб минеральной взвеси с различных горизонтов в придонном слое моря, которое обладает преимуществами прототипа и совокупностью существенных признаков которого обеспечивается новое техническое свойство - возможность забора пробы в любой точке среды по вертикали, минимизация возмущений, вносимых самой конструкцией устройства в точке измерений (что очень важно в условиях случайного пульсирующего движения водных масс в различных направлениях), и устранение фактора самопроизвольного прерывания забора пробы из-за засорения всасывающего отверстия водорослями.The basis of the invention is the task of creating a device for sampling mineral suspension from various horizons in the bottom layer of the sea, which has the advantages of a prototype and the combination of essential features of which provides a new technical property - the ability to collect samples at any point in the medium vertically, minimizing disturbances introduced by the design itself devices at the measurement point (which is very important in the conditions of random pulsating motion of water masses in various directions), and elimination of the factor with spontaneous interruption of the sampling due to clogging of the suction port with algae.

Указанное новое свойство обеспечивает технический результат изобретения - повышение точности и достоверности определения качественного и количественного состава проб взвеси, их вертикального распределения.The specified new property provides the technical result of the invention - improving the accuracy and reliability of determining the qualitative and quantitative composition of suspended samples, their vertical distribution.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для отбора проб минеральной взвеси в придонном слое моря в зоне шельфа, содержащем трубовидный пробозаборник с заданным проходным сечением, который снабжен насосом и средством подачи взвеси на береговую станцию приема и обработки проб, новым является следующее: оно содержит несущую раму в виде закрепленной грузами на дне моря прочной выполненной из прутка пирамиды; внутри несущей рамы жестко закреплена вертикальная направляющая заданной длины, выполненная в виде жестко соединенных между собой прутков заданного поперечного сечения; пробозаборник выполнен в виде шланга заданной жесткости и заданной длины; на входном конце пробозаборника соосно его входному отверстию жестко с герметизацией закреплена закрытая цилиндрическая полая всасывающая головка; боковая поверхность всасывающей головки выполнена с заборными отверстиями с заданной проходной способностью и снаружи защищена фильтром; входной конец пробозаборника размещен в вертикальной направляющей с возможностью вертикального скольжения в ней его всасывающей головки; наружный диаметр всасывающей головки превышает на заданную величину наружный диаметр пробозаборника; отверстия на боковой поверхности всасывающей головки имеют одинаковую форму и одинаковые геометрические размеры, выполнены в одной плоскости, перпендикулярной оси всасывающей головки, и расположены радиально относительно этой оси и симметрично относительно друг друга; выходной конец пробозаборника соединен с входным патрубком жестко закрепленного на несущей раме насоса, выходной патрубок которого соединен со шлангом подачи взвеси на береговую станцию приема и обработки проб; фильтр выполнен в виде неплотно прилегающего к наружной боковой поверхности вертикальной направляющей чулка из мелкоячеистой сети с заданной проходной способностью; в верней части несущей рамы жестко закреплена снабженная двигателем катушка, на рабочей поверхности которой, в винтовой направляющей, уложена заданная часть пробозаборника; двигатель катушки подключен к береговому блоку дистанционного питания и управления.The problem is solved in that in the device for sampling mineral suspension in the bottom layer of the sea in the shelf area, containing a tube-shaped sampler with a predetermined cross-section, which is equipped with a pump and means for supplying the suspension to the coastal station for receiving and processing samples, the following is new: it contains a supporting frame in the form of a solid pyramid made of a rod secured by cargo at the bottom of the sea; inside the supporting frame, a vertical guide of a given length is rigidly fixed, made in the form of rods of a predetermined cross section rigidly interconnected; the inlet is made in the form of a hose of a given stiffness and a given length; at the inlet end of the inlet coaxially with its inlet, a closed cylindrical hollow suction head is fixed rigidly with sealing; the side surface of the suction head is made with intake holes with a given flow rate and is protected by a filter from the outside; the inlet end of the inlet is placed in a vertical guide with the possibility of vertical sliding in it of its suction head; the outer diameter of the suction head exceeds by a predetermined amount the outer diameter of the inlet; the holes on the side surface of the suction head have the same shape and the same geometric dimensions, are made in the same plane perpendicular to the axis of the suction head, and are located radially relative to this axis and symmetrically relative to each other; the outlet end of the sample inlet is connected to the inlet pipe of the pump rigidly fixed to the carrier frame, the outlet pipe of which is connected to the suspension supply hose to the coastal sample receiving and processing station; the filter is made in the form of a stocking of a fine mesh with a predetermined flow rate that does not fit snugly against the outer side surface of the vertical stocking guide; in the upper part of the supporting frame, a coil equipped with an engine is rigidly fixed, on the working surface of which, in a screw guide, a predetermined part of the inlet is laid; The coil motor is connected to the shore-based remote power and control unit.

Преимущественно несущая рама выполнена в виде трехгранной пирамиды, а вертикальная направляющая - в виде соединенных между собой трех прутков.Mainly, the supporting frame is made in the form of a trihedral pyramid, and the vertical guide is in the form of three rods interconnected.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежа, на котором изображен общий вид устройства (в двух проекциях) и конструкция пробозаборника (выносной элемент I с поперечным сечением А-А).The invention is illustrated using the drawing, which shows a General view of the device (in two projections) and the design of the inlet (remote element I with a cross section AA).

Устройство для отбора проб взвеси содержит несущую раму 1, опорная часть которой 2 является распределенным грузом, который удерживает раму 1 на дне моря в заданном районе исследований. Конструкция рамы обеспечивает работу устройства в зоне больших скоростей турбулентного потока и представляет собой прочную конструкцию в виде трехгранной, пирамиды, изготовленной из прутка круглого сечения заданного диаметра. Такая прочная ажурная конструкция обеспечивает минимальную гидродинамическую нагрузку на раму и обеспечивает минимальное влияние рамы на гидродинамику взвешивания и переноса взвеси. Детали рамы соединены между собой резьбовыми крепежными элементами.The suspension sampling device comprises a supporting frame 1, the supporting part of which 2 is a distributed load, which holds the frame 1 at the bottom of the sea in a given research area. The frame design ensures the operation of the device in the zone of high speeds of turbulent flow and is a solid structure in the form of a trihedral pyramid made of a round bar of a given diameter. Such a robust openwork design provides minimal hydrodynamic load on the frame and ensures minimal influence of the frame on the hydrodynamics of weighing and suspension transfer. The frame parts are interconnected by threaded fasteners.

Внутри рамы 1, в ее центральной части, жестко закреплен пробозаборник 3 в виде шланга заданной жесткости заданной длины и с заданным, проходным сечением. Входной конец пробозаборника 3 размещен в вертикальной направляющей 4, которая жестко закреплена внутри несущей рамы 1 и выполнена в виде жестко соединенных между собой поперечными кольцами, расположенными с шагом порядка 100 мм, трех прутков заданного поперечного сечения и одинаковой заданной длины. Заданное поперечное сечение прутков обеспечивает требуемую прочность направляющей 4. Длина направляющей 4 (длина этих трех прутков) соответствует заданному диапазону горизонтов взятия проб.Inside the frame 1, in its central part, the sample inlet 3 is rigidly fixed in the form of a hose of a given stiffness of a given length and with a given, flow-through section. The inlet end of the sample inlet 3 is placed in a vertical guide 4, which is rigidly fixed inside the supporting frame 1 and is made in the form of three rods of a predetermined cross section and of the same predetermined length, rigidly interconnected by transverse rings arranged in increments of the order of 100 mm. A predetermined cross-section of the rods provides the required strength of the guide 4. The length of the guide 4 (the length of these three bars) corresponds to a given range of sampling horizons.

На входном конце пробозаборника соосно его входному отверстию жестко с герметизацией закреплена закрытая цилиндрическая полая всасывающая головка 5, боковая поверхность которой выполнена с заборными отверстиями 6 заданной формы с заданной проходной способностью - общая площадь этих заборных отверстий 6 равна эффективной площади проходного сечения пробозаборника 3 (шланга). Заборные отверстия 6 имеют одинаковую форму (могут быть выполнены щелевидными или круглыми) и одинаковые геометрические размеры, выполнены в одной плоскости, перпендикулярной оси всасывающей головки 5, и расположены радиально относительно этой оси и симметрично относительно друг друга, что обеспечивает равные условия забора проб со всех сторон всасывающей головки 5, а также - забор проб именно на заданном горизонте, и эти горизонты идентифицируются системой определения положения всасывающей головки относительно вертикальной направляющей (причем эта система может быть выбрана из числа известных).A closed cylindrical hollow suction head 5 is fixed to the inlet end of the sample inlet, coaxially with its inlet, the lateral surface of which is made with intake holes 6 of a given shape with a given flow rate - the total area of these intake holes 6 is equal to the effective passage area of the sample inlet 3 (hose) . The sampling openings 6 have the same shape (can be made slit-like or round) and the same geometric dimensions, are made in one plane perpendicular to the axis of the suction head 5, and are located radially relative to this axis and symmetrically relative to each other, which ensures equal sampling conditions from all sides of the suction head 5, as well as sampling exactly at a given horizon, and these horizons are identified by a system for determining the position of the suction head relative to the vertical guide her (and this system can be selected from among the known).

Всасывающая головка 5 имеет заданную длину, ее наружный диаметр превышает на заданную величину наружный диаметр пробозаборника 3, что позволяет установить пробозаборник 3 в направляющей 4 с возможностью вертикального скольжения в этой направляющей его всасывающей головки 5. Всасывающая головка 5 установлена в направляющей 4 с заданным (минимально возможным) зазором.The suction head 5 has a predetermined length, its outer diameter exceeds the outer diameter of the inlet 3 by a predetermined amount, which allows you to install the inlet 3 in the guide 4 with the possibility of vertical sliding in this guide of its suction head 5. The suction head 5 is installed in the guide 4 with a predetermined (minimum possible) clearance.

Заборные отверстия 6 всасывающей головки 5 защищены фильтром 7, который выполнен в виде неплотно прилегающего к наружной боковой поверхности вертикальной направляющей 4, по всей ее длине, чулка из мелкоячеистой сети с заданной проходной способностью. Такая конструкция фильтра 7 обеспечивает его самоочищение от водорослей при волновом воздействии на него масс воды.The intake holes 6 of the suction head 5 are protected by a filter 7, which is made in the form of a stocking of a fine-mesh network with a predetermined throughput that does not fit snugly against the outer side surface of the vertical guide 4, over its entire length. This design of the filter 7 provides its self-cleaning from algae during the wave action of water masses on it.

В верней части несущей рамы 1 жестко закреплена катушка 8, снабженная двигателем 9. Устройство снабжено насосом 10, который вынесен за пределы зоны измерений и расположен рядом с катушкой 8. Снаружи двигатель 9, катушка 8 и насос 10 защищены обтекателем (на чертеже позицией не обозначен.). На рабочей поверхности катушки 8, на ее барабане, уложена (намотана) часть пробозаборника 3 (шланга), обеспечивающая, при вращении катушки, линейное перемещение всасывающей головки в пределах заданного диапазона глубин измерений. Для этого рабочая поверхность катушки 8 выполнена в виде винтовой направляющей - винтового желоба.A coil 8 equipped with a motor 9 is rigidly fixed in the upper part of the supporting frame 1. The device is equipped with a pump 10, which is located outside the measuring zone and is located next to the coil 8. Outside, the motor 9, coil 8 and pump 10 are protected by a cowl (not indicated in the figure by .). On the working surface of the coil 8, on its drum, a portion of the sample inlet 3 (hose) is laid (wound), which ensures, when the coil rotates, linear movement of the suction head within a given range of measurement depths. For this, the working surface of the coil 8 is made in the form of a helical guide - a helical groove.

Заданная жесткость шланга 3 и его заданная длина обеспечивают беспрепятственное наматывание на катушку 8 и сматывание с нее шланга в процессе его перемещения, обеспечивают вертикальное перемещение всасывающей головки 5 пробозаборника в необходимом диапазоне глубин измерения - от самого нижнего до самого верхнего горизонтов и в обратном направлении. Двигатель 9 подключен кабелем (позицией не обозначен) к береговому блоку дистанционного питания и управления.The predetermined stiffness of the hose 3 and its predetermined length ensure unobstructed winding on the reel 8 and reeling off the hose from it during its movement, provide vertical movement of the suction head 5 of the probe in the required range of measurement depths - from the lowest to the highest horizons and in the opposite direction. The motor 9 is connected by a cable (not indicated by the position) to the shore-based remote power and control unit.

Выходное отверстие пробозаборника 3 через соединение с радиальным уплотнением соединено с входным патрубком насоса 10, обеспечивающим подачу отобранной пробы через шланг 11 подачи взвеси на береговую станцию обработки проб. Насос 10 жестко закреплен на одной из опор узла вращения катушки, на стороне выходного отверстия пробозаборника.The outlet of the sample inlet 3 through a connection with a radial seal is connected to the inlet of the pump 10, which provides the supply of the selected sample through the hose 11 for the suspension to the coastal station for processing samples. The pump 10 is rigidly mounted on one of the supports of the rotation unit of the coil, on the side of the outlet of the sample inlet.

Цикл работы устройства для отбора проб взвеси осуществляется следующим образом.The cycle of the device for sampling suspension is as follows.

Рама 1 с распределенным грузом 2 устанавливается на заданной глубине шельфа моря в зоне проведения исследовательских работ. Шланг 11 подачи взвеси и кабель питания и управления устройством подсоединены к береговой станции обработки проб. Входной конец пробозаборника (шланга) 3 размещен в вертикальной направляющей 4 так, что заборные отверстия 6 всасывающей головки 5 пробозаборника 3 зафиксированы на заданном, самом нижнем, горизонте моря. Заданная часть шланга 3 намотана на барабан катушки 8.Frame 1 with distributed load 2 is installed at a given depth of the sea shelf in the research area. Suspension hose 11 and a power and device control cable are connected to the coastal sample processing station. The inlet end of the inlet (hose) 3 is placed in the vertical guide 4 so that the intake holes 6 of the suction head 5 of the inlet 3 are fixed at a predetermined, lowest sea horizon. A given part of the hose 3 is wound on the drum of the reel 8.

При включении питания насоса 10 происходит подача отбираемой пробы всасывающей головкой 5 пробоотборника с этого заданного горизонта. Изменение горизонта отбора пробы происходит посредством подачи команды на включение электродвигателя 9 катушки 8, при вращении которой происходит вертикальное перемещение всасывающей головки 5, за счет проскальзывания ее в направляющей 4, до следующего заданного горизонта отбора пробы. Во время перемещения вверх всасывающей головки 5 часть шланга наматывается на барабан катушки 8 по винтовой линии, а другая часть шланга, введенная внутрь барабана и выведенная наружу по его оси, через радиальное уплотнение подсоединена к входному патрубку насоса 10. В данном конкретном примере исполнения устройства радиальное уплотнение является средством компенсации скручивания выходного конца пробозаборника в процессе вращения барабана катушки. Команда на включение электродвигателя 9 и насоса 10 происходит по заданной программе автоматически или в ручном режиме, причем включение насоса происходит строго на заданных горизонтах отбора проб, но не во время перемещения всасывающей головки. Далее суспензия подается по шлангу 11 на береговую станцию обработки проб.When you turn on the power of the pump 10, the sample is supplied by the suction head 5 of the sampler from this predetermined horizon. Changing the sampling horizon occurs by issuing a command to turn on the motor 9 of the coil 8, during rotation of which there is a vertical movement of the suction head 5, due to its slipping in the guide 4, to the next specified sampling horizon. During the upward movement of the suction head 5, a part of the hose is wound on the reel of the reel 8 along a helical line, and the other part of the hose, introduced into the drum and displayed outward along its axis, is connected through the radial seal to the pump inlet 10. In this particular example of the device, the radial the seal is a means of compensating for the twisting of the outlet end of the inlet during rotation of the coil drum. The command to turn on the electric motor 9 and pump 10 occurs according to a predetermined program automatically or in manual mode, and the pump is turned on strictly at the specified sampling horizons, but not during the movement of the suction head. Next, the suspension is fed through a hose 11 to the coastal station for processing samples.

То есть, в пределах заданного цикла измерений всасывающая головка 5 скользит вверх в направляющей 4 от самого нижнего заданного уровня до самого верхнего заданного уровня, обеспечивая отбор проб взвеси на любых выбранных горизонтах, а система определения положения всасывающей головки относительно вертикальной направляющей 4 позволяет идентифицировать относительно этих выбранных горизонтов поступающие по шлангу 11 пробы взвеси. При включении двигателя 9 в реверсном режиме процесс отбор проб происходит с верхнего заданного уровня до нижнего.That is, within a given measurement cycle, the suction head 5 slides upward in the guide 4 from the lowest preset level to the highest preset level, allowing sampling of the suspension at any selected horizons, and the system for determining the position of the suction head relative to the vertical guide 4 allows identification with respect to these selected horizons coming through the hose 11 sample suspension. When you turn on the engine 9 in reverse mode, the sampling process occurs from the upper set level to the lower.

По окончании заданного числа циклов измерений местоположение устройства может быть изменено, что обеспечивает исследование больших площадей прибрежной зоны.At the end of a given number of measurement cycles, the location of the device can be changed, which allows the study of large areas of the coastal zone.

Заявленное устройство надежно, технологично в производстве, удобно в эксплуатации и имеет широкий диапазон использования. Несмотря на кажущуюся простоту согласно замыслу изобретения обеспечивается возможность осуществлять отбор проб на любых как стандартных, так и не стандартных горизонтах, что существенно повышает возможности исследований транспорта донных наносов и минимизирует вносимые самим устройством возмущения в исследуемое пространство.The claimed device is reliable, technologically advanced in production, convenient to operate and has a wide range of uses. Despite the apparent simplicity, according to the concept of the invention, it is possible to take samples at any both standard and non-standard horizons, which significantly increases the possibility of studying sediment transport and minimizes perturbations introduced by the device into the space under study.

Claims (3)

1. Устройство для отбора проб минеральной взвеси с различных горизонтов в придонном слое моря в зоне интенсивного волнения и обрушения волн, содержащее трубовидный пробозаборник с заданным проходным сечением, который снабжен насосом и средством подачи взвеси на береговую станцию приема и обработки проб, отличающееся тем, что содержит несущую раму в виде закрепленной грузами на дне моря прочной выполненной из прутка пирамиды, внутри которой жестко закреплена вертикальная направляющая заданной длины, выполненная в виде жестко соединенных между собой прутков заданного поперечного сечения, пробозаборник выполнен в виде шланга заданной жесткости и заданной длины, на входном конце которого соосно его входному отверстию жестко с герметизацией закреплена закрытая цилиндрическая полая всасывающая головка, боковая поверхность которой выполнена с заборными отверстиями с заданной проходной способностью и снаружи защищена фильтром, входной конец пробозаборника размещен в вертикальной направляющей с возможностью вертикального скольжения в ней его всасывающей головки, наружный диаметр которой превышает на заданную величину наружный диаметр пробозаборника, и отверстия на боковой поверхности которой имеют одинаковую форму и одинаковые геометрические размеры, выполнены в одной плоскости, перпендикулярной оси всасывающей головки, и расположены радиально относительно этой оси и симметрично относительно друг друга, выходной конец пробозаборника соединен с входным патрубком жестко закрепленного на несущей раме насоса, выходной патрубок которого соединен со шлангом подачи взвеси на береговую станцию приема и обработки проб, фильтр выполнен в виде неплотно прилегающего к наружной боковой поверхности вертикальной направляющей чулка из мелкоячеистой сети с заданной проходной способностью, в верней части несущей рамы жестко закреплена снабженная двигателем катушка, на рабочей поверхности которой в винтовой направляющей уложена заданная часть пробозаборника, двигатель катушки подключен к береговому блоку дистанционного питания и управления.1. A device for sampling mineral suspension from various horizons in the bottom layer of the sea in the zone of intense waves and wave collapse, containing a tube-shaped sampler with a predetermined flow cross section, which is equipped with a pump and means for supplying the suspension to the coastal station for receiving and processing samples, characterized in that contains a supporting frame in the form of a solid pyramid made of rod, fixed by loads on the seabed, inside of which a vertical guide of a given length is rigidly fixed, made in the form of rigidly connected x between each other of rods of a given cross section, the sampling is made in the form of a hose of a given stiffness and a given length, at the inlet end of which is coaxially attached to its inlet with a closed cylindrical hollow suction head, the lateral surface of which is made with intake openings with a given throughput and outside protected by a filter, the inlet end of the probe is placed in a vertical guide with the possibility of vertical sliding in it of its suction head, out the diameter of which exceeds the outside diameter of the sample inlet by a predetermined amount, and the holes on the side surface of which have the same shape and the same geometric dimensions, are made in the same plane perpendicular to the axis of the suction head, and are arranged radially relative to this axis and symmetrically relative to each other, the outlet end of the sample inlet connected to the inlet pipe of the pump rigidly fixed to the carrier frame, the outlet pipe of which is connected to the suspension feed hose to the coastal receiving station sample processing, the filter is made in the form of a vertical stocking loosely adjacent to the outer side surface of a fine mesh network with a given throughput, a coil equipped with an engine is rigidly fixed to the upper part of the supporting frame, a predetermined part of the inlet is placed in the screw guide on the working surface, the coil motor is connected to the shore-based remote power and control unit. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несущая рама выполнена в виде трехгранной пирамиды.2. The device according to p. 1, characterized in that the supporting frame is made in the form of a trihedral pyramid. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что вертикальная направляющая выполнена в виде соединенных между собой трех прутков.3. The device according to p. 1 or 2, characterized in that the vertical guide is made in the form of interconnected three rods.
RU2017100728A 2017-01-10 2017-01-10 Device for sampling mineral suspended solid materials from various horizons in a seabed layer in zones of intensive rise and fall of waves and wave breaking RU2657481C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100728A RU2657481C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Device for sampling mineral suspended solid materials from various horizons in a seabed layer in zones of intensive rise and fall of waves and wave breaking

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100728A RU2657481C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Device for sampling mineral suspended solid materials from various horizons in a seabed layer in zones of intensive rise and fall of waves and wave breaking

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2657481C1 true RU2657481C1 (en) 2018-06-19

Family

ID=62620038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017100728A RU2657481C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Device for sampling mineral suspended solid materials from various horizons in a seabed layer in zones of intensive rise and fall of waves and wave breaking

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2657481C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113008603A (en) * 2021-02-04 2021-06-22 姜斌 Soil sampling device for agricultural detection
RU2785193C1 (en) * 2022-02-28 2022-12-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method of selection of suspended substances in water for environmental research and apparatus for its implementation
CN117309484A (en) * 2023-09-26 2023-12-29 安徽配隆天环保科技有限公司 Deep water quality detection sampling device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU855441A1 (en) * 1979-11-02 1981-08-15 Южное Отделение Инстиута Океанологии Им.П.П.Ширшова Ан Ссср Device for sampling suspended drifts in the area near the bottom layer of sea shelf
SU1154578A1 (en) * 1983-10-19 1985-05-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод Apparatus for sampling bottom layer of water
US4996887A (en) * 1989-09-11 1991-03-05 Voll Martin A Device for taking samples of bottom sediments and bottom water from water basins
KR20100131410A (en) * 2010-11-24 2010-12-15 주식회사 해마 Automatic water sampler and method thereof
RU2598397C2 (en) * 2014-12-24 2016-09-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН "МГИ РАН") Method of continuous determination of mineral suspension concentration in bottom layer of the sea in zone of intensive disturbance

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU855441A1 (en) * 1979-11-02 1981-08-15 Южное Отделение Инстиута Океанологии Им.П.П.Ширшова Ан Ссср Device for sampling suspended drifts in the area near the bottom layer of sea shelf
SU1154578A1 (en) * 1983-10-19 1985-05-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод Apparatus for sampling bottom layer of water
US4996887A (en) * 1989-09-11 1991-03-05 Voll Martin A Device for taking samples of bottom sediments and bottom water from water basins
KR20100131410A (en) * 2010-11-24 2010-12-15 주식회사 해마 Automatic water sampler and method thereof
RU2598397C2 (en) * 2014-12-24 2016-09-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН "МГИ РАН") Method of continuous determination of mineral suspension concentration in bottom layer of the sea in zone of intensive disturbance

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113008603A (en) * 2021-02-04 2021-06-22 姜斌 Soil sampling device for agricultural detection
CN113008603B (en) * 2021-02-04 2022-08-09 姜斌 Soil sampling device for agricultural detection
RU2785193C1 (en) * 2022-02-28 2022-12-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method of selection of suspended substances in water for environmental research and apparatus for its implementation
CN117309484A (en) * 2023-09-26 2023-12-29 安徽配隆天环保科技有限公司 Deep water quality detection sampling device
CN117309484B (en) * 2023-09-26 2024-03-22 安徽配隆天环保科技有限公司 Deep water quality detection sampling device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2657481C1 (en) Device for sampling mineral suspended solid materials from various horizons in a seabed layer in zones of intensive rise and fall of waves and wave breaking
CN106680031B (en) Automatic sampling and monitoring system based on ocean station Wen Yanjing
US11340150B2 (en) Submersible system and method for measuring the density and/or concentration of solids in a dispersion
CN104075872A (en) Straight circulation water tank device for simulating resuspension of sediment under action of reversing currents
KR101656432B1 (en) Water Pollution Measuring Devices
JP2004012153A (en) Spiral automatic water level and quality observation apparatus
BR102016023512B1 (en) APPARATUS FOR MEASURING THE VOLUMETRIC FRACTION OF GAS OF AN AERED FLUID IN A REACTOR
JP5429742B2 (en) Gas sampling device
CN111795864A (en) Water sample collecting equipment adopting extraction mode
CN207730675U (en) Boat-carrying or the automatic detection of bank base water nutrition and prior-warning device
CN205642483U (en) Device at municipal drainage pipe way installation flowmeter
CN109030112A (en) Construction time flotage monitoring system
CN211262848U (en) Pit waste water multi-gradient water monitoring device
RU2626200C2 (en) Device for sampling of mineral particles from various horizons in bottom sea layer
CN206321634U (en) Oceanographic station water sampling and monitoring device of the sampling with monitoring system automatically
US9939350B2 (en) Device for the exposure of sample bodies in a fluid
CN108254367B (en) Automatic detection and early warning device and method for ship-borne or shore-based water nutrient salt
CN214667924U (en) River water quality sampling and online detection device
RU2642677C1 (en) Underwater winch probe
CN106405679B (en) A kind of Quantitative Monitoring subsurface flow to well device and pull out the well lantern ring
JP2009257047A (en) Groundwater sampling device
CZ2008329A3 (en) Detritus continuous sampler for small streams with gradient
RU201927U1 (en) TRAP PROBE FOR WEIGHED WEIGHTS
CN221376745U (en) Surface water flow monitoring equipment
CN105134177A (en) Online monitoring device for liquid level of brine extracting well