SU1504544A1 - Гидростатический дночерпатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к морской геологоразведочной технике и может быть использовано дл  отбора проб грунта и придонной воды в глубоководных районах океана. Цель изобретени  - упрощение конструкции, повышение скорости и надежности отбора проб придонной воды и грунта различной плотности. Дночерпатель содержит челюсти 1, шарнирно соединенные с нижней траверсой 2 и т гами 3. Последние шарнирно прикреплены к верхней траверсе 4, жестко соединенной с полым цилиндром 5, закрытым сверху крышкой. Сквозь отверстие пропущен шток 8, соединенный с поршнем 9, который св зан штангой 10 с нижней траверсой 2. Надпоршнева  полость цилиндра 5 заполнена воздухом и герметизирована. Поршень 9 снабжен плунжером, св занным со штангой 10, котора  имеет возможность осевого перемещени  относительно нижней траверсы 2 и снабжена опорным фланцем 18. Челюсти 1 дночерпател  закрываютс  под действием гидростатического давлени  на поршень 9. Отбор скальных пород обеспечиваетс  благодар  дополнительному прижиму челюстей к грунту неуравновешенным гидростатическим давлением на крышку. 3 ил.

Description

//////////// /// /////ш

УМ/

п / гг

25 .-f

W///// 2

W/////////////// /// 2

31504544

следние шарнирно прикреплены к верхней траверсе 4, жестко соединенной с полым цилиндром 5, закрьггым сверху крышкой. Сквозь отверстие пропущен , шток 8, соединенный с поршнем 9, который св зан штангой 10 с нижней траверсой 2, Надпоршнева  полость цилиндра 5 заполнена воздухом и герметизирована . Поршень 9 снабжен плун- )о жером, св занным со штангой 10, котора  имеет возможность осевого перемещени  относительно нижней траверсы 2 и снабжена опорным фланцем 18. Челюсти 1 дночерпател  закрываютс  под действием гидростатического давлени  на поршень 9. Отбор скальных пород обеспечиваетс  благодар  дополнительному прижиму челюстей к грунту неуравновешенным гидростатическим давлением на крьш1ку. 3 ил.

Изобретение относитс  к морской геологоразведочной технике, в частности к дночерпател м, отбирающим пробы грунта с использованием энергии гидростатического давлени  воды.

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции дночерпател , повышение скорости и надежности отбора проб придонной воды и грунта различной плотности.

На фиг. 1 показан гидростатический дночерпатель в раскрытом положении на дне, на фиг. 2 - то же, в закрытом положении после отбора пробы, на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

Гидростатический дночерпатель включает челюсти 1, шарнирно соединенные с шокней траверсой 2 и с т гами 3, шарнирно прикрепленными к верхней траверсе 4, жестко соединенной с полым цилиндром 5, закрытым сверху крышкой 6, имеющей осевое отверстие 7, сквозь которое пропущен шток 8. Последний соединен с поршнем 9, установленным в нижней части цилиндра 5 и св занным штангой 10с нижней траверсой 2,

Поршень 9 снабжен устройством фиксации , состо щим из подпружиненного пружиной 11 плунжера 12, имеющего кольцевую канавку 13. Своей цилиндрической частью плунжер 12 взаимодействует с шариками 14, установленными в отверсти х 15 поршн  9 и выступающими из него в кольцевую канавку 16, сделанную ни внутренней поверхности цилиндра 5. Плунжер 12 закреплен на верхнем конце гатанги 10 и центрируетс  в поршне 9 втулкой 17. На нижнем конце штанги 10 размещен опорный фланец 18.

В верхнем торце крышки 6 сделана расточка 19, в которой установлен соединенный со штоком 8 поршень 20

с диаметром меньшим, чем у поршн  9. Поршень 20 св зан скобой 21 с тросом 22 судовой лебедки (на схеме не показана).

Дл  отбора пробы рыхлого грунта с ненарушенной структурой на опорном фланце 18 закреплена колонкова  труба 23, имеюща  отверсти  24 дл  выхода воды, породоразрушающий наконечник 25 и керноудерживающий кла--- пан 26,

Дл  отбора пробы придонной воды концентрично штанге 10 на рассто - лии от поршн  9, не превьш1ающем его

ход, установлена пробка 27, герметично закрьтающа  нижнее отверстие цилиндра 5. Надпоршнева  полость последнего заполнена воздухом под атмосферным давлением и герметизирована уплотнительными кольцами 28-30. Дл  стравливани  сжатого воздуха из надпоршневой полости в гидросферу при подъеме дночерпател  предусмотрены клапаны 31,32.

На цилиндре 5 в проушинах 33 закреплена тросова  петл  34, предназначенна  дл  разгрузки дночерпател .

Гидростатический дночерпатель работает следующим образом.

Предварительно с помощью сейсмо- профилировани  определ ют тип грунта на исследуемом участке дна. Если это рыхлые отложени , то дночерпатель оснащают колонковой трубой 23. Если же имеетс  выход на поверхность дна скальных пород, то колонковую трубу не став т.

Дночерпатель, приведенный в поло- жение, показанное на фиг. 1, па тросе 22 опускают на дно. По мере погружени  дночерпател  в глубину возрастающее гидростатическое давление, действующее на порше Ь 9, стремитс подн ть его, а.такое же давление, действующее на поршень 20, стремитс сместить его вниз. Поскольку поршни 9 и 20 жестко св заны штоком 8, а диаметр поршн  9 больше, чем поршн  20, то результирующее усилие равно произведению гидростатического давлени  на разность площадей поршней 9 и 20 и направлено вверх. Под действием этого результирующего усили  шарики 14 плотно прижимаютс  к верхнему скосу канавки 16 и к цилиндрической поверхности плунжера 12, создава  силу трени , преп тствующую . перемещению последнего. В начальный период погружени , когда гидростатическое давление невелико, пружина 11 преп тствует перемещению плунжера 12 вверх, нейтрализу  лобовое сопротивление колонковой трубы 23 в воде.

При ударе опорного фланца 18 о скальный грунт или при торможении колонковой трубы 23 в рыхлых осадках вес дночерпател  и его кинетическа  энерги  падени  расходуеП:  на смещение штанги 10 относительно нижней траверсы 2. Разность диаметров поршней 9 и 20 выбрана такой, чтобы на самых больших глубинах океана (до 10 км) вес дночерпател  был достаточен дл  смещени  плунжера 12

После смещени  плунжера 12 в крайнее верхнее положеггие (до упора в поршень 9) кольцева  канавка 13 совмещаетс  с шариками 14 и последние выдавливаютс  из канавки 16 цилиндра 5 в канавку 13 плунжера 12. Поршень 9 освобождаетс  и, перемеща сь под действием гидростатического давлени  вверх, т нет за собой штангу 10 и нижнюю траверсу 2, закрыва  челюсти 1.

После выхода поршн  20 из рас- - точки 19 усилие, перемещающее штангу 10, резко возрастает и становитс  равным произведению гидростатического давлени  на разность площадей поршн  9 и штока 8. При этом возрастает и скорость смыкани  челюстей. Такое же по величине усилие действует сверху н5 крьппку 6 и через т ги 3

передаетс  на челюсти 1, прижима  их к грунту, причем усилие прижима может во много раз превышать их вес создава  удельное давление режущих кромок челюстей, достаточное дл  разрушени  не только рыхлых отложе50А5Д46

НИИ, но и скальных пород. Одновременно с закрытием челюстей извлекаетс  из грунта колонкова  труба 23 с пробой ненарушенного грунта. Поступивша  в подпоршневую полость цилиндра 5 придонна  вода при смыкании челюстей отдел етс  от гидросферы пробкой 27, герметично закрывающей

10 нижнее отверстие цилиндра (фиг.2).

Тросом 22 дночерпатель извлекают из грунта и поднимают на судно. При подъеме дночерпател  челюсти 1 остаютс  в сомкнутом положении под

15 дейе/гвием собственного веса. Сжатый воздух из надпоршневой полости цилиндра 5 по мере подъема и уменьшени  окружающего гидростатического давлени  вытравливаетс  наружу через

20 обратный клапан 31.

Подн в на палубу, дночерпатель в закрытом положении укладьшают в поддон, не ослабл   трос 22. Через клапан 32 сливают отобранную пробу

25 придонной воды в заранее приготовленную емкость, а затем гаком грузовой стрелы захватывают тросовую петлю 34 и приподнимают дночерпатель над поддоном. Под весом челюстей 1,

30 нижней траверсы 2 и грунта дночерпатель раскрьшаетс , и отобранна  проба грунта вываливаетс  в поддон. Отсоединив колонковую трубу 23, извлекают из нее отобранную колонку ненарушенного грунта.

Изобретение позвол ет упростить конструкцию устройства за счет более простой -системы впуска окружающей воды в цилиндр, повысить скорость

4Q смыкани  челюстей дночерпател  и обеспечить на больших глубинах океана практически неограниченную ско- i рость смыкани  челюстей, которую лимитируют только инерци  движутцихс  частей дночерпател  и сопротивление разрушаемого грунта.

Кроме того, быстродействие дночерпател  повышает надежность отбора проб вследствие того, что дрейфующее судно за короткое врем  (от долей секунды до нескольких секунд) не успевает далеко уйти от точки посадки дночерпател  и опрокинуть его.

35

45

50

55

Повьппаетс  надежность отбора полускальных и скальных пород благодар  дополнительному прижиму дночерпател  к дну неуравновешенным гидростатическим давлением на цилиндр.

Повьшаетс  информативность опробовани  рыхлых отложений за счет отбора колонки грунта с ненарушенной структурой.

Повышаетс  информативность опробовани  благодар  отбору пробы придонной воды в цилиндр, дополнительно используемый в качестве батометра отсекающего типа.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Гидростатический дночерпатель, включающий челюсти, шарнирно соединенные с нижней траверсой и т гами, шарнирно св занными с верхней траверсой , жестко соединенной с полым

   фиг. Z

   Редактор М. Циткина

   Составитель Е. Гарбуз

   Техред А.Кравчук Корректор Т. Малец

   Заказ 5244/43

   Тираж 789

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113033, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   цилиндром с крышкой и осевым отверстием , сквозь которое пропущен шток поршн , св занного с нижней траверсой , причем надпоршнева  полость цилиндра заполнена воздухом и герметизирована , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции , повьш1ени  скорости и надежности отбора проб при)донной воды и грунта различной плотности, поршень снабжен шариковым замком, штангой с опорным фланцем и колонковой трубой , а штанга снабжена пробкой, концентрично установленной на рассто нии от поршн , равном его рабочему ходу, причем штанга установлена с возможностью осевого перемещени  относительно нижней траверсы.

   (рие.З

   Подписное