SU1624306A1

SU1624306A1 - Пробоотборник дл изучени процессов седиментации в придонном слое океана

Info

Publication number: SU1624306A1
Application number: SU884607615A
Authority: SU
Inventors: Евгений Алексеевич Контарь; Сергей Яковлевич Алейников; Вадим Валерьевич Сивков; Виктор Леонидович Стрюк
Original assignee: Институт Океанологии Им.П.П.Ширшова
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1991-01-30

Abstract

Изобретение относитс к приборам и оборудованию дл отбора проб вещества в глубоководных районах океана и может быть использовано при проведении геологических исследований. Цель изобретени - повышение репрезентативности и качества отбираемых проб вещества в придонном слое океана. Пробоотборник содержит устройство сбора и накоплени пробы, пространственную раму 1, поплавковый модуль 2 и бал

Description

/////у/Ж//////////

ластный груз 7, кинематически св занный с поплавковым модулем 2 с возможностью их санкционированного разделени . Устройство сбора и накоплени пробы снабжено гидродинамическим крылом 12 и выполнено в виде собирающе- го конуса 8 с накопительным стаканом

10, который кинематически св зан с гидродинамическим крылом 12 и установлен с возможностью продольно-горизонтального перемещени относительно собирающего конуса 8, а собирающий конус расположен вертикально, 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относитс к приборам и оборудованию дл отбора проб вещест ва в глубоководных районах океана и может быть использовано при иэуче- нии придонного сло и контактной зоны вода - дно океана, Особый интерес представл ет применение пробоотборника при излучении процессов седиментации в придонном слое океана, а также при проведении глубоководных геологических исследований и наблюдений.

Цель изобретени - повышение репрезентативности и качества отбираемых проб вещества в придонном слое океана.

На фиг. 1 представлен пробоотборник дл изучени процессов седиментации в придонном слое океана в момент отбора пробы, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг, 1.

Пробоотборник дл изучени процессов седиментации в придонном слое океана включает пространственную раму 1, на которой закреплен поплавковый модуль 2 с системами поиска и обнаружени пробоотборника в океане, радио- и световым проблесковым ма ком 3. Указанные системы преимущественно креп тс в верхней части поплавкового модул 2. В нижней части пространственной рамы 1 посредством вертлюга 4 закреплен отрезок троса (буйреп) 5, который посредством размыкател 6 троса, например гидроакустического типа, соединен с балластным грузом 7,

Таким образом, балластный груз 7 кинематически св зан с поплавковым модулем 2 пробоотборника с возможностью их санкционированного разделени посредством размыкател 6 троса. Непосредственно рабочий орган пробоотборника представл ет собой устройство сбора и накоплени пробы, состо щее из собирающего конуса 8, ориентированного вертикально линией его продольной оси. Верхн (широка ) часть со15

20

25

30

35

40

45

50

55

бирающего конуса 8 перекрыта решетчатым экраном 9. Также в состав устройства сбора и накоплени пробы вход т накопительный стакан 10 и опорна рама 11.

Дополнительно устройство сбора и накоплени пробы снабжено гидродинамическим крылом 1 2, совмещенным с Г-образным рычагом 13, который шарнирно закреплен на указанной опорной раме 11. На своем свободном конце Г-образный рычаг 13 имеет стопорный штырь 14, посредством которого осуществл етс кинематическа св зь между гидродинамическим крылом 12 и накопительным стаканом 10. Особенностью пробоотборника также вл етс наличие рабочего груза 15, соединенного гибкой т гой, например, отрезком троса 16, с накопительным стаканом 10, Рабочий груз 15 используетс дл нат жени троса 16, Нижн часть опорной рамы 11 (ее днище) снабжена направл ющими 17, которые выполнены с возможностью санкционированного перемещени относительно них накопительного стакана 10.

Дополнительно опорна рама 11 снабжена по меньшей мере двум фиксаторами , выполненными, например, из растворимых вставок, которые кинематически св заны с накопительным стаканом 10 и гидродинамическим крылом 12, Фиксатор 18 установлен между опорной рамой 11 и накопительным стаканом 10, а фиксатор 19 установлен между опорной мой 11 и гидродинамическим крылом 12. Опорна рама I1 выполнена со сквозным отверстием в своем днище 20 if сквозное отверстие позицией не обозначено ) , которое соосно с собирающим конусом 8. На указанном днище 20 на оси 21 шарнирно закреплен Г-образный рычаг I3 гидродинамического крыла 12,

Гидродинамическое крыло 12 функционально взаимодействует с набегающим

потоком, а кинематическа св зь между гидродинамическим крылом 12 н накопительным стаканом 10, осуществл ема посредством Г-обраэного рычага 13 со стопорным штырем 14, программно взаимосв зана с размыкателем 6 троса, Усилие, приложенное на свободном конце гибкой т ги (троса 16), вычисл етс по формуле

,5 Р ,(1)

где ЈР усилие нат жени гибкой т - ги (троса 16),

разрывное усилие фиксатора 18, размещенного между опорной рамой II (ее днищем 20) и накопительным стаканом 10 Причем, разрывное усилие фиксатора 19, размещенного между опорной рамой II и гидродинамическим крылом 12, опV

редел етс из выражени /

Рр 2R,

е Р,

25

R разрывное усилие фиксатора между опорной рамой 1 н гидродинамическим крылом 12;

максимальное гидродинамическое сопротивление крыла 12. 30

15

Пробоотборник дл изучени процессов седиментации в придонном слое океана работает следуюцим образом.

В снар женном состо нии пробоотборник выноситс за борт судна-носител (не показано) и освобождаетс от судового грузоподъемного устройства . При этом пробоотборник может быть оснащен несколькими устройствами сбора и накоплени пробы, смонтированными на его пространственной раме 1 (на фиг. 1 показан пробоотборник с двум одновременно используемыми устройствами сбора и накоплени пробы).

Под действием отрицательной плавучести (подводного веса) балластного груза 7 пробоотборник свободно погружаетс в водной толще со скоростью пор дка 1,2-1,5 м/с до достижени балластным грузом 7 дна океана. При этом накопительный стакан 10 каждого из устройств сбора и накоплени пробы установлен в положении I (фиг. 1), что обеспечивает проточ- ность собирающего конуса 8, исключа попадание в последний вещества в процессе погружени пробоотборника в i водной толще. Положение I накопитель

10

20

25

30

ных стаканов 10 сохран етс также на дне океана до момента полного оседани и сноса придонным течением облака взвеси, подн той со дна океана в результате удара балластного груза 7 о донные осадки. Таким образом полностью исключаетс засорение отбираемой в последствии пробы посторонними включени ми, что повышает качество отбираемой пробы и репрезентативность получаемой научной информации .

По истечении заданного времени 15 (обычно 12 ч) срабатывает фиксатор 18, растворима вставка которого, разруша сь , освобождает накопительный ста- к;ш 10, который под действием усили ЈР перемещаетс в положение I I (фиг, 2) . В таком положении накопительный стакан 10 каждого из устройств сбора и накоплени пробы пробоотборника находитс в течение всей последующей донной постановки (фиг. l). Частицы твердого материала, оседающие в водной толще и достигающие дна океана, попадают в собирающий конус 8 устройств сбора и накоплени пробы, скольз т по его стенкам и оседают в накопительных стенках.

При наличии значительных придонных течений частицы твердого материала могут вымыватьс из собирающих конусов 8 в результате образовани вихревых потоков, что снижает качество отбираемой пробы. Чтобы избежать этого в конструкции устройства сбора и накоплени пробы используетс решетчатый экран 9, которым перекрыта верхн (широка ) часть каждого из собирающих конусов 8.

После завершени программ сбора пробы и изучени процессов седиментации в придонном слое океана на уровне 45 отбора представительной пробы поступающего на дно океана вещества с судна-носител по гидроакустическому каналу св зи подаетс команда на срабатывание размыкател 6 троса, который обеспечивает санкционированное отделение пробоотборника от балластного груза 7. Получив положительную плавучесть} пробоотборник под действием архимедовой силы поплавкового модул 2 начинает свободное всплытие в водной толще . При этом набегающий поток V (фиг. 2), достигающий скорости пор дка 1,5 м/с, воздействует на гидродинамические крыль 12 каждого из устрой35

40

50

55

сти сбора и накоплени пробы. Растворима вставка фиксатора 19, установленна между опорной рамой 11 и гидродинамическим крылом 12, разрушаетс одновременно с. растворимой вставкой фиксатора 18, т.е. после заверше- Ш1Я установки пробоотборника на дно океана. Фиксатор 19 при всплытии пробоотборника не преп тствует развороту гидродинамического крыла 12 относительно оси 21 под воздействием набегающего потока воды со скоростью V.

Заданное значение параметра Р„ , определ емое из выражени (2) , ooecne чип пет прочкоеудерживание гидродинамического крьпл 12 в исходном положении в начальной стадии работы пробоотборника , Последнее особенно важно в момент иыпоса пробоотборника за борт суд на1-но си т ел и спуска его под воду, когда гоэдействи ветра и ударов волн могут изменить требуемое положеше гидродинамического крыла 12 и как следствие - положение накопительного стакана 10,

Таким образом, запрограммированное срабатывание фиксатора 19 на дне океана санкционирование освобождает гидродинамическое крыло 12 от его жесткой св зи с опорной рамой 11, Разворот гидродинамического крыла 12 относительно оси 21 приводит к аналогичному развороту Г-образного рычага 13 и выводу из зацеплени с накопительным стаканом 10 стопорного штыр 14, Последнее приводит, в свою очередь , к перемещению накопительного стакана 10 под воздействием усили ЈР в положение III (фиг. 2).

Таким образом, осуществл ютс отсекание отобранной пробы и ее защита в процессе подъема пробоотборника в водной толще от размыва и засорени что повышает репрезентативность и качество научной информации о придонном слое океана. На поверхности океана всплывший пробоотборник обнаруживаетс с использованием поисковой систс мл 3, вылавливаетс из воды и поднимаетс на борт судна-носител , где отобранна проба поступает на

D соответствующие лабора

исследовани тории.

Claims

Формула изобретени

I. Пробоотборник дл изучени процессов седиментации в придонн ом

10

0

5

jtj

0

5

0

5

0

5

слое океана, включающий устройство сбора и накоплени пробы, поплавковый модуль и балластный груз, кинематически св занный с поплавковым модулем с возможностью их разделени , отличающийс тем, что, с целью повышени репрезентатив-. ности и качества отбираемых проб вещества в придонном слое океана, устройство сбора и накоплени пробы снабжено гидродинамическим крылом и выполнено в виде собирающего конуса с накопительным стаканом, кинематически соединенным с гидродинамическим крылом и установленным с возможностью продольно-горизонт ально- го перемещени относительно.1 собирающего конуса, а собирающий конус расположен вертикально,
2.Пробоотборник по п. отличающийс тем, что собирающий конус снабжен опорной рамой и решетчатым экраном, а гидродинамическое крыло и накопительный стакан устройства сбора и накоплени пробы кинематически соединены Г-образным рычагом, который шарнир но закреплен на опорной раме .
3.Пробоотборник по пп. 1 и 2, о т- личающийс тем, что опорна рама снабжена двум фиксаторами, выполненными из растворимых вставок, кинематически св занных с накопительным стаканом и гидродинамическим крылом, и установленными один между накопительным стаканом и опорной рамой , а другой - между опорной рамой и гидродинамическим крылом,
4.Пробоотборник по пп, 2 и 3, отли ч ающий с тем, что опорна рама снабжена направл ющими, а накопительный стакан установлен с возможностью продольного перемещени относительно направл ющих,
5.Пробоотборник по п.3(. отличающий с тем, что накопительный стакан устройства сбора и накоплени пробы снабжен гибкой т гой, свободный конец которой снабжен грузом.

I
6.Пробоотборник по пп. 1 и 3, отличающийс тем, что фиксатор между гидродинамическим крылом и опорной рамой собирающего конуса выполнен с регулируемым усилием срабатывани ,
7.Пробоотборник по пп. 1, 2 и 6, отлич ающий с тем, что гидродинамическое крыло и накопитетьный стакан устройства сбора и накоплени пробы кинематически св заны Г-оЬраз20

ным рычагом с системой разделени поплавкового модул и балластного груза пробоотборника.

Фиг. 2