SU1723490A1 - Устройство дл отбора донных проб - Google Patents

Abstract

Устройство дл  отбора донных проб предназначено дл  проведени  исследований морского дна, например при поиске полезных ископаемых, при прокладке под водой трубопроводов, кабелей и т.д. Целью изобретени   вл етс  уменьшение массогабаритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора. Указанна  цель достигаетс  тем, что газогенератор выполнен в виде источника высокотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соедин ющей полость силового цилиндра с окружающей средой, причем пробоотборник св зан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы дл  прохода воды и снабжен в верхней части направл ющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра соосно с ним, в стенках пробоотборника выполнены прорези вдоль образующих , причем разница площадей внутренних сечений направл ющей втулки и пробоотборника равна площади штока. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к средствам вз ти  проб грунта морского дна дл  различных исследований.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение массогабаритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора.

На фиг. 1 показано устройство дл  отбора донных проб, установленное на раме; на фиг. 2 - конструктивна  схема устройства дл  отбора донных проб.

На раме 1 закреплены устройства 2 дл  отбора донных проб, приводимые в действне от блока 3 управлени . При этом торцы пробоотборных устройств размещены на высоте ho над опорным основанием рамы 1 и, соответственно, при установке на грунт Устройство 2 дл  отбора донных проб состоит из силового цилиндра 4 внутри которого размещен шток 5, имеющий на конце внутри цилиндра уступ 6. Второй наружный конец штока 5 св зан через шарнир 7 и опорный узел 8с пробоотборником 9, имеющим направл ющую втулку ICkразмещенную соосно с пробоотборник 9 снаружи корпуса цилиндра 4.-у

VJ

ГО СлЭ N

ч о

Наличие направл ющей втулки 10 позвол ет уменьшить диаметр штока 5 при обеспечении требуемой жесткости и устойчивости , что дает возможность существенно сократить рабочий объем и массу зар да, т.е. массогабаритные параметры устройства .

Разница площадей внутренних сечений направл ющей втулки 10 и пробоотборника 9 равна площади штока 5, что позвол ет полностью исключить вытеснение воды, наход щейс  внутри пробоотборника, вследствие выдвижени  штока и, таким образом, уменьшить гидродинамическое сопротивление .

Опорный узел 8, св зывающий шток 5 и пробоотборник 9, выполнен из элементов обтекаемой формы с минимальным гидродинамическим сопротивлением, например пластин,установленных вертикально.

В стенках пробоотборника 9 вдоль его образующих выполнены прорези 11. которые обеспечивают фиксацию грунта за счет упругих сил и подачу воды в забойное пространство при извлечении пробоотборника

9...... ..; ..-.../ .

, В верхней части .цилиндра 4 установлен газогенератор 12с пороховым зар дом 13 с герметизирующей прокладкой 14 и пиро- свечой ..1.5. На стенке корпуса цилиндра 4 установлен дроссель 16, св занный с окружающей средой через прорывную мембрану 17.

В начальном положении втулка 10 пробоотборника 9 св зана разрывными стопор- ными элемента 18 с корпусом цилиндра 4, обеспечивающим начало движени  пробоотборника 9 при достижении расчетного давлени  и ударное действием пробоотборника 9 на грунт. На раме 1 установлено деформиру- емое кольцо 19, взаимодействующее с уступом втулки 10 в конце хода пробоотборника 9, обеспечива  его торможение.

Устройство дл  отбора донных проб работает следующим образом.

На раме 1 устанавливаютс  устройства 2 дл  отбора донных проб и блок 3 управлени . Устройства 2 дл  отбора донных проб размещены на раме 1 с зазором по относительно нижней поверхности рамы 1. Рама 1 с устройствами 2 опускаетс  с надводного корабл  на грунт в исследуемом районе.

Устройство дл  отбора донных проб  вл етс  автономным и срабатывает после подачи электрического сигнала с блока 3 управлени  на пиросвечу 15, котора  обеспечивает воспламенение зар да 13 в камере газогенератора 12. Под действием пороховых газов прорываетс  прокладка 14 и газы заполн ют рабочий объем силового

цилиндра 4. При возрастании давлени  до расчетной величины разрываютс  стопорные элементы 18 и под действием избыточного давлени  шток 5 выдвигаетс  из елового цилиндра 4. Одновременно шток 5 через шарнир 7 и опорный узел 8 перемещает пробоотборник 9 с направл ющей втулкой 10. На пути h0 пробоотборник разгон етс , обеспечива  ударное действие на грунт. Разница площадей внутренних сечений направл ющей втулки 10 и пробоотборника 9 равна площади штока 5, что обеспечивает перемещение пробоотборника 9 относительно объема воды внутри между днищем силового цилиндра 4 и грунтом без ее вытеснени  из объема пробоотборника при выдвижении в объем штока 5 и таким образом позвол ет уменьшить гидросопротивление перемещению штока 5 и пробоотборника 9. Наличие втулки 10 и свободный проход воды через опорный узел 8 исключает и необходимость вытеснени  воды из пробоотборника 9 во врем  отбора пробы, что снижает сопротивление вхождению образца , св занное с упругими свойствами наход щейс  внутри пробоотборника 9 воды.

Использование штока 5 минимального диаметра и опорного узла 8 с минимальным гидродинамическим сопротивлением позвол ет соответственно уменьшить объем силового цилиндра 4, вес зар да 13, т.е. массогабаритные параметры устройства дл  отбора донных проб. В конце хода пробоотборника уступ на направл ющей втулке 10 взаимодействует с кольцом 19, которое, деформиру сь, обеспечивает безударное торможение пробоотборника и исключение удара уступа 6 штока 5 о. днище силового цилиндра 4. В стенках пробоотборника 9 вдоль его образующих выполнены прорези , позвол ющие за счет упругих деформаций удерживать грунт внутри пробоотборника (типа цангового зажима).

В процессе заполнени  пороховыми газами силового цилиндра 4 при некотором избыточном давлении прорываетс  мембрана 17 и часть газа стравливаетс  в окружающую среду через дроссельное отверстие 16. Поскольку врем  внедрени  пробоотборника 9 в грунт обеспечиваетс  достаточно малым , т.е. не более сотых долей секунды, то количество газа, стравливаемое через дроссельное отверстие в течение рабочего цикла незначительно и компенсируетс  дополнительной массой зар да.

После окончани  рабочего цикла и внедрени  пробоотборника 9 в грунт газы из силового цилиндра 4 продолжают стравливатьс  до выравнивани  давлени  в цилиндре 4 с давлением окружающей среды.

Поскольку температура пороховых газов высока (до 3000 К), то после стравливани  газы в силовом цилиндре 4 охлаждаютс , давление продолжает падать и становитс  меньше гидростатического.

При уменьшении в силовом цилиндре 4 давлени  до величины ниже гидростатического в рабочий объем втекает некоторое количество воды и давление резко снижаетс . Количество воды, втекаемой в полость цилиндра 4 в процессе извлечени  пробоотборника из грунта, и его возврат в исходное положение регламентируетс  диаметром дроссел  16.

Под действием перепада гидростатиче- ского давлени  шток 5 вдвигаетс  обратно внутрь цилиндра 4, извлека  при этом пробоотборник 9 вместе с пробой из грунта. При извлечении пробоотборника 9 вместе с пробой из грунта по прорез м 11, вы$$пненным вдоль его направл ющих, происхо- дит частична  подача воды в забойное пространство, кроме того, часть воды поступает в забойное пространство по трещинам в грунте, образующимс  при внедрении пробоотборника 9. Врем  извлечени  пробоотборника 9 существенно больше (дес тые доли секунды), чем врем  внедрени  (сотые доли секунды), что обеспечиваетс  диаметром дроссел  16 дл  стравливани  газа.

Пробоотборник 9 возвращаетс  в исходное положение. Прорези в стенках пробоотборника 9 образуют зажим типа цангового, обеспечивающий удержание пробы в пробоотборнике 9 при его подъеме на поверхность. Далее рама 1 переставл етс  и блоком 3 управлени  включаетс  следующий пробоотборник.

Значительное снижение массогабарит- ных параметров устройства и упрощение его конструкции также обеспечивает существенное снижение массы порохового зар да , упрощает эксплуатацию устройства, транспортировку и хранение зар дов.

Claims (4)

1.Устройство дл  отбора донных проб, содержащее раму, пробоотборник и механизм дл  его перемещени  в виде силового цилиндра со штоком, снабженный приводным газогенератором с блоком управлени , отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  массогабаритных характеристик , упрощени  конструкции и повышени  эффективности пробоотбора, устройство снабжено опорным узлом, соединенным с пробоотборником, и штоком, направл ющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра, газогенератор выполнен в виде источника высотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соедин ющей полость цилиндра с окружающей средой, причем пробоотборник св зан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы дл  прохода воды, а в стенках пробоотборника выполнены прорези вдоль образующих.

2.Устройство по п.1, от л и ч а ю щ е е- с   тем, что разница площадей внутренних сечений направл ющей втулки и пробоотборника равна площади штока.

3.Устройство по п.1. отличающее- с   тем, что опорный узел, св зывающий шток и пробоотборник, выполнен из элементов обтекаемой формы с минимальным гидродинамическим сопротивлением например пластин,установленных вертикально .

4.Устройство по п.1, от л и ч а ю щ е е- с   тем, что на конце направл ющей втулки выполнен уступ, а на раме соосно с втулкой установлено деформируемое кольцо.