SU1762158A1 - Устройство дл подводного отбора донных отложений - Google Patents

Abstract

Устройство предназначено дл  вз ти  ненарушенных проб донных отложений и минерального сырь  при проведении геологоразведочных работ в Мировом океане. Пробоотборник включает элемент плавучести , балластный отсек, корпус, рабочий орган и радиома к. Элемент плавучести выполнен из двух полусфер, между которыми расположен рабочий орган, выполненный в форме короба, который позвол ет отбирать ненарушенную пробу донных грунтов. При касании устройствам дна отбираетс  часть грунта, наход щегос  между стенками короба. Одновременно сбрасываетс  балласт и с помощью энергии пружин захлопываютс  створки рабочего органа. 2 з п. ф-лы, 6 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к техническим средствам дл  отбора проб глубоководных осадков и может быть использовано при проведении океанологических и геологических работ в акватории Мирового океана.

Известна конструкци  автономного пробоотборника, использующего дл  внедрени  в грунт кинетическую энергию падени  и представл ющего собой колонковую трубу с рамой, грузом и поплавком. Такой пробоотборник вертикально опускаетс  на дно и внедр етс  в осадки после чего поднимаетс  на поверхность водоема. Недостатком таких пробоотборников  вл етс  значительный вес конструкции, достигающий нескольких сотен килограммов, что затрудн ет их эксплуатацию в услови х даже небольшого волнени .

Дл  работы на небольших, в несколько дес тков метров, глубинах энерговооруженность их оказываетс  недостаточной и кроме того площадь поверхностного сло  донных осадков, отбираемых такими устройствами , практически оказываетс  недостаточной .

Известен также автономный глубоководный пробоотборник, включающий корпус , поплавковый узел, установленный на штанге, рабочий орган и механизм дл  сбора балластных грузов,расположенный в верхней части поплавка. Рабочий орган выполнен коробчатого типа и имеет керноп- риемник, расположенный внутри, а также пластинчатые затворы с приливами. Кер- ноприемник соединен с резиновыми т гами , проход щими через блок.

При внедрении в грунт сопротивление внедрению рабочего органа возрастает, в то врем  -как поплавковый узел, смонтированный на штанге,продолжает по инерции движение вниз. При этом поплавок выходит из зацеплени  со штангой, освобождает баллах С

Ю

сл

00

стные грузы, и пробоотборник начинает всплытие. Под действием усили  резиновых т г на пластинчатые затворы срезаетс  проба донных грунтов и далее рабочий орган извлекаетс  из грунта. Такой пробоотборник имеет р д недостатков. Основными недостатками таких устройств  вл ютс  низка  надежность функционировани  механизма сброса балластных грузов, так как он рассчитан на инерцию поплавкового узла при касании дна. Как показывает практика, энергии,заложенной в поплавковом узле,ча- сто бывает недостаточно дл  извлечени  рабочего органа из грунта. Механическое увеличение объема поплавка ведет к увеличению веса балластных грузов, что увеличивает вес пробоотборника и естественно должно быть увеличено усилие при извлечении рабочего органа из грунта, и в то же врем  затрудн етс  внедрение в грунт пробоотборника . С другой стороны, использование эффекта инерции поплавка в силу его преждевременного отделени  от штанги приводит к недостаточной глубине внедрени  рабочего органа в грунт и как следствие к захвату ограниченного количества массы грунта, что ведет к нарушению целостности осадочных отложений с отбираемого монолита .

Данна  конструкци  пробоотборника, обладает большим лобовым сопротивлением при подъеме на поверхность, а при наличии подводных течений это приводит к значительному сносу устройства и трудност м при его поиске. Наличие вращающихс  деталей также увеличивает веро тность отказов в работе вследствие морской коррозии . В св зи с указанным расположением поплавка (в верхней части конструкции) увеличиваютс  габаритные размеры устройст- .ва, что затрудн ет его спускоподъемные операции. Также неизбежно заедание гибких шторок рабочего органа при забивке направл ющего канала грунтом.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности геологоразведочных работ путем отбора представительной и ненарушенной пробы донных отложений, а также уменьшени  габаритных размеров и веса устройства, упрощени ; механизма срабатывани  рабочего органа и сброса балластных грузов.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, имеющем корпус, поплавковый узел, установленный на штанге, рабочий орган и механизм дл  сброса балластных грузов , расположенный в верхней части поплавкового узла, поплавковый узел выполнен из двух полусфер, а механизм сброса балласта в виде поворотных полок с

буртиками и упорами расположен между полусферами и снабжен пружинами, смонтированными на ст жках и присоединенных к корпусу рабочего органа, а на поворотных

полках установлены фигурные т ги с упорз ми, которые расположены с возможностью взаимодействи  с механизмом дл  сброса балласта, причем этот механизм имеет шток с подп тником, поводком с регулировочным

0 болтом, а также затвором с нажимной пружиной , при этом в нижней части затвора выполнен паз, рабочий орган снабжен неподвижными пластинами с уголковыми направл ющими и шарнирными затворами,

5 причем т га и упоры соединены между собой , при этом в корпусе рабочего органа выполнено продольное отверстие, в котором установлены шарниры т г.

На фиг.1 представлен общий вид уст0 ройства, с рабочим органом с неподвижными пластинами; на фиг.2 - вид сбоку с поплавковым узлом; на фиг.З - общий вид устройства, с рабочим органом с шарнирной т гой; на фиг.4 - вид устройства сверху с

5 поплавковым узлом, выполненным из прочных пустотелых корпусов; на фиг.5 - механизм дл  сброса балласта; на фиг.6 - вид А фиг.5.

Устройство включает корпус 1, в верх0 ней части которого укреплен кожух 2 дл  радиома ка 3, на боковой поверхности корпуса смонтированы штанги 4 дл  поплавке вого узла 5. Поплавковый узел выполнен из двух элементов-полусфер, изготовленных

5 из сферопластика. Полусферы имеют центральное отверстие 6, в которое вход т штанги 4. На концах каждой штанги выполнена резьба дл  креплени  полусфер с помощью гаек при подготовке устройства к работе.

0 Внутри корпуса расположен балластный узел, который состоит из шарнира 7, верхних створок 8, предназначенных дл  загрузки балласта и смонтированных на шарнире 7, а сбоку корпуса также на шарнире 7, име5 ютс  боковые створки 9 дл  удержани  балласта в процессе спуска устройства. В свою очередь внутри корпуса 1 на ос х 10 расположены поворотные полки 11, выполн ющие роль днища при загрузке балластом, с

0 буртиками 12. При снар жении устройства буртики 12 не позвол ют раскрыватьс  створкам 9 и следовательно выпадать балласту до касани  устройством дна,

В нижней части корпуса 1 устройства

5 установлен рабочий орган, корпус 13 которого выполнен в виде подвижного короба с уголковой режущей кромкой 14. Внутри корпуса 13 рабочего органа расположены неподвижные пластины 15 с шарнирными пластинчатыми затворами 16. Затворы 16

имеют возможность скользить по кромке 14. Подвижный короб укреплен на направл ющих 17, которые вставлены в вырезы 18 на боковой поверхности короба и укреплены на корпусе 1 устройства. В верхней части корпуса 13 рабочий орган закрыт крышкой 19 с петл ми 20, в которых просверлены отверсти  21. В отверсти  21 вставлены концы раст гивающих пружин 22. Другим концом пружины укреплены на неподвижных ст жках 23. Поворотные полки 11 снабжены также пластинчатыми упорами 24 имеющими возможность поворота вместе с полками 11 на ос х 10. Между полками 11 и упорами 24 в балластном узле смонтированы фигурные пластинчатые т ги 25 с упорами 26. Дл  придани  устойчивости т гам 25 между ними и упорами 24 установлены уголки 27.

Устройство снабжено механизмом срабатывани  балластного узла или сброса балласта . Механизм состоит из упорного штока 28 с подп тником 29. Шток 28 соединен резьбовым соединением с поводком 30. С другой стороны поводок 30 имеет регулировочный болт (т гу) 31, в верхней части которого на резьбе укреплен затвор 32 с пазом 33. Затвор 32 имеет также регулировочный болт 34 с регулировочными гайками 35. при этом регулировочный болт 34 имеет нажимную пружину 36, расположен между направл ющей скобой 37. котора  укреплена на корпусе 1 устройства.

Устройство, выполненное по второму варианту, отличаетс  исполнением рабочего органа, который имеет также коробчатую конструкцию, но при этом петли 20 присоединены к верхней подвижной крышке 38. под которой находитс  нижн   неподвижна  крышка 39, укрепленна  на коробе 13. К подвижной крышке 38 присоединены т ги 40( соединенные с упорами 41. в свою очередь присоединенные к створкам 42.Т ги 40, упоры 41 и створки 42 соединены между собой шарнирно, при этом шарнир 43 г г 40 и упоров 41 смонтирован в продольном пазу 44 короба 13, короб 13 имеет режущую кромку 45. В данном рабочем органе отсутствуют неподвижные пластины 15 и затворы 16, а также уголки кромки 14. Различные конструкции рабочих органов примен ютс  в зависимости от прочности исследуемого грунта.

Кроме того, в данных устройствах могут примен тьс  поплавковые узлы 5 выполненные из прочных пустотелых корпусов, материалом которых служит стекло, фарфор и т.д., которые монтируютс  в металлических кассетах 46. При спуске за борт устройство снабжаетс  балластными грузами 47. Длину штыр  28 можно регулировать.

Устройство работает следующим обра зом.

На борту плавсредства устройство устанавливают на специальную подставку (на чертеже не показана), где подготавливаетс  к работе. Дл  этого короб 13 опускают вниз, а пружины 22 при этом раст гиваютс . Поворотные полки 11 устанавливают в горизонтальное положение, благодар  чему

0 упоры 24 не позвол ют пружинам 22 сжиматьс , а коробу 13 подн тьс  вверх. Одновременно упоры 26 фигурных т г 25 устанавливаютс  в паз 33 затвора 32, который не позвол ет т гам 25 вращатьс  на оси

5 10. Затвор 32 имеет возможность движени  вверх под действием подп тника 29 и штока 28 и вниз под действием пружины 36.

Далее, открыва  верхние створки 8, помещают внутрь балластного узла на полки

0 11 балластный груз 47 (в виде судового балласта или пользуютс  твердым сыпучим балластом ). В это врем  затворы 16, а со втором варианте створки 42 наход тс  в раскрытом состо нии. На штанги 4 монтируют поплав5 ковый узел 5. во втором варианте прочные корпуса с помощью кассет 46 креп т к корпусу 1. В кожух 2 помещают радиома к 3. Устройство готово к работе. С помощью стрелы судового крана (не показано)устрой0 ство опускают за борт, и оно начинает погружение . При касании дна короб 13 погружаетс  в донный грунт, который заполн ет внутреннее пространство короба, при этом структура грунта практически не нару5 шаетс . Одновременно в результате сопротивлени  о грунт сдвигаетс  вверх подп тник 29 со аи оком 28, а в результате жесткости механизма срабатывани  балластного узла регулировочный болт 31 и за0 твор 32 также перемещаютс  вверх, освобожда  упоры 26. Полки под действием силы т жести балласта поворачиваютс  на оси 0, в результате створки 9 освобождаютс  от контакта с буртиками 12 и раскрыва5 ютс , а балласт выпадает наружу. В это врем  упоры 24 освобождают короб 13, который под действием пружин 22 поднимаетс  вверх, при этом затворы 16 скольз т по кромкам 14 и закрываютс , отсека  грунт,

0 наход щийс  в коробе. Эффект прилипани  рабочего органа к грунту в этом случае также исключаетс , а освобожденное от балласта устройство поднимаетс  на поверхность за счет положительной плавучести поплав5 ка. Обнаруживают его с помощью радиома ка и поднимают на судно.

Предложенное устройство позвол ет по сравнению с известными повысить эффективность геологических пробоотборных работ . Конструкци  отличаетс  от созданных

ранее р дом существенных преимуществ: уменьшенным собственным весом при увеличенной-массе отбираемой пробы (при этом а случае использовани  рабочего органа коробчатого типа по вл етс  возможность отбора проб с относительно ненарушенной структурой) простотой сборки-разборки (конструкци  разборна  и выполнена на болтовых соединени х) и подготовки к работе, отсутствием тросовых т г, требующих регул рной замены и перет жки . С помощью таких пробоотборников возможен точечный пробоотбор донных грунтов, представленных песками и разно- зернистыми илами. Основными факторами, определ ющими целесообразность применени  пробоотборников указанной конструкции по сравнению с существующими,  вл ютс  их сравнительно низка  стоимость и возможность отбирать большее количество проб за одно и то же врем , что резко снижает стоимость геологоразведочных работ в океане. Возможность применени  поплавкового узла, выполненного из прочных стекл нных сфер, также значительно удешевл ет стоимость конструкции в целом .

Уменьшение габаритных размеров устройства упрощает спускоподъемные операции .

Claims (3)

1. Формула изобретени  . 1. Устройство дл  подводного отбора донных отложений, включающее корпус, поплавковый узел, установленный на штанге, корпус рабочего органа, балластные грузы и механизм их сброса, установленный в верхней части поплавкового узла, отличаю щ е е с   тем, что, с целью повышени  эффективности геологоразведочных работ путем отбора представительной и ненарушенной пробы донных отложений, снижени  габаритных размеров и массы

   устройства и упрощени  механизма сброса балласта, поплавковый узел выполнен в виде двух полусфер, механизм сброса балласта установлен между полусферами поплавка, снабжен поворотными полками с

   буртиками, упорами и пружинами, смонтированными на ст жках и присоединенными к корпусу рабочего органа подп тником, поводком с регулировочным болтом и затвором с нажимной пружиной, причем

   поворотные полки снабжены фигурными т гами и упорами, а в нижней части затвора выполнен паз.
2. 2.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что корпус рабочего органа снабжен

   неподвижными пластинами с уголковыми направл ющими и шарнирными затворами.
3. 3.Устройство по п.1.отличающеес  тем, ч го корпус рабочего органа снабжен шарнирной т гой, упорами и шарнирными

   створками, причем т га и упоры соединены между собой, при этом в корпусе выполнено продольное отверстие, в котором установлены шарниры т г.

   25.

   278

   /4

   фиг. 1

   фиг 2

   8

   47

   10 //

   фиг.З

   8

   five. 5