SU989357A1 - Автономный пробоотборник - Google Patents

Description

Изобретение относится к автономий^· пробоотборникам для взятия точечных проб выходов скальных пород на дне -глубоководных водоемов и может быть применено при геологических, океанологических и гидрографических работах в Мировом океане.

Известен автономный пробоотбор- ник для работы на больших глубинах, .. отбор проб которым происходит без постоянной тросовой связи судна и пробоотборника. Отбор проб таким пробоотборником отличается высоким качеством работы, так как можно точно определить место взятия пробы. Организация пробоотборника бестросовыми (автономными ) пробоотборниками позволяет резко (в 8-10 раз) повысить производительность геологических, поисковых и разведочных работ в океане. Автономность пробоотборника достигается за счет выполнения его конструкции из разделяемых отдельных модулей: поплавкового узла, балластных грузов и, непосредственно., рабочего органа в виде грейферного ко вша. При спуске с судна’ автономный пробоотборник под действием веса балласта погружается на дно . океана, отбирает пробу осадков, сбрасывает балласт и с отобранной пробой-всплывает на поверхность океана, где обнаруживается и подни5 мается на борт судна [1 ).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является автономно ный пробоотборник, включающий поплавок с центральной штангой и опорной рамой, балластные грузы в контейнерах, инициирующий механизм со спусковым устройством и рабочий орган, выполненный в виде разъемного опро¹⁵ кинутого стакана с энергетической колбой, раз брасывателеми полостью· карманом [2·].

' Однако использование небольшой 2θ *по объему полости-кармана для захвата пробы раздробленных скальных пород приводит к тому, что после взрыва (схлопывания) энергетической колбы и резкого падения давления, увлё25 кающего раздробленную породу в рабочий орган, происходит явленйе резкого увеличения давления в корпусе рабочего органа, в результате чего большая часть раздробленных пород 30 выбрасывается наружу.

Цель изобретения - повышение на- _v дежности отбора проб скальных глубок ководных пород.

Указанная цель достигается тем, что стакан рабочего органа снабжен в верхней части полусферической крышкой-отражателем и конической обечайкой, установленной над энергетической колбой, верхняя часть стакана рабочего органа выполнена со сквозными отверстиями и снабжена установленными в них пробками обратного давления, а инициирующий механизм установлен во внутренней полости энергетической колбы.

Причем пробоотборник снабжен дополнительным полость-карманом.

Пробки обратного давления снабжены опорными фланцами, закрепленными с внешней стороны стакана рабочего органа.

Спусковое устройство инициирующего механизма снабжено инерционной подпружиненной втулкой, установленной с возможностью ее вертикального перемещения.

На фиг. 1 представлен пробоотборник в снаряженном виде перед погружением, общий вид; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 -^узел Q на фиг. 1,- на фиг. 4 - узел HI на фиг. 1(инициирующий механизм).

Конструкция пробоотборника включает поплавковый узел 1 с системой обнаружения 2, смонтированной на центральной штанге 3, которая посредством подвижной муфты 4 с гидростатическими предохранителями 5 соединена с рамой б пробоотборника. На опорной раме б на кницах 7 размещены оси 8 балластных контейнеров 9, в которые помещаются балластные грузы 10, закрепленные фиксирующими тягами 11. В закрепленном на нижней части рамы б разъемном стакане рабочего органа, состоящем из верхней части 12, средней части 13 с фланцевым соединением 14 и нижней части 15, соединенной резьбой 16 со средней частью, размещена энергетическая колба 17. Подвижная муфта 4 смон тирована на закрепленной в верхней части опорной рамы 6 направляющей втулка 18 с возможностью перемещения на величину рабочего хода подвижной муфты 4. На штанге 3, кроме того, закреплены штыревые захваты 19, выполненные с возможностью взаимодействия с серьгами 20, расположенными в обойме 21, закрепленной на опорной раме 6‘.

В верхней части 12 стакана рабочего органа пробоотборника выполнены отверстия, закрытые пробками обратного давления 22, а верхняя часть перекрыта полусферическим отражателем 23. В средней части 13 to разъемного стакана рабочего органа имеется дополнительная полость-карман 24, образуемая конической обечайкой 25. При этом суммарная площадь сквозных отверстий, перекрытых пробками обратного давления 22, больше площади круга, образуемой верхней части конической обечайки дополнительной полости-кармана 24. Энергетическая колба 17 размещена в разъемном стакане рабочего органа таким образом, что ее нижняя полусфера опирается на свободный конец нижней конической обечайки 26, образующих нижнюю полость-карман 27.

Во внутренней полости энергетической колбы 17 размещен инициирующий механизм, состоящий из корпуса \ 28, который посредством упоров 29, штанги 30 и эластичной прокладки 31, изготовленной, например из резины, закреплен в вертикальном положении. Внутри корпуса 28 расположен боек 32 с кольцевой проточкой 33, в которую входят фиксирующие шарики 34, совмещенные с инерционной муфтой 35, на' которой закреплен груз 36, подпружиненный конической пружиной 37. Боек 32 инициирующего механизма имеет пружину 38.

Пробоотборник работает следующим образом.

Перед спуском с борта судна его приводят в снаряженное состояние, для <его размещают в балластных контей

35„ нерах 9 балласт 10, закрепляют его по периметру фиксирующими тягами 11 и вставляют серьги 20 в обойму 21.

При этом штанга 3 перемещается вверх на величину рабочего хода в подвижной муфте 4; захваты. 19, перемещаясь в обойме 21, фиксируют серьги 20 и совмещаются отверстиям в подвижной муфте 4 и направляющей втулке 18, в которые вставляются гидростатические предохранители 5, представляющие собой резиновые емкости, заполненные воздухом под давлением 1-3 атм. После этого в разъемный стакан рабочего органа через ед резьбовое соединение 16 помещается энергетическая колба 17, которая устанавливается так, чтобы ее нижняя полусфера опиралась на свободный конец нижней конической обечайки 26, .а ее верхняя полусфера соприкасалась с конической обечайкой 25.

Перед установкой энергетическойколбы 17 в стакан рабочего органа в ее внутреннюю полость путем сборки из двух полусфер помещают иниции60 рующий механизм, предварительно приведенный в рабочее состояние следующим образом.

Перемещением бойка 12 вверх в корпусе 28 взводят пружину 38 и совмещают' 65 кольцевую проточку 33 с соответствую5 щими отверстиями в корпусе 28, куда помещаются фиксирующие шарики 34, запираемые от радиального перемещения инерционной втулкой 35, удерживаемой от вертикального смещения конической пружиной 37. Затем с помощью штанги 30 подбирается необходимый размер, соответствующий внутреннему диаметру энергетической колбы 17 и при совмещении ее полусфер инициирующий механизм на упорах 29 закрепляется в энергетической колбе.

Снаряженный таким образом пробоотборники сбрасывают с борта судна. Под действием силы тяжести, обеспечиваемой балластными грузами 10, он начинает погружаться в глубину. При достижении глубины, на которой гидростатическое давление окружающей воды превысит давление в гидростатических предохранителях 5, они теряют часть объема и выпадут из гнезд в подвижной муфте 4. После этого рабочий орган пробоотборника снят с предохранителя и подготовлен к срабатыванию.

При достижении дна океана происходит резкая остановка пробоотборника, нижняя часть 15 разъемного стакана рабочего органа ударяется о поверхность скальных пород, в то время как поплавок 1 продолжает по инерции двигаться относительно, направляющей втулки 18 вниз на величину рабочего хода подвижной муфты 4. При этом штанга 3 перемещает захваты 19 относительно обоймы 21 и освобождает серьги 20 с фиксирующими тягами 11.

При резкой остановке пробоотборника инерционная муфта 35, увлекае- 60 мая грузом 36, смещается вниз, сжимая коническую пружину 37, и освог бождает фиксирующие шарики 34, которые, выходя из кольцевой проточки 33, освобождают боёк 32, который дод 65 действием пружины 38 ударяет по энергетической колбе.17, раскалывает ее.

Поскольку давление в энергетичес- сл кой колбе в несколько сот раз меньше давления окружающей среды (в зависимости от глубины океана), то происходит взрыв (схлопывание под большим давлением полости, давление в ко- „ торой меньше давление окружающей среди ), дробящий прилегающие скальные порода и перемещающий их в разъемный стакан рабочего органа.

После резкого падения давления в рабочем органе пробоотборника, вызванного разрушением энергетической колбы, происходит резкое его повышение, вызывающее разброс содержащейся во внутренней полости смеси вода и раздробленной породы. 65

При этом открываются пробки обратного давления 22 отверстий в верх< ней части 12 разъемного стакана, приводя к тому, что часть потока устремляется вверх, ударяется о полу5 сферический отражатель 23, поток теряет скорость в результате увеличения проходного сечения и осколки коренных пород оседают в дополнительных полостях-карманах 24. Часть ос10 колков в результате завихрений оседает в нижней части - полости-кармане 27.

В то же время балластные грузы 10, освобожденные от фиксирующих тяг 11, 15 поворачивают грузовые контейнеры 9 на осях 8 и выпадают из них. Пробоотборник, получивший положительную плавучесть, всплывает с отобранной пробой скальных пород на поверхность 20 океана, где обнаруживается и поднимается на борт судна. Для извлечения пробы скальных пород из полости-кармана 24 следует раскрыть фланцевое соединение 14 и отсоединить нижнюю 25 часть 15 разъемного стакана рабочего органа.

Claims (2)

1.Патент США 4116069, кл. 73-425.2; 1978.

2.Авторское свидетельство по за вке 2766603,

кл. G 01 N 1/10, 10.05.79.

CJhiit.i

1 4f 1г5

9att

дзигЗ