Пробоотборник для изучения процессов седиментации в придонном слое океана

 

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

союз советсних

СОЩЮЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

G O1 N 1/1O

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

OP@ fHHT СССР (21) 4607615/26 (22) 21. IO. 88 (46) 30.01.91. Бкп. I 4 (7 1 ) Институт океанологии им. П. П.Ширяова (72 ) Е. А. Конт арь, С.Я. Апейников, В.В.сивков и В.Л. Стрюк (53) 543.053 (088.8) (56) Лисицын А.П.Процессы океанской седнментации - Литология и геохиьыя, М.: Наука, 1978, с. 87-99.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1401331, кл. G О) Й 1/10, 1986.

„„SU„„1 24 06 А1 г (54) ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ИЗУЧЕВ1Я ПРОЦЕССОВ СЕДИИЕНТАЦИИ В ПРИДОННОИ СЛОЕ

ОКЕАНА (57) изобретение относится к приборам и оборудованию для отбора проб вещества в глубоководных районах океана и мокет быть использовано при проведении геологических исследований. Цель изобретения — повьавение репрезентативности и качества отбираемых проб вещества в придонном слое океана. Пробоотборник содержит устройство сбора и накоппения пробы, пространственную раму 1, поплавковый модуль 2 и бал1624 306 ластный груз 7, кинематически связанный с поплавковым модулем 2 с возможностью их санкционированного разделения. Устройство сбора и накопления пробы снабжено гидродинаьическим крылом 12 и выполнено в виде собиранщего конуса 8 с накопительным стаканом

Изобретение относится к приборам и оборудованию для отбора проб вещест-15 ва в глубоководных районах океана и может быть использовано при изучении придонного слоя и контактной зоны вода — дно океана. Особый интерес представляет применение пробоотборни- 20 ка при излучении процессов седиментации в придонном слое океана, а также при проведении глубоководных геологических исследований и наблюдений.

Цель изобретения — повышение ре- 25 презентативности и качества отбираемых проб вещества в придонном слое океана.

На фиг. 1 представлен пробоотборник для изучения процессов седимен- 30 тации в придонном слое океана в момент отбора пробы, общ::й вид; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1.

Пробоотборник для изучения: процессов седиментации в придонном слое океана включает пространственную раму 1, на которой закреплен поплавко.вый модуль 2 с системами поиска и обнаружения пробоотборника в океане, радио- и световым проблесковым маяком 40

3. Укаэанные системы преимущественно крепятся B верхней части поппавкового модуля 2. В нижней части пространственной рамы I посредством вертлюга 4 закреплен отрезок троса (буйреп) 5 45 который посредством размыкателя 6 троса, например гидроакустического типа, соединен с балластным грузом 7.

Таким обРазом, балластный груз 7 кинематически связан с поплавковым модулем 2 пробоотборника с возможностью их санкционированного разделения посредством раэмыкателя 6 троса. Непосредственно рабочий орган пробоотборника представляет собой устройство сбора и накопления пробы, состоящее

55 из собирающего конуса 8, ориентированного вертикально линией его продольной оси. Верхняя (широкая) часть со10, который кинематически связан с гидродинамическим крылом 12 и установлен с возможностью продольно-горизонтального перемещения относительно собирающего конуса 8, а собирающий конус расположен вертикально. 6 э,п. ф-лы, 2 ил. бирающего конуса 8 перекрыта решетчатым экраном 9 ° Также в состав устройства сбора и накопления пробы входят накопительный стакан 10 и опорная рама 11.

Дополнительно устройство сбора и накопления пробы снабжено гидродинамическим крылом 12, 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 осуществляется кинематическая связь между гидродинамическим крылом 12 и накопительным стаканом 10. Особенностью пробоотборника также является наличие рабочего груза 15, соединенного гибкой тягой, например, отрезком троса 16, с накопительным стаканом 10. Рабочий груз

15 используется для натяжения троса

16, Нижняя часть опорной рамы 11 (ее днище) снабжена направлянщими 7, которые выполнены с возможностью санкционированного перемещения относительно них накопительного стакана 10.

Дополнительно опорная рама 11 снабжена по меньшей мере двумя фиксаторами, выполненными, например, иэ растворимых вставок, которые кинематически связаны 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 ра мой 11 и гидродинамическим крылом 12, Опорная рама 11 выполнена со сквоз- ным отверстием в своем днище 20 (сквозное отверстие позицией не Gбоэ начено), которое соосно с собирающим конусом 8, На указанном днище 20 на оси 21 шарнирно закреплен Г-образный рычаг 13 гидродинамического крыла 12.

Гидродинамическое крыло 12 функционально взаимодействует с набегающим

06 6 ных ст ак а нов 10 сохраняется также на дце океяна до момента полного оседания и сноса придонным течением облака взвеси, поднятой со дна океана в результате удара балластного груза 7 о донные осадки. Таким образом полностью исключается засорение отбираемой в последствии пробы посторонни>а> вклн1чеl èÿìè, что повышает качество отбираемой пробы и репрезентативность получаемой научной информации.

По истечении заданного времени (обычно 12 ч) срабатывает фиксатор 18, р".створимая вставка которого> разрушаяс ь > освобождает накопительный ст ак ял 10 > который под действием усилия

I перемещается в положение I 1 (фиг, 2) . В таком положении накопительный стакан 10 каждого из устройств сбора и накопления пробы пробоотборника находится в течение всей последующей донной постановки (фиг. 1) . Частицы твердого материала, оседающие в водной толще и достигающие дна океана, попадают в собирающий конус 8 устройств сбора и накопления пробы, скользят по его стенкам и оседают в накопительных стенках.

При наличии значительных придонных течений частицы твердого материала могут вымываться из собирающих конусов

8 в результате образования вихревых потоков, что снижает качество отбираемой пробы. Чтобы избежать этого в конструкции устройства сбора и накоплю ния пробы используется решетчатый экран 9, которым перекрыта верхняя (широкая) часть каждого иэ собирающих конусов 8.

Пробоотборник для изучения процессов седиментации в придонном слое океана работает следующим образом, В снаряженном состоянии прсбоотборник выносится за борт судна-носителя (не показано) и освобождается от судового грузоподъемного устройства. При этом пробоотборник может быть оснащен несколькими устройствами сбо- 40 ра и накопления пробы, смонтированными на его пространственной раме 1 (на фиг. показан пробоотборник с двумя одновременно используе>ь>ми устройствами сбора и накопления пробы), 45

Под действием отрицательной плавучести (подводного веса) балластного груза 7 пробоотборник свободно погружается в водной толще со скоростью порядка 1,2-1,5 м/с до достиже- 50 ния балластным грузом 7 дна океана.

При этом накопительный стакан 10 каждого из устройств сбора и накопления пробы установлен в положении (фиг. 1), что обеспечивает проточ- 55 ность собирающего конуса 8, исключая попадание в последний вещества в процессе погружения пробоотборника в водной толще. Положение I накопитель5 16243 потоком, а кинематическая связь между гидродинамическим крылом 12 и пакопительным стаканом 10, осуществляемая посредством Г-образного рычага I 3 со стопорным штырем I ÷ > программно взан>

5 мосвяэана с раэмыкателем 6 троса, Усилие, приложенное на свободном конце гибкой тяги (троса I6)> вычисляется по формуле !О

EP=0,5 Р,, где ЯР " усилие натжкения гибкой тяги (троса !6), PI, " разрывное усилие фиксатрра

18, размещенного между опорной рамой 1! (ее днищем 20) и накопительным стаканом 10 °

Причем, разрывное усилие фиксатора

19, размещенного между опорной рамой 20

I 1 и гидродинамическим крылом 2, определяется иэ выражения

Ь 2R, (2)

> где P - разрывное усилие фиксатора 25 между опорной рамой 1! н гидродинамическим крылом

I2>

R - максимальное гидродинамическое сопротивление крыла 12, После завершения программ» сбора пробы и изучения процессов седиментации в придонном слое океана на уровне отбора представительной пробы поступающего на дно океана вещества с судна-носителя по гидроакустическому каналу связи подается команда на срабатывание размыкателя 6 троса, который обеспечивает санкционированное отделение пробоотборника от балластного груза 7. Получив положительную ппавучесть1 пробоотбориик под действием архимедовой силы поплавкового модуля 2 начинает свободное всплытие в водной толще. При этом набегающий поток V (фиг, 2), достигающий скорости порядка 1,5 и/с, воздействует на гидродинамические крылья 12 каждого из устрой1624306

Ф стн сбора и плкопления пробы. Растворимая нстапка фиксатора 19, устлнон" ленная между опорной рамой 11 и гидрадинамическпм крылом 12, разрушает— ся одновременна с. растворимой встанкай фиксатора 18, т. е. после завершенпл установки пробоотборника на дно акелнл, Фиксатор 19 при нсплытии пробоотборникл не препятствует развороту 10 гидрадннлмического крыла 12 относитсльно аси 21 пад воздействием набеглющсго потока воды со скоростью V.

Заданное значение параметра P определяем ае иэ выражения (2), о1еспе:15 чин лет пра i:;,îc удерживание гидродинамичсского крптл l? в исходном положении н ллчлльной стадии работы пробоотборника, Последнее особенно важно н момент выноса прабоотборника за борт судна-носителя и спуска его под воду, кагдл воздействия ветра и ударов волн могут изме гать требуемое положение гндрациплмическога крыла 12 и как следствие — наложение накопительно- 25 га стлклнл 10, Таким образам> запрограммированное арлб лтын лпие фиксатора 19 на дне окелп,1 слнкцмоннранлнно освобождает гидроднплмнческае крыло 12 от его жест- 3р кой связи с опорной рамой 11. Разворот гидродинлмическаго крыла 12 относительно осн 21 приводит к аналогичному развороту Г-образного рычага

13 If ьпзаду из 3 лцепления с накопи35 тель1ым стлклном 10 стопорного штыря

14, Последнее принадит, н свою очеve:i> > к ".åðåìñ,öåíèþ накопительного стакана 10 под воздействием усилия

FP в положение I l l (фиг, 2), Таким абрлэом, осуществляются отсеклпие ото бр анпай пробы и ее з лщи-.ë н процессе подьемл пробоотборника в водной толще от размыва и засорения, что панн>шлет репрезентативность и ка- 45 честно научной информации о приданном слое океана. На поверхности океана нсплынший пробоотборпик обнаруживается с использованием поисковой системы 3, ныланлинается из воды и поднимается на борт судна-носителя, где отобранная проба поступает нл исследования н соответствующие лаборатар!!и i

3. Пробоотборник по пп. 1 и 2, о тл и чающий с я тем, что опорная рама снабжена двумя фиксаторами, выполненными из растворимых вставок, кйнематически связанных 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, а т л и ч а ю шийся тем, что опорная рама снабжена направляющими, а накопительный стакан установлен с воз можност ью продольного перемещения относительно направляющих.

5. Пробоотборник по п ° 3, о т л ич а ю щ н и с я тем, что накопительный стакан устройства сбора и накопления пробы снабжен гибкой тягой, свободный конец которой снабжен грузом.

Фар мул а изобретения

l. Пробаатборник для изучения процессов седиментацип в приданном слое океана, включающий устройство сбора и накопления пробы, поплавковый модулт и балластный груз, кинематически связанный с поплавковым ° модулем с возможностью их разделения, отличающийся тем, что, с целью повышения репрезентативности и качества отбираемых проб вещества в приданном слое океана, устройство сбора и накопления пробы снабжено гидродинамическим крылом и выполнено в виде собирающего.конуса с накопительным стаканом, кинематически соединенным с гидродинамическим крылом и установленным с воз можно ст ью продольно- гориз онт альнол го пер емещения относительно: собирающего конуса, а собирающий конус рас" положен вертикально.

2. Пробоотборник по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что собирающий конус снабжен опорной рамой и решетчвтым экраном, а гидродинамическое крыло и накопительный стакан устройства сбора и накопления пробы кинематически соединены Г-образным рычагом, который шарнирно закреплен на опорной раме.

6. Пробоотборник по пп. 1 и 3, о тл и ч а ю шийся тем, что фиксатор между гидрадинамическим крылом и опорной рамой собирающего конуса выполнен с регулируемым усилием срабатывания, 7. Пробоатборник по пп, 1, 2 и 6, отличающийся тем, что гид1624106

10 фиг. Г

Составитель К. Кушнарев

Техред М.Мо ргентал, Корректор С. П1екмар

Редактор Л. Касарда

Заказ 183 Тирах Под пи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб °, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 родинамическое крыло и накопительный стакан устройства сбора и накопления пробы кинематически связаны Г-образным рычагом с системой разделения поплавкового модуля и балластного груза про боотбор ника.