Способ отбора проб грунта дна водного бассейна

 

Изобретение относится к способам отбора проб грунта водного бассейна. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет использования в условиях сложнопостроенных геологических структур. Способ реализуется посредством следующей последовательности операций. Предварительно определяют скорость погружения V<SB POS="POST">п</SB> автономного донного пробоотборника (АДП), судно-носитель выводят в наперед заданную акваторию Мирового океана, в точке M<SB POS="POST">п</SB> производят посылку пробоотборника при определении координат этой точки X<SB POS="POST">п</SB>, Y<SB POS="POST">п</SB>, судно-носитель переводят в режим наблюдения за водной поверхностью на предмет обнаружения всплывшего АДП. При этом АДП в автономном режиме совершает погружение в водной толще, пробоотбор грунта дна водного бассейна и всплытие на водную поверхность, с судна-носителя засекают координаты всплывшего АДП X<SB POS="POST">в</SB>, Y<SB POS="POST">в</SB>, АДП поднимают на борт судна-носителя, определяют скорость всплытия V<SB POS="POST">В</SB> АДП, определяют координаты пробоотбора X<SB POS="POST">пр</SB> = X<SB POS="POST">п</SB>V<SB POS="POST">п</SB> + X<SB POS="POST">в</SB>V<SB POS="POST">в</SB>/V<SB POS="POST">п</SB> + V<SB POS="POST">в</SB>, Y<SB POS="POST">пр</SB> = Y<SB POS="POST">п</SB>V<SB POS="POST">п</SB> + Y<SB POS="POST">в</SB>V<SB POS="POST">в</SB>/V<SB POS="POST">п</SB> + V<SB POS="POST">в</SB>. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s G 01 N 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,© о !

Ос ! и !

> (21) 4694692/26 (22) 25.05.89 (46) 07.07.91, Бюл.%25 (71) Институтокеанологии им. П,П.Ширшова (72) Е.А.Контарь и Б.Н,Шеин (53) 553.053 (088.8) (56) Лукошков А,В. Техника исследования морского дна. Л.: Судостроение, 1984.

Контарь Е,А. Самовспл ы вающие системы для геолого-геофизических исследований океана. — M.: Наука, 1984, с. 66 — 69. (54) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ГРУНТА ДНА

ВОДНОГО БАССЕЙНА (57) Изобретение относится к способам отбора проб грунта водного бассейна. Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет использования в условиях сложноп острое н н ых геологических структур, Способ реализуется посредИзобретение относится к способам отбора проб грунта дна водного бассейна.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей способа за счет использования в условиях сложно построенных геологоразведочных структур дна водного бассейна, На чертеже представлена система координат 0XYZ и расположенные относительно нее точки пробоотборника Опр и ее проекция Мпр.

Сущность изобретения заключается в том, что (как будет показано ниже) проекция

Мпр на поверхность водного бассейна точки пробоотбора Опр лежит на прямой, соединеняющей точки посылки Мп и всплытия Мв пробоотборника, При этом длины отрезков

„„KU„„1661617 А1 ством следующей последовательности операций, Предварительно определяют скорость погружения Ч автономного донного пробоотборника (АДП), судно-носитель выводят в наперед заданную акваторию MupoBofo океана, в точке Мп производят посылку пробоотборника при определении координат этой точки Xn, Yn, судно-носитель переводят в режим наблюдения за водной поверхностью на предмет обнаружения всплывшего АДП. При этом АДП в автономном режиме совершает,погружение в водной толще, пробоотбор грунта дна водного бассейна и всплытие на водную поверхность, с судна-носителя засекают координаты всплывшего АДП Xs, Ys, АДП поднимают на борт судна-носителя, определяют скорость всплытия Vв АДП. определяЮт КООРДИНатЫ BPOGOOTDOPa Хпр = XnVn +

+ХвЧвИп+ Vs, Ynp = YnVn + YaVs/Vn+ Vs.

МпМпр и МпрМв относятся друг к другу обратно пропорционально отношению скоростей погружения и всплытия. Использование указанного факта позволяет резко повысить точность определения координат точки пробоотбора, что обуславливает возможность использования предлагаемого способа в случае сложнопостроенных геологических структур дна водного бассейна.

Определяют горизонтальные координаты точки пробоотбора, исходя из зависимости; (Хпр - Хп)Чп = (Xa - Xnp)Vs, Vn(Ynp - Yn) = (Ya - Ynp) Vs, (1) где Xn, Yn. Xnp, Ynp, Xs, Ys -- горизонтальные декартовые координаты точек посылки

1661617 борника вдоль оси ОХ при его всплытия составляет:

SnX Ув

SeX Vn

SnX Ve

ЗвУ Vn тп) = —.

)1) Vn

b Snx) = — Vx);

Ь)

Vn

ЛЗпу) = — Vy), ))

Sny ап = arcing

- пх

Производя аналогичные выкладки для всплывающего пробоотборника, получаем, что суммарные угол сноса пробоотборника при его всплытии а в = ап, т.е. проекция

Мпр точки пробоотбора Опр на поверхность водного бассейна лежит на прямой, соединяющей точки посылки Мп и всплытия Мв пробоотборника. При этом отношение Snx к суммарной компоненте Sex сноса Rp0600TХоп + ХвУв .

V. +V

YnVn + YeVe

V. +V, пробоотборника, пробоотбора и всплытия пробоотборника;

Vn u Ve — скорости погружения и всплытия пробоотборника.

При глубине бассейна 6 км процесс про- 5 боотбора вместе со спуском и подъемом пробоотборника длится не более 2 — 4 ч. За это время скорость течения практически ос, тается без изменений. Для определенно, сти зададимся Я-слойной моделью 10 водного бассейна, каждый j-й слой которого мощностью hj- постоянные горизонтальные составляющие Vx) и Vy) океанического течения.

При погружении со скоростью Vn пробо- 15 отборник преодолевает j-й слой за время

За это время пробоотборник сносится течением вдоль соответствующих осей на расстояния откуда суммарные значения компонент сноса составляют

Snx = —," Ьфх),!

Уп) =1

Sny = —, )1) УУ), ) 1

40 суммарный угол сноса пробоотборника при погружении его на дно составит:

= arctg ((h) Vy))!(,", h; Чх))) что эквивалентно записи, приведенной в формуле. Аналогично получаем:

В реальных условиях расстояние между точками посылки пробоотборника и его всплытия не превышает 2 — 4 км. Это позволяет даже в зоне расположения синоптического вихря, когда вектор скорости приповерхностных слоев водной толщи меняется как по амплитуде, так и по направлению в зависимости от координаты, иметь погрешность определения координат точки пробоотборника не более 50 — 100 м, что вполне достаточно для решения большинства геологоразведочных задач.

Для использования зависимостей (1) необходимым является определение входящих в нее параметров Vn, Ve, Х, Yn, Xe и Уе, При этом Ve зависит от массы и плотности пробы грунта и может быть определена только после подьема пробоотборника.

Способ реализуется посредством следующей последовательности операций.

Предварительно определяют скорость погружения Vn автономного донного пробоотборника. Судно-носитель выводят в наперед заданную акваторию Мирового океана. В. точке Мп производят посылку пробоотборника при определении координат этой посылки Хп.Уп. Судно-носитель переводят в режим наблюдения за водной поверхностью на предмет обнаружения всплывшего пробоотборника. При этом пробоотборник в автономном режиме совершает погружение в водной толще, пробоотбор грунта дна водного бассейна и всплытие на водную поверхность. С судна-носителя засекают координаты всплывшего пробоотборника Хв, Y . Пробоотборник поднимают на борт судна-носителя. Определяют скорость всплытия Ve пробоотборника, Определяют координаты пробоотбора:

1661617

ОпреДеление скорости прогружения проводят на мелководье посредством построения графика зависимости скорости погружения Чп пробоотборника от его подводного веса или подводного веса балласта.

Для этого, например. к верху пробоотборника прикрепляют конец троса, который с незначительным натягом вытравливают при посылке пробоотборника при переборе подводного веса балласта Рбк. При этом 10 секундомером измеряют время вытравливания Т центрального участка троса (ограниченного метками) заданной длины L, после чего строят график, определяют точки

Vny, = /Т(Рйк) графика Чп = Vn (P6). при по- 15 сылке пробоотборника, задаваясь подводным весом балласта Рб, по указанному графику on редел я ют V .

После всплытия пробоотборника измеряют массу m и объем V отобранной пробы 20 грунта, после чего определяют подводный вес этой пробы по формуле

Pпр = mg +Vg, 25 где g — ускорение силы тяжести; р в — плотность воды.

После этого по графику Чв(Рпр), который может быть получен, например, аналогично графику \/и (Рй), находят искомую скорость 30 всплытия Чв пробоотборника.

Способ отбора проб грунта дна водного бассейна позволяет по сравнению с прототипом получать достаточно достоверную информацию о местоположении точек от- 35 бора указанных проб, что в отличие от прототипа позволяет использовать автономные пробоотборники в условиях сложно построенных геологических структур на дне водного бассейна. 40

Наиболее целесообразным является при этом посылка на дно с судна-носителя площадной системы из нескольких автономных пробоотборников, например, через равные расстояния между точками указанных посылок. Эти расстояния и число посылаемых автономных пробоотборников выбираются, соответственно, из условия достаточно точного попадания хотя бы одним из пробоотборников в наперед заданную область исследования.

Формула изобретения

Способ отбора проб грунта дна водного бассейна, заключающийся в посылке с судна-носителя на дно автономного донного пробоотборника с последующей выборкой

его на борт судна-носителя после всплытия, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных качеств за счет возможности использования в условиях сложно построенных геологических структур, предварительно измеряют скорость погружения автономного донного пробоотборника, при посылке пробоотборника с судна-носителя определяют координаты места посылки, а после всплытия пробоотборника определяют координаты точки его всплытия и скорость всплытия, на основе чего определяют координаты пробоотбора, исходя из соотношений

Хп /и + Хв /в

V. +V

YnVn + в /и

Vï + /в где Хпр, Упр — координаты пробоотборника;

Х, Уп — координаты посылки;

Хв, Y> — координаты всплытия;

Vп — скорость погружения пробоотборника;

V — скорость всплытия пробоотборника.

1661 617

Составитель Л, Нечипоренко

Редактор Н. Гунько Техред ММоргентал Корректор С. Черни

Заказ 2117 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп, Гагарина, 101