Устройство для отбора донных проб

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499984/26 (22) 31.10,86 (46) 30.03,92. Бюл. ¹ 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов

Мирового океана и Ленинградский механический институт им. маршала Советского

Союза Д.Ф.Устинова (72) O,И.Калинин, А.B.Ëóêîøêîâ, Ю.M.Копейкин, А.Л.Лелин, Л.П.Милиневский и

В.Н.Яковлев (53) 543.053 (088.8) (56) Трута Н.У., Лучко И.А., Поплавский B.À.

Взрыв и его мирные профессии. Киев.: Наукова думка, 1982. с.101.

Авторское свидетельство СССР

N 1328721, кл. 6 01 N 1/10, Е 21 В 25/18, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ДОННЫХ

ПРОБ (57) Устройство для отбора донных проб предназначено для проведения исследований морского дна, например при поиске поИзобретение относится к средствам взятия проб грунта морского дна для различныхх исследований.

Целью изобретения является уменьшение массогабвритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора.

На фиг. 1 показано устройство для отбора донных проб, установленное на раме; на фиг. 2 — конструктивная схема устройства для отбора донных проб, На раме 1 закреплены устройства 2 для отбора донных проб, приводимые в дейстЫЛ 1723490 А1 лезных ископаемых, при прокладке под водой трубопроводов, кабелей и т,д. Целью изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора. Указанная цель достигается тем, что газогенератор выполнен в виде источника высокотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соединяющей полость силового цилиндра с окружающей средой, причем пробоотборник связан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы для прохода воды и снабжен в верхней части направляющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра соосно с ним, в стенках пробоотборника выполнены прорези вдоль образующих, причем разница. площадей внутренних сечений направляющей втулки и пробоотборника равна площади штока. 3 з.п.ф-лы, 2 ил, вие от блока 3 управления. При этом торцы пробоотборных устройств размещены на высоте h> над опорным основанием рамы 1 и, соответственно, при установке на грунт.

Устройство 2 для 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. связан через шарнир 7 и опорный узел 8 с пробоотборником 9, имеющим направляющую втулку 10Ä размещенную соосно с пробоотборникем - 9 снаружи корпуса цилиндра 4.

1723490

Наличие направляющей втулки 10 позволяет уменьшить диаметр штока 5 при обеспечении требуемой жесткости и устойчивости, что дает возможность существенно сократить рабочий объем и массу заряда, т.е. массогабаритные параметры устройства, Разница площадей внутренних сечений направляющей втулки 10 и пробоотборника

9 равна площади штока 5, что позволяет полностью исключить вытеснение воды, находящейся внутри пробоотборника, вследствие выдвижения штока и, таким образом, уменьшить гидродинамическое сопротивление.

Опорный узел 8, связывающий 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 прострз"ство при извлечении пробоотборника

9., В верхней части. цилиндра 4 установлен газогенератор 12 с пороховым зарядом 13 с герметизирующей прокладкой 14 и пиросвечой 15. На стенке корпуса цилиндра 4 установлен дроссель 16, связанный с окружающей средой через прорывную мембрану 17.

В начальном положении втулка 10 пробоотборника 9 связана разрывными стопорными элемента 18 с корпусом цилиндра 4, обеспечивающим начало движения пробоотборника 9 при достижении расчетного давления и ударное действием пробоотборника 9 на грунт. На раме 1 установлено деформируемое кольцо 19, взаимодействующее с уступом втулки 10 в конце хода пробоотборника 9, обеспечивая его торможение, . Устройство для отбора донных проб работает следующим образом.

На раме 1 устанавливаются устройства

2 для отбора донных проб и блок 3 управления. Устройства 2 для отбора донных проб размещены на раме 1 с зазором по относительно нижней поверхности рамы 1. Рама 1 с устройствами 2 опускается с надводного корабля на грунт в исследуемом районе.

Устройство для отбора донных проб является автономным и срабатывает после подачи электрического сигнала с блока 3 управления на пиросвечу 15, которая обеспечивает воспламенение заряда 13 в камере .газогенератора 12. Под действием пороховых газов прорывается прокладка 14 и газы заполняют рабочий объем силового цилиндра 4. При возрастании давления до расчетной величины разрываются стопорные элементы 18 и под действием избыточного давления шток 5 выдвигается из слового цилиндра 4, Одновременно шток 5 через шарнир 7 и опорный узел 8 перемещает пробоотборник 9 с направляющей втулкой 10. На пути h пробоотборник разгоняется, обеспечивая ударное действие

«а грунт. Разница площадей внутренних сечений направляющей втулки 10 и пробоот1

10 борника 9 равна площади штока 5, что обеспечивает перемещение пробоотборника 9 относительно объема воды внутри между днищем силового цилиндра 4 и грунтом

15 без ее вытеснения из объема пробоотборника при выдвижении в объем штока 5 и таким образом позволяет уменьшить гидросопротивление перемещению штока 5 и пробоот20 борника 9. Наличие втулки 10 и свободный проход воды через опорный узел,8 исключает и необходимость вытеснения воды из пробоотборника.9 во время отбора пробы, что снижает сопротивление вхождению об25 разца, связанное с упругими свойствами находящейся внутри пробоотборника 9 воды.

Использование штока 5 минимального диаметра и опорного узла 8 с минимальным гидродинамическим сопротивлением позволяет соответственно уменьшить объем

30 силового цилиндра 4, вес заряда 13, т.е. массогабаритные параметры устройства для отбора донных проб. В конце хода пробоотборника уступ на направляющей втулке

10 взаимодействует с кольцом 19, которое, деформируясь, обеспечивает "безударное" зи, позволяющие за счет упругих деформа.ций удерживать грунт внутри пробоотборника (типа цангового зажима).

В процессе заполнения пороховыми газами силового цилиндра 4 при некотором избыточном давлении прорывается мембрана 17 и часть газа стравливается в окружающую среду через дроссельное отверстие 16.

Поскольку время внедрения пробоотборника 9 в грунт обеспечивается достаточно малым, т.е. не более сотых долей секунды, то количество газа, стравливаемое через дроссельное отверстие в течение рабочего цикла незначительно и компенсируется дополни45

55 тельной массой заряда.

После окончания рабочего цикла и внедрения пробоотборника 9 в грунт газы из силового цилиндра 4 продолжают стравливаться до выравнивания давления в цилиндре 4 с давлением окружающей среды. торможение пробоотборника и "исключение" удара уступа б штока 5 о. днище силового цилиндра 4. В стенках пробоотборника

40 9 вдоль его образующих выполнены проре1723490

Поскольку температура пороховых газов высока (до 3000 К), то после стравливания газы в силовом цилиндре 4 охлаждаются, давление продолжает падать и становится меньше гидростатического. 5

При уменьшении в силовом цилиндре 4 давления до величины ниже гидростэтического в рабочий объем втекает некоторое количество воды и давление резко снижается. Количество воды, втекаемой в полость 10 цилиндра 4 в процессе извлечения пробоотборника из грунта, и его возврат в исходное положение: регламентируется диаметром дросселя 16.

Под действием перепада гидростатиче- 15 ского давления шток 5 вдвигается обратно внутрь цилиндра 4, извлекая при этом пробоотборник 9 вместе с пробой из грунта.

При извлечении пробоотборника 9 вместе с, пробой из грунта по прорезям 11, выпол-, 20 ненным вдоль его направляющих. происхо-.. дит частичная подача воды в забойное пространство, кроме того, часть воды поступает в забойное пространство по трещинам в грунте, образующимся при внедрении 25 пробоотборника 9. Время извлечения пробоотборника 9 существенно больше (деся-тые доли секунды), чем время внедрения (сотые доли секунды), что обеспечивается . диаметром дросселя 16 для стравливания 30 газа.

Пробоотборник 9 возвращается в исходное положение. Прорези в стенках пробоотборника 9 образуют зажим типа цангового, обеспечивающий удержание 35 пробы в пробоотборнике 9 при его подьеме на поверхность. Далее рама 1 переставляется и блоком 3 управления включается следующий пробоотборник.

Значительное снижение массогабарит- 40 ных параметров устройства и упрощение его конструкции также обеспечивает существенное снижение массы порохового заряда, упрощает эксплуатацию устройства, транспортировку и хранение зарядов.

Формула изобретения

1. Устройство для отбора донных проб, содержащее раму, пробоотборник и механизм для его перемещения в виде силового цилиндра со штоком, снабженный приводным газогенератором с блоком управления, отличающееся тем,что,сцелью уменьшения массогабаритных характеристик, упрощения конструкции и повышения эффективности пробоотбора, устройство снабжено опорным узлом, соединенным с пробоотборником, и штоком, направляющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра, газогенератор выполнен в виде источника высотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соединяющей полость цил и ндрэ с ок ружа ющей средой, и ричем пробоотборник связан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы для прохода воды, а в стенках пробоотборника выполнены прорези вдоль образующих.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что разница площадей внутренних сечений направляющей втулки и пробоотборника равна площади штока.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что опорный узел, связывающий шток и пробоотборник, выполнен из элементов обтекаемой формы с минимальным гидродинамическим сопротивлением, например пластин, установленных вертикально.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что на конце направляющей втулки выполнен уступ, а на раме соосно с втулкой установлено деформируемое кольцо.

Составитель К.Кушнарев

Редактор Т.Лазофенко Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор 8. Гирняк

Заказ 1061 Тираж .Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и отКрытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101