Автономный пробоотборник

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВНДЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свид-ву (22) Заявлено 05,10.79 (21) 2823848/22-26

{53)М. Клз

С 01 М 1/10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет.ССС P оо делам изобретений и открытий (53) УДК620 115 21 (088.8) Опубликовано 30.0781. бюллетень йЯ 28

Дата опубликованияописания 30D781 (72) Авторы изобретения

Г.М.Лез гинцев, E.é. Контарь, A.Ñ. Белявский, и О.P. Мокрушев

Р (Всесоюэ ный научно-исследовательский проектный," и конструкторский институт горного дела цветеней..матаплургии

У

I (71) Заявитель (54 ) АВТОНОМНЫЙ ПРОБООТБОРНИК

Изобретение относится к техничес ким средствам для взятия колонковых проб донных осадков в глубоководных акваториях и может быть использовано при проведении океанологнческих, океанографических и геологических разведочных работ в Мировом океане.

Известны различные конструкции пробоотборников для взятия подводных колонковых проб донных осадков, представляххаие собой трубу с грузом, вертикально опускаемую,на тросе до дна водоема, внедряющуюся в осадки и впоследствии поднимакщуюся на поверхность-на тросе с отобранной колон- 15 кой. Во избежание выпадания колонко» вой пробы из трубы в процессе ее подъема, труба в нижней своей части снабжена лепестковым клапаном(11.

Недостатками этих пробоотборников 20 является низкая производительность при опробовании дна глубоководных во доемов, связанная с необходимостью производить сматывание и наматывание многокилометрового троса бортовой ле» 2 бедки.Работа с подобным оборудованием с дрейфукщего судна не обеспечивает необходимой точности определения фактического места отбора пробы, что снижает качество пробоотбора в целом. 30

Выполаживание троса приводит к частым его обрывам в момент. выдергивания пробоотборника лебедкой из донных осадков.

Известны также пробоотборники автономного типа, работа которых происходит беэ постоянной тросовой связи с судном-носителем. В конструкции таких пробоотборников используется система балласт-ппавучесть.Автономный пробоотборник погружается на дно водоема под действием тяжести балластного груза, установленного аксиально с керноп)приемником. По существу балластный груз представляет собой оставляемую в донных осадках обсадную трубу. При ударе о дно и внедрении в него пробоотборника происходит отделение керноприемника с отобранной колонкой осадков от балластной обсадной трубы и всплытие пробоотборника на поверхность океана под.действием силы плавучести его поплавка(2).

Основной недостаток автономного пробоотборника модели AII-Кальмар заключается в невозможности извлечения из обсадной трубы керноприемника при работе на вязких и плотных осадках, особенно при попадании осадков в межтрубное пространство пробо85 1164 отборника и заклинивании керноприем.ника.

Известны автономные пробоотборники, у которых извлечение керноприемника с керном иэ обсадной трубы осуществляется с-использование ракетных двигателей, которые устанавливаются 5 в верхней части керноПриемника. Причем ракетные двигатели ориентированы своими соплами вниз таким образом, что результирукщая силы тяги, разви- ваемой ракетными двигателями, направ- 10 лена параллельно оси керноприемника(®

Основной недостаток указанной модели автономного пробоотборника заключается s том что при неодновреI

15 менном срабатывании ракетных двигателей возможны перекосы керноприемника. и, следовательно, его снятие в балластной обсадной трубе, внедрившейся в вязкие и плотные донные осадки.

Наиболее близким к предлагаемому является автономный пробоотборник, который, имея поплавок, керноприемник и балластную обсадную трубу, дополнительно снабжен газогенератором, 25 совмещенным с силовым узлом, рабочий цилиндр которого соединен через траверсу и тяги с керноприемником, а рабочий поршень через шток и толкатель кинематически связан с балластной обсадной трубой и выполнен подпружиненным. При этом газогенератор совмещен с блоком предохранительнопусковых устройств, запускакщий элемент которого через трос кинематически связан с поплавком. Газогенератор и блок предохранительно-пусковых устройств смонтированы в прочных корпусах, а подпружиненный рабочий поршень силового узла снабжен профильным клапаном, установленным с возможностью герметизации сопла-выхода из внутренней камеры прочного корпуса газогенератора(4) .

Основной недостаток укаэанного пробоотборника заключается в сниже- 45 нии.надежности его срабатывания. дажепри небольшом отклонении от вертикального положения внедрякщейся в дно океана балластной обсадной трубы.

Последнее объясняется тем, что рабо- 5р чий поршень известного автономного пробоотборника выполняет относительно короткое силовое перемещение штока и толкателя, недостаточное для эффективного извлечения керноприемника

" "отобранной пробой осадков иэ бал ластной обсадной трубы, особенно, при работе иа плотных и вязких донных отложениях.

Цель изобретения †.повышение надежности отбора колонковых проб 40 осадков преимущественно при работе на плотных и вязких донных отложениях, Укаэанная цель достигается тем, что труба.-керноприемник в верхней 65 своей части снабжена траверсой, на которой размещены оси рычагов-замков с роликами, и смонтирована с воэможностью соединения с контейнером для балластных грузов, а блок-фиксатор кинематически связан с опорной рамой, выполненчой в виде пространственного каркаса, внутри которого установлены подвижные и неподвижные блоки полиспаста, в которые запассован трос, кинематически соединяющий трубу-керноприемник с центральной штангой, I

Опорная рама, выполненная в виде пространственного каркаса, в нижней своей части снабжена подпятниками, а контейнер для балластных грузов в верхней своей части снабжен опорным кольцом, установленным с возможностью взаимодействия с подпятниками опорной рамы.

Подвижные и неподвижные блоки по" лиспаста закреплены на свободных концах подвижной и неподвижной крестовин соответственно, а ролики рычагов-замков, соединены между собой стягивающей пружиной, причем подвижная крестовина кинематически соединена с цилиндром-раэобщителем, установленным с возможностью взаимодействия с рычагами-замками.

На чертеже представлен автономный пробоотборник, общий вид.

Автономный пробоотборник .включает поплавок 1, установленный на центральной штанге 2, на верху которой закреплено поисковое устройство 3 (в данном случае пассивный уголковый отражатель) . В нижней части центральной штанги 2 имеется блокфиксатор 4 с подпружиненными защелками 5 (пружины не показаны):, введенный в зацепление с цилиндрическим корпусом 6, имеющим кольцевую проточку, в которую входят подпружиненные защелки 5. Цилиндрический корпус 6 соединен с опорной рамой 7, выполненной в виде пространственного каркаса, имеющего в нижней части подпятники 8.

Внутри опорной рамы 7 имеется полиспастная система, состоящая иэ неподвижных блоков 9, установленных в неподвижной крестовине 10, жестко соединенной через направляющую втулку 11 с опорной рамой 7. При этом через направляющую втулку 11 проходит трос

12 полиспаста, запассованный в неподвижные 9 и подвижные 13 блоки, Свободный конец троса 12 прикреплен к подвижной крестовине 14, в которой установл ны подвижные блоки 13. Подвижная крестовина 14 через тягу соединена с цилиндром-разобщителем 15, тяга которого проходит через отверстие траверсы 16, соединенной с трубойкерноприемником 17. На траверсе 16 размещены оси рычагов-замков 18 с роликами, стягиваежми пружиной 19.

В захваты рычагов-замков 18 входит нижнее кольцо 20 контейнера 21 для .

8511б4

65 балластных грузов 22. Труба-керноприемник 17 смонтирована с возможностью соединения с контейнером 21, который в верхней части имеет опорное кольцо 23, установленное с возможностью опоры на него подпятников 8 опорной разы 7. При этом блоки 9 и 13 размещены на свободных концах соответствующих крестовин 10 и 14, образуя компактную конструкцию полиспаста.

Устройство работает следукщим образомм.

Ослабляя трос 12 полиспаста, увеличивают его длину до значения

4Ъ Н + d где d - диаметр блоков 9 или 13 полиспаста, — расстояние от нижней кромки керноприемника до грузов, вэводят подпружиненные защелки

5 блока-фиксатора 4. Трубу-керноприемник 17 вводят в нижнее кольцо 20 контейнера 21 до ее входа в рычагизамки 18, после чего цилиндр-разобщитель 15 вводится между роликами рычагов-замков 18. При этом трубакерноприемник 17 соединяется с контейнером 21, .в который уложены балластные грузы 22.

Снаряженный таким образом автономный пробоотборник грузовой стрелой судового крана выносят за борт плавсредства-носителя и опускают до уровня воды, после чего срабатывает глаголь-гак судового крана и автономный пробоотборник начинает свое свободное погружение на глубину, При ударе пробоотборника о днр океана происходит внедрение в донные осадки трубы-керноприемника 17, в которой формируется проба осадков в виде керна. После внедрения в донные осадки трубы-керноприемника 17 под воздействием инерции поплавка 1 происходит срабатывание (разъединение) подпружиненных защелок 5 блока-фиксатора, в результате чего поплавок 1 папучает воэможность начать всплытие, увлекая эа собой трос 12 полиспаста. При этом тяговое усилие, создаваемое поплавком 1 и передаваемое через трос 12, усиливается в число, кратное количеству подвижных блоков. При этом происходит перемещение подвижной крестовины 14 вверх, одновременно перемещается вверх ци- линдр-раэобщитель 15, после чего рычаги-замки 18 поворачиваются под— действием пружины 19 и раэобщают трубу-керноприемник 17 от нижнего кольца 20 контейнера 21. При дальнейшем всплытии поплавка 1 цилиндр-разобщитель 15 своим верхним концом упирается в траверсу 16, При этом неподвижная крестовина 10 стремится переместить опорную раму 7 книзу, ио подпятники 8, опираясь на опорное кольцо 23, препятствуют этому. Вследстие выаеуказанного эа счет перемеще-, ния нижней подвижной крестовины 14.5

t0

$0

И

40 полиспаста происходит относительное перемещение трубы-керноприемника 17 вверх.и, следовательно, ее извлечение иэ .донных осадков с отобранной колонковой пробой . После извлечения трубы-керноприемника 17 из донных осадков автономный пробоотборник, освобожденный от балластных грузов

22, под действием силы плавучести поплавка 1 начинает всплытие на поверхность океана, где с использованием поискового устройства 3 обнаружива» ется, вылавливается и поднимается на борт плавсредства-носителя. Отоб- ранная.колонковая проба донных осадков извлекается из трубы-керноприемника 17 и направляется на соответ ствующие исследования.

Промыаленное внедрение предлагаемого автономного пробоотборника позволяет по сравнению с известным повысить надежность отбора колонковых проб осадков, преимущественно при работе в глубоководных районах Мирового океана на плотных и вязких донных отложениях. Экономический эффект от внедрения донного технического решения расчету не поддается и заключается в более надежном извлечении трубы-керноприемника с отобранной колонковой пробой из опробуеьых осадков дна океана.

Формула изобретения

1. Автономный пробоотборник, включакщий поплавок с центральной штангой и поисковым устройством, контейнер для балластных грузов, балластные грузы и кинематически соединенную тросом с центральной штангой трубукерноприемник, установленную с воэможностью ваэимодействия с поплавком посредством подпружиненных защелок блока-фиксатора, и опорную раму, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности отбора колонковых проб осадков преимущественно при работе на плотных и вязких донных отложениях, он снабжен цилиндром-раэобщителем и траверсой, установленной в верхней части трубы-керноприемника, рычагами-замками с роликами, оси которых размещены на траверсе, а блок-фиксатор кинематически связан с опорной рамой, выполненной в виде пространственного каркаса с установленными внутри запассованиыми тросом подвижными и неподвижными блоками,.олиспаста.

2. Пробоотборник по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что опорная рама, выполненная в виде пространственного каркаса, в нижней своей части выполнена с подпятниками, а контейнер для балластных грузов в верхней авоей части выполнен с опорным коль85 1164

ВНИИПИ Заказ 6318/57 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

V цом, установленным с воэможностью взаимодействия с подпятниками опорной раьы.

3. Пробоотборник по п.1, о т л ич а ю Щ и и с я тем, что он снабжен подвижной и неподвижной крестовинами, при этом подвижные и неподвижные блоки полиспаста закреплены на свободных концах подвижной и неподвижной крестовин, соответственно, а ро лики рычагов-замков соединены между собой стягивающей пружиной, причем подвижная крестовина кинематически соединена с цилиндром-разобщителем, установленным с возможностью взаимо действия с рычагами-замками.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Савельев В.И. Техника морских геологических. исследований, М., "Недра", 1978,.с. 19-21, рис. 2.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2631815/26, 1978.

3. Авторское свидательство СССР по заявке 9 2725838/26, 12.02.79..

4, Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2766604/26, 10.05.79.