АВТОНОМНЫЙ ПРОБООТБОРНИК Российский патент 1994 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к физике и, в частности, к проведению измерений (анализа) загрязненности водных бассейнов посредством отбора проб воды и взвесей на различных глубинах.

Загрязненность воды обусловлена двумя видами инородных примесей: растворимыми веществами и нерастворимыми в воде взвесями. Для соблюдения и контроля норм экологии производится отбор проб воды в предполагаемых местах загрязнения водного бассейна, например, в районах аварии нефтетопливных танкеров, в зонах залповых аварийных сбросов очистных стоков и т. п. При этом часто необходимо произвести отбор проб воды в наиболее сжатые сроки после аварии и зафиксировать (запеленговать) место наибольшего загрязнения воды.

Как правило, зона местного загрязнения, например, в море, с течением времени под воздействием воды, ветра, течений постепенно расплывается и через некоторый период не может быть однозначно обнаружена визуально. Поэтому для индикации смещающейся зоны загрязнения могут быть использованы сигнальные буи, сбрасываемые, например, с вертолетов или самолетов. Такие буи, смещающиеся вместе с водной массой, могут быть также снабжены устройством для отбора проб воды и взвесей. Это позволяет к моменту подхода плавсредств не только запеленговать смещающую зону загрязнения воды, но и "сохранить" взятые в начальный период пробы загрязнений.

Известно устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, в котором надводный блок управления снабжен блоком контроля срабатывания крышек пробоотборника, а в погружаемом контейнере каждый пробоотборник снабжен датчиком закрытия крышки, выход которого через электрические связи соединен с входом блока цифровой индикации и первым входом блока контроля срабатывания крышек пробоотборника. Его второй вход связан с выходом блока формирования управляющих сигналов, вход которого соединен с выходом блока контроля срабатывания крышек пробоотборника. Недостатком этого устройства является необходимость использования электронных средств управления, усложняющих эти устройства.

Известен автономный пробоотборник (прототип), включающий поплавковый узел со штангой, контейнер с балластным грузом, механизм его сброса и коробчатый рабочий орган с режущим элементом. Особенностью пробоотборника является то, что с целью повышения надежности пробоотбора и репрезентативности получаемой информации, рабочий орган снабжен дополнительным механизмом, а штанга снабжена системой рычагов. Это устройство также не приспособлено для сбрасывания с авиационных средств и может использоваться для работы только в придонной области на сравнительно малых глубинах.

Целью предложения является расширение эксплуатационно-функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его сбрасывания с авиационных средств и автоматического забора проб воды и взвесей из толщи воды.

Указанная цель достигается тем, что устройству приданы конструктивные характеристики, обеспечивающие стабилизированный полет его после сбрасывания, например, с самолета и предохраняющие устройство от разрушения при ударе о водную поверхность. Автоматически раскрывающиеся механизмы устройства после его падения в воду обеспечивают в последующем проведение анализа взятых проб воды и взвесей.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства.

Герметизированный в верхней части корпус 1, снабженный упругой полой штангой 2 с хвостовиком-стабилизатором 3, включает в себя установленную в его внутренней полости подпружиненную пружиной перфорированную диафрагму 5, поджимаемую к торцам стоек 6, соосно размещенных и подпружиненных пружинами 7 в полых патрубках 8, на концах которых жестко зафиксированы упругие стержни 9, на которых закреплены сложенные матерчатые оболочки 10.

Стойки 6 последовательно соединены фалами 11 между собой и с корпусом 1, а со стороны днища устройства между сложенными матерчатыми оболочками размещены конусообразные полые емкости 12, также соединенные фалами с корпусом устройства.

С нижнего торца корпуса 1 патрубки 8 поджимаются к подвижному выпуклому днищу 13, зафиксированному с зазором со стороны нижнего торца корпуса посредством установленных в сквозных отверстиях стенок корпуса шариков 14, размещенных между внутренними скосами 15 днища 13 и внутренними проточками в профилированном поплавковом воротнике 16, подвижно установленном с внешней стороны корпуса 1.

При дальнейшем погружении устройства в воду воротник 16 под воздействием напора воды смещается вдоль стенок до упора к верхней выступающей кромке корпуса, гася энергию погружения.

После выпадения шариков 14 под воздействием пружины 4 происходит выталкивание диафрагмы 5 и нижележащих элементов устройства. При выбрасывании из внутренней полости корпуса подпружиненные стойки 6 выходят из полых патрубков 8, а стержни 9 под воздействием упругих сил разворачиваются и растягивают на растяжках до заданных размеров сложенные матерчатые оболочки 10, выполненные, например, из стеклоткани. Сквозные отверстия в диафрагме, через которые проникает вода, облегчают выбрасывание ее из корпуса.

В дальнейшем, обладая положительной плавучестью, корпус устройства всплывает к поверхности воды, а раскрытие, например, в виде зонтиков, пробозаборники взвесей и конусообразные емкости 12, "захватывая" воду, опускаются вниз и занимают заданное по глубине положение (фиг. 2).

Впоследствии обнаружение устройства обеспечивается либо визуально по ярко окрашенной поверхности хвостовика 3, возвышающегося, например, на высоте (1,5-2) м над поверхностью воды либо посредством радиолокационных наблюдений уголкового отражателя-хвостовика 3. При подходе плавсредств (либо вертолета) производится извлечение устройства из воды вместе с осевшими на волокнах стеклоткани взвесями и пробами воды в емкостях. С целью исключения интенсивного уноса при подъеме захваченной загрязненной воды емкостям придана форма усеченных конусов, у которых открытый верхний торец по диаметру, например в (3-4) раза меньше днища, а высота емкости в (4-5) раз превышает диаметр его дна.

Испытания элементов данного устройства, проведенные в бухтах г. Севастополя в 1990 г, показали, что при использовании стеклоткани наиболее эффективным для "захвата" взвесей нефти и др. примесей является материал с размером ячеек (0,2-0,4) мм. Улучшению абсорбционных свойств ткани способствовало, в частности, пропитка ее машинным маслом или рыхление ворса металлической щеткой. Устройство при волнении моря до 2-3 баллов надежно обнаруживалось визуально с расстояний до 1-1,5 км.

Использование: отбор проб воды при сбрасывании пробоотборников авиационными средствами при исследовании водоемов. Сущность изобретения: автономный пробоотборник содержит корпус, поплавковый узел со штангой, механизм сбрасывания, упругую полую штангу с хвостовиком-стабилизатором, матерчатые оболочки, закрепленные на патрубках, установленных во внутренней полости корпуса, выпуклое днище, установленное с зазором относительно нижнего торца корпуса, профилированный поплавковый воротник, подвижно установленный с внешней стороны корпуса. 2 ил.

АВТОНОМНЫЙ ПРОБООТБОРНИК, включающий копрус, поплавковый узел со штангой и механизм сбрасывания рабочих органов, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационно-функциональных возможностей путем защиты его от разрушения при сбрасывании авиационными средствами и обеспечения автоматического захвата воды и взвесей из толщи воды, корпус выполнен герметизированным в верхней части и снабжен упругой полой штангой с хвостовиком-стабилизатором, а нижняя негерметизированная полость корпуса снабжена установленными в ней полыми подпружиненными патрубками, стойками и поджимаемой к ним подпружиненной перфорированной диафрагмой, при этом стойки соосно размещены в патрубках, концы которых снабжены жестко закрепленными упругими стержнями, снабженными матерчатыми оболочками, и размещенными между ними конусообразными полыми емкостями, корпус выполнен со сквозными отверстиями, снабжен размещенными в них шариками, фагами и выпуклым днищем, установленным с зазором относительно нижнего торца корпуса, и профилированным поплавковым воротником, подвижно установленным с внешней стороны корпуса и выполненным с внутренними проточками, при этом стойки последовательно соединены между собой, емкостями и корпусом фалами.