СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОБ ДОННОГО ГРУНТА В ОКЕАНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2021 года по МПК G01N1/10 E21B49/02 

Настоящее предлагаемое изобретение относится к морской геофизике.

Известно множество способов и устройств с помощью которых получают пробы донного грунта при морских исследованиях (1-3). Все они имеют общий недостаток, который заключается в том, что в процессе подъема пробы на поверхность, ее геометрия нарушается, или она частично вымывается водой из пробоотборника. Известен способ получения пробы в морских исследованиях, заключающийся в погружении отборной трубки в дно, и закрытии ее верха крышкой, а низа гибкими пластинам (4). Устройство, реализующее получение грунта чрезвычайно сложно, работа его не надежна.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и достоверности получения проб.

Поставленная цель в способе достигается тем, что в грунт внедряют вращающуюся спираль, затем под давлением внедряют трубку, равную диаметру спирали на глубину больше на несколько сантиметров, чем внедрилась спираль, и поднимают трубку вместе со спиралью и содержимым трубки.

Поставленная цель в устройстве, содержащим раму с балластом, видеокамерой и пробоотборной трубкой, закрепленных на тросе, достигается тем, что, на раме установлено несколько трубок, в каждой из которых находится пробоотборная (ножевая) спираль, закрепленная на профильной оси, проходящей сквозь приводное устройство вращения и на верху которой находится фиксатор, с массой, определяющей усилие внедрения спирали в дно. Кроме того, каждая из трубок снабжена приводов вертикального внедрения в виде зубчатой линейки, закрепленной снаружи трубки.

Возможность практической реализации.

На чертежах фиг. 1 и фиг. 2 показано устройство для получения проб донного грунта. Оно содержит раму-1, подвешенную на тросе-2, с закрепленной на ней видеокамерой-3 и балластом-4 в виде кольца. На раме установлены, с возможностью вертикального перемещения, трубки-5 с помощью привода, состоящего из зубчатой линейки-6 (фиг. 2),закрепленной снаружи трубки-5 и приводной шестерни-7. Зубчатая линейка имеет стопор-8, ограничивающий ее перемещение по вертикали.

На фиг. 2 показано устройство пробоотборной трубки-5. Внутри трубки находится пробоотборная спираль-9, нижний конец которой заточен для облегчения проникновения в грунт. Спираль закреплена на стержне-10, имеющим квадратное сечение. Стержень скользит внутри привода вращения-11 (показан условно), передающего вращательный момент на спираль-9, и обеспечивающий внедрение спирали в грунт. На конце стержня-10 имеется фиксатор его вертикального перемещения-12, который в тоже время является грузом, определяющим усилие внедрения спирали-9 в донный грунт.

Расстояние-L между фиксатором-12 и приводом-11 должно быть равно длине спирали, а расстояние между осью шестерни привода-7 и стопором-8 должно быть на несколько сантиметров больше-L, что позволит исключить вымывание донного грунта при подъеме пробоотборника на поверхность.

Работа пробоотборника. Пробоотборник опускается за борт на кабель-троссе-2. По достижении дна, оператор с помощью видеокамеры-3 выбирает место отбора пробы, и опускает пробоотборник до касания дна. Трубки-5 поднимаются вверх (шестерни-7 без включения вертикального привода вращаются свободно), а нижние концы спиралей-9 погружаются в слой ила под действием веса фиксаторов-12. Их масса может меняться в зависимости от предполагаемой плотности осадков в месте работы. Можно усовершенствовать (один из вариантов устройства) пробоотборник, применив вместо фиксаторов магнитные сердечники с обмотками, током в которых можно регулировать усилие внедрения спиралей в дно.

После фиксации пробоотборника на месте работы, включаются приводы вращения спиралей, и они входят в осадки на глубину L (длина спирали). После внедрения спиралей в дно, включаются шестерни-7, их вращение приводит к погружению трубок в осадки на величину чуть большую (на 1-2 см), чем глубина внедрения спиралей в дно. Трубки-5 надежно отделяют содержимое между витками спирали-9 от окружающих пробу осадков. Оператор подает команду на подъем пробоотборника, и он вместе с содержимым трубок идет на поверхность.

Благодаря предлагаемым способу и конструкции пробоотборника, после подъема полученные пробы не вымываются потоками воды в процессе поднятия, и их геометрия остается не нарушенной, что повышает достоверность данных, также, как и пространственное дублирование точек взятия проб.

В целях экономии времени взятия проб, можно организовать срабатывание только одной из трубок пробоотборника в одном погружении, что позволит исследовать большую площадь дна, не тратя времени (например, при большой глубине) на спускоподъемные операции. Можно увеличить количество трубок.

Источники информации

1. Патент России №2251092.

2. – " – №2429460.

3. – " – №2669868.

4. – " – №2045753.

Изобретение относится к способу получения проб донного грунта в морских исследованиях, заключающемуся в погружении пробоотборной трубки в грунт и подъеме ее на поверхность вместе с содержимым, причем в грунт внедряют вращающуюся спираль, затем под давлением внедряют трубку, равную диаметру спирали, на глубину, большую на 1-2 см, чем внедрилась спираль, и поднимают трубку на поверхность вместе со спиралью, а также к устройству для осуществления способа получения проб донного грунта в морских исследованиях, содержащему раму на тросе с закрепленными на ней трубкой, балластом и видеокамерой, причем на раме установлено несколько трубок, в каждой из которых находится пробоотборная спираль, закрепленная на профильной оси, проходящей сквозь привод вращения, и на верху которой находится фиксатор, с массой, определяющей усилие внедрение спирали в дно. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения проб донного грунта в морских исследованиях, заключающийся в погружении пробоотборной трубки в грунт и подъеме ее на поверхность вместе с содержимым, отличающийся тем, что в грунт внедряют вращающуюся спираль, затем под давлением внедряют трубку, равную диаметру спирали, на глубину, большую на 1-2 см, чем внедрилась спираль, и поднимают трубку на поверхность вместе со спиралью.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее раму на тросе с закрепленными на ней трубкой, балластом и видеокамерой, отличающееся тем, что на раме установлено несколько трубок, в каждой из которых находится пробоотборная спираль, закрепленная на профильной оси, проходящей сквозь привод вращения, и на верху которой находится фиксатор с массой, определяющей усилие внедрения спирали в дно.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждая из трубок снабжена приводом вертикального внедрения в виде зубчатой линейки, закрепленной снаружи трубки, и шестерни привода, установленной на балласте.