УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ДОННЫХ ПРОБ ГРУНТА Советский патент 1994 года по МПК E21B25/18 

Изобретение относится к технике морских геолого-разведочных работ и может быть использовано при отборе проб грунта на больших глубинах.

Целью изобретения является повышение надежности устройства в работе.

На чертеже представлено устройство для отбора донных проб грунта в разрезе, которое содержит реактивный двигатель 1 внедрения и реактивный двигатель 2 извлечения колонковой трубы 3. Последняя содержит фланец 4, удерживающий пробу, клапан 5 и отверстия 6, выполненные в верхней части колонковой трубы. Реактивный двигатель 1 внедрения включает корпус 7 с основным зарядом 8, сопловые каналы 9 с диафрагмой 10 и сменным вкладышем 11.

Стартовая камера 12 с воспламенительным составом выполнена внутри головной части 13 реактивного двигателя 1. В головной части 13 устанавливается пиропатрон 14 для инициирования воспламенительного состава, причем стартовая камера 12 отделена от камеры сгорания реактивного двигателя 1 обратным клапаном 15 и разрушаемой перегородкой 16 из мягкого металла. Обратный клапан 15 опирается со стороны камеры сгорания реактивного двигателя 1 на седло расходного отверстия 17 стартовой камеры 12 и поджимается пружиной 18, которая другим концом опирается на крышку рассекателя 19 с радиальными каналами 20.

Головная часть 13 реактивного двигателя 1 внедрения соединена с головной частью 21 реактивного двигателя 2 извлечения, который также имеет стартовую камеру 22 с воспламенительным составом, пиропатрон 23, обратный клапан 24, расходное отверстие 25, разрушаемую перегородку 26, пружину 27, рассекатель 28 с радиальными каналами 29, сопловые каналы 30, диафрагму 31, сменный вкладыш 32, основной заряд 33.

Кроме того, в корпусе реактивного двигателя 2 имеется канал 34, соединяющий его камеру сгорания с поплавковыми камерами 35, снабженными предохранительными клапанами 36, а сопловые каналы 30 имеют цилиндрический насадок 37 с окнами 38, рассекатель 39, причем цилиндрический насадок соединен соосно с колонковой трубой 3.

Для придания вертикальности всей системе при спуске на дно устройство снабжено стабилизаторами (на чертеже не показаны).

Устройство для отбора донных проб грунта работает следующим образом.

Судно, проводящее геолого-разведочные работы в океане, следует заданным курсом и содержит на борту кассету с набором автономных устройств отбора донных проб грунта. Через заданный интервал времени или расстояния отдельные устройства сбрасываются за борт. Подъем устройства осуществляют при следовании судна обратным курсом, после того как они всплывают на поверхность с отобранными пробами.

По достижении устройством морского дна срабатывает блок автоматики (на чертеже не показан) и пиропатрон 14 инициирует воспламенительный состав в стартовой камере 12. Нарастающее давление газов разрушает перегородку 16, открывает обратный клапан 15 и газообразные продукты сгорания воспламенительного состава через радиальные каналы 20 рассекателя 19 попадают в камеру сгорания реактивного двигателя 1 внедрения и выталкивают через сопловый канал 9 морскую воду, заполняющую свободное пространство камеры сгорания. Одновременно с выталкиванием воды происходит снятие защитной оболочки у заряда и воспламенение основного заряда 8 (трубчатых шашек).

Реактивная сила тяги, возникающая при высокоскоростном выбросе газообразных продуктов сгорания основного заряда 8, внедряет колонковую трубу 3 в донный грунт. При этом колонковая труба заполняется осадочными отложениями, а вода из нее выталкивается через отверстия 6.

После внедрения колонковой трубы в грунт срабатывает пиропатрон 23 и инициирует воспламенительный состав в стартовой камере 22. Нарастающее давление газообразных продуктов сгорания воспламенительного состава в стартовой камере 22 разрушает перегородку 26, открывает обратный клапан 24 и через радиальные каналы в рассекателе 28 газы попадают в камеру сгорания реактивного двигателя 2 извлечения. Вода, заполняющая пустотное пространство между трубчатыми пороховыми шашками, выталкивается из камеры сгорания, а основной заряд воспламеняется.

Газообразные продукты сгорания основного заряда 33 через диафрагму 31, сопловые каналы 30 попадают в цилиндрический насадок 37 и, разделяясь на рассекателе 39, в окна 38 выбрасываются наружу. Направленная вверх составляющая силы тяги реактивного двигателя 2 извлекает из грунта колонковую трубу. При этом клапан 5 перекрывает вход в колонковую трубу 3 и препятствует выпадению колонки отобранного грунта.

Во время горения основного заряда 33 часть газов через канал 34 поступает в поплавковые камеры 35, выполненные в виде мешков.

Предохранительные клапаны 36 поплавковых камер 35 рассчитаны на поддержание в них небольшого избыточного давления по отношению к окружающей среде, что обеспечивает заданное растяжение оболочек поплавковых камер 35. Все устройство всплывает на поверхность под действием силы Архимеда и поддерживается на плаву до прихода судна.

Марка и тип основных зарядов подбираются, исходя из условий отбора проб: глубина дна, глубина отбора пробы, тип осадков. В частности, может использоваться составной заряд, который будет создавать периодически меняющуюся силу тяги, обеспечивая вибрационное погружение колонковой трубы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ДОННЫХ ПРОБ ГРУНТА, содержащее колонковую трубу с закрепленными на ней поплавковыми камерами, корпусами реактивных двигателей внедрения и извлечения с камерами сгорания и сопловыми каналами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, корпусы реактивных двигателей внедрения и извлечения снабжены стартовыми камерами с разрушаемыми перегородками и обратными клапанами, а поплавковые камеры снабжены предохранительными клапанами, причем камеры сгорания реактивных двигателей внедрения и извлечения сообщены с внешней средой через сопловые каналы, а со стартовыми камерами через обратные клапаны и разрушаемые перегородки, поплавковые камеры сообщены с камерой сгорания реактивного двигателя извлечения и с внешней средой через предохранительные клапаны.