Пробоотборник для изучения процессов седиментации в придонном слое океана Советский патент 1991 года по МПК G01N1/10 

/////у/Ж//////////

ластный груз 7, кинематически связанный с поплавковым модулем 2 с возможностью их санкционированного разделения. Устройство сбора и накопления пробы снабжено гидродинамическим крылом 12 и выполнено в виде собирающе- го конуса 8 с накопительным стаканом

10, который кинематически связан с гидродинамическим крылом 12 и установлен с возможностью продольно-горизонтального перемещения относительно собирающего конуса 8, а собирающий конус расположен вертикально, 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к приборам и оборудованию для отбора проб вещества в глубоководных районах океана и может быть использовано при проведении геологических исследований. Цель изобретения - повышение репрезентативности и качества отбираемых проб вещества в придонном слое океана. Пробоотборник содержит устройство сбора и накопления пробы, пространственную раму 1, поплавковый модуль 2 и бал

Изобретение относится к приборам и оборудованию для отбора проб вещест ва в глубоководных районах океана и может быть использовано при иэуче- нии придонного слоя и контактной зоны вода - дно океана, Особый интерес представляет применение пробоотборника при излучении процессов седиментации в придонном слое океана, а также при проведении глубоководных геологических исследований и наблюдений.

Цель изобретения - повышение репрезентативности и качества отбираемых проб вещества в придонном слое океана.

На фиг. 1 представлен пробоотборник для изучения процессов седиментации в придонном слое океана в момент отбора пробы, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг, 1.

Пробоотборник для изучения процессов седиментации в придонном слое океана включает пространственную раму 1, на которой закреплен поплавковый модуль 2 с системами поиска и обнаружения пробоотборника в океане, радио- и световым проблесковым маяком 3. Указанные системы преимущественно крепятся в верхней части поплавкового модуля 2. В нижней части пространственной рамы 1 посредством вертлюга 4 закреплен отрезок троса (буйреп) 5, который посредством размыкателя 6 троса, например гидроакустического типа, соединен с балластным грузом 7,

Таким образом, балластный груз 7 кинематически связан с поплавковым модулем 2 пробоотборника с возможностью их санкционированного разделения посредством размыкателя 6 троса. Непосредственно рабочий орган пробоотборника представляет собой устройство сбора и накопления пробы, состоящее из собирающего конуса 8, ориентированного вертикально линией его продольной оси. Верхняя (широкая) часть со15

20

25

30

35

40

45

50

55

бирающего конуса 8 перекрыта решетчатым экраном 9. Также в состав устройства сбора и накопления пробы входят накопительный стакан 10 и опорная рама 11.

Дополнительно устройство сбора и накопления пробы снабжено гидродинамическим крылом 1 2, совмещенным с Г-образным рычагом 13, который шарнирно закреплен на указанной опорной раме 11. На своем свободном конце Г-образный рычаг 13 имеет стопорный штырь 14, посредством которого осуществляется кинематическая связь между гидродинамическим крылом 12 и накопительным стаканом 10. Особенностью пробоотборника также является наличие рабочего груза 15, соединенного гибкой тягой, например, отрезком троса 16, с накопительным стаканом 10, Рабочий груз 15 используется для натяжения троса 16, Нижняя часть опорной рамы 11 (ее днище) снабжена направляющими 17, которые выполнены с возможностью санкционированного перемещения относительно них накопительного стакана 10.

Дополнительно опорная рама 11 снабжена по меньшей мере двумя фиксаторами, выполненными, например, из растворимых вставок, которые кинематически связаны с накопительным стаканом 10 и гидродинамическим крылом 12, Фиксатор 18 установлен между опорной рамой 11 и накопительным стаканом 10, а фиксатор 19 установлен между опорной мой 11 и гидродинамическим крылом 12. Опорная рама I1 выполнена со сквозным отверстием в своем днище 20 if сквозное отверстие позицией не обозначено) , которое соосно с собирающим конусом 8. На указанном днище 20 на оси 21 шарнирно закреплен Г-образный рычаг I3 гидродинамического крыла 12,

Гидродинамическое крыло 12 функционально взаимодействует с набегающим

потоком, а кинематическая связь между гидродинамическим крылом 12 н накопительным стаканом 10, осуществляемая посредством Г-обраэного рычага 13 со стопорным штырем 14, программно взаимосвязана с размыкателем 6 троса, Усилие, приложенное на свободном конце гибкой тяги (троса 16), вычисляется по формуле

,5 Р ,(1)

где ЈР усилие натяжения гибкой тя- ги (троса 16),

разрывное усилие фиксатора 18, размещенного между опорной рамой II (ее днищем 20) и накопительным стаканом 10 Причем, разрывное усилие фиксатора 19, размещенного между опорной рамой II и гидродинамическим крылом 12, опV

ределяется из выражения /

Рр 2R,

е Р,

25

R разрывное усилие фиксатора между опорной рамой 1 н гидродинамическим крылом 12;

максимальное гидродинамическое сопротивление крыла 12. 30

15

Пробоотборник для изучения процессов седиментации в придонном слое океана работает следуюцим образом.

В снаряженном состоянии пробоотборник выносится за борт судна-носителя (не показано) и освобождается от судового грузоподъемного устройства. При этом пробоотборник может быть оснащен несколькими устройствами сбора и накопления пробы, смонтированными на его пространственной раме 1 (на фиг. 1 показан пробоотборник с двумя одновременно используемыми устройствами сбора и накопления пробы).

Под действием отрицательной плавучести (подводного веса) балластного груза 7 пробоотборник свободно погружается в водной толще со скоростью порядка 1,2-1,5 м/с до достижения балластным грузом 7 дна океана. При этом накопительный стакан 10 каждого из устройств сбора и накопления пробы установлен в положении I (фиг. 1), что обеспечивает проточ- ность собирающего конуса 8, исключая попадание в последний вещества в процессе погружения пробоотборника в i водной толще. Положение I накопитель

10

20

25

30

ных стаканов 10 сохраняется также на дне океана до момента полного оседания и сноса придонным течением облака взвеси, поднятой со дна океана в результате удара балластного груза 7 о донные осадки. Таким образом полностью исключается засорение отбираемой в последствии пробы посторонними включениями, что повышает качество отбираемой пробы и репрезентативность получаемой научной информации.

По истечении заданного времени 15 (обычно 12 ч) срабатывает фиксатор 18, растворимая вставка которого, разрушаясь, освобождает накопительный ста- к;ш 10, который под действием усилия ЈР перемещается в положение I I (фиг, 2) . В таком положении накопительный стакан 10 каждого из устройств сбора и накопления пробы пробоотборника находится в течение всей последующей донной постановки (фиг. l). Частицы твердого материала, оседающие в водной толще и достигающие дна океана, попадают в собирающий конус 8 устройств сбора и накопления пробы, скользят по его стенкам и оседают в накопительных стенках.

При наличии значительных придонных течений частицы твердого материала могут вымываться из собирающих конусов 8 в результате образования вихревых потоков, что снижает качество отбираемой пробы. Чтобы избежать этого в конструкции устройства сбора и накопления пробы используется решетчатый экран 9, которым перекрыта верхняя (широкая) часть каждого из собирающих конусов 8.

После завершения программ сбора пробы и изучения процессов седиментации в придонном слое океана на уровне 45 отбора представительной пробы поступающего на дно океана вещества с судна-носителя по гидроакустическому каналу связи подается команда на срабатывание размыкателя 6 троса, который обеспечивает санкционированное отделение пробоотборника от балластного груза 7. Получив положительную плавучесть} пробоотборник под действием архимедовой силы поплавкового модуля 2 начинает свободное всплытие в водной толще. При этом набегающий поток V (фиг. 2), достигающий скорости порядка 1,5 м/с, воздействует на гидродинамические крылья 12 каждого из устрой35

40

50

55

сти сбора и накопления пробы. Растворимая вставка фиксатора 19, установленная между опорной рамой 11 и гидродинамическим крылом 12, разрушается одновременно с. растворимой вставкой фиксатора 18, т.е. после заверше- Ш1Я установки пробоотборника на дно океана. Фиксатор 19 при всплытии пробоотборника не препятствует развороту гидродинамического крыла 12 относительно оси 21 под воздействием набегающего потока воды со скоростью V.

Заданное значение параметра Р„ , определяемое из выражения (2) , ooecne чип пет прочкоеудерживание гидродинамического крьпл 12 в исходном положении в начальной стадии работы пробоотборника, Последнее особенно важно в момент иыпоса пробоотборника за борт суд на1-но си т ел я и спуска его под воду, когда гоэдействия ветра и ударов волн могут изменить требуемое положеше гидродинамического крыла 12 и как следствие - положение накопительного стакана 10,

Таким образом, запрограммированное срабатывание фиксатора 19 на дне океана санкционирование освобождает гидродинамическое крыло 12 от его жесткой связи с опорной рамой 11, Разворот гидродинамического крыла 12 относительно оси 21 приводит к аналогичному развороту Г-образного рычага 13 и выводу из зацепления с накопительным стаканом 10 стопорного штыря 14, Последнее приводит, в свою очередь, к перемещению накопительного стакана 10 под воздействием усилия ЈР в положение III (фиг. 2).

Таким образом, осуществляются отсекание отобранной пробы и ее защита в процессе подъема пробоотборника в водной толще от размыва и засорения что повышает репрезентативность и качество научной информации о придонном слое океана. На поверхности океана всплывший пробоотборник обнаруживается с использованием поисковой систс мл 3, вылавливается из воды и поднимается на борт судна-носителя, где отобранная проба поступает на

D соответствующие лабора

исследования тории.

Формула изобретения

I. Пробоотборник для изучения процессов седиментации в придонн ом

10

0

5

jtj

0

5

0

5

0

5

слое океана, включающий устройство сбора и накопления пробы, поплавковый модуль и балластный груз, кинематически связанный с поплавковым модулем с возможностью их разделения, отличающийся тем, что, с целью повышения репрезентатив-. ности и качества отбираемых проб вещества в придонном слое океана, устройство сбора и накопления пробы снабжено гидродинамическим крылом и выполнено в виде собирающего конуса с накопительным стаканом, кинематически соединенным с гидродинамическим крылом и установленным с возможностью продольно-горизонт ально- го перемещения относительно.1 собирающего конуса, а собирающий конус расположен вертикально,

I

ным рычагом с системой разделения поплавкового модуля и балластного груза пробоотборника.

Фиг. 2