Автономный пробоотборник Советский патент 1981 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к техничес КИМ средствам для взятия колонковых проб довных осадков в глубоководных акваториях и может быть использовано при проведении океанологических, океанографических и геологических разведочных работ в Мировом океане. Известны различные конструкции про боотборников для взятия подводных колонковых проб донных Осадков, представлямгаяе собой трубу с грузом, вертикально опускаемую.на тросе до дна вощоема, внедрякхцуюся в осадки и впоследствии поднимающуюся на поверхность на тросе с отобраннсй колонкой. Во избежание выпадания колонковой пробы из трубы в процессе ее подъема, труба в нижней своей части снабжена лепестковым клапаном Ш. Недостатками этих пробоотборников является низкая производительность при огфобовании дна глубоководных во доемов, связанная с необходимостью производить сматывание и наматывание многокилометрового троса бортовой ле бедкй.Работа с подобным оборудование с дрейфукадего судна не обеспечивает необходимой точности определения фак тического места отбора пробы, что снижает качество пробоотбора в целом Выполаживание троса приводит к частым его обрывам в момент.выдергивания пробоотборника лебедкой из донных осадков . известны также пробоотборники автономного типа, работа которых происходит без постоянной тросовой связи с судном-носителем. В конструкции таких пробоотборников используется система балласт-плавучесть.Автономный пробоотборник погружается на дно водоема под действием тяжести балластного груза, установленного аксиально с керноп|)иемником. По существу балластный груз представляет собой оставляемую В дониых 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 поплавкаf2. Основной недостаток автономного пробоотборника модели АП-Кальмар заключается в невозможности извлечения из обсадной керноприемника при работе на вязких и плотных осадках, особенно при попадании осадков в межтрубное пространство пробо-.

отборника и заклинивании керноприемника.

Известны автономные пробоотборники, у которых извлечение Керноприемника с керном из обсадной трубы осуществляется с-использование ракетных двигателей, которые устанавливаются в верхней части керноприемника. Причем ракетные двигатели ориентированы своими соплами вниз таким образом, что результирукщая силы тяги, развиваемой ракетшлми двигателями, направлена параллельно оси керноприемника 31

Основной недостаток указанной моели автономного пробортборника закючается в том, что при неодновреенном срабатывании ракетных двигателей возможны перекосы Лерноприемника. и,следовательно, его снятие в балластной обладной трубе, внедривейся в вязкие и плотные донные осадки.

Наиболее близким к предлагаемому является автономный пробоотборник, который, имея поплавок, керноприемник и балластную обсадную трубу, дополнительно снабжен газогенератором, 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, запускающий 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 воз можн ос т ьюгерме ти3 ации сопла-выхо да из внутренней камеры прочного корпуса газогенератора 4.

Основной недостаток указанного пробоотборника заключается в снижении . надежности его срабатывания даже при небольшом отклонении от вертикального положения внедряющейся в Дно океана балластной обсадной трубы. Последнее объясняется тем, что рабочий поршень известного автономного пробоотборника выполняет относительно короткое силовое перемещение штока и толкателя, недостаточное для эффективного извлечения керноприемника , с отобранной пробой осадков иэ бал« пастной обсадной трубы, особенно, при работе на плотных и вязких донных отложениях.

Цель изобретения - повышение надежности отбора колонковых проб осадков преимущественно при работе на плотных и вязких донных отложениях.

Указанная цель достигается тем, что труба-керноприемник в верхней

своей части снабжена траверсой, на которой размещены оси рычагов-замков с роликами, и смонтирована с возможностью соединения с контейнером для балластных грузов, а блок-фиксатор кинематически связан с опорной рамой выполненной в виде пространственного каркаса, внутри которого установлены подвижные и неподвижные блоки полиспаста, в которые запассован тро кинематически соединяющий трубу-кернприемник с центральной штангой.

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 взгшмодействия с подпятниками опорной рамы.

Подвижные и неподвижные блоки полиспаста закрепл;ены на свободных концах подвижной и неподвижной крестовин соответственно, а ролики рычагов-замков , соединены между собой стягивакицей пружиной, причем подвижная крестовина кинематически соединена с цилиндром-разобщителем, установленным с возможностью взаимодействия с р ачагами-замками.

На чертежепредставлен 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 б соединен с опорной рамой 7, выполненной в виде пространственного каркаса, имеющего в нижней части подпятники 8. Внутри onopHCrit рамы 7 имеется полиспастная система, состоящая из неподвижных блоков 9, установленных в непОдвижнОй крестовине 10, жестко соединенной через направляющую втулку 11 с опорной рамой 7. При этом через направляницую 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. Подвижнё1я 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, стягиваемыми пружиной 19. В захваты 1;илчагов-замков 18 входит нижнее кольцо 20 контейнера 21 для . балластных грузов 22. Труба-кернопр емник 17 смонтирована с возможность соединения с контейнером 21, которы в верхней части имеет опорное кольцо 23, установленное с возможностью опоры на него подпятников 8 опорной рамы 7. При этом блоки 9 и 13 размещены на свободных концах соответствуюцих крестовин 10 и 14, образуя компактную конструкцию полиспаста. Устройство работает следующим об разом. Ослабляя трос 12 полиспаста, увеличивают его длину до значения L 7) Н d, где d - диаметр блоков 9 или 13 полиспаста, Н - расстояние о нижней кромки керноприемника до грузов, взводят 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-разобщи тель 15 вводится между роликами рычагов-замков 18. При этом трубакерноприемник 17 соединяется с контейнером 21, в который уложены балластные грузы 22. Снаряженный таким образом автоном ный пробоотборник грузовой стрелой судового крана выносят за борт плавсредства-носителя и опускгиот до уровня воды, после чего срабатывает глаголь-гак судового крана и автономный пробоотборник начинает свое свободное погружение на глубину . При ударе пробоотборника о дно океана прсшсходит внедрение в донные осадки трубы-керноприемника 17, в которой формируется проба осгщков 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 получает возможность начать всплытие, увлекая ва 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 iwлиндр-разобщитель 15, после чего рычаги-замки 18 поворачиваются поддействием пружины 19 и разобщают тру бу-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, но подпятники 8, опираясь на опорное кольцо 23, препятствуют этому. Вслед стие вьиеуказанного за счет перемеще ния нижней подвижной крестовины 14 . полиспаста происходит относительное перемещение трубы-керноприемника 17 вверх и, следовательно, ее извлечение из .донных осадков с отобранной колонковой пробой. После извлечения трубы-керноприемника 17 из донных осадков автономный пробоотборник, освобожденный от балластных грузов 22, под действием силы плашучести поплавка 1 начинает всплытие на поверхность океана, где с использованием поискового устройства 3 обнаруживается, вылавливается и поднимается на борт плавсредства-носителя. Отобранная колонковая проба донных осадков извлекается из трубы-керноприемника 17 и направляется на соответствуияцие исследования. Промыштенное 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 опробуемых осадков дна океана. Формула изобретения 1. Автономный пробоотборник, включающий поплавок с центральной штангой и поисковым устройством, контейнер для балластных грузов, балластные грузы и кинематически соединенную тросом с центральной штангой трубукерноприемник, установленную с возможностью вазимодействия с поплавком посредством подпружиненных защелок блока-фиксатора, и опорную раму, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности отбора колонковых проб осадков преимущественно при работе на плотных и вязких донных отложениях, он снабжен цилиндром-разобщителем и траверсой, установленной в верхней части трубы-керноприемника, рычагами-замками с роликами. Оси которых размещены на траверсе, а блок-фиксатор кинематически с1вязан с опорной рамой, выполненной в виде пространственного каркаса с установленными внутри запассованными тросом подвижными и неподвижными блоками ;:алиспаста. 2. Пробоотборник по п.1, о т л иающнйся тем, что опорная ама, выполненная в виде пространственного каркаса, в нижней своей части выполнена с подпятниками, а контейнер для балластных грузов в верхней воей части выполнен с опорным коль