Самовсплывающий пробоотборник донного грунта Советский патент 1982 года по МПК G01N1/04 E21B49/02 

(54) САМОВСПЛЫВАШ1ИЙ ПРОБООТБОРНИК ДОННОГО ГРУНТА

Изобретение относится к об засти отбора проб, в частности к пробоототборникам донного грунта,, предназна ченным для океанографических исследований донных О1);1ожений морей и океанов. Известен пробоотборник донного грунта, содержащий колонковую трубу с обратным клапаном в. верхней части балластный груз и подвеску с грузовым тросом С1. Недостатками данного пробоотборника являются сложность его использования для опробования глубоководных районов морей и океанов и недост точно высокое качество отбираемых им проб. Наиболее близким к предлагаемому является самовсплываюиий пробоотборник донного грунта, содержащий колон ковую трубу с обратным клапаном в верхней части, поплавок и балластную опору с установленным на ней коакси51льно колонковой труое цилиндром,в ко торсм размещен прикрепленный к колонко вой трубе по1яаень, при этом колонковая труба пропущена через верхнее и нижнее отверстия цилиндра, подпоршневая полость крторого сообщена с окружающей средой посредством обратного клапана с временным устройством, а надпоршневая полость герметизирована и вакуумирована С2. Этот пробоотборник значительно удобнее в эксплуатации при исследовании особенно глубоководных районов морей и океанов, однако и он не обеспечивает получение проб высокого качества, так как отобранная пробоотборниками при подъеме на поверхность проба частично теряется. Цель изобретения - повышение качества отбирае «1ых проб за счетОбеспечения их надежной герметизаций в колонковой трубе. Указанная цель достигается тем, что самовсплывающий пробоотборник донного грунта, содержащий, колонковую трубу с обратным клапаном в верхней части, поплавок и балластную опору с установленным на ней коаксиально колонковой трубе цилиндром, в котором размещен прикрепленный к колонковой трубе поршень, при этом колонковая труба пропущена через верхнее и нижнее отверстия цилиндра, подпоршневая полость которого сообшена с окружающей средс й посредством обратного клапана с временным устройством, а подпоршневая полость герметизирована и вакуумирована, снабжен клапаном, расположенным у нижнего отверстия цилиндра и смонти рованным с помощью установленных вдоль наружной поверхности цилиндра тяг и соединяющей их планки на поплавке. . На фиг. 1, 2 и .3 - пробоотборник в моменты соответственно его внедре . ния в дно, отделения балластной опо ры и всплытия на поверхность, продольный разрез{ на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1. Самовсплывающий пробоотборник донного грунта состоит из колонковой трубы 1 с обратным клапаном 2 в верхней части, лепестковым клапаном 3 в нижней и поршнем 4 посредине, цилиндра 5, установленного на балластной опоре б коаксиально колонковой трубе 1, причем колонковая труба 1 пропущена через верхнее 7 и нижнее 8 отверстия Цилиндра 5, поплавка 9 и соединенного с ним посредством тяг 10 и планки 11 распо ложенного у нижнего отверстия 8 цилиндра 5 клапана 12. Колонковая труба 1 посредством тросов 13 связана с балластной опорой 6, при этом для обрезания тросов 13 в верхней части цилиндра 5 укреплены ножи 14. Внизу цилиндра 5 укреплены опорные лапы 15. Тяги 10 установлены вдоль наружной поверхности цилиндра 5, в нижней части они имеют П-образные пазы 16, в которых и установлен с возможность относительного перемещения клапан 12, причем клапан 12 подпружинен с помощью пружины 17 относительно одной из опорных лап 15 цилиндра 5. , Планка 11 вверху жестко соединяет между собой тяги 10 и крепится на поплавке 9. Обратный клапан 12 колон ковой трубы 1 установлен с возможностью относительного перемещения на тягах 10. Подпоршневая полость 18 цилиндра 5 сообщена с окружающей средой через канал 19 и обратный клапан 20, имеющий временное устройство (не показа,но), обеспечивающее срабатывание обратного клапана 20 через определен ный промежуток времени после внедрения пробоотборника в исследуемые донные отложения. Надпоршневая полость 21 цилиндра 5 герметизирована с помощью установленных в верхнем отверстии 7 цилинд ра Ц nopojHe 4 уплотнительных элемен тов 22 (аналогичные элементы установлены в нижнем отверстии 8 цилинд ра- 5) и вакуумирована. Длина тяг 10 соответствует длине колонковой трубы 1, а плсвдадь поршн 4 превышает площадь сечения колонко вой трубы 1. Пробоотборник работает следующим обра 3 ом. Приведенный в исходное положение (фиг. 1 и 4) пробоотборникСбрасывают в воду. Обладающий отрицательной плавучестью и удерживаемый поплавком 9 в вертикальном положении пробоотборник ускоряется.в воде, приобретая кинетическую энергию, достаточную для внедрения в грунт на заданную глубину колонковой трубы 1. Поступающая в колонковую трубу 1 проба грунта (керн) приподнимает обратный клапан 2 и выталкивает из трубы 1 воду в окружающую гидросферу. Через заданный промежуток времени после погружения колонковой трубы 1 по команде временного устройства срабатывает обратный клапан 20 и вода из окружающей гидросферы по каналу 19 поступает в подпоршневую полость 1В цилиндра 5. Под давлением воды цилиндр 5 смещается вниз rio направлению к балластной опоре 6, а поршень 4 вместе с колонковой трубой 1 вверх. При этом ножи 14 срезают тросы 13, отделяя балластную опору 6 от колонковой трубы 1. Далее опорные лапы 15 цилиндра 5 упираются в балластную опору б и колонковая труба извлекается из грунта. Во время извлечения колонковой трубы 1 обратный клапан 2 находится в закрытом положении, способствуя отрыву пробы грунта от массива и удержанию ее в колонковой трубе 1 (фиг. 2). При смещении поршня 4 в верхнее положение колонковая труба 1 полностью вытягивается внутрь цилиндра 5, освобождая клапан 12. Последний под действием пружины 17 перемещается в П-образных пазах 16 и перекрывает нижнее отверстие В цилиндра 5. При дальнейшем перемещении-поршня 4 обратный клапан 2 упирается в планку -11, поднимая ее, а вместе с ней тяги 10 и клапан 12, который таким образом плотно прижимается к цилиндру 5, герметично закрывая его нижнее отверстие 8 (фиг. 3) и обеспечивая надежную герметизацию отобранной пробы грунта. Пробоотборник, приобретший после сброса балластной опоры 6 положительную плавучесть, всплывает на поверхность воды. Обратный клапан 20 препятствует выходу воды из подпоршневой полости 18 цилиндра 5, благодаря чему усилие прижима клапанов 2 и 12 при подъеме пробоотборника на поверхность остается почти неизвеменным. Формула изобретения Самовсплывающий пробоотборник донного грунта, содержащий колонковую

трубу с обратным клапаном в верхней части, поплавок и балластную опору с установлеиньом на ней коаксиально колонковой трубе цилиндром, в котором размещен прикрепленный к колонковой трубе поршень, при этом колонковая труба пропущена через, верхнее и нижнее отверстия цилиндра, подпоршневая полость которого сообщена с окружающей средой посредством обратного клапана с време-нным устройством, а надпоршневая полость герметизирована и ваку т ирована, о т личающийся тем, что, с целью повышения качества отбираемых проб за счет обеспечения их надежной герметизации в колонковой трубе он снабжен клапаном, расположенным у нижнего отверстия цилиндра и смонтированным с помощью установлениых вдоль наружной поверхности цилиндра тяг и соединяющей их планки на поплавке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 714828, кл. G .01 N 11/00, 1973 (прототип).