Гидростатический пробоотборник донных отложений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕ Г 1 О ДЕЛАМ И НЫЙ КОМИТЕ РЕТЕНИЙСССРРЬП"ИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) (72) (71) 6 3690265/2304,01.8430,04,85,И.Н.СахалоВсесоюзныйкий инсти Бюл,В 16в и А.В.Лукошков научно-исследоваут ресурсов Мирово тел оке (53 (56 В 2 выпона внборнштиф й н(54)(57) 1.ГИДРОСТАТИЧЕСНШ 1 ПРОБООТБОРНИК ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, содержащи колонковую трубу с герметичной крьипкой, поршень с фиксирующим устройством, соединенную с поршнем посредством фиксирующего штока спусковую пяту и лепестковый кернодержатель, о т л и ч а ю щ и й с я Я 011 256 А 51) С 01 Н .1/02//Е 21 В 49 02 тем, что, с целью улучшения качества пробы донных отложений и упро щения конструкции, спусковая пята выполнена в виде перевернутого пробоотборного стакана, выполненного с грунтозацепами ца наружной поверхности, при этом стакан снабжен вспомогательным поршнем, установленным с возможностио односторонне-. го перемещения и снабженный фиксачтором.2, Пробоотборник по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что фиксаторлнен в виде кольцевых проточекутренней поверхности пробоотого стакана и подпружиненных тов, установленных на вспомогательном поршне.3. Пробоотборник по .1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что поршень снабжен грузом.1 1532Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отбора проб донньк отложений как с борта корабля, так и в условиях ледовой станции 5Известен пробоотборник для взятия проб донньк осадков, содержащий полую трубу с размещенным внутри нее лепестковым клапаном и герметичной крышкой, а также наконечник - баш мак и поршень с фиксирующим механизмом и спусковой пятой, При ударе спусковой пяты о грунт освобождается поршень, и последний устремляется вверх, Под действием гидростатическо го и атмосферного давления пробоотборник внедряется в дно, одновременно заполняясь грунтом, По принципу действия данный пробоотборник отно- сится к установкам всасывающе-задав ливающего действияОднако известный пробоотборник дает размытую пробу, так как при срабатывании фиксатора поршня после удара спусковой пяты о дно, поршень под действием гидростатического давления поднимается вверх, всасывая в полость колонковой трубы перемешанную пробу песка и придонной воды. Отобранный образец обычно удлич 30 нен в 1,5-2 раза, а проба не сох-,. раняет ни стратиграфии отложений, ни естественного распределения полез.ного ископаемого.35Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является пробоотборник, содержащий колонковую трубу с герметичной крышкой, поршень с фиксирующим устройством, сое диненную с поршнем посредством фиксирующего штока спусковую пяту и лепестковый кернодержатель 2 .Однако наличие тормозного диска, делает неустойчивым вертикальное 45 положение пробоотборника даже принезначительных подводных течениях. Кроме того, фиксация поршня происходит с запаздыванием, что приводит к некачественному отбору проб верх него слоя грунта, Наличие тормозного диска снижает скорость спуска лробо" отборника на дно, уменьшая запас кинетической энергии, необходимой для первоначального внедрения в 55 грунт. Шток, соединяющий поршень с тормозным диском, приводит к увеличению длины пробоотборника в два раза при взятии пробы, что вызывает трудности при подъеме на борт судна, К тому же изготовление штока с кольцевым уплотнением усложняет конструкцию, повышает стоимость пробоотборника и снижает эффективность его работы вследствие дополнительных потерь на трение.Цель изобретения - .улучшение качества пробы донньк отложений и упрощение конструкции устройства.Указанная цель достигается тем, что в гидростатическом пробоотборнике донньм отложений, содержащем колонковую трубу с герметичной крышкой, поршень с фиксирующим устройством, соединенную с поршнем посредством фиксирующего штока спусковую пяту и лепестковый кернодержатель, спусковая пята выполнена в виде перевернутого пробоотборного стакана, выполненного с грунтоэацепами на наружной поверхности, при этом стакан снабжен вспомогательным поршнем, установленным с возможностью одностороннего перемещенйя и снабженный фиксатором.Кроме того, фиксатор выполнен в виде кольцевых проточек на внутренней поверхности пробоотборного стакана и подпружиненных штифтов, установленных на вспомогательном поршне, а поршень снабжен грузом.На чертеже изображен гидростатический пробоотборник донных отложений, продольный разрез.Пробоотборник содержит колонковую трубу 1 с укрепленной на верхнем торце герметичной крышкой 2 и кольцевым башмаком 3 в нижней части. Башмак 3 снабжен лепестковым кернодержателем 4. Внутри трубыс возможностью продольного перемещения установлен поршень 5 с кольцевыми манжетными уплотнениями б, перекрывающими зазор между наружной поверхностью поршня 5 и внутренней поверхностью трубы 1. Поршень 5 по оси снабжен подвижным фиксирующим штоком , поджатым сверху пружиной 8 и удерживаемый во взведенном положении фиксирующими элементами в виде . шариков 9, прижимаемых в специальную кольцевую проточку башмака 3 тарельчатьпк элементом 10 штока , Шарики 9 предназначены для удержания поршня 5 на уровне башмака 3. В нижней части шток 7 снабжен пробо35 3 1153 отборным стаканом 11 с грунтозацепами 12 на наружной поверхности. Внутри стакана 11 установлен .торшень 13 со стопорами 14, дающими ему возмож-. ность двигаться только вверх, 5 внутренняя поверхность пробоотбор-, ного стакана 11 снабжена кольцевыми проточками 15, предназначенными для фиксации поршня 13. Для предот- вращения преждевременного срабатыва О ния пробоотборника подвижной шток 7 зафиксирован в внижнем возведенном .положении пружинным гидростатическим предохранителем 16 стандартной конструкции.Самоотдающийся захват 15 (храпцы) 17 соединен с .крышкой 2 посредством серьги 18, которая также связана с несущим тросом 19 с помощью вспомогательного стропа 20, длина которого равна длине колон ковой трубы 1, Кроме того, на герметичной крышке 2 установлен обратный клапан 21, предназначенный для откачки воздуха из полости колонковой трубы перед погружением пробоотборника.Устройство работает следующим образом.После спуска пробоотборника вводу на заданной глубине под дейст- ЗОвием расчетного гидростатическогодавления срабатывает гидростатический предохранитель 16, освобождающийшток 7 поршня 5. Во время погружения на дно вертикальное положениепробоотборника обеспечено большоймассой поршня 5, расположенного в егонижней части. За счет кинетическойэнергии спуска пробоотборный стакан 11 внедряется в рыхлые осадки, 40отбирая пробу верхних слоев, Приэтом поршень 13 остается на поверх-.ности грунта, перемещаясь вдоль по верхности стакана 11. Положение поршня 13 Фиксируется по отношению к 45 пробоотборному стакану 11 стопорами14 в кольцевых проточках 15. При касании пробоотборником грунта снижается нагрузка на храпцы 17, исерьга 18 освобождается. В случае, когда сопротивление грунта превышает силу сжатия пружины 8, стакан 11 начинает толкать вверх шток 7, которыйосвобождает фиксирующие элементы 9.Под действием гидростатического дав,ления колонковая труба 1 задавливает 2564. ся в грунт относительно неподвижного поршня 5. Движению поршня 5 вверхпрепятствует внедрившийся в грунт стакан .1, который выполняет роль якоря совместно с частью пробы, заключенной в нем. Поршень 13 обеспечивает удержание пробы в стакане, таккак передаваемое через грунт гидростатическое давление не позволяетгрунту отрываться от поршня исоздать вакуум между поршнем и поверхностью грунта. При этом длинустакана 11 выбирают в зависимости отпористости грунта, например, 0,5 м длягрунта 11 категории буримости.Окончание внедрения колонковой трубы 1 вгрунт определяют по натяжению стропа 20, после чего, выбирая трос 19,пробоотборник извлекают из грунта иподнимают на поверхность. В это.время проба удерживается на колонковой трубе лепестковым кернодержателем4. На палубе с пробоотборника снимаютбашмак 3 и кернодержатель 4, затемвыдавливают пробу подачей воды черезвентиль и в надпоршневое пространство,Пробоотборник позволяет братькачественные колонки грунта 1 и П ивозможнокатегории по буримостина различных глубинах моря, Глубинаморя, на которой пробоотборник работоспособен, зависит от толщины стенки колонковой трубы и контактныхнапряжений в фиксирующих элементах 9и штоке 7. Расчеты показывают, чтомаксимальная глубина моря при опробо"ванин .составляет 1500-2000 м, Таккак поперечные габариты трубки практически равны диаметру колонковойтрубы, то появляется возможностьработы на полярных станциях со льдачерез лунки малого диаметра. Такимобразом, расширяется область применения пробоотборника. Применение предлагаемой конструкции спусковой пяты, штока и поршня повышает качество пробы донных рыхлых отложений за счет отбора верхнего придонного слоя грунта в стакан. Скорость подъема предлагаемого пробоотборника повышается в 2-3 раза за счет снижения гидродинамического сопротивления, возрастает также срок службы пробоотборника до 2 лет,каэ 2499/37 Т акад ШШ ффПатектффДр УлаПРОФ 7 д ВНИИП 1)53256 9 одпи