Гидростатический дночерпатель

(51) 4 С 01 И 1/О ОП ЭОБРЕТЕНИ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГКНТ СССР АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Воропаев А.А., Лукошков А.В.Техника и технология гелогоразведочных работ в океане. - Морская геология и геофизика, Обзор ВИЭМС, М 1983, с, 29.Авторское свидетельство СССР У 641102, кл. Е 21 С 45/00, 1979. 2(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИИ ДНОЧЕРПАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к морской геологоразведочной технике и может быть использовано для отбора проб грунта и придонной воды в глубоководных районах океана. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение скорости и надежности отбора проб придонной воды и грунта различной плотности. Дночерпатель содер жит челюсти 1, шарнирно соединенные с нижней траверсой 2 и тягами 3По1504следние шарнирно прикреплены к верхней траверсе 4, жестко соединенной с полым цилиндром 5, закрытым сверху крышкой. Сквозь отверстие пропущен шток 8, соединенный с поршнем 9, который связан штангой 10 с нижней траверсой 2. Надпоршневая полость цилиндра 5 заполнена воздухом и герметиэирована. Поршень 9 снабжен плунжером, связанным со штангой 10, ко 5444торая имеет воэможность осевого перемещения относительно нижней траверсы 2 и снабжена опорным фланцем 18.Челюсти 1 дночерпателя закрываются под действием гидростатического давления на поршень 9. Отбор скальных пород обеспечивается благодаря дополнительному прижиму челюстей к 10 грунту неуравновешенным гидростатическим давлением на крышку. 3 ил.Изобретение относится к морской геологоразведочной технике, в част - ности к дночерпателям, отбирающим пробы грунта с использованием энергии гидростатического давления воды.Целью изобретения является упрощение конструкции дночерпателя, повышение скорости и надежности отбора проб придонной воды и грунта различной плотности.На фиг. 1 показан гидростатический дночерпатель в раскрытом положении на дне, на фиг. 2 - то же, в закрытом положении после отбора пробы, на Фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1,20 Гидростатический дночерпатель включает челюсти 1, шарнирно соединенные с покней траверсой 2 и с тягами 3, шарнирно прикрепленными к верхней траверсе 4, жестко соединен ной с полым цилиндром 5, закрытым сверху крышкой 6, имеющей осевое отверстие 7, сквозь которое пропущен шток 8. Последний соединен с поршнем 9, установленным в нижней части 40 цилиндра 5 и связанным штангой 10 с нижней траверсой 2.Поршень 9 снабжен устройством фиксации, состоящим из подпружиненного пружиной 11 плунжера 12, имеющего 45 кольцевую канавку 13, Своей цилиндрической частью плунжер 12 взаимодействует с шариками 14, установленными в отверстиях 15 поршня 9 и выступающими иэ него в кольцевую канавку 16, 50 сделанную на внутренней поверхности цилиндра 5. Плунжер 12 закреплен на верхнем конце штанги 10 и центрируется в поршне 9 втулкой 17. На нижнем конце штанги 10 размещен опорный фла нец 18.В верхнем торце крышки 6 сделана расточка 19, в которой установлен соединенный со штоком 8 поршень 20 с диаметром меньшим, чем у поршня 9. Поршень 20 связан скобой 21 с тросом 22 судовой лебедки (на схеме не показана).Для отбора пробы рыхлого грунта с ненарушенной структурой на опорном фланце 18 закреплена колонковая труба 23, имеющая отверстия 24 для выхода воды, породоразрушающий наконечник 25 и керноудерживающий кла пан 26.Для отбора пробы придонной воды концентрично штанге 10 на расстоя,нии от поршня 9, не превышающем его ход, установлена пробка 27, герметично закрывающая нижнее отверстие цилиндра 5. Надпоршневая полость последнего заполнена воздухом под атмосферным давлением и герметизирована уплотнительными кольцами 28-30. Для стравливания сжатого воздуха из надпоршневой полости в гидросферу при подъеме дночерпателя предусмотрены клапаны 31,32.На цилиндре 5 в проушинах 33 закреплена тросовая петля 34, предназначенная для разгрузки дночерпателя,Гидростатическнй дночерпатель работает следующим образом.Предварительно с помощью сейсмопрофилирования определяют тип грунта на исследуемом участке дна. Если это рыхлые отложения, то дночерпатель оснащают колонковой трубой 23. Если же имеется выход на поверхность дна скальных пород, то колонковую трубу не ставят. Дночерпатель, приведенный в положение, показанное на фиг. 1, на тросе 22 опускают на дно. По мере погружения дночерпателя в глубину возрастающее гидростатическое давление, действующее на поршень 9, стремится.5 1 поднять его, а такое же давлениеУ Ф действующее на поршень 20, стремится сместить его вниз. Поскольку поршни 9 и 20 жестко связаны штоком 8, а диаметр поршня 9 больше, чем поршня 20, то результирующее усилие равно произведению гидростатического давления на разность площадей поршней 9 и 20 и направлено вверх, Под действием этого результирующего усилия шарики 14 плотно прижимаются к верхнему скосу канавки 16 и к цилиндрической поверхности плунжера 12, создавая силу трения, препятствующую . перемещению последнего. В начальный период погружения, когда гидростатическое давление невелико, пружина 11 препятствует перемещению плунжера 12 вверх, нейтрализуя лобовое сопротивление колонковой трубы 23 в воде.При ударе опорного фланца 18 о скальный грунт или при торможении колонковой трубы 23 в рыхлых осадках вес дночерпателя и его кинетическая энергия падения расходуется на смещение штанги 10 относительно нижней траверсы 2. Разность диаметров поршней 9 и 20 выбрана такой, чтобы на самых больших глубинах океана (до 10 км) вес дночерпателя был достаточен для смещения плунжера 12.После смещения плунжера 2 в крайнее верхнее положение (до упора в поршень 9) кольцевая канавка 13 совмещается с шариками 14 и последние выдавливаются иэ канавки 16 цилиндра 5 в канавку 13 плунжера 12. Поршень 9 освобождается и, перемещаясь под действием гидростатического давления вверх, тянет эа собой штангу 10 и нижнюю траверсу 2, закрывая челюсти 1.После выхода поршня 20 из рас точки 19 усилие, перемещающее штангу 10, резко возрастает и становится равным произведению гидростатического давления на разность площадей поршня 9 и штока 8. При этом возрастает и скорость смыкания челюстей. Такое же по величине усилие действует сверху на крьппку 6 и через тяги 3передается на челюсти 1, прижимаяих к грунту, причем усилие прижимаможет во много раз превьппать их вес,создавая удельное давление режущихкромок челюстей, достаточное дляразрушения не только рыхльм отложеПовьппается надежность отбора полускальньм и скальньм пород благодаря дополнительному прижиму дночерпателя к дну неуравновешенным гидростатическим давлением на цилиндр,1504544 Оиг 5 Оие. д оставитель Е. Гарбузехред А.Кравчук орректор Т, Мале кин едакто ираж 7 Заказ 5244 исное открытиям при ГКНТ СССР д, 4/5 НИИПИ Государственного комитета по иэобретени 113035, Москва, Ж, Раушскаяоиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1 Повышается информативность опробования рыхлых отложений за счет отбора колонки грунта с ненарушенной структурой.Повышается информативность опробования благодаря отбору пробы придонной воды в цилиндр, дополнительно используемый в качестве батометра отсекающего типа. Формула изобретения Гидростатический дночерпатель, включающий челюсти, шарнирно соединенные с нижней траверсой и тягами, шарнирно связанными с верхней траверсой, жестко соединенной с полым цилиндром с крышкой и осевым отверстием, сквозь которое пропущен штокпоршня, связанного с нижней траверсой, причем надпоршневая полость цилиндра заполнена воздухом и герметиэирована, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения конструкции, повышения скорости и надежности отбора проб прионной воды игрунта различной плотности, поршеньснабжен шариковым замком, штангойс опорным фланцем и колонковой трубой, а штанга снабжена пробкой, концентрично установленной на расстоянии от поршня, равном его рабочемуходу, причем штанга установлена свозможностью осевого перемещения относительно нижней траверсы.