Устройство для исследования донных осадков

СОЮЗ СОВЕТСНИКсоцидлистичеснРЕСПУБЛИН 19 8 4 К О 2 И 1/ОО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Киевский инженерно-строительный институт и Научно-исследовательский и проектный институт геофизических методов разведки океана(56) Авторское свидетельство СССР У 1247463, кл. Е 02 Р /00, 1984.Авторское свидетельство СССР В 1161653, кл. Е 02 П 1/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННЫХ ОСАДКОВ(57) Изобретение относится к устройствам для определения механическихсвойств донных осадков. Целью изобре-тения является повышение производительности исследования донных осадкови надежности работЫ устройства примаксимальном гидростатическом давлении. Устройство содержит полый корИзобретение относится к устройствам для определения механических свойств донных осадков и отложений.Целью изобретения является повышение производительности исследования донных осадков и надежности рабо ты устройства при максимальном гидростатическом давлении.На Фиг.1 изображен общий вид уст. ройства, на фиг,2 - развертка внут 2пус, упругий элемент в виде тонкостенного стакана с цельным наконечником в виде полусферы в его нижнейчасти и тензодатчиками, размещенными на его внутренней поверхности. Стакан установлен относительно корпуса с зазором, сообщающимся с его полостью. Полости заполнены диэлектрической жидкостью. Корпус соединен со стаканом посредством муфты, имеет в своей нижней части пригруз, а в верхней - поршень, герметично соединенный с разъемом кабеля связи. Полость поршня заполнена вулканизированной резиной и сверху закрыта шайбой, закрепленной на поршне реэьбовым соединением и жестко соединенной с трубкой, внутри которой пропущен кабель связи. Сверху на корпусе установлена крышка с центральным отверстием, соединенная резьбой с муфтой. В крышке установлен кольцевой Фильтр из пористого материала, пробка с резьбой и отверстием для трубки с кабелем связи, а также два рым-болта для подвески устройства на цепи к подводному буксируемому аппарату. 3 ил. ренней поверхности стакана с тензодатчиками; на Фиг.3 - расчетная схема работы устройства.Устройство содержит полый цилиндрический корпус 1, упругий элемент 2 в виде тонкостенного стакана, на внутренней поверхности которого установлены тензодатчики 3. Стакан в нижней части соединен резьбой с цельным наконечником 4, вьстолненным в виде полуразом,3 151133 сферы, а в верхней - посредством муфты 5, имеющей левую и правую резьбы, с корпусом 1, В корпусе 1 выполнен паз 6 под шпонку, кс пьцевая проточка 7, отверстия 8 и резвба в его нижней части для присоединения свинцового пригруза 9 с помощью переходногокольца 10.Внутри корпуса 1 установлен поршень 11, совмещенный с герметичным разъемом 12 кабеля связи. Поршень имеет центральное отверстие, кольцевые пазы для уплотнительных колец 13, внутреннюю полость, заполненную вулканизированной резиной 14 и закрытую шайбой 15, установленной на резьбе в его верхней части и жестко соединенной с трубкой 16, внутри которой пропущен кабель связи 17, Крышка 18, ус тановленная на корпусе 1 и соединенная резьбой с муфтой 5, фиксирует верхнее положение поршня 11 и одно - временно служит контрирующим элементом узла (1,2,5) устройства, В крьпн ке 18, имеющей центральное отверстие, установлен кольцевой фильтр 19 из пористого материала, пробка 20 с резьбой и отверстием для трубки 16, а также два рым-болта 21 для подвески 30 устройства на цепи 22 к подводному буксируемому аппарату. Между корпусом 1 и стаканом с наконечником 4 имеются конструктивные зазоры, равные предельным вертикальной и радиальной деформациям упругого элемента 2, Внутренняя полость устройства заполнена диэлектрической неагрессивной жидкостью 23, Тензодатчики 3 включены в четыре моста, ортогонально размещенные на диаметрально противоположных сторонах упругого элемента 2.Устройство работает следующим обСборку устройства производят последовательно снизу вверх: стакан соединяют с наконечником 4, в корпус 1 устанавливают пригруз 9, вводят корпус 1 в стакан фиксируют их взаимное положение шпонкой, в отверстия 8 пропускают провода от тенэодатчиков 3 к разъему кабеля связи, установленному внутри поршня 11. Далее заливают диэлектрическую жидкость 23, которая заполняет все полости, вытесняя из них воздух., Соединяют муфтой 5 стакан с корпусом 1, в который затем вводят поршень 11 с разь 4 4емом 12 и фиксируют его верхнее положение в корпусе крышкой 18, пропустив предварительно в ее отверстиетрубку кабеля связи.Кольцевой фильтр 19 закрепляют в крышке 18 пробкой 20,в отверстие которой может свободно перемещаться трубка кабеля связи 17,В собранном виде устройство совместно с буксируемым аппаратом погружают на исследуемом участке до соприкосновения наконечника с донным грунтом. По мере погружения наружнаявода под действием гидростатическогодавления дросселирует через фильтр 19 в полость над поршнем 11, который,перемещаясь в корпус 1, сжимает диэлектрическую жидкость 23, выравнивая давление внутри устройства. и снаружи. Длину гибкой подвески устройства к буксируемому подводному аппарату регулируют таким образом, чтобь 1наконечник периодически взаимодействовал с донным грунтом, внедряясь внего под действием собственной силы тяжести устройства. При этом упругий элемент 2 воспринимает усилие отпора донных осадков и отложений внедрению наконечника 4, преобразуя деформации усилия в сигналы, которые в функциивремени поступают по кабелю связи всхему усиления и аналого-цифрового преобразования на буксируемом подводном аппарате с последующей передачей их по кабелю связи на бортовую ЭВМ для дальнейшей обработки.При подьеме устройства на поверхность по мере уменьшения гидростатического давления поршень 11 возвращается в исходное положение под действием избыточного давления диэлектрической жидкости 23 внутри устройства, выравнивая его до атмосферного.Возможные отклонения устройства от вертикали к поверхности донного грунта вследствие воздействия гидро- динамических сил на устройство при движении судна, а также от изменениярельефа дна фиксируют с помощью тензометрической схемы, включающей поменьшей мере четыре тензомоста, параллельно запитанных от стабилизированного источника постоянного тока,После усиления напряжений токов)тензомостов, пропорциональных деформациям стенок упругого элемента 2,попарно сравнивают максимальные амплитуды напряжений токов) разбалансов тензомостов, размещенных на ди 1511334аметрально противоположных сторонах стакана. Выделяют наибольшую разность, амплитуд, например Ы=П, -П, что соответствует в масштабе Т=Т- -Тэ. Благодаря инвариантности сферической поверхности наконечника для малых углов наклона в начальный момент внедрения устройства в грунт допускается, что контакт происходит по осевой линии устройства, тогда+Тэ Т2 где Т - усилие в наиболее нагруженной стенке упругого элемента Т - то же, в наименее нагруженной стенке; Т - промежуточные значения усилий; Т - результирующее осевое усилие грунта на наконечник устройства. Уравнения моментов, действующих на устройство сил в плоскости мостов 1Й и 3 М =ИЬ, М, = -(Т,-Т ) в плоскосс 1ти мостов 2 и 4 Мо=(Ьр М= (Т 2 Т 4) где И - усилие, отклоняющее устройство в плоскости мостов 1 и 3, нормальное к оси вращения устройства; то же; в плоскости мостов 2 и 4; й - диаметр упругого элемента устройства; Ь - высота центра тяжести устройства от точки касания наконечника с грун- том.Из равенства моментов М=М и М -- М 4 находятй Й И = в (Т -Т ) Я = в (Т -Т ).2112 ЬФРезультирующее усилие, отклоняющее устройство от вертикали:Нормальное усилие отпора грунтавнедрению наконечника устройства Бпри этом Сдъ, = - и угол внедренияТустройства в ,"рунт:5 а (Т -Т) +(Т,-Т,)- агса (т +т )1 эИзмеряя усилие отпора грунта в 1 Сфункции времени Р(С) по известным зависимостям, находят ускорение торможения жесткого индентора в грунте.Последовательно интегрируя по времени сигнал ускорения индентора, находят мгновенные значения скорости и глубины внедрения устройства в грунт. По мгновенной поверхности контакта полусферического наконечника определяют мгновенные значения напряжений на площади контакта, э- фективных динамических модулей и коэффициента компрессионной вязкости грунта и по ним судят о физико-механических свойствах донных осадков 25 и отложений.Формула изобретенияУстройство для исследования донныхосадков, включающее полый корпус снаконечником, заполненный диэлектрической жидкостью, упругий элемент ввиде тонкостенного стакана с тензодатчиками, установленный с зазоромотносительно корпуса, сообщающимся 35с его полостью, и кабель связи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности исследования донных осадков и надежности работы устройства при максимальномгидростатическом давлении, стаканустройства снабжен цельным наконечником в виде полусферы, корпус снабженкрышкой с кольцевым фильтром, поршнем, герметично соединенным с разъемом кабеля связи, и пригрузом, приэтом стакан соединен с корпусом посредством муфты, пригруэ размещен внижней части корпуса, а тензодатчикиразмещены по крайней мере в четырехточках на диаметрально противоположных сторонах стакана, образуя в каждой точке полный тензометрическийт1511334 7 Составитель Н.Евстигнееведактор О,Спесивых Техред А.Кравчук Корректор Т,Палий Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро Гагарина, 101 акаэ 5868/3113 ИИПИ Государственн1130 Тираж 589о комитета по иэобре Москва, Ж, Раущ Подписноениям и открытиям при ГКНТ Сая наб., д, 4/5