Устройство для отбора донных проб

(5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А 8 ТОРСКОМУ СВИ ЛЬ ТВ а 2 для дейстГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут геологии и минеральных ресурсовМирового океана и Ленинградский механический институт им. маршала СоветскогоСоюза Д.Ф,Устинова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ДОННЫХПРОБ(57) Устройство для отбора донных пробпредназначено для проведения исследований морского дна, например при поиске поИзобретение относится к средствам взятия проб грунта морского дна для различных исследований,Целью изобретения является уменьшение массогабвритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора,На фиг. 1 показано устройство для отбора донных проб, установленное на раме; на фиг. 2 - конструктивная схема устройства для отбора донных проб,На раме 1 закреплены устройств отбора донных проб, приводимые в лезных ископаемых, при прокладке под водой трубопроводов, кабелей и т,д, Целью изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик, упрощение конструкции и повышение эффективности пробоотбора. Указанная цель достигается тем, что газогенератор выполнен в виде источника высокотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соединяющей полость силового цилиндра с окружающей средой, причем пробоотборник связан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы для прохода воды и снабжен в верхней части направляющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра соосно с ним, в стенках пробоот- Б борника выполнены прорези вдоль образующих, причем разница. площадей внутренних сечений направляющей втулки С и пробоотборника равна площади штока, 3 з,п.ф-лы, 2 ил,вие от блока 3 управления. При этом торцы пробоотборных устройств размещены на высоте по над опорным основанием рамы 1 и, соответственно, при установке на грунт,Устройство 2 для отбора донных проб состоит из силового цилиндра 4, внутри которого размещен шток 5, имеющий на конце внутри цилиндра уступ 6. Второй наружный конец штока 5, связан через шарнир 7 и опорный узел 8 с пробоотборником 9, имеющим направляющую втулку 10, размещенную соосно с пробоотборникем 9 снаружи корпуса цилиндра 4.Наличие направляющей втулки 10 позволяет уменьшить диаметр штока 5 при обеспечении требуемой жесткости и устойчивости, что дает возможность существенно сократить рабочий объем и массу заряда, т,е. массогабаритные параметры устройства,Разница площадей внутренних сечений направляющей втулки 10 и пробоотборника 9 равна площади штока 5, что позволяет полностью исключить вытеснение воды, находящейся внутри пробоотборника, вследствие выдвижения штока и, таким образом, уменьшить гидродинамическое сопротивление,Опорный узел 8, связывающий шток 5 и пробоотборник 9 выполнен из элементов обтекаемой формы с минимальным гидро- динамическим сопротивлением, например пластин, установленных вертикально,В стенках пробоотборника 9 вдоль его образующих выполнены прорези 11. которые обеспечивают фиксацию грунта за счет упругих сил и подачу воды в забойное прострз"ство при извлечении пробоотборника 9., В верхней части. цилиндра 4 установлен газогенератор 12 с пороховым зарядом 13 с герметизирующей прокладкой 14 и пиросвечой 15. На стенке корпуса цилиндра 4 установлен дроссель 16, связанный с окружающей средой через прорывную мембрану 17.В начальном положении втулка 10 пробоотборника 9 связана разрывными стопор- ными элемента 18 с корпусом цилиндра 4, обеспечивающим начало движения пробоотборника 9 при достижении расчетного давления и ударное действием пробоотборника 9 на грунт. На раме 1 установлено деформируемое кольцо 19, взаимодействующее с уступом втулки 10 в конце хода пробоотборника 9, обеспечивая его торможение,. Устройство для отбора донных проб работает следующим образом,На раме 1 устанавливаются устройства 2 для отбора донных проб и блок 3 управления, Устройства 2 для отбора донных проб размещены на раме 1 с зазором по относительно нижней поверхности рамы 1. Рама 1 с устройствами 2 опускается с надводного корабля на грунт в исследуемом районе.Устройство для отбора донных проб является автономным и срабатывает после подачи электрического сигнала с блока 3 управления на пиросвечу 15, которая обеспечивает воспламенение заряда 13 в камере газогенератора 12. Под действием пороховых газов прорывается прокладка 14 и газы заполняют рабочий объем силовогоцилиндра 4. При возрастании давления до расчетной величины разрываются стопорные элементы 18 и под действием избыточного давления шток 5 выдвигается из слового цилиндра 4, Одновременно шток 5 через шарнир 7 и опорный узел 8 перемещает пробоотборник 9 с направляющей втулкой 10. На пути Ьг, пробоотборник разгоняется, обеспечивая ударное действие на грунт, Разница площадей внутренних сечений направляющей втулки 10 и пробоот 10 борника 9 равна площади штока 5, что обеспечивает перемещение пробоотборника 9 относительно объема воды внутри между днищем силового цилиндра 4 и грунтом 15 без ее вытеснения из объема пробоотборника при выдвижении в объем штока 5 и таким образом позволяет уменьшить гидросопротивление перемещению штока 5 и пробоот 20 борника 9. Наличие втулки 10 и свободный проход воды через опорный узел,8 исключает и необходимость вытеснения воды из пробоотборника.9 во время отбора пробы, что снижает сопротивление вхождению об 25 разца, связанное с упругими свойствами находящейся внутри пробоотборника 9 воды,Использование штока 5 минимального диаметра и опорного узла 8 с минимальным гидродинамическим сопротивлением позволяет соответственно уменьшить объем 30 силового цилиндра 4, вес заряда 13, т.е, массогабаритные параметры устройства для отбора донных проб, В конце хода пробоотборника уступ на направляющей втулке 10 взаимодействует с кольцом 19, которое, деформируясь, обеспечивает "безударное" зи, позволяющие за счет упругих деформа.- ций удерживать грунт внутри пробоотборника (типа цангового зажима).В процессе заполнения пороховыми газами силового цилиндра 4 при некотором избыточном давлении прорывается мембрана 17 и часть газа стравливается в окружающую среду через дроссельное отверстие 16. Поскольку время внедрения пробоотборника 9 в грунт обеспечивается достаточно малым, т.е, не более сотых долей секунды, то количество газа, стравливаемое через дроссельное отверстие в течение рабочего цикла незначительно и компенсируется дополни 45 50 55 тельной массой заряда.После окончания рабочего цикла и внедрения пробоотборника 9 в грунт газы из силового цилиндра 4 продолжают стравливаться до выравнивания давления в цилиндре 4 с давлением окружающей среды. торможение пробоотборника и "исключение" удара уступа б штока 5 о. днище силового цилиндра 4, В стенках пробоотборника 40 9 вдоль его образующих выполнены прореПоскольку температура пороховых газоввысока (до 3000 К), то после стравливаниягазы в силовом цилиндре 4 охлаждаются,давление продолжает падать и становитсяменьше гидростатического. 5При уменьшении в силовом цилиндре 4давления до величины ниже гидростэтического в рабочий объем втекает некотороеколичество воды и давление резко снижается, Количество воды, втекаемой в полость 10цилиндра 4 в процессе извлечения пробоотборника из грунта, и его возврат в исходноеположение: регламентируется диаметромдросселя 16,Под действием перепада гидростэтического давления шток 5 вдвигается обратновнутрь цилиндра 4, извлекая при этом пробоотборник 9 вместе с пробой из грунта,При извлечении пробоотборника 9 вместе с,пробой из грунта по прорезям 11, выпол-," 20ненным вдоль его направляющих. происхо-дит частичная подача воды в забойноепространство, крометого, часть воды поступает в забойное пространство по трещинамв грунте, образующимся при внедрении 25пробоотборника 9. Время извлечения пробоотборника 9 существенно больше (десятые доли секунды), чем время внедрения. диаметром дросселя 16 для стравливания 30газа.Пробоотборник 9 возвращается в исходное положение. Прорези в стенках пробоотборника 9 образуют зажим типацангового, обеспечивающий удержание 35пробы в пробоотборнике 9 при его подьемена поверхность, Далее рама 1 переставляется и блоком 3 управления включается следующий пробоотборник.Значительное снижение массогабаритных параметров устройства и упрощениеего конструкции также обеспечивает существенное снижение массы порохового заряда, упрощает эксплуатацию устройства,транспортировку и хранение зарядов.Формула изобретения1. Устройство для отбора донных проб, содержащее раму, пробоотборник и механизм для его перемещения в виде силового цилиндра со штоком, снабженный приводным газогенератором с блоком управления, отличающееся тем,что,сцелью уменьшения массогабаритных характеристик, упрощения конструкции и повышения эффективности пробоотбора, устройство снабжено опорным узлом, соединенным с пробоотборником, и штоком, направляющей втулкой, установленной снаружи силового цилиндра, газогенератор выполнен в виде источника высотемпературного газа, а силовой цилиндр снабжен дросселем с прорывной мембраной, соединяющей полость цилиндра с окружающей средой, причем пробоотборник связан со штоком силового цилиндра опорным узлом, содержащим каналы для прохода воды, а в стенках пробоотборника выполнены прорези вдоль образующих.2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что разница площадей внутренних сечений направляющей втулки и пробоотборника равна площади штока,3, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что опорный узел, связывающий шток и пробоотборник, выполнен из элементов обтекаемой формы с минимальным гидродинамическим сопротивлением, например пластин, установленных вертикально.4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что на конце направляющей втулки выполнен уступ, а на раме соосно с втулкой установлено деформируемое кольцо.1723490 Заказ 1061 Тираж .Подписно 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откр 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5тиям при ГКНТ СССР водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель К.Кушнаревдактор Т,Лазофенко Техред М,Моргентал Корректор 8. Гирня