пробоотборник для поверхностных отложений морского дна

Формула изобретения

Пробоотборник для поверхностных отложений морского дна, содержащий корпус прямоугольного сечения, с опорными стойками, спускоподъемное устройство, запирающий механизм, рабочий орган с боковыми ограничителями смещения, отличающийся тем, что рама корпуса снабжена стойками рабочего вала с ведущими зубчатыми колесами, передним и задним плоскими ограничителями смещения, при этом боковые ограничители смещения выполнены в виде пластин на нижней части рамы, опорные стойки снабжены ведомыми зубчатыми колесами, а рабочий орган пробоотборника выполнен в виде бесконечной цепной передачи с укрепленной на ней эластичной сеткой из отдельных продольных пластин, и проходящей по парным ведущим зубчатым колесам приводного вала с двигателем и по ведомым зубчатым колесам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для отбора проб несвязанных отложений морского дна при поверхностном их расположении и небольшой мощности опробуемого материала (0,5-1,0 м). Наиболее широкое применение изобретение может найти при опробовании месторождений железомарганцевых и фосфоритовых конкреций шельфа и глубоководного дна, россыпных месторождений шельфа и подобных месторождений океана и внутренних водоемов.

Известно устройство для опробования донных отложений, содержащее колонковую трубу, снабженную в нижней части режущим башмаком. На верхнем конце колонковой трубы посажена направляющая трубка, на которой крепится стальная труба, служащая для установки грузов переменного веса, а также для монтажа четырех стабилизаторов. При этом один из стабилизаторов снабжен плоской крышкой и подвижно установлен на оси. При ослаблении в момент удара грунтоноса о дно фиксатор принимает вертикальное положение. Это позволяет крышке во время извлечения трубки перекрывать верхнее отверстие грунтоноса, предотвращая выпадение пробы (И. Г.Шелковников, А.В.Лукошков. Технические средства подводного разведочного бурения и опробования. - Л.: ЛГУ, 1979, с.77-78).

Недостатком устройства является сравнительно малая эффективность при опробовании морских и озерных месторождений и донных грунтов поверхностного расположения и сравнительно малой мощности, а также малый объем взятой пробы.

Известно широко применяемое для опробования несвязанных донных отложений устройство (принятое за прототип), называемое дночерпателем и являющееся, по сути, грейферным ковшом. (Жизнь пресных вод СССР, 1956, т.4, с.293-305. Общие закономерности возникновения и развития озер. Методы изучения озер./ Под ред. академика А.Ф.Трешникова. - Л.: Наука, 1986, с.71-73)

Дночерпатель представляет собой металлический короб размером 0,20,20,4 м, две створки закрывают его снизу с помощью пружинного механизма. Дночерпатель, к которому прикрепляют свинцовые грузы, опускают на дно с помощью лебедки с максимально возможной скоростью. В результате с раскрытыми створками он врезается в донный грунт с ограничением определенного объема донного грунта внутри дночерпателя. После этого по тросу сбрасывается посыльный груз, который приводит в действие пружинный механизм, закрывающий дно прибора, и устройство с пробой извлекается на поверхность.

Недостатком устройства является нерегулируемое по вертикали внедрение дночерпателя в опробуемые донные осадки, что может привести к недостоверности взятой пробы, а также неравномерное взятие пробы по площади и глубине опробуемого слоя отложений.

Известно также "Устройство для отбора проб донных отложений" по А.С. 1116151, М. Кл. Е 21 В 49/02, опубл. 1984, содержащее корпус прямоугольного сечения с опорными стойками, спускоподъемное устройство, запирающий механизм, рабочий орган с боковыми ограничителями смещения, принятое за прототип.

Недостатком этого устройства является сравнительно малый объем получаемой пробы, а также прямая зависимость работоспособности устройства от возможных крупных включений, препятствующих закрытию створок.

Задачей изобретения является устранение этих недостатков, а именно обеспечение взятия донной пробы большого объема и работоспособности пробоотбора при работе на донных отложениях различного гранулометрического состава.

Задача решается тем, что в пробоотборнике для поверхностных отложений морского дна, содержащем корпус прямоугольного сечения, спускоподъемное устройство и запирающий механизм, рама корпуса снабжена стойками рабочего вала с ведущими зубчатыми колесами, передними и задними ограничителями смещения устройства и боковыми ограничительными пластинами на нижней части рамы, а рабочий орган пробоотборника с приводом рабочего вала выполнен в виде бесконечной цепной передачи с укрепленной на ней эластичной сеткой из отдельных продольных пластин, проходящей по парным ведущим и ведомым зубчатым колесам.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 показан фронтальный вертикальный разрез; на фиг.2 - вид устройства в плане; на фиг.3 - фронтальный разрез рабочего органа для взятия пробы; на фиг.4 - фронтальный разрез рамы устройства с боковыми ограничителями объема пробы.

Пробоотборник включает прямоугольную раму 1 с четырьмя несущими стойками 2 и четырьмя опорными стойками 3, а также плоскими ограничителями смещения 4 устройства при его работе по взятию пробы. На раме располагаются также стойки 5, в которых укреплен рабочий вал 6 с жестко закрепленной ведомой шестерней 7, в свою очередь соединенной с ведущей шестерней 8, установленной на валу привода 9. Привод расположен на площадке 10, закрепленной на раме 1.

На концах рабочего вала 6 в непосредственной близости от боковых сторон рамы 1 закреплены ведущие зубчатые колеса 12. Парная цепная передача 13 в натянутом состоянии проходит по зубчатым колесам 11 и 12 вместе с несущей сеткой 14 из отдельных прочных продольных пластин (на фиг.2 показан отдельный вырыв этой сетки). С боковых сторон сетка в рабочем положении ограничивается двумя пластинами 15, укрепленными на раме 1 (фиг.1, 4).

Все устройств посредством тяг 16 крепится к блоку 17 спускоподъемного механизма, расположенного на плавсредствах.

Устройство работает следующим образом. С плавсредства устройство опускают до дна водоема (кровля опробуемого месторождения). Несущая рабочая сетка 14 при этом находится в верхнем положении, как это показано на фиг.3. Поскольку верхний слой россыпных месторождений шельфа представлен рыхлыми отложениями, а вмещающие породы железомарганцевых и фосфоритовых конкреций в качестве вмещающих пород имеют илистые отложения, то все детали устройства, находящиеся ниже несущей рамы 1, внедряются в песок или ил под собственным весом агрегата и последний будет установлен на кровле залежи.

После этого включают привод, и ведущая шестерня осуществляет через ведомую шестерню вращение рабочего вала с ведомыми зубчатыми колесами, что обеспечивает перемещение несущей рабочей сетки из положения, показанного на фиг. 3, в положение, показанное на фиг.1. При этом, внедряясь в несвязанные донные отложения, несущая сетка 14 одновременно является режущим рабочим органом устройства, ограничивающим пробу объемом V (фиг.1) снизу. С боковых сторон проба ограничивается пластинами 15 (фиг.1, 4). С целью исключения возможных нежелательных перемещений всего агрегата в момент внедрения в донные отложения режущенесущей сетки 14 (эффект "гусеничного хода") устройство снабжено плоскими ограничителями смещения 4 (передним и задним), предотвращающими такую возможность. Мощность слоя опробуемых донных отложений реглементируется длиной опорных стоек 3, которая определяется отдельно для каждой конкретной залежи по данным предварительной геологоразведки.

После проведения описанных операций все устройство поднимают на судно обеспечения.

Использование предлагаемого устройства позволит осуществить достоверное опробование горизонтальных и слабонаклонных неуплотненных донных отложений, представленных, в частности, залежами железомарганцевых и фосфоритовых конкреций шельфа и глубоководного дна, а также россыпей шельфа и донных отложений внутренних водоемов с обеспечением опробования на заданную мощность равномерным слоем при значительной, по сравнению с другими пробоотборниками, площади разового взятия пробы и ее большом объеме. Устройство может быть использовано для производства добычи конкреций (в качестве альтернативы грейферному способу) из шельфовых месторождений.