[go: up one dir, main page]

RU230198U1 - BOTTOM SOIL SAMPLER - Google Patents

BOTTOM SOIL SAMPLER Download PDF

Info

Publication number
RU230198U1
RU230198U1 RU2024121285U RU2024121285U RU230198U1 RU 230198 U1 RU230198 U1 RU 230198U1 RU 2024121285 U RU2024121285 U RU 2024121285U RU 2024121285 U RU2024121285 U RU 2024121285U RU 230198 U1 RU230198 U1 RU 230198U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sampler
pipe
stabilizer
tube
reliable
Prior art date
Application number
RU2024121285U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Андреевич Гусев
Андрей Константинович Бурак
Александр Вячеславович Салмин
Алексей Владимирович Самошин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "НЭМП"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное объединение "НЭМП" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "НЭМП"
Application granted granted Critical
Publication of RU230198U1 publication Critical patent/RU230198U1/en

Links

Images

Abstract

Пробоотборник донного грунта, состоящий из трубы пробоотборника, верх которой снабжен пропускным клапаном, подвесом и вертлюгом, закрепленным на тросе, а нижняя часть - лепестковым клапаном; стабилизатора в виде массивного отрезка трубы, закрепленного на верхней части корпуса трубы пробоотборника плоскими пластинами, вытянутыми симметрично в осевом направлении. Технический результат состоит в получении достоверного образца донного грунта строго вертикальной структуры необходимой высоты, т.е. технически достижимого (по длине трубки) длинномерного образца строго вертикального среза морских осадочных пород, позволяющего получить достоверную картину отложений донных осадков во времени. Реализация технического решения обеспечит надежный вход трубы пробоотборника, с необходимым усилием, в морское дно, строго по вертикальной оси, что позволяет получить требуемый размер колонки достоверной пробы. Технический результат достигается тем, что стабилизатор выполнен в форме полого усеченного конуса со скругленными кромками большего основания и ориентирован большим основанием в сторону набегающего потока жидкости, возникающего при погружении пробоотборника.

Figure 00000001
A bottom soil sampler consisting of a sampler pipe, the top of which is equipped with a bypass valve, a hanger and a swivel fixed on a cable, and the lower part - with a petal valve; a stabilizer in the form of a massive section of pipe fixed on the upper part of the sampler pipe body with flat plates extended symmetrically in the axial direction. The technical result consists in obtaining a reliable sample of bottom soil of a strictly vertical structure of the required height, i.e. a technically achievable (along the length of the tube) long sample of a strictly vertical section of marine sedimentary rocks, allowing to obtain a reliable picture of bottom sediment deposits over time. The implementation of the technical solution will ensure a reliable entry of the sampler pipe, with the required force, into the seabed, strictly along the vertical axis, which allows to obtain the required size of the reliable sample column. The technical result is achieved by the fact that the stabilizer is made in the form of a hollow truncated cone with rounded edges of the larger base and is oriented with the larger base towards the oncoming flow of liquid that occurs when the sampler is immersed.
Figure 00000001

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИAREA OF TECHNOLOGY

Предлагаемый "Пробоотборник донного грунта" относится к устройствам для отбора проб грунта колонкового вида со дна водоемов при проведении научно-исследовательских, геологоразведочных и проектно-изыскательских работ. Особенно актуально применение пробоотборника при работе с илистыми типами донных грунтов, основная цель при этом - получение строго вертикальной колонковой пробы донного грунта достаточного размера, для последующего изучения структуры накопления донных осадков во времени. Для этого необходимо обеспечение вертикального вхождения трубы пробоотборника в грунт. При изменении угла вхождения трубы в дно, проба получается недостоверной либо происходит заваливание трубы.The proposed "Bottom Soil Sampler" is a device for collecting core type soil samples from the bottom of water bodies during scientific research, geological exploration and design and survey work. The sampler is especially relevant when working with silty types of bottom soils, the main goal here is to obtain a strictly vertical core sample of bottom soil of sufficient size for subsequent study of the structure of accumulation of bottom sediments over time. For this, it is necessary to ensure vertical entry of the sampler pipe into the soil. If the angle of entry of the pipe into the bottom changes, the sample is unreliable or the pipe collapses.

ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬTECHNICAL LEVEL

Известно техническое решение (патент на полезную модель RU 158011 U1, G01N 1/04; "Пробоотборник ударного действия для донных отложений"; дата публикации 20.12.2015). Пробоотборник используется в неглубоких водоемах, содержит колонковую трубу и ударный механизм с бойком. Устройство опускается в воду на металлическом тросе, при достижении донного грунта, труба входит на некоторую глубину отложений, под действием собственного веса пробоотборника. По тросу посылается массивный ударный груз, который разгоняется, достигает трубы и забивает колонковую трубу в донный грунт водоема. После чего, проба с трубой, при помощи металлического троса поднимается на поверхность.A technical solution is known (patent for utility model RU 158011 U1, G01N 1/04; "Impact sampler for bottom sediments"; publication date 20.12.2015). The sampler is used in shallow water bodies, contains a core barrel and an impact mechanism with a striker. The device is lowered into the water on a metal cable, upon reaching the bottom soil, the pipe enters a certain depth of sediment, under the action of the sampler's own weight. A massive impact load is sent along the cable, which accelerates, reaches the pipe and drives the core barrel into the bottom soil of the reservoir. After that, the sample with the pipe, with the help of a metal cable, rises to the surface.

Недостаток известного технического решения в том, что при погружении не отслеживается и конструктивно не решается вопрос строго вертикального входа трубы пробоотборника в донный грунт. Труба пробоотборника не снабжена ни стабилизирующим элементом, ни инерционным грузом. Поэтому пробоотборник перемещается с отклонением от вертикальной оси и вонзается в донный грунт не строго вертикально и может вообще завалиться, не отбирая пробы. Дальнейшие действия, когда по тросу направляется посыльный груз значительной массы, могут приводить к тому, что пробоотборник будет входить (вонзаться) в донный грунт под значительным углом, либо вообще опрокидываться. В результате получаемая проба не будет достоверной, либо вообще не будет поступать в пробоотборник.The disadvantage of the known technical solution is that during immersion the issue of strictly vertical entry of the sampler pipe into the bottom soil is not monitored and structurally resolved. The sampler pipe is not equipped with either a stabilizing element or an inertial load. Therefore, the sampler moves with a deviation from the vertical axis and does not penetrate the bottom soil strictly vertically and may even fall over without collecting samples. Further actions, when a messenger load of significant mass is sent along the cable, may lead to the sampler entering (penetrating) the bottom soil at a significant angle, or even tipping over. As a result, the resulting sample will not be reliable, or will not enter the sampler at all.

Известно устройство, использующее типовое решение - размещение хвостового стабилизатора на цилиндрической трубе пробоотборника (патент на изобретение RU 2045753 C1, G01N 1/02; "Пробоотборник донного грунта", дата публикации 10.10.1995). В известном решении труба пробоотборника оснащена протяженным хвостовым стабилизатором, в виде продольно расположенных четырех пластин, которые занимают около 40% длины трубы пробоотборника. Стабилизирующие пластины имеют большую площадь и должны, по мнению разработчиков, при погружении пробоотборника стабилизировать его в вертикальном положении.A device is known that uses a standard solution - placement of a tail stabilizer on a cylindrical sampler pipe (patent for invention RU 2045753 C1, G01N 1/02; "Bottom soil sampler", publication date 10.10.1995). In the known solution, the sampler pipe is equipped with an extended tail stabilizer in the form of four longitudinally arranged plates that occupy about 40% of the length of the sampler pipe. The stabilizing plates have a large area and should, according to the developers, stabilize the sampler in a vertical position when immersed.

Недостатком такого решения является изменение центра массы трубки и нарушение из-за толщины стабилизирующих пластин условий обтекания водным потоком пластин случайным образом, что приводит к "раскачиванию" трубки относительно центра массы, особенно при несоосном положении пластин относительно продольной оси трубки. Хвостовой стабилизатор, по сути, только разрезает набегающий поток, но не стабилизирует положение трубы пробоотборника в пространстве. Стабилизирующие пластины имеют большую площадь и подвержены воздействию подводных боковых течений, способных изменить ориентацию и траекторию движения пробоотборника. Это приводит к потере устойчивости трубки при перемещении и способствует вхождению трубы пробоотборника в грунт под углом. В результате велика вероятность отбора недостоверной пробы, либо заваливания трубки.The disadvantage of such a solution is the change in the center of mass of the tube and the violation of the conditions of the water flow around the plates randomly due to the thickness of the stabilizing plates, which leads to "swinging" of the tube relative to the center of mass, especially when the plates are not aligned with the longitudinal axis of the tube. The tail stabilizer, in fact, only cuts the oncoming flow, but does not stabilize the position of the sampler tube in space. The stabilizing plates have a large area and are exposed to underwater lateral currents that can change the orientation and trajectory of the sampler. This leads to a loss of stability of the tube when moving and contributes to the entry of the sampler tube into the ground at an angle. As a result, there is a high probability of collecting an unreliable sample or the collapse of the tube.

Известно техническое решение - ударная прямоточная грунтовая трубка, представляющая собой колонковую трубу с лепестковым клапаном, предназначенным для удержания грунтового керна при извлечении трубы из осадков и подъеме на поверхность. Для увеличения массы трубы используются грузы, закрепленные в верхней части конструкции (Смолов Ю.С. Техника для отбора проб донных осадков, опыт работ и перспективы // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2015. №1 С. 83.1).A technical solution is known - a shock straight-through soil tube, which is a core barrel with a petal valve designed to hold the soil core when extracting the tube from sediments and lifting it to the surface. To increase the mass of the tube, weights are used, fixed in the upper part of the structure (Smolov Yu.S. Equipment for sampling bottom sediments, work experience and prospects // Geology and useful minerals of the World Ocean. 2015. No. 1 P. 83.1).

Отбор проб с помощью ударной прямоточной грунтовой трубки производится с борта судна с использованием лебедки со скоростью разматывания троса не менее 1 м/с или свободного хода с полным растормаживанием лебедки. Перед внедрением в донный грунт лебедка останавливается, и трубка вывешивается в 40-50 м над морским дном. После того, как колебания трубки успокоятся в течение 2-5 минут, производится растормаживание лебедки и выполняется сброс трубки свободным ходом судовой лебедки, но с закрепленным на трубке тросом. Трубка разгоняется и внедряется в грунт. Внедрение пробоотборника в грунтовый массив происходит за счет кинетической энергии, развиваемой падающей трубкой.Sampling with a straight-through impact soil tube is carried out from a vessel using a winch with a cable unwinding speed of at least 1 m/s or free running with the winch fully released. Before penetrating the bottom soil, the winch is stopped and the tube is suspended 40-50 m above the seabed. After the tube vibrations have calmed down for 2-5 minutes, the winch is released and the tube is dropped using the free running of the ship's winch, but with the cable secured to the tube. The tube accelerates and is penetrating the soil. The sampler is penetrating the soil massif due to the kinetic energy developed by the falling tube.

Недостатком данного устройства грунтового пробоотборника является отсутствие конструктивных решений по стабилизации трубы при погружении и возникновении из-за этого отклонения от вертикальной оси при погружении, что приводит к наклонному входу трубы в грунт. Заваливание трубы приводит к некачественному отбору керна донных осадков с морского дна или вообще к его отсутствию.The disadvantage of this soil sampler device is the lack of design solutions for stabilizing the pipe during immersion and the resulting deviation from the vertical axis during immersion, which leads to an inclined entry of the pipe into the ground. The collapse of the pipe leads to poor-quality core sampling of bottom sediments from the seabed or to its absence altogether.

Известно техническое решение (патент на изобретение RU 2668441 C2, G01N 1/16, G01N 1/20, "Морская геологическая труба пробоотборник", дата публикации 28.11.2017). Устройство состоит из трубы, на вершине которой закреплена масса инерционного удара и крыльчатка, значительно выступающая за габариты пробоотборника, и обеспечивающая вращение трубы вокруг собственной оси при погружении, причем труба подвешена на вертлюге. При спуске пробоотборника с борта судна, наличие вертлюга и крыльчатки вызывает вращение трубы относительно вертикальной оси. По мнению авторов технического решения, наличие вращения способствует уменьшению раскачивания трубы на длинном тросе, причем вращение трубы, создаваемое крыльчаткой, должно являться, по сути, стабилизирующим фактором, обеспечивающим высокую устойчивость трубки от опрокидывания и отклонения от вертикальной оси при входе в морское дно.A technical solution is known (patent for invention RU 2668441 C2, G01N 1/16, G01N 1/20, "Marine geological pipe sampler", date of publication 28.11.2017). The device consists of a pipe, on the top of which an inertial impact mass and an impeller are fixed, significantly protruding beyond the dimensions of the sampler, and ensuring rotation of the pipe around its own axis during immersion, and the pipe is suspended on a swivel. When lowering the sampler from the side of the vessel, the presence of the swivel and impeller causes rotation of the pipe around the vertical axis. According to the authors of the technical solution, the presence of rotation helps to reduce the swinging of the pipe on a long cable, and the rotation of the pipe created by the impeller should, in fact, be a stabilizing factor ensuring high stability of the pipe from tipping over and deviating from the vertical axis when entering the seabed.

Недостатками этого технического решения является то, что:The disadvantages of this technical solution are that:

- наличие вращающейся крыльчатки значительно увеличивает гидравлическое сопротивление за счет большой площади, из-за чего уменьшается скорость перемещения трубы пробоотборника; что приводит к уменьшению усилия вхождения трубы пробоотборника в морское дно. При этом, величина создаваемого трубкой усилия при погружении зависит в большей степени от скорости падения пробоотборника, чем от того будет пробоотборник вращаться или нет, поэтому, в сравнении с потерей трубой пробоотборника скорости, положительный эффект наличия вращения сильно преувеличен;- the presence of a rotating impeller significantly increases the hydraulic resistance due to its large area, which reduces the speed of movement of the sampler pipe; which leads to a decrease in the force of entry of the sampler pipe into the seabed. At the same time, the magnitude of the force created by the tube during immersion depends to a greater extent on the speed of the sampler's fall than on whether the sampler rotates or not, therefore, in comparison with the loss of speed by the sampler pipe, the positive effect of the presence of rotation is greatly exaggerated;

- при погружении, труба пробоотборника может проходить слои морской воды с разной температурой, соленостью, часто встречаются сильные течения возле дна, что при большой площади крыльчатки и вращении трубы пробоотборника способно полностью изменить траекторию перемещения трубы пробоотборника и его ориентацию в пространстве.- when submerged, the sampler pipe can pass through layers of sea water with different temperatures and salinities; strong currents are often encountered near the bottom, which, given the large area of the impeller and the rotation of the sampler pipe, can completely change the trajectory of the sampler pipe and its orientation in space.

Наиболее близким, в части подхода к решению проблемы строго вертикального входа трубы пробоотборника в морское дно, при отборе пробы, является техническое решение "Грунтовая трубка" (www.naeco.ru, устройства для отбора проб; грунтовая трубка; грунтовая трубка ТГ-1/111). Грунтовая трубка состоит из трубы пробоотборника, верх которой снабжен пропускным клапаном, подвесом и вертлюгом, закрепленным на тросе, а нижняя часть - лепестковым клапаном; стабилизатора в виде массивного отрезка трубы, закрепленного на верхней части корпуса трубы пробоотборника плоскими пластинами, вытянутыми симметрично в осевом направлении. Выполнение стабилизатора в виде массивного отрезка трубы, обеспечивает функцию стабилизации пробоотборника при погружении и создает инерционную массу, служащую для накопления кинетической энергии. Размещение цилиндрического отрезка трубы улучшает условия обтекания трубки гидравлическим потоком и служит для придания трубке необходимой устойчивости.The closest, in terms of approach to solving the problem of strictly vertical entry of the sampler pipe into the seabed, when collecting a sample, is the technical solution "Soil tube" (www.naeco.ru, devices for sampling; soil tube; soil tube TG-1/111). The soil tube consists of a sampler pipe, the top of which is equipped with a bypass valve, a hanger and a swivel fixed to a cable, and the lower part - a petal valve; a stabilizer in the form of a massive pipe section, fixed on the upper part of the sampler pipe body with flat plates elongated symmetrically in the axial direction. The implementation of the stabilizer in the form of a massive pipe section ensures the function of stabilizing the sampler during immersion and creates an inertial mass serving to accumulate kinetic energy. The placement of a cylindrical pipe section improves the conditions of hydraulic flow around the tube and serves to impart the necessary stability to the tube.

Недостатком известного решения является недостаточная устойчивость трубки при перемещении в воде. При погружении, стабилизатор - цилиндрический отрезок трубы, вырезает в воде вертикальный столб жидкости в набегающем потоке. Однако при этом не возникает восстанавливающего момента. Это может приводить к раскачиванию трубки относительно центра массы, что при его высоком расположении, приводит к потере устойчивости трубки на траектории и не строго вертикальному вхождению трубки в грунт. Стабилизатор, в виде цилиндрического массивного отрезка трубы, имеет значительную толщину стенок, и кромки без скруглений, что заметно увеличивает гидравлические потери.The disadvantage of the known solution is the insufficient stability of the tube when moving in water. When immersed, the stabilizer - a cylindrical section of the pipe, cuts a vertical column of liquid in the oncoming flow. However, this does not create a restoring moment. This can lead to the tube swinging relative to the center of mass, which, if it is located high, leads to the loss of stability of the tube on the trajectory and not strictly vertical entry of the tube into the ground. The stabilizer, in the form of a cylindrical massive section of the pipe, has a significant wall thickness and edges without rounding, which significantly increases hydraulic losses.

Таким образом, обзор устройств и методов, применяемых для отбора проб донного грунта, выявил техническую проблему. Суть проблемы заключается в необходимости обеспечения надежного входа трубы пробоотборника в морское дно, строго по вертикальной оси. Это позволяет получить достоверную пробу донного грунта.Thus, the review of devices and methods used for sampling bottom soil revealed a technical problem. The essence of the problem is the need to ensure reliable entry of the sampler pipe into the seabed, strictly along the vertical axis. This allows obtaining a reliable sample of the bottom soil.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF THE ESSENCE OF THE UTILITY MODEL

Задача, решаемая при реализации полезной модели, - обеспечение строго вертикального входа пробоотборника в донный грунт.The problem solved by implementing the utility model is to ensure a strictly vertical entry of the sampler into the bottom soil.

Технический результат заключается в получении достоверного образца донного грунта, т.е. технически достижимого (по длине трубки) длинномерного образца строго вертикального среза морских осадочных пород, позволяющего получить достоверную картину отложений донных осадков во времени.The technical result consists in obtaining a reliable sample of bottom soil, i.e. a technically achievable (along the length of the tube) long-length sample of a strictly vertical section of marine sedimentary rocks, which makes it possible to obtain a reliable picture of the deposition of bottom sediments over time.

Технический результат достигается тем, что стабилизатор выполнен в виде массивного отрезка трубы, в форме усеченного конуса со скругленными кромками на большем основании и обеспечивает выполнение функций стабилизации и инерционной массы одновременно. При этом стабилизатор размещен большим основанием в сторону набегающего потока жидкости, возникающего при погружении пробоотборника.The technical result is achieved by the fact that the stabilizer is made in the form of a massive section of pipe, in the form of a truncated cone with rounded edges on a larger base and ensures the performance of the functions of stabilization and inertial mass simultaneously. In this case, the stabilizer is placed with a larger base towards the oncoming flow of liquid that occurs when the sampler is immersed.

При анализе известных технических решений из уровня техники, не выявлены решения, которые имели бы признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого технического решения "Пробоотборник донного грунта", поэтому последний отвечает условию "новизна".When analyzing known technical solutions from the state of the art, no solutions were identified that would have features that coincide with the distinctive features of the proposed technical solution "Bottom soil sampler", therefore the latter meets the condition of "novelty".

Возможность использования предлагаемого технического решения для отбора проб строго вертикального среза морских осадочных пород, позволяющих получить достоверную картину отложений донных осадков во времени, позволяет сделать вывод о его соответствии условию "промышленная применимость".The possibility of using the proposed technical solution for sampling a strictly vertical section of marine sedimentary rocks, allowing us to obtain a reliable picture of bottom sediment deposits over time, allows us to conclude that it meets the condition of "industrial applicability".

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A UTILITY MODEL

Предпочтительный вариант исполнения предлагаемого технического решения описывается далее на основании представленных ниже чертежей, где:The preferred embodiment of the proposed technical solution is described below based on the drawings presented below, where:

на Фиг. 1 показано аксонометрическое изображение предлагаемого пробоотборника донного грунта, с новым выполнением стабилизатора.Fig. 1 shows an axonometric image of the proposed bottom soil sampler, with a new design of the stabilizer.

На Фиг. 2 показан пробоотборник донного грунта, а) вид сбоку, б) выноска вида трубы, со скругленной кромкой на большем основании, в) вид сверху, г) вид снизу.Fig. 2 shows a bottom soil sampler, a) side view, b) a callout of a pipe type, with a rounded edge on a larger base, c) top view, d) bottom view.

В графических материалах соответствующие конструктивные элементы пробоотборника донного грунта обозначены следующими позициями:In the graphic materials, the corresponding structural elements of the bottom soil sampler are designated by the following positions:

1. труба пробоотборника;1. sampler pipe;

2. пропускной клапан;2. bypass valve;

3. насадка лепесткового клапана;3. petal valve attachment;

4. подвес;4. suspension;

5. плоские пластины;5. flat plates;

6. стабилизатор;6. stabilizer;

7. вертлюг;7. swivel;

8. трос,8. cable,

9. лепестковый клапан,9. petal valve,

10. кромка скругленная.10. Rounded edge.

Пробоотборник донного грунта содержит: трубу пробоотборника 1, верх которой снабжен пропускным клапаном 2 и подвесом 4; плоские пластины 5, закрепленные на трубе 1 и вытянутые симметрично в осевом направлении; подвес 4, закрепленный на плоских пластинах 5, и удерживающий вертлюг 7, подвешенный на тросе 8. Нижняя часть трубы пробоотборника 1 снабжена лепестковым клапаном 9, который размещен в насадке лепесткового клапана 3. Стабилизатор 6 в виде массивного отрезка трубы в форме усеченного конуса, размещенный на плоских пластинах 5, на вершине трубы, большим основанием ориентирован в сторону набегающего потока, возникающего при погружении пробоотборника, и имеющий скругленную кромку 10, большего основания конуса.The bottom soil sampler comprises: a sampler pipe 1, the top of which is provided with a bypass valve 2 and a suspension 4; flat plates 5, fixed on the pipe 1 and extended symmetrically in the axial direction; a suspension 4, fixed on the flat plates 5, and a holding swivel 7, suspended on a cable 8. The lower part of the sampler pipe 1 is provided with a petal valve 9, which is located in the attachment of the petal valve 3. A stabilizer 6 in the form of a massive section of pipe in the shape of a truncated cone, located on the flat plates 5, on the top of the pipe, with a large base oriented towards the oncoming flow arising during the immersion of the sampler, and having a rounded edge 10, a larger base of the cone.

Пробоотборник донного грунта при погружении работает следующим образом.The bottom soil sampler operates as follows during immersion.

Труба пробоотборника 1, через подвес 4 и вертлюг 7, закрепляется на тросе 8. При этом судовая лебедка, должна иметь свободный ход или обеспечивать скорость спуска до 5 м/с. Трос 8 вытравливается и труба пробоотборника 1 погружается в режиме, близком к свободному падению. При этом открытые клапаны - пропускной 2 и лепестковый 9 - беспрепятственно пропускают воду. Наличие стабилизатора 6, в виде трубы конусной формы, размещенной большим основанием в сторону набегающего потока, увеличивает сопротивление хвостовой части пробоотборника и смещает центр давления гидродинамических сил в точку, лежащую позади центра массы. Вследствие этого при возникновении угла атаки, т.е. угла между вектором скорости центра массы пробоотборника и ее продольной осью, возникает восстанавливающий момент, который стремится уменьшить угол атаки. В результате труба 1 осуществляет перемещение по траектории близкой к вертикальной оси. При этом давление жидкости при переходе от широкого входного к узкому выходному сечению падает, а скорость и кинематическая энергия потока возрастают. Стабилизатор 6 создает эффект конфузора, т.е. сжимает поток жидкости и увеличивает его скорость, создавая эффект направленной струи, в результате чего стабилизируется положение пробоотборника.The pipe of the sampler 1 is fixed on the cable 8 through the hanger 4 and the swivel 7. In this case, the ship's winch must have a free stroke or provide a descent speed of up to 5 m/s. The cable 8 is released and the pipe of the sampler 1 is submerged in a mode close to a free fall. In this case, the open valves - the bypass 2 and the petal 9 - freely pass water. The presence of the stabilizer 6, in the form of a conical pipe, placed with a large base towards the oncoming flow, increases the resistance of the tail section of the sampler and shifts the pressure center of the hydrodynamic forces to a point lying behind the center of mass. As a result, when an angle of attack occurs, i.e. the angle between the velocity vector of the center of mass of the sampler and its longitudinal axis, a restoring moment occurs, which tends to reduce the angle of attack. As a result, the pipe 1 moves along a trajectory close to the vertical axis. In this case, the liquid pressure drops when moving from a wide inlet to a narrow outlet section, and the speed and kinematic energy of the flow increase. Stabilizer 6 creates a confuser effect, i.e. compresses the liquid flow and increases its speed, creating a directed jet effect, as a result of which the position of the sampler is stabilized.

Труба пробоотборника 1 вертикально входит в донный грунт, заполняясь практически полностью, так как стабилизатор 6 размещен на вершине трубы и никакие детали пробоотборника не мешает перемещению трубы пробоотборника 1 вглубь дна. При этом вода, вытесняемая пробой, выбрасывается через верхний клапан 2.The sampler pipe 1 enters the bottom soil vertically, filling almost completely, since the stabilizer 6 is placed on the top of the pipe and no parts of the sampler interfere with the movement of the sampler pipe 1 deep into the bottom. In this case, the water displaced by the sample is ejected through the upper valve 2.

Момент входа трубы пробоотборника 1 в донный грунт, определяется по прекращению вытравливания троса 8, с лебедки спускоподъемного устройства судна.The moment when the sampler pipe 1 enters the bottom soil is determined by the cessation of the retrieval of the cable 8 from the winch of the vessel's launching device.

На судне, включается лебедка спускоподъемного устройства, в режим "на подъем", за счет чего начинается выборка троса 8 и соответственно подъем пробоотборника. При этом закрывается лепестковый клапан 9 и пропускной клапан 2, блокируя пробу донного грунта в трубе пробоотборника 1. Один из вариантов работы лепесткового клапана подробно рассмотрен в описании и на чертежах FIG. 3A и FIG. 3B - заявки на патент US 20190113419 А1, МПК G01N 1/08; "Поршневой пробоотборник и способ отбора пробы грунта"; дата публикации 18.04.2019. Пропускной клапан 2 является известным техническим решением. Он представляет собой подпружиненную пробку, выполненную, как правило, из силиконовой резины. Мощность пружины пропускного клапана 2, обеспечивает его открытое состояние при перемещении трубы 1 вниз и в момент забора пробы, и закрытое состояние, при перемещении пробоотборника вверх, на поверхность. После подъема трубы пробоотборника на борт судна происходит выемка пробы из трубы 1 пробоотборника донного грунта.On the vessel, the winch of the launching and lifting device is switched on in the "lift" mode, due to which the selection of the cable 8 and, accordingly, the lifting of the sampler begin. At the same time, the petal valve 9 and the bypass valve 2 are closed, blocking the sample of the bottom soil in the pipe of the sampler 1. One of the variants of the petal valve operation is considered in detail in the description and in the drawings FIG. 3A and FIG. 3B - patent applications US 20190113419 A1, IPC G01N 1/08; "Piston sampler and method for collecting a soil sample"; publication date 18.04.2019. The bypass valve 2 is a known technical solution. It is a spring-loaded plug, usually made of silicone rubber. The power of the spring of the bypass valve 2 ensures its open state when moving the pipe 1 downwards and at the moment of taking a sample, and its closed state when moving the sampler upwards, to the surface. After lifting the pipe of the sampler on board the vessel, the sample is removed from the pipe 1 of the bottom soil sampler.

Таким образом, при использовании предлагаемого пробоотборника увеличивается надежность процесса отбора проб донного грунта, за счет обеспечения строго вертикального входа трубы пробоотборника 1 в дно. Стабилизатор конусной формы сжимает поток жидкости и увеличивает его скорость, стабилизируя положение пробоотборника. Внешние формы частей пробоотборника (труба пробоотборника и стабилизатор) имеют скругленные формы и поэтому, боковые течения на глубине не изменяют его осевую ориентацию при погружении, как это происходит с "перьевым" стабилизатором.Thus, when using the proposed sampler, the reliability of the bottom soil sampling process increases, due to ensuring a strictly vertical entry of the sampler pipe 1 into the bottom. The conical stabilizer compresses the liquid flow and increases its speed, stabilizing the position of the sampler. The external shapes of the sampler parts (the sampler pipe and the stabilizer) have rounded shapes and therefore, lateral currents at depth do not change its axial orientation during immersion, as happens with a "feather" stabilizer.

Claims (1)

Пробоотборник донного грунта, состоящий из трубы пробоотборника, верх которой снабжен пропускным клапаном, подвесом и вертлюгом, закрепленным на тросе, а нижняя часть - лепестковым клапаном; стабилизатора в виде массивного отрезка трубы, закрепленного на верхней части корпуса трубы пробоотборника плоскими пластинами, вытянутыми симметрично в осевом направлении, отличающийся тем, что стабилизатор выполнен в форме усеченного конуса со скругленными кромками большего основания и ориентирован большим основанием в сторону набегающего потока жидкости, возникающего при погружении пробоотборника.A bottom soil sampler consisting of a sampler pipe, the top of which is equipped with a bypass valve, a hanger and a swivel secured to a cable, and the lower part with a petal valve; a stabilizer in the form of a massive section of pipe secured to the upper part of the sampler pipe body with flat plates extended symmetrically in the axial direction, characterized in that the stabilizer is made in the form of a truncated cone with rounded edges of the larger base and is oriented with the larger base towards the oncoming flow of liquid that occurs when the sampler is immersed.
RU2024121285U 2024-07-24 BOTTOM SOIL SAMPLER RU230198U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU230198U1 true RU230198U1 (en) 2024-11-20

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1264030A1 (en) * 1984-12-17 1986-10-15 Войсковая часть 51105 Device for taking samples of soil of non-deformed texture from various levels
KR101361143B1 (en) * 2012-06-15 2014-02-13 한국해양과학기술원 Free-fall corer be able to gather undistruded
RU2603162C1 (en) * 2015-06-09 2016-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук Probe for sampling water and bottom sediments
CN106950080A (en) * 2017-04-06 2017-07-14 大连理工大学 A kind of fidelity stratification sediment collector
RU2668441C2 (en) * 2016-05-27 2018-10-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук Marine geological pipe-sampling collector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1264030A1 (en) * 1984-12-17 1986-10-15 Войсковая часть 51105 Device for taking samples of soil of non-deformed texture from various levels
KR101361143B1 (en) * 2012-06-15 2014-02-13 한국해양과학기술원 Free-fall corer be able to gather undistruded
RU2603162C1 (en) * 2015-06-09 2016-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук Probe for sampling water and bottom sediments
RU2668441C2 (en) * 2016-05-27 2018-10-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук Marine geological pipe-sampling collector
CN106950080A (en) * 2017-04-06 2017-07-14 大连理工大学 A kind of fidelity stratification sediment collector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109269840B (en) A device for simultaneous collection of seabed sediment and ocean bottom water
Hasanloo et al. On the estimation of the falling velocity and drag coefficient of torpedo anchor during acceleration
KR101061400B1 (en) Piston Type Free Fall Column Sample Collector
KR101916407B1 (en) Portable gravity corer
EP4098841A1 (en) Method for recovering rare-earth mud, and recovery system
JPS6028999B2 (en) Mining method and equipment for seabed sediments
CN113030938A (en) Marine environment exploration device
KR101361143B1 (en) Free-fall corer be able to gather undistruded
US4030216A (en) Method of and apparatus for underwater hydraulic conveying, as for ocean mining and the like, and continued transport of material in controlled floating containers
RU230198U1 (en) BOTTOM SOIL SAMPLER
US4036161A (en) Underwater anchoring apparatus
US3833075A (en) Expendable core nose and core catcher retainer
EP3078846A1 (en) Wind turbine parts handling method and device
US3295616A (en) Free coring device
JP2021195114A (en) Deep sea anchor base including multiple number of float bodies and combining dead weight anchor
KR102496038B1 (en) Drone mounted grab sampler
EP0087450A1 (en) Method and apparatus for controlling oil pollution on water
US4416546A (en) Buoyancy-responsive device
CN211042819U (en) Seabed sampling case for ocean exploration
RU2668441C2 (en) Marine geological pipe-sampling collector
US4345461A (en) Apparatus for taking bedrock samples from bottom of deep-water basins
RU2795338C1 (en) Gravity sampler and its use
US3155174A (en) Fuel powered sediment corer
CN111721581B (en) Submarine sand wave sediment sampling device and method
RU211617U1 (en) Sediment sampler