МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ТРУБА-ПРОБООТБОРНИК
MARINE GEOLOGICAL PIPE-SAMPLING COLLECTOR

Изобретение относится к устройствам для отбора проб донных осадков и может быть использовано при изучении литологического состава и физико-механических свойств донных отложений.
Известна ударная прямоточная грунтовая трубка, представляющая собой колонковую трубу, снабженную в нижней части режущим башмаком (грунтовым ножом) с лепестковым клапаном (кернорвателем), 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 [1].
Обор 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. Затем, после того как колебания трубки успокоятся в течение 2-5 минут, производится растормаживание лебедки и сброс трубки свободным ходом судовой лебедки. Трубка разгоняется и внедряется в грунт. Затем трос наматывается на лебедку, трубка извлекается из грунта и поднимается на палубу судна для выемки керна донных осадков из приемной части пробоотборника.
Внедрение пробоотборника в грунтовый массив происходит в основном за счет кинетической энергии, развиваемой падающей трубкой, причем ее величина зависит в большей степени от скорости падения пробоотборника, чем от массы трубки. При больших глубинах моря торможение трубки и снижение ее скорости при движении сквозь толщу воды происходит в основном за счет трения о воду вытравленного за борт судна троса и существенным образом зависит от его длинны.
Недостатком данного устройства является высокий центр тяжести грунтового пробоотборника. Спуск пробоотбориника может происходить с раскачиванием, что приводит к наклонному входу в донный грунт, отбору керна незначительной длинны и даже к поломкам колонковой трубы [1]. Также в пробототборнике при взятии пробы используется лишь рубящий эффект. Грунтовый нож лишь прорубает осадки, что уменьшает глубину внедрения в грунт, длину и качество пробоотбора.
Вероятность заваливания пробоотборника особенно велика на наклонном дне. Заваливание трубки или скольжение по наклонному дну приводит к некачественному отбору керна донных осадков или вообще его отсутствию.
Известна также ударная прямоточная грунтовая трубка аналогичной конструкции, но дополнительно снабженная в верхней части стабилизаторами в виде четырех вертикальных симметрично закрепленных на трубе пластин [2]. Наличие стабилизаторов уменьшает эффект заваливания пробоотборника при внедрении в грунт, увеличивая надежность отбора керна. Однако, в данном пробоотборнике также используется только рубящий эффект, что уменьшает глубину внедрения в осадки. Кроме того, наличие стабилизаторов уменьшает скорость сближения пробоотборника с морским дном и, следовательно, глубину пробоотбора.
Цель настоящего изобретения - повышение надежности взятия проб донных осадков, увеличение глубины и качества пробоотбора. Поставленная цель достигается тем, что морская геологическая труба-пробоотборник состоит из трубы, низ которой снабжен грунтовым ножом, на вершине которой закреплена масса инерционного удара и пластины стабилизатора, согласно изобретению вокруг массы инерционного удара расположена крыльчатка, обеспечивающая вращение трубы вокруг собственной оси, труба подвешена на вертлюге, а грунтовой нож выполнен в виде несимметричных зубьев, режущая поверхность которых обращена в сторону вращения трубы.
Возможность реализации.
На чертеже - Фиг. 1 показана предлагаемая морская гравитационная геологическая труба-пробоотборник. Она состоит из колонковой трубы (1), набора грузов (2), грунтового ножа (режущего башмака) (3) и кернорвателя (лепесткового клапана) (4). Кроме того, в состав устройства входит вертлюг (5), соединяющий пробоотборник с тросом (6), и крыльчатка (7), закрепленная на грузах, расположенных в верхней части трубки. При спуске проотборника с борта судна, который выполняется по описанной выше методике, наличие вертлюга и крыльчатки вызывает вращение трубки вдоль вертикальной оси. Если использовать ударно-вращательную технологию внедрения пробоотборника в грунт, достигается несколько положительных эффектов.
Во-первых, гироскопический эффект уменьшает амплитуду раскачивания трубки на длинном тросе и обеспечивает дополнительную устойчивость трубки от опрокидывания. За счет этого же эффекта при спуске и ударе в донный грунт трубка удерживается в вертикальном положении. Во-вторых, вращение трубки обеспечивает процесс резки верхнего слоя осадков дополнительно к процессу его рубки, происходящих с помощью косых зубьев грунтового ножа, что увеличивает глубину пробоотбора. Кроме того, разрезание верхнего слоя осадков способствует повышению ненарушенности грунтового керна и качества пробоотбра.
Источники информации
1. Смолов Ю.С. Техника для отбора проб донных осадков, опыт работ и перспективы // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2015. №1 С. 83.
2. Дробаденко В.П., Калинин И.С., Малухин Н.Г. Методика и техника морских геологоразведочных и горных работ. М: Издательский дом «ИНФОЛИО», 2010. С. 64.