УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Полезная модель к области исследования грунтов, преимущественно к устройствам для отбора проб донных отложений.
Известно устройство для отбора проб донных отложений (А.с. СССР №445879, Кл. 01 N 1/14, 1971), содержащее наружную трубу с переходником, штуцером и шлангом, в которой с зазором установлена внутренняя труба, снабженная режущим башмаком, затвором и водопроницаемой грунтоприемной гильзой, закрепленной в нижней части внутренней трубы, кроме того, в верхней части внутренней трубы смонтирован диффузор с воронкой и сопло, причем один конец сопла размещен в воронке диффузора, а другой, имеющий бурт, расположен во внутренней полости переходника наружной трубы с возможностью относительного осевого перемещения.
Данное устройство имеет сложную конструкцию, а для обеспечения его работоспособности необходима подача воды под давлением посредством шланга в полость устройства, что не всегда представляется возможным при отборе образцов донных отложений.
Известны трубки ГОИН ТГ-1 для отбора проб грунта без разрушения структуры со дна водоемов (Алтунин B.C., Белавцева Т.М. Приборы и устройства в гидромелиорации. М.: - Агропромиздат, 1989, с.76-77, прототип), содержащие грунтозаборный контейнер в виде полого цилиндра, один конец которого снабжен режущим наконечником, а другой посредством резьбы соединен с грузом, выполненным в виде патрона, в котором установлен запирающий клапан, который открывается при поднятии устройства со дна водоема. Патрон соединен с держателем. Устройство снабжено приспособлением для предохранения проб от вымывания водой.
Однако, трубы ТГ-1 и ТГ-1,5 ненадежны в работе, что обусловлено ненадежной работой клапана, в основу принципа действия которого положено открывание его при опускании и закрывание при подъеме прибора. Поскольку абсолютно чистых водоемов не бывает, возможно попадание твердых частиц под клапан при открывании клапана (когда клапан пропускает через себя вместе с водой находящиеся в ней взвешенные твердые частицы), в результате чего он становится неработоспособным, и взятые пробы донных отложений под действием собственного веса и давления воды над пробой выпадают из трубки наружу.
Задачей, решаемой данной полезной моделью, является обеспечение надежной работы устройства при сохранении естественной структуры проб донных отложений.
Поставленная задача решена путем выполнения запирающего клапана в устройстве для отбора проб донных отложений, содержащем грунтозаборный контейнер в виде полого цилиндра, один конец которого снабжен режущей кромкой, а другой посредством резьбы соединен с грузом, выполненным в виде патрона, в котором установлен запирающий клапан, в виде трубки из мягкой резины, нижнем концом закрепленной в патроне, причем длина трубки 1 не меньше ее диаметра d.
Выполнение клапана в виде трубки из мягкой резины, длина 1 которой не меньше ее диаметра d, обеспечивает надежную работу заявленного устройства (надежность работы клапана обеспечивает надежность работы данного устройства). Клапан срабатывает практически мгновенно, как только в полости контейнера создается разрежение, возникающее в результате выпадения некоторого объема колонки грунта (пробы) из контейнера под действием собственного веса при подъеме устройства со дна водоема. Клапан надежно удерживает колонку грунта. Усилие сжатия резиновых стенок трубки пропорционально давлению - разрежению, которое
создается в освободившемся от выпавшей колонки грунта объеме контейнера, равному объему выпавшей колонки грунта.
В контейнере всегда будет оставаться такой объем пробы, который сможет удержать клапан, т.е. усилие сжатия будет уравновешиваться весом оставшейся в контейнере пробы. Клапан сам будет регулировать эти две величины.
Параметры трубки (ее длина 1 и диаметр d) задаются, исходя из условия ее работоспособности. Экспериментальным путем установлено оптимальное соотношение 1:d=2:1.
Надежность срабатывания клапана не нарушится при попадании между стенками трубки твердых частиц, поскольку резиновая трубка выбрана с таким расчетом, чтобы легко обволакивать стенками при сжатии твердые частицы, не нарушая герметичности.
Сохранение естественной структуры пробы обусловлено принципом действия заявленного устройства, которое исключает создание неравномерного воздействия на колонку пробы со стороны самого устройства.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежом.
На фиг. изображено устройство для отбора проб донных отложений, продольный разрез.
Устройство для отбора проб донных отложений содержит грунтозаборный контейнер 1, выполненный в виде полого стального цилиндра, нижний конец 2 которого остро заточен и выполняет роль наконечника. Для лучшего врезания стальной трубы (контейнера) 1 в грунт и придания ей вертикального положения при опускании в воду на другой ее конец навинчен груз 3 в виде патрона, в котором установлен запирающий клапан 4, представляющий собой резиновую трубку. Материал трубки (мягкая резина) соответствует ГОСТ 5496-57 для трубок (Справочник конструктора-машиностроителя. М.: - Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1963, с.70). Одним концом (нижним)
трубка 4 закреплена в патроне 3, другой ее конец остается свободным. Длина трубки 4 (1) должна быть не менее ее диаметра (d) - условие работоспособности клапана 4. Экспериментальным путем установлено, что оптимальный вариант соотношения параметров трубки 1:d=2:1.
Патрон 3 посредством резьбы соединен с держателем 5, представляющим собой металлическую трубу с петлей для закрепления троса.
Для предохранения отобранных образцов грунта от выпадения из грунтозаборного контейнера 1 при транспортировке к месту исследования на нижнюю кромку 2 надевается крышка 6 по извлечении устройства из водоема.
Устройство для отбора проб донных отложений работает следующим образом.
После спуска устройства на дно водоема грунтозаборный контейнер 1 под действием собственного веса или усилия, передаваемого через держатель 5, врезается в верхние слои донных отложений (ила, грунта), при этом полость контейнера 1 заполняется донными отложениями, сохраняя их естественную структуру, вытесняя воду внутрь держателя 5 через клапан 4. После забора образца донных отложений для изучения их структуры на определенном участке, устройство поднимают со дна водоема. При этом в полости контейнера 1 создается разрежение (падение давления) за счет того, что некоторый объем донных отложений под действием собственного веса выпадает из контейнера 1, что в свою очередь приводит к закрыванию клапана 4 - трубка из мягкой резины надежно сжимается. В случае попадания твердых частиц между стенками трубки, они обволакиваются резиновыми стенками, не нарушая работоспособности клапана 4, что позволяет удержать колонку (пробу) грунта без нарушения его структуры в контейнере 1. В контейнере 1 всегда будет оставаться такой объем пробы, который сможет удержать клапан 4. Далее по извлечении устройства из воды на нижнюю кромку 2 контейнера 1 надевают крышку 6, затем
контейнер 1 отсоединяют от патрона 3, сверху закрывают крышкой и транспортируют к месту исследования пробы донных отложений данного водоема.
Конструкция заявленного устройства очень проста и надежна в работе в водоемах любой загрязненности, для изготовления устройства не требуется больших материальных затрат. В случае необходимости замены клапана проблема легко решается.
Во ВНИИМЗ изготовлено и успешно используется в работе вышеописанное устройство для отбора проб донных отложений.