ТРУБЧАТЫЙ ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Полезная модель относится к техническим средствам для получения и извлечения неразрушенного керна, преимущественно, к трубчатым (грунтовым) пробоотборникам для взятия проб подводных отложений, донных осадков рек, озер и других водоемов.
Трубчатые пробоотборники в зависимости от поставленных задач и условий использования имеют существенные конструкторские различия. Однако они содержат и ряд общих необходимых элементов, а именно, колонковую трубу, затворы для предотвращения потери отобранного образца, и средство заглубления в исследуемую среду (Смолов Ю.С. Техника для отбора проб донных осадков, опыт работ и перспективы // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2015. №1 С. 83).
Для облегчения вхождения в грунт колонковая труба пробоотборника, как правило, снабжена режущим наконечником различного типа, например, в виде режущей кромки или усеченного конуса (п. РФ №2534139 С1, п. РФ №73396 U1), при этом наконечник может быть выполнен съемным (а.с. №1161842, а.с. №1089456).
Необходимым элементом являются также затворы для предотвращения потери образца при подъеме, которые устанавливают или в верхней и/или нижней части колонковой трубы, используя для этого, например, обратный и лепестковый клапаны. А для улучшения сохранности керна снабжают колонковую трубу пробоотборника вкладышем, обеспечивая одновременно удобство последующей работы с керном (а.с. СССР №412372).
В качестве средства заглубления в донные отложения на пробоотборник устанавливают либо держатель, связанный с колонковой трубой (п. РФ №111912 U1), либо через элементы согласования вибратор (п. РФ №93534 U1, а.с. СССР №412372), либо инерционную массу, обеспечивающую свободное погружение под тяжестью веса (гравитационные трубчатые пробоотборники) (в.з. KR №20180089185 А, п. РФ 2668441 С1) и другие средства. Трубчатые пробоотборники, предназначенные для взятия проб мягкого грунта, в качестве средства заглубления часто снабжают ручным поворотным механизмом, (https://otborprob.com/catalog/probootborniki-pochvy/pochvennye-bury/).
Известен трубчатый пробоотборник донных отложений, рассматриваемый нами в качестве наиболее близкого аналога, включающий колонковую трубу с размещенным внутри нее вкладышем, затворы, например, обратный и лепестковый клапаны, для предотвращения потери отобранного образца, установленными в верхней и нижней части трубы, устройство заглубления и наконечник (п. РФ №17795 U1).
Однако отметим, что для геологического отбора проб на шельфе, склоне и глубоководных районах морей и океанов, в озерах или в слабонесущих осадках содержащих газогидраты для исследования литологического, минералогического, палеоокеанологического, газогеохимического и химического состава полученного керна, а также для оценки ресурсов газогидратов часто требуется сохранение температурных условий при их подъеме и транспортировке, что известные трубчатые пробоотборники не обеспечивают.
Для уменьшения теплопроводности и конвекции между отобранным осадком и внешней средой предлагается создать вакуумное пространство, для чего колонковую трубу пробоотборника выполнить в виде двух соосно расположенных труб, межтрубное пространство между которыми сверху и снизу герметично ограничено плоскими поверхностями, одна из которых снабжена как минимумом одним штуцером для подключения к вакуум системе.
Технический результат такого решения - повышение эффективности и качества отбираемых проб за счет увеличения времени сохранения отобранного осадка в нативных условиях.
Таким образом, обозначенная проблема решается трубчатым пробоотборником для донных отложений, включающим колонковую трубу с размещенным внутри нее вкладышем, снабженную затворами для предотвращения потери отобранного образца, устройством заглубления, установленным в верхней части трубы, и средством для установки наконечника в нижней части, при этом колонковая труба выполнена в виде двух соосно установленных труб, межтрубное пространство между которыми сверху и снизу герметично ограничено плоскими поверхностями, верхняя из которых снабжена как минимумом одним штуцером.
В зависимости от поставленных задач и условий трубчатый пробоотборник может быть выполнен в различных решениях. Межтрубное пространство трубы может быть оборудовано ребрами жесткости при использовании пробоотборника, например, на больших глубинах. Элементы конструкции выполняют из металла и/или промышленных пластиков, вкладыш предпочтительно использовать из фторопласта, как обладающего низкой теплопроводностью. В качестве средства для установки наконечника и/или инерционной массы поверхность колонковой трубы может быть снабжена, например, резьбой или ограничителями, при этом сам наконечник может быть выполнен, например, в виде конуса, грунтового ножа или любой другой режущей поверхности.
На Фиг. представлена схема одного из возможных вариантов морского трубчатого пробоотборника для донных осадков, где 1 - наконечник; 2 - затвор лепесток; 3 - колонковая труба; 4 - инерционный груз; 5 - штуцеры для откачки воздуха; 6 - затвор - обратный клапан, 7 - заушины; 8 - стопор для инерционного груза.
При необходимости перед началом работы штуцер (5) пробоотборника подключают к вакуум-системе для создания или корректировки в межтрубном пространстве колонковой трубы (3) пониженного давления, обеспечивающего термоизоляцию осадка при поднятии и последующем перемещении осадка в место проведения исследований. Устанавливают наконечник (1).
На дно водоемов пробоотборник заглубляется обычным способом с помощью механизма заглубления с борта судна с использованием лебедки, соединенной с заушинами (7) либо, при небольшой глубине, соответствующего жесткого держателя.
При проникновении в донные отложения открываются нижний (2) и верхний (6) затворы, позволяя осадку проникать во вкладыш (на Фиг. не показан), а при поднятии пробоотборника обратным ходом закрываются. Пробоотборник извлекают из грунта и поднимают на палубу судна для последующей выемки керна донных отложений из вкладыша пробоотборника.
Таким образом, заявляемый пробоотборник за счет предложенной конструкции колонковой трубы, обеспечивающей термоизоляцию осадка во время всего цикла исследования от момента получения до начала исследований, обеспечивает заявленный технический результат, а именно, керн донных отложений высокого качества с характеристиками, объективно отражающими его первоначальное состояние.