Устройство для автоматизированного отбора проб рыхлого грунта

1 Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам для исследования или анализа материалов путем определения их химических или физических свойств, а именно к устройствам для взятия проб.
2 Уровень техники
Известен грейфер, подвешенный на грузоподъемном канате через подвеску и включающий шарнирно соединенные челюсти, упоры для ограничения максимального угла раскрытия челюстей, механизм раскрытия челюстей, выполненный в виде двух гибких звеньев, закрепленных верхними концами на подвеске грузоподъемного каната и с закрепленными на нижних концах кольцами с возможностью их взаимодействия с пальцами крюков, закрепленный на внешней поверхности челюстей, и механизм закрытия челюстей в виде двух рычагов, связанных с челюстями и подвеской грузоподъемного каната гибким звеном, а каждый из рычагов механизма закрытия челюстей жестко закреплен на верхней внешней поверхности челюсти и размещен противоположно челюсти от плоскости смыкания челюстей, причем грейфер снабжен вторым гибким звеном, при этом вторые концы гибких звеньев механизма закрытия закреплены на свободных концах рычагов [1].
К недостатку аналога следует отнести сложность управления процессом закрытия и открытия грейфера, необходимость постоянного натяжения грузонесущего каната для поддержания рабочего положения и постоянного натяжения гибких звеньев, соединенных с пальцами на крюках, для исключения произвольного соединения челюстей до момента соприкосновения с поверхностью грунта. Также существенным недостатком аналога является сложность и трудоемкость извлечения грунта из грейфера.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является грейфер одноканатный, содержащий замок для экскавации грунта, для упрощения работы оборудованный замком и дополнительной петлей на тросе, позволяющий фиксировать челюсти в открытом состоянии до контакта с грунтом [2]. Указанный аналог выбран в качестве прототипа, так как обладает наибольшим сходством с предлагаемым техническим решением. Существенными недостатками прототипа являются необходимость постоянного натяжения грузонесущего троса для обеспечения рабочего положения, отсутствие надежной фиксации грунта в челюстях в процессе транспортировки, необходимость непрерывного управления процессом отбора проб.
3 Раскрытие сущности полезной модели
Техническая проблема состоит в необходимости разработки автоматизированного, энергетически независимого устройства для отбора проб рыхлого грунта, обеспечивающего надежную фиксацию грунта внутри устройства.
Цель - автоматизация процесса и обеспечение энергетической независимости отбора рыхлого грунта с надежной фиксацией грунта внутри пробоотборного устройства.
Цель достигается оснащением предлагаемой полезной модели внутренним исполнительным механизмом для смыкания челюстей на основе приводной пружины, использованием энергии сжатой приводной пружины для смыкания челюстей, а также надежным устройством фиксации положения приводной муфты, обеспечивающими достижение технического эффекта.
Технические эффекты предлагаемого технического решения заключаются в возможности автоматизированного закрывания челюстей грейферного пробоотборника при контакте с грунтом и энергетической автономности устройства от внешнего источника воздействия для осуществления смыкания челюстей. Указанные технические эффекты позволяют использовать устройство широкой совокупностью способов и технических средств.
Таким образом, совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для достижения технического результата -автоматизации работы полезной модели и ее энергетической автономности.
4 Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где обозначены:
1 - винт с проушиной;
2 - корпус;
3 - рабочая пружина;
4 - пружина толкателя;
5 - приводная муфта;
6 - сухарь;
7 - втулка;
8 - ось;
9 - шарнирная тяга;
10 - опорная муфта;
11 - челюсти грейфера;
12 - толкатель.
На фигуре 1 изображен вид устройства сбоку. На фигуре 2 представлен вид устройства сверху.
На фигуре 3 изображено положение устройства до срабатывания механизма смыкания челюстей. Стрелками показаны движение толкателя вверх, движение сухарей к центру корпуса пробоотборника, направление движения челюстей грейфера под действием шарнирных тяг.
На фигуре 4 представлено положение устройства после срабатывания механизма смыкания челюстей.
5 Осуществление полезной модели
Устройство для автоматизированного отбора проб рыхлого грунта включает твердый полый стержень с установленным внутри механизмом фиксации положения приводной муфты, перемещающейся вдоль стержня под действием внутренней энергии пружины. Приводная муфта соединена с челюстями при помощи шарнирных тяг. Механизм фиксации взведенного положения приводной муфты оснащен толкателем, воздействие на который приводит в действие механизм смыкания челюстей.
Устройство может применяться при помощи сбрасывания с летательного аппарата. За счет энергии, полученной при свободном падении, челюсти устройства углубляются в грунт до момента соприкосновения толкателя (2) с поверхностью грунта. При контакте с грунтом толкатель (2) перемещается вверх, сжимая пружину (3) до момента передвижения сухарей (4) в область наименьшего диаметра толкателя (2). Ось (5) ограничивает перемещение толкателя (2) для исключения его выпадения. В момент нахождения толкателя (2) в верхнем положении сухари (4) под действием давления приводной муфты (6) уходят в пазы, освобождая ее. Приводная муфта (6) под действием рабочей пружины (7) опускается вниз, сжимая челюсти грейфера (1) через шарнирные тяги (8). Таким образом, осуществляется забор грунта и запирание его в челюстях. Фиксация пружины (7) на пробоотборнике осуществляется при помощи винта с проушиной (10), которая также предназначена для установки на средство доставки. Фиксация сухаря (4) в отверстии осуществляется при помощи втулки (11). Наличие резьбы в нижней части толкателя (2) позволяет установить концевики для регулирования глубины погружения устройства в грунт до момента срабатывания, а также позволяет переместить центр масс пробоотборника вниз для обеспечения рабочего положения в пространстве в момент соприкосновения грейферного пробоотборника с грунтом.
Список литературы
1 Заявка на изобретение 2003128661/11 Российская Федерация, МПК В66С 3/02 (2000.01), G01N 1/12 (2000.01). Грейфер [Текст] / Гой В.Л.; заявитель Гой Владимир Леонтьевич (RU) / публикация заявки 25.09.2003 г.
2 Пат. 196084 Российская Федерация, МПК В66С 3/00 (2006.01). СПК В66С 3/00 (2019.08). Грейфер одноканатный [Текст] / Бурдин Николай Николаевич; заявитель и патентообладатель Бурдин Николай Николаевич. - №2019105191; заявл. 25.02.19; опубл. 14.02.20, Бюл. №5. - 8 с.: ил.