ПРОБООТБОРНИК ДОННОГО ГРУНТА

Полезная модель предназначена для отбора проб грунта со дна мелководных акваторий, например, рек, озер, береговой зоны моря с маломерных плавсредств, неоснащенных лебедками, для проведения последующих физико-механических, химических и др. анализов, результаты которых используются при исследованиях в области геологии, геоэкологии и др. областях.
Известен универсальный пробоотборник донных отложений и бурового шлама (патент РФ №73396, МПК Е21В 49/02, опубл. 20.05.2008 г.), представляющий собой полый цилиндр, к которому прикреплена ручка разборного типа, состоящая из отдельных секций, скрепленных между собой через отверстия в концевых участках болтами. Конец цилиндра выполнен скошенным и заостренным. Цилиндр снабжен шарнирно закрепленными на нем пластинами. Одна пластина закреплена в верхней части цилиндра и при поднятии пробоотборника под действием напора воды закрывает его торец сверху, а вторая пластина, закрепленная в нижней части цилиндра на его внутренней стороне опирается на упор и под действием силы тяжести отобранных отложений закрывает цилиндр снизу.
К недостаткам вышеописанного пробоотборника можно отнести необходимость приложения больших физических усилий при введении его цилиндрической трубы в отбираемые отложения, особенно, если отложения плотные, поэтому пробоотборник применим для отбора колонковых проб небольшой длины не превышающих 1-1,5 м и не позволяет отобрать пробы с большей глубины. Кроме того, в нижней части цилиндра часть отбираемой пробы выпадает, пока не произойдет откидывание нижней пластины и закрытие нижнего торца цилиндра. Сборка ручки при использовании болтов для соединения отдельных секций ручки является трудоемкой операцией и отнимает много времени.
Полезная модель решает задачу облегчения отбора колонковых проб грунта с большей глубины за счет использования механизма заглубления и создания условий для лучшего сохранения отобранной пробы при выборке, а также снижения трудоемкости и времени на сборку и разборку пробоотборника за счет использования резьбовых соединений.
Для получения необходимого технического эффекта в известном пробоотборнике донного грунта, включающем закрепленную на держателе, выполненном из отдельных скрепленных между собой секций, колонковую трубу, нижняя часть которой снабжена приспособлением для удержания грунта при поднятии пробоотборника предлагается пробоотборник дополнительно снабдить механизмом заглубления в виде вибратора, установленного на подставке, закрепленной на держателе, а отдельные секции держателя выполнить в виде трубок, которые крепятся между собой при помощи резьбовых соединений, а приспособление для удержания грунта выполнить в виде наконечника с лепестковым пружинящим клапаном. Колонковую трубу предлагается выполнить из отдельных секций, соединяемых между собой при помощи муфт.
На прилагаемой к описанию схеме изображен предлагаемый пробоотборник донного грунта в работе. На схеме приняты следующие обозначения:
1 - колонковая труба; 2 - наконечник с лепестковым пружинящим клапаном; 3 - держатель; 4 - рым с винтом для соединения держателя с колонковой трубой; 5 - электромеханический вибратор; 6 - подставка для вибратора.
Предлагаемая разборная конструкция пробоотборника состоит из колонковой трубы 1, держателя 3 и электромеханического вибратора 5. Колонковая труба 1 изготовлена из нержавеющей стали. При проведении испытаний диаметр трубы составлял 70 мм, ее базовая длина была равна 3 м. Длина каждой дополнительной секции колонковой трубы составляла 1 м. Секции соединялись при помощи муфт. На нижнюю часть трубы при помощи резьбового соединения крепится наконечник 2 с лепестковым пружинящим клапаном. Держатель выполнен из отдельных секций, представляющих собой стальные трубки с внешним диаметром 25 мм, которые крепятся при помощи резьбового соединения. К верхней части колонковой трубы 1 приварен рым 4, к которому крепится при помощи винтов держатель 3. На верхний конец держателя устанавливается при помощи резьбового соединения подставка 6 для электромеханического вибратора 5, работающего от тока напряжением 220 В.
Пробоотборник работает следующим образом.
Собирается из отдельных секций держатель 3, длина которого должна быть на 2-3 м больше предварительно измеренной глубины в месте отбора пробы. Собирается колонковая труба, навинчивается наконечник 2 с лепестковым клапаном. После чего соединяют колонковую трубу 1 с держателем 3. Собранный пробоотборник выводится за борт судна и удерживаемый руками за держатель 3 медленно опускается в воду. После того как труба достигнет дна ее физическим усилием вдавливают в донный грунт. Затем устанавливают подставку для электромеханического вибратора и продолжают углублять колонковую трубу 1, визуально контролируя вертикальное положение держателя. По мере заглубления колонковой трубы производят наращивание длины держателя путем присоединения новых секций.
Подъем пробоотборника осуществляют в обратном порядке. Снимается вибратор, секции держателя разъединяются, а колонковая труба с отобранной пробой донного грунта поднимается на борт судна и укладывается на палубу. Отвинчивается наконечник с лепестковым клапаном, во внутрь трубы вставляется поршень и производится выталкивание колонки отобранной пробы известным гидравлическим или механическим способом.
Предлагаемый пробоотборник использовали сотрудники лаборатории прибрежных систем Атлантического отделения Института им. П.П.Ширшова РАН в экспедиционных работах по изучению донных отложений Калининградского залива (Балтийское море). В результате были получены качественные колонки отобранных проб донного грунта длиной от 2-х до 4-х метров. Нижняя часть пробы хорошо сохраняется благодаря использованию лепесткового клапана, т.к. он срабатывает быстрее, чем предохранительная пластина в пробоотборнике-прототипе и нижняя часть пробы не выпадает из трубы. Кроме того, легкость соединения/разъединения секций при обслуживании пробоотборника позволяет двоим сотрудникам производить все операции по отбору проб донного грунта без посторонней помощи. Время, затрачиваемое на сборку/разборку пробоотборника, снижается как минимум на 20% по сравнению с прототипом, а длина колонки отобранного грунта увеличивается, как минимум, в два раза, причем предлагаемая конструкция пробоотборника позволяет производить отбор проб с маломерных плавсредств, неоснащенных лебедками. Трудоемкость проводимых операций значительно снизилась при использовании вибратора.