Шагающий пробоотборник



G01N1/10 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2780038:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для взятия проб из верхнего слоя донных отложений подледниковых водоемов, способных передвигаться шаганием по поверхности дна с возможностью их доставки на требуемую глубину через предварительно пробуренную в толще льда скважину. Шагающий пробоотборник включает цилиндрический корпус, грузонесущий кабель и клапан для изоляции отбираемой пробы от окружающей среды. Корпус состоит из центральной секции и боковых секций, которые установлены симметрично относительно центральной секции и соединены одним концом с центральной секцией подшипниками скольжения с возможностью поворота относительно продольной оси устройства, другим – с направляющими конусами, которые выполнены из материала, плотность которого меньше плотности воды. Вершины конусов соединены с грузонесущим кабелем. Внутри центральной секции закреплен двигатель, который соединен с ходовыми винтами с левой и правой резьбой, цапфы которых закреплены в направляющих конусах. На ходовых винтах с левой и правой резьбой установлены гайки, на внешней стороне которых жестко закреплены взаимно перпендикулярно установленные проушины, соединенные с тягами через шарниры. Противоположные концы тяг шарнирно закреплены на трубках-пробоотборниках шарнирами, которые установлены на стенках корпуса с возможностью размещения в сквозных продольных отверстиях. Форма и размер отверстий в стенках корпуса соответствует форме и размерам трубок-пробоотборников. Свободные концы трубок-пробоотборников оборудованы клапанами изоляции отбираемой пробы от внешней среды. Клапаны выполнены в виде лепестков и закреплены пружинами кручения. Техническим результатом является создание шагающего пробоотборника, обеспечивающего многократный отбор проб донных отложений из различных зон донной поверхности подледникового водоема. 10 ил.

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для взятия проб из верхнего слоя донных отложений подледниковых водоемов способным передвигаться шаганием по поверхности дна, с возможностью их доставки на требуемую глубину через предварительно пробуренную в толще льда скважину.

Известно добычное шагающее устройство для подводной разработки полезных ископаемых (авторское свидетельство SU №1027343, опубл. 07. 07. 83), состоящее из фермы, установленной на двух опорах, рабочий орган с тяговой тележкой и механизма поворота.

Недостатком устройства является то, что опоры с внешней стороны имеют форму дуг, а механизм поворота выполнен в виде установленных на концах фермы упоров с наклонными направляющими, жестко связанными с фермой, что не обеспечивает перевод упоров с направляющими в транспортное положение и, таким образом, размещения устройства в ограниченном пространстве скважины.

Известно устройство для отбора проб из подледниковых водоемов (патент РФ № 2282842, опубл. 27. 08. 2006), включающее цилиндрический корпус, кабельный замок, грузонесущий кабель, верхний и нижний нагреватели, блок биологических фильтров, электромагнитные клапаны.

Недостатком устройства является то, что конструкция цилиндрического корпуса, с расположенными внутри биологическими фильтрами позволяет отбирать только пробы подледниковой воды на заданной глубине, причем в районе, расположенном непосредственно под скважиной и не обеспечивает взятие проб донных отложений.

Известен плавуче - шагающий аппарат и способ его передвижения, (патент РФ № 2385254, опубл. 27.03.2010), содержащий горизонтальный корпус и установленные последовательно по его длине прямолинейно-направляющие механизмы, содержащие связанные с приводами поворотов относительно корпуса траверсы и установленные на них на шарнирно-ползунных устройствах углообразные коромысла с опорами на противоположных плечах, соединенных с траверсами.

Недостатком плавуче-шагающего аппарата является наличие в его конструкции большого количества, по четыре с каждой стороны, прямолинейно-направляющих механизмов попеременного движения опор, не обеспечивающих надежную их синхронизацию при шагании и устойчивость аппарата при наличии неровностей и преград морского дна. Кроме того углообразные коромысла не позволяют переводить опоры устройства в транспортное положение с целью уменьшения габаритных размеров устройства.

Известна шагающая установка для взятия проб со дна морей и океанов (патент РФ № 2087718, опубл. 20.08.1997), связанная с плавсредством и включающая рабочий орган, ферму, тяговую тележку рабочего органа с возможностью ее перемещения по ферме, два опорных стола, с закрепленными на них направляющими со штангами с башмаками, механизмы поворота.

Недостатком является конструкция тяговой тележки, связанной с рабочим органом, размещенным ниже несущей фермы, не позволяющей его поворот и размещение вдоль оси фермы или внутри фермы, с целью изменения размеров устройства в транспортном положении и размещения в ограниченном пространстве скважины.

Известно устройство для отбора проб из подледниковых водоемов (патент РФ № 2244913, опубл. 20.01.2005), принятое за прототип, включающее цилиндрический корпус, нагреватель, кабельный замок, для крепления его на грузонесущем кабеле, насос для прокачки исследуемой воды, набор параллельно соединенных кассет с микробиологическими фильтрами, клапан для изоляции отбираемой пробы от окружающей среды.

Недостатком устройства является конструкция цилиндрического корпуса устройства с набором кассет с фильтрами, не обеспечивающая охват большой зоны донной поверхности и многократный отбор проб донных отложений за одну спуско-подъемную операцию, достигающую в условиях станции Восток нескольких часов, кроме того клапаны не обеспечивают надежной изоляции полученных проб от внешней среды при нарушении электроснабжения, что не устраняет опасность загрязнения подледникового озера.

Техническим результатом является создание шагающего пробоотборника, обеспечивающего многократный отбор проб донных отложений из различных зон донной поверхности подледникового водоема

Технический результат достигается тем, что корпус состоит центральной секции и боковых секций, которые установлены симметрично относительно центральной секции и соединены одним концом с центральной секцией подшипниками скольжения, с возможностью поворота относительно продольной оси устройства, с другой стороны - с направляющими конусами, которые выполнены из материала плотность которого меньше плотности воды, а их вершины соединены с грузонесущим кабелем, внутри центральной секции закреплен двигатель, который соединен с ходовыми винтами с левой и правой резьбой, цапфы которых закреплены в направляющих конусах, а на ходовых винтах с левой и правой резьбой установлены гайки, на внешней стороне которых жестко закреплены взаимно перпендикулярно установлены проушины через шарниры соединены с тягами, противоположные концы которых шарнирно закреплены на трубках-пробоотборниках шарнирами, которые установлены на стенках корпуса, с возможностью размещения в сквозных продольных отверстиях, форма и размер которых соответствует форме и размерам трубок-пробоотборников, которые выполнены в стенках корпуса, при этом свободные концы трубок-пробоотборников оборудованы клапанами изоляции отбираемой пробы от внешней среды, которые выполнены в виде лепестков, и закреплены пружинами кручения.

Шагающий пробоотборник поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - общий вид устройства - рабочее положение;

фиг. 2 - общий вид устройства - транспортное положение;

фиг. 3 - вид на трубки-пробоотборники;

фиг. 4 - вид на трубку-пробоотборник при взаимодействии с поверхностью дна;

фиг. 5 - схема устройства в транспортном положении;

фиг. 6 - схема устройства в рабочем положении;

фиг. 7 -вид на устройство в процессе движения;

фиг. 8 - схема размещения устройства при опускании в водоем;

фиг. 9 - схема размещения устройства в момент входа в водоем;

фиг. 10 - схема размещения устройства на донной поверхности, где:

1 - шагающий пробоотборник;

2 - корпус;

3 - центральная секция;

4 - боковая секция;

5 - подшипник скольжения;

6 - продольная ось;

7 - направляющий конус;

8 - вершина направляющего конуса;

9 - грузонесущий кабель;

10 - двигатель;

11 - выходной конец;

12 - ходовой винт с левой резьбой;

13 - ходовой винт с правой резьбой;

14 - цапфа;

15 - гайка;

16 - проушина;

17 - шарнир;

18 - тяга;

19 - ось;

20 - трубка-пробоотборник;

21 - стенка;

22 - сквозное продольное отверстие;

23 - клапан;

24 - свободный конец;

25 - лепесток;

26 - пружина кручения;

27 - поверхность;

28 - скважина;

29 - донная поверхность;

30 - подледниковый водоем.

Шагающий пробоотборник, включает корпус 2 (фиг. 1, 2), выполненный в форме цилиндра и состоящий из трех секций - центральной секции 3 и симметрично установленных относительно центральной секции 3 двух боковых секций 4, соединенных с центральной секцией 3 подшипниками скольжения 5 с возможностью поворота относительно продольной оси 6 устройства. На противоположных подшипникам скольжения концах боковых секций 4 жестко закреплены направляющие конусы 7, выполненные из материала плотность которого меньше плотности воды, например синтактика, вершины 8 которых соединены с грузонесущим кабелем 9.

Внутри центральной секции 3 установлен двигатель 10 выходные концы 11 которого соединены с ходовыми винтами - ходовым винтом с левой резьбой 12 и ходовым винтом с правой резьбой 13. Цапфы 14 ходового винта с левой резьбой 12 и ходового винта с правой резьбой 13 закреплены в направляющих конусах 7.

На ходовом винте с левой резьбой 12 и ходовом винте с правой резьбой 13 установлены гайки 15, на внешней стороне которых жестко закреплены взаимно перпендикулярно расположенные проушины 16 при помощи шарниров 17 соединенные с тягами 18. Противоположные концы тяг 18 осями 19 шарнирно закреплены на трубках - пробоотборниках 20, и шарнирно закрепленных, при помощи осей 19, на стенках 21 центральной секции 3 и боковых секций 4 корпуса 2.

В стенках 21 центральной секции 3 и боковых секций 4 выполнены сквозные продольные отверстия 22 (фиг.1, 6) форма и размер которых соответствует форме и размерам трубок - пробоотборников 20 (фиг 5, 6). Клапаны 23 (фиг. 3) изоляции отбираемой пробы от внешней среды установлены на свободных концах 24 внутри трубок - пробоотборников 20. Клапаны 23 выполнены в виде двух лепестков 25 (фиг. 4), закрепленных в трубках - пробоотборников 20 при помощи пружин кручения 26.

Систему управления шагающим пробоотборником (на чертежах не показана) размещают на поверхности 27 скважины 28 (фиг. 8) пробуренной к донной поверхности 29 подледникового водоема 30 (фиг.7, 9, 10).

Устройство работает следующим образом. После проходки скважины 28 (фиг. 8) через ледовую толщу и вскрытия скважиной подледникового водоема 30, через скважину в исследуемый водоем опускают шагающий пробоотборник 1 для отбора проб при помощи грузонесущего кабеля 9, закрепленного на вершине 8 направляющего конуса 7. Устройство находится в транспортном положении (фиг. 2, 5).

После прохождения скважины 28 шагающий пробоотборник 1 опускается в подледниковый водоем 30 и, попадая в воду, переходит из вертикального положения периода прохождения скважины 28 (фиг. 9) в горизонтальное положение, под действием выталкивающей силы Архимеда, создаваемой направляющими конусами 7, выполненными из материала плотность которого меньше плотности окружающей воды и в таком положении опускается на донную поверхность 29 подледникового водоема 30 (фиг. 10).

После того как устройство достигает донной поверхности 29 по грузонесущему кабелю 9 от системы управления (на чертежах не показана) шагающим пробоотборником 1, размещенной на поверхности 27 скважины 28 передается сигнал на включение двигателя 10 (фиг. 1).

Крутящий момент от выходных концов 11 двигателя 10 одновременно передается на ходовой винт с левой резьбой 12 и ходовой винт с правой резьбой 13. Начинается вращение указанных ходовых винтов, закрепленных цапфами 14 в направляющих конусах 7, что приводит к поступательному движению гаек 15 в направлении от двигателя 10 к направляющим конусам 7 вдоль продольной оси 6 устройства (фиг. 1).

Одновременно с этим тяги 18, при помощи шарниров 17 соединенные с проушинами 16, воздействуют через оси 19 на трубки - пробоотборники 20, которые начинают поворот относительно центров осей 19 шарнирно их соединяющих со стенками 21 центральной секции 3 и боковых секций 4 цилиндрического корпуса 2 до полного их выхода из сквозных продольных отверстий 22 (фиг. 1, 6), которое они занимали в транспортном положении устройства (фиг. 2, 5).

По мере выдвижения трубок-пробоотборников 20 начинается процесс их сцепления с донной поверхностью 29 (фиг. 7), и подъем всего цилиндрического корпуса 2 устройства над поверхностью дна.

Передаваемый от двигателя 10 крутящий момент при наличии сцепления свободных концов трубок-пробоотборников 20 с донной поверхностью приводит к тому, что начинается вращение боковых секций 4 в подшипниках скольжения 5 относительно продольной оси 6 устройства, то есть начинается процесс его перемещения по придонной поверхности. Происходит процесс последовательного перекатывания всего устройства относительно точек опор, функцию которых выполняют поочередно трубки-пробоотборники (фиг. 7).

Одновременно с этим происходит внедрение свободных концов 24 трубок-пробоотборников в поверхностный слой придонных отложений (фиг. 4). Под давлением проникающих в трубки-пробоотборники донных отложений, ил, песок и т.п., лепестки 25 клапанов 23 (фиг. 4) преодолевают сопротивление пружин кручения 26 раскрываются и пропускают захваченную пробу в полость трубки-пробоотборника, а после выхода из контакта с придонной поверхностью под действием тех же пружин кручения 26 лепестки 25 клапана 23 закрываются и изолируют взятую пробу от внешней среды.

Так как процесс перекатывания устройства с одной опоры на другую, функцию которых выполняют трубки-пробоотборники, продолжается (фиг. 7) то следующая проба отбирается уже с нового участка донной поверхности 29 подледникового водоема. Отбор проб донных отложений продолжается до полного заполнения всех трубок-пробоотборников или до полной обработки определенного участка придонной поверхности, намеченной проводимыми исследованиями.

По завершении процесса отбора проб осуществляют реверс двигателя 10. Изменение направления вращения ходового винта с левой резьбой 12 и ходового винта с правой резьбой 13 приводит к поступательному перемещению гаек 15 в обратном направлении, то есть в направлении от направляющих конусов 7 к двигателю 10. В результате чего трубки-пробоотборники 20 поворачиваются относительно центров осей 19 шарнирно их соединяющих со стенками 21 цилиндрического корпуса 2 и входят в сквозные продольные отверстия 22, форма и размер которых соответствует форме и размерам трубок - пробоотборников 20 (фиг.1, 5).

Таким образом устройство переводится в транспортное положение (фиг.2,5) и при помощи грузонесущего кабеля 9 поднимается на поверхность 27 скважины 28, где в дальнейшем в стационарных условиях исследовательской лаборатории осуществляется извлечение взятых проб придонных отложений.

Шагающий пробоотборник, включающий цилиндрический корпус, грузонесущий кабель, клапан для изоляции отбираемой пробы от окружающей среды, отличающийся тем, что корпус состоит из центральной секции и боковых секций, которые установлены симметрично относительно центральной секции и соединены одним концом с центральной секцией подшипниками скольжения с возможностью поворота относительно продольной оси устройства, с другой стороны – с направляющими конусами, которые выполнены из материала, плотность которого меньше плотности воды, а их вершины соединены с грузонесущим кабелем, внутри центральной секции закреплен двигатель, который соединен с ходовыми винтами с левой и правой резьбой, цапфы которых закреплены в направляющих конусах, а на ходовых винтах с левой и правой резьбой установлены гайки, на внешней стороне которых жестко закреплены взаимно перпендикулярно установленные проушины через шарниры, соединенные с тягами, противоположные концы которых шарнирно закреплены на трубках-пробоотборниках шарнирами, которые установлены на стенках корпуса с возможностью размещения в сквозных продольных отверстиях, форма и размер которых соответствует форме и размерам трубок-пробоотборников, которые выполнены в стенках корпуса, при этом свободные концы трубок-пробоотборников оборудованы клапанами изоляции отбираемой пробы от внешней среды, которые выполнены в виде лепестков и закреплены пружинами кручения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, геронтологии и гериатрии, и может быть использовано для прогнозирования развития диабетической ретинопатии у пациентов с гериатрическими синдромами. Определяют содержание матриксной металлопротеиназы-2 и матриксной металлопротеиназы-9 в сыворотке крови.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способу количественного органического функционального анализа с использованием спектрофотометрии в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Предлагаемый способ относится к способу количественного спектрофотометрического определения альдегидных групп в модифицированном силикагеле с использованием реакции с арилгидразином.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии и микробиологии, и предназначено для использования при сборе биоматериала для микробиологического исследования при проведении стоматологического обследования пациентов с муковисцидозом. Производят взятие материала с поверхности слизистой оболочки щеки, с поверхности спинки языка стерильными пластиковыми зондами с ватным тампоном вращательным движением производится сбор биоматериала; с щечной поверхности первых моляров верхней челюсти и язычной поверхности центральных резцов нижней челюсти стоматологическим скалером производится снятие минерализованных и неминерализованных зубных отложений; выделенный из выводных протоков околоушных и подъязычных слюнных желез слева и справа секрет собирается стерильным пластиковыми зондами; эндодонтическим бумажным штифтом размера 15.02 производится сбор десневой жидкости или экссудата из пародонтального кармана; все собранные пробы биоматериала помещаются в предварительно промаркированные пробирки с жидкой тиогликолевой средой.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для проведения клубневого анализа партий картофеля в картофелеводстве, семеноводстве, защите растений, а также в научно-исследовательских целях для выведения нематодоустойчивых сортов картофеля и изучения взаимоотношений нематод и бактерий.

Изобретение относится к медицине, а именно к терапии и анестезиологии-реаниматологии, и может быть использовано для оценки неблагоприятного исхода пневмонии тяжелого течения, ассоциированной с COVID-19, по уровню s-CysC. Определяют иммунотурбидиметрическим методом концентрации s-CysC в образцах венозной крови, взятых в течение первых 24 часов поступления в отделение реанимации и интенсивной терапии.

Изобретение относится к медицине, а именно к терапии и анестезиологии-реаниматологии, и может быть использовано для оценки неблагоприятного исхода пневмонии тяжелого течения, ассоциированной с COVID-19, по уровню u-CysC. Определяют иммунотурбидиметрическим методом концентрации u-CysC в образцах мочи, собранных в течение первых 24 часов поступления в отделение реанимации и интенсивной терапии.
Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, и может быть использовано для оценки риска неблагоприятного исхода у детей с периферическими парезами. Осуществляют определение уровня матриксной металлопротеиназы I (нг/мл) в сыворотке крови и проведение электромиографического исследования мышц на стороне поражения.

Изобретение относится к медицине, а именно к акушерству, и может быть использовано для прогнозирования преждевременных родов у женщин с истмико-цервикальной недостаточностью (ИЦН). Осуществляют определение концентрации HMGB1 в цервикальной слизи женщин с ИЦН в сроках гестации 14-28 недель методом иммуноферментного анализа.
Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии-реаниматологии, терапии, инфекционным болезням, и может быть использовано для диагностики синдрома активации макрофагов (САМ) при новой коронавирусной инфекции, вызванной вирусом SARS-CoV-2. При поступлении в стационар в сыворотке венозной крови пациента определяют количественные показатели интерлейкина (ИЛ-6), С-реактивного белка (СРБ), ферритина, лактатдегидрогеназы (ЛДГ).

Изобретение относится к устройству обнаружения и полуколичественного определения вредных веществ в воздухе. Сущность: устройство содержит блок (1) управления, модуль (2) размещения индикаторного плоского элемента (ИПЭ), связанный с каналом (3) воздуховода, ротационный насос (4) для прокачивания воздуха через канал (3) воздуховода, блок (5) считывания информации с ИПЭ, источник (13) питания с интерфейсом (14) внешнего питания.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть использована при отработке месторождений полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи. Способ гидродобычи полезных ископаемых включает вскрытие продуктивной формации добычными и вспомогательными скважинами, размещение в добычных скважинах устройства для подземной гидродобычи, размыв пород кровли над продуктивной формацией до образования полости в виде свода естественного равновесия, армирование и заполнение этой полости твердеющей смесью для создания искусственной кровли, формирование в продуктивной формации наклонного искусственного днища в виде перевернутого конуса с углом конусности, превышающим угол естественного откоса отбитой горной массы, размыв продуктивной формации снизу вверх, периодическую зачистку искусственного днища и подъем отбитой горной массы на поверхность, последующую закладку добычной камеры в режиме гидроразрыва через вспомогательные скважины.
Наверх