DE2303709A1 - Geraet zur entnahme von bodenproben aus unter wasser befindlichen geologischen formationen - Google Patents

Geraet zur entnahme von bodenproben aus unter wasser befindlichen geologischen formationen

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DE2303709A1
DE2303709A1 DE19732303709 DE2303709A DE2303709A1 DE 2303709 A1 DE2303709 A1 DE 2303709A1 DE 19732303709 DE19732303709 DE 19732303709 DE 2303709 A DE2303709 A DE 2303709A DE 2303709 A1 DE2303709 A1 DE 2303709A1
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DE
Germany
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nozzle
rocket
housing
propellant
geological formations
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DE19732303709
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English (en)
Inventor
Horst Dipl Ing Kantner
Karl-Josef Wiemers
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Rheinmetall Industrie AG
Original Assignee
Rheinmetall GmbH
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B25/00Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • E21B25/18Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors the core receiver being specially adapted for operation under water
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/14Drilling by use of heat, e.g. flame drilling

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  • Gerät zur Entnahme von Bodenproben aus unter Wasser befindlichen geologischen Formationen Die vorliegende Erfindung betrifft ein an Seilen absenkbares Gerät zur Entnahme von Bodenproben aus unter Wasser befindlichen geologischen Formationen mittels eines -rückholbaren und durch einen Raketentreibsatz in den Boden eintreibbaren Kernrohres.
  • Ein bekanntes derartiges Gerät weist ein 1 m langes Kernrohr auf und einen daran befestigten Gasgenerator, der wahlweise mit Düsen für das Eintreiben des Kernrohres in den Boden bzw.
  • mit Düsen für das Wiederherausziehen des Kernrohres aus-dem Boden in Verbindung gebracht werden kann. Da der Gasgenerator in einem Rohr in der Verlängerung des Kernrohres angebracht ist und auf diesem Gasgenerator noch zusätzlich eine Auftriebseinheit vorgesehen ist, sind die Düsen seitlich unterhalb des Gasgenerators angeordnet, unter einem Winkel von etwa450 zur Achse des Gerätes. Hierdurch ergibt sich jedoch eine erhebliche Herabsetzung der Antriebsleistung der Rakete und damit eine Verringerung der Eindringtiefe des Kernrohres.
  • Bei dem bekannten Gerät ist daher auch nur eine Kernrohrlänge von nur 1 m vorgesehen, wobei das Gerät auch nur bis in Wassertiefen von 300 m verwendbar ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Gerät zur Entnahme von Bodenproben zu schaffen, daß auch in sehr großen Wassertiefen verwendbar ist und Kernrohre bis zu 8 m Länge in den Boden zu treiben imstande ist.
  • Erfindungsgemäß wird dies durch einen Raketentreibsatz erreicht, der durch Veränderung des Querschnittes und/oder des Erweiterungsverhältnisses der Raketendüse an die Wassertiefe anpaßbar ist.
  • Durch die Anpassung des engsten Querschnittes der Düse und/ - oder des Erweiterungsverhältnisses an die Wassertiefe, d. h.
  • an den Gegendruck kann der Wirkungsgrad der Rakete stets optimal sein, so daß in jeder Wassertiefe der höchsterreichbare Schub zur Verfügung steht. Es braucht daher nicht der Raketentreibsatz verändert zu werden, um eine Anpassung an verschiedenen Wassertiefen vorzunehmen, sondern es brauchen nur die dazugehörigen Düsen verändert werden.
  • Besonders vorteilhaft wirken sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen bei Verwendung einer Feststoffrakete aus, die einen abnehmbaren Düsenhalter aufweist, in dem die Düse auswechselbar angeordnet ist.
  • Auf diese Weise ist es möglich, je nach gemessener Wassertiefe eine entsprechende Düse in den Düsenhalter einzusetzen und auf dem Körper der Feststoffrakete zu befestigen. Hierzu wird die Düse vorteilhafterweise zweiteilig ausgebildet mit einem flanschartigen Hauptteil, der den Boden des Raketengehäuses bildet und an dem in axialer Verlängerung der sich erweiternde Teil der Düse angebracht ist und mit einem Düseneinsatz aus hitzebeständigem Material, der im wesentlichen den Einlauftrichter der Düse bis zum engsten Querschnitt und ggf. ein kurzes Stück, etwa der gleichen Länge wie der Einlauftrichter, des sich erweiternden Teils der Düse umfaßt.
  • Die Befestigung der Düse auf dem Raketengehäuse erfolgt in Weiterentwicklung der Erfindung mittels des auf dem Raketengehäuse aufgeschraubten Düsenhalters, wobei die Düse mittels eines Ansatzes am Düsenhalter gegen einen Bund am Raketengehäuse gepreßt wird.
  • Um zu verhindern, daß Wasser beim Absenken des Gerätes in den Raketentreibsatz hineingelangt, und um das Handhabungsgeschirr für das Gerät so einfach wie möglich zu gestalten, ist ferner vorgesehen, daß die Düse durch eine Kappe verschlossen ist, die mittels eines rohrförmigen Fortsatzes den sich erweiternden Teil der Düse abgedichtet umgreift und daß der Düsenhalter an seinem Ende eine konische, sich in Ausströmrichtung der Raketentreibgase verengende Bohrung aufweist, in die mit Tragösen versehene Keile, die sich auf dem rohrförmigen Fortsatz der Düse abstützen, eingesetzt sind.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Gerät zur Entnahme von Bodenproben anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei die Zeichnung ein derartiges Gerät schematisch teilweise im Schnitt darstellt.
  • Wie man aus der Zeichnung ersieht, weist das Gerät zur Entnahme von Bodenproben ein Kernrohr 2 auf, das in den Boden eingetrieben werden soll, und das deshalb mit einer Ringschneide 4 versehen ist, um das Eindringen in den Boden zu erleichtern, sowie mit einem verschließbaren Kernfänger 6, der die im Kernrohr 2 befindliche Bodenprobe beim Herausziehen des Kernrohres aus dem Boden festhalt. Das kernrohr 2 ist mittels des Verbindungsstückes 8 mit dem Raketengehäuse 10 des Raketentreibsatzes verbunden. Damit das Gerät einen möglichst geringen Widerstand entwickelt, während es durch den Raketentreibsatz durchs Wasser getrieben und in den Boden eingetrieben wird, sind die Wasserdurchlauföffnungen 8a im Verbindungsstück 8 vorgesehen, durch die das durch das Kernrohr 2 hindurchströmende Wasser ungehindert ausströmen kann. Ein Ring 12 mit oesen ist um das Raketengehause 10 herumgelegt und sützt sich am Düsenhalter 24 ab. An den oesen des Ringes 12 sind die Seile 14 zum Hieven angebracht, die beim Abfieren locker durchhängen, da zum Abfieren die Seile 16 vorgesehen sind, die einerseits so wie die Seile 14 zum Hieven am Ring 20 befestigt sind und andererseits an den Tragösen 18a der Keile 18.
  • Im Raketengehäuse 10 ist der Brennsatz 22 angeordnet, der vorzugsweise als Sterninnenbrenner ausgebildet ist. Auf das Ende des Raketengehäuses 10 ist der Düsenhalter 24 aufgeschraubt, der mittels des Ansatzes 24a den flanschartigen Hauptteil 26a der Düse 26 gegen einen Bund 10a des Raketengehäuses 10 preßt. Eine 0-Ringdichtung 30 ist zwischen dem flanschartigen Hauptteil 26a und dem Raketengehäuse 10 angeordnet, um eine Abdichtung gegen eindringendes Wasser zu gewährleisten. In axialer Verlängerung des flanschartigen Hauptteils 26a ist der sich erweiternde Teil 26b der Düse vorgesehen. Außerdem ist der Düseneinsatz 26c aus hitzebeständigem Material vorgesehen, der im wesentlichen den Einlauftrichter der Düse 26 bis zum engsten Querschnitt und ggf. ein kurzes Stück, etwa der gleichen Länge wie der Einlauftrichter, des sich erweiternden Teils 26b der Düse 26 umfaßt.
  • Die Düse 26 ist durch eine Kappe 28 gegen eindringendes Wasser und zum Aufbau des Anfanginnendruckes verschlossen, wobei der rohrförmige Fortsatz 28 a der Kappe 28 den sich erweiternden Teil 26b umgreift. Die Abdichtung gegen eindringendes Wasser wird durch eine 0-Ringdichtung 32 und durch eine Dichtplatte 34 gewährleistet.
  • In der konischen Bohrung 24a, die sich in Richtung der ausströmenden Treibgase verjüngt, sind die Keile 18 angeordnet, die sich mit ihrer geraden Fläche gegen den rohrförmigen Fortsatz 28 a der Kappe 28 abstützen und somit das Abfieren des Gerätes zur Entnahme von Bodenproben gestatten.
  • Um in einer vorher festgestellten Meerestiefe eine Bodenprobe zu entnehmen, wird zunächst eine der festgestellten Meerestiefe entsprechende Düse 26 in den Düsenkörper 10 eingesetzt und mittels des Düsenhalters 24 festgeklemmt. Erfindungsgemäß wird die Anpassung der Düse 26 an die Wassertiefe, d. h. an den Gegendruck durch Verändern des Erweiterungsverhältnisses des sich erweiternden Teils 26b bewirkt, in der Praxis wirkt sich dies bei konstantem Erweiterungswinkel nur in der Länge des sich erweiternden Teils 26b aus.
  • Falls es sich als erforderlich erweist, daß auch der Brennkammerdruck des Raketentreibsatzes mit der Wassertiefe verändert werden muß, dann kann auch der engste Querschnitt des Düseneinsatzes 26c entsprechend ausgewechselt und angepaßt werden. Nachdem die der gemessenen Wassertiefe entsprechende Düse 26 eingesetzt ist, werden die Dichtplatte 34 und die Kappe 28 auf das Düsenende aufgesetzt, wodurch gleichzeitig die Keile 18 festgeklemmt werden. Das Gerät zur Entnahme von Bodenproben kann nunmehr abgefiert werden. Nach Erreichen eines vorbestimmten Abstandes vom Meeresboden gibt ein auf diese Tiefe eingestellter Kontakt den Zündmechanismus frei, der dann durch einen nicht dargestellten Fühler in einigen Metern Abstand vom Meeresboden die Rakete zündet. Nach dem Zünden des Treibsatzes wird die Kappe 28 durch den in der Brennkammer sich entwickelnden Druck hinausgetrieben, so daß die Keile 18 frei werden und sich das Tragseil um die Länge der Schlingen der Seile 14 zum Hieven verlängert. Das Gerät zur Entnahme von Bodenproben kann nun mit vollem Schub ungehemmt von der Seilkraft gegen den Meeresboden schießen. Nach Auftreffen auf den Meeresboden dringt das Kernrohr aufgrund der kinetischen Energie des Gerätes, der Antriebskraft der Rakete und des wirksamen Eigengewichtes des Gerätes in den Meeresboden ein. Die Eindringtiefe wird durch den Eindringwiderstand des Bodens bestimmt. Nach Beendigung des Eindrinvorganges wird das Gerät zur Entnahme von Bodenproben mit Hilfe der Bordwinde aus dem Boden gezogen und geborgen.
  • Nach dem Austausch des mit einer Bodenprobe gefüllten Kernrohres gegen ein leeres Kernrohr sowie dem Austausch der ausgebrannten Rakete ist das Gerät zur Entnahme von Bodenproben wieder einsatzbereit.
  • Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausbildung und konstruktive Ausgestaltung, werden, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik einzeln oder in Kombination neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

Claims (5)

ANSPROCHE
1. An Seilen oder dergleichen absenkbares Gerät zur Entnahme von Bodenproben aus unter Wasser befindlichen geologischen Formationen mittels eines rückholbaren und durch einen Raketentreibsatz in den Boden eintreibbaren Kernrohres, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Raketentreibsatz durch Veränderung des Querschnittes und/oder des Erweiterungsverhältnisses der Raketendüse (26) an die Wassertiefe anpaßbar ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Raketentreibsatz aus einer Feststoffrakete mit einem abnehmbaren Düsenhalter (24) besteht, in dem die Düse (26) auswechselbar angeordnet ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die DUse (26) zweiteilig ausgebildet ist mit einem flanschartigen Hauptteil (26a), der den Boden des Raketengehäuses (10) bildet und an dem in axialer Verlängerung der sich erweiternde Teil (26b) der Düse (26) angebracht ist und mit einem Düseneinsatz (26c) aus hitzebeständigem Material, der im wesentlichen den Einlauftrichter der Düse (26) bis zum engsten Querschnitt und ggf. ein kurzes Stück etwa der gleichen Länge wie der Einlauftrichter des sich erweiternden Teils der Düse (26) umfaßt.
4. Gerät nach Anspruch 2 und/oder 3, d a d u r c -h g ek e n n z e i c h n e t, daß der Düsenhalter (24) auf das Raketengehäuse (10) aufgeschraubt wird und mittels eines Ansatzes (24a) die Düse gegen einen Bund (10a) am Raketengehäuse (10) preßt.
5. Gerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Düse (26) durch eine Kappe (28) verschlossen ist, die mittels eines rohrförmigen Fortsatzes (28a) den sich erweiternden Teil (26b) der Düse (26) abgedichtet umgreift, und daß der Düsenhalter (24) an seinem Ende eine konische sich in Ausströmrichtung der Raketentreibgase verengende Bohrung (24b) aufweist, in die mit Tragösen (18a) versehene Keile (18), die sich auf dem rohrförmigen Fortsatz (28a) der Kappe (28) abstützen, eingesetzt sind.
DE19732303709 1973-01-26 1973-01-26 Geraet zur entnahme von bodenproben aus unter wasser befindlichen geologischen formationen Pending DE2303709A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0239065A1 (de) * 1986-03-26 1987-09-30 Communaute Europeenne De L'energie Atomique (Euratom) Vorrichtung zur Probenahme von marinen Sedimenten
DE10346351B3 (de) * 2003-09-28 2004-12-02 Stiftung Alfred-Wegener-Institut Für Polar- Und Meeresforschung Vorrichtung zur Probennahme in Gewässern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0239065A1 (de) * 1986-03-26 1987-09-30 Communaute Europeenne De L'energie Atomique (Euratom) Vorrichtung zur Probenahme von marinen Sedimenten
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