CN102323107A - 一种手摇沉积物采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手摇沉积物采集装置，包括采泥器、手摇绞车和承重绳索，手摇绞车的主转动轴包括内层转动轴和外层转动轴，转动轴为筒状结构、内层转动轴为柱状结构，外层转动轴同轴套在内层转动轴外；外层转动轴上设有固定不动的隔离装置，将外层转动轴分为第一工作区和第二工作区；隔离装置上设有内外层连接阀，内层转动轴和外层转动轴通过内外层连接阀进行选择性的连接；承重绳索包括第一承重绳和第二承重绳；第一承重绳一端绕在第一工作区，另一端连接在采泥器的承重横梁上；第二承重绳一端绕在第二工作区，另一端连接在采泥器的面板连接链上。本发明结构简单，制造方便，操作简便可行，使用效率和准确性高，易于推广。

Description

一种手摇沉积物采集装置

技术领域

本发明涉及沉积物采样技术领域，特别是涉及一种手摇沉积物采集装置。

背景技术

野外采样是海洋科学研究中重要内容。它不仅是一切研究工作的基础，同时在很大程度上决定了总体项目完成的质量。海洋沉积物采样是野外调查采样的重要内容之一，几乎每一次综合采样任务均包括沉积物采样。从研究学科来看，沉积物采样涉及到海洋学研究的多个领域。如海洋生态学研究中的一个重要分支，海洋底栖生态学研究，其样品获取就是通过沉积物采样。大型底栖无脊椎动物(粒径大于0.042mm)样品的获取是通过淘洗沉积物，然后分拣出其中所含的动物；小型或微型底栖动物(粒径小于0.042mm)样品的获取，则是直接将沉积物样品带回实验室分析。又如海洋地质科学研究，由于海洋沉积物具有明显的空间异质性，是表征海洋地质特点的理想对象，海洋沉积物采样是海洋地质学研究的常规内容之一。

手摇沉积物采样装置是目前沉积物样品采集中最为常用的装置之一，主要包括一个抓斗式采泥器、一部手摇绞车和一根连接绞车和采泥器的钢丝绳。采样时利用抓斗两瓣的闭合力量来完成沉积物样品采集。具体来说，抓斗式采泥器在下降过程中呈开放状态，触及到障碍物(理想状态是海底沉积物)时采泥器两瓣闭合，上升过程中采泥器处于闭合状态，待采泥器到达工作平台后，打开采泥器，取出其中所包含沉积物，完成一次成功采样。抓斗式采泥器由于其适用水深范围广、体积较小便于携带和操作灵敏等优点，在沉积物采样，特别是浅海沉积物采样中得到了广泛的应用。

然而，目前使用的手摇沉积物采样装置设计上存在以下两点明显缺点。这些缺陷不仅造成较大的经济损失，更为重要的是，耽误了采样任务。首先，采泥器仅有一根钢丝绳承重，而海水具有非常强的腐蚀性，通常一个采样装置在使用数次后便锈迹斑斑。加之采泥器(0.1平方米)包括沉积物样品十分笨重、采样过程中船体通常摇晃不定，此类情况下钢丝绳十分容易断裂，从而将采泥器遗落在海底。另外，抓斗式采泥器设计为触及障碍物后闭合，理想状态下障碍物是海底沉积物，采泥器也因此完成沉积物采集任务。然而海底情况复杂，如在海带养殖区采样时，采泥器容易触及到养殖海带所用绳索而闭合，而一旦采泥器在海底闭合，则无法在海下再次打开。这种情况下只能割断钢丝绳，丢弃采泥器于海洋中。

综上，目前使用的手摇沉积物采样装置有待改进和完善，以更加高效地完成采样工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种手摇沉积物采集装置，能够确保采样设备安全。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种手摇沉积物采集装置，包括采泥器、手摇绞车和承重绳索，所述手摇绞车的主转动轴包括内层转动轴和外层转动轴，外层转动轴为筒状结构、内层转动轴为柱状结构，外层转动轴同轴套在内层转动轴外；所述外层转动轴上设有固定不动的隔离装置，将外层转动轴分为第一工作区和第二工作区；所述隔离装置上设有内外层连接阀，所述内层转动轴和外层转动轴通过所述内外层连接阀进行选择性的连接；所述承重绳索包括第一承重绳和第二承重绳；所述第一承重绳一端绕在第一工作区，另一端连接在所述采泥器的承重横梁上；所述第二承重绳一端绕在第二工作区，另一端连接在所述采泥器的面板连接链上。

所述的隔离装置包括同轴依次相连的第一工作区线圈挡板、防倒车齿轮、第二工作区线圈挡板；所述第一工作区线圈挡板与防倒车齿轮之间留有放置所述内外层连接阀的空间；所述第二工作区线圈挡板与防倒车齿轮之间留有放置所述内外层连接阀的空间。

所述第一工作区线圈挡板和第二工作区线圈挡板均呈圆盘状，所述防倒车齿轮总体圆盘状，边缘为齿轮状。

所述的第一工作区和第二工作区的大小相同。

所述内外层连接阀包括柄状结构和菱形柱状结构；所述柄状结构通过连接轴连接在菱形柱状结构的上部；所述的外层转动轴上开有至少1个与所述菱形柱状结构形状相配的第一方孔；所述内层转动轴上开有至少1个与所述菱形柱状结构形状相配并与外层转动轴上第一方孔位置对应的第二方孔。

所述第二承重绳在近采泥器面板连接链处配置有铅块。

所述第二承重绳长于第一承重绳。

所述第二承重绳在所述铅块以上部分的长度与所述第一承重绳相同位置的长度相等。

所述第一承重绳通过第一线圈分配器绕在第一工作区，所述第二承重绳通过第二线圈分配器绕在第二工作区，所述第一线圈分配器和第二线圈分配器固定在同一金属杆上。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过对手摇绞车的转动轴进行改动，同时使用两根承重绳与采泥器相连，当一根承重绳断裂时或采泥器异常闭合时，另一根承重绳能够保证将采泥器拉出水面，从而满足完成日常沉积物采样任务的要求，同时可以保证采样安全，最大限度地保证了仪器和财产安全。

附图说明

图1是本发明的手摇绞车的转动轴整体示意图；

图2是本发明的承重绳索与采泥器连接示意图；

图3是本发明的内外层连接阀连接外层转动轴与内层转动轴的示意图；

图4是本发明的内外层连接阀(未折叠)示意图；

图5是本发明的内外层连接阀(折叠90度)示意图；

图6是本发明手摇绞车转动轴的隔离装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种手摇沉积物采集装置，如图1和图2所示，包括采泥器、手摇绞车和承重绳索。所述手摇绞车的主转动轴包括内层转动轴1和外层转动轴2，外层转动轴2为筒状结构、内层转动轴1为柱状结构，外层转动轴2同轴套在内层转动轴1外。内层转动轴1为一根完整的钢轴，两端连接在两边的手摇柄上，为采泥器上升的动力来源；外层转动轴2主要用于缠绕承重绳索。外层转动轴2上设有固定不动的隔离装置3，将外层转动轴2分为可各自独立运作的第一工作区和第二工作区，其中，第一工作区和第二工作区的大小可以相同，也可以不同，相同时能够更好保证装置的平衡性。如图6所示，隔离装置3包括同轴依次相连的第一工作区线圈挡板31、防倒车齿轮33和第二工作区线圈挡板32，三者皆空心设计，套在外层转动轴2外部，第一工作区线圈挡板31和第二工作区线圈挡板32呈圆盘状，防倒车齿轮33总体圆盘状边缘为齿轮状。第一工作区线圈挡板31与防倒车齿轮33之间留有放置所述内外层连接阀4的空间；第二工作区线圈挡板32与防倒车齿轮33之间留有放置所述内外层连接阀4的空间，该预留的空间可供内外层连接阀4随主转动轴运转。内层转动轴1和外层转动轴2通过内外层连接阀4可进行选择性的连接。如图3、图4和图5所示，所述内外层连接阀4包括柄状结构41和菱形柱状结构42。柄状结构41通过连接轴连接在菱形柱状结构42的上部，使得柄状结构41能够绕连接轴转动，使用时内外层连接阀4上部的柄状结构41可以向防倒车齿轮33方向折叠90°，从而将内外层连接阀4固定在防倒车齿轮33中，避免其向下滑入内层转动轴1。外层转动轴2上开有6个与所述菱形柱状结构41形状相配的第一方孔，内层转动轴1上开有6个与菱形柱状结构41形状相配并与外层转动轴2上第一方孔位置对应的第二方孔，内外层连接阀4可以自由拔插，如内插至内层转动轴1的第二方孔时，内层转动轴1和外层转动轴2连接成功，两者可同时运转；如内外层连接阀4外拨出内层转动轴1的第二方孔时，内层转动轴1和外层转动轴2脱离，外层转动轴2因此失去动力。本实施方式中，外层转动轴2分为第一工作区和第二工作区两部分，故相应设计两个内外层连接阀4。承重绳索包括第一承重绳5和第二承重绳6。第一承重绳5一端通过第一线圈分配器10绕在第一工作区，另一端连接在采泥器的承重横梁7上；第二承重绳6一端通过第二线圈分配器11绕在第二工作区，另一端连接在采泥器的面板连接链8上。第一承重绳5主要用于在正常状态下工作，第二承重绳6作为备用，主要用于两种情况：(1)第一承重绳断裂(2)采泥器遇到非正常障碍物闭合，需在水下再次打开。第二承重绳6在近采泥器面板连接链8处配置一个铅块9(重量5kg)，目的在于使第二承重绳6在备用状态下保持坠重状态，以便线圈按顺序紧密缠绕，避免线圈因松散而无序缠绕。第二承重绳6的总体长度略长于第一承重绳5，第二承重绳6在铅块9以上部分的长度和第一承重绳5相应位置的长度完全相同，第二承重绳6在铅块以下的线绳呈松散状态(备用状态)，并长于相应位置的第一承重绳5。其中，第一线圈分配器10和第二线圈分配器11固定在同一金属杆上，这样可以保证两个工作区上的线圈同步收放。

正常工作情况下，内外层连接阀底部内插至内层转动轴的方孔中，内外层转动轴连接成功，两者同时运转。此时第一承重绳承重，而第二承重绳由于底端铅块重力作用，也呈自然坠悬状态。采泥器下落过程中，不对称挂钩连接在采泥器面板连接链上，此时采泥器呈开口状态。下落至最底部，当采泥器触及海底时采泥器两瓣闭合(不对称挂钩的挂钩端明显轻于另一端，触及海底时不对称挂钩由于不承重而脱落)。上升过程中采泥器处于闭合状态，不对称挂钩不承重，此时采泥器承重横梁承重。待采泥器到达工作平台后，打开采泥器，取出其中所包含沉积物，完成一次采样流程。摇动绞车时同时注意使用线圈分配器，线圈分配器可以左右或者上下移动，由于两个工作区上的线圈分配器固定在同一金属杆上，因此在两个工作区上是同步的。当线圈卷缠至末端、开始下一轮缠绕时，需要将线圈分配器移至最边位置，这样确保线圈从最里面开始缠绕。

然而当第一承重绳断裂或采泥器异常闭合时，如采泥器因触及到海带架绳索而闭合，这种情况下，单纯利用第一承重绳肯定不能将采泥器完整地拉升出水面。此种情况下，只需要将第一工作区的内外层连接阀拔出，然后90度折叠至隔离装置的防倒车齿轮中(这样第一承重绳便静止不动，不倒车)。此时摇动绞车，第二承重绳会随着内层转动轴正常转动，并开始承重，由于第二承重绳固定在采泥器面板连接链上，第二承重绳承重势必会将采泥器在水下打开，这样其咬合的障碍物，如绳索等，便会自行脱落，从而可以轻松地将采泥器拖出水面，保证了设备的安全。由此可见，本装置结构简单，制造方便，操作简便可行，使用效率和准确性高，易于推广。

总之，在现有沉积物采样装置基础上(绞车已配备快慢档、进退档)，按本文设计方案进行进一步改装，不仅可以满足完成日常沉积物采样任务的要求，同时可以保证采样安全，最大限度地保证了仪器和财产安全。

Claims (9)

1.一种手摇沉积物采集装置，包括采泥器、手摇绞车和承重绳索，其特征在于，所述手摇绞车的主转动轴包括内层转动轴(1)和外层转动轴(2)，外层转动轴(2)为筒状结构、内层转动轴(1)为柱状结构，外层转动轴(2)同轴套在内层转动轴(1)外；所述外层转动轴(2)上设有固定不动的隔离装置(3)，将外层转动轴(2)分为第一工作区和第二工作区；所述隔离装置(3)上设有内外层连接阀(4)，所述内层转动轴(1)和外层转动轴(2)通过所述内外层连接阀(4)进行选择性的连接；所述承重绳索包括第一承重绳(5)和第二承重绳(6)；所述第一承重绳(5)一端绕在第一工作区，另一端连接在所述采泥器的承重横梁(7)上；所述第二承重绳(6)一端绕在第二工作区，另一端连接在所述采泥器的面板连接链(8)上。

2.根据权利要求1所述的手摇沉积物采集装置，其特征在于，所述的隔离装置(3)包括同轴依次相连的第一工作区线圈挡板(31)、防倒车齿轮(33)、第二工作区线圈挡板(32)；所述第一工作区线圈挡板(31)与防倒车齿轮(33)之间留有放置所述内外层连接阀(4)的空间；所述第二工作区线圈挡板(32)与防倒车齿轮(33)之间留有放置所述内外层连接阀(4)的空间。

3.根据权利要求2所述的手摇沉积物采集装置，其特征在于，所述第一工作区线圈挡板(31)和第二工作区线圈挡板(32)均呈圆盘状，所述防倒车齿轮(33)总体圆盘状，边缘为齿轮状。

4.根据权利要求1所述的手摇沉积物采集装置，其特征在于，所述的第一工作区和第二工作区的大小相同。

5.根据权利要求1所述的手摇沉积物采集装置，其特征在于，所述内外层连接阀(4)包括柄状结构(41)和菱形柱状结构(42)；所述柄状结构(41)通过连接轴连接在菱形柱状结构(42)的上部；所述的外层转动轴(2)上开有至少1个与所述菱形柱状结构(42)形状相配的第一方孔；所述内层转动轴(1)上开有至少1个与所述菱形柱状结构(42)形状相配并与外层转动轴(2)上第一方孔位置对应的第二方孔。

6.根据权利要求1所述的手摇沉积物采集装置，其特征在于，所述第二承重绳(6)在近采泥器面板连接链(8)处配置有铅块(9)。

7.根据权利要求6所述的手摇沉积物采集装置，其特征在于，所述第二承重绳(6)长于第一承重绳(5)。

8.根据权利要求7所述的手摇沉积物采集装置，其特征在于，所述第二承重绳(6)在所述铅块(9)以上部分的长度与所述第一承重绳(5)相同位置的长度相等。

9.根据权利要求1所述的手摇沉积物采集装置，其特征在于，所述第一承重绳(5)通过第一线圈分配器(10)绕在第一工作区，所述第二承重绳(6)通过第二线圈分配器(11)绕在第二工作区，所述第一线圈分配器(10)和第二线圈分配器(11)固定在同一金属杆上。

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