CN103115800B - 一种水下油类水样原位采水装置及采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下油类水样原位采水装置及采集方法，它可以解决现有技术存在的在操作容器盖开关方面存在不足，影响了正常使用和测试结果的问题。一种水下油类水样原位采水装置，容器盖、双弹簧组合、电磁铁等组成。在使用时，当装置到达设定的深度后，通过甲板单元的控制按钮启动打开容器盖的机构。水下电控部分接到指令后，启动电磁铁电源，电磁铁提供一个拉力拉动锁定销并产生位移，开盖弹簧拉动开盖杠杆脱离锁定位置移动，通过杠杆作用打开容器盖采水，采水后，启动电磁铁动作关闭容器盖，拉动缆绳使水下部分提升到甲板，取出容器，保存容器内水样供分析研究使用。本发明具有操作简单可靠、开关盖动作准确可靠，测试结果准确等优点。

Description

一种水下油类水样原位采水装置及采集方法

技术领域

本发明属于海洋环境调查技术领域，具体地说，是一种水下油类水样原位采水装置及采集方法。

背景技术

随着海洋的开发，环境污染也日益严重。其中海洋油类污染问题已经引起了广泛关注。 石油污染海洋，给海洋生态环境带来巨大的危害。首当其冲的 是占大约整个海洋总生产力95％的海洋食物链最低层的浮游生物。溶解在海水中的石油对鱼类危害更大。它损害鱼类各种组织和器官。石油对鱼卵和仔鱼危害明显。一升海水中含0.1毫克的油，就会造成孵化出来的幼鱼全部畸形的，且只能存活1～2天。生活在海底的底栖动物，如海参、各种贝类、海星、海胆等，对石油极其敏感，即使生活环境中只有极少量的石油，也会影响贝类的活动和繁殖。造成水产资源遭到破坏。石油污染一般都带有如苯并芘、苯并蒽类致癌物质。这些物质很容易在海洋生物体内积累和富集，很难分解。受到污染了的海洋食物中致癌物质的含量要比非海洋食物高上百至几千倍。食用污染的海产品就有可能将等致癌物质摄入体内，最终危害人体健康。生物链受到污染。以海鸟为例，会因石油进入到消化道从而对胃肠造成严重刺激，使肝内脂肪变化，肾上腺扩大，使得海鸟变得厌食，慢慢饿死。生活在油污染区的海兽，如鲸、海豚、海狮、海獭的嗅觉很迟钝，造成因此带来的种种伤害。据报道，近50年来因油类污染已有1000多种海生生物灭绝，海洋生物已减少了40%。石油污染恶化水体。 

进入海洋环境中的石油，其自然降解和微生物分解，会消耗掉海水中大量的溶解氧。为了氧化1克石油，大约需要3～4毫升的氧气。1升石油被完全氧化，将要消耗尽40万升海水中的氧气，相当于面积1平方米，深400米水柱中的全部溶解氧量。海水严重缺氧，殃及所有海洋生物，从浮游生物到庞大的海兽。同时油类可以形成大片黑褐色的固体块，破坏自然景观。受油类污染的盐碱滩中，毒性作用可持续多年，阻碍生物的重新集群。最近几十年来，我国沿海水产资源衰退，渔场外移，传统的经济鱼类捕捞量明显下降，与海洋受到的油污染不无关系。

2011年9月2日，中海油蓬莱19-3油田漏油事件，也称康菲漏油事件，对渤海生态环境造成了严重的污染，由于法律和监测检测手段的不到位，致使事件迟迟不能得到有效的处理，在联合调查过程中，使用的水样采集设备和方法受到国外专家的质疑。

不同深度水体中含油量的采样调查，对于分析研究根据油在水体中存在形式的多样性，分布不均匀性及油对水体的污染情况，采集漂浮油、分散油、乳化油和溶解油等多种形式的存在方式，了解油类在水体转移、分解、扩散和变化的规律，对于海洋调查和科学研究具有重要的意义和作用。

采集油类水样有它的特殊性，有机玻璃、橡胶等材料容易被油沾污，不能用于采集油类水样。

现有采水器利用的是机械原理，采水器放入水下，下降的设定深度，浮球的浮力拉开容器的盖子，容器灌满水后，盖子不能完全合上，在上升过程样品容易受到其他水层的干扰，水样不能真实地反映设定深度水质状态，利用这样的水样得出的结果与实际结果会有一定差别，因而受到专家的质疑。现有技术的方式，也不适合10米以下的深度，深度较深的时候在水流的作用下浮球的缆绳和采水器缆绳容易缠绕，在水下压力作用下，打开盖子需要较大的力，浮球和重力不易实现。可见，现有技术在操作容器盖开关方面存在不足，影响了正常使用和测试结果，并影响了工作效率。

发明内容

本发明提供了一种水下油类水样原位采水装置及采集方法，它可以解决现有技术存在的在操作容器盖开关方面存在不足，影响了正常使用和测试结果的问题。

为了解决上述技术问题，技术方案是，一种水下油类水样原位采水装置，包括水上部分和水下部分，以及水上部分和水下部分之间的电缆线，所述水下部分包括电控部分、至少一个容器、至少一个容器安装和固定机构，以及至少一个容器盖开关机构，所述容器安装和固定机构具有底座，每一容器盖开关机构包括两个固定座、一个活动座、第一弹簧、第二弹簧、一个杠杆、开盖电磁铁和关盖电磁铁，两个所述固定座分别固定在所述底座两侧，每一固定座上开有固定槽，所述杠杆的上端连接所述容器盖，当未灌水，容器盖处于关闭状态时，所述杠杆的下端插装在同一侧的固定座的固定槽内，开盖电磁铁的锁定销插装在位于固定槽内的杠杆下端的定位孔内，将杠杆下端锁定，所述活动座位于与杠杆相对的固定座处，所述活动座的背面具有定位板，所述定位板插装在所述固定座的固定槽内，关盖电磁铁的锁定销插装在位于固定槽内的活动座的定位板的定位孔内，将活动座锁定，第一弹簧的一端连接在所述杠杆的下端，另一端连接在所述活动座上，第二弹簧一端连接在杠杆侧的固定座上，另一端连接在所述活动座上。

在所述第二弹簧两侧均设有活动座导向柱，每一所述活动座导向柱穿过所述活动座，其两端分别连接在两侧的固定座上。

第一弹簧设置在上，第二弹簧在下，第一弹簧的长度略大于第二弹簧的长度，大于范围在3-10mm。

所述容器安装和固定机构还包括有容器卡箍、上固定板、下固定板和位于上、下固定板之间的多根支柱，所述支柱上端与所述上固定板连接固定，所述支柱的柱体穿过所述下固定板，其下端连接在所述底座上，所述容器卡箍活动地连接在所述支柱上，所述容器安装在所述上固定板和所述下固定板之间并由所述容器卡箍固定，所述下固定板与所述底座之间的支柱的柱体上套装有支撑弹簧，所述容器盖通过销轴铰接在所述上固定板上。

所述第一弹簧倾斜设置，活动座侧低，杠杆侧高。

所述容器、容器安装和固定机构，以及容器盖开关机构为两套，所述电控部分设置在中间，两侧各为一套容器、容器安装和固定机构和容器盖开关机构。

一种利用所述的水下油类水样原位采水装置的采集方法，所述方法按照下述步骤进行：

①、安装容器；

②、设置第一、第二弹簧的初始位置；

③、水下部分下水；

④、水上部分显示深度；

⑤、当到达指定深度时，打开容器盖；

⑥、灌水完毕后，关闭容器盖；

⑦、提升水下部分至水上，回收样品；

⑧、结束采样。

本发明提供了一种水下油类水样原位采集方法及采水装置，它可以采集不同深度的水下油类水样，在下放和提升过程中不受其他深度水样的干扰，以保证所采集水样的原位特征。

本发明技术方案的工作过程是，将干净的容器安装在水下部分相应的位置，安装两个弹簧到初始位置，把水下部分通过缆绳和电缆放入水中，此时容器通过容器盖处于关闭状态，防止不需要的深度的水样进入容器。控制缆绳速度使之缓缓下降，通过安装在水下电控部分的深度传感器，在甲板单元显示水下部分的深度信息，到达设定的欲采集水样深度时，停止缆绳下降，通过甲板单元控制电磁铁动作，水下部分相应的机构打开容器盖开始采水，采水一定的时间后，启动电磁铁动作关闭容器盖，拉动缆绳使水下部分到甲板，取出容器，保存容器内水样供分析研究使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

1、通过容器盖开关机构可以在规定的深度进行取样，而且关盖严密，不会有其它深度的水层进入容器，保证了取样和测试结果的准确性。

2、通过固定座、第一、二弹簧、活动座和杠杆等结构，操作开、关盖过程有效可靠，提高了工作效率。

3、下固定板与底座之间设有支撑弹簧，可以使容器处于一个弹性变化的范围，减少了容器损坏和变形的现象。

4、第一弹簧倾斜设置，使杠杆在移动时，避免第一弹簧自身变形或扭曲，也可以避免第一弹簧与第二弹簧发生干涉。

5、第一弹簧的长度略大于第二弹簧的长度，当杠杆回位后，第二弹簧仍具有一定拉力，该拉力作用在活动座上，并压迫第一弹簧以及杠杆，通过对杠杆加力使得容器盖始终具有予紧力，容器盖关闭严密，可以防止进水。

附图说明

图1是本发明一种水下油类水样原位采水装置的未灌水时容器盖关闭状态时主视图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明一种水下油类水样原位采水装置的未灌水时容器盖关闭状态时立体图；

图4是本发明一种水下油类水样原位采水装置的容器盖处于打开状态时的局部立体图；

图5是本发明一种水下油类水样原位采水装置的容器盖处于打开状态时的侧视图；

图6是本发明一种水下油类水样原位采水装置的灌完水后容器盖处于关闭状态时的局部立体图；

图7是本发明一种水下油类水样原位采水装置的灌完水后容器盖处于关闭状态时的侧视图；

1、电控部分；2、容器；2-1、容器盖；3、容器安装和固定机构；3-1、底座；3-2、容器卡箍；3-3、上固定板；3-4、下固定板；3-5、支柱；3-6、支撑弹簧；4、容器盖开关机构；4-1、固定座；4-1'、固定座；4-1-1、固定槽；4-1-1'、固定槽；4-2、活动座；4-2-1、定位板；4-2-2、定位孔；4-3、第一弹簧；4-4、第二弹簧；4-5、杠杆；4-6、开盖电磁铁；4-6-1、开盖电磁铁的锁定销；4-7、关盖电磁铁；4-7-1、关盖电磁铁的锁定销；4-8、活动座导向柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细地描述。

参见图1至图7，一种水下油类水样原位采水装置，包括水上部分和水下部分，以及水上部分和水下部分之间的电缆线，所述水下部分包括电控部分1、两个容器2、两个容器安装和固定机构3，以及两个容器盖开关机构4，所述容器安装和固定机构具有底座3-1，每一容器盖开关机构4包括两个固定座4-1、4-1'、一个活动座4-2、第一弹簧4-3、第二弹簧4-4、一个杠杆4-5、开盖电磁铁4-6和关盖电磁铁4-7，两个所述固定座4-1、4-1'分别焊接固定在所述底座3-1两侧，每一固定座4-1、4-1'上开有固定槽4-1-1，所述杠杆4-5的上端连接所述容器盖2-1。参见图1、图2和图3，当未灌水，容器盖处于关闭状态时，所述杠杆4-5的下端插装在同一侧的固定座4-1的固定槽4-1-1内，开盖电磁铁4-6的锁定销4-6-1插装在位于固定槽4-1-1内的杠杆4-5下端的定位孔内，将杠杆4-5下端锁定在该固定槽4-1-1内。一个所述活动座4-2位于与杠杆4-5相对的固定座4-1'处，所述活动座4-2的背面具有定位板4-2-1，所述定位板4-2-1插装在所述固定座4-1'的固定槽4-1-1'内，关盖电磁铁4-7的锁定销4-7-1插装在位于固定槽4-1-1'内的活动座的定位板4-2-1的定位孔4-2-2内，将活动座4-2锁定，第一弹簧4-3的一端连接在所述杠杆4-5的下端，另一端连接在所述活动座4-2上，第二弹簧4-4一端连接在杠杆4-5侧的固定座4-1上，另一端连接在所述活动座4-2上。

在所述第二弹簧4-4两侧均设有活动座导向柱4-8，每一所述活动座导向柱4-8穿过所述活动座4-2，其两端分别连接在两侧的固定座4-1、4-1'上。

第一弹簧4-3设置在上，第二弹簧4-4在下，第一弹簧4-3的长度略大于第二弹簧4-4的长度，大于范围在3-10mm。在本实施例中，大于值为5mm。所述第一弹簧4-3倾斜设置，活动座侧低，杠杆侧高。

所述容器安装和固定机构还包括有容器卡箍3-2、上固定板3-3、下固定板3-4和位于上、下固定板3-3、3-4之间的多根支柱3-5，所述支柱3-5上端与所述上固定板3-3连接固定，所述支柱3-5的柱体穿过所述下固定板3-4，其下端连接在所述底座3-1上，所述容器卡箍3-2活动地连接在所述支柱3-5上，所述容器2安装在所述上固定板3-3和所述下固定板3-4之间并由所述容器卡箍3-2固定，所述下固定板3-4与所述底座3-1之间的支柱3-5的柱体上套装有支撑弹簧3-6，所述容器盖2-1通过销轴铰接在所述上固定板3-3上。

所述容器、容器安装和固定机构，以及容器盖开关机构为两套，所述电控部分设置在中间，两侧各为一套容器、容器安装和固定机构和容器盖开关机构。

图1、图2和图3是未装水时容器盖处于关闭状态的示意图。参见图4和图5，当到达设定深度时，通过电控部分1对开盖电磁铁4-6发出信号，使得开盖电磁铁的锁定销4-6-1动作脱开锁定，杠杆4-5的锁定被解除，杠杆4-5的下端在第一弹簧4-3拉力作用下向另一侧迅速移动，而是上端的容器盖2-1则被连动地绕销轴转动，容器盖2-1被打开，水迅即进入容器2，实现采样。由于杠杆4-5在移动时呈钟摆式运动，具有从上向下的圆弧轨迹，因而将第一弹簧4-3倾斜设置，可以避免第一弹簧4-3在收缩回位过程中发生自身扭曲或与第二弹簧可能发生的相互干涉现象。

参见图6和图7，当需要关闭容器盖2-1时，通过电控部分1对关盖电磁铁4-7发出信号，使得关盖电磁铁的锁定销4-7-1脱开，活动座4-2的锁定被解除，活动座4-2在第二弹簧4-4的拉力作用下脱离固定座4-1'向另一侧运动，并将杠杆4-5推回至固定座4-1的固定槽4-1-1内，杠杆4-5在回位的过程中，带动容器盖2-1回位关闭。由于第一弹簧4-3的长度略大于第二弹簧4-4的长度，当杠杆4-5回位后，第二弹簧4-4仍具有一定拉力，该拉力作用在活动座4-2上，并压迫第一弹簧4-3，并传递至杠杆4-5，使得容器盖2-1被关紧，以防止进水。

在以下说明中，第一弹簧也可以称为开盖弹簧，第二弹簧也可以称为关盖弹簧。

具体的获取方法步骤如下：

（1）、在甲板上把采样容器2安装在水下部分相应的支架上，具体步骤是，打开固定容器2的容器卡箍3-2，把容器2放在下固定板3-4上稍用力向下，水平方向推容器2到内侧的容器卡箍3-2定位处；

（2）、在甲板上把开盖弹簧4-3和关盖弹簧4-4安装到位，先拉动关盖弹簧4-4，到位后把连接开盖电磁铁的锁定销4-7-1插入定位孔，使活动座4-2被锁定，然后反向拉动开盖弹簧4-3和杠杆4-5，到位后把开盖电磁铁的锁定销4-6-1插入；

（3）、在甲板上连接电源线，打开甲板单元电源开关；

（4）、通过连接水下单元的缆绳，把水下单元缓慢放入水中下降；

（5）、观察甲板单元深度显示，到达设定深度时停止下放；

（6）、启动甲板单元的打开开关，延时30秒后关闭甲板单元电源；

（7）、提升水下部分到甲板，按步骤（1）相反的过程取出样品容器；

（8）、把样品容器加盖后，按照相应的国家规范要求保存或进行检测。

本发明获取的样品，可以分析油类含量等指标，排除了其他水层的扰动和影响。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。凡未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化 与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种水下油类水样原位采水装置，包括水上部分和水下部分，以及水上部分和水下部分之间的电缆线，所述水下部分包括电控部分、至少一个容器、至少一个容器安装和固定机构，以及至少一个容器盖开关机构，所述容器安装和固定机构具有底座，其特征在于，每一容器盖开关机构包括两个固定座、一个活动座、第一弹簧、第二弹簧、一个杠杆、开盖电磁铁和关盖电磁铁，两个所述固定座分别固定在所述底座两侧，每一固定座上开有固定槽，所述杠杆的上端连接所述容器盖，当未灌水，容器盖处于关闭状态时，所述杠杆的下端插装在同一侧的固定座的固定槽内，开盖电磁铁的锁定销插装在位于固定槽内的杠杆下端的定位孔内，将杠杆下端锁定，所述活动座位于与杠杆相对的固定座处，所述活动座的背面具有定位板，所述定位板插装在所述固定座的固定槽内，关盖电磁铁的锁定销插装在位于固定槽内的活动座的定位板的定位孔内，将活动座锁定，第一弹簧的一端连接在所述杠杆的下端，另一端连接在所述活动座上，第二弹簧一端连接在杠杆侧的固定座上，另一端连接在所述活动座上，第一弹簧设置在上，第二弹簧在下，第一弹簧的长度略大于第二弹簧的长度，大于范围在3-10mm。

2.根据权利要求1所述的一种水下油类水样原位采水装置，其特征在于：在所述第二弹簧两侧均设有活动座导向柱，每一所述活动座导向柱穿过所述活动座，其两端分别连接在两侧的固定座上。

3. 根据权利要求1所述的一种水下油类水样原位采水装置，其特征在于：所述容器安装和固定机构还包括有容器卡箍、上固定板、下固定板和位于上、下固定板之间的多根支柱，所述支柱上端与所述上固定板连接固定，所述支柱的柱体穿过所述下固定板，其下端连接在所述底座上，所述容器卡箍活动地连接在所述支柱上，所述容器安装在所述上固定板和所述下固定板之间并由所述容器卡箍固定，所述下固定板与所述底座之间的支柱的柱体上套装有支撑弹簧，所述容器盖通过销轴铰接在所述上固定板上。

4. 根据权利要求1或3所述的一种水下油类水样原位采水装置，其特征在于：所述第一弹簧倾斜设置，活动座侧低，杠杆侧高。

5. 根据权利要求1所述的一种水下油类水样原位采水装置，其特征在于：所述容器、容器安装和固定机构，以及容器盖开关机构为两套，所述电控部分设置在中间，两侧各为一套容器、容器安装和固定机构和容器盖开关机构。

6. 一种利用权利要求1所述的水下油类水样原位采水装置的采集方法，其特征在于，所述方法按照下述步骤进行：

①、安装容器；

②、设置第一、第二弹簧的初始位置；

③、水下部分下水；

④、水上部分显示深度；

⑤、当到达指定深度时，打开容器盖；

⑥、灌水完毕后，关闭容器盖；

⑦、提升水下部分至水上，回收样品；

⑧、结束采样。