CN104089795B - 一种牵引式底泥采集设备及底泥采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引式底泥采集设备及底泥采集方法，旨在提供一种可有效采集海底沉积物（底泥）的牵引式底泥采集设备及底泥采集方法。它包括采集箱，固定锚，可转动设置在船体上的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置，卷绕在第一卷筒上的拖拽绳，可转动设置在船体上的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置及卷绕在第二卷筒上的下放绳；所述第一转动装置的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接；所述第二转动装置的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过第二离合器相连接；拖拽绳的自由端固定在采集箱上，下放绳的自由端固定在固定锚上，所述固定锚的锚杆端部设有导向环，所述拖拽绳穿过导向环。

Description

一种牵引式底泥采集设备及底泥采集方法

技术领域

本发明涉及一种采集设备，具体涉及一种应用于海域中的牵引式底泥采集设备及底泥采集方法。

背景技术

海底表层沉积物（即本发明中的底泥）是水文、物理、化学、生物、地形、物源、地质构造等诸多因素在沉积物形成过程中的综合体现，是地质学、环境学、海洋学等学科不可或缺的科学研究对象，广泛应用于海域生态环境评估、污染事故调查等实用领域；尤其是，目前受人类活动影响，近岸沿海的沉积物数量不断增多，严重影响到底栖生物群落组成及生物量；有关海底沉积物的研究逐渐受到重视，因此，合理、高效的沉积物采集装置的研制是十分有意义的。

传统的柱状采泥器、抓斗式采泥器是利用装置的重力与浮力差，由水体表层往下沉，在获得足够的冲量后，插入海床下一定深度，之后通过‘闭合机构’将沉积物封闭在装置内，从而得到所需的沉积物样品。目前这类利用装置向下的冲量来采泥的采泥装置具有以下不足：由于受到海流的影响，尤其是在强海流区域，这类装置垂直向下的冲量大部分会被海流带来的横向水平冲量所抵消，使得当装置触底后冲量不足，不能采集足够的样品量，甚至一无所获，采样效率较低。

进一步的，为了克服上述采泥器的不足，一些发明人对此进行了改进，设计了拖拽式采泥器。如图5所示，通过拖拽绳2将采集箱1下放到海底，并通过船只进行拖拽的方式使采集箱在海底拖动，从而实现采集海底沉积物的目的。这类拖拽式的采集器虽然不受海流影响，但其存在以下不足：由于船只在通过拖拽绳拖动采集箱的过程中，拖拽绳是斜向上拖动采集箱的，这使得采集箱受到斜向上的拉力；导致采集箱往往容易被拖拽绳往上拖起，使采集箱位于海底上方，与海底分离，最终使得采集箱无法有效的采集海底沉积物（底泥）。

例如，中国专利公开号CN203224377U，公开日2013年10月2日，发明创造的名称为一种锚式表层沉积物采集装置，包括V型槽、平衡定向装置、镇重装置和自动关开顶盖装置。该申请案的沉积物采集装置利用船只拖拽的方式使V型槽在海底拖动，从而实现采集海底沉积物的目的；但该申请案同样存在V型槽容易被绳索往上拖起，与海底分离，导致V型槽无法有效的采集海底沉积物（底泥）的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服技术中的拖拽式采泥器在采集海底沉积物（底泥）的过程中，其采集箱容易被绳索往上拖起，导致拖拽式采泥器难以有效采集海底沉积物（底泥）的问题，提供一种可有效解决拖拽式采泥器的采集箱在拖拽过程中容易被绳索往上拖起与海底分离的问题，从而有效采集海底沉积物（底泥）的牵引式底泥采集设备及底泥采集方法。

本发明的技术方案是：

一种牵引式底泥采集设备包括采集箱，固定锚，可转动设置在船体上的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置，卷绕在第一卷筒上的拖拽绳，可转动设置在船体上的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置及卷绕在第二卷筒上的下放绳；所述第一转动装置的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接；所述第二转动装置的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过第二离合器相连接；所述拖拽绳的自由端固定在采集箱上，所述下放绳的自由端固定在固定锚上，所述固定锚的锚杆端部设有导向环，所述拖拽绳穿过导向环。

本方案的牵引式底泥采集设备的工作过程如下：

首先，通过拖拽绳将采集箱下放到海底；接着，船只沿任一方向直行，在这个过程中拖拽绳将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中；再接着，通过下放绳将固定锚下放到海底，由于拖拽绳穿过导向环；因而当固定锚下放到海底后，采集箱与固定锚之间的拖拽绳将大致与海底平行；最后，船只通过拖拽绳带动采集箱沿海底拖动，由于固定锚将导向环固定在海底，并且由于采集箱与固定锚之间的拖拽绳将大致与海底平行，因而在采集箱沿海底拖动的过程中采集箱不会受到拖拽绳向上的拉力，可避免采集箱在拖拽过程中容易被绳索往上拖起与海底分离的问题，从而将底泥不断的收纳到箱体中。

作为有效，采集箱为V形采集箱，采集箱的端部开口，并形成采集入口，V形采集箱的四个侧面中具有两个相互平行的第一侧面及两个相交呈V形的第二侧面；采集箱的底部设有平衡杆，且平衡杆与第一侧面相垂直，所述两第一侧面由采集入口往外延伸，并形成两块平行的端盖导板，两端盖导板的相对两侧面上分别设有相互平行并贯穿端盖导板的第一及第二导槽，且第一导槽位于采集入口与第二导槽之间，所述第一及第二导槽内分别可滑动的设有盖板，两盖板的宽度小于第一导槽的长度并大于等于1/2的第一导槽长度，且两盖板封遮所述的采集入口，两盖板与采集箱之间分别设有自动开闭盖板机构，所述自动开闭盖板机构包括设置在盖板侧面上的两根与第一导槽相平行的推杆，分别设置在两推杆端部并与平衡杆相平行的压杆，分别设置在两压杆上、并与推杆相平行的导杆及套设在两导杆上的导向套；所述两推杆位于两压杆之间，所述采集箱位于两导杆之间，所述两导向套分别固定在采集箱上，所述两导杆上、位于压杆与导向套之间分别设有可使限位块抵靠在导向套上的复位弹簧。

本方案结构的自动开闭盖板机构可以实现当拖网装置下沉到海底后，能够自动开启采集入口，从而在采集箱沿海底拖动过程中将底泥不断的收纳到箱体中；当拖拽绳将采集箱拉起后，自动开闭盖板机构可以自动关闭采集入口，从而有效防止在采集箱往上拉起的过程中，由于受到海流影响使底泥由采集箱的采集入口倒出的问题。

作为有效，各压杆上分别设有压板，且压板与采集箱的第二侧面相平行。由于压板的设置可以进一步保证当拖网装置下沉到海底后，自动开闭盖板机构能够自动开启采集入口。

作为有效，当限位块抵靠在导向套上时，所述的推杆位于采集入口外侧，推杆的长度等于1/2的第一导槽长度。

作为有效，两第一导槽及第二导槽的两端分别设有压杆避让缺口。

作为有效，包括设置在船体上的第一绞车及第二绞车，第一绞车包括所述的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置及所述的第一离合器，所述第一转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间设有制动器，所述第一转动装置的减速器的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接；第二绞车包括所述的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置及所述的第二离合器；所述第二转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间设有制动器，所述第二转动装置的减速器的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过所述的第二离合器相连接。

一种底泥采集方法，该底泥采集方法依次包括以下步骤：

A：通过船只将牵引式底泥采集设备运送到指定的底泥采集海域；

B：第一离合器分离，使采集箱在其自重作用下通过拖拽绳下放到海底；

C：船只沿任一方向直行N1公里，在这个过程中拖拽绳将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中；

D：当船只直行N1公里后，船只停止行进；接着第二离合器分离，使固定锚在其自重作用下通过下放绳下放到海底；

E：第一离合器接合，并将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动；接着，船只沿C步骤中的行进方向直行，并通过拖拽绳带动采集箱沿海底拖动，从而将底泥不断的收纳到箱体中，而在这个过程中下放绳将沿船只行进方向不断由第二卷筒上释放到海域中；

F：当船只行进N2公里后，且N2小于N1，船只停止行进；接着，第二离合器接合，并释放第一卷筒；再接着，第一及第二转动装置带动第一及第二卷筒转动，并通过拖拽绳及下放绳将采集箱及固定锚提起。

本发明的有益效果是：具有不受海流影响的特点，并且可有效解决拖拽式采泥器的采集箱在拖拽过程中容易被绳索往上拖起与海底分离的问题，从而有效采集海底沉积物（底泥）的特点。

附图说明

图1是本发明的牵引式底泥采集设备的一种结构示意图。

图2是本发明的采集箱的一种结构示意图。

图3是本发明的采集箱去除盖板及自动开闭盖板机构后的一种结构示意图。

图4是本发明的采集箱在海底拖动过程中的一种结构示意图。

图5是现有技术中的一种拖拽式采泥器的一种结构示意图。

图中：采集箱1，第一侧面1a，第二侧面1b；拖拽绳2，吊环21；固定锚3，导向环31；下放绳4；第一绞车5；第二绞车6；盖板7；自动开闭盖板机构8，推杆81，压杆82，压板83，导杆84，限位块841，复位弹簧85，导向套86；平衡杆9，连接杆件91；采集入口10；端盖导板11；第一导槽12；第二导槽13；压杆避让缺口14。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1所示,一种牵引式底泥采集设备包括采集箱1，固定锚3，设置在船体上的第一绞车5及第二绞车6。第一绞车包括可转动设置在船体上的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置，卷绕在第一卷筒上的拖拽绳2及第一离合器。第一转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间设有制动器。第一转动装置的减速器的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接。第二绞车包括可转动设置在船体上的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置，卷绕在第二卷筒上的下放绳4及第二离合器。第二转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间也设有制动器。第二转动装置的减速器的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接。拖拽绳的自由端固定在采集箱上。固定锚包括锚杆和锚爪。下放绳的自由端固定在固定锚上，具体说是，下放绳的自由端固定在锚杆上。固定锚的锚杆端部设有导向环31。拖拽绳2穿过导向环31。

如图2、图3所示，采集箱为V形采集箱。采集箱的端部开口，并形成采集入口10。V形采集箱的四个侧面中具有两个相互平行的第一侧面1a及两个相交呈V形的第二侧面1b。采集箱的底部设有平衡杆9，具体说是，采集箱的底部设有两根往外延伸的连接杆件91，平衡杆固定在两连接杆件上。平衡杆与采集箱的第一侧面相垂直。上述拖拽绳的自由端固定在靠近采集入口的采集箱上，具体说是，采集箱的端部开口中部设有与平衡杆相平行的连接板，且该连接板的两端分别设有吊环21；上述拖拽绳的自由端设有两根连接绳，且两连接绳的端部固定在对应的吊环上。

采集箱的两第一侧面由采集入口往外延伸，并形成两块平行的端盖导板11。两端盖导板的相对两侧面上分别设有相互平行并贯穿端盖导板的第一导槽12及第二导槽13，且第一导槽位于采集入口与第二导槽之间。第一及第二导槽与采集入口所在平面相平行。第一及第二导槽内分别可滑动的设有盖板7。两盖板的宽度小于第一导槽的长度并大于等于1/2的第一导槽长度，具体说是，两盖板上、沿第一导槽方向上的宽度小于第一导槽的长度并大于等于1/2的第一导槽长度。本实施例中的盖板的宽度（即盖板上、沿第一导槽方向上的宽度）为第一导槽长度的11/20或3/5或1/2。两盖板与采集箱之间分别设有自动开闭盖板机构8。

自动开闭盖板机构包括设置在盖板侧面上的两根与第一导槽相平行的推杆81，分别设置在两推杆端部并与平衡杆相平行的压杆82，分别设置在两压杆上、并与推杆相平行的导杆84，套设在两导杆上的导向套86及设置在两导杆上的限位块841。各压杆上分别设有压板83。压板与采集箱的第二侧面相平行，且压杆位于压板与采集箱之间。两推杆位于盖板的相对两侧，且推杆靠近采集箱的第一侧面。推杆的长度等于1/2的第一导槽长度。两推杆位于两压杆之间。两第一导槽及第二导槽的两端分别设有压杆避让缺口14。采集箱位于两导杆之间。两导向套分别固定在采集箱上。导向套位于限位块与压杆之间，具体说是，同一自动开闭盖板机构中的导向套位于该自动开闭盖板机构的限位块与压杆之间。两导杆上、位于压杆与导向套之间分别设有可使限位块抵靠在导向套上的复位弹簧85。两盖板封遮采集入口，具体说是，当限位块抵靠在导向套上时，两盖板封遮采集入口。当限位块抵靠在导向套上时，推杆位于采集入口外侧。

实施例2：一种实施例1中所述的一种牵引式底泥采集设备的底泥采集方法，该底泥采集方法依次包括以下步骤：

A：通过船只将牵引式底泥采集设备运送到指定的底泥采集海域。

B：第一离合器分离，将采集箱1在其自重作用下通过拖拽绳下放到海底。

如图1、图4所示，由于平衡杆9的作用，使得当采集箱1下沉到海底后，将呈如图1、图4所示的状态置于海底；此时，采集箱的两第二侧面1b中的一第二侧面将成为与海底直接接触的侧面，而在这个过程中自动开闭盖板机构的压板83、压杆82将通过推杆81将对应的一盖板7沿第一导槽或第二导槽往上推开，从而开启采集箱的采集入口10。

C：船只沿任一方向直行N1公里，在这个过程中拖拽绳将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中。

由于第一离合器分离，使得第一卷筒处于自由转动的状态，因而当船只行驶过程中，拖拽绳2将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中。

D：当船只直行N1公里后，船只停止行进；接着第二离合器分离，将固定锚3在其自重作用下通过下放绳下放到海底。

如图1所示，由于拖拽绳2穿过导向环31，因而当固定锚下放到海底后，采集箱1与固定锚3之间的拖拽绳的倾斜角度很小、大致与海底平行。

E：第一离合器接合；并将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动；接着，船只沿C步骤中的行进方向直行，并通过拖拽绳2带动采集箱1沿海底拖动，从而将底泥不断的收纳到箱体中；而在这个过程中下放绳将沿船只行进方向不断由第二卷筒上释放到海域中。

本实施例中的E步骤中的“将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动”的具体操作如下：第一转动装置的电动机与减速器输入轴之间的制动器制动，从而将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动。由于第二离合器分离，使得第二卷筒处于自由转动的状态，因而当船只行驶过程中，下放绳4将沿船只行进方向不断由第二卷筒上释放到海域中，避免下放绳拖动固定锚。

另一方面，由于固定锚3将导向环固定在海底，这样当船只通过拖拽绳2带动采集箱1沿海底拖动的过程中，拖拽绳将绕导向环31拖动采集箱1；因而在采集箱沿海底拖动的过程中采集箱不会受到拖拽绳向上的拉力，可避免采集箱在拖拽过程中容易被绳索往上拖起与海底分离的问题，从而将底泥不断的收纳到箱体中，如图1所示。

F：当船只行进N2公里后，且N2小于N1，船只停止行进；

接着，第二离合器接合；并释放第一卷筒，使第一转动装置能够带动第一卷筒转动；

再接着，第一及第二转动装置带动第一及第二卷筒转动，并通过拖拽绳2及下放绳4将采集箱1及固定锚3提起。

本实施例中的F步骤中的“释放第一卷筒”的具体操作如下：第一转动装置的电动机与减速器输入轴之间的制动器解除制动，从而释放第一卷筒。

如图2所示，当拖拽绳2将采集箱1往上拉起后，复位弹簧85将通过压杆82及推杆81带动盖板7沿第一导槽或第二导槽复位，直至限位块841抵靠在导向套上为止；此时两盖板重新封遮采集入口10，从而有效防止完成采集后，在采集箱往上拉起的过程中，由于受到海流影响使底泥由采集箱的采集入口倒出的问题。

Claims (5)

1.一种牵引式底泥采集设备，其特征是，包括采集箱，固定锚，可转动设置在船体上的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置，卷绕在第一卷筒上的拖拽绳，可转动设置在船体上的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置及卷绕在第二卷筒上的下放绳；所述第一转动装置的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接；所述第二转动装置的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过第二离合器相连接；所述拖拽绳的自由端固定在采集箱上，所述下放绳的自由端固定在固定锚上，所述固定锚的锚杆端部设有导向环，所述拖拽绳穿过导向环；

所述采集箱为V形采集箱，采集箱的端部开口，并形成采集入口，V形采集箱的四个侧面中具有两个相互平行的第一侧面及两个相交呈V形的第二侧面；采集箱的底部设有平衡杆，且平衡杆与第一侧面相垂直；采集箱的两第一侧面由采集入口往外延伸，并形成两块平行的端盖导板，两端盖导板的相对两侧面上分别设有相互平行并贯穿端盖导板的第一及第二导槽，且第一导槽位于采集入口与第二导槽之间，所述第一及第二导槽内分别可滑动的设有盖板，两盖板的宽度小于第一导槽的长度并大于等于1/2的第一导槽长度，且两盖板封遮所述的采集入口，两盖板与采集箱之间分别设有自动开闭盖板机构，所述自动开闭盖板机构包括设置在盖板侧面上的两根与第一导槽相平行的推杆，分别设置在两推杆端部并与平衡杆相平行的压杆，分别设置在两压杆上、并与推杆相平行的导杆，套设在两导杆上的导向套及设置在两导杆上的限位块；所述两推杆位于两压杆之间，所述采集箱位于两导杆之间，所述两导向套分别固定在采集箱上，所述导向套位于限位块与压杆之间，所述两导杆上、位于压杆与导向套之间分别设有可使限位块抵靠在导向套上的复位弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种牵引式底泥采集设备，其特征是，各压杆上分别设有压板，且压板与采集箱的第二侧面相平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种牵引式底泥采集设备，其特征是，当限位块抵靠在导向套上时，所述的推杆位于采集入口外侧，推杆的长度等于1/2的第一导槽长度。

4.根据权利要求1或2所述的一种牵引式底泥采集设备，其特征是，包括设置在船体上的第一绞车及第二绞车，第一绞车包括所述的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置及所述的第一离合器，所述第一转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间设有制动器，所述第一转动装置的减速器的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接；第二绞车包括所述的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置及所述的第二离合器；所述第二转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间设有制动器，所述第二转动装置的减速器的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过所述的第二离合器相连接。

5.一种权利要求1至4中任一权利要求所述的一种牵引式底泥采集设备的底泥采集方法，其特征是，该底泥采集方法依次包括以下步骤：

A：通过船只将牵引式底泥采集设备运送到指定的底泥采集海域；

B：第一离合器分离，将采集箱在其自重作用下通过拖拽绳下放到海底；

C：船只沿任一方向直行N1公里，在这个过程中拖拽绳将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中；

D：当船只直行N1公里后，船只停止行进；接着第二离合器分离，将固定锚在其自重作用下通过下放绳下放到海底；

E：第一离合器接合，并将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动；接着，船只沿C步骤中的行进方向直行，并通过拖拽绳带动采集箱沿海底拖动，从而将底泥不断的收纳到箱体中；而在这个过程中下放绳将沿船只行进方向不断由第二卷筒上释放到海域中；

F：当船只行进N2公里后，且N2小于N1，船只停止行进；接着，第二离合器接合，并释放第一卷筒；再接着，第一及第二转动装置带动第一及第二卷筒转动，并通过拖拽绳及下放绳将采集箱及固定锚提起。