CN105181376A - 一种水下运载器搭载深海沉积物取样器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下运载器搭载深海沉积物取样器，包括：取样装置和存放装置；所述取样装置主要包括取样管部件和长度调节部件，取样管部件与长度调节部件之间设置有阻力调节部件；所述取样管装置活动插入存放装置内。本发明结构简单、作业可靠性高、搭载条件灵活，通过阻力可调的单向阀结构能够在不同海底底质获取到高质量的深海沉积物样品与水样；采用透明度高的PC材料，使操作人员能够直观地对样品进行初步评估；采用分段装配方式，实现了沉积物样品无扰动提取与保存；适用于水下有缆潜水器、载人潜水器等搭载作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种深海沉积物取样装置，尤其涉及载人或无人运载器搭载的一体深海沉积物取样装置。
背景技术
深海沉积物是海洋沉积作用形成的海底物质，包含大量的地质、生物信息，开展深海沉积物的类型与分布、搬运与动力过程、土工特性、微生物群落等调查研究，对于深海矿产资源环境评估和后期资源开采具有重要意义。传统的沉积物获取主要通过船舶地质绞车释放取样装置，在重力作用下触底后，回收至海面，整个过程无法监控且结构笨重。通过搭载深海运载器进行海底采样，能够让科学家通过高清镜头或观察窗身临其境地对取样区域和数量进行选择，提高样品获取效率。专利CN201010200316.7和CN200910155798.6都涉及沉积物取样过程中的密封性和低扰动性，但未考虑不同水底沉积物类型差异和样品到达水面后的无扰动性提取与保存。此外，深海取样还需考虑从底部到海面过程中由于运载器运动和海水冲洗造成的样品损失，以上两种取样器均无法满足搭载运载器深海取样要求。
发明内容
本发明的目的是，提供一种水下运载器深海沉积物取样装置，可以根据不同海底底质的沉积物种类进行阻力调节，能够在机械手的操作下无扰动地获取科学家所需的沉积物底质与表层水样，在运载器返回水面过程中保持密封良好。到达甲板后，通过逐步拆解的方式，无扰动地抽取表层水样，提取沉积物样品；通过更换取样管和底座的方式，满足样品无扰动封存要求。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水下运载器搭载深海沉积物取样器，包括：取样装置和存放装置；所述取样装置主要包括取样管部件和长度调节部件，取样管部件与长度调节部件之间设置有阻力调节部件；所述取样管装置活动插入存放装置内，可以实现在海底一体无干扰取样，同时保证样品保存的完整性。
进一步的，所述长度调节部件包括导向螺杆，以及设置在导向螺杆上部的导向螺母，以及T型操作手柄,固定连接在导向螺母上方；以及与导向螺杆下方紧固连接的取样端盖，取样端盖上开有排水孔；通过长度调节和阻力调节部件使该取样器能够适用于不同水下运载器和不同深海沉积物底质。
进一步的，取样管部件采用无底盖的取样管，通过螺栓与取样端盖固定连接。
进一步的，在所述的取样端盖上方设置有阻力调节部件，包括止动块，固定于取样端盖上方，止动块与取样端盖之间设置有橡胶垫片；
以及止动螺母，固定于导向螺母与导向螺杆之间；
以及阻力调节弹簧，穿在导向螺杆上，在止动块和止动螺母之间；阻力调节部件为单向阀，将取样管与外界隔离，在水下作业时既能高效获取深海沉积物底质，又能有效保存表层水样，且不会破坏沉积物分布空间。
进一步的，所述存放装置包括通过螺纹结构连接的存放筒体和底座；存放筒体下部设有可拆卸底座，可保持取样管脱离存放管部件前始终处于竖直状态，避免了样品提取和保存处理时对取样管内沉积物的扰动；以及导向端盖通过固定螺钉固定于存放筒体上部；以及密封橡胶块通过底部螺栓固定于底座上部；底座上部设有密封橡胶块，运载器由海底上浮至水面过程中，取样管与密封橡胶块能够始终紧密接触，保证样品密封储存良好。
进一步的，存放筒体靠近底部开有排水孔；底座上设有固定孔。
进一步的，所述导向端盖表面涂以鲜艳颜色，增加了机械手操作者取样结束后保存取样管时的位置感。
有益效果
本发明结构简单、操作灵活、拆装方便；操作手柄的长度能够灵活调整，适应不同地质地形；操作阻力可以根据不同沉积物底质进行调整，采样效率高；取样完成后在提取或保存样品前，能使取样管始终处于垂直位置且密封良好，保证了表层水样与沉积物样品的无扰动状态，提高样品有效性；取样管内径和长度可随时更换，互换性高。
本发明结构简单、作业可靠性高、搭载条件灵活，通过阻力可调的单向阀结构能够在不同海底底质获取到高质量的深海沉积物样品与水样；采用透明度高的PC材料，使操作人员能够直观地对样品进行初步评估；采用分段装配方式，实现了沉积物样品无扰动提取与保存；适用于水下有缆潜水器、载人潜水器等搭载作业。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域的技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的取样管整体结构示意图；
图3为本发明的存放部件结构示意图。
其中，1-取样端盖；2-螺钉；3-取样管；4-导向螺杆；5-橡胶垫片；6-止动块；7-阻力调节弹簧；8-止动螺母；9-T型操作手柄；10-导向螺母；11-导向端盖；12-固定螺钉；13-存放筒体；14-底座；15-底部螺栓；16-密封橡胶块。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3所示，本发明的水下运载器搭载深海沉积物取样装置，包括长度调节部件、阻力调节部件、取样管部件和存放管部件共同组成沉积物取样管。
取样前准备工作：将取样端盖1安装至取样管3上部，导向螺杆4安装至取样端盖1上部，沿取样端盖1依次安装橡胶垫片5、止动块6、阻力调节弹簧7、止动螺母8，并根据作业海区底质沉积物情况调整止动螺母8与止动块6间的距离，达到阻力调整的作用。将导向螺母10安装在导向螺杆4上部，T型操作手柄9安装在导向螺母10上方，根据运载器采样篮高度及机械手高度调整T型手柄9与导向螺母10之间的距离。导向端盖11安装于存放筒体13上部，并用黑色记号笔将导向口涂黑，便于水下操作者放置取样管，密封橡胶块16通过底部螺栓15与底座14固定后，将底座14旋钮在存放筒体13下部。调整好的取样管3整体放置在存放筒体内，整体安装至运载器采样篮，通过取样端盖1上方的孔给取样管内注入部分淡水。
取样过程：运载器到达海底后，通过机械手抓住T型手柄9，将取样管3插入沉积物层，在压力的作用下，取样端盖1顶部的阻力调节弹簧7受到压缩，海水沿取样端盖1顶部的排水孔排出，实现沉积物存入取样管3。
采样完毕后，在机械手提起T型手柄9的瞬间，在阻力调节弹簧7的作用下，止动块6与橡胶垫片5迅速落下，关闭取样端盖1顶部多孔结构，并在取样管7顶部形成一定负压，保证沉积物吸附在取样管3内部不会掉落。操作机械手将取样管整体沿导向口插入存放筒体13，取样管3在重力作用下与留有楔形接口的密封橡胶块16紧密接触，实现密封，取样结束。
运载器工作结束，该沉积物取样装置返回甲板后，依次拆除T型手柄9、导向螺母10、止动螺母8、阻力调整螺母7、止动块6、橡胶垫片5，此时能够通过针管能够从取样端盖1开设的孔中抽取沉积物上方表层水样。水样保存后，拆除螺钉2，将取样端盖1从取样管3上方移除，拆除固定螺钉12，将导向端盖11从存放筒体13上方移除，通过固定孔将底座14固定，将存放筒体13沿螺纹结构从底座14上旋出，得到取样管3、密封橡胶块16、底座14一体的沉积物样品。至此，沉积物样品从海底完成取样至样品直接处理，始终保持垂直取样状态，密封良好，操作者可以根据需求进行无扰动提取或整体保存。
上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种水下运载器搭载深海沉积物取样器，其特征在于包括：取样装置和存放装置；所述取样装置主要包括取样管部件和长度调节部件，取样管部件与长度调节部件之间设置有阻力调节部件；所述取样管装置活动插入存放装置内。
2.根据权利要求1所述一种水下运载器搭载深海沉积物取样器，其特征在于，所述长度调节部件包括导向螺杆(4)，以及设置在导向螺杆(4)上部的导向螺母(10)，以及T型操作手柄(9),固定连接在导向螺母(10)上方；以及与导向螺杆(4)下方紧固连接的取样端盖(1)，取样端盖(1)上开有排水孔。
3.根据权利要求1所述一种水下运载器搭载深海沉积物取样器，其特征在于，取样管部件采用无底盖的取样管(3)，通过螺栓与取样端盖(1)固定连接。
4.根据权利要求1所述一种水下运载器搭载深海沉积物取样器，其特征在于，在所述的取样端盖(1)上方设置有阻力调节部件，包括止动块(6)，固定于取样端盖(1)上方，止动块(6)与取样端盖(1)之间设置有
橡胶垫片(5)；
以及止动螺母(8)，固定于导向螺母(10)与导向螺杆(4)之间；
以及阻力调节弹簧(7)，穿在导向螺杆(4)上，在止动块(6)和止动螺母(8)之间。
5.按照权利要求1所述的水下运载器搭载式深海沉积物取样器，其特征在于，所述存放装置包括通过螺纹结构连接的存放筒体(13)和底座(14)；
以及导向端盖(11)通过固定螺钉(12)固定于存放筒体(13)上部；
以及密封橡胶块(16)通过底部螺栓(15)固定于底座(14)上部。
6.按照权利要求5所述的水下运载器搭载深海沉积物取样器，其特征在于，存放筒体(13)靠近底部开有排水孔；底座(14)上设有固定孔。
7.按照权利要求5所述的水下运载器搭载深海沉积物取样器，其特征在于，所述导向端盖(11)表面涂以鲜艳颜色。
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