CN105510084A - 简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，主要由支撑架、可动横杆和采样箱组成；支撑架包括绳索环、支撑杆、挂绳钩和箱内支撑架；采样箱是由一块底板和四块侧板组成的上表面开口下底面封闭的箱体，左右两块侧板上端为三角形，前后两块侧板上设有外翻的三角形锚爪铲板。该装置具有加工容易、操作简单、稳定可靠、维护便捷的特点，其结构简单、质量小巧，一般使用时无需加铅块等重锤，可动横杆可折叠方便携带。本发明适用于淡水湖泊、水库以及近岸海域等浅水环境表层沉积物水域调查采样，可以在小船小艇上操作而无需借助船载绞车及大型动力设施等辅助设备，同时也可以用于小船小艇野外采样时的船锚固定采样。

Description

简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器
技术领域
本发明属于水域环境沉积物采样工具技术领域，尤其是涉及一种简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器。
背景技术
沉积物是河流、湖泊、水库以及海洋等水域的重要组成部分，对于水体中各种污染物的迁移转化和生物起着重要的作用，沉积物监测和底栖生物调查是水体环境监测、生态调查及科学研究中的重要环节。沉积物样品的采集是实现沉积物监测的必要前提，然而采集水下沉积物又是一项十分艰难的工作。通常利用抓斗式采集器和柱状沉积物采集器采集沉积物样品。采样器通常采用不锈钢结构，为了能够采集到沉积物，往往需要在采样器上装上铅块等，因而体积和重量大，一股需要在专业船只及船载绞车的帮助下完成采样活动，采样成本较高。此外，还有一种弹簧采泥器，它靠弹簧作用使左右颚插入沉积物内取样，其操作过程复杂而繁琐。随着环境问题的日益严峻及人们对环保的不断关注，要求在条件艰苦的地方，以及在水深较浅的近岸海域和湖泊、水库等大、中型考察船无法驶入的水域也要开展沉积物的监测和研究，然而在没有专门配备绞车的条件简陋小艇或舢板上利用现有的抓斗式和大型箱式采样器采样存在一定的困难。同时，较大重量的采集器及铅块在野外采样中也带来了很多不利；另外，在采样过程中，由于受潮流影响或受底质条件限制，抓斗式采泥器常会出现自行关闭或未关闭，从而采集不到样品或重复多次费时费力。
国内已有一些适用于浅水水域调查的表层沉积物采样器。如：
“一种柱状机械抓斗式底样采泥器”(专利号201210429185.9公开日2013-03-13)
“一种抓斗式沉积物采泥器”(专利号201210546238.5公开日2013-03-13)
“一种手摇沉积物采集装置”(专利号201110244585.8公开日2012-01-18)
“多功能抓斗式采水采泥器”(专利号201210248412.8公开日2014-01-29)
“一种抠抓式表层沉积物采样器”(专利号200810153883.4公开日期2009-06-10)
“一种水体表层沉积物无扰动箱式采样器”(专利号201210062438.3公开日2012-07-25)
它们主要是以传统抓斗式或箱式采泥器为基础上发明出来的，其结构复杂，较为笨重，仍需绞车等辅助，不便于在小型船只或快艇上操作。
又如：
“一种较浅水域环境及生物样品采集的采样装置”(专利号200810014236.5公开日2009-08-05)、
“无边界扰动的机械手持式沉积物采样器”(专利号02150917.4公开日2003-04-30)、
“一种软布封底式浅水域原状表层沉积物采样器”(专利号201310184563.6公开日2013-08-28)
“一种旋转封底式浅层原位采泥器”(专利号201210141262.0公开日2012-08-22)
这些采样器便于运输和携带，无需绞车等大型动力装置，且扰动较少，但只能够实现在河边、湖边及海岸带等很浅水域采集，不适宜于近岸海域和湖泊等较深水域沉积物采集。
再如中国专利“简易表层沉积物采集器”(专利号200510029093.1公开日2007-02-28)，该专利提供了一种适用于海洋生态环境调查的简易表层沉积物采集装置，与传统采样器相比，它具有操作方便、采样成功率高等优点，但仍存在以下不足：(1)圆桶结构容易受水流影响，采集过程中容易发生翻滚，对沉积物扰动较大且不容易采集足量样品；(2)提环附近桶口外倾30°犁型瓣限制了活动提环的活动角度，采集过程中绳索提拉力度较大或角度较大时很容易使桶口抬起无法采集；(3)须在水平往前拖拽时才能采集，需要放足够长的绳索且与底面保持较低角度才容易采集；(4)采用活动提环装置，绳索、提环及采样桶之间均是活动衔接，在斜拉角度情况下没有直接驱动力驱动犁型瓣抓挖进入底泥中，犁型瓣只能抓挖非常浅的样品甚至桶口被提起；(5)犁型瓣较短且须在水平牵引抓挖，抓挖力较弱，只适合在底较软的较深海底环境采集沉积物，不适合在底质较硬的环境中采集足量的沉积物样品。
综上可见，目前使用的沉积物采样装置有待改进和完善，以更加高效地完成环境样品的采集工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种加工容易、携带方便、操作简单、稳定可靠的简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，主要由支撑架、可动横杆和采样箱组成；支撑架包括绳索环、支撑杆、挂绳钩和箱内支撑架，上下挂绳钩分别设在支撑杆上下部，绳索环和箱内支撑架分别位设于支撑杆上下端，支撑杆和箱内支撑架与采样箱内面固接；可动横杆与支撑杆上分别具有匹配的固定板、插销及插销孔，可动横杆中间与支撑杆通过固定板活动相连，支撑杆的固定板上配有插销；采样箱是由一块底板和四块侧板组成的上表面开口下底面封闭的箱体，左右两块侧板上端为三角形，前后两块侧板上设有外翻的三角形锚爪铲板。
采样箱为上漏空箱体，左右两块侧板与底板垂直，前后两块侧板与底板成斜面。
前后侧板和底板的角度为120°，前后侧板和锚爪铲板的角度为20°。
采样箱的左右两块侧面上对称配置铅块。
采样箱上表面面积在0.04m2以内。
绳索环所在平面与挂绳钩所在平面垂直，绳索环所在平面与可动横杆所在平面平行；可动横杆与采样箱前后侧板平行，而与采样箱左右侧板垂直。
针对目前沉积物采样装置存在的诸多问题和缺陷，在简易表层沉积物采样器基础上，通过采用有杆船锚结构，发明人设计制作了一种简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，主要由支撑架、可动横杆和采样箱组成；所述支撑架包括绳索环、支撑杆、挂绳钩和箱内支撑架；所述采样箱是由一块底板和四块侧板组成的上表面开口下底面封闭的箱体，左右两块侧板上端为三角形，前后两块侧板上设有外翻的三角形锚爪铲板。该装置具有加工容易、操作简单、稳定可靠、维护便捷的特点，其结构简单、质量小巧，一股使用时无需加铅块等重锤，可动横杆可折叠方便携带。本发明适用于淡水湖泊、水库以及近岸海域等浅水环境表层沉积物水域调查采样，可以在小船小艇上操作而无需借助船载绞车及大型动力设施等辅助设备，同时也可以用于小船小艇野外采样时的船锚固定采样。经过多次近岸海域、湖库和河流上测试，本发明能够采集1米-50米水深的沉积物，基本达到一次采样成功。
附图说明
图1是本发明简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器(可动横杆与支撑杆通过插销垂直固定)的结构示意图一。
图2是本发明简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器(可动横杆与支撑杆取下插销松开后)的结构示意图二。
图3是图1中简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器沿可动横杆轴向的视图。
图中：1绳索环，2上挂绳钩，3支撑杆，4可动横杆，5插销孔，6插销，7固定板，8下挂绳钩，9锚爪铲板，10侧板，11箱内支撑架，12采样箱。
具体实施方式
一、组成结构
如图1至3所示，本发明简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，主要由支撑架、可动横杆4和不锈钢制采样箱12组成；支撑架包括绳索环1、支撑杆3、挂绳钩和箱内支撑架11，上下挂绳钩2/8分别设在支撑杆上下部，绳索环和箱内支撑架分别位设于支撑杆上下端，绳索与绳索环相连，支撑杆和箱内支撑架与采样箱内面固接；可动横杆与支撑杆上分别具有匹配的固定板7、插销6及插销孔5，可动横杆中间与支撑杆通过固定板活动相连，支撑杆的固定板上配有插销，平时松开可动横杆垂放平行于支撑杆以少占空间方便运输，采集作业时通过插销使可动横杆与支撑杆垂直固定，固定后可动横杆与锚爪铲板垂直，也可以固定焊接于支撑杆上；采样箱是由一块底板和四块侧板10组成的上表面开口下底面封闭的箱体，左右两块侧板上端为尖锐三角形，前后两块侧板上设有外翻的尖锐三角形锚爪铲板9(铲板与侧板呈小角度倾斜面)。绳索环所在平面与挂绳钩所在平面垂直，绳索环所在平面与可动横杆所在平面平行；可动横杆与采样箱前后侧板平行，而与采样箱左右侧板垂直。
其中，采样箱为上漏空箱体，其上表面(面积在0.04m2以内)开口大下底面封闭底板小，左右两块侧板与底板垂直，前后两块侧板与底板成斜面，即底面为平面、前后侧面为斜面、左右侧面为垂直面、上面漏空。采样箱前后侧板和底板的角度与前后侧板和锚爪铲板的角度匹配，前后侧板和底板的角度为120°左右，前后侧板和锚爪铲板的角度为20°左右。采样箱的左右两块侧面上可根据需要对称配置铅块以增加重量用于水流较大环境。
二、基本原理
本发明在简易表层沉积物采样器基础上，采用有杆船锚结构，利用有杆船锚在斜拉时能够充分有效的抓入底泥而在垂拉时容易上提的优点，保留有杆锚的支撑杆、横杆、绳索环等结构，并将锚爪等结构改为尖锐的锚爪铲板和可装集底泥的采样箱，将此结构应用于环境沉积物采样，有效保障样品采集的成功率。
其中，采样箱和外倾锚爪铲板可改善采泥器在水底的采泥力度和深度，提高采集器的适用范围及确保采样量；采用绳索与绳索环的活动链接、支撑杆与锚爪铲板的固定角度相结合，无需采样器倾斜至接近水平就能有效采样，在轻微倾斜角度就能驱使锚爪铲板铲入底泥，提高采集器的采样成功率和采样效率；在支撑杆增加一个可动横杆来改善采泥器在水底的平衡状态，提高抗水流、暗流及地势等影响能力，并确保锚爪铲板朝下采样；在采泥器收放过程中，支撑杆、可动横杆作为手柄方便操作人员使采泥器稳定，提高野外水域沉积物采集作业效率和采样保真度，对取样作业有很好的提升作用。同时，采集器具备船锚功能，在小船小艇水质采样时能利用采样器做为船锚固定船只采样位置，提高水质采样准确性。
三、使用方法
非工作状态时绳索缠绕在上下绳索挂钩上，采样工作时，首先将绳索连接好绳索环，将可动横杆旋转到支撑杆垂直位置，两者固定板重叠后用活动插销固定，然后放入水体重力下降，触及底部后，采样箱的锚爪铲板将呈半斜卧方式，以低速让船只移开或让船只在水流作用下移开原来位置，过程中继续缓慢放绳索，将绳索固定在船只上，让船只往前缓慢行驶一小段距离，驱动锚爪铲板抓挖沉积物进入采样箱，最后通过人力或绞车缓慢匀速提拉绳索，将采泥器提上船只收集沉积物。特殊情况下，可在采样箱左右侧板上加装铅块，以使采泥器便于下沉及抗急流。

Claims (6)

1.一种简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，其特征在于主要由支撑架、可动横杆和采样箱组成；所述支撑架包括绳索环、支撑杆、挂绳钩和箱内支撑架，上下挂绳钩分别设在支撑杆上下部，绳索环和箱内支撑架分别位设于支撑杆上下端，支撑杆和箱内支撑架与采样箱内面固接；所述可动横杆与支撑杆上分别具有匹配的固定板、插销及插销孔，可动横杆中间与支撑杆通过固定板活动相连，支撑杆的固定板上配有插销；所述采样箱是由一块底板和四块侧板组成的上表面开口下底面封闭的箱体，左右两块侧板上端为三角形，前后两块侧板上设有外翻的三角形锚爪铲板。
2.根据权利要求1所述的简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，其特征在于：所述采样箱为上漏空箱体，左右两块侧板与底板垂直，前后两块侧板与底板成斜面。
3.根据权利要求1所述的简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，其特征在于：所述前后侧板和底板的角度为120°，前后侧板和锚爪铲板的角度为20°。
4.根据权利要求1所述的简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，其特征在于：所述采样箱的左右两块侧面上对称配置铅块。
5.根据权利要求4所述的简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，其特征在于：所述采样箱上表面面积在0.04m2以内。
6.根据权利要求1所述的简易有杆锚式浅水表层沉积物采样器，其特征在于：所述绳索环所在平面与挂绳钩所在平面垂直，绳索环所在平面与可动横杆所在平面平行；所述可动横杆与采样箱前后侧板平行，而与采样箱左右侧板垂直。
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