一种海洋取样技术设备及其实施方法
技术领域
本发明涉及一种取样技术设备,具体涉及一种海洋取样技术设备。
背景技术
随着地球资源的大量消耗,科学家们预言,海洋将成为人类深入开发的新领域。据报载,海洋蕴藏着全球70%的石油天然气资源,海底还有丰富的锰结核和洁净能源天然气水合物等待我们去开发。我国拥有118×104km海岸线,海疆面积达3×106km2。由于历史的原因,我国对大陆架和深海底部的地质构造研究程度还很不够,这正是新一轮国土资源大调查的重要内容之一。无论是研究海底地质构造,还是进行海洋勘探,或从事大陆架工程地质勘察都离不开海底取样。
如专利公布号CN101539018A公开了一种深海海底取样装置,包括取样筒体及其取样筒体驱动装置、球阀及其液压驱动装置、止回阀、呈倒T型的活塞、液压杆及其液压杆驱动装置。该发明可将海水从取样筒体的上端排出,克服海水压力,并将所需要的介质吸入取样筒体,金可方便获取深海海底的淤泥或其他物质。
由于海水压力很大,如何克服海水压力,同时对不同水层的水样,以及海底淤泥和水草等其他物质进行取样是亟待解决的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的问题,提出了一种海洋取样技术设备及其实施方法,实现了同时在水底进行取泥、取水和对水底植物进行取样的操作。
本发明的具体技术方案如下:
一种海洋取样技术设备,包括安装有导轨的外壳,所述导轨上安装有取草装置,所述外壳外壁四周安装有取水装置,所述外壳内部还安装有取泥装置;
所述取草装置包括通过第二电机带动在导轨上运动的支架,所述支架上端安装有第三电机,所述第二电机上安装有旋转架,机械手安装在所述旋转架前端;
所述取水装置包括安装有电磁阀的储水罐,所述电磁阀与压力传感器之间安装有螺线管,所述压力传感器安装有导线,所述导线穿透外壳,并从外壳上端穿出与外部电磁阀控制器连接。所述取泥装置包括安装有外罩的取泥罐,外罩内侧和取泥罐外壁之间安装有滚珠导轨,滚珠在滚珠导轨上运动,所述储泥罐上端安装有固定端,所述外罩上端安装有与固定端相连的液压活塞杆,所述活塞杆上端安装有油压管,所述油压管穿过外壳上端与外部液压控制装置连接。
优选地,所述外壳下端安装有底座,所述底座上安装带有第一电机的钻头。
优选地,所述旋转架上端安装有水下摄像头。
优选地,所述取泥装置的外罩下端还设有活动挡板,所述活动挡板通过销钉与外罩铰链连接,所述活动挡板两端还设有连接外罩外侧的弹簧。
优选地,所述取泥罐内还安装有轴体,“V”型存储槽安装在轴体上。
一种海洋取样技术设备的实施方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)确定取样的位置和深度,将取样技术设备沉入海底。
2)取样技术设备入水后,外部电磁阀控制器通过压力传感器获取水压值,控制电磁阀开启,海水进入储水罐,间隔五秒后电磁阀自动关闭,取水完成。
3)确定当取样技术设备到达指定取样位置后,通过第一电机驱动钻头运动,将底座固定在取样位置。
4)外部液压控制装置控制油压管对活塞杆进行加压,推动取泥罐在滚珠导轨上进行向下运动,推开活动挡板,插入海底土层,泥土样品进入“V”型存储槽内,获取泥土样品,获取泥土样品后,再通过外部液压控制装置控制活塞杆收缩回位,带动取泥罐收缩回位,活动挡板自动闭合,取泥完成。
5)旋转架上安装有水下摄像头,观察取样位置四周的环境,确定取样位置,通过第二电机带动支架在导轨上来回运动,同时支架上端安装第三电机驱动旋转架旋转运动,到达取样位置,最后通过旋转架前端安装的机械手获取水草样品。
6)完成所有取样后,第一电机驱动钻头回收运动,将底座带离取样位置,并通过起吊设备将取样器吊回船上,取出土样、水样和水草样品,取样作业完成。
其有益效果:本发明操作简单,自动化程度高,可同时达到对水样、土样和水草样品的取样。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为图1另一个方向的结构示意图;
图3为本发明的正视图;
图4为本发明取泥装置的结构示意图;
图5为本发明取泥装置的剖视图;
图6为本发明取草装置的俯视图;
图7为本发明取水装置剖视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1:
如图所示,一种海洋取样技术设备,包括安装有导轨11的外壳1,所述外壳1下端安装有底座5,所述底座5上安装带有第一电机52的钻头51,可以在取样技术设备到达取样位置后,将取样技术设备固定在取样位置,方便取样。所述导轨11上安装有取草装置4,所述外壳1外壁四周安装有取水装置2,所述外壳1内部还安装有取泥装置3。
所述取草装置4包括通过第二电机41带动在导轨11上运动的支架42,所述支架42上端安装有第三电机43,所述第三电机为旋转电机,所述第二电机41上安装有旋转架44,机械手45安装在所述旋转架44前端,通过上述结构保证取草装置在导轨上进行来回运动和旋转运转运动,方便旋转架44上端安装有水下摄像头46更加全面的获取取样位置及其周边的环境情况,便于更加准确的控制旋转架44前端的机械手45采集水草样品。
所述取水装置2包括安装有电磁阀22的储水罐21,所述电磁阀22与压力传感器24之间安装有螺线管23,所述压力传感器24安装有导线25,所述导线25穿透外壳,并从外壳上端开口穿出与外部电磁阀控制器连接。
所述取泥装置3包括安装有外罩36的取泥罐35,外罩36内侧和取泥罐35外壁之间安装有滚珠导轨39,滚珠38在滚珠导轨39上运动,所述储泥罐35上端安装有固定端353,所述外罩36上端安装有与固定端353相连的活塞杆31,所述活塞杆31上端安装有油压管37,所述油压管37穿过外壳1上端与外部液压控制装置连接,通过外部液压控制装置和油压管37控制活塞杆31进行上下运动,现将储泥罐35推出进行取土,取土完成后再控制液压活塞杆31回缩,同时带动储泥罐35回缩,完成取泥。另外所述取泥装置3的外罩36下端还设有活动挡板32,所述活动挡板32通过销钉33与外罩36铰链连接,所述活动挡板32两端还设有连接外罩36外侧的弹簧34,用于密封作用。取泥罐35内还安装有轴体351,“V”型存储槽352安装在轴体上,用于存放土样。
基于上述装置,本发明还提供了一种海洋取样技术设备的实施方法,具体步骤如下:
1)确定取样的位置和深度,将取样技术设备沉入海底。
2)取样技术设备入水后,外部电磁阀控制器通过压力传感器24获取水压值,控制电磁阀22开启,海水进入储水罐21,间隔五秒后电磁阀22自动关闭,取水完成。
3)确定当取样技术设备到达指定取样位置后,通过第一电机52驱动钻头51运动,将底座5固定在取样位置。
4)外部液压控制装置控制油压管37对活塞杆31进行加压,推动取泥罐35在滚珠导轨39上进行向下运动,推开活动挡板32,插入海底土层,泥土样品进入“V”型存储槽352内,获取泥土样品,获取泥土样品后,再通过外部液压控制装置控制活塞杆31收缩回位,带动取泥罐35收缩回位,活动挡板32自动闭合,取泥完成。
5)旋转架44上安装有水下摄像头46,观察取样位置四周的环境,确定取样位置,通过电机二41带动支架42在导轨11上来回运动,同时支架42上端安装第三电机43驱动旋转架44旋转运动,到达取样位置,最后通过旋转架前端安装的机械手45获取水草样品。
6)完成所有取样后,第一电机52驱动钻头51回收运动,将底座5带离取样位置,并通过起吊设备将取样技术设备吊回船上,取出土样、水样和水草样品,取样作业完成。
实施例2:
如图所示,一种海洋取样技术设备,包括安装有导轨11的外壳1,所述外壳1下端安装有底座5,所述底座5上安装带有第一电机52的钻头51,可以在取样技术设备到达取样位置后,将取样技术设备固定在取样位置,方便取样。所述外壳1上还安装有悬挂机构5,所述导轨11上安装有取草装置4,所述外壳1外壁四周安装有取水装置2,所述外壳1内部还安装有取泥装置3。
所述取草装置4包括通过第二电机41带动在导轨11上运动的支架42,所述支架42上端安装有第三电机43,所述第三电机为旋转电机,所述第二电机41上安装有旋转架44,机械手45安装在所述旋转架44前端,通过上述结构保证取草装置在导轨上进行来回运动和旋转运转运动,方便旋转架44上端安装有水下摄像头46更加全面的获取取样位置及其周边的环境情况,便于更加准确的控制旋转架44前端的机械手45采集水草样品。
所述取水装置2包括安装有电磁阀22的储水罐21,所述电磁阀22与压力传感器24之间安装有螺线管23,所述压力传感器24安装有导线25,所述导线25穿透外壳,并从外壳上端开口穿出与外部电磁阀控制器连接。
所述取泥装置3包括安装有外罩36的取泥罐35,外罩36内侧和取泥罐35外壁之间安装有滚珠导轨39,滚珠38在滚珠导轨39上运动,所述储泥罐35上端安装有固定端353,所述外罩36上端安装有与固定端353相连的活塞杆31,所述活塞杆31上端安装有油压管37,所述油压管37穿过外壳1上端与外部液压控制装置连接,通过外部液压控制装置和油压管37控制活塞杆31进行上下运动,现将储泥罐35推出进行取土,取土完成后再控制液压活塞杆31回缩,同时带动储泥罐35回缩,完成取泥。另外所述取泥装置3的外罩36下端还设有活动挡板32,所述活动挡板32通过销钉33与外罩36铰链连接,所述活动挡板32两端还设有连接外罩36外侧的弹簧34,用于密封作用。取泥罐35内还安装有轴体351,“V”型存储槽352安装在轴体上,用于存放土样。
基于上述装置,本发明还提供了一种海洋取样技术设备的实施方法,其特征在于,
1)确定取样的位置和深度,将取样技术设备外壳上的悬挂机构5与起吊设备上的钢绳连接,将取样设备沉入海底。
2)取样技术设备入水后,外部电磁阀控制器通过压力传感器24获取水压值,控制电磁阀22开启,海水进入储水罐21,间隔五秒后电磁阀22自动关闭,取水完成。
3)确定当取样技术设备到达指定取样位置后,通过第一电机52驱动钻头51运动,将底座5固定在取样位置。
4)外部液压控制装置控制油压管37对活塞杆31进行加压,推动取泥罐35在滚珠导轨39上进行向下运动,推开活动挡板32,插入海底土层,泥土样品进入“V”型存储槽352内,获取泥土样品,获取泥土样品后,再通过外部液压控制装置控制活塞杆31收缩回位,带动取泥罐35收缩回位,活动挡板32自动闭合,取泥完成。
5)旋转架44上安装有水下摄像头46,观察取样位置四周的环境,确定取样位置,通过电机二41带动支架42在导轨11上来回运动,同时支架42上端安装第三电机43驱动旋转架44旋转运动,到达取样位置,最后通过旋转架前端安装的机械手45获取水草样品。
6)完成所有取样后,第一电机52驱动钻头51回收运动,将底座5带离取样位置,并通过起吊设备将取样技术设备吊回船上,取出土样、水样和水草样品,取样作业完成。
实施例3:
如图所示,一种海洋取样技术设备,包括安装有导轨11的外壳1,所述外壳1下端安装有底座5,所述底座5上安装带有第一电机52的钻头51,可以在取样技术设备到达取样位置后,将取样技术设备固定在取样位置,方便取样,所述外壳1上还安装有悬挂机构5。所述导轨11上安装有取草装置4,所述外壳1外壁四周安装有取水装置2,所述外壳1内部还安装有取泥装置3。
所述取草装置4包括通过第二电机41带动在导轨11上运动的支架42,所述支架42上端安装有第三电机43,所述第三电机为旋转电机,所述第二电机41上安装有旋转架44,机械手45安装在所述旋转架44前端,通过上述结构保证取草装置在导轨上进行来回运动和旋转运转运动,方便旋转架44上端安装有水下摄像头46更加全面的获取取样位置及其周边的环境情况,便于更加准确的控制旋转架44前端的机械手45采集水草样品,所述旋转架上还安装有水下照明设备6,便于更加清楚的观察水下的环境,取草装置上还安装有取样位移传感器7,方便准确的移动位置。
所述取水装置2包括安装有电磁阀22的储水罐21,所述电磁阀22与压力传感器24之间安装有螺线管23,所述压力传感器24安装有导线25,所述导线25穿透外壳,并从外壳上端开口穿出与外部电磁阀控制器连接。
所述取泥装置3包括安装有外罩36的取泥罐35,外罩36内侧和取泥罐35外壁之间安装有滚珠导轨39,滚珠38在滚珠导轨39上运动,所述储泥罐35上端安装有固定端353,所述外罩36上端安装有与固定端353相连的活塞杆31,所述活塞杆31上端安装有油压管37,所述油压管37穿过外壳1上端与外部液压控制装置连接,通过外部液压控制装置和油压管37控制活塞杆31进行上下运动,现将储泥罐35推出进行取土,取土完成后再控制液压活塞杆31回缩,同时带动储泥罐35回缩,完成取泥。另外所述取泥装置3的外罩36下端还设有活动挡板32,所述活动挡板32通过销钉33与外罩36铰链连接,所述活动挡板32两端还设有连接外罩36外侧的弹簧34,用于密封作用。取泥罐35内还安装有轴体351,“V”型存储槽352安装在轴体上,用于存放土样。
基于上述装置,本发明还提供了一种海洋取样技术设备的实施方法,其特征在于,
1)确定取样的位置和深度,将取样技术设备外壳上的悬挂机构5与起吊设备上的钢绳连接,将取样设备沉入海底。
2)取样技术设备入水后,外部电磁阀控制器通过压力传感器24获取水压值,控制电磁阀22开启,海水进入储水罐21,间隔五秒后电磁阀22自动关闭,取水完成。
3)确定当取样技术设备到达指定取样位置后,通过第一电机52驱动钻头51运动,将底座5固定在取样位置。
4)外部液压控制装置控制油压管37对活塞杆31进行加压,推动取泥罐35在滚珠导轨39上进行向下运动,推开活动挡板32,插入海底土层,泥土样品进入“V”型存储槽352内,获取泥土样品,获取泥土样品后,再通过外部液压控制装置控制活塞杆31收缩回位,带动取泥罐35收缩回位,活动挡板32自动闭合,取泥完成。
5)旋转架44上安装有水下摄像头46和水下照明设备6,观察取样位置四周的环境,确定取样位置,取草装置上还安装有取样位移传感器7,可准确定位和接收位置信号,并控制通过第二电机41带动支架42在导轨11上来回运动,同时支架42上端安装第三电机43驱动旋转架44旋转运动,到达取样位置,最后通过旋转架前端安装的机械手45获取水草样品。
6)完成所有取样后,第一电机52驱动钻头51回收运动,将底座5带离取样位置,并通过起吊设备将取样技术设备吊回船上,取出土样、水样和水草样品,取样作业完成。