CN105758664A - 采样管的尺寸转接套管、其安装工具及使用其的采样器 - Google Patents

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Abstract

采样管的尺寸转接套管,包括套管环和转接套管，套管环包括套管底环、套管中环和套管顶环，所述套管底环、套管中环和套管顶环分别固定于转接套管的底端、中部和顶端，套管底环和套管顶环的外侧端部分别设有对称的螺纹拆装口。本发明根据上述内容，能够将不同尺寸的海底沉积物收集管稳定固定安装在采样器中，当对不同尺寸样品采集需要时，避免不同尺寸的沉积物样品收集管与沉积物发生剧烈的接触而发生形变，甚至出现破裂，完整保存海底沉积物的结构和沉积状态。

Description

采样管的尺寸转接套管、其安装工具及使用其的采样器
技术领域
本发明涉及海洋监测技术领域，尤其涉及采样管的尺寸转接套管、其安装工具及使用其的采样器。
背景技术
海底沉积状态和沉积结构复杂丰富，沉积物类型多种多样，通过采集沉积物样品进行测量是深入认知海底沉积物物理声学特性的主要手段。当前，不同的物理声学测量需要，采集样品的尺寸不同，采样器由于测量头的尺寸和同步采样管的尺寸也是固定的，因此为了适用较小尺寸的沉积物收集管采集沉积物需求，需要增加中间连接转换套筒，以保证较小尺寸的沉积物收集管能够稳定采集到最少扰动的样品。
发明内容
本发明的目的在于提出一种采样管的尺寸转接套管、其安装工具及使用其的采样器，能够将不同尺寸的海底沉积物收集管稳定固定安装在采样器中，当对不同尺寸样品采集需要时，避免不同尺寸的沉积物样品收集管与沉积物发生剧烈的接触而发生形变，甚至出现破裂，完整保存海底沉积物的结构和沉积状态。为达此目的，本发明采用以下技术方案：
采样管的尺寸转接套管,包括套管环和转接套管，所述套管环包括套管底环、套管中环和套管顶环，所述套管底环、套管中环和套管顶环分别固定于所述转接套管的底端、中部和顶端，所述套管底环和套管顶环的外侧端部分别设有对称的螺纹拆装口。
进一步，所述套管底环、套管中环和套管顶环分别焊接于所述转接套管的底端、中部和顶端。
安装所述的采样管的尺寸转接套管的安装工具，
还包括转接套管安装扳手，所述转接套管安装扳手用于拆装所述尺寸转接套管，所述转接套管安装扳手包括操作杆、连接杆、固定杆和连接螺栓；
所述操作杆、固定杆和连接杆均为圆管；
所述操作杆和所述固定杆的侧壁分别开有对称的通孔，所述固定杆开有贯穿于其顶部和底部的通孔，所述连接杆通过焊接连接固定所述操作杆和所述固定杆，使所述操作杆、连接杆和固定杆的通孔形成一个整体孔，所述整体孔的内径大于所述连接螺栓的直径，所述连接螺栓通过所述整体孔，在其内处于自由状态。
进一步，还包括有增力操作杆，所述增力操作杆是圆管，其设置于所述操作杆的两端。
使用所述的采样管的尺寸转接套管的采样器，包括原位测量头、同步采样管和主控箱，所述原位测量头固定于所述同步采样管的底端的外壁，所述主控箱设置于所述同步采样管的顶端，所述同步采样管内开有采样孔，在所述采样孔内安装有沉积物样品收集管，还包括有采样阀门，其安装于同步采样管的底端；
还包括有贯入状态及触底平稳检测单元、姿态检测单元、无线通信单元和声学检测单元和加速度计；
所述姿态检测单元包括陀螺仪和倾角传感器，所述声学检测单元包括声波仪和声学换能器；所述贯入状态及触底平稳检测单元、姿态检测单元、无线通信单元和声波仪安装于所述主控箱内，所述声学换能器设置于所述原位测量头内，所述贯入状态及触底平稳检测由加速度计和姿态检测单元实现。
还包括有温度检测单元，所述温度检测单元包括温度采集器和温度传感器，所述温度采集器设置于所述主控箱内，所述温度传感器设置于所述原位测量头内。
进一步，所述同步采样管由两个或者多个采样段管组成，相邻的采样段管通过其端部内侧的螺纹紧固，并且通过同步采样管连接件连接定位及防松。
进一步，还包括有环状的配重，其固定于所同步采样管顶端的外壁，位于所述主控箱的下方，所述配重块数量至少具有两个。
进一步，还包括有三片或三片以上导流尾翼，均匀排列并固定于所述同步采样管的外壁，位于所述主控箱的上方。
进一步，所述同步采样管是中空圆柱形，所述原位测量头是两端开倒锥的圆柱形，所述声学换能器至少为一对，对称安装在所述原位测量头的中部，所述原位测量头的上端开有环形的电线槽，所述电线槽的设置有环形的电线槽盖，还包括有吊环，其设置于所述同步采样管的顶端部。
本发明根据上述内容，提出一种采样管的尺寸转接套管、其安装工具及使用其的采样器，能够将不同尺寸的海底沉积物收集管稳定固定安装在采样器中，当对不同尺寸样品采集需要时，避免不同尺寸的沉积物样品收集管与沉积物发生剧烈的接触而发生形变，甚至出现破裂，完整保存海底沉积物的结构和沉积状态。
附图说明
图1是本发明其中一个实施例的剖视图。
图2是使用所述安装工具的示意图。
图3是本发明所述的海底沉积物采样器的结构示意图。
图4是图3中测量头的剖视图。
其中：原位测量头1、电线槽11、声学换能器12、电线槽11、电线槽盖13、同步采样管2、采样孔21、采样段管22、主控箱3、配重4、导流尾翼5、套管底环61、套管中环62、套管顶环63、螺纹拆装口64、转接套管7、操作杆81、增力操作杆811、连接杆82、固定杆83、连接螺栓84、吊环9。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，采样管的尺寸转接套管,包括套管环和转接套管7，所述套管环包括套管底环61、套管中环62和套管顶环63，所述套管底环61、套管中环62和套管顶环63分别固定于所述转接套管7的底端、中部和顶端，所述套管底环和套管顶环的外侧端部分别设有对称的螺纹拆装口64。
采样管的尺寸转接套管用于转接固定安装于采样器内小尺寸的沉积物样品收集管，海底沉积物样品收集管主要有两种尺寸，如果采用小尺寸的沉积物样品收集管，其安装在采样器时，便会悬空，沉积物样品收集管与沉积物发生剧烈的接触而发生形变，甚至出现破裂，不能完整保存海底沉积物的结构和沉积状态。
所述套管左环61、套管中环62和套管右环63共同支撑着海底沉积物采样器的内壁，共同保证了所述转接套管7的连接强度，从而防止小尺寸沉积物样品收集管在对海底沉积物采样的过程中，由于沉积物采样筒与沉积物发生剧烈的接触而发生形变，甚至出现破裂，所述螺纹拆装口64便于所述转接套管7的拆卸。
进一步，所述套管底环、套管中环和套管顶环分别焊接于所述转接套管7的底端、中部和顶端。
焊接会使得所述套管底环61、套管中环62和套管顶环63更加坚固地设置于所述转接套管7的底端、中部和顶端，使所述套管左环61、套管中环62和套管右环63在使用的过程中不容易脱落。
如图2所示，安装所述的采样管的尺寸转接套管的安装工具，
还包括转接套管安装扳手，所述转接套管安装扳手用于拆装所述尺寸转接套管，所述转接套管安装扳手包括操作杆81、连接杆82、固定杆83和连接螺栓84；
所述操作杆81、固定杆83和连接杆82均为圆管；
所述操作杆81和所述固定杆83的侧壁分别开有对称的通孔，所述固定杆82开有贯穿于其顶部和底部的通孔，所述连接杆82通过焊接连接固定所述操作杆81和所述固定杆83，使所述操作杆81、连接杆82和固定杆83的通孔形成一个整体孔，所述整体孔的内径大于所述连接螺栓84的直径，所述连接螺栓84通过所述整体孔，在其内处于自由状态。
所述操作杆81和固定杆83为圆管，便于操作时舒适和方便，所述连接杆82为圆管，更便于所述操作杆81、连接杆82、固定杆83的焊接连接固定。安装所述转接套管7时，所述连接螺栓84旋转进入所述螺纹拆装口64，然后用手握着所述操作杆81的两端，保证手容易出力，推动所述转接套管安装扳手，顶住所述转接套管7，一边旋转一边推动，从而使得所述转接套管7省力安全进入采样器，避免夹伤手和推入困难。
拆卸所述转接套管7时，所述连接螺栓84分别旋入所述套管底环61的螺纹拆装口64内，旋入一定长度后，向后拉动转接套管安装扳手，一边拉动、一边旋转，从而较为省力地将经过一定贯入力纵向挤压和沉积物进入膨胀横向挤压而难以取出的所述转换套管7取出。
进一步，如图2所示，还包括有增力操作杆811，所述增力操作杆811是圆管，其设置于所述操作杆81的两端。
当需要较大的取出力时，安装所述增力操作杆811，增长力臂，产生更大的取出力，所述增力操作杆811是圆管，提高操作舒适性。
使用所述的采样管的尺寸转接套管的采样器，包括原位测量头1、同步采样管2和主控箱3，所述原位测量头1固定于所述同步采样管2的底端的外壁，所述主控箱3设置于所述同步采样管2的顶端，所述同步采样管2内开有采样孔21，在所述采样孔21内安装有沉积物样品收集管，还包括有采样阀门，其安装于同步采样管2的底端；
还包括有贯入状态及触底平稳检测单元、姿态检测单元、无线通信单元和声学检测单元和加速度计；
所述姿态检测单元包括陀螺仪和倾角传感器，所述声学检测单元包括声波仪和声学换能器；所述贯入状态及触底平稳检测单元、姿态检测单元、无线通信单元和声波仪安装于所述主控箱3内，所述声学换能器12设置于所述原位测量头1内，所述贯入状态及触底平稳检测由加速度计和姿态检测单元实现。
所述声学检测单元在接近海底的10米内开启，开启时间t根据预先估计、或测量海底深度d和所述采样器的释放速度v来计算，达到精准开启的效果，开启时间t计算如下：
t＝(d-10)/v
当准备释放所述采样器时，通过所述无线通信单元启动定时开启时间t，开启后所述声波仪每隔0.1秒触发一次，发出脉冲波激励所述声学换能器12的工作，让其测量底层海水的声学特性；
通过调整所述声波仪触发时间tt，可以在海底沉积物中不同分层的声学测量，根据测量得到的所述原位分层声学测量采样器在沉积物中贯入速度vi可以计算每层测量长度ls如下：
ls＝vitt
所述原位测量头1贯入海底沉积物时，所述声学换能器12实时测量其原位声学特性；
所述同步采样管2内的沉积物样品收集管采集通过原位测量头1的海底沉积物时，所述采样阀门处于打开状态，海底沉积物一边从所述采样孔21贯入，一次作业便完成了对不同分层海底沉积物的原位声学特性测量和样品采样，保存原位测量海底沉积物最原始的物理性质和环境状态，从而获得海底表层沉积物的更为真实的地声特性，解决了当前对海底沉积物原位声学测量和样品采样分二次作业时，由于水流的运动、船体振动等原因造成两次作业点偏离而产生的原位测量与采样测量的对象不统一问题，提高了原位声学测量分析的精度和效率。采样结束后，所述采样阀门关上，确保采样到的海底沉积物结构的完整性。
通过所述陀螺仪和所述倾角传感器检测采样器在海底下沉过程中的姿态和位置，特别是贯入海底沉积物开始到稳定过程中采样器的状态，从而判断原位声学测量和同步采样的海底沉积物沿海底纵深方向的分布，检测计算方法如下：
当判断所述采样器处于稳定时，采用所述倾角传感器检测的角度计算得出所述采样器中心轴与重力加速度轴的姿态角度θ；
由姿态角度θ得到所述采样器在下放时和贯入海底沉积物中的竖直特性保持的程度，结合所述同步采样管2的长度L，依据下式计算出海底沉积物的沿埋深方向的深度D：
D＝Lsinθ。
所述贯入状态和触底平稳检测单元通过所述加速度计检测所述采样器的下放运行状态、贯入海底沉积物瞬间状态、贯入海底沉积物状态及触底平稳状态，通过所述无线通信单元把所述贯入状态和触底平稳检测单元检测到的数据传输至用户端，以辨识海水和海底沉积物的分界时间点,有利于后续对数据的分析。
进一步，还包括有温度检测单元，所述温度检测单元包括温度采集器和温度传感器，所述温度采集器设置于所述主控箱3内，所述温度传感器设置于所述原位测量头1内。
所述温度传感器实时测量当前测量点的海底沉积物的温度，并将其反馈到所述温度检测器，便于后期对海底沉积物进行数据分析时的校正计算。
进一步，所述同步采样管2由两个或者多个采样段管22组成，相邻的采样段管22通过其端部内侧的螺纹紧固，并且通过同步采样管2连接件连接定位及防松。
可以根据情况调节同步采样管2的长度，适应不同地质的海底沉积物的采集，增加不同分层的海底沉积物的采样量，通过同步采样管2连接件连接定位及防松避免了在所述同步采样管2贯入海底沉积物时，在摩擦力矩作用下，相邻的同步采样管2段22发生旋转错位，提高整个所述同步采样管2的耐用度和坚固度。
进一步，还包括有环状的配重4，其固定于所述同步采样管2顶端的外壁，位于所述主控箱3的下方，所述配重4至少具有两个。
在所述配重4及采样器整体重力作用下，所述采样器平稳地在海水下沉，和所述导流尾翼5一起减少其在下沉过程中翻侧的可能性。根据不同海底底质类型，相应增加所述配重4的数量，保证所述采样器平稳地在海水中下沉。
进一步，还包括有三片或三片以上导流尾翼5，均匀分布排列并固定于所述同步采样管2的外壁，位于所述主控箱3的上方。
起到有效的导流作用，减少所述采样器在下沉过程中的阻力，使其下沉轨迹平稳单一。
进一步，所述同步采样管2是中空圆柱形，所述原位测量头1是两端开倒锥的圆柱形，所述声学换能器12至少为一对，对称安装在所述原位测量头1的中部，所述原位测量头1的上端开有环形的电线槽11，所述电线槽11设置有环形的电线槽盖13。
能有效减少在下沉中其与海水的阻力，能有效减少海底沉积物贯入时阻力，更利于海底沉积物贯入到所述同步采样管2里，原位测量头1采用两端开倒锥的圆柱形。成对所述声学换能器12对称安装在同一径向对称面上，实现对海底沉积物的原位声学测量，所述电线槽11能容纳所述原位测量头1和所述同步采样管2连接处的电线，所述电线槽盖13能封住在所述电线槽11内的电线，防止海底沉积物以及其他异物进入，解决了所述原位测量头1和所述同步采样管2电线连接处的错位的问题，使得所述采样器能够正常工作。
还包括有吊环9，其设置于所述同步采样管2的顶端部。开始下放所述采样器时，在所述吊环9上系上吊索，待到采样工作结束后，利用吊索把所述采样器回收，容易操作。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.采样管的尺寸转接套管,包括套管环和转接套管，其特征在于：所述套管环包括套管底环、套管中环和套管顶环，所述套管底环、套管中环和套管顶环分别固定于所述转接套管的底端、中部和顶端，所述套管底环和套管顶环的外侧端部分别设有对称的螺纹拆装口。
2.根据权利要求1所述的采样管的尺寸转接套管，其特征在于：所述套管底环、套管中环和套管顶环分别焊接于所述转接套管的底端、中部和顶端。
3.安装如权利要求1-2任意一项权利要求所述的采样管的尺寸转接套管的安装工具，其特征在于：
还包括转接套管安装扳手，所述转接套管安装扳手用于拆装所述尺寸转接套管，所述转接套管安装扳手包括操作杆、连接杆、固定杆和连接螺栓；
所述操作杆、固定杆和连接杆均为圆管；
所述操作杆和所述固定杆的侧壁分别开有对称的通孔，所述固定杆开有贯穿于其顶部和底部的通孔，所述连接杆通过焊接连接固定所述操作杆和所述固定杆，使所述操作杆、连接杆和固定杆的通孔形成一个整体孔，所述整体孔的内径大于所述连接螺栓的直径，所述连接螺栓通过所述整体孔，在其内处于自由状态。
4.根据权利要求3所述的采样管的尺寸转接套管安装工具，其特征在于：还包括有增力操作杆，所述增力操作杆是圆管，其设置于所述操作杆的两端。
5.使用如权利要求1-2任意一项权利要求所述的采样管的尺寸转接套管的采样器，包括原位测量头、同步采样管和主控箱，所述原位测量头固定于所述同步采样管的底端的外壁，所述主控箱设置于所述同步采样管的顶端，所述同步采样管内开有采样孔，在所述采样孔内安装有沉积物样品收集管，还包括有采样阀门，其安装于同步采样管的底端；
其特征在于：还包括有贯入状态及触底平稳检测单元、姿态检测单元、无线通信单元和声学检测单元和加速度计；
所述姿态检测单元包括陀螺仪和倾角传感器，所述声学检测单元包括声波仪和声学换能器；所述贯入状态及触底平稳检测单元、姿态检测单元、无线通信单元和声波仪安装于所述主控箱内，所述声学换能器设置于所述原位测量头内，所述贯入状态及触底平稳检测由加速度计和姿态检测单元实现。
6.根据权利要求5所述的采样器，其特征在于：还包括有温度检测单元，所述温度检测单元包括温度采集器和温度传感器，所述温度采集器设置于所述主控箱内，所述温度传感器设置于所述原位测量头内。
7.根据权利要求5所述的采样器，其特征在于：所述同步采样管由两个或者多个采样段管组成，相邻的采样段管通过其端部内侧的螺纹紧固，并且通过同步采样管连接件连接定位及防松。
8.根据权利要求5所述的采样器，其特征在于：还包括有环状的配重，其固定于所同步采样管顶端的外壁，位于所述主控箱的下方，所述配重块数量至少具有两个。
9.根据权利要求5所述的采样器，其特征在于：还包括有三片或三片以上导流尾翼，均匀排列并固定于所述同步采样管的外壁，位于所述主控箱的上方。
10.根据权利要求5所述的采样器，其特征在于：所述同步采样管是中空圆柱形，所述原位测量头是两端开倒锥的圆柱形，所述声学换能器至少为一对，对称安装在所述原位测量头的中部，所述原位测量头的上端开有环形的电线槽，所述电线槽的设置有环形的电线槽盖，还包括有吊环，其设置于所述同步采样管的顶端部。
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