CN106248417B - 一种取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取样装置，属于海底沉积物取样设备技术领域，为解决现有的取样装置在回收时荷载过大、缆绳易发生断裂等问题而设计。本发明提供的取样装置包括取样主体结构、取样配重块、配重释放机构以及释放器机构，其中，取样主体结构用于获取并容纳海底沉积物样品；配重释放机构与取样主体结构连接，用于在取样装置回收时释放取样配重块；释放器机构设于配重释放机构的上方，用于使取样主体结构获取更多海底沉积物样品。本发明的取样装置是一种可抛配重块式的装置，其回收荷载小、缆绳不易断裂。

Description

一种取样装置

技术领域

本发明涉及涉及海底沉积物取样设备技术领域，具体涉及一种取样装置。

背景技术

海底柱状取样是进行海洋地质调查的最为重要的一项工作，通过对海底沉积物柱状样品的分析和测试，可以了解海底沉积历史、沉积规律以及沉积物的化学、物理力学特性等，进而获取沉积物的时空变化规律。

深海取样受限于地质绞车的缆绳长度。目前，世界大洋平均深度为3070m，大部分调查船所采用的地质缆绳均在万米以下，随着缆绳长度增加，地质绞车排缆难度增加且维护成本高，这显然无法满足像马里亚纳海沟等万米深海的沉积物取样。现有的取样装置是通过将轻质缆绳连接在取样装置上，再结合地质绞车与轻质缆绳联合工作以达到取样深度，但这个过程中如果缆绳荷载过大则往往会导致缆绳在回收时发生断裂，使用极其不便。

因此，亟需一种新型的取样装置以解决上述存在的回收荷载过大、缆绳易发生断裂等问题。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种回收荷载小、缆绳不易断裂的取样装置。

本发明的另一个目的是提出一种可抛配重块式的取样装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种取样装置，包括取样主体结构、取样配重块、配重释放机构以及释放器机构，其中，

所述取样主体结构用于获取并容纳海底沉积物样品；所述配重释放机构与所述取样主体结构连接，用于在取样装置回收时释放所述取样配重块；所述释放器机构设于所述配重释放机构的上方，用于使所述取样主体结构获取更多海底沉积物样品。

作为本发明的一个优选方案，所述取样主体结构包括取样管、设于所述取样管外部的导流尾翼、设于所述取样管内部的活塞、位于所述取样管端口处的刀头以及用于为所述取样配重块预紧的预紧件。

作为本发明的一个优选方案，所述配重释放机构包括可活动的套设在所述取样管内的连接管，所述连接管与所述刀头相对设置，所述连接管至少部分露在所述取样管的外部，并通过吊装环与所述释放器机构连接。

作为本发明的一个优选方案，所述配重释放机构还包括配重释放绳、插接在所述取样配重块中的配重释放销、用于限制所述配重释放绳移位的卡钩、止落环、定位释放销以及止落板，其中，

露在所述取样管外部的所述连接管上套设有所述止落环，所述止落环上方设有所述止落板；所述配重释放绳的一端与所述止落板连接，另一端与所述配重释放销连接。

作为本发明的一个优选方案，所述释放器机构包括固定盘、通过销连接且悬在所述固定盘一侧的释放梁、在所述释放梁自由端连接的预先释放绳以及与所述预先释放绳的自由端连接的释放器配重块。

作为本发明的一个优选方案，所述释放器机构还包括一端与所述固定盘连接且另一端与所述活塞连接的活塞拉绳和位于所述固定盘上的定位止落销。

作为本发明的一个优选方案，所述固定盘呈异形状，所述固定盘上还设有用于穿设缆绳的孔。

作为本发明的一个优选方案，所述取样管包括相互套设的外套管和衬管。

作为本发明的一个优选方案，所述刀头为花瓣形密封结构。

作为本发明的一个优选方案，所述取样配重块为分体式结构。

本发明的有益效果为：

本发明的取样装置包括取样主体结构、取样配重块、配重释放机构以及释放器机构，通过取样主体结构获取并容纳海底沉积物样品，通过配重释放机构释放取样配重块，通过释放器机构使取样主体结构获取更多海底沉积物样品。该取样装置在回收时能够将取样配重块进行释放，从而实现取样装置回收荷载小、其缆绳不易断裂的目的。

附图说明

图1是本发明优选实施例提供的取样装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例提供的取样装置的工作过程图；

图3是本发明优选实施例提供的取样装置未释放取样配重块时的部分结构示意图；

图4是本发明优选实施例提供的取样装置释放取样配重块后的部分结构示意图。

图中标记为：

11、导流尾翼；12、活塞；13、刀头；14、预紧件；15、外套管；16、衬管；21、连接管；22、配重释放绳；23、配重释放销；24、卡钩；25、止落环；26、定位释放销；27、止落板；31、固定盘；32、释放梁；33、预先释放绳；34、释放器配重块；35、活塞拉绳；36、定位止落销；4、取样配重块；5、吊装环。

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。

优选实施例：

本优选实施例公开一种取样装置。如图1所示，该取样装置主要针对海底沉积物柱状样品进行取样，沉积物柱状样品的直径约为71mm，取样装置包括取样主体结构、取样配重块4、配重释放机构以及释放器机构，该取样装置总长约为5.5米，空气中重量约为700Kg。

取样主体结构包括取样管、设于取样管外部的导流尾翼11、设于取样管内部的活塞12、位于取样管端口处的刀头13以及用于为取样配重块4预紧的预紧件14，取样主体结构主要用于获取并容纳海底沉积物样品。

取样管包括相互套设的外套管15和衬管16。外套管15采用无缝钢管，其外径为89mm，壁厚为5.5mm，内径78mm左右，单根长3m，以专用接头连接，管重量约12Kg/m，外套管15与导流尾翼11的总重约为110-120Kg；衬管16优选为PVC材料制成，其外径为76mm，壁厚为2.5mm。此外，刀头13优选为专用于淤泥软土的花瓣形密封结构。衬管16不限于PVC材料制成，还可以是其他材料制成，刀头13也不限于是花瓣形密封结构，还可以根据实际取样需求进行设置，能够满足取样要求即可。

配重释放机构包括可活动的套设在取样管内的连接管21，连接管21与刀头13相对设置，连接管21至少部分露在取样管的外部，并通过吊装环5与释放器机构连接。配重释放机构还包括配重释放绳22、插接在取样配重块4中的配重释放销23、用于限制配重释放绳22移位的卡钩24、止落环25、定位释放销26以及止落板27。

露在取样管外部的连接管21上套设有止落环25，止落环25上方设有止落板27；配重释放绳22的一端与止落板27连接，另一端与配重释放销23连接。

释放器机构包括固定盘31、通过销连接且悬在固定盘31一侧的释放梁32、在释放梁32自由端连接的预先释放绳33以及与预先释放绳33的自由端连接的释放器配重块34。释放器机构还包括一端与固定盘31连接且另一端与活塞12连接的活塞拉绳35和位于固定盘31上的定位止落销36。

固定盘31呈异形状，固定盘31上还设有用于穿设缆绳的孔。预先释放绳33的长度约为30m，固定盘31与释放器配重块34的总重约为50Kg。

取样配重块4为分体式结构，即，两块取样配重块分别固定在外套管15上，两根包括配重释放绳22分别连接两个配重释放销23，两个配重释放销23分别插接在两块取样配重块上，释放时，两块取样配重块各自脱离外套管15后抛弃到海底。取样配重块4重约350Kg。

本实施例提供的取样装置工作过程如图2所示，图2中从左至右依次为取样装置起吊、入水准备、重力下沉、贯入、上提五种状态，具体说明如下：

1、起吊

取样装置起吊前，需将定位止落销36和定位释放销26安装到位，然后起吊取样装置。

2、入水准备

取样装置入水前，需将定位止落销36和定位释放销26抽掉，使释放器机构和配重释放机构均处于工作状态，如图3所示。

3、重力下沉

取样装置入水后快速释放绞车缆绳，使取样装置以一个较快的速度接近海底。

4、贯入

当释放器配重块34接触到海底沉积物后，释放梁32失去平衡，取样装置就会以自由落体的状态贯入海底沉积物中，在贯入的同时连接在固定盘31上的活塞拉绳35会拉动活塞12向上运动，此时，取样管中会形成一定的负压，能使取样装置获取到更多的柱状沉积物样品。

5、上提

取样装置到底后，配重释放机构的卡钩24处于自由状态，且由于重力作用会自动脱离配重释放机构。如图4所示，卡钩24脱离后，随着取样装置被上提，连接管21相对于取样管向上运动，连接管21上的止落板27也相对于取样管向上运动，与止落板27底部连接的配重释放绳22会拉动配重释放销23上提，进而使得配重释放销23脱离取样配重块4，取样配重块4由于自身重力作用自动脱离取样装置，从而使得取样装置在回收时获得更轻的重量，以减轻回收荷载，且使得缆绳不易断裂。

本实施例中，取样装置的取样流程具体如下：

1、取样装置的固定盘31上连接接凯夫拉缆绳，凯夫拉缆绳通过绞车将取样装置释放出去，并让取样装置以绞车释放速度下降。释放到指定长度后，将钢缆连接到凯夫拉缆绳，然后取样装置以钢缆绞车的释放速度下降，直至到海底30m左右；

2、释放器配重块34触底，此时，取样装置自由下降，产生一定的下降速度，并插入海底沉积物中。

3、上拉取样装置，配重释放销23松动后将取样配重块4进行释放；

4、取样装置回收步骤与布放步骤相反，此处不再赘述。

综上所述，上述取样装置在回收时能够将取样配重块进行释放，从而实现取样装置回收荷载更小、其缆绳不易断裂的目的，解决了现有的取样装置在回收时容易断裂、安全隐患大、取样效率低等各种问题，适于大规模推广应用。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上是结合附图给出的实施例，仅是实现本发明的优选方案而非对其限制，任何对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。本发明的保护范围还包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

Claims (9)

1.一种取样装置，其特征在于，包括取样主体结构、取样配重块(4)、配重释放机构以及释放器机构，其中，

所述取样主体结构用于获取并容纳海底沉积物样品，所述取样主体结构包括取样管；

所述配重释放机构与所述取样主体结构连接，用于在取样装置回收时释放所述取样配重块(4)；所述配重释放机构包括可活动的套设在所述取样管内的连接管(21)，所述连接管(21)至少部分露在所述取样管的外部；

所述释放器机构设于所述配重释放机构的上方，用于使所述取样主体结构获取更多海底沉积物样品；

所述配重释放机构还包括配重释放绳(22)、插接在所述取样配重块(4)中的配重释放销(23)、用于限制所述配重释放绳(22)移位的卡钩(24)、止落环(25)、定位释放销(26)以及止落板(27)，其中，

露在所述取样管外部的所述连接管(21)上套设有所述止落环(25)，所述止落环(25)上方设有所述止落板(27)；

所述配重释放绳(22)的一端与所述止落板(27)连接，另一端与所述配重释放销(23)连接。

2.根据权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于，所述取样主体结构包括设于所述取样管外部的导流尾翼(11)、设于所述取样管内部的活塞(12)、位于所述取样管端口处的刀头(13)以及用于为所述取样配重块(4)预紧的预紧件(14)。

3.根据权利要求2所述的一种取样装置，其特征在于，所述连接管(21)与所述刀头(13)相对设置，所述连接管(21)通过吊装环(5)与所述释放器机构连接。

4.根据权利要求3所述的一种取样装置，其特征在于，所述释放器机构包括固定盘(31)、通过销连接且悬在所述固定盘(31)一侧的释放梁(32)、在所述释放梁(32)自由端连接的预先释放绳(33)以及与所述预先释放绳(33)的自由端连接的释放器配重块(34)。

5.根据权利要求4所述的一种取样装置，其特征在于，所述释放器机构还包括一端与所述固定盘(31)连接且另一端与所述活塞(12)连接的活塞拉绳(35)和位于所述固定盘(31)上的定位止落销(36)。

6.根据权利要求5所述的一种取样装置，其特征在于，所述固定盘(31)呈异形状，所述固定盘(31)上还设有用于穿设缆绳的孔。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种取样装置，其特征在于，所述取样管包括相互套设的外套管(15)和衬管(16)。

8.根据权利要求2-6任一项所述的一种取样装置，其特征在于，所述刀头(13)为花瓣形密封结构。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种取样装置，其特征在于，所述取样配重块(4)为分体式结构。