CN108760388A - 一种无人艇石油类水样自动采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无人艇石油类水样自动采集装置，包括大支架、卷扬机构、导向机构、升降台、夹持机构和采集瓶；所述大支架固定在无人艇甲板上，所述卷扬机构位于大支架的底部，所述导向机构与大支架固定，垂直布置，所述升降台固定在导向机构上，所述夹持机构位于导向机构的上方，所述采集瓶由夹持机构夹持固定。本发明根据海上无人艇采水的工作环境，针对海面风浪涌较大的条件，设计了具有较强抗干扰性的下放回收机构，针对石油类水样的特殊性，设计了能够保存水样且不会受光照等外界因数影响水质的采集瓶，针对采集瓶瓶盖启闭的工作需要，设计了巧妙的具有力差调节的机械手，该机械手结构简单，设计巧妙，极具创新性。本发明是根据无人艇的工作任务而设计的，但是在完全胜任无人作业的同时，部分机构还极具可拓展新，只要稍作改动就能在其他领域发挥功用。

Description

一种无人艇石油类水样自动采集装置
技术领域
本发明涉及环境监测领域，特别是一种无人艇石油类水样自动采集装置。
背景技术
近年来，随着无人艇技术的发展，国内外科研单位已经研制出若干用于环境监测的无人艇型号。但是由于海上风浪涌流等环境复杂，导致无人艇在收集水样和保存水样的过程中遇到困难。
石油和天然气在日常生活中的使用范围增广，对于石油和天然气的运输需求越来越频繁，海水运输是最为主要的一种方式。同时一些泄露和事故会污染进水水岸。因为石油对于人体的危害性和人类对于水资源的保护性，所以对水样中的石油含量分析显得尤为重要。然而我国岛屿地形复杂，无人艇成为最为便捷且高效的工具，可实现水样采集的自动化工作。
发明内容
本发明的目的在于在无人艇上自动采集石油类水质样品，提出一种无人艇石油类水样自动采集装置，能高效完成特定水域的石油类水样采集任务。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无人艇石油类水样自动采集装置，包括大支架、卷扬机构、导向机构、升降台、夹持机构和采集瓶；所述大支架固定在无人艇甲板上，作为其他部件的基座，所述卷扬机构位于大支架的底部，作用是下放和回收采样瓶，所述导向机构与大支架固定，垂直布置，作为导轨，所述升降台固定在导向机构上，作为升降基座，所述夹持机构位于导向机构的上方，作用是开启和闭合采集瓶，所述采集瓶由夹持机构夹持固定，储存水样。
所述大支架是一块特制的铝板，直接固定在无人艇甲板上，其作用相当于整个装置的骨架，用于固定其它部件。
所述卷扬机构包括直流电机、排线器、凯夫拉绳；所述直流电机固定在大支架上，可以正反转，相对应的实现载荷重物的升降，所述排线器安装在直流电机的轴端，用于凯夫拉绳的排线整理，以保证直流电机的线速度与凯夫拉绳线速度保持一定的关系，所述凯夫拉绳一端缠绕在排线器上，另一端固定在升降台上，以牵引升降台升降。
所述导向机构包括导向轴、导向柱、导轮装配体；所述导向轴的滚轮在导向柱的凹轨里滑行，其轴末端固定在升降台的底板上，所述导向柱与大支架固定，垂直贯穿甲板的通孔，作为升降台滑动的导轨，所述导轮装配体固定在导向柱的顶端，凯夫拉绳绕在导轮上进行传动。
所述升降台与导向轴固定在一起，在卷扬机构的牵引下，沿着导向柱上下滑动。
所述夹持机构包括电推杆、机械手、瓶身固定座；所述电推杆安装在升降台的顶端，其推杆可以进行伸缩，所述机械手与电推杆的推杆相连，推杆伸出，则机械手张开，推杆收缩，则机械手抓紧，所述瓶身固定座位于升降台的底部，其作用是抱箍固定采集瓶的瓶身。
所述采集瓶包括瓶身和瓶盖，由于采集的样品化学成分特殊，故瓶身采用的是化学试剂瓶，瓶盖是橡胶材质。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的优点：
本发明适用于采集海面表层的水样，特别适用于由于石油泄漏等而受污染的水域。常规的采水方法是下放水管来抽水，由于水管比较轻软，而海面的风浪涌较大，水管容易受到冲击摇摆，有效下放深度减少，且因为水管要直接插入水中，导致基本采集不到水面漂浮物，但是本发明是刚性机构，下放采水时基本不会有上述风浪涌造成的问题，而且玻璃瓶子在下放灌水的过程中，能采集到水面的漂浮物。在瓶盖的打开和盖上这两个动作执行上，机械手因为设计了力差器，可以通过改变弹簧的弹性系数K值来获得不同的夹持力，可以根据实际的工作环境更换相应的弹簧来获得不同的夹紧力度，具有良好的适应性。此夹持机构的优良之处是可以将轴向运动转换为径向运动。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图。
图2是本发明的主视工程图。
图3是本发明的左视工程图。
图4是本发明的爆炸视图一。
图5是本发明的爆炸视图二。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例作进一步的说明。
如图2、图3所示，一种无人艇石油类水样自动采集装置，包括大支架20、卷扬机构、导向机构、升降台36、夹持机构和采集瓶；所述大支架20固定在无人艇甲板上，作为其他部件的基座，所述卷扬机构位于大支架20的底部，作用是下放和回收采样瓶，所述导向机构与大支架20固定，垂直布置，作为导轨，所述升降台36固定在导向机构上，作为升降基座，所述夹持机构位于导向机构的上方，作用是开启和闭合采集瓶，所述采集瓶由夹持机构夹持固定，储存水样。
所述大支架20是一块特制的铝板，直接固定在无人艇甲板1上，其作用相当于整个装置的骨架，用于固定其它部件。
所述卷扬机构包括直流电机38、排线器46、凯夫拉绳45；所述直流电机38固定在大支架20上，可以正反转，相对应的实现载荷重物的升降，所述排线器46安装在直流电机38的轴端，用于凯夫拉绳45的排线整理，以保证直流电机38的线速度与凯夫拉绳45线速度保持一定的关系，所述凯夫拉绳45一端缠绕在排线器46上，另一端固定在升降台36上，以牵引升降台36升降。
所述导向机构包括导向轴44、导向柱21、导轮装配体40；所述导向轴44的滚轮在导向柱21的凹轨里滑行，其轴末端固定在升降台36的底板上，所述导向柱21与大支架20固定，垂直贯穿甲板的通孔，作为升降台36滑动的导轨，所述导轮装配体40固定在导向柱21的顶端，凯夫拉绳45绕在导轮上进行传动。
所述升降台36与导向轴44固定在一起，在卷扬机构的牵引下，沿着导向柱21上下滑动。
所述夹持机构包括电推杆34、机械手3、瓶身固定座26；所述电推杆34安装在升降台36的顶端，其推杆可以进行伸缩，所述机械手3与电推杆34的推杆相连，推杆伸出，则机械手3张开，推杆收缩，则机械手3抓紧，所述瓶身固定座26位于升降台36的底部，其作用是抱箍固定采集瓶的瓶身28。
所述采集瓶包括瓶身28和瓶盖29，由于采集的样品化学成分特殊，故瓶身28采用的是化学试剂瓶，瓶盖29是橡胶材质。
本发明的工作过程如下：
当无人艇到达指定工作水域后，上层下发自动采水命令，采集系统开始自动采水。
首先是电推杆34收缩，机械手3随之握紧，采集瓶的瓶盖29被打开，然后卷扬机构下放凯夫拉绳45，升降台36在导向机构的牵引下沿着导向柱21竖直下降，直到采集瓶没入水中，待采集瓶中灌入足够多的水样后，卷扬机构开始收绳，升降台36上升回到原点，接着电推杆34伸长使机械手3松开，采集瓶的瓶盖29盖紧，等待下一道工序进行将装满水样的采集瓶取走，并换上另一个空的采集瓶。至此，一个站点的石油类水样采集任务完成了。

Claims (7)

1.一种无人艇石油类水样自动采集装置，包括大支架（20）、卷扬机构、导向机构、升降台（36）、夹持机构和采集瓶；其特征在于，所述大支架（20）固定在无人艇甲板上，作为其他部件的基座，所述卷扬机构位于大支架（20）的底部，作用是下放和回收采样瓶，所述导向机构与大支架（20）固定，垂直布置，作为导轨，所述升降台（36）固定在导向机构上，作为升降基座，所述夹持机构位于导向机构的上方，作用是开启和闭合采集瓶，所述采集瓶由夹持机构夹持固定，储存水样。
2.根据权利要求1所述的一种无人艇石油类水样自动采集装置，其特征在于，所述大支架（20）是一块特制的铝板，直接固定在无人艇甲板（1）上，其作用相当于整个装置的骨架，用于固定其它部件。
3.根据权利要求1所述的一种无人艇石油类水样自动采集装置，其特征在于，所述卷扬机构包括直流电机（38）、排线器（46）、凯夫拉绳（45）；所述直流电机（38）固定在大支架（20）上，可以正反转，相对应的实现载荷重物的升降，所述排线器（46）安装在直流电机（38）的轴端，用于凯夫拉绳（45）的排线整理，以保证直流电机（38）的线速度与凯夫拉绳（45）线速度保持一定的关系，所述凯夫拉绳（45）一端缠绕在排线器（46）上，另一端固定在升降台（36）上，以牵引升降台（36）升降。
4.根据权利要求1所述的一种无人艇石油类水样自动采集装置，其特征在于，所述导向机构包括导向轴（44）、导向柱（21）、导轮装配体（40）；所述导向轴（44）的滚轮在导向柱（21）的凹轨里滑行，其轴末端固定在升降台（36）的底板上，所述导向柱（21）与大支架（20）固定，垂直贯穿甲板的通孔，作为升降台（36）滑动的导轨，所述导轮装配体（40）固定在导向柱（21）的顶端，凯夫拉绳（45）绕在导轮上进行传动。
5.根据权利要求1所述的一种无人艇石油类水样自动采集装置，其特征在于，所述升降台（36）与导向轴（44）固定在一起，在卷扬机构的牵引下，沿着导向柱（21）上下滑动。
6.根据权利要求1所述的一种无人艇石油类水样自动采集装置，其特征在于，所述夹持机构包括电推杆（34）、机械手（3）、瓶身固定座（26）；所述电推杆（34）安装在升降台（36）的顶端，其推杆可以进行伸缩，所述机械手（3）与电推杆（34）的推杆相连，推杆伸出，则机械手（3）张开，推杆收缩，则机械手（3）抓紧，所述瓶身固定座（26）位于升降台（36）的底部，其作用是抱箍固定采集瓶的瓶身（28）。
7.根据权利要求1所述的一种无人艇石油类水样自动采集装置，其特征在于，所述采集瓶包括瓶身（28）和瓶盖（29），由于采集的样品化学成分特殊，故瓶身（28）采用的是化学试剂瓶，瓶盖（29）是橡胶材质。
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