CN108990925A - 深海冷泉微小生物采集与保真存储装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深海冷泉微小生物采集与保真存储装置及其使用方法，装置包括耐压瓶、采集筒、手柄、扳机、密封导杆、收集器和补偿器，所述的耐压瓶内设有充气皮囊，耐压瓶的出口端通过管道与采集筒连接，该管道上设有液控单向阀；液控单向阀的液控口通过耐压管与套装在手柄上的环形液压袋连通；采集筒端盖与采集筒密封连接，采集筒端盖上设有导杆安装孔，密封导杆设在导杆安装孔内，密封导杆与导杆安装孔内壁之间通过格莱圈密封，密封导杆上设有用于深海微小生物进入采集筒内的导流孔；所述收集器出口通过管道与导流孔连通，补偿器与采集筒连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种深海冷泉微小生物采集与保真存储装置及其使用方法。
背景技术
深海冷泉区赋存大量如管状蠕虫、扁形虫、小虾、鱼、蛤类以及其他微小生物等生命群落，利用ROV、潜水器等水下机器人采集这些深海冷泉区微小生物样品，为人类认识和研究深海冷泉区海洋生命演化、生物群落、海底环境等科学研究提供重要技术支撑。然而，目前大多数水下机器人所使用的深海冷泉微小生物采集装置仅为水面常用的鱼虾捕捞装置，例如在水下机器人采样篮内绑上鱼护，并在鱼护内放置食饵，当水下机器人到达目标区后，通过食饵诱捕深海冷泉微小生物进入鱼护内，然后拉紧鱼护袋口，待水下机器人完成全部作业任务后带这些深海冷泉微小生物样品回到母船上，然后再进行相关的科学研究。然而，这种传统的深海冷泉微小生物采集装置对所采集的这些生物特别是嗜压生物将造成致命影响，很多生物将在从海底采集后返回水面母船的过程中死去，或因吸收上层海水而导致体内残留上层海水中漂浮的细菌，这将对于该深海冷泉区生物的精确分析产生极大的影响。为此，亟待研制一种结构简单，操作方便、可靠，集采集和保真存储为一体的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，集采集和保真存储为一体的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置及其使用方法，它还能有效保存深海冷泉微小生物原位的生命特征。
本发明采用的技术方案是：一种深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，其特征在于：包括耐压瓶、采集筒、手柄、扳机、密封导杆、收集器和补偿器，所述的耐压瓶的一端设有高压充气阀，高压充气阀与耐压瓶内的充气皮囊连通，耐压瓶的出口端通过管道与采集筒连接，该管道上设有液控单向阀；液控单向阀的液控口通过耐压管与套装在手柄上的环形液压袋连通；
采集筒端盖与采集筒密封连接，采集筒端盖上设有导杆安装孔，密封导杆设在导杆安装孔内，密封导杆与导杆安装孔内壁之间通过格莱圈密封，密封导杆上设有用于深海微小生物进入采集筒内的导流孔；锁紧弹簧套装在密封导杆上，扳机铰接在采集筒端盖上，扳机带钩一端勾住密封导杆，扳机另一端通过扳机弹簧与采集筒端盖连接；收集器出口通过管道与导流孔连通，所述的补偿器与采集筒连通。
上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置中，所述的收集器内设有用于限制微小生物个体大小通过的过滤板，收集器入口处设有盖板，盖板上设有绳索。
上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置中，环形液压袋外侧套装有橡胶套；所述的锁紧弹簧外侧设有弹簧套筒，弹簧套筒固定安装在采集筒端盖上。
上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置中，收集器出口与导流孔连通的管道采用的是软管，导流孔内径与软管内径大小一致，过滤板上的过滤孔的直径小于导流孔内径；所述的耐压瓶的出口端与采集筒连接的管道上设有支管，支管上设有截止阀。
上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置中，所述的耐压瓶安装在耐压瓶支架上，耐压瓶支架固定安装在采集筒上；补偿器固定安装在采集筒上；所述收集器固定在收集器支架上，收集器支架固定在采集筒上。
上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置中，所述的耐压瓶、采集筒和补偿器内腔均涂有保温涂层。
上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置中，所述的采集筒采用高强度透明材料制成。
一种上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的使用方法，具体操作步骤如下：
1）利用水下机器人的一只机械手在水下机器人的采样篮中抓取所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的手柄，然后将深海冷泉微小生物采集与保真存储装置移动到深海冷泉区底质表面，在水下机器人抓取所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置手柄的同时，由于手柄上的环形液压袋受压变形，环形液压袋内的液体经耐压管打开液控单向阀，耐压瓶内的液态食饵在较高压力的充气皮囊作用下进入采集筒内；
2）利用水下机器人的另一只机械手打开收集器；
3）深海冷泉微小生物经收集器、软管和密封导杆的导流孔进入采集筒内，体积较大的生物将被隔离在过滤板外，待足够多的深海冷泉微小生物进入采集筒内后，通过机械手按压扳机，解除扳机对密封导杆的限位，密封导杆在锁紧弹簧作用下锁紧并密封采集筒端盖；
4）利用机械手将深海冷泉微小生物采集与保真存储装置放回水下机器人的采样篮内。
上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的使用方法中，在深海冷泉微小生物采集与保真存储装置下水之前，通过截止阀向耐压瓶内注入液态食饵，并根据深海冷泉所处的水深通过高压充气阀向充气皮囊充1.5~2倍水深压力的氮气；并通过收集器向采集筒内注满蒸馏水。
上述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的使用方法中，在深海冷泉微小生物采集与保真存储装置下水之前,根据深海冷泉所处的水深，通过补偿器的截止阀向补偿器右腔内充0.3倍水深压力的氮气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置可实现对深海冷泉微小生物采集与保真存储，有效保存深海冷泉微小生物原位的生命特征。
（2）本发明的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置结构简单、紧凑、操作简便，特别适合于载人潜水器、无人潜水器、ROV等水下机器人的机械手操控。
附图说明
图1是本发明的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的结构示意图（采集前的状态）。
图2是本发明的过滤板的结构示意图。
图3是本发明的收集器的盖板开启状态的示意图。
图4是本发明的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置完成采集后的状态图。
图中：1-高压充气阀，2-耐压瓶，3-充气皮囊，4-截止阀，5-液控单向阀，6-耐压瓶支架，7-耐压管，8-采集筒，9-橡胶套，10-环形液压袋，11-手柄，12-采集筒端盖，13-O型密封圈，14-扳机弹簧，15-扳机，16-锁紧弹簧，17-密封导杆，18-软管，19-弹簧套筒，20-格莱圈，21-收集器支架，22-收集器，23-过滤板，24-盖板，25-绳索，26-活塞，27-高压管，28-补偿器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示，本发明的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，包括耐压瓶2、采集筒8、手柄11、扳机15、密封导杆17、收集器22和补偿器28，所述的耐压瓶2的一端设有高压充气阀1，高压充气阀1与耐压瓶2内的充气皮囊3连通，耐压瓶2的出口端通过管道与采集筒8连接，该管道上设有液控单向阀5，该管道上还设有支管，支管上设有截止阀4。耐压瓶2安装在耐压瓶支架6上，耐压瓶支架6固定安装在采集筒8上。液控单向阀5的液控口通过耐压管7与套装在手柄11上的环形液压袋10连通，环形液压袋10的外侧套装有橡胶套9。
所述的采集筒8采用玻璃钢或其他高强度透明材料制成。采集筒端盖12与采集筒8螺纹连接，采集筒端盖12与采集筒8之间设有O型密封圈13。采集筒端盖12上设有导杆安装孔，密封导杆17设在导杆安装孔内，密封导杆17与导杆安装孔内壁之间通过格莱圈20密封，密封导杆17上设有用于深海微小生物进入采集筒内的导流孔。锁紧弹簧16套装在密封导杆17上，扳机15铰接在采集筒端盖12上，扳机15的带钩一端勾住密封导杆17，扳机15另一端通过扳机弹簧14与采集筒端盖14连接。所述的锁紧弹簧16外侧设有弹簧套筒19，弹簧套筒19固定安装在采集筒端盖12上。
所述收集器22固定在收集器支架21上，收集器支架21固定在采集筒8上，收集器22的出口通过软管18与导流孔连通，软管18内径与导流孔内径相同。所述的收集器22内设有用于限制微小生物个体大小通过的过滤板23，过滤板23上的过滤孔23-1的直径小于导流孔内径，收集器22入口处设有盖板24，盖板24上设有绳索25。所述的补偿器28固定安装在采集筒8上，与采集筒8连通。所述的耐压瓶2、采集筒8和补偿器28内腔均涂有保温涂层。
本发明的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的使用方法，包括如下步骤：
1）通过截止阀向耐压瓶内注入液态食饵，并根据深海冷泉所处的水深通过高压充气阀1向充气皮囊3充1.5~2倍水深压力的氮气；并通过收集器22向采集筒8内注满蒸馏水；并根据深海冷泉所处的水深，通过补偿器28的截止阀4-1向补偿器28右腔内充0.3倍水深压力的氮气。在深海冷泉微小生物采集与保真存储装置完成水下作业返回水面过程中，补偿器28将实时补偿采集筒8因内外压差变化而引起体积膨胀，而降低采集筒8内腔的压力。
2）利用水下机器人的一只机械手在水下机器人的采样篮中抓取所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的手柄11，然后将深海冷泉微小生物采集与保真存储装置移动到深海冷泉区底质表面，在水下机器人抓取所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的手柄11的同时，由于手柄11上的环形液压袋10受压变形，环形液压袋10内的液体经耐压管打开液控单向阀5，耐压瓶2内的液态食饵在较高压力的充气皮囊3作用下进入采集筒8内。
3）利用水下机器人的另一只机械手拉起收集器盖板24上的绳索25，打开收集器22。
4）深海冷泉微小生物经收集器22、软管18和密封导杆17的导流孔进入采集筒8内，体积较大的生物将被隔离在过滤板23外，待足够多的深海冷泉微小生物进入采集筒8内后，通过机械手按压扳机15，解除扳机15对密封导杆17的限位，密封导杆17在锁紧弹簧16作用下锁紧并密封采集筒端盖12。
5）利用机械手将深海冷泉微小生物采集与保真存储装置放回水下机器人的采样篮内。
Claims (10)
1.一种深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，其特征在于：包括耐压瓶、采集筒、手柄、扳机、密封导杆、收集器和补偿器，所述的耐压瓶的一端设有高压充气阀，高压充气阀与耐压瓶内的充气皮囊连通，耐压瓶的出口端通过管道与采集筒连接，该管道上设有液控单向阀；液控单向阀的液控口通过耐压管与套装在手柄上的环形液压袋连通；
采集筒端盖与采集筒密封连接，采集筒端盖上设有导杆安装孔，密封导杆设在导杆安装孔内，密封导杆与导杆安装孔内壁之间通过格莱圈密封，密封导杆上设有用于深海微小生物进入采集筒内的导流孔；锁紧弹簧套装在密封导杆上，扳机铰接在采集筒端盖上，扳机带钩一端勾住密封导杆，扳机另一端通过扳机弹簧与采集筒端盖连接；收集器出口通过管道与导流孔连通，所述的补偿器与采集筒连通。
2.根据权利要求1所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，其特征在于：所述的收集器内设有用于限制微小生物个体大小通过的过滤板，收集器入口处设有盖板，盖板上设有绳索。
3.根据权利所述要求1所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，其特征在于：环形液压袋外侧套装有橡胶套；所述的锁紧弹簧外侧设有弹簧套筒，弹簧套筒固定安装在采集筒端盖上。
4.根据权利要求2所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，其特征在于：收集器出口与导流孔连通的管道采用的是软管，导流孔内径与软管内径大小一致，过滤板上的过滤孔的直径小于导流孔内径；所述的耐压瓶的出口端与采集筒连接的管道上设有支管，支管上设有截止阀。
5.根据权利要求2所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，其特征在于：所述的耐压瓶安装在耐压瓶支架上，耐压瓶支架固定安装在采集筒上；补偿器固定安装在采集筒上；所述收集器固定在收集器支架上，收集器支架固定在采集筒上。
6.根据权利要求1所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，其特征在于：所述的耐压瓶、采集筒和补偿器内腔均涂有保温涂层。
7.根据权利要求1所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置，其特征在于：所述的采集筒材料采用高强度透明材料制成。
8.一种权利要求1-7中任一权利要求所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的使用方法，具体操作步骤如下：
1）利用水下机器人的一只机械手在水下机器人的采样篮中抓取所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的手柄，然后将深海冷泉微小生物采集与保真存储装置移动到深海冷泉区底质表面，在水下机器人抓取所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置手柄的同时，由于手柄上的环形液压袋受压变形，环形液压袋内的液体经耐压管打开液控单向阀，耐压瓶内的液态食饵在较高压力的充气皮囊作用下进入采集筒内；
2）利用水下机器人的另一只机械手打开收集器；
3）深海冷泉微小生物经收集器、软管和密封导杆的导流孔进入采集筒内，体积较大的生物将被隔离在过滤板外，待足够多的深海冷泉微小生物进入采集筒内后，通过机械手按压扳机，解除扳机对密封导杆的限位，密封导杆在锁紧弹簧作用下锁紧并密封采集筒端盖；
4）利用机械手将深海冷泉微小生物采集与保真存储装置放回水下机器人的采样篮内。
9.根据权利要求8所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的使用方法，在深海冷泉微小生物采集与保真存储装置下水之前,通过截止阀向耐压瓶内注入液态食饵，并根据深海冷泉所处的水深通过高压充气阀向充气皮囊充1.5~2倍水深压力的氮气；并通过收集器向采集筒内注满蒸馏水。
10.根据权利要求8所述的深海冷泉微小生物采集与保真存储装置的使用方法，在深海冷泉微小生物采集与保真存储装置下水之前，根据深海冷泉所处的水深，通过补偿器的截止阀向补偿器右腔内充0.3倍水深压力的氮气。
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