CN110095313B - 一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置及其取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置，包括支撑组件，支撑组件上呈圆周状的布设水体取样组件和沉积物采样组件；支撑组件包括一体成型的上支撑板、下支撑板和主支撑架，上支撑板水平的设置在下支撑板的上方，主支撑架垂直的固定在上支撑板和下支撑板之间；水体取样组件包括多个取样管，取样管的顶部向外翻折形成水平设置的取样进口，取样管的取样进口朝外设置，取样进口上设有塞盖组件；沉积物采样组件包括正四棱柱结构的采样组件壳体，采样组件壳体中设有底部开口的采样腔；本发明既能够对不同深度的水体进行取样，又能够对海底的沉积物进行采样，功能多样，操作方便，能够快速有效的进行采样操作。

Description

一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置及其取样方法

技术领域

本发明涉及一种取样装置，特别涉及一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置。

背景技术

由于全球海洋资源争夺的日渐加剧，海底沉积物的成分分析逐渐成为各国海洋战略的重中之重，提取水底沉积物自然而然成为了愈加关键的环节。国外已经有如“ARGO计划”的批量取样计划，而我国刚刚起步，尚处于人工抛洒人工收线定点取样的初期阶段。我国现在大部分规模化海底取样是由大型船只航行至取样点，抛洒取样器并停留至取样结束后收线返程。这样的取样方式成本昂贵，且耗时久。

且现有的取样装置一般仅能进行单点采样，操作过程繁琐，工作效率低下。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置，既能够对不同深度的水体进行取样，又能够对海底的沉积物进行采样，功能多样，操作方便，能够快速有效的进行采样操作。

具体的技术方案如下：

一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置，包括支撑组件，支撑组件上呈圆周状的布设水体取样组件和沉积物采样组件；

支撑组件包括一体成型的上支撑板、下支撑板和主支撑架，上支撑板水平的设置在下支撑板的上方，主支撑架垂直的固定在上支撑板和下支撑板之间；

上支撑板上呈圆周状的设有一圈第一插接孔，下支撑板上与第一插接孔对应的设有一圈第二插接孔，每个第二插接孔的外部均设有至少两个第一限位杆，第一限位杆垂直的固定在下支撑板上；下支撑板上还设有一圈第三插接孔，第三插接孔成圆周状的布设在第二插接孔的内侧；

水体取样组件包括多个取样管，取样管的顶部向外翻折形成水平设置的取样进口，取样管上自上而下依次设有第一压环、第二压环和第三压环，第一压环、第二压环和第三压环均由两个半圆环通过紧固件锁紧固定而成，取样管插设在第一插接孔和第二插接孔中，第二压环和第三压环上与第一限位杆对应的设有多个限位插孔；第三压环压设在下支撑板上、使第一限位杆穿过第二压环和第三压环上对应的限位插孔，第一压环压设在上支撑板上，并通过螺丝加以锁紧固定；

取样管的取样进口朝外设置，取样进口上设有塞盖组件；

塞盖组件包括固定基座，固定基座固定在上支撑板上、且位于第一插接孔的外周，固定基座中设有第一电机，第一电机的输出轴与第一丝杠的一端固定连接，第一丝杠的另一端可转动的穿过取样进口与取样管的内壁相连接；固定基座与取样管的外壁之间还设有至少一个第一导向杆，第一导向杆水平的设置在第一丝杠的下方；

塞盖螺纹配合的设置在第一丝杠上，塞盖的下方设有滑块，滑块可移动的设置在第一导向杆上，塞盖上设有塞块，塞块可过盈配合的插入取样进口中；

第一电机转动带动塞盖沿第一丝杠进行往复移动，从而实现取样进口的打开或关闭；

沉积物采样组件包括正四棱柱结构的采样组件壳体，采样组件壳体中设有底部开口的采样腔，采样腔的底部向外延伸的形成一圈外罩，采样组件壳体间隙配合的穿过第三插接孔，固定在上支撑板上的液压缸的伸缩臂穿过上支撑板与采样组件壳体的顶部相连接；

采样腔中水平的设有一个分隔板，分隔板的上方为调节腔、分隔板的下方为存储腔，设置在存储腔中的传动板的顶部穿过分隔板、与设置在调节腔中的压板固定连接；传动板的两个侧壁上分别设有齿条，调节腔中对称的设有两个第一齿轮，第一齿轮设置在分隔板的上方且分别与传动板两个侧壁上的齿条相啮合，第一齿轮通过第二电机驱动转动，第二电机通过保护罩固定在采用组件壳体的外壁上；传动板的底部固定采样头，采样头与存储腔间隙配合，采样头的底部设有圆锥体结构的插接端子，插接端子与采样头的连接处设有密封圈，密封圈与存储腔过盈配合，采样头的顶部设有存样槽；

第二电机驱动第一齿轮转动，使传动板进行上下移动，从而实现采样头移入或者移出存储腔；

上支撑板的中心处设有连接端子，上支撑板上还设有盖板，盖板罩设在液压缸和连接端子上，连接端子穿过盖板与钢丝绳相连接。

进一步的，下支撑板的外缘处向下翻折的设有多个撑脚。

进一步的，采样组件壳体的外罩中可转动的设有两个拨辊，拨辊对称的固定在外罩的内壁上，拨辊上设有拨片，拨辊通过第三电机驱动转动。

进一步的，上支撑板和下支撑板上还设有多个导向板，导向板与第三插接孔对应设置，采样组件壳体可移动的设置在导向板中。

进一步的，调节腔中设有两个挡块，挡块设置在第一齿轮的上方，用于对压板进行限位。

给予上述装置，本发明还提出一种用于近海的水质和沉积物的多点取样方法，包括如下步骤：

(1)将卷扬机上的钢丝绳与连接端子相连接，将采样船行驶至采样点，通过卷扬机将取样装置放入水体中；

(2)初始状态时，水体取样组件的塞盖是盖合在取样管的取样进口上的，在取样装置下降至不同垂直高度时，通过第一电机旋转使塞盖打开，对水体进行取样，取样完成后，再通过第一电机将取样进口进行关闭；

(3)当取样装置着陆后，撑脚支撑在水底沉积物上，先通过液压缸向下推动采样组件壳体，使外罩支撑在沉积物上，在通过第二电机转动使采样头随传动板向下移动直至插入沉积物中；第三电机控制拨辊转动，将沉积物推入存样槽中；取样完成后，缓慢向上移动采样头，直至采样头进入存储腔中，再向上收回取样装置壳体即可。

本发明的有益效果为：

本发明既能够对不同深度的水体进行取样，又能够通过多个沉积物采样组件对海底表层的的沉积物进行采样，功能多样，操作方便，能够快速有效的进行采样操作，稳定性好。

附图说明

图1为本发明剖视图。

图2为图1中水体取样组件放大图。

图3为图1中A部分放大图。

附图标记

上支撑板1、下支撑板2、主支撑架3、第一插接孔4、第二插接孔5、第一限位杆6、第三插接孔7、取样管8、取样进口9、第一压环10、第二压环11、第三压环12、螺丝13、固定基座14、第一电机15、第一丝杠16、第一导向杆17、塞盖18、滑块19、采样组件壳体20、采样腔21、外罩22、液压缸23、分隔板24、调节腔25、存储腔26、压板27、第一齿轮28、采样头29、插接端子30、密封圈31、存样槽32、连接端子33、盖板34、钢丝绳35、撑脚36、拨辊37、拨片38、导向板39、挡块40。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

如图所示一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置，包括支撑组件，支撑组件上呈圆周状的布设水体取样组件和沉积物采样组件；

支撑组件包括一体成型的上支撑板1、下支撑板2和主支撑架3，上支撑板水平的设置在下支撑板的上方，主支撑架垂直的固定在上支撑板和下支撑板之间；

上支撑板上呈圆周状的设有一圈第一插接孔4，下支撑板上与第一插接孔对应的设有一圈第二插接孔5，每个第二插接孔的外部均设有至少两个第一限位杆6，第一限位杆垂直的固定在下支撑板上；下支撑板上还设有一圈第三插接孔7，第三插接孔成圆周状的布设在第二插接孔的内侧；

水体取样组件包括多个取样管8，取样管的顶部向外翻折形成水平设置的取样进口9，取样管上自上而下依次设有第一压环10、第二压环11和第三压环12，第一压环、第二压环和第三压环均由两个半圆环通过紧固件锁紧固定而成，取样管插设在第一插接孔和第二插接孔中，第二压环和第三压环上与第一限位杆对应的设有多个限位插孔；第三压环压设在下支撑板上、使第一限位杆穿过第二压环和第三压环上对应的限位插孔，第一压环压设在上支撑板上，并通过螺丝13加以锁紧固定；

取样管的取样进口朝外设置，取样进口上设有塞盖组件；

塞盖组件包括固定基座14，固定基座固定在上支撑板上、且位于第一插接孔的外周，固定基座中设有第一电机15，第一电机的输出轴与第一丝杠16的一端固定连接，第一丝杠的另一端可转动的穿过取样进口与取样管的内壁相连接；固定基座与取样管的外壁之间还设有至少一个第一导向杆17，第一导向杆水平的设置在第一丝杠的下方；

塞盖18螺纹配合的设置在第一丝杠上，塞盖的下方设有滑块19，滑块可移动的设置在第一导向杆上，塞盖上设有塞块，塞块可过盈配合的插入取样进口中；

第一电机转动带动塞盖沿第一丝杠进行往复移动，从而实现取样进口的打开或关闭；

沉积物采样组件包括正四棱柱结构的采样组件壳体20，采样组件壳体中设有底部开口的采样腔21，采样腔的底部向外延伸的形成一圈外罩22，采样组件壳体间隙配合的穿过第三插接孔，固定在上支撑板上的液压缸23的伸缩臂穿过上支撑板与采样组件壳体的顶部相连接；

采样腔中水平的设有一个分隔板24，分隔板的上方为调节腔25、分隔板的下方为存储腔26，设置在存储腔中的传动板的顶部穿过分隔板、与设置在调节腔中的压板27固定连接；传动板的两个侧壁上分别设有齿条，调节腔中对称的设有两个第一齿轮28，第一齿轮设置在分隔板的上方且分别与传动板两个侧壁上的齿条相啮合，第一齿轮通过第二电机驱动转动，第二电机通过保护罩固定在采用组件壳体的外壁上；传动板的底部固定采样头29，采样头与存储腔间隙配合，采样头的底部设有圆锥体结构的插接端子30，插接端子与采样头的连接处设有密封圈31，密封圈与存储腔过盈配合，采样头的顶部设有存样槽32；

第二电机驱动第一齿轮转动，使传动板进行上下移动，从而实现采样头移入或者移出存储腔；

上支撑板的中心处设有连接端子33，上支撑板上还设有盖板34，盖板罩设在液压缸和连接端子上，连接端子穿过盖板与钢丝绳35相连接。

进一步的，下支撑板的外缘处向下翻折的设有多个撑脚36。

进一步的，采样组件壳体的外罩中可转动的设有两个拨辊37，拨辊对称的固定在外罩的内壁上，拨辊上设有拨片38，拨辊通过第三电机驱动转动。

进一步的，上支撑板和下支撑板上还设有多个导向板39，导向板与第三插接孔对应设置，采样组件壳体可移动的设置在导向板中。

进一步的，调节腔中设有两个挡块40，挡块设置在第一齿轮的上方，用于对压板进行限位。

本发明的工作原理为：

(1)将卷扬机上的钢丝绳与连接端子相连接，将采样船行驶至采样点，通过卷扬机将取样装置放入水体中；

(2)初始状态时，水体取样组件的塞盖是盖合在取样管的取样进口上的，在取样装置下降至不同垂直高度时，通过第一电机旋转使塞盖打开，对水体进行取样，取样完成后，再通过第一电机将取样进口进行关闭；

(3)当取样装置着陆后，撑脚支撑在水底沉积物上，先通过液压缸向下推动采样组件壳体，使外罩支撑在沉积物上，在通过第二电机转动使采样头随传动板向下移动直至插入沉积物中；第三电机控制拨辊转动，将沉积物推入存样槽中；取样完成后，缓慢向上移动采样头，直至采样头进入存储腔中，再向上收回取样装置壳体即可。

Claims (4)

1.一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置，其特征为，包括支撑组件，支撑组件上呈圆周状的布设水体取样组件和沉积物采样组件；

支撑组件包括一体成型的上支撑板、下支撑板和主支撑架，上支撑板水平的设置在下支撑板的上方，主支撑架垂直的固定在上支撑板和下支撑板之间；

上支撑板上呈圆周状的设有一圈第一插接孔，下支撑板上与第一插接孔对应的设有一圈第二插接孔，每个第二插接孔的外部均设有至少两个第一限位杆，第一限位杆垂直的固定在下支撑板上；

下支撑板上还设有一圈第三插接孔，第三插接孔成圆周状的布设在第二插接孔的内侧，下支撑板的外缘处向下翻折的设有多个撑脚；

水体取样组件包括多个取样管，取样管的顶部向外翻折形成水平设置的取样进口，取样管上自上而下依次设有第一压环、第二压环和第三压环，第一压环、第二压环和第三压环均由两个半圆环通过紧固件锁紧固定而成，取样管插设在第一插接孔和第二插接孔中，第二压环和第三压环上与第一限位杆对应的设有多个限位插孔；

第三压环压设在下支撑板上、使第一限位杆穿过第二压环和第三压环上对应的限位插孔，第一压环压设在上支撑板上，并通过螺丝加以锁紧固定；

取样管的取样进口朝外设置，取样进口上设有塞盖组件；

塞盖组件包括固定基座，固定基座固定在上支撑板上、且位于第一插接孔的外周，固定基座中设有第一电机，第一电机的输出轴与第一丝杠的一端固定连接，第一丝杠的另一端可转动的穿过取样进口与取样管的内壁相连接；

固定基座与取样管的外壁之间还设有至少一个第一导向杆，第一导向杆水平的设置在第一丝杠的下方；

塞盖螺纹配合的设置在第一丝杠上，塞盖的下方设有滑块，滑块可移动的设置在第一导向杆上，塞盖上设有塞块，塞块可过盈配合的插入取样进口中；

第一电机转动带动塞盖沿第一丝杠进行往复移动，从而实现取样进口的打开或关闭；

沉积物采样组件包括正四棱柱结构的采样组件壳体，采样组件壳体中设有底部开口的采样腔，采样腔的底部向外延伸的形成一圈外罩，采样组件壳体间隙配合的穿过第三插接孔，固定在上支撑板上的液压缸的伸缩臂穿过上支撑板与采样组件壳体的顶部相连接，采样组件壳体的外罩中可转动的设有两个拨辊，拨辊对称的固定在外罩的内壁上，拨辊上设有拨片，拨辊通过第三电机驱动转动；

采样腔中水平的设有一个分隔板，分隔板的上方为调节腔、分隔板的下方为存储腔，设置在存储腔中的传动板的顶部穿过分隔板、与设置在调节腔中的压板固定连接；传动板的两个侧壁上分别设有齿条，调节腔中对称的设有两个第一齿轮，第一齿轮设置在分隔板的上方且分别与传动板两个侧壁上的齿条相啮合，第一齿轮通过第二电机驱动转动，第二电机通过保护罩固定在采用组件壳体的外壁上；

传动板的底部固定采样头，采样头与存储腔间隙配合，采样头的底部设有圆锥体结构的插接端子，插接端子与采样头的连接处设有密封圈，密封圈与存储腔过盈配合，采样头的顶部设有存样槽；

第二电机驱动第一齿轮转动，使传动板进行上下移动，从而实现采样头移入或者移出存储腔；

上支撑板的中心处设有连接端子，上支撑板上还设有盖板，盖板罩设在液压缸和连接端子上，连接端子穿过盖板与钢丝绳相连接。

2.如权利要求1所述的一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置，其特征为，上支撑板和下支撑板上还设有多个导向板，导向板与第三插接孔对应设置，采样组件壳体可移动的设置在导向板中。

3.如权利要求1所述的一种用于近海的水质和沉积物的多点取样装置，其特征为，调节腔中设有两个挡块，挡块设置在第一齿轮的上方，用于对压板进行限位。

4.一种采用如权利要求1所述的用于近海的水质和沉积物的多点取样装置的取样方法，其特征为，包括如下步骤：

(1)将卷扬机上的钢丝绳与连接端子相连接，将采样船行驶至采样点，通过卷扬机将取样装置放入水体中；

(2)初始状态时，水体取样组件的塞盖是盖合在取样管的取样进口上的，在取样装置下降至不同垂直高度时，通过第一电机旋转使塞盖打开，对水体进行取样，取样完成后，再通过第一电机将取样进口进行关闭；

(3)当取样装置着陆后，撑脚支撑在水底沉积物上，先通过液压缸向下推动采样组件壳体，使外罩支撑在沉积物上，在通过第二电机转动使采样头随传动板向下移动直至插入沉积物中；第三电机控制拨辊转动，将沉积物推入存样槽中；取样完成后，缓慢向上移动采样头，直至采样头进入存储腔中，再向上收回取样装置壳体即可。