CN110793805A - 一种深海重力式采样器下放与回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深海重力式采样器下放与回收装置，属于海洋工程深海取样领域。该装置包括平面支架、液压杆、立柱、车轮、刹车片、智能伸缩杆、电磁卡环、滑轮、夹杆和立杆，平面支架与液压杆、立柱、智能伸缩杆连接，智能伸缩杆连接电磁卡环。所述的平面支架可根据作业需要调节位置，便于工人为重力式采样器加配重块。本发明用于重力式采样器的下放与回收过程，节省下放与回收作业的人力与时间，有效提高重力式采样器下放与回收效率，从而更加适用于深海作业；同时能有效保证工人在作业过程中的安全。本发明具有结构简单、造价低廉、便于安装及拆卸、可操作性强等优点，适用于深海采样、原位实验等作业。

Description

一种深海重力式采样器下放与回收装置

技术领域

本发明属于海洋工程领域，涉及一种深海重力式采样器下放与回收装置及其实施方法，适用于深海勘测采样作业。

背景技术

当前，国内外学者的目光逐渐聚焦到海洋工程，海底土质的研究逐渐成为一个热点科研问题，重力式采样器成为采样的主要工具。因此，对于庞大笨重的重力式采样器，研究如何高效率地将重力式采样器下放到海里具有非常重要的意义。重力式采样器的下放(回收)方法很多，其中利用具有结构简单、操作方便的装置，成为重力式采样器下放(回收)的主要手段。

重力式采样器即取样器主要用于海底沉积物的取样，其基本原理是取样器依靠自身的重力作用贯入海底，取得近似于贯入深度的海底沉积物样品，贯入深度取决于海底的硬度和取样器的结构形状及配重。随着国家对海底探测力度加大和重力取样的技术推广，因此有必要优化重力式采样器的下放(回收)技术。

常规的取样器工作原理基本一致，作业时首先在甲板上对取样器进行组装，然后让测量船处于漂泊状态，开启门吊和绞车，挂上取样器，门吊吊臂伸出船外，操纵绞车，释放缆绳将取样器放置海底，待取样器贯入海底后，回收缆绳，收回取样器。但是在下放过程中，重力式采样器与门吊形成的力臂会产生较大的力矩，导致船舶漂移增大，影响采样器下落姿态，从而影响取样效果；同时，在采样器传统吊装过程中，笨重的采样器惯性较大，对工作人员人身安全产生威胁，存在安全隐患。由于上述原因，从业人员一直努力探索一种促使重力式采样器下落(回收)姿态更加稳定、安全性能更好的下放及回收方法，从而逐渐把目光聚焦到重力式采样器的下放及回收装置结构的优化上。

发明内容

本发明针对上述重力式采样器在下放和回收过程中存在的问题，提供一种深海重力式采样器下放与回收装置及其实施方法。本发明装置中的平面支架便于采样器安装配重块，同时可控制重力式采样器在下放(回收)过程中的晃动，目的在于提供一种能够降低重力式采样器下放(回收)过程中偏移的结构装置，使重力式采样器的下放过程更加稳定，从而提高取样效率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种深海重力式采样器下放与回收装置，包括平面支架、液压杆3、立柱4、车轮1、刹车片2、智能伸缩杆9、电磁卡环10、滑轮11、夹杆12和立杆13。

所述的平面支架包括三个支架横向连杆和两个支架纵向连杆8，用于暂放重力式采样器；支架横向连杆A5、支架横向连杆B6和支架横向连杆C7分别垂直连接在两根互相平行的支架纵向连杆8之间，其中支架横向连杆A5、支架横向连杆B6分别位于支架纵向连杆8的两端，支架横向连杆C7位于支架纵向连杆8的中部；所述支架横向连杆A5的两端均通过铰14连接液压杆3，支架横向连杆B6的两端均通过铰14连接立柱4，从而保证平面支架能顺利升起和下降。

所述的液压杆3为柱状结构，原理类似于千斤顶，液压杆3作为升降装置，可通过电动设备调节其升降高度及升降速度，并通过液压杆3调节平面支架的具体倾角；所述液压杆3和立柱4的底端均安装有车轮1。所述的刹车片2设置在液压杆3底端的车轮上，用于防止调节液压杆3时车轮发生滑动。

所述的立杆13底端固定在支架横向连杆A5中部，立杆13顶部通过夹杆12与滑轮11连接，从而为缆绳提供支撑点，且便于重力式采样器的下放与回收。

所述的两个智能伸缩杆9分别设置于支架横向连杆B6和支架横向连杆C7的中部。所述的智能伸缩杆9为柱状结构，智能伸缩杆9顶端设有半圆弧状的电磁卡环10，电磁卡环10内表面设有电磁感应装置。工作时，电磁卡环10通过智能控制锁紧重力式采样器，防止其滑移；在平面支架被推至完全竖直状态时，智能伸缩杆9伸长至与立杆13同一长度状态，此时，电磁卡环10缓慢松开重力式采样器，使重力式采样器顺利下放；当重力式采样器下放完成后，智能伸缩杆9再处于收回状态。

所述平面支架、车轮1、液压杆3和滑轮11均采用钢制材料。所述平面支架的支架纵向连杆8的长度为船舶宽度的1/5～1/3，以不妨碍工人作业为宜。

所述刹车片2能通过电动控制反向伸长，并与船舶甲板接触，从而防止液压杆3升降时整个下放与回收装置发生滑动。

一种深海重力式采样器下放与回收装置的实施方法，所述的深海重力式采样器下放与回收装置包括水平和竖直两种状态，其中，水平状态为立柱4垂直设置，平面支架水平设置；竖直状态为立柱4和平面支架均垂直设置，液压杆3伸长。该方法包括以下步骤：

第一步，吊装过程

起吊机的挂钩挂在重力式采样器顶端的卡缆上，缓慢启动，将重力式采样器吊放在水平状态下的平面支架上，并启动电磁卡环10，将重力式采样器的采样管卡紧；最后通过人工解除挂钩。

第二步，运送过程

在重力式采样器吊放在水平状态的平面支架上时，通过智能操纵平面支架，将其推至船舶边缘处。

第三步，升起过程

当平面支架推至船舶边缘处时，将车轮1下的刹车片2调至工作状态，通过人工操纵电动按钮，液压杆3伸长，匀速将平面支架升起，使平面支架处于竖直状态。

第四步，下放过程

重力式采样器随平面支架在液压杆3的推动下处于竖直状态时，同时缓慢伸出智能伸缩杆9使其与立杆13处于同一长度状态，解除电磁卡环10，通过缆绳将重力式采样器缓慢下放至海中，从而完成取样任务。

第五步，取样完成后提回

取样完成后，利用起吊机将整个重力式取样器提起；在重力式取样器的卡缆工具到达平面支架上的滑轮11处时，伸出智能伸缩杆9，启动电磁卡环10将重力式采样器抱紧，然后通过液压杆3将整个平面支架调至水平位置。

本发明的有益效果为：本发明所述的重力式采样器下放回收装置与传统起吊设备配合使用。本发明制造简单、安装方便、成本低、安全性能好，且结构形式新颖、能有效减小传统采样器易晃动的弊端，适合于采样器下放的广泛应用。

附图说明

图1为本发明整体结构在水平状态下的三维示意图。

图2为本发明整体结构在竖立状态下的三维示意图。

图3为本发明滑轮局部放大图。

图4为本发明的电磁卡环示意图。

图5为本发明的刹车片示意图。

图中：1车轮；2刹车片；3液压杆；4立柱；5支架横向连杆A；6支架横向连杆B；7支架横向连杆C；8支架纵向连杆；9智能伸缩杆；10电磁卡环；11滑轮；12夹杆；13立杆；14铰。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

参见图1～图5，本发明提供一种深海重力式采样器下放与回收装置，包括平面支架、液压杆3、立柱4、车轮1、刹车片2、智能伸缩杆9、电磁卡环10、滑轮11、夹杆12和立杆13。

所述的平面支架包括三根支架横向连杆和两根支架纵向连杆8，均采用简单钢制材料制作，支架纵向连杆8的长度设置为6m；支架横向连杆A5、支架横向连杆B6和支架横向连杆C7分别垂直连接在两根互相平行的支架纵向连杆8之间，支架横向连杆A5、支架横向连杆B6分别位于支架纵向连杆8的两端，支架横向连杆C7位于支架纵向连杆8的中部。平面支架由液压杆3和立柱4支撑，其中，支架横向连杆A5两端通过铰14连接液压杆3，支架横向连杆B6两端通过铰14连接立柱4，便于升降过程中转动。液压杆3为钢制柱状结构，一方面起到支撑作用，另一方面可以调节平面支架倾斜角度。液压杆3和立柱4的底端均安装有车轮1，车轮也采用钢制材料制作。液压杆3底端的车轮上设置刹车片2。立杆13底端固定在支架横向连杆A5中部，立杆13顶部通过夹杆12与滑轮11连接。支架横向连杆B6和支架横向连杆C7的中部均设有智能伸缩杆9，智能伸缩杆9顶端安装电磁卡环10上，电磁卡环10为半圆弧状，圆弧直径为0.3m，其内侧安装电磁感应装置，可通过智能电动控制其工作。

采用本发明深海重力式采样器下放与回收装置进行采样的步骤如下：

第一步，吊装过程

起吊机的挂钩挂在重力式采样器顶端的卡缆上，然后缓慢启动，直至将重力式采样器吊放水平状态下的平面支架上，并启动电磁卡环10，将重力式采样器的采样管卡紧；然后通过人工解除挂钩。

第二步，运送过程

在重力式采样器吊放在水平状态的平面支架上时，通过智能操纵平面支架，将其推至船舶边缘处。

第三步，升起过程

当平面支架推至船舶边缘处时，将车轮1下的刹车片2调至工作状态，防止车轮滑动，并通过人工操纵电动按钮，液压杆3伸长，匀速将平面支架升起，使整个装置处于竖直状态。

第四步，下放过程

重力式采样器随平面支架在液压杆3的推动下，处于竖直状态时，同时伸出智能伸缩杆9使其与立杆13处于同一长度状态，解除电磁卡环10，通过缆绳将重力式采样器缓慢下放至海中，从而完成取样任务。

第五步，取样完成后提回

取样完成后，利用起吊机将整个重力式取样器提起，在重力式取样器的卡缆工具到达平面支架上的滑轮11处时，伸出智能伸缩杆9，启动电磁卡环10将重力式采样器抱紧，然后通过液压杆3将整个平面支架调至水平位置。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种深海重力式采样器下放与回收装置，其特征在于，该装置包括平面支架、车轮(1)、刹车片(2)、液压杆(3)、立柱(4)、智能伸缩杆(9)、电磁卡环(10)、滑轮(11)、夹杆(12)和立杆(13)；

所述的平面支架用于暂放重力式采样器，平面支架包括三个支架横向连杆和两个支架纵向连杆(8)；支架横向连杆A(5)、支架横向连杆B(6)和支架横向连杆C(7)分别垂直连接在两个互相平行的支架纵向连杆(8)之间，其中支架横向连杆A(5)和支架横向连杆B(6)分别位于支架纵向连杆(8)的两端，支架横向连杆C(7)位于支架纵向连杆(8)的中部；所述支架横向连杆A(5)的两端均通过铰连接液压杆(3)，支架横向连杆B(6)的两端均通过铰连接立柱(4)；

所述的液压杆(3)为柱状结构，用于支撑平面支架并调节平面支架的倾角；所述液压杆(3)和立柱(4)的底端均安装有车轮(1)；所述的刹车片(2)设置在液压杆(3)底端的车轮上，防止调节液压杆(3)时车轮发生滑动；

所述立杆(13)的底端固定在支架横向连杆A(5)中部，立杆(13)顶部通过夹杆(12)与滑轮(11)连接，从而为缆绳提供支撑点，且便于重力式采样器的下放与回收；

两个智能伸缩杆(9)分别设置于支架横向连杆B(6)和支架横向连杆C(7)的中部；所述的智能伸缩杆(9)为柱状结构，智能伸缩杆(9)顶端设有半圆弧状的电磁卡环(10)，电磁卡环(10)内表面设有电磁感应装置，电磁卡环(10)通过智能控制锁紧重力采样器，防止其滑移；在平面支架被推至竖直状态时，智能伸缩杆(9)伸长至与立杆(13)同一长度，此时电磁卡环(10)缓慢松开重力式采样器，将重力式采样器下放。

2.根据权利要求1所述的一种深海重力式采样器下放与回收装置，其特征在于，所述支架纵向连杆(8)的长度为船舶宽度的1/5～1/3。

3.根据权利要求1或2所述的一种深海重力式采样器下放与回收装置，其特征在于，所述的平面支架、车轮(1)、液压杆(3)和滑轮(11)均采用钢制材料。

4.一种采用权利要求1-3任一所述的深海重力式采样器下放与回收装置进行采样的方法，其特征在于，所述的深海重力式采样器下放与回收装置包括水平和竖直两种状态；其中，水平状态为立柱(4)垂直设置，平面支架水平设置；竖直状态为立柱(4)和平面支架均垂直设置，液压杆(3)伸长；所述的方法包括以下步骤：

第一步，吊装过程

起吊机的挂钩挂在重力式采样器顶端的卡缆上，缓慢启动，将重力式采样器吊放在水平状态下的平面支架上，并启动电磁卡环(10)，将重力式采样器的采样管卡紧；最后通过人工解除挂钩；

第二步，运送过程

在重力式采样器吊放在水平状态的平面支架上时，通过智能操纵平面支架，将其推至船舶边缘处；

第三步，升起过程

当平面支架推至船舶边缘处时，将车轮(1)下的刹车片(2)调至工作状态；通过人工操纵电动按钮，液压杆(3)伸长，匀速将平面支架升起，使平面支架处于竖直状态；

第四步，下放过程

重力式采样器随平面支架在液压杆(3)的推动下处于竖直状态时，同时缓慢伸出智能伸缩杆(9)使其与立杆(13)处于同一长度状态，解除电磁卡环(10)，通过缆绳将重力式采样器缓慢下放至海中，从而完成取样任务；

第五步，取样完成后提回

取样完成后，利用起吊机将整个重力式取样器提起；在重力式取样器的卡缆工具到达平面支架上的滑轮(11)处时，伸出智能伸缩杆(9)，启动电磁卡环(10)将重力式采样器锁紧，然后通过液压杆(3)将整个平面支架调至水平位置。

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