CN111044314B - 一种手持式沉水植物定量采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式沉水植物定量采集装置，包括采样框、切割系统和收集系统，所述切割系统设置于采样框内，包括一个以上能在采样框所在平面滑动的切割刀片，所述收集系统包围切割系统，用于收集切割系统切割到的沉水植物。本发明通过采样框固定采样区域，切割系统将沉水植物切割下来，由收集系统收集，操作连贯，采样面积固定，便于研究。

Description

一种手持式沉水植物定量采集装置

技术领域

本发明涉及一种手持式沉水植物定量采集装置，属于湖沼学和生态学沉水植物调查的技术领域。

背景技术

沉水植物是淡水生态系统结构和功能的重要组成部分，是许多水生生物重要的食物来源和栖息地，对维持湖泊清水态起到重要作用，因此是湖沼学研究调查的重要对象。湖泊沉水植物种类和现存生物量的观测调查资料是湖泊管理和生态修复的重要依据。

现有的常用水草采集装置主要包括抓斗式，抓手式，力臂式，拖网式。

抓斗式采草装置是一种放大版的彼得森采泥器，工作原理与其相似，采用抛投方式，利用自身重力产生力矩将水草抓起，其优点是携带方便，操作简单。但由于抓斗体积有限，采样面积小，内部高度不足，往往在遇到沉水植物生物量较大，或者沉水植物高度较高的情况时，无法将样方内的水草完全收集，或者连带抓斗开口外的水草一起采集上来，很难实现水草准确的定量调查。

抓手式采草装置利用手柄或者其它传动装置，将前端抓手闭合抓取水草。由于受到重量限制，前端抓手空间一般十分有限，采样面积及准确性都较低，同时由于转动手柄长度限制，在水深较大时，在船上操作十分不便。

力臂式采草装置将两个相连的钢制力臂拉开，形成一个0.5m×0.5m（常用水草研究的样方面积）的张口，利用弹簧拉力收紧力臂夹断水草。由于采样面积满足科研需要，在湖泊科研调查中使用较多，但也存在许多问题：一方面由于采样尺寸较大，使得力臂式采草夹体积大，在车辆运输和船上使用时占据很大空间，同时由于采用钢制材料，重量大，操作使用十分不便；另一方面，由于结构原因，往往无法下切入泥，无法得到较为完整的水草植株，同时由于水草之间的缠绕，缺乏有效的切割，使得许多样方之外的水草被采集上来，使得采样工作不精确。

拖网式采草装置，利用框架长方体结构，底部框架焊接刀片，刀片后端框架装有网兜，收集水草。另一端连接船只，利用船只拖拽切割水草。由于无法确定采样面积，只能用于定性收集，无法定量。因此现有的采草装置无法满足沉水植物科研调查对于便利性和准确性的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种手持式沉水植物定量采集装置，其具体技术方案如下：

一种手持式沉水植物定量采集装置，包括采样框、切割系统和收集系统，所述切割系统设置于采样框内，包括一个以上能在采样框所在平面滑动的切割刀片，所述收集系统包围切割系统，用于收集切割系统切割到的沉水植物。

进一步的，所述采样框包括围绕成封闭一圈的平台框，所述平台框的内边缘或外边缘垂直设置有插入框。

进一步的，所述插入框的一组相对边设置有刀片滑槽，所述切割刀片的两端插入对应端的刀片滑槽中，切割刀片能在刀片滑槽中来回移动。

进一步的，所述切割系统还包括牵拉滑动机构，通过所述牵拉滑动机构带动切割刀片在刀片滑槽中滑动。

进一步的，所述牵拉滑动机构包括支架和牵拉绳，所述支架包括平台板和多个支撑杆，所述支撑杆的下端与采样框的平台框连接，所述支撑杆的上端与平台板连接，将其托举，所述平台板的上方设置有滑槽杆，所述滑槽杆的轴向中部设置有一段贯穿其径向的贯通槽，所述贯通槽内设置有牵拉滑块，所述牵拉滑块的两端分别位于滑槽杆的外部，且分别连接牵拉绳，所述牵拉绳的下端绕过设置在插入框表面的换向轮，与切割刀片的端部连接，

所述牵拉滑块处于贯通槽最下端时，切割刀片处于采样框的边缘，牵拉绳处于绷紧状态，向上移动牵拉滑块，牵引绳拖着切割刀片朝向换向轮移动。

进一步的，所述收集系统包括网兜，所述网兜撑开后，其底部四周贴近采样框，且在与切割刀片平行的一组相对边设置有与切割刀片数量一致的卡辊，所述卡辊与切割刀片固定，网兜的顶部与平台板固定。

进一步的，所述采样框和平台板均呈矩形形状，采样框的各边依次与平台板的各边对应平行，所述支撑杆有四根，采样框的每个拐角分别设置有一根支撑杆，支撑杆的上端与对应的平台板的拐角固定，

所述插入框的一组相对边的各边分别设置有两段刀片滑槽，插入框内设置有两个切割刀片，每个切割刀片的两端分别置于对应的一对刀片滑槽中，两段刀片滑槽之间设置有两个平行的换向轮，换向轮分别靠近一个刀片滑槽，

所述牵拉滑块位于滑槽连杆外部的两端对称开设有穿孔，其中一根所述牵拉绳的一端与一块切割刀片的一端固定，另一端依次次绕过同侧的换向轮、穿过牵拉滑块的穿孔，并绕过同侧的另一个换向轮，最终与另一个切割刀片的同侧端部固定，另一根牵拉绳与该牵拉绳对称设置。

进一步的，所述切割刀片的表面设置有多个同轴的卡槽，所述卡辊卡在卡槽中。

进一步的，所述滑槽杆穿过平台板的一端设置有挡台，所述滑槽杆同轴套设固定有锁紧套筒，挡台和锁紧套筒配合夹紧平台板，

所述平台板包括两个相对的可拆卸安装的半板，所述半板相对边的中心设置有滑槽杆穿过的半圆形孔。

进一步的，所述平台板的四周设置有磁铁，所述网兜与平台板接触面也设置有磁铁，通过平板板的磁铁与网兜磁铁吸附，将网兜顶部固定。

本发明的工作原理是：

本发明采集沉水植物开始前，首先将支架打开，两个半板转动到近水平位置，然后将滑槽杆位于锁紧套筒和挡台之间的部分卡进两个半板中间的圆孔中，两个半板卡紧连接形成平台板，向下旋动锁紧套筒，使平台板在旋紧套筒和挡台的挤压下稳固接合，此时滑槽杆、支架以及采样框形成一个稳固整体。

将网兜下边沿的两根卡棍卡进切割刀片上的卡槽内，同时将网兜上端面的网兜磁铁吸附在平台板的下方，拉动切割刀片至刀片滑槽的末端，此时网兜张开成梯台形，至此完成采样前准备。

根据工作水域的深度，在滑槽杆上接相适长度的延长杆，竖直将本发明装置插入表泥中，拉动牵拉滑块，使两组滑动切割刀片在牵拉绳作用下向中间滑动闭合，并切割样方内水草。

完成切割后，将本发明装置提出水面，稍用力将网兜的卡棍从卡槽内拨出，再将网兜从可折叠撑架下取出，从而完成样品采集，样品位于网兜中。

收纳时，反方向旋松锁紧套筒，将滑槽杆从平台板的中间圆孔中取出，平台板拆分成两个半板，再将支撑杆依次放倒，折叠在采样框上。

本发明的有益效果是：

1.本发明具有明确尺寸的规则框架，取样面积确定；

2.本发明边框下沿可斩断取样边界处的水草，使所采集的样品被严格限定在采集样方内；

3. 本发明两组切割刀片在表泥中对沉水植物的根部进行横向切割，可得到较为完整的水草植株；

4. 本发明在非工作状态时可折叠，占用空间小，便于携带与运输；

5. 本发明重量较小，操作简便，采集效率高，高频使用不易产生疲劳。

附图说明

图1是本发明在样品采集前的三维视图，

图2是本发明在样品采集后的三维视图，

图3是本发明处于收纳状态下的三维视图，

图4是本发明可拆卸网兜的三维视图，

图中：1—滑槽杆，11—贯通槽，12—挡台，2—牵拉滑块，3—牵拉绳，4—锁紧套筒，5—支架，51—平台板，51-1—磁铁凹槽，51-2—平台磁铁，52—支撑杆，6—采样框，61—换向轮，62—刀片滑槽，63—把手，7—切割刀片，71—卡槽，8—网兜，81—卡辊，82—网兜磁铁。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明的手持式沉水植物定量采集装置，整体上包括采样框6、切割系统和收集系统三大部分，切割系统用于切割沉水植物，收集系统用于收集切割下来的沉水植物，采样框6确定采样区域，也给切割系统和收集系统提供安装位置。

实施例一

以平台框为矩形框为例，在平台框内设置两个相对的切割刀片7为例说明本发明结构。

采样框6包括围绕成封闭一圈的平台框，平台框的内边缘或外边缘垂直设置有插入框。使用时，插入框向下插入水中。为了方便采样框6拿取，在平台框的一组相对边上设置有把手63。

插入框的一组相对边的各边分别设置有两段刀片滑槽62，插入框内设置有两个切割刀片7，每个切割刀片7的两端分别置于对应的一对刀片滑槽62中，切割刀片7能在刀片滑槽62中来回移动。

为了实现能在液面上操作切割刀片7的滑动，本发明设计了牵拉滑动机构，通过牵拉滑动机构带动切割刀片7在刀片滑槽62中滑动。牵拉滑动机构具体结构为：包括支架5和两根牵拉绳3，支架5包括平台板51和四个支撑杆52，支撑杆52的下端与采样框6的平台框连接，支撑杆52的上端与平台板51连接，将其托举，平台板51的上方设置有滑槽杆1，滑槽杆1的轴向中部设置有一段贯穿其径向的贯通槽11，贯通槽11内设置有牵拉滑块2，牵拉滑块2的两端分别位于滑槽杆1的外部，牵拉滑块2位于滑槽连杆外部的两端对称开设有穿孔。插入框的一组相对边两段刀片滑槽62之间设置有两个平行的换向轮61，换向轮61分别靠近一个刀片滑槽62。其中一根所述牵拉绳3的一端与一块切割刀片7的一端固定，另一端依次次绕过同侧的换向轮61、穿过牵拉滑块2的穿孔，并绕过同侧的另一个换向轮61，最终与另一个切割刀片7的同侧端部固定，另一根牵拉绳3与该牵拉绳3对称设置。

牵拉滑块2处于贯通槽11最下端时，两个切割刀片7分别处于采样框6的对应边缘，牵拉绳3处于绷紧状态，当牵拉滑块2移动到贯通槽11顶部时/前，两个切割刀片7相对靠近并接触。

该结构实现向上滑动牵拉滑块2时，牵拉绳3向上移动，牵拉绳3的下端拖着对应的切割刀片7相对移动，最终两个切割刀片7相对移动接触，完成平台框内部所有植物的切割。

本结构同时配合网兜8（收集系统）进行采集样品收集，网兜8撑开后，其底部四周贴近采样框6，一组相对边与切割刀片7固定，网兜8的顶部与平台板51固定。

本发明牵拉绳3可选用钢绳。

实施例二

在实施例一的基础上，进一步设计本发明结构，使其能够在不使用时，支架5折叠，便于收纳。

滑槽杆1穿到平台板51下方的一端设置有挡台12，滑槽杆1同轴套设固定有锁紧套筒4，挡台12和锁紧套筒4配合夹紧平台板51，锁紧套筒4可设置成与滑槽杆1螺纹连接，滑槽杆1表面设置有外螺纹，锁紧套筒4内壁设置有内螺纹，通过螺纹配合连接，旋拧锁紧套筒4进行上下移动。

平台板51包括两个相对的可拆卸安装的半板，半板相对边的中心设置有滑槽杆1穿过的半圆形孔。两个半板可通过设置有相互插接或卡扣的连接方式连接。

支撑杆52的底部与平台框为可旋转式连接，在平台框表面设置有圆管，支撑杆52的底部弯折，插入到圆管中，圆管与切割刀片7垂直。支撑杆52可围绕圆管旋转。

当收纳本发明装置时，将锁紧套筒4向上旋拧，调松，然后，将平台板51的两个半板分开，支撑杆52相对靠近旋转，最后压在平台狂上。

当本发明从收纳状态，安装到使用状态时，将支撑杆52旋转，直到两个半板水平，相互能够对接连接，在对接连接前，将滑槽杆1竖直于半板的中间半圆孔中，然后，两个半板连接成平台板51，再旋拧锁紧套筒4，直到将平台板51压紧固定在挡台12与锁紧套筒4之间。

实施例三

在实施一或二的基础上，将收集系统设计成可拆卸结构。

网兜8与切割刀片7连接处设置有卡辊81，同时，切割刀片7上设置有卡槽71，卡辊81能够压紧卡入卡槽71中，以及能够用力从卡槽71中拔出来，实现采集前安装，采集后从拆卸，便于网兜8转移。

卡槽71可设置成多段间隔的开口朝上的C字形槽。

网兜8的顶部设置有网兜磁铁81，同时，平台板51设置有平台磁铁51-2，通过磁铁吸附，将网兜8顶部与平台板51连接，方便拆卸和连接。

平台磁铁51-2的设置方式可为：在平台板51的四个拐角位置分别设置有用于安装平台磁铁51-2的磁铁凹槽51-1，平台磁铁51-2内嵌于磁铁凹槽51-1中，且平台磁铁51-2穿过平台板51下表面，用于与网兜磁铁81直接接触吸附。

Claims (5)

1.一种手持式沉水植物定量采集装置，其特征在于：包括采样框、切割系统和收集系统，所述切割系统设置于采样框内，包括一个以上能在采样框所在平面滑动的切割刀片，所述收集系统包围切割系统，用于收集切割系统切割到的沉水植物；

所述采样框包括围绕成封闭一圈的平台框，所述平台框的内边缘或外边缘垂直设置有插入框；

所述插入框的一组相对边设置有刀片滑槽，所述切割刀片的两端插入对应端的刀片滑槽中，切割刀片能在刀片滑槽中来回移动；

所述切割系统还包括牵拉滑动机构，通过所述牵拉滑动机构带动切割刀片在刀片滑槽中滑动；

所述牵拉滑动机构包括支架和牵拉绳，所述支架包括平台板和多个支撑杆，所述支撑杆的下端与采样框的平台框连接，所述支撑杆的上端与平台板连接，将其托举，所述平台板的上方设置有滑槽杆，所述滑槽杆的轴向中部设置有一段贯穿其径向的贯通槽，所述贯通槽内设置有牵拉滑块，所述牵拉滑块的两端分别位于滑槽杆的外部，且分别连接牵拉绳，所述牵拉绳的下端绕过设置在插入框表面的换向轮，与切割刀片的端部连接，

所述牵拉滑块处于贯通槽最下端时，切割刀片处于采样框的边缘，牵拉绳处于绷紧状态，向上移动牵拉滑块，牵引绳拖着切割刀片朝向换向轮移动；

所述滑槽杆穿过平台板的一端设置有挡台，所述滑槽杆同轴套设固定有锁紧套筒，挡台和锁紧套筒配合夹紧平台板，

所述平台板包括两个相对的可拆卸安装的半板，所述半板相对边的中心设置有滑槽杆穿过的半圆形孔，

所述支撑杆的下端与采样框为可旋转式连接。

2.根据权利要求1所述的手持式沉水植物定量采集装置，其特征在于：所述收集系统包括网兜，所述网兜撑开后，其底部四周贴近采样框，且在与切割刀片平行的一组相对边设置有与切割刀片数量一致的卡辊，所述卡辊与切割刀片固定，网兜的顶部与平台板固定。

3.根据权利要求1所述的手持式沉水植物定量采集装置，其特征在于：所述采样框和平台板均呈矩形形状，采样框的各边依次与平台板的各边对应平行，所述支撑杆有四根，采样框的每个拐角分别设置有一根支撑杆，支撑杆的上端与对应的平台板的拐角固定，

所述插入框的一组相对边的各边分别设置有两段刀片滑槽，插入框内设置有两个切割刀片，每个切割刀片的两端分别置于对应的一对刀片滑槽中，两段刀片滑槽之间设置有两个平行的换向轮，换向轮分别靠近一个刀片滑槽，

所述牵拉滑块位于滑槽杆外部的两端对称开设有穿孔，其中一根所述牵拉绳的一端与一块切割刀片的一端固定，另一端依次绕过同侧的换向轮、穿过牵拉滑块的穿孔，并绕过同侧的另一个换向轮，最终与另一个切割刀片的同侧端部固定，另一根牵拉绳与该牵拉绳对称设置。

4.根据权利要求2所述的手持式沉水植物定量采集装置，其特征在于：所述切割刀片的表面设置有多个同轴的卡槽，所述卡辊卡在卡槽中。

5.根据权利要求2所述的手持式沉水植物定量采集装置，其特征在于：所述平台板的四周设置有磁铁，所述网兜与平台板接触面也设置有磁铁，通过平台板的磁铁与网兜磁铁吸附，将网兜顶部固定。

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