CN111307515A - 海底间歇性水样采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底间歇性水样采集装置，包括固定座，设于固定座上的箱体，设于箱体上的若干条连接绳，与各条连接绳上端连接的浮标；所述固定座下部设有载重块，固定座中设有M个由固定座中部向固定座下部的表面延伸的条形腔体；还包括设于箱体侧壁中的环形空腔，设于环形空腔中的环形气囊；环形气囊中设有彩色粉末，环形气囊上设有喷嘴，喷嘴上设有单向阀，喷嘴与设于箱体下端的通孔连接，控制器分别与报警器和存储器电连接；本发明具有可有效降低采样成本、自动化程度高，可以在固定位置间歇性的采集水样的特点。

Description

海底间歇性水样采集装置

技术领域

本发明涉及海洋调查设备技术领域，尤其是涉及一种可有效降低采样成本、自动化程度高的海底间歇性水样采集装置。

背景技术

在海洋调查过程中，经常需要在某个固定位置间歇性的采集水样，由于水底距离水面距离较远，需要进行水下施工，在水下将取样器固定在一个固定位置的操作比较复杂，施工成本较高。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中在水下某个固定位置间歇性的采集水样操作比较复杂，施工成本高的不足，提供了一种可有效降低采样成本、自动化程度高的海底间歇性水样采集装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种海底间歇性水样采集装置，包括固定座，设于固定座上的箱体，设于箱体上的若干条连接绳，与各条连接绳上端连接的浮标；所述固定座上设有载重块，固定座中设有M个由固定座中部向固定座下部的表面延伸的条形腔体，固定座上设有M个延伸筒，M≥3，各个延伸筒分别与各个条形腔体一端连接，每个条形腔体中均设有条形气囊，各个条形气囊上端联通，各个条形气囊的联通处设有气体发生器，气体发生器上设有点火器；所述条形气囊下端与压板连接，压板的外侧面上设有密封圈，所述压板下表面通过若干条牵引绳与发射棒连接，所述发射棒前端呈圆锥形，所述发射棒前部设有若干个弹性倒钩；箱体中设有采样瓶推动机构、采样瓶密封机构、采样瓶上升机构和若干个采样瓶；固定座下部设有摄像头，摄像头、点火器、采样瓶推动机构、采样瓶密封机构和采样瓶上升机构均与控制器电连接；还包括设于箱体侧壁中的环形空腔，设于环形空腔中的环形气囊；环形气囊中设有彩色粉末，环形气囊上设有喷嘴，喷嘴上设有单向阀，喷嘴与设于箱体下端的通孔连接，控制器分别与报警器和存储器电连接。。

箱体可能会被海底的大型生物碰撞损坏，环形气囊用于检测形体受到的挤压情况，当箱体受到挤压，彩色粉末会从喷嘴流出，摄像头拍摄的图像存储在存储器中，摄像头拍摄到粉末流出之后，控制器控制报警器报警，工作人员可以根据拍摄到的图像中显示的粉末流出的量，对箱体受损情况进行判断，便于及时检修。

工作人员抓住连接绳上端，逐渐放开连接绳上部，在载重块的带动下，固定座和箱体进入水中，工作人员根据摄像头拍摄的水底画面，判断出固定座已经靠近水底时，工作人员通过控制器给点火器点火，气体发生器瞬间产生大量气体将各个条形气囊撑开，各个压板带动各个发射棒快速离开条形腔体及延伸筒，发射棒射到水底的土层中，工作人员将各条连接绳拉直，将各条连接绳上端与浮标固定连接，水面的波浪带动浮标摆动，但是在各个弹性倒钩的作用下，各个发射棒不容易被从水中拉出来，箱体被固定在一个固定的位置，当需要获取水样时，工作人员通过控制器控制采样瓶推动机构、采样瓶密封机构和采样瓶上升机构依次带动各个采样瓶打开，封闭及上升，从而在水面获得采集好水样的采样瓶。

作为优选，所述箱体和固定座之间设有长方形支撑板，所述箱体包括下箱体和上箱体，环形空腔位于上箱体中，下箱体中设有M1行×N1列个凹槽，所述采样瓶为M1×N1个，M1≥2，N1≥2，各个采样瓶分别位于各个凹槽中，各个采样瓶均呈上端开口的状态，上箱体前侧和后侧分别通过连接柱与长方形支撑板连接；长方形支撑板上设有M1个推拉气缸，所述推拉气缸与推拉盖板连接，所述推拉盖板下表面设有橡胶密封垫，每个凹槽上边缘上均设有橡胶密封圈，所述推拉盖板前边缘和后边缘分别与设于下箱体上的两个横向滑槽滑动连接，各个推拉气缸均与控制器电连接。

各个推拉气缸分别用于带动推拉盖板左右移动，从而将各个采样瓶依次露出凹槽之外，在移开每个凹槽上的推拉盖板之前，凹槽是被密封的，凹槽中的采样瓶是空的，移开推拉盖板之后，水进入采样瓶中。

作为优选，所述上箱体包括矩形框架，设于矩形框架中的M1-1条横向分隔条和N1-1条纵向分隔条，M1-1条横向分隔条和N1-1条纵向分隔条将矩形框架分隔成M1×N1个矩形空间；所述采样瓶密封机构包括设于每个矩形空间中的圆圈，设于每个圆圈上的若干条间隔排列的竖条，设于每个圆圈的各个竖条上的开口向下的弹性罩；圆圈通过若干个枝条与独立空间的侧壁连接，所述独立空间上表面设有塑料保护膜。塑料保护膜用于对独立空间中的弹性罩进行保护，也用于防止保护膜在水流的冲击下流失。

作为优选，所述采样瓶推动机构包括设于每个凹槽底部的横截面呈圆形的竖向气囊，设于竖向气囊上端面上的与竖向气囊联通的3个子气囊，设于浮标上的充气泵；3个子气囊在竖向气囊上端面中部呈三角形分布，充气泵通过导气管与各个竖向气囊连接，导气管上设有第一电磁阀，充气泵和第一电磁阀均与控制器电连接。

作为优选，采样瓶上升机构包括M1×N1个圆形气囊，设于每个圆形气囊上的连接板，设于连接板的通孔上的单向阀，设于单向阀外侧的连接板上的环形永磁铁，设于与充气泵连接的进气管上的环形铁片，环形永磁铁和环形铁片配合连接，圆形气囊和弹性罩通过弹性绳连接，进气管上设有第二电磁阀，第二电磁阀与控制器电连接。

弹性罩预先设置在每个圆圈的各条间隔排列的竖条上，控制器预先设有需要打开的每个凹槽的编号，每个凹槽的编号与对应的推拉气缸的行程相关，与充气泵对应的导气管及对应的进气管相关；

当需要利用凹槽A的采样瓶采集水样时，控制与凹槽A对应的推拉气缸的伸缩杆移动至设定的行程，控制充气泵的与凹槽A对应的导气管的第一电磁阀打开，给竖向气囊及3个子气囊充气，竖向气囊及3个子气囊膨胀推动凹槽A的采样瓶由下至上上升至对应的弹性罩中，采样瓶继续上升，弹性罩被采样瓶向上推起，弹性罩在弹力作用下，罩到采样瓶上并将瓶口封闭，弹性罩下端将采样瓶下表面的边缘包围；

然后，控制器控制充气泵的与凹槽A对应的进气管的第二电磁阀打开，给圆形气囊充气，圆形气囊充气后膨胀，水的浮力推动圆形气囊向上移动，当浮力大于环形永磁铁和环形铁片的吸引力时，圆形气囊带动弹性罩及取样瓶一起向上移动，当圆形气囊上升到水面上时，工作人员将采样瓶取走。

作为优选，还包括设于上箱体上的导向罩，所述浮标呈圆环形，导向罩下部呈下端开口大的喇叭形，导向罩上部呈圆环形，导向罩位于浮标内侧下方。

在圆形气囊带动弹性罩及取样瓶一起向上移动的过程中，导向罩给圆形气囊提供上升过程的导向，使圆形气囊上升到浮标中的水面上，防止圆形气囊距离浮标太远，降低了工作人员回收采样瓶的难度。

作为优选，固定座上部呈圆形，载重块呈圆环形，载重块内侧与固定座上部固定连接，固定座下部呈向下拱起的半球形，固定座下部设有若干条支撑柱。

在浮标、各条连接绳及各个发射棒的牵引作用下，本发明会在水中上下移动，各条支撑柱给固定座提供一定的支撑。

因此，本发明具有如下有益效果：可有效降低采样成本、自动化程度高，稳定性好，可靠性高，可以在固定位置间歇性的采集水样。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的长方形支撑板、下箱体、凹槽、推拉气缸和推拉盖板的一种结构示意图；

图3是本发明的上箱体的一种结构示意图；

图4是本发明的采样瓶上升机构的一种结构示意图；

图5是本发明的下箱体的一种结构示意图；

图6是本发明的竖向气囊和子气囊的一种俯视图；

图7是图1的一种局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图7所示的实施例是一种海底间歇性水样采集装置，包括固定座1，设于固定座上的箱体2，设于箱体上的4条连接绳3，与各条连接绳上端连接的浮标4；固定座上设有载重块5，固定座中设有3个由固定座中部向固定座下部的表面延伸的条形腔体11，固定座上设有3个延伸筒12，各个延伸筒分别与各个条形腔体一端连接，每个条形腔体中均设有条形气囊13，各个条形气囊上端联通，各个条形气囊的联通处设有气体发生器，气体发生器上设有点火器；条形气囊下端与压板14连接，压板的外侧面上设有密封圈，压板下表面通过2条牵引绳141与发射棒15连接，发射棒前端呈圆锥形，发射棒前部设有3个弹性倒钩151；箱体中设有采样瓶推动机构、采样瓶密封机构、采样瓶上升机构204和16个采样瓶；固定座下部设有摄像头，摄像头、点火器、采样瓶推动机构、采样瓶密封机构和采样瓶上升机构均与控制器电连接。

还包括设于上箱体上的导向罩7，浮标呈圆环形，导向罩下部呈下端开口大的喇叭形，导向罩上部呈圆环形，导向罩位于浮标内侧下方。

固定座上部呈圆形，载重块呈圆环形，载重块内侧与固定座上部固定连接，固定座下部呈向下拱起的半球形，固定座下部设有若干条支撑柱16。

如图5所示，还包括设于箱体侧壁中的环形空腔212，设于环形空腔中的环形气囊；环形气囊中设有彩色粉末，环形气囊上设有喷嘴，喷嘴上设有单向阀，喷嘴与设于箱体下端的通孔连接，控制器分别与报警器和存储器电连接。

如图2、图3所示，箱体和固定座之间设有长方形支撑板6，箱体包括下箱体21和上箱体22，环形空腔位于上箱体中，下箱体中设有16个凹槽211，各个采样瓶分别位于各个凹槽中，各个采样瓶均呈上端开口的状态，上箱体前侧和后侧分别通过连接柱与长方形支撑板连接；长方形支撑板上设有4个推拉气缸61，推拉气缸与推拉盖板62连接，推拉盖板下表面设有橡胶密封垫，每个凹槽上边缘上均设有橡胶密封圈，推拉盖板前边缘和后边缘分别与设于下箱体上的两个横向滑槽滑动连接，各个推拉气缸均与控制器电连接。

上箱体包括矩形框架221，设于矩形框架中的3条横向分隔条222和3条纵向分隔条223，3条横向分隔条和3条纵向分隔条将矩形框架分隔成16个矩形空间224；采样瓶密封机构包括设于每个矩形空间中的圆圈2241，设于每个圆圈上的12条间隔排列的竖条2242，设于每个圆圈的各个竖条上的开口向下的弹性罩；圆圈通过4个枝条2243与独立空间的侧壁连接，独立空间上表面设有塑料保护膜。

如图6所示，采样瓶推动机构包括设于每个凹槽底部的横截面呈圆形的竖向气囊2021，设于竖向气囊上端面上的与竖向气囊联通的3个子气囊2022，设于浮标上的充气泵；3个子气囊在竖向气囊上端面中部呈三角形分布，充气泵通过导气管与各个竖向气囊连接，导气管上设有第一电磁阀，充气泵和第一电磁阀均与控制器电连接。

如图4所示，采样瓶上升机构包括16个圆形气囊2041，设于每个圆形气囊上的连接板2042，设于连接板的通孔上的单向阀2043，设于单向阀外侧的连接板上的环形永磁铁2044，设于与充气泵连接的进气管2005上的环形铁片2004，环形永磁铁和环形铁片配合连接，进气管上设有第二电磁阀，圆形气囊和弹性罩通过弹性绳连接，第二电磁阀与控制器电连接。

本发明的使用方法如下：

将多个空的采样瓶开口向上的放置到下箱体中的各个凹槽中，然后各个推拉气缸带动各个推拉盖板将各个凹槽密封；各个采样瓶均呈由上至下横截面面积相同的圆筒形；

在上箱体的每个圆圈的各个竖条上套上开口向下的弹性罩，将各个导气管分别与各个竖向气囊连接，将各个进气管分别与各个圆形气囊的单向阀连接，在每个独立空间设置塑料保护膜；

工作人员抓住连接绳上端，逐渐放开连接绳上部，在载重块的带动下，固定座和箱体进入水中，工作人员根据摄像头拍摄的水底画面，判断出固定座已经靠近水底时，工作人员通过控制器控制点火器点火，气体发生器瞬间产生大量气体将各个条形气囊撑开，各个压板带动各个发射棒快速离开条形腔体及延伸筒，发射棒射到水底的土层中，工作人员将各条连接绳拉直，将各条连接绳上端与浮标固定连接，水面的波浪带动浮标摆动，但是在各个弹性倒钩的作用下，各个发射棒不容易被从水中拉出来，箱体被固定在一个固定的位置；

按照图2中第一行凹槽由左至右依次打开，第二行凹槽由右至左依次打开，第三行凹槽由右至左依次打开，第四行凹槽由左至右依次打开的顺序，在需要采样时，使一个采样瓶所在的凹槽打开，一次设置16个采样瓶，可以间歇性的采样较长的时间，当所有采样瓶均使用完了之后，使用较大的力拉起各个连接绳，使各个发射棒克服各个弹性倒钩与土层之间的阻力，将发射棒从土层中拉出，然后重新放置采样瓶及弹性罩。

例如，当需要利用凹槽A的采样瓶采集水样时，控制与凹槽A对应的推拉气缸的伸缩杆移动至设定的行程，控制充气泵的与凹槽A对应的导气管的第一电磁阀打开，给竖向气囊及3个子气囊充气，竖向气囊及3个子气囊膨胀推动凹槽A的采样瓶由下至上上升至对应的弹性罩中，采样瓶继续上升，弹性罩被采样瓶向上推起，弹性罩在弹力作用下，罩到采样瓶上并将瓶口封闭，弹性罩下端将采样瓶下表面的边缘包围；控制器控制第一电磁阀关闭；

然后，控制器控制充气泵的与凹槽A对应的进气管的第二电磁阀打开，给圆形气囊充气，圆形气囊充气后膨胀，水的浮力推动圆形气囊向上移动，当浮力大于环形永磁铁和环形铁片的吸引力时，圆形气囊带动弹性罩及取样瓶一起向上移动，塑料保护膜被顶破，控制器控制充气泵停止工作，第二电磁阀关闭；

在圆形气囊带动弹性罩及取样瓶一起向上移动的过程中，导向罩给圆形气囊提供上升过程的导向，使圆形气囊上升到浮标中的水面上，防止圆形气囊距离浮标太远，降低了工作人员回收采样瓶的难度。

摄像头拍摄到粉末流出之后，控制器控制报警器报警，工作人员可以根据拍摄到的图像中显示的粉末流出的量，对箱体受损情况进行判断，便于及时检修。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种海底间歇性水样采集装置，其特征是，包括固定座（1），设于固定座上的箱体（2），设于箱体上的若干条连接绳（3），与各条连接绳上端连接的浮标（4）；所述固定座上设有载重块（5），固定座中设有M个由固定座中部向固定座下部的表面延伸的条形腔体（11），固定座上设有M个延伸筒（12），M≥3，各个延伸筒分别与各个条形腔体一端连接，每个条形腔体中均设有条形气囊（13），各个条形气囊上端联通，各个条形气囊的联通处设有气体发生器，气体发生器上设有点火器；所述条形气囊下端与压板（14）连接，压板的外侧面上设有密封圈，所述压板下表面通过若干条牵引绳（141）与发射棒（15）连接，所述发射棒前端呈圆锥形，所述发射棒前部设有若干个弹性倒钩（151）；箱体中设有采样瓶推动机构、采样瓶密封机构、采样瓶上升机构（204）和若干个采样瓶；固定座下部设有摄像头，摄像头、点火器、采样瓶推动机构、采样瓶密封机构和采样瓶上升机构均与控制器电连接；还包括设于箱体侧壁中的环形空腔（212），设于环形空腔中的环形气囊；环形气囊中设有彩色粉末，环形气囊上设有喷嘴，喷嘴上设有单向阀，喷嘴与设于箱体下端的通孔连接，控制器分别与报警器和存储器电连接。

2.根据权利要求1所述的海底间歇性水样采集装置，其特征是，所述箱体和固定座之间设有长方形支撑板（6），所述箱体包括下箱体（21）和上箱体（22），环形空腔位于上箱体中，下箱体中设有M1行×N1列个凹槽（211），所述采样瓶为M1×N1个，M1≥2，N1≥2，各个采样瓶分别位于各个凹槽中，各个采样瓶均呈上端开口的状态，上箱体前侧和后侧分别通过连接柱与长方形支撑板连接；长方形支撑板上设有M1个推拉气缸（61），所述推拉气缸与推拉盖板（62）连接，所述推拉盖板下表面设有橡胶密封垫，每个凹槽上边缘上均设有橡胶密封圈，所述推拉盖板前边缘和后边缘分别与设于下箱体上的两个横向滑槽滑动连接，各个推拉气缸均与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的海底间歇性水样采集装置，其特征是，所述上箱体包括矩形框架（221），设于矩形框架中的M1-1条横向分隔条（222）和N1-1条纵向分隔条（223），M1-1条横向分隔条和N1-1条纵向分隔条将矩形框架分隔成M1×N1个矩形空间（224）；所述采样瓶密封机构包括设于每个矩形空间中的圆圈（2241），设于每个圆圈上的若干条间隔排列的竖条（2242），设于每个圆圈的各个竖条上的开口向下的弹性罩；圆圈通过若干个枝条（2243）与独立空间的侧壁连接，所述独立空间上表面设有塑料保护膜。

4.根据权利要求2所述的海底间歇性水样采集装置，其特征是，采样瓶推动机构包括设于每个凹槽底部的横截面呈圆形的竖向气囊（2021），设于竖向气囊上端面上的与竖向气囊联通的3个子气囊（2022），设于浮标上的充气泵；3个子气囊在竖向气囊上端面中部呈三角形分布，充气泵通过导气管与各个竖向气囊连接，导气管上设有第一电磁阀，充气泵和第一电磁阀均与控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的海底间歇性水样采集装置，其特征是，采样瓶上升机构包括M1×N1个圆形气囊（2041），设于每个圆形气囊上的连接板（2042），设于连接板的通孔上的单向阀（2043），设于单向阀外侧的连接板上的环形永磁铁（2044），设于与充气泵连接的进气管（2005）上的环形铁片（2004），环形永磁铁和环形铁片配合连接，圆形气囊和弹性罩通过弹性绳连接，进气管上设有第二电磁阀，第二电磁阀与控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的海底间歇性水样采集装置，其特征是，还包括设于上箱体上的导向罩（7），所述浮标呈圆环形，导向罩下部呈下端开口大的喇叭形，导向罩上部呈圆环形，导向罩位于浮标内侧下方。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的海底间歇性水样采集装置，其特征是，固定座上部呈圆形，载重块呈圆环形，载重块内侧与固定座上部固定连接，固定座下部呈向下拱起的半球形，固定座下部设有若干条支撑柱（16）。

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