CN112255037A

CN112255037A - 一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器

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Publication number: CN112255037A
Application number: CN202011133741.9A
Authority: CN
Inventors: 李传顺; 石丰登; 黄牧; 杨刚; 张海桃; 石学法
Original assignee: First Institute of Oceanography MNR
Current assignee: First Institute of Oceanography MNR
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2021-01-22
Anticipated expiration: 2040-10-21
Also published as: CN112255037B

Abstract

本发明涉及取样设备技术领域，具体为一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，包括深海状取样器主体，所述深海状取样器主体包括取样器投放架，所述取样器投放架的顶端固定安装有减震机构，所述取样器投放架的两侧固定安装有防扰动机构，所述防扰动机构包括竖板，且竖板的数量为两个，所述竖板的正面开设有滑槽。本发明通过设置有地钻、一号支杆、转动杆、竖板、滑槽、滑块和限位杆，能够固定取样器投放架在海底的位置，便于沉积物取样机构和深层水取样机构进行取样，防止由于取样器投放架在海底受到压强较大，作业不稳定的情况，保证收集的样品不受扰动。

Description

一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器

技术领域

本发明涉及取样设备技术领域，具体为一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器。

背景技术

深海海域蕴藏了丰富的石油、天然气等油气资源，是地球上尚未被人类充分认识与利用的最大潜在战略资源基地。随着能源问题的加剧，深海能源开发及研究的重要性也日渐凸出。海底沉积物和海水的取样是寻找和勘探海洋油气资源及微生物资源的第一步,是进行工程地质勘察和环境生态研究的基础沉积物取样器广泛用于海洋科学研究，通过取得的沉积物来研究海洋生物、海洋生态、海洋地质等科学问题。

海底取样是用采样器具采集海底沉积物和岩石样品的工作。是进行海洋研究工作的一种手段，用于采样的工具有拖网、抓斗、柱状取样器和海底浅钻等。取样后，在船上及时对样品的物质成分、结构、构造及颜色进行初步观测和描述，进行湿度、可塑性、抗压强度等的简易试验，进行孔隙水抽取；并保留部分样品编号封存（为保证室内分析研究，最好保存在冷冻样品库,以免发生变化，根据船上初步观察，亦可绘制海洋底质草图，供室内研究参考。

但是，现有的重力振动复合型深海状取样器进入海底以后，大多不能够扎入海床，导致取样器稳定性不够，容易给取样过程带来扰动，影响深海状取样器的取样作业的效果，因此，需要设计一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，以解决上述背景技术中提出的现有的重力振动复合型深海状取样器进入海底以后，大多不能够扎入海床，导致取样器稳定性不够，容易给取样过程带来扰动，影响深海状取样器的取样作业的效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，包括深海状取样器主体，所述深海状取样器主体包括取样器投放架，所述取样器投放架的顶端固定安装有减震机构，所述取样器投放架的两侧固定安装有防扰动机构，所述防扰动机构包括竖板，且竖板的数量为两个，所述竖板的正面开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动安装有滑块，所述滑块的背面固定安装有转动杆，所述转动杆远离竖板的一端固定安装在一号支杆上，所述一号支杆的一端转动安装在竖板的内部，所述竖板的一侧插入有限位杆所述一号支杆的底端皆套接安装有地钻，所述竖板相互靠近的一侧与取样器投放架的两侧固定连接，所述取样器投放架的内部固定安装有沉积物取样机构，所述取样器投放架的内部均匀固定安装有深层水取样机构。

优选的，所述减震机构包括二号圆板、一号圆板和挂耳，所述一号圆板和二号圆板相互靠近的一端均匀的固定安装有一号弹簧，所述一号圆板和二号圆板的相互靠近的一端转动安装有一号斜杆和二号斜杆，且一号斜杆和二号斜杆的数量为两个，所述一号斜杆和二号斜杆相互靠近的移动通过转轴连接，所述一号斜杆相互靠近的一端固定安装有二号弹簧，所述二号圆板的底端均匀固定安装有吊耳，所述吊耳的内部皆穿入有铁索，所述铁索远离吊耳的一端固定安装在挂耳内部，所述挂耳的一侧与取样器投放架的一侧固定连接。

优选的，所述一号圆板相互靠近的一端固定安装有一号插杆和二号插杆，所述一号插杆的一端插入到二号插杆的内部。

优选的，所述沉积物取样机构包括沉积物取样外筒、固定块、固定杆、伺服电机、空仓和沉积物取样内筒，所述沉积物取样外筒的外侧均匀开设有螺纹槽，所述沉积物取样外筒的内部插入有沉积物取样内筒，所述沉积物取样内筒的外侧固定安装有滑杆，所述沉积物取样外筒的底端固定安装有关闭仓，所述沉积物取样内筒的顶端固定安装有不锈铁杆，所述不锈铁杆的外侧套接有二号卡齿，所述伺服电机的一端通过转轴连接有一号卡齿，所述沉积物取样外筒的顶端固定安装有空仓，所述空仓的内部固定安装有控制模块，所述空仓的顶端固定安装有挡板，所述关闭仓的两侧固定安装有固定块，所述固定块的一侧与取样器投放架内部的底端固定连接，所述固定杆的一侧与取样器投放架内部的顶端固定连接。

优选的，所述关闭仓的内部固定安装有密封盒，所述密封盒的内部固定安装有液压一号伸缩杆，所述液压一号伸缩杆的一端固定安装有挡板。

优选的，所述密封盒的顶端固定安装有梯形块，所述挡板的一端为梯形状。

优选的，所述不锈铁杆的靠近空仓的一端套接有密封圈，且密封圈的数量为两个。

优选的，所述深层水取样机构包括取样外壳和取样盒，所述取样外壳的内部固定安装有取样盒，所述取样外壳的内部固定安装有液压二号伸缩杆，所述液压二号伸缩杆的底端固定安装有活塞，所述取样外壳的一侧开设有排气阀，所述取样外壳的另一侧开设有进水口，所述取样外壳的底端与取样器投放架内部的底端固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置有地钻、一号支杆、转动杆、竖板、滑槽、滑块和限位杆，能够固定取样器投放架在海底的位置，便于沉积物取样机构和深层水取样机构进行取样，防止由于取样器投放架在海底受到压强较大，作业不稳定的情况，保证收集的样品不受扰动。

2、通过设置有沉积物取样机构和深层水取样机构，能够根据取水样深度要求，可多深度取水样，取样器投放架内部的沉积物取样机构和深层水取样机构将沉积物和海水分别取样，复合式采样减少了多次下水取样的环节，便于工作人员后期采样分析，减少分离步骤。

3、通过设置有二号圆板、铁索、吊耳、一号弹簧、一号斜杆、二号弹簧、一号圆板、一号插杆、二号插杆、二号斜杆和挂耳，形成反消力，起到良好的减震效果，在取样器投放架快速落水的时候起到缓震，防止取样器投放架向上撞击快速下降而导致缆绳扯断。

附图说明

图1为本发明的结构正视示意图；

图2为本发明的防扰动机构正视结构示意图；

图3为本发明的沉积物取样机构正视结构示意图；

图4为本发明的沉积物取样机构侧视剖面结构示意图；

图5为本发明的图4中A处的结构放大结构示意图；

图6为本发明的深层水取样机构正视剖面结构示意图；

图7为本发明的减震机构正视结构示意图。

图中：100、深海状取样器主体；110、取样器投放架；200、防扰动机构；210、地钻；211、一号支杆；212、转动杆；213、竖板；214、滑槽；215、滑块；216、限位杆；300、减震机构；310、二号圆板；311、铁索；312、吊耳；313、一号弹簧；314、一号斜杆；315、二号弹簧；316、一号圆板；317、一号插杆；318、二号插杆；319、二号斜杆；320、挂耳；400、沉积物取样机构；410、沉积物取样内筒；411、固定块；412、关闭仓；413、滑杆；414、沉积物取样外筒；415、螺纹槽；416、控制模块；417、固定杆；418、伺服电机；419、一号卡齿；420、空仓；421、二号卡齿；422、不锈铁杆；423、密封圈；424、梯形块；425、液压一号伸缩杆；426、密封盒；427、挡板；500、深层水取样机构；510、取样外壳；511、进水口；512、排气阀；513、活塞；514、取样盒；515、液压二号伸缩杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供的一种实施例：

一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，包括深海状取样器主体100，深海状取样器主体100包括取样器投放架110，取样器投放架110的顶端固定安装有减震机构300，取样器投放架110的两侧固定安装有防扰动机构200，防扰动机构200包括竖板213，且竖板213的数量为两个，竖板213的正面开设有滑槽214，滑槽214的内部滑动安装有滑块215，滑块215的背面固定安装有转动杆212，转动杆212远离竖板213的一端固定安装在一号支杆211上，一号支杆211的一端转动安装在竖板213的内部，竖板213的一侧插入有限位杆216一号支杆211的底端皆套接安装有地钻210，竖板213相互靠近的一侧与取样器投放架110的两侧固定连接，取样器投放架110的内部固定安装有沉积物取样机构400，取样器投放架110的内部均匀固定安装有深层水取样机构500，将一号支杆211向两侧张开，带动转动杆212在滑槽214内部向上滑动，转动杆212能够辅助支撑一号支杆211，当滑块215滑动在滑槽214的顶端将限位杆216插入竖板213的内部，抵在转动杆212的底端限制转动杆212防止下滑，利用船体上的重锤触发平衡杆,使夹缆释放装置在距海底表层一定高度时释放取样器投放架110，取样器投放架110在重力作用下冲击并贯入海底底质中，当取样器投放架110落入海底，通过控制面板控制地钻210钻入海床，固定取样器投放架110在海底的位置，便于沉积物取样机构400和深层水取样机构500进行取样，防止由于取样器投放架110在海底受到压强较大，作业不稳定的情况，保证收集的样品不受扰动。

进一步的，减震机构300包括二号圆板310、一号圆板316和挂耳320，一号圆板316和二号圆板310相互靠近的一端均匀的固定安装有一号弹簧313，一号圆板316和二号圆板310的相互靠近的一端转动安装有一号斜杆314和二号斜杆319，且一号斜杆314和二号斜杆319的数量为两个，一号斜杆314和二号斜杆319相互靠近的移动通过转轴连接，一号斜杆314相互靠近的一端固定安装有二号弹簧315，二号圆板310的底端均匀固定安装有吊耳312，吊耳312的内部皆穿入有铁索311，铁索311远离吊耳312的一端固定安装在挂耳320内部，挂耳320的一侧与取样器投放架110的一侧固定连接，多个铁索311和取样器投放架110相连，有效固定取样器投放架110，防止底部缆绳由于取样器投放架110较重打结，防止绞断，一号圆板316受到力下压一号弹簧313，，一号斜杆314和二号斜杆319向外侧倾斜，挤压内部的二号弹簧315，同时由于二号弹簧315和一号弹簧313的特性，形成反消力，起到良好的减震效果，在取样器投放架110快速落水的时候起到缓震，防止取样器投放架110向上撞击同时快速下降扯断缆绳。

进一步的，一号圆板316相互靠近的一端固定安装有一号插杆317和二号插杆318，一号插杆317的一端插入到二号插杆318的内部，一号插杆317和二号插杆318随着一号弹簧313的拉伸而拉长，随着一号弹簧313的压缩而缩短，能够保护一号弹簧313，防止压缩的过程发生偏移，保护一号弹簧313的使用寿命。

进一步的，沉积物取样机构400包括沉积物取样外筒414、固定块411、固定杆417、伺服电机418、空仓420和沉积物取样内筒410，沉积物取样外筒414的外侧均匀开设有螺纹槽415，沉积物取样外筒414的内部插入有沉积物取样内筒410，沉积物取样内筒410的外侧固定安装有滑杆413，沉积物取样外筒414的底端固定安装有关闭仓412，沉积物取样内筒410的顶端固定安装有不锈铁杆422，不锈铁杆422的外侧套接有二号卡齿421，伺服电机418的一端通过转轴连接有一号卡齿419，沉积物取样外筒414的顶端固定安装有空仓420，空仓420的内部固定安装有控制模块416，空仓420的顶端固定安装有挡板427，关闭仓412的两侧固定安装有固定块411，固定块411的一侧与取样器投放架110内部的底端固定连接，固定杆417的一侧与取样器投放架110内部的顶端固定连接，控制控制模块416，伺服电机418带动顶端的一号卡齿419逆时针转动，从而带动一号卡齿419带动二号卡齿421逆时针转动，二号卡齿421转动同时，固定插入安装在二号卡齿421的内部的不锈铁杆422有规律的进行旋转，带动底端的沉积物取样内筒410旋转，沉积物取样内筒410带动滑杆413在螺纹槽415螺纹向下移动，带动沉积物取样内筒410旋转伸出取样器投放架110的底端，沉积物取样内筒410插入海床底端的沉积物，将沉积物插入在沉积物取样内筒410的内部，然后控制伺服电机418顺时针运动，从而带动一号卡齿419带动二号卡齿421顺时针转动，二号卡齿421转动同时，固定插入安装在二号卡齿421的内部的不锈铁杆422有规律的进行旋转，带动底端的沉积物取样内筒410旋转，沉积物取样内筒410带动滑杆413在螺纹槽415螺纹向上移动，带动沉积物取样内筒410旋转伸回沉积物取样外筒414的内部，从而完成沉积物取样。

进一步的，关闭仓412的内部固定安装有密封盒426，密封盒426的内部固定安装有液压一号伸缩杆425，液压一号伸缩杆425的一端固定安装有挡板427，在沉积物取样内筒410旋转伸回沉积物取样外筒414的内部以后，液压一号伸缩杆425推动挡板427将关闭仓412开口闭合，防止沉积物取样内筒410内部的沉积物在上升过程中掉落出来。

进一步的，密封盒426的顶端固定安装有梯形块424，挡板427的一端为梯形状，不锈铁杆422和挡板427相互配合，限制挡板427的位置，保证挡板427正好盖住开口。

进一步的，不锈铁杆422的靠近空仓420的一端套接有密封圈423，且密封圈423的数量为两个，密封圈423起到良好密封效果，防止海水进入到空仓420的内部。

进一步的，深层水取样机构500包括取样外壳510和取样盒514，取样外壳510的内部固定安装有取样盒514，取样外壳510的内部固定安装有液压二号伸缩杆515，液压二号伸缩杆515的底端固定安装有活塞513，取样外壳510的一侧开设有排气阀512，取样外壳510的另一侧开设有进水口511，取样外壳510的底端与取样器投放架110内部的底端固定连接，打开排气阀512，液压二号伸缩杆515带动活塞513向下移动，将取样盒514内部的气体排出，关闭排气阀512，打开进水口511，向上拉动活塞513，将深层水吸入取样盒514的内部，完成取样，关闭进水口511，在取样器投放架110向上拉伸的过程中，多个取样外壳510便于在不同深度海水中进行取样。

工作原理：利用船体上的重锤触发平衡杆,使夹缆释放装置在距海底表层一定高度时释放取样器投放架110，将一号支杆211向两侧张开，带动转动杆212在滑槽214内部向上滑动，转动杆212能够辅助支撑一号支杆211，当滑块215滑动在滑槽214的顶端将限位杆216插入竖板213的内部，抵在转动杆212的底端限制转动杆212防止下滑，取样器投放架110在重力作用下冲击并贯入海底底质中，当取样器投放架110落入海底，通过控制设备控制地钻210钻入海床，固定取样器投放架110在海底的位置，便于利用沉积物取样机构400和深层水取样机构500进行取样，多个铁索311和取样器投放架110相连，有效固定取样器投放架110，一号圆板316受到力下压一号弹簧313，一号斜杆314和二号斜杆319向外侧倾斜，挤压内部的二号弹簧315，同时由于二号弹簧315和一号弹簧313的特性，形成反消力，起到良好的减震效果，一号插杆317和二号插杆318随着一号弹簧313的拉伸而拉长，随着一号弹簧313的压缩而缩短，能够保护一号弹簧313。

通过控制控制模块416，伺服电机418带动顶端的一号卡齿419逆时针转动，从而带动一号卡齿419带动二号卡齿421逆时针转动，二号卡齿421转动同时，固定插入安装在二号卡齿421的内部的不锈铁杆422有规律的进行旋转，带动底端的沉积物取样内筒410旋转，沉积物取样内筒410带动滑杆413在螺纹槽415螺纹向下移动，带动沉积物取样内筒410旋转伸出取样器投放架110的底端，沉积物取样内筒410插入海床底端的沉积物，将沉积物插入在沉积物取样内筒410的内部，然后控制伺服电机418顺时针运动，从而带动一号卡齿419带动二号卡齿421顺时针转动，二号卡齿421转动同时，固定插入安装在二号卡齿421的内部的不锈铁杆422有规律的进行旋转，带动底端的沉积物取样内筒410旋转，沉积物取样内筒410带动滑杆413在螺纹槽415螺纹向上移动，带动沉积物取样内筒410旋转伸回沉积物取样外筒414的内部，从而完成沉积物取样，在沉积物取样内筒410旋转伸回沉积物取样外筒414的内部以后，液压一号伸缩杆425推动挡板427将关闭仓412开口闭合，根据取水样深度要求，可多深度取水样，打开排气阀512，液压二号伸缩杆515带动活塞513向下移动，将取样盒514内部的气体排出，关闭排气阀512，打开进水口511，向上拉动活塞513，将深层水吸入取样盒514的内部，完成取样，关闭进水口511，由于取样器投放架110的内部有多个取样外壳510，可以在取样器投放架110上升过程中取海水样。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，包括深海状取样器主体（100），其特征在于：所述深海状取样器主体（100）包括取样器投放架（110），所述取样器投放架（110）的顶端固定安装有减震机构（300），所述取样器投放架（110）的两侧固定安装有防扰动机构（200），所述防扰动机构（200）包括竖板（213），且竖板（213）的数量为两个，所述竖板（213）的正面开设有滑槽（214），所述滑槽（214）的内部滑动安装有滑块（215），所述滑块（215）的背面固定安装有转动杆（212），所述转动杆（212）远离竖板（213）的一端固定安装在一号支杆（211）上，所述一号支杆（211）的一端转动安装在竖板（213）的内部，所述竖板（213）的一侧插入有限位杆（216）所述一号支杆（211）的底端皆套接安装有地钻（210），所述竖板（213）相互靠近的一侧与取样器投放架（110）的两侧固定连接，所述取样器投放架（110）的内部固定安装有沉积物取样机构（400），所述取样器投放架（110）的内部均匀固定安装有深层水取样机构（500）。

2.根据权利要求1所述的一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，其特征在于：所述减震机构（300）包括二号圆板（310）、一号圆板（316）和挂耳（320），所述一号圆板（316）和二号圆板（310）相互靠近的一端均匀的固定安装有一号弹簧（313），所述一号圆板（316）和二号圆板（310）的相互靠近的一端转动安装有一号斜杆（314）和二号斜杆（319），且一号斜杆（314）和二号斜杆（319）的数量为两个，所述一号斜杆（314）和二号斜杆（319）相互靠近的移动通过转轴连接，所述一号斜杆（314）相互靠近的一端固定安装有二号弹簧（315），所述二号圆板（310）的底端均匀固定安装有吊耳（312），所述吊耳（312）的内部皆穿入有铁索（311），所述铁索（311）远离吊耳（312）的一端固定安装在挂耳（320）内部，所述挂耳（320）的一侧与取样器投放架（110）的一侧固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，其特征在于：所述一号圆板（316）相互靠近的一端固定安装有一号插杆（317）和二号插杆（318），所述一号插杆（317）的一端插入到二号插杆（318）的内部。

4.根据权利要求1所述的一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，其特征在于：所述沉积物取样机构（400）包括沉积物取样外筒（414）、固定块（411）、固定杆（417）、伺服电机（418）、空仓（420）和沉积物取样内筒（410），所述沉积物取样外筒（414）的外侧均匀开设有螺纹槽（415），所述沉积物取样外筒（414）的内部插入有沉积物取样内筒（410），所述沉积物取样内筒（410）的外侧固定安装有滑杆（413），所述沉积物取样外筒（414）的底端固定安装有关闭仓（412），所述沉积物取样内筒（410）的顶端固定安装有不锈铁杆（422），所述不锈铁杆（422）的外侧套接有二号卡齿（421），所述伺服电机（418）的一端通过转轴连接有一号卡齿（419），所述沉积物取样外筒（414）的顶端固定安装有空仓（420），所述空仓（420）的内部固定安装有控制模块（416），所述空仓（420）的顶端固定安装有挡板（427），所述关闭仓（412）的两侧固定安装有固定块（411），所述固定块（411）的一侧与取样器投放架（110）内部的底端固定连接，所述固定杆（417）的一侧与取样器投放架（110）内部的顶端固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，其特征在于：所述关闭仓（412）的内部固定安装有密封盒（426），所述密封盒（426）的内部固定安装有液压一号伸缩杆（425），所述液压一号伸缩杆（425）的一端固定安装有挡板（427）。

6.根据权利要求5所述的一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，其特征在于：所述密封盒（426）的顶端固定安装有梯形块（424），所述挡板（427）的一端为梯形状。

7.根据权利要求4所述的一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，其特征在于：所述不锈铁杆（422）的靠近空仓（420）的一端套接有密封圈（423），且密封圈（423）的数量为两个。

8.根据权利要求1所述的一种具有防扰动结构的重力振动复合型深海状取样器，其特征在于：所述深层水取样机构（500）包括取样外壳（510）和取样盒（514），所述取样外壳（510）的内部固定安装有取样盒（514），所述取样外壳（510）的内部固定安装有液压二号伸缩杆（515），所述液压二号伸缩杆（515）的底端固定安装有活塞（513），所述取样外壳（510）的一侧开设有排气阀（512），所述取样外壳（510）的另一侧开设有进水口（511），所述取样外壳（510）的底端与取样器投放架（110）内部的底端固定连接。