CN112414771A - 触底式海底水样防干扰取样设备及采水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种触底式海底水样防干扰取样设备及水样采集方法，旨在提供一种既能够可靠的采集底层海水，又能够有效避免因采集装置触底，激起泥浆水，而影响所采集水样的质量的问题的触底式海底水样防干扰取样设备及水样采集方法。触底式海底水样防干扰取样设备包括支撑底架、转动支撑杆、牵引绳及采水器。转动支撑杆的第一端通过轴杆转动设置在支撑底架上，牵引绳与转动支撑杆的第二端相连接。采水器包括采水缸体、设置在采水缸体内的滑动活塞、设置在采水缸体两端上的导杆过孔、设置在采水缸体外侧壁上的第一接口与第二接口及连接第一接口与第二接口的连接管。滑动活塞的两端均设有阶梯导杆，阶梯导杆穿过对应的导杆过孔。
Description
技术领域
本发明涉及一种水样采集装置，具体涉及一种触底式海底水样防干扰取样设备及采水方法。
背景技术
在大量的科学研究与海洋环境监测工作中，通常都需采集一定数量的底层海水用于底层水质（包括PH值、溶解氧、磷酸盐、无机氮、重金属等）或浮游生物（包括浮游动物与浮游植物）等的分析。底层海水一般是指距海底2米左右深度的海水，深海或大风浪时可酌情增大离底层的距离。
目前的底层海水采集通常使用桶式采水器，具体使用时在桶式采水器的上端系一根牵引绳，下端悬挂一个重锤，重锤的重量应保证桶式采水器在水中有一定的沉降速度，且其自身能最终触及海底。采集底层海水方法如下，在牵引绳足够长的情况下，先从船上将重锤、采水器等依次放入水中，然后让牵引绳在重锤与采水器的重力作用下放出直至重锤触底为止（一般是通过牵引绳在水面部分是否完全松弛来判断）；然后通过牵引绳将采水器提起。该采集底层海水方法存在以下不足，重锤触底后激起泥浆与杂物，而影响所采集水样的质量，尤其是在海底为软质泥的情况下，重锤触底时会激起大量的泥浆水，从而影响所采集水样的质量。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种既能够可靠的采集底层海水，又能够有效避免因采集装置触底，激起泥浆水，而影响所采集水样的质量的问题的触底式海底水样防干扰取样设备及采水方法。
本发明的技术方案是：
一种触底式海底水样防干扰取样设备，包括：
支撑底架；
转动支撑杆，转动支撑杆的第一端通过轴杆转动设置在支撑底架上；
牵引绳，牵引绳的一端与转动支撑杆的第二端相连接；
采水器，采水器靠近转动支撑杆的第二端，
采水器包括采水缸体、连接采水缸体与转动支撑杆的连接件、位于采水缸体内的两个活塞复位弹簧、设置在采水缸体内壁上的两个内限位块、滑动设置在采水缸体内并位于两个内限位块之间的滑动活塞、设置在采水缸体的两端上的导杆过孔、设置在采水缸体外侧壁上的第一接口与第二接口及连接第一接口与第二接口的连接管，所述采水缸体的轴线与转动支撑杆相垂直，所述两个活塞复位弹簧位于滑动活塞的两侧，两个内限位块位于第一接口与第二接口之间，
所述滑动活塞的两端均设有阶梯导杆，阶梯导杆与滑动活塞同轴，阶梯导杆包括外导杆与连接外导杆与滑动活塞的内导杆，且内导杆的外径大于外导杆的外径，所述阶梯导杆穿过对应的导杆过孔，所述导杆过孔的内壁上设有密封圈，所述外导杆上设有配重块，所述配重块位于采水缸体的外侧；
当转动支撑杆处于竖直状态时，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，此时，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接；
当转动支撑杆绕轴杆往下转动并抵在支撑底架上时，采水缸体的轴线呈上下延伸，滑动活塞将在配重块的重力作用下往下滑动，直至滑动活塞抵在其中一个内限位块上为止，此时，位于滑动活塞上方的阶梯导杆上的内导杆位于采水缸体内，以使海水通过采水缸体朝上的一端的导杆过孔流入采水缸体内。
利用本方案的触底式海底水样防干扰取样设备进行底层水样采集，其既能够可靠的采集底层海水，又能够有效避免因采集装置触底，激起泥浆水，而影响所采集水样的质量的问题，具体参见下文中的采水方法。
作为优选，支撑底架包括位于支撑底架顶部的两块支撑块，两块支撑块对此分布在轴杆的两侧，当转动支撑杆绕轴杆往下转动并抵在支撑底架上时，转动支撑杆支撑在支撑块上。
作为优选，当转动支撑杆抵在支撑块上时，转动支撑杆与水平面之间的夹角小于15度。
作为优选，外导杆与内导杆之间通过锥形连接部平滑过渡连接。
作为优选，支撑底架上设有至少三根支撑脚，支撑脚用于支撑所述支撑底架。
作为优选，转动支撑杆的长度大于等于1.5米。
作为优选，滑动活塞的两端的阶梯导杆对称分布。
一种利用触底式海底水样防干扰取样设备的采水方法，其特征是，依次包括以下步骤：
首先，通过牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底，在牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底的过程中，转动支撑杆竖直悬挂在牵引绳上，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，此时，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接；如此，可以保证在触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底的过程中，导杆过孔被密封，以避免海水进入采水缸体内；
当牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底后，触底式海底水样防干扰取样设备通过支撑底架支撑与海底；
接着，继续释放牵引绳，以使转动支撑杆绕轴杆往下转动，直至转动支撑杆抵在支撑底架上（通过牵引绳在水面部分是否完全松弛来判断，当牵引绳在水面部分完全松弛，则说明转动支撑杆抵在支撑块上），此时，采水缸体的轴线呈上下延伸，滑动活塞将在配重块的重力作用下往下滑动，直至滑动活塞抵在其中一个内限位块上为止，以使海底的水通过采水缸体朝上的一端的导杆过孔流入采水缸体内，完成底层水样的采集；更重要的是，由于采水器靠近转动支撑杆的第二端，当转动支撑杆在采水器的重力作用下绕轴杆往下转动，直至转动支撑杆抵在支撑块上后，采水器将远离支撑底架，以使采水器远离因支撑底架触底，而激起泥浆水，以保证采水缸体采集的水样不受激起泥浆水的影响，从而有效避免因采集装置触底，激起泥浆水，而影响所采集水样的质量的问题；
再接着，通过牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备提起，牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备提起的过程中，牵引绳先带动转动支撑杆绕轴杆往上转动，直至转动支撑杆处于竖直状态，此时，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，以使，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接，然后牵引绳通过转动支撑杆将支撑底架与采水器提起。如此，可以保证牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备提起的过程中，导杆过孔处于密封状态，避免海水进入采水缸体内，以保证采水缸体内的水样为底层水样。
本发明的有益效果是：既能够可靠的采集底层海水，又能够有效避免因采集装置触底，激起泥浆水，而影响所采集水样的质量的问题。
附图说明
图1是本发明的触底式海底水样防干扰取样设备的转动支撑杆处于竖直状态时的一种结构示意图。
图2是图1中A处的一种局部放大图。
图3是本发明的触底式海底水样防干扰取样设备的转动支撑杆绕轴杆往下转动并抵在支撑块上时的一种结构示意图。
图4是图3中B处的一种局部放大图。
图中：
支撑底架1，支撑脚1.1，支撑块1.2；
转动支撑杆2；
轴杆3；
牵引绳4；
采水器5，采水缸体5.1，内限位块5.2，滑动活塞5.3，导杆过孔5.4，第一接口5.5，第二接口5.6，连接管5.7，阶梯导杆5.8，外导杆5.81，内导杆5.82，配重块5.9，活塞复位弹簧5.10。
具体实施方式
为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本发明方案的限制。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
具体实施例一：如图1 、图2所示，一种触底式海底水样防干扰取样设备，包括支撑底架1、转动支撑杆2、牵引绳4及采水器5。
本实施例中，支撑底架包括位于支撑底架顶部的两块支撑块1.2。支撑底架上设有三根或四根支撑脚1.1，支撑脚用于支撑所述支撑底架。当触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底后，触底式海底水样防干扰取样设备通过支撑底架的支撑脚支撑于海底，以减少支撑底架触底，而激起泥浆水。
转动支撑杆2的第一端通过轴杆3转动设置在支撑底架上，转动支撑杆的转动支撑杆的长度大于等于1.5米，本实施例中，转动支撑杆的转动支撑杆的长度为1.5米或1.8米或2米或2.5米。本实施例中，两块支撑块对此分布在轴杆的两侧，当转动支撑杆绕轴杆往下转动并抵在支撑底架上时，转动支撑杆支撑在支撑块上。
牵引绳4的一端与转动支撑杆的第二端相连接。
如图1 、图2、图4所示，采水器5靠近转动支撑杆的第二端。采水器包括采水缸体5.1、连接采水缸体与转动支撑杆的连接件、位于采水缸体内的两个活塞复位弹簧5.10、设置在采水缸体内壁上的两个内限位块5.2、滑动设置在采水缸体内并位于两个内限位块之间的滑动活塞5.3、设置在采水缸体的两端上的导杆过孔5.4、设置在采水缸体外侧壁上的第一接口5.5与第二接口5.6及连接第一接口与第二接口的连接管5.7。
采水缸体的轴线与转动支撑杆相垂直。两个活塞复位弹簧位于滑动活塞的两侧，活塞复位弹簧的一端抵在滑动活塞上，活塞复位弹簧的另一端抵在采水缸体的端部。两个内限位块位于第一接口与第二接口之间。采水缸体的轴线与转动支撑杆相垂直。
滑动活塞的两端均设有阶梯导杆5.8，本实施例中，滑动活塞的两端的阶梯导杆对称分布。阶梯导杆与滑动活塞同轴。阶梯导杆包括外导杆5.81与连接外导杆与滑动活塞的内导杆5.82，且内导杆的外径大于外导杆的外径。外导杆与内导杆之间通过锥形连接部平滑过渡连接。外导杆与内导杆同轴。阶梯导杆穿过对应的导杆过孔。导杆过孔的内壁上设有密封圈，具体的，密封圈固定在导杆过孔的内壁的密封圈安装槽内。当内导杆穿过对应的导杆过孔时，内导杆穿过对应的导杆过孔之间通过密封圈密封连接。外导杆上设有配重块5.9，且配重块位于采水缸体的外侧。
如图1、图2所示，当转动支撑杆处于竖直状态时，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，此时，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均穿过对应的导杆过孔，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接。
如图3、图4所示，当转动支撑杆绕轴杆往下转动并抵在支撑底架上时，采水缸体的轴线呈上下延伸，滑动活塞将在配重块的重力作用下往下滑动，直至滑动活塞抵在其中一个内限位块上为止，此时，位于滑动活塞上方的阶梯导杆上的内导杆位于采水缸体内，以使海水通过采水缸体朝上的一端的导杆过孔流入采水缸体内；位于滑动活塞下方的阶梯导杆上的内导杆穿过对应的导杆过孔。
如图1、图2所示，当转动支撑杆绕轴杆往下转动并抵在支撑底架上时，转动支撑杆支撑在支撑块上。当转动支撑杆抵在支撑块上时，转动支撑杆与水平面之间的夹角小于15度，且转动支撑杆和采水器支撑在支撑底架上。本实施例中，当转动支撑杆抵在支撑块上时，转动支撑杆处于水平状态。
具体实施例二，一种利用触底式海底水样防干扰取样设备的采水方法，依次包括以下步骤（本实施例中的触底式海底水样防干扰取样设备的具体结构参照具体实施例一）：
首先，通过牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底，在牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底的过程中，转动支撑杆竖直悬挂在牵引绳上，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，此时，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接；如此，可以保证在触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底的过程中，导杆过孔被密封，以避免海水进入采水缸体内，如图1、图2所示；
如图1所示，当牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底后，触底式海底水样防干扰取样设备通过支撑底架支撑与海底；
接着，如图3、图4所示，继续释放牵引绳，以使转动支撑杆绕轴杆往下转动，直至转动支撑杆抵在支撑底架上（通过牵引绳在水面部分是否完全松弛来判断，当牵引绳在水面部分完全松弛，则说明转动支撑杆抵在支撑块上），此时，采水缸体的轴线呈上下延伸，滑动活塞将在配重块的重力作用下往下滑动，直至滑动活塞抵在其中一个内限位块上为止，以使海底的水通过采水缸体朝上的一端的导杆过孔流入采水缸体内，完成底层水样的采集；更重要的是，由于采水器靠近转动支撑杆的第二端，当转动支撑杆在采水器的重力作用下绕轴杆往下转动，直至转动支撑杆抵在支撑块上后，采水器将远离支撑底架，以使采水器远离因支撑底架触底，而激起泥浆水，以保证采水缸体采集的水样不受激起泥浆水的影响，从而有效避免因采集装置触底，激起泥浆水，而影响所采集水样的质量的问题；
另一方面，由于滑动活塞的两端的阶梯导杆对称分布，如此，不论转动支撑杆绕轴杆往那一侧转动，都可以实现，使海底的水通过采水缸体朝上的一端的导杆过孔流入采水缸体内，完成底层水样的采集，使采水器能够可靠的采集到底层水样；如图3中所示的状态，转动支撑杆绕轴杆往右侧向下转动，直至转动支撑杆抵在支撑底架上；当然，转动支撑杆绕轴杆往左侧向下转动，直至转动支撑杆抵在支撑底架上。
再接着，通过牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备提起，牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备提起的过程中，牵引绳先带动转动支撑杆绕轴杆往上转动，直至转动支撑杆处于竖直状态，此时，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，以使，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接，然后牵引绳通过转动支撑杆将支撑底架与采水器提起。如此，可以保证牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备提起的过程中，导杆过孔处于密封状态，避免海水进入采水缸体内，以保证采水缸体内的水样为底层水样。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种触底式海底水样防干扰取样设备，其特征是，包括：
支撑底架；
转动支撑杆，转动支撑杆的第一端通过轴杆转动设置在支撑底架上；
牵引绳，牵引绳的一端与转动支撑杆的第二端相连接；
采水器，采水器靠近转动支撑杆的第二端，
采水器包括采水缸体、连接采水缸体与转动支撑杆的连接件、位于采水缸体内的两个活塞复位弹簧、设置在采水缸体内壁上的两个内限位块、滑动设置在采水缸体内并位于两个内限位块之间的滑动活塞、设置在采水缸体的两端上的导杆过孔、设置在采水缸体外侧壁上的第一接口与第二接口及连接第一接口与第二接口的连接管，所述采水缸体的轴线与转动支撑杆相垂直，所述两个活塞复位弹簧位于滑动活塞的两侧，两个内限位块位于第一接口与第二接口之间，
所述滑动活塞的两端均设有阶梯导杆，阶梯导杆与滑动活塞同轴，阶梯导杆包括外导杆与连接外导杆与滑动活塞的内导杆，且内导杆的外径大于外导杆的外径，所述阶梯导杆穿过对应的导杆过孔，所述导杆过孔的内壁上设有密封圈，所述外导杆上设有配重块，所述配重块位于采水缸体的外侧；
当转动支撑杆处于竖直状态时，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，此时，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接；
当转动支撑杆绕轴杆往下转动并抵在支撑底架上时，采水缸体的轴线呈上下延伸，滑动活塞将在配重块的重力作用下往下滑动，直至滑动活塞抵在其中一个内限位块上为止，此时，位于滑动活塞上方的阶梯导杆上的内导杆位于采水缸体内，以使海水通过采水缸体朝上的一端的导杆过孔流入采水缸体内。
2.根据权利要求1所述的触底式海底水样防干扰取样设备，其特征是，所述支撑底架包括位于支撑底架顶部的两块支撑块，两块支撑块对此分布在轴杆的两侧，当转动支撑杆绕轴杆往下转动并抵在支撑底架上时，转动支撑杆支撑在支撑块上。
3.根据权利要求2所述的触底式海底水样防干扰取样设备，其特征是，当转动支撑杆抵在支撑块上时，转动支撑杆与水平面之间的夹角小于15度。
4.根据权利要求1或2或3所述的触底式海底水样防干扰取样设备，其特征是，所述外导杆与内导杆之间通过锥形连接部平滑过渡连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的触底式海底水样防干扰取样设备，其特征是，所述支撑底架上设有至少三根支撑脚，支撑脚用于支撑所述支撑底架。
6.根据权利要求1或2或3所述的触底式海底水样防干扰取样设备，其特征是，所述转动支撑杆的长度大于等于1.5米。
7.根据权利要求1或2或3所述的触底式海底水样防干扰取样设备，其特征是，所述滑动活塞的两端的阶梯导杆对称分布。
8.一种利用权利要求1-7任意一项所述的触底式海底水样防干扰取样设备的采水方法，其特征是，依次包括以下步骤：
首先，通过牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底，在牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底的过程中，转动支撑杆竖直悬挂在牵引绳上，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，此时，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接；
当牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备下放到海底后，触底式海底水样防干扰取样设备通过支撑底架支撑与海底；
接着，继续释放牵引绳，以使转动支撑杆绕轴杆往下转动，直至转动支撑杆抵在支撑底架上，此时，采水缸体的轴线呈上下延伸，滑动活塞将在配重块的重力作用下往下滑动，直至滑动活塞抵在其中一个内限位块上为止，以使海底的水通过采水缸体朝上的一端的导杆过孔流入采水缸体内；
再接着，通过牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备提起，牵引绳将触底式海底水样防干扰取样设备提起的过程中，牵引绳先带动转动支撑杆绕轴杆往上转动，直至转动支撑杆处于竖直状态，此时，滑动活塞在两个活塞复位弹簧的作用下移动至两个内限位块之间的中部，以使，滑动活塞的两端的阶梯导杆上的内导杆均与对应的导杆过孔密封连接，然后牵引绳通过转动支撑杆将支撑底架与采水器提起。
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| CN113405851A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-09-17 | 胡华军 | 一种仿真鸟翅膀运动的海底沉积物取样用防干扰装置 |
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2020
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