CN112504763A - 一种基于不同深度的海水采样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于不同深度的海水采样装置，包括舱体，舱体的上端设置有上舱盖，舱体内设置隔板，隔板将舱体内部分割成设备舱和电源舱；设备舱包括第一舱体，第二舱体和第三舱体，第一舱体和第二舱体为封闭舱体，第三舱体为开放舱体，第一舱体的顶部安装有通讯单元；第一舱体内设置有海水采样装置，第二舱体内安装生物采样器，第三舱体内安装有温盐深剖面仪和海流剖面器。它解决了目前海水采集器功能单一，采样瓶容易毁损老化的问题。本发明采用舱体结构设计，采水瓶设置于舱体内，采水瓶无需使用高强度的耐压材料，设备使用寿命长，体积小，结构合理，便于投放，且同时实现了采水、生物采样及探测于一体的功能。

Description

一种基于不同深度的海水采样装置
技术领域
本发明属于海洋探测技术领域，具体涉及一种基于不同深度的海水采样装置。
背景技术
海洋环境监测是基于海洋生态环境保护的重要组成部分，对海水成分的分析又是海洋环境监测的重要内容。由于光照、压强等原因，不同深度海水的浮游生物和无机物成分和含量是不同的，需要将不同深度的海水采集回来做实验分析。
为实现上述目的，常用的海水采集方法是采用海水采集器下放海里采集，其中专利申请号为2016103152823公开了一种智能多深度海水采集器，包括安装支架、海水采集器和传感控制单元，所述海水采集器和传感控制单元都固定安装在安装支架内，所述传感控制单元通过导线连接海水采集器。所述海水采集器包括海水采集瓶和推杆机构，所述海水采集瓶包括采水瓶，固定支架，橡皮绳，采水瓶盖，安装支架，所述采水瓶两端通过固定支架固定在安装支架上，橡皮绳穿过采水瓶，两端分别连接采水瓶盖的内侧；所述推杆机构连接所述传感控制单元，包括齿轮箱盖，单面齿条、双面齿条，电机，齿轮，齿轮箱，所述齿轮箱安装在采水瓶的中部，齿轮箱两端安装有齿轮箱盖，所述单面齿条与双面齿条相配合，双面齿条与齿轮相配合，齿轮通过电机驱动，所述电机和齿轮置于齿轮箱中，单面齿条和双面齿条通过齿轮箱盖上的通孔伸出，并分别通过尼龙绳连接采水瓶盖的外侧。
目前现有多深度海水采集器存在的问题在于，整体结构设计不合理，功能单一，采水操作不便，另外海水采集器采用的是框架结构，深入深层海水采水时，深层海水内部压力很大，这就要求每一个采水瓶均需要采用耐压能力强的材料制作，需要根据不同的海水深度选用不同的耐压材料采水瓶，由于采水瓶多次承受压力差的较大变化，容易发生损坏，采水瓶采用是瓶体结构且竖直安装，存在占用空间大，安装下放不便等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于不同深度的海水采样装置，解决了目前海水采集器结构设计不合理，功能单一，采样瓶容易毁损老化的问题。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于不同深度的海水采样装置，包括舱体，舱体的两端分别对应设置有上舱盖和下舱盖，舱体内设置隔板，隔板将舱体内部分割成设备舱和电源舱；所述设备舱包括多个分舱，依次从上至下分别为第一舱体，第二舱体和第三舱体，所述第一舱体和第二舱体为封闭舱体，第三舱体为开放舱体，所述第一舱体的顶部安装有通讯单元；所述第一舱体内设置有海水采样装置，所述的第二舱体内安装生物采样器，第三舱体内安装有温盐深剖面仪和海流剖面器。所述的电源舱设置为两个，分布在设备舱的两侧，为舱体设备提供电源。
作为进一步优化，本发明还在如下方面做了改进：
所述的海水采样装置包括采水瓶组和进出水管路，所述采水瓶组设置为多组，所述进出水管路连接各采水瓶组。所述的多组采水瓶组整体为上、下层级组合结构，可根据实际需要进行拆分和加装。
所述采水瓶组的两侧设置安装板，所述安装板上设置多个凹槽，所述的多个凹槽两两一组，相对于采水瓶组的中心轴对称设置，所述凹槽与采水瓶组的外壁相配合，每两个凹槽对应一个采水瓶组，所述的采水瓶组对应安装在所述的两个凹槽内。所述采水瓶组为环形圈结构，采水瓶组纵向截面为圆形或方形。
所述采水瓶组的内部设置隔片，隔片将每个采水瓶组分割成至少两个采水瓶，被分割成的每个采水瓶上分别对应设置有一进水口和排气阀，也可以根据实际需要将采水瓶组分割成多个。
所述进出水管路包括主管路和第一分支管路，所述第一分支管路的一端连接采水瓶组的进水口，另一端连接主管路，所述连接主管路和采水瓶组的进水口的第一分支管路上均设置有打开和关闭第一分支管路的电磁阀。
所述主管路穿过第三舱体、第二舱体，并延伸至第一舱体的顶部，主管路的进水端设置在靠近第三舱体的位置处，主管路的进水端伸出舱体外。
所述主管路的进水端设置有总电磁阀和减压单元，总电磁阀和减压单元分别通过通讯线路连接通讯单元。
所述第二舱体内设置生物采集器，用于采集不同海水深度的生物，所述生物采集器包括多组采集箱，所述的多组采集箱两两一组对应安装在舱体内的隔板上，所述的每个采集箱上均设置有管路接口，主管路和管路接口之间设置第二分支管路，第二分支管路连接各管路接口和主管路，所述第二分支管路上也设置有开启和关闭第二分支管路的电磁阀。
所述第二分支管路的管径大于第一分支管路的管径。
所述的每个采集箱上设置有管路接口的形状为喇叭口状，管路接口喇叭口开口较大的一端连接采集箱，管路接口喇叭口开口较小的一端连接第二分支管路。
所述第三舱体内安装有海流剖面器和温盐深剖面仪，所述的海流剖面器和温盐深剖面仪安装在第三舱体内设置的支架上，第三舱体的底部敞开设置开口。
本发明的有益效果是：
(1)本发明一种基于不同深度的海水采样装置采用的舱体结构设计，将容易受压力影响的采水瓶和生物采样器置于舱体内，这样采水瓶无需采用高强度的耐压材料，既节省了成本，又可有效的提升采样瓶的使用寿命。
(2)本发明将采水瓶设计成环形圈结构，一方面节约了空间，有效减轻了采样装置的重量，还能保证下放时采样装置的平稳性。另外，通过设置电磁阀实现了不同深度的自动采水、采样，减少了机械结构式的采样操作，保证了采样的稳定性，提升了采样的成功率。
(3)本发明在海水采样技术领域将舱体设计为三级舱体，并根据采水、采样和检测需求，并考虑到同时设备的平稳性，将海水采样装置设置在一级舱体内，将生物采样装置设置在二级舱体内，将海流剖面器和温盐深剖面仪设置在三级开放舱体内，整体结构合理，实现了一次下放，即可同时进行采水，生物采样和海洋数据探测等多项任务。
(4)本发明在进水端设置了减压单元，有效减少了海水在进入采水瓶和生物采样器时水压对于采水瓶和生物采样器的冲击，同时保证了采样设备内部压力的稳定性。
附图说明
图1为本发明在吊装使用时的结构示意图。
图2为本发明不同深度的海水采样装置整体结构示意图。
图3为海水采样装置俯视结构示意图。
图4为海水采样装置侧视结构示意图。
图5为图3的A-A向局部剖视图。
图6为图3的B-B向局部剖视图。
图中：1-上舱盖、3-隔板、4-设备舱、41-第一舱体、42-第二舱体、43-第三舱体、431-支架、5-电源舱、6-通讯单元、7-海水采样装置、71-采水瓶组、711-安装板、712-凹槽、713-隔片、714-左采水瓶、715-右采水瓶、716-进水口、717-排气阀、72-进出水管路、721-主管路、722-第一分支管路、8-生物采样器、81-采集箱、82-管路接口、83-第二分支管路、9-温盐深剖面仪、10-海流剖面器、13-减压单元、14-电磁阀、15-总电磁阀。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
如图1所示，本发明一种基于不同深度的海水采样装置在使用时需要配合海洋科考船使用，海洋科考船上配备有专用绞车和CTD甲板单元，CTD甲板单元通过通讯线连接电脑控制端。采用专用绞车下放与回收海水采样装置，CTD甲板单元用于接收转换来自水下传感器的电信号，并传输至电脑控制端。
如图2至图6所示，基于不同深度的海水采样装置包括舱体，舱体的上端设置有上舱盖1，舱体内设置隔板3，隔板3将舱体内部分割成设备舱4和电源舱5。
所述设备舱4包括三个分舱，依次从上至下分别为第一舱体41，第二舱体42和第三舱体43，所述第一舱体41和第二舱体42为封闭舱体，第三舱体43为开放舱体。
所述第一舱体41的顶部安装有通讯单元6，通讯单元6通过通讯线路连接温盐深剖面仪、海流剖面器以及各电磁阀。通讯单元可以接收海上电脑控制端发出的控制信号，也可以将海水采样装置采集的信号传输给电脑控制端。
所述的第一舱体41内设置有海水采样装置7，主要用于采集不同水层的海水样品。
所述的第二舱体42内安装生物采样器8，主要用于采集不同海水深度的体型较小的生物或者微生物。
第三舱体43内安装有温盐深剖面仪9和海流剖面器10。本实施例中温盐深剖面仪采用的是SBE 911plus CTD,海流剖面器采用的是下放式声学多普勒海流剖面器。温盐深剖面仪和海流剖面器分别用于探测不同深度海水的温度、盐度、深度、叶绿素、Ph值、浊度、溶解氧和流速、流向等观测要素。
所述的电源舱5设置为两个，分布在设备舱4的两侧，为舱体内设置的温盐深剖面仪9、海流剖面器10、通讯单元6、减压单元13以及其他需要供电的设备提供电源。
所述的海水采样装置7包括采水瓶组71和进出水管路72，所述采水瓶组71设置为多组，所述进出水管路72连接各采水瓶组71。所述的多组采水瓶组71整体上为上、下层级组合结构，可根据实际需要进行拆卸和加装，使用更加的方便和灵活。
所述采水瓶组71的两侧设置安装板711，所述安装板711上设置多个凹槽712，所述的多个凹槽712两两一组，相对于采水瓶组71中心轴对称设置，所述凹槽712与采水瓶组71的外壁相配合，每两个凹槽712对应一个采水瓶组71，所述的采水瓶组71对应安装在所述的两个凹槽712内。所述采水瓶组71为环形圈结构，采水瓶组纵向截面为圆形或方形，本实施例采用的是圆形截面的采水瓶组。
所述采水瓶组71的内部设置隔片713，隔片713将每个采水瓶组71分割成两个采水瓶，分别为左采水瓶714和右采水瓶715，被分割成的两个采水瓶上分别对应设置有进水口716和排气阀717。排气阀用于在采水时排出采水瓶内的气体。
另外，可根据实际需要将采水瓶组分割成多个采水瓶，可以有效的减小舱体内空间的占用，满足舱体内部使用的要求。
所述进出水管路72包括主管路721和第一分支管路722，所述第一分支管路722的一端连接采水瓶组71的进水口716，另一端连接主管路721，所述连接主管路721和采水瓶组71的进水口716的第一分支管路722上均设置有打开和关闭第一分支管路722的电磁阀14。电磁阀14通过通讯单元6接受的到的信号从而开启打开和关闭状态，处于不同的海水层，开启不同管路的电磁阀，从而实现对不同海水层海水的采集。
主管路721是海水、生物样品进出通道，所述主管路721穿过第三舱体43、第二舱体42，并延伸至第一舱体41的顶部，主管路721的进水端设置在靠近第三舱体43的位置处，主管路721的进水端伸出舱体外。
总电磁阀15和减压单元13设置在主管路721的进水端上，总电磁阀15和减压单元13分别通过通讯线路连接通讯单元6，减压单元13采用的是减压阀，根据需要可以设置多级减压阀。
所述第二舱体42内设置生物采集器8，用于采集生物，所述生物采集器8包括多组采集箱81，所述的多组采集箱81两两一组对应安装在舱体内的隔板3上，所述的每个采集箱81上均设置有管路接口82，主管路721和管路接口82之间设置第二分支管路83，第二分支管路83连接各管路接口82和主管路721，所述第二分支管路83上也设置有开启和关闭第二分支管路83的电磁阀。
工作时，当舱体下放到需要采样的海水深度层，首先总电磁阀打开，海水或需要采集的生物在压力作用下进入主管路，进入主管路后经减压单元减压后沿主管路进入第一或第二分支管路，对应的分支管路的电磁阀打开，从而实现海水采样或者生物采样。
为了方便生物采样和取样，所述第二分支管路83的管径大于第一分支管路722的管径，所述的每个采集箱81上设置有管路接口82的形状为喇叭口状，管路接口82的喇叭口开口较大的一端连接采集箱，管路接口喇叭口开口较小的一端连接第二分支管路。喇叭口的管路接口设计，在生物流入采集箱时，由于外界压力大于采集箱内压，生物很容易在外界压力下沿管路进入采集箱内，故进口采用的是窄口设计；当对采集箱内生物样品进行研究时，需要将生物样品从采集箱内取出，管路接口的喇叭口设计方便取出生物样品。
所述第三舱体43内安装有海流剖面器10和温盐深剖面仪9，所述的海流剖面器10和温盐深剖面仪9安装在第三舱体43内设置的支架431上，第三舱体43的底部敞开设置开口，第三舱体43底部设置的开口与下舱盖2对应设置，所述的下舱盖2盖合在第三舱体43底部设置的开口上。第三舱体采用敞口结构，方便海流剖面器和温盐深剖面仪实现对海水数据的观测。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，包括舱体，舱体的上端设置有上舱盖，舱体内设置隔板，隔板将舱体内部分割成设备舱和电源舱；
所述设备舱包括多个分舱，依次从上至下分别为第一舱体，第二舱体和第三舱体，所述第一舱体和第二舱体为封闭舱体，第三舱体为开放舱体，所述第一舱体的顶部安装有通讯单元；
所述第一舱体内设置有海水采样装置，所述的第二舱体内安装生物采样器，第三舱体内安装有温盐深剖面仪和海流剖面器。
2.根据权利要求1所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述的海水采样装置包括采水瓶组和进出水管路，所述采水瓶组设置为多组，所述进出水管路连接各采水瓶组。
3.根据权利要求2所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述的多组采水瓶组整体为上、下层级组合结构。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述采水瓶组的两侧设置安装板，所述安装板上设置多个凹槽，所述的多个凹槽两两一组，相对于采水瓶组的中心轴对称设置，所述凹槽与采水瓶组的外壁相配合，每两个凹槽对应一个采水瓶组，所述的采水瓶组对应安装在所述的两个凹槽内，所述采水瓶组为环形圈结构。
5.根据权利要求2所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述采水瓶组的内部设置隔片，隔片将每个采水瓶组分割成至少两个采水瓶，被分割成的每个采水瓶上分别对应设置有一进水口和排气阀。
6.根据权利要求2所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述进出水管路包括主管路和第一分支管路，所述第一分支管路的一端连接采水瓶组的进水口，另一端连接主管路，所述连接主管路和采水瓶组的进水口的第一分支管路上均设置有打开和关闭第一分支管路的电磁阀。
7.根据权利要求6所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述主管路穿过第三舱体、第二舱体，并延伸至第一舱体的顶部，主管路的进水端设置在靠近第三舱体的位置处，主管路的进水端伸出舱体外；所述主管路的进水端设置有总电磁阀和减压单元，总电磁阀和减压单元分别通过通讯线路连接通讯单元。
8.根据权利要求1或7所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述第三舱体内安装有海流剖面器和温盐深剖面仪，所述的海流剖面器和温盐深剖面仪安装在第三舱体内设置的支架上，第三舱体的底部敞开设置开口。
9.根据权利要求1所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述第二舱体内设置生物采集器，所述生物采集器包括多组采集箱，所述的多组采集箱两两一组对应安装在舱体内的隔板上，所述的每个采集箱上均设置有管路接口，主管路和管路接口之间设置第二分支管路，第二分支管路连接各管路接口和主管路，所述第二分支管路上也设置有开启和关闭第二分支管路的电磁阀；所述第二分支管路的管径大于第一分支管路的管径；所述的每个采集箱上设置有管路接口的形状为喇叭口状，管路接口的喇叭口开口较大的一端连接采集箱，管路接口的喇叭口开口较小的一端连接第二分支管路。
10.根据权利要求1所述的一种基于不同深度的海水采样装置，其特征在于，所述的电源舱设置为两个，分布在设备舱的两侧。
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