CN112729942A - 水下rov专用采泥设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下ROV专用采泥设备，涉及水下作业技术领域，主要目的是解决传统海底泥土采样费时费力、样本可控性差的问题，提供一种更加灵活且便于操作的小型水下采泥设备。该水下ROV专用采泥设备包括滑动运动组件和取样组件，所述滑动运动组件包括导向轴以及能沿所述导向轴的轴线方向滑动移动的固定块；所述固定块与所述取样组件固定连接并能驱动所述取样组件沿所述导向轴的轴线方向上下移动；所述取样组件为下端开口的管状结构且其上端通过单向阀与外界环境连通，位于所述取样组件内的液体能经所述单向阀流入环境内。本发明用于实现水下灵活、可控取样。

Description

水下ROV专用采泥设备

技术领域

本发明涉及水下作业技术领域，尤其是涉及一种水下ROV专用采泥设备。

背景技术

海底泥土采样在海洋资源勘查领域有着十分重要的意义。传统的海底泥土采样方法主要是通过实验船配合绞车和大型泥土采样器等利用其本身的重力进行采样作业，这种采样方式需要消耗大量的人力、物力和时间，各项成本投入极大，而且存在采样范围小、触底检测不够灵活准确、不适宜在深海海底进行采样等缺陷，并且依赖于大型船舶的移动来确定取样点，较为不便。

为了解决传统的海上泥土采样成本高、耗时长的问题，需要研发一种能够搭载在水下机器人上的小型采泥设备。

发明内容

本发明的目的在于提供水下ROV专用采泥设备，以解决现有技术中存在的采泥设备使用困难且取样灵活度不足的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的水下ROV专用采泥设备，包括滑动运动组件和取样组件，所述滑动运动组件包括导向轴以及能沿所述导向轴的轴线方向滑动移动的固定块；所述固定块与所述取样组件固定连接并能驱动所述取样组件沿所述导向轴的轴线方向上下移动；所述取样组件为下端开口的管状结构且其上端通过单向阀与外界环境连通，位于所述取样组件内的液体能经所述单向阀流入环境内。

由于取样组件内的水能够经单向阀流入水体中，因此取样组件在插入海底泥土进行取样操作时，其内外能够形成一定的压力差以保证管内的泥土不会滑落。在取样时，取样组件能够在滑动运动组件的控制下沿导向轴的轴线方向滑动移动以实现取样。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

作为本发明的进一步改进，所述导向轴包括一螺杆，所述固定块与所述螺杆配合连接，当所述螺杆转动时，所述固定块能沿所述螺杆的轴线方向移动。

此时该螺杆结构与固定块结构配合能够形成一滚珠丝杠结构，该结构能够较好的实现对取样组件的位置调节。

作为本发明的进一步改进，所述导向轴还包括至少一个导杆，所述导杆与所述螺杆平行设置，所述固定块能穿设在所述导杆上并相对于所述导杆滑动移动。

作为本发明的进一步改进，所述固定块包括固定部和活动部，所述活动部能相对于所述固定部转动并实现对所述取样组件的固定和释放。

活动部结构能够实现对取样组件的快速安装以及拆卸，方便操作人员更换取样组件。

作为本发明的进一步改进，所述固定部和所述活动部一侧铰接，另一侧通过蝶形螺栓可拆卸连接。

作为本发明的进一步改进，所述取样组件的下端开口朝向内侧凹陷形成一圆台形刃口。该圆台形刃口结构有助于取样组件插入海底泥土中进行取样操作。

作为本发明的进一步改进，还包括支撑框，所述支撑框的上端用于固定所述滑动运动组件和所述取样组件，所述支撑框的下端固定安装有一隔板，所述隔板中部设置有通孔，所述取样组件能穿过所述通孔相对于所述支撑框上下移动。

作为本发明的进一步改进，所述隔板的下表面通过扭簧固定安装有一能封闭所述通孔的翻盖板，所述翻盖板能在所述取样组件的推动下朝向远离所述隔板的方向转动。

当取样组件向下移动进行取样时，翻盖板能够被取样组件顶开，当取样组件回缩后，翻盖板能够在扭簧的作用下实现对通孔的闭合，进一步防止样品泥土丢失。

作为本发明的进一步改进，所述取样组件的长度小于所述支撑框的高度。

作为本发明的进一步改进，还包括驱动组件，所述驱动组件包括相互连接的电机和链条减速传动系统，所述链条减速传动系统与所述滑动运动组件传动连接。

当电机启动时，能够驱动链条减速传动系统带动滑动运动组件工作以调节取样组件的具体位置。

相比于现有技术，本发明提供了一种水下ROV专用采泥设备，该设备与传统的大型采泥设备相比，使用上更加灵活，能够更好的控制取样位点以及取样深度。该设备包括取样组件、滑动运动组件、支撑框以及驱动组件四部分，其中滑动运动组件和驱动组件具固定设置在该支撑框上，取样组件通过固定块与滑动运动组件相连并受其驱动上下移动。该采泥设备在使用时可以固定安装在水下作业机器人上，利用水下机器人在海中灵活运动的特点，使得采泥取样工作变得灵活可控，实现采泥设备小型化、灵活化以及可控化的目的，提高采样精度，降低采样成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明水下ROV专用采泥设备的整体结构示意图；

图2是本发明水下ROV专用采泥设备的侧视图；

图3是本发明水下ROV专用采泥设备中取样组件与滑动运动组件的连接关系示意图；

图4是本发明水下ROV专用采泥设备中固定块与取样组件的截面结构示意图；

图5是本发明水下ROV专用采泥设备中翻盖板的结构示意图；

图6是本发明水下ROV专用采泥设备中链条减速传动系统的结构示意图。

图中：1、取样组件；11、刃口；2、导向轴；21、螺杆；22、导杆；3、固定块；31、固定部；32、活动部；33、蝶形螺栓；4、支撑框；41、隔板；42、通孔；43、翻盖板；5、驱动组件；51、电机；52、链条减速传动系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

附图1是本发明水下ROV专用采泥设备的整体结构示意图；从图中可以看出，该设备包括一支撑框，该支撑框呈立方体结构，上端固定有驱动组件(外套有保护罩)，下端安装有一隔板结构，取样组件和滑动运动组件均位于该支撑框内部，该滑动运动组件包括螺杆和固定块，其中螺杆与驱动组件传动连接并能在驱动组件的驱动下转动运动，位于螺杆周侧的固定块能随着螺杆的转动沿螺杆的轴线方向上下移动并带动取样组件同步上下移动，以完成水下取样作业。

附图2是本发明水下ROV专用采泥设备的侧视图；从图中能够清楚的看出，滑动运动组件还包括导杆结构，该导杆结构能够帮助引导固定块滑动运动，以免影响取样组件的移动精度；另外，驱动组件中的电机固定设置在该支撑框的上端面下方。

附图3是本发明水下ROV专用采泥设备中取样组件与滑动运动组件的连接关系示意图；此时可以清楚的看到位于保护罩内的链条减速传动系统的具体结构，在该链条减速传动系统的作用下，螺杆能够正向或反向转动以带动取样组件上下移动；另外，固定块包括与螺杆固定连接的固定部和能相对于固定部转动的活动部。

附图4是本发明水下ROV专用采泥设备中固定块与取样组件的截面结构示意图；固定块包括固定部与活动部，通过该结构能够方便的实现对取样组件的固定以及拆卸，以方便作业人员更换取样组件。

附图5是本发明水下ROV专用采泥设备中翻盖板的结构示意图；该翻盖板能够在扭簧的作用下固定在隔板的下表面上以封闭位于隔板上的通孔，以免取样组件内的样品掉落。

附图6是本发明水下ROV专用采泥设备中链条减速传动系统的结构示意图；该链条减速传动系统联通电机和螺杆结构。

下面结合附图对本发明的技术方案进行具体说明。

如图1-6所示，本发明提供了一种水下ROV专用采泥设备，该设备可以通过一定的方式固定安装在水下机器人上，并在水下机器人的带动下进入取样位置进行采泥取样作业。

具体的，该设备包括一取样组件1以及与该取样组件1相连并能驱动取样组件1移动的滑动运动组件，其中：取样组件1为一下端开口的管状结构，下端开口处设置有刃口11，该刃口11能够帮助取样组件1更好的插入水下进行取样；取样组件1的上端设置有一单向阀结构，该单向阀结构能够供位于取样组件1内部的水流入外界水体环境中，因此取样组件1在插入海底泥土进行取样操作时，其内外能够形成一定的压力差以保证位于取样组件1内的泥土不会滑落；另外，该单向阀结构也能够在取样组件1回收时防止海水进入取样管内。滑动运动组件包括一滚珠丝杠结构，该滚珠丝杠结构包括一螺杆21以及与该螺杆21相连并能沿螺杆21的轴线方向上下移动的固定块3，该固定块3与取样组件1固定连接，取样组件1能够在滑动运动组件的控制下沿导向轴2的轴线方向滑动移动以实现取样。当取样完成后，水下机器人能够携带该采泥设备返回海面。

为了减少取样组件1的取样阻力，使其更易插入泥土中，设置该取样组件 1的下端刃口11为上大下小的圆台形结构，该圆台形刃口11结构能够增大对海底地面的压强，使得取样组件1更易插入海底泥土中进行取样操作。另外，刃口11的外侧还附着有衬套，该衬套结构可以保护刃口11以及取样组件1，防止磨损。

上述刃口11由不锈钢材料制成。另外，为了便于观察取样情况，设置该取样组件1由亚克力材料制成(除刃口11部分以外)。

除上述结构以外，为了保证取样组件1在上下移动的过程中不会出现偏转或者歪斜，作为可选的实施方式，设置上述滑动运动组件还包括至少一个导杆 22结构，该导杆22结构与螺杆21结构相互平行且导杆22穿设在固定块3上，因此固定块3能相对导杆22滑动移动。

需要注意的是，为了减少导杆22与固定块3之间的摩擦力，作为可选的实施方式，导杆22与固定块3的连接处安装有滑动轴承。

如图3所示，该滑动运动组件包括两个导杆22和一个螺杆21，上述导杆 22和上述螺杆21结构可以统称为导向轴2。

除了上述结构以外，如图1所示，该采泥设备还包括一支撑框4结构，该支撑框4整体呈框架结构，其上端用于固定滑动运动组件和取样组件1，下端固定安装有一隔板41，隔板41中部设置有通孔42，取样组件1能穿过通孔42 相对于支撑框4上下移动以实现取样作业。

为了保证取样组件1内的样品泥土丢失，作为可选的实施方式，隔板41 的下表面通过扭簧固定安装有一能封闭通孔42的翻盖板43，翻盖板43能在取样组件1的推动下朝向远离隔板41的方向转动。

当取样组件1向下移动进行取样时，翻盖板43能够被取样组件1顶开，当取样组件1回缩后，翻盖板43能够在扭簧的作用下实现对通孔42的闭合，进一步防止样品泥土丢失。

需要注意的是，当翻盖板43盖合在通孔42上时，取样组件1下端能恰好与翻盖板43的上表面贴合，此时能够进一步实现对取样组件1下端的封闭，避免样品泥土丢失。此时，该取样组件1的长度小于该支撑框4的高度。

为了能够驱动该取样组件1上下移动，可以通过手动的方式转动螺杆21，也可以通过相应的驱动组件5驱动螺杆21转动。

具体的，该驱动组件5包括传动连接的电机51和链条减速传动系统52，该链条减速传动系统52能够将电机51转动时产生的动能转移至螺杆21处并驱动螺杆21转动，从而调节取样组件1相对于螺杆21的具体位置。

需要注意的是，由于该驱动组件5主要在水下作业，因此为了保护链条减速传动系统52，作为可选的实施方式，设置该传动系统的外侧包裹有保护罩结构，以免内部进入水草产生缠绕，影响正常使用。该保护罩结构由不锈钢材料制成。

通过上述结构即可实现该设备的正常使用。

考虑到该采泥设备在使用时往往需要采集多个不同位点的样品。为了提高采集效率，作为可选的实施方式，取样组件1与活动部32可拆卸连接。

具体的，固定块3包括固定部31和活动部32，两者的一端铰接，另一端可拆卸连接，当两者闭合时，固定部31和活动部32之间形成一能恰好容纳并固定取样组件1的孔。其具体结构如图4所示，活动部32能相对于固定部31 转动并实现对取样组件1的固定和释放，从而实现对取样组件1的快速安装以及拆卸，方便操作人员更换取样组件1。

作为可选的实施方式，固定部31和活动部32一侧铰接，另一侧通过蝶形螺栓33可拆卸连接。

为了方便固定取样组件1，避免取样组件1相对于固定块3滑动，作为可选的实施方式，设置取样组件1外周侧有一环状凹槽或凸起，固定部31和活动部32内侧壁上存在相对应的环状凸起或凹槽结构。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.水下ROV专用采泥设备，其特征在于，包括滑动运动组件和取样组件(1)，所述滑动运动组件包括导向轴(2)以及能沿所述导向轴(2)的轴线方向滑动移动的固定块(3)；所述固定块(3)与所述取样组件(1)固定连接并能驱动所述取样组件(1)沿所述导向轴(2)的轴线方向上下移动；

所述取样组件(1)为下端开口的管状结构且其上端通过单向阀与外界环境连通，位于所述取样组件(1)内的液体能经所述单向阀流入环境内。

2.根据权利要求1所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，所述导向轴(2)包括一螺杆(21)，所述固定块(3)与所述螺杆(21)配合连接，当所述螺杆(21)转动时，所述固定块(3)能沿所述螺杆(21)的轴线方向移动。

3.根据权利要求2所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，所述导向轴(2)还包括至少一个导杆(22)，所述导杆(22)与所述螺杆(21)平行设置，所述固定块(3)能穿设在所述导杆(22)上并相对于所述导杆(22)滑动移动。

4.根据权利要求1所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，所述固定块(3)包括固定部(31)和活动部(32)，所述活动部(32)能相对于所述固定部(31)转动并实现对所述取样组件(1)的固定和释放。

5.根据权利要求4所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，所述固定部(31)和所述活动部(32)一侧铰接，另一侧通过蝶形螺栓(33)可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，所述取样组件(1)的下端开口朝向内侧凹陷形成一圆台形刃口(11)。

7.根据权利要求1所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，还包括支撑框(4)，所述支撑框(4)的上端用于固定所述滑动运动组件和所述取样组件(1)，所述支撑框(4)的下端固定安装有一隔板(41)，所述隔板(41)中部设置有通孔(42)，所述取样组件(1)能穿过所述通孔(42)相对于所述支撑框(4)上下移动。

8.根据权利要求7所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，所述隔板(41)的下表面通过扭簧固定安装有一能封闭所述通孔(42)的翻盖板(43)，所述翻盖板(43)能在所述取样组件(1)的推动下朝向远离所述隔板(41)的方向转动。

9.根据权利要求7所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，所述取样组件(1)的长度小于所述支撑框(4)的高度。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的水下ROV专用采泥设备，其特征在于，还包括驱动组件(5)，所述驱动组件(5)包括相互连接的电机(51)和链条减速传动系统(52)，所述链条减速传动系统(52)与所述滑动运动组件传动连接。

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