CN113324802B - 一种用于海洋生态评估的入海污染物取样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋取样设施技术领域，尤其涉及一种用于海洋生态评估的入海污染物取样装置及方法。该取样装置包括支撑座、设于支撑座上的放线结构和与所述放线结构相连的取样结构，取样结构包括：支撑板，支撑板顶端与放线结构相连，在支撑板底端设有一配重块；在支撑板两侧分别间隔设置支撑座，在各支撑座内可拆卸的装配储水筒；在储水筒内设置封堵结构；所述封堵结构为用于感受不同海洋深度水压的自动封堵结构，或者，封堵结构为与外部驱动件配合用于对各储水筒的进水口进行封堵和开启的被动封堵结构。该取样装置结构设计简单，实用，能够方便的实现海水不同深度水样的获取和采集，为后续评估入海污染物对海洋水体影响提供了基础。

Description

一种用于海洋生态评估的入海污染物取样装置及方法

技术领域

本发明涉及海洋取样设施技术领域，尤其涉及一种用于海洋生态评估的入海污染物取样装置及方法。

背景技术

海洋资源是地球的宝贵水资源，蕴藏着丰富的化学资源。然而，随着现代工业的发展，海洋资源受人们生产生活的影响，生态环境也发生了一定的变化。目前，人们通过对海洋生态监测及取海水样本进行分析以评估海洋生态环境，以更好的保护海洋资源。

现有用于海水取样的装置结构，取样类别单一，难以区分不同深度的海水样品，且所取样品混杂不同深度的海水，无法根据不同海水深度进行相应水体深度层水质的后续评估，尤其对于入海污染物进入海洋后不同周期对海洋水层及整体环境的影响难以做出有效评估。

发明内容

本发明提供了一种用于海洋生态评估的入海污染物取样装置及方法，结构设计简单，实用，能够方便的实现海水不同深度水样的获取和采集，为后续评估入海污染物对海洋水体影响提供了基础，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案之一是：

一种用于海洋生态评估的入海污染物取样装置,包括支撑座、设于支撑座上的放线结构和与所述放线结构相连的取样结构，所述取样结构包括：

支撑板，支撑板顶端与放线结构相连，在支撑板底端设有一配重块；在支撑板两侧分别间隔设置支撑座，在各支撑座内可拆卸的装配储水筒；在储水筒内设置封堵结构；所述封堵结构为用于感受不同海洋深度水压的自动封堵结构，或者，所述封堵结构为与外部驱动件配合用于对各储水筒的进水口进行封堵和开启的被动封堵结构。

进一步地，所述自动封堵结构包括固设于储水筒内的支杆，在支杆外端固连伸缩套筒，在伸缩套筒内套设复位件，在伸缩套筒外端固连封堵件，所述封堵件在复位件作用下与储水筒进水口位置的储水筒内壁密封抵接；各储水筒内的复位件随储水筒在海水下位置的不同，具有不同的形变量。

进一步地，所述被动封堵结构包括固设于储水筒内的支杆，在支杆外端固连伸缩套筒，在伸缩套筒内套设复位件，在伸缩套筒外端固连封堵件，所述封堵件在复位件作用下与储水筒进水口位置的储水筒内壁密封抵接；所述驱动件包括设于支撑座上的丝杠，丝杠内的滑块与一驱动杆体顶端可拆卸相连，驱动杆体与所述支撑板相平行设置；驱动杆体的上部为伸缩段；在支撑板上设置用于限制驱动杆体前后晃动的限位板，在限位板上设置水平通槽；在驱动杆体上对应各封堵件设置通孔，在各封堵件外侧固连螺纹杆，螺纹杆穿过所述通孔后经螺栓与所述驱动杆体固定。

进一步地，所述复位件为复位弹簧。

进一步地，所述驱动件为在支撑座上相对设置的两组。

进一步地，所述封堵件为两侧呈弧面的封堵块，封堵块的外沿与储水筒内侧壁留有间隙。

进一步地，所述封堵件为实心抗变形封堵件。

进一步地，储水筒的进水口开设于储水筒对应支撑板的外侧壁中部，储水筒的进水口为圆形进水口。

进一步地，所述限位板均匀间隔设于支撑板同侧的支撑座外部。

进一步地，所述限位板在支撑板高度方向上的两侧均匀间隔交错设置。

进一步地，所述丝杠经第一驱动电机驱动；在支撑座上设置通槽，通槽与丝杠导轨上、下对应设置；在滑块底端设置连接件，连接件与驱动杆体顶部卡接，滑块经所述连接件与驱动杆体顶端可拆卸相连。

进一步地，所述连接件包括一连杆，连杆顶部与滑块螺接；在连杆底部一侧固连一卡圈；在驱动杆体顶部固设一限位部，限位部配合设于所述卡圈顶侧。

进一步地，所述卡圈为低弹力卡圈；在卡圈上设置用于供驱动杆体进入的开口。

进一步地，卡圈上的开口在卡圈与滑块拧紧状态下与驱动杆体在水平方向上呈一定夹角设置。如此,可避免驱动杆体在被驱动后水平运动过程中从卡圈内脱出。

进一步地，沿支撑板高度方向依次设置的相邻支撑座分别设置于支撑板两侧；所述支撑座为外侧开口的筒座，在筒座内侧壁上设置内螺纹；在各储水筒外侧壁上设置外螺纹，所述储水筒和支撑座螺接。

进一步地，支杆固连于储水筒筒底壁中心。

进一步地，所述放线结构包括设于支撑座顶面中部的支撑轴，在支撑轴上缠绕缆绳，缆绳的底端与所述支撑板顶端相连；支撑轴的一端与一第二驱动电机的输出轴固连。

进一步地，在支撑座一侧还固连一水平伸缩杆，在水平伸缩杆外端固连一竖直杆，在竖直杆顶端固连一绳套。

进一步地，在支撑板顶端与放线结构之间还设置辅配重块；设于支撑板下方的所述配重块的顶面和底面均为锥面设置。

进一步地，在支撑板上各侧相邻支撑座间、及支撑座与支撑板顶端和支撑板底端之间均标记间隔距离。放线结构的缆绳为具有单位米长度标记的缆绳。以此可保证操作人员更好的掌握下放深度，取样的针对性更强。

进一步地，两第一电机经同一控制器控制同步启动或关闭。

进一步地，在第一电机与丝杠之间设置减速机；在第二电机与支撑轴之间也设置减速机。

本发明所采用的技术方案之二是：

一种采用如前所述的取样装置进行海水取样的方法，包括如下步骤：

(1)将各储水筒螺纹拧紧固定于支撑板两侧的支撑座内；

(2)将驱动杆体沿支撑座两侧底部的通槽及各限位板上的水平通槽水平移动靠近各储水筒，驱动杆体顶部与滑块装配，与此同时，各封堵件的螺纹杆穿过驱动杆体上的通孔并经螺栓锁紧固定；

(3)将支撑座整体置于海水中；

(4)通过放线结构下放支撑板，支撑板在配重块与放线结构配合下进入水下，此时，驱动杆体13随支撑板被拉伸，储水筒进入海水下不同深度层；

(5)通过驱动件对驱动杆体进行相对推动，支撑板两侧的储水筒上的封堵件伸入储水筒内，不同深度的海水进入相应储水筒；在驱动件的反方向运行状态下，驱动杆体带动封堵件复位封堵储水筒的进水口；

(6)经放线结构收回取样结构；支撑板上升过程中各储水筒的封堵件处于良好的封堵状态；按前述步骤(2)反方向拆卸储水筒，实现对不同深度海水的收集，以备后续入海污染物对海水影响的测定和分析使用。

本发明所采用的技术方案之三是：

一种采用前述含有自动封堵结构的取样装置进行海水取样的方法，包括如下步骤：

(1)将带不同形变量复位件的储水筒进行发生形变所承受水压的标记；

(2)将储水筒按复位件形变量大小分别螺纹拧紧固定于支撑板两侧的相应支撑座内；

(3)根据支撑板上最底部的储水筒所在高度，掌握放线结构缆绳的下放长度；将支撑座整体置于海水中；

(4)通过放线结构下放支撑板至合适高度，处于不同海水深度的储水筒的复位件相应打开、进水；

(5)通过放线结构收回取样结构，支撑板上升过程中各储水筒的封堵件封堵，避免了所取水样的泄露；

(6)从支撑座内拧下各储水筒，获得相应不同深度海水，以备后续入海污染物对海水影响的测定和分析使用。

本发明的有益效果：

本发明的取样装置和取样方法，根据海水深度压力不同而设计，能够实现不同深度层海水的收集，同时避免了收集后海水的泄露，取样针对性强，操作简单，实用方便。有利于后续对海洋水质进行深入研究，保护海洋水资源。

本方明的取样装置中储水筒装配和拆卸方便，通过相邻支撑座的间隔设置，保证了操作人员对深度的掌控，避免了近层海水的混合干扰，提高了取样水的分析结果的有效性，对入海污染物影响水质的分析提供了更真实的数据基础。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构示意图；

图2为本发明的实施例2的结构示意图；

图3为图2中支撑板侧视结构示意图；

图4为图2中限位板俯视结构示意图；

图5为图2中驱动件的结构示意图；

图6为图5中驱动杆体的侧视结构示意图

图7为图5中连接件仰视结构示意图；

图8为图2中A部仰视结构示意图。

其中，1支撑座、2支撑板、3支撑轴、4缆绳、5配重块、6支撑座、7储水筒、8支杆、9伸缩套筒、10复位件、11封堵件、12滑块、13驱动杆体、14限位板、15水平通槽、16通孔、17螺纹杆、18螺栓、19第一驱动电机、20通槽、21连杆、22卡圈、23限位护板、24水平伸缩杆、25竖直杆、26绳套、27第二驱动电机、28辅配重块。

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，结合附图，对本发明进行详细阐述。

实施例1

如图1所示，该用于海洋生态评估的入海污染物取样装置包括支撑座1、设于支撑座上的放线结构和与所述放线结构相连的取样结构，所述所述取样结构包括竖直设置的支撑板2；所述放线结构包括设于支撑座顶面中部的支撑轴3，在支撑轴上缠绕缆绳4，支撑轴的一端与一第二驱动电机27的输出轴固连。支撑板顶端经一辅配重块28与缆绳的底端相连；在支撑板底端设有一配重块5；在支撑板两侧分别间隔设置两支撑座6，在各支撑座内可拆卸的装配储水筒7；在储水筒内设置封堵结构；所述封堵结构为用于感受不同海洋深度水压的自动封堵结构。

所述自动封堵结构包括固设于储水筒内的支杆8，在支杆外端固连伸缩套筒9，在伸缩套筒内套设复位件10，在伸缩套筒外端固连封堵件11，封堵件为两侧呈弧面的封堵块，储水筒的进水口开设于储水筒对应支撑板的外侧壁中部，储水筒的进水口为圆形进水口；封堵块的外沿与储水筒内侧壁留有间隙。所述封堵件在复位件作用下与储水筒进水口位置的储水筒内壁密封抵接；各储水筒内的复位件随储水筒在海水下位置的不同，具有不同的形变量。使用的各复位件，分别根据所取海水深度的不同，使相应复位件能够满足在相应海水深度范围内具有相应形变量，同时，根据缆绳上刻度记录，掌握下方深度，以便更好的取水样。

采用前述含有自动封堵结构的取样装置进行海水取样的方法，包括如下步骤：

(1)将带不同形变量复位件10的储水筒7进行标记，即根据各储水筒的封堵件发生形变所承受的水压进行标记；

(2)将储水筒按复位件形变量大小分别螺纹拧紧固定于支撑板两侧的相应支撑座6内；如此可以保证，在相应深度范围内的储水筒的复位件进行形变开启，收取相应深度的海水；

(3)根据支撑板上最底部的储水筒所在高度，掌握放线结构缆绳的下放长度；将支撑座整体置于海水中漂浮；通过水平伸缩杆24和竖直杆25及绳套26的配合，保证支撑板浮于船体附近；

(4)通过第二驱动电机27，逐渐下放缆绳至合适刻度标记处，支撑板在配重块5的作用下进入海水下合适高度，处于相应的不同海水深度的储水筒的复位件也相应打开、进水，在储水筒内进水后，受内部海水及复位件弹力作用，再次关闭；

(5)通过放线结构收回支撑板2，支撑板上升过程中，各储水筒的封堵件封堵，避免了所取水样的泄露和掺杂其他水深的海水样；

(6)从支撑座1内拧下各储水筒6，获得相应的不同深度海水样品，以备后续入海污染物对海水影响的测定和分析使用。

实施例2

如图2-8所示，该用于海洋生态评估的入海污染物取样装置包括支撑座1、设于支撑座上的放线结构和与所述放线结构相连的取样结构，所述所述取样结构包括竖直设置的支撑板2；所述放线结构包括设于支撑座顶面中部的支撑轴3，在支撑轴上缠绕缆绳4，支撑轴的一端与一第二驱动电机27的输出轴固连。支撑板顶端经一辅配重块28与缆绳的底端相连；在支撑板底端设有一配重块5；在支撑板两侧分别间隔设置两支撑座6，在各支撑座内可拆卸的装配储水筒7；在储水筒内设置封堵结构；所述封堵结构为与外部驱动件配合用于对各储水筒的进水口进行封堵和开启的被动封堵结构。

上述被动封堵结构包括固设于储水筒7内的支杆8，支杆固连于储水筒筒底壁中心，在支杆外端固连伸缩套筒9，在伸缩套筒内套设复位件10，在伸缩套筒外端固连封堵件11，所述封堵件为两侧呈弧面的封堵块，储水筒的进水口开设于储水筒对应支撑板的外侧壁中部，储水筒的进水口为圆形进水口；封堵块的外沿与储水筒内侧壁留有间隙。所述封堵件在复位件作用下与储水筒进水口位置的储水筒内壁密封抵接；所述驱动件包括设于支撑座6上的丝杠，丝杠内的滑块12与一驱动杆体13顶端可拆卸相连，驱动杆体的底部穿出支撑座底端与所述支撑板2相平行设置，驱动杆体的上部为伸缩段；在支撑板上设置用于限制驱动杆体13前后晃动的限位板14，在限位板上设置水平通槽15；在驱动杆体上对应各封堵件外侧中心设置略凸出于驱动杆体外径的圆柱块，在圆柱块内设水平贯通的通孔16，在各封堵件外侧固连螺纹杆17，螺纹杆穿过所述通孔后经螺栓18与所述驱动杆体固定。

上述复位件为复位弹簧；驱动件为在支撑座上相对设置的两组；两组驱动件分别用于对支撑板两侧的封堵件实现推动进入储水筒内和复位封堵储水筒的进水口。

上述限位板均匀间隔设于支撑板同侧的支撑座外部，具体的，限位板在支撑板高度方向上的两侧均匀间隔交错设置。

上述丝驱动件的丝杠经第一驱动电机19驱动；在支撑座上设置通槽20，通槽与丝杠导轨上、下对应设置；在滑块底端设置一连接件，连接件与驱动杆体顶部卡接，滑块经所述连接件与驱动杆体顶端可拆卸相连。所述连接件包括一连杆21，连杆顶部与滑块螺接，在连杆底部一侧固连一卡圈22，在卡圈中部设置开口；在驱动杆体顶部固设一限位部，限位部配合设于所述弹力卡圈顶侧，所述限位部为一限位护板23。

上述支撑座为外侧开口的筒座，在筒座内侧壁上设置内螺纹；在各储水筒外侧壁上设置外螺纹，所述储水筒和支撑座螺接。

在支撑座一侧还固连一水平伸缩杆24，在水平伸缩杆外端固连一竖直杆25，在竖直杆顶端固连一绳套26。该结构方便在使用时，将浮于海面上的支撑座挂靠于船体外侧，即通过竖直杆25与船体外侧壁的靠近，将绳套拉入船体内的固定部缠绕固定，如此，进一步增加了支撑座在使用过程中的稳固性。

上述配重块和辅配重块的顶面和底面均为锥面设置。如此设置，减少了取样装置下放和提升时的阻力。

采用如前所述的取样装置进行海水取样的方法，包括如下步骤：

(1)将各储水筒7螺纹拧紧固定于支撑板1两侧的支撑座6内；

(2)将滑块底部的连杆稍拧松至其上卡圈的开口处于滑槽中部，将驱动杆体13沿支撑座1两侧底部的通槽20及各限位板14上的水平通槽15水平移动靠近各储水筒7；驱动杆体顶部与滑块12经连杆21上的卡圈22装配，拧紧连杆21，如此保证了卡圈上的开口在后续驱动杆体水平移动时错开，从而避免了驱动杆体从连杆上脱出；与此同时，各封堵件的螺纹杆17穿过驱动杆体13上的通孔16并经两侧的螺栓18锁紧固定；此时，储水筒内的封堵件处于密封稳固的封堵状态；

(3)将支撑座及装配上的上述结构整体置于海水中；

(4)通过第二驱动电机27转动支撑轴，下放缆绳，支撑板在配重块5与放线结构配合下进入水下，此时，驱动杆体13上部随支撑板被拉伸；储水筒进入海水下不同深度层；

(5)通过外部控制器，同时控制两第一驱动电机19，对丝杠导轨内的滑块12进行推动，该过程持续一定时间，滑块12带动两驱动杆体13进行相对推动，此时，伸缩套筒9收缩，复位弹簧被压缩，支撑板2两侧的储水筒7上的封堵块逐渐伸入储水筒内，不同深度的海水进入相应的储水筒；继续通过外部控制器控制两第一驱动电机反转，驱动杆体带动封堵件复位至封堵储水筒的进水口；

(6)经放线结构收回取样结构；支撑板2上升过程中，驱动杆体上部收缩，随支撑板一同上升，各储水筒的封堵件处于良好的封堵状态；按前述步骤(2)反向拆卸下各储水筒，实现对不同深度海水的收集，以备后续入海污染物对海水影响的测定和分析使用。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种用于海洋生态评估的入海污染物取样装置，包括支撑座、设于支撑座上的放线结构和与所述放线结构相连的取样结构，其特征在于，所述取样结构包括：

支撑板，支撑板顶端与放线结构相连，在支撑板底端设有一配重块；在支撑板两侧分别间隔设置支撑座，在各支撑座内可拆卸的装配储水筒；在储水筒内设置封堵结构；所述封堵结构为与外部驱动件配合用于对各储水筒的进水口进行封堵和开启的被动封堵结构;

所述被动封堵结构包括固设于储水筒内的支杆，在支杆外端固连伸缩套筒，在伸缩套筒内套设复位件，在伸缩套筒外端固连封堵件，所述封堵件在复位件作用下与储水筒进水口位置的储水筒内壁密封抵接；所述驱动件包括设于支撑座上的丝杠，丝杠内的滑块与一驱动杆体顶端可拆卸相连，驱动杆体与所述支撑板相平行设置；驱动杆体的上部为伸缩段；在支撑板上设置用于限制驱动杆体前后晃动的限位板，在限位板上设置水平通槽；在驱动杆体上对应各封堵件设置通孔，在各封堵件外侧固连螺纹杆，螺纹杆穿过所述通孔后经螺栓与所述驱动杆体固定。

2.根据权利要求1所述的用于海洋生态评估的入海污染物取样装置，其特征在于，所述限位板均匀间隔设于支撑板同侧的支撑座外部。

3.根据权利要求1所述的用于海洋生态评估的入海污染物取样装置，其特征在于，所述丝杠经第一驱动电机驱动；在支撑座上设置通槽，通槽与丝杠导轨上、下对应设置；在滑块底端设置连接件，连接件与驱动杆体顶部卡接，滑块经所述连接件与驱动杆体顶端可拆卸相连。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于海洋生态评估的入海污染物取样装置，其特征在于，沿支撑板高度方向依次设置的相邻支撑座分别设置于支撑板两侧；所述支撑座为外侧开口的筒座，在筒座内侧壁上设置内螺纹；在各储水筒外侧壁上设置外螺纹，所述储水筒和支撑座螺接。

5.根据权利要求1-3任一所述的用于海洋生态评估的入海污染物取样装置，其特征在于，所述放线结构包括设于支撑座顶面中部的支撑轴，在支撑轴上缠绕缆绳，缆绳的底端与所述支撑板顶端相连；支撑轴的一端与一第二驱动电机的输出轴固连。

6.根据权利要求1-3任一所述的用于海洋生态评估的入海污染物取样装置，其特征在于，在支撑座一侧还固连一水平伸缩杆，在水平伸缩杆外端固连一竖直杆，在竖直杆顶端固连一绳套。

7.根据权利要求1-3任一所述的用于海洋生态评估的入海污染物取样装置，其特征在于，在支撑板顶端与放线结构之间还设置辅配重块；设于支撑板下方的所述配重块的顶面和底面均为锥面设置。

8.一种采用如权利要求1-3任一所述的取样装置进行海水取样的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将各储水筒螺纹拧紧固定于支撑板两侧的支撑座内；

（2）将驱动杆体沿支撑座两侧底部的通槽及各限位板上的水平通槽水平移动靠近各储水筒，驱动杆体顶部与滑块装配，与此同时，各封堵件的螺纹杆穿过驱动杆体上的通孔并经螺栓锁紧固定；

（3）将支撑座整体置于海水中；

（4）通过放线结构下放支撑板，支撑板在配重块与放线结构配合下进入水下，此时，驱动杆体13随支撑板被拉伸；储水筒进入海水下不同深度层；

（5）通过驱动件对驱动杆体进行相对推动，支撑板两侧的储水筒上的封堵件伸入储水筒内，不同深度的海水进入相应储水筒；在驱动件的反方向运行状态下，驱动杆体带动封堵件复位封堵储水筒的进水口；

（6）经放线结构收回取样结构；支撑板上升过程中各储水筒的封堵件处于良好的封堵状态；按步骤（2）反向操作拆卸储水筒，实现对不同深度海水的收集，以备后续入海污染物对海水影响的测定和分析使用。