CN113834697A - 深海可视液压驱动多管取样器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海可视液压驱动多管取样器，旨在解决传统的多管取样器处于复杂海况中会发生样品混入其他层海水和样品丢失，同时管内的样品不可视，往往需要拆卸出取样管后才能知道采样结果，而设备组装和拆卸耗时较长，采样进度延误的问题，包括作为安装基体的防护机架，所述防护机架包括由若干个防护杆组成的鸟笼式架体、顶盖、中机架、下环道和底基座，防护杆的顶端均汇聚于水平设置的顶盖上；所述防护机架内部设有用于海底沉积物取样的多管取样机构、用于取样完成后封闭取样管开口的封底机构和用于启动封底机构的自动触发模块。本发明尤其适用于深海沉积物和其上覆水的采集，具有较高的社会使用价值和应用前景。

Description

深海可视液压驱动多管取样器

技术领域

本发明涉及深海探测设备技术领域，具体涉及一种深海可视液压驱动多管取样器。

背景技术

针对海底沉积物的取样，常见的有箱式取样器和多管取样器，其侧重点不同，都是海洋观测和研究领域重要的取样手段。箱式取样器可获取一定厚度的表层沉积物，但仅能搭载在观测平台上进行箱式取样，取样工作极为不利。

多管取样器可获取带有完整沉积序列的表层沉积物并获取其上覆水，现精确采样多采用此种设备，但深海的海况很复杂，浪涌、垂直洋流等复杂海况在回收的过程中会冲击设备而发生样品混入其他层海水和样品丢失，同时管内的样品不可视，往往需要拆卸出取样管后才能知道采样结果，由于多管取样器构造较为复杂，零部件多，组装和拆卸耗时较长，单次采样失败必然会增加整体采样的作业时间，导致采样进度的延误。

为此，我们提出了一种深海可视液压驱动多管取样器。

发明内容

本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种深海可视液压驱动多管取样器，包括作为安装基体的防护机架，所述防护机架包括由若干个防护杆组成的鸟笼式架体、顶盖、中机架、下环道和底基座，防护杆的顶端均汇聚于水平设置的顶盖上，中机架和下环道分别水平设置于鸟笼式架体的中部和下部，底基座固定于防护杆的底端；

所述防护机架内部设有用于海底沉积物和其上覆水取样的多管取样机构、用于取样完成后封闭取样管开口的封底机构和用于启动封底机构的自动触发模块。

可选地，所述多管取样机构包括竖向安装于顶盖底端的取样气缸杆，取样气缸杆的伸缩端贯穿中机架并安装有水平设置的升降架，升降架的环形侧壁上通过管夹安装有若干个用于海底沉积物样品可视化观测的透明取样管。

可选地，所述透明取样管的底壁为自上而下依次递减的倒圆台形结构。

可选地，所述透明取样管的顶端封闭有取样管顶盖，取样管顶盖通过封闭杆可拆卸式安装于升降架上，且取样管顶盖上设有用于透明取样管取样时排出多余海水的单向阀。

可选地，所述封底机构包括若干个用于分别封闭各个透明取样管底端开口的闭管盖，且闭管盖的下端安装有转动杆，转动杆的另一端通过翻转座安装于下环道的底壁上，转动杆的中部开设有条形槽，且条形槽内竖向插设有底端固定有限位凸起的竖向滑动杆，竖向滑动杆的上端贯穿垂直设置的固定杆套并安装有手动球套，固定杆套通过三角座固定于下环道的顶壁上，竖向滑动杆位于固定杆套上侧的一段上套设有用于闭管盖维持闭合的弹性伸缩弹簧；

所述转动杆的底壁上通过底拉环安装有闭管钢索，闭管钢索的另一端依次绕过第一定滑轮和第二定滑轮并连接有销柱，中机架的侧壁上开设有若干个用于销柱插接以打开闭管盖的固定销孔。

可选地，所述限位凸起为端面大于条形槽宽的球状、椭球状或半球状。

可选地，所述自动触发模块包括若干个设置于固定销孔底端的触发柱，且若干个触发柱均固定于水平设置的触发环上，触发环的上端通过若干个推进气缸安装于中机架的底端。

可选地，所述中机架上安装有用于深海内设备定位和导航的导航定位模块和用于深海沉积物探测以分辨采样区域的声学释放模块。

可选地，所述中机架上安装有用于防止海底障碍物碰撞取样设备的避碰雷达模块和用于控制取样设备自动取样的控制模块。

可选地，所述中机架上安装有信标模块，信标模块包括铱星信标和灯信标，用于取样设备报告GPS位置信息和灯光位置,防止潜标意外出水而导致的损失。

本发明主要具备以下有益效果：

1、本发明在入水前，透明取样管底端开口处于打开状态，入水后，取样气缸杆启动，推动若干个透明取样管向下运动切入海底沉积物内进行采样，采样完成后，自动触发模块启动，推动销柱离开固定销孔，封底机构完成封闭管口操作，实现自动保存海底沉积物样品。

2、本发明中取样的海底沉积物在透明取样管内表面浑浊后可缓慢沉积，保证取样样品的完整分布，且在取样后，还可以通过可拆卸式的取样管顶盖打开透明取样管，先行抽吸出海水，再通过重新打开的封底机构自透明取样管底部取出海底沉积物样品，保证取样的完整性。

3、本发明中设备通过导航定位模块进行定位和导航，通过声学释放模块进行深海沉积物探测以分辨采样区域，通过避碰雷达模块防止海底障碍物碰撞，通过信标模块进行出水后立即报告GPS位置信息和灯光位置,防止潜标意外出水而导致的损失，通过推进器模块进行机体在深海内推进移动和位置调节。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对深海可视液压驱动多管取样器的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明中下部分结构剖视图；

图3为本发明中多管取样机构和封底机构的组合结构示意图一；

图4为本发明中多管取样机构和封底机构的组合结构示意图二。

图中：防护机架10、防护杆101、顶盖102、中机架103、下环道104、底基座105、多管取样机构20、取样气缸杆201、升降架202、管夹203、透明取样管204、导航定位模块30、声学释放模块40、避碰雷达模块50、封底机构60、闭管盖601、转动杆602、翻转座603、竖向滑动杆604、限位凸起605、固定杆套606、伸缩弹簧607、手动球套608、限位块609、底拉环610、闭管钢索611、第一定滑轮612、第二定滑轮613、销柱614、固定销孔615、三角座616、自动触发模块70、触发环701、推进气缸702、触发柱703、取样管顶盖80、单向阀801、封闭杆802、信标模块90。

具体实施方式

下面结合附图1-4和实施例对本发明进一步说明：

实施例1

本发明提供一种深海可视液压驱动多管取样器，参照附图1-4，包括作为安装基体的防护机架10，所述防护机架10包括由若干个防护杆101组成的鸟笼式架体、顶盖102、中机架103、下环道104和底基座105，防护杆101的顶端均汇聚于水平设置的顶盖102上，中机架103和下环道104分别水平设置于鸟笼式架体的中部和下部，底基座105固定于防护杆101的底端；

所述防护机架10内部设有用于海底沉积物和其上覆水取样的多管取样机构20、用于取样完成后封闭取样管开口的封底机构60和用于启动封底机构60的自动触发模块70。

本实施例中，如图1-3所示，所述多管取样机构20包括竖向安装于顶盖102底端的取样气缸杆201，取样气缸杆201的伸缩端贯穿中机架103并安装有水平设置的升降架202，升降架202的环形侧壁上通过管夹203安装有若干个用于海底沉积物样品可视化观测的透明取样管204，透明取样管204为亚克力材质或透明硬质耐磨塑料材料，透明取样管204的底壁为自上而下依次递减的倒圆台形结构，便于切入海底沉积物中进行采样，所述透明取样管204的顶端封闭有取样管顶盖80，取样管顶盖80通过封闭杆802可拆卸式安装于升降架202上，且取样管顶盖80上设有用于透明取样管204取样时排出多余海水的单向阀801；

本实施例中，多管自动取样设备入水后到达指定位置，海水灌满透明取样管204，防护机架10的底基座105立于海底地面，取样气缸杆201启动，带动升降架202和升降架202上竖向固定的若干个用于海底沉积物样品取样并可视化观测的透明取样管204向下运动，透明取样管204在取样气缸杆201的推动下切入海底沉积物内进行采样，可以理解的是，透明取样管204在取样时，进入其内的海底沉积物推动透明取样管204内的海水通过单向阀801排出，同时取样的海底沉积物在透明取样管204内表面浑浊后可缓慢沉积，保证取样样品的完整分布；

本实施例中，在取样后，还可以通过可拆卸式的取样管顶盖80打开透明取样管204，先行抽吸出上层覆水进行单独检测，再通过重新打开的封底机构60自透明取样管204底部取出海底沉积物样品也进行单独检测，提高设备的便捷利用。

本实施例中，如图2-4所示，所述封底机构60包括若干个用于分别封闭各个透明取样管204底端开口的闭管盖601，且闭管盖601的下端安装有转动杆602，转动杆602的另一端通过翻转座603安装于下环道104的底壁上，转动杆602的中部开设有条形槽，且条形槽内竖向插设有底端固定有限位凸起605的竖向滑动杆604，本实施例中，所述限位凸起605为端面大于条形槽宽的球状、椭球状或半球状，竖向滑动杆604的上端贯穿垂直设置的固定杆套606并安装有手动球套608，固定杆套606通过三角座616固定于下环道104的顶壁上，竖向滑动杆604位于固定杆套606上侧的一段上套设有用于闭管盖601维持闭合的弹性伸缩弹簧607；

所述转动杆602的底壁上通过底拉环610安装有闭管钢索611，闭管钢索611的另一端依次绕过第一定滑轮612和第二定滑轮613并连接有销柱614，中机架103的侧壁上开设有若干个用于销柱614插接以打开闭管盖601的固定销孔615；

本实施例中，多管自动取样设备入水前，按压手动球套608带动竖向滑动杆604向下运动，同时拉动销柱614，带动闭管钢索611沿着第一定滑轮612和第二定滑轮613拉动闭管盖601沿着翻转座603翻转，打开封闭的透明取样管204底端开口，弹性伸缩弹簧607拉紧配合限位凸起605定位住闭管盖601的位置，随后将销柱614自上方插接于固定销孔615内，依次操作，将每个销柱614插接上，打开封闭的透明取样管204底端开口，而在入水后，自动触发模块70启动，推动销柱614离开固定销孔615，完成封闭管口操作，实现自动保存海底沉积物样品。

本实施例中，如图2所示，所述自动触发模块70包括若干个设置于固定销孔615底端的触发柱703，且若干个触发柱703均固定于水平设置的触发环701上，触发环701的上端通过若干个推进气缸702安装于中机架103的底端；

本实施例中，在采样完成后，开启推进气缸702，带动触发环701水平向上移动进而触发柱703自下而上进入固定销孔615内并顶出原本固定的销柱614，在弹性伸缩弹簧607的弹性作用下，竖向滑动杆604拉动转动杆602及闭管盖601翻转，闭管盖601封闭住透明取样管204底端开口，保留住海底沉积物样品，样品最后随着取样设备的上浮和回收到达探测船或探测实验室，可通过透明取样管204的外侧进行海底沉积物样品的可视化观测及试验。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，如图1所示，所述中机架103上安装有用于深海内设备定位和导航的导航定位模块30、用于深海沉积物探测以分辨采样区域的声学释放模块40、用于防止海底障碍物碰撞取样设备的避碰雷达模块50、用于控制取样设备自动取样的控制模块，以及信标模块90，信标模块90包括铱星信标和灯信标，用于取样设备出水后立即报告GPS位置信息和灯光位置,防止潜标意外出水而导致的损失，可以理解的是，本设备还包括有用于机体在深海内推进移动和位置调节的推进器模块，保证了取样设备移动的灵活性。

其他未描述结构参照实施例1。

根据本发明上述实施例的深海可视液压驱动多管取样器，设备通过导航定位模块30进行定位和导航，通过声学释放模块40进行深海沉积物探测以分辨采样区域，通过避碰雷达模块50防止海底障碍物碰撞，通过信标模块90进行出水后立即报告GPS位置信息和灯光位置,防止潜标意外出水而导致的损失，通过推进器模块进行机体在深海内推进移动和位置调节；

具体的，多管自动取样设备入水前，按压手动球套608带动竖向滑动杆604向下运动，同时拉动销柱614，带动闭管钢索611沿着第一定滑轮612和第二定滑轮613拉动闭管盖601沿着翻转座603翻转，打开封闭的透明取样管204底端开口，弹性伸缩弹簧607拉紧配合限位凸起605定位住闭管盖601的位置，随后将销柱614自上方插接于固定销孔615内，依次操作，将每个销柱614插接上，打开封闭的透明取样管204底端开口；

多管自动取样设备入水后到达指定位置，海水灌满透明取样管204，防护机架10的底基座105立于海底地面，取样气缸杆201启动，带动升降架202和升降架202上竖向固定的若干个用于海底沉积物样品取样并可视化观测的透明取样管204向下运动，透明取样管204在取样气缸杆201的推动下切入海底沉积物内进行采样，可以理解的是，透明取样管204在取样时，进入其内的海底沉积物推动透明取样管204内的海水通过单向阀801排出，同时取样的海底沉积物在透明取样管204内表面浑浊后可缓慢沉积，保证取样样品的完整分布；

在采样完成后，开启推进气缸702，带动触发环701水平向上移动进而触发柱703自下而上进入固定销孔615内并顶出原本固定的销柱614，在弹性伸缩弹簧607的弹性作用下，竖向滑动杆604拉动转动杆602及闭管盖601翻转，闭管盖601封闭住透明取样管204底端开口，保留住海底沉积物样品；

样品最后随着取样设备的上浮和回收到达探测船或探测实验室，可通过透明取样管204的外侧进行海底沉积物样品的可视化观测及试验。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种深海可视液压驱动多管取样器，包括作为安装基体的防护机架（10），其特征在于，所述防护机架（10）包括由若干个防护杆（101）组成的鸟笼式架体、顶盖（102）、中机架（103）、下环道（104）和底基座（105），防护杆（101）的顶端均汇聚于水平设置的顶盖（102）上，中机架（103）和下环道（104）分别水平设置于鸟笼式架体的中部和下部，底基座（105）固定于防护杆（101）的底端；

所述防护机架（10）内部设有用于海底沉积物和其上覆水取样的多管取样机构（20）、用于取样完成后封闭取样管开口的封底机构（60）和用于启动封底机构（60）的自动触发模块（70）。

2.如权利要求1所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述多管取样机构（20）包括竖向安装于顶盖（102）底端的取样气缸杆（201），取样气缸杆（201）的伸缩端贯穿中机架（103）并安装有水平设置的升降架（202），升降架（202）的环形侧壁上通过管夹（203）安装有若干个用于海底沉积物样品可视化观测的透明取样管（204）。

3.如权利要求2所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述透明取样管（204）的底壁为自上而下依次递减的倒圆台形结构。

4.如权利要求2所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述透明取样管（204）的顶端封闭有取样管顶盖（80），取样管顶盖（80）通过封闭杆（802）可拆卸式安装于升降架（202）上，且取样管顶盖（80）上设有用于透明取样管（204）取样时排出多余海水的单向阀（801）。

5.如权利要求1所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述封底机构（60）包括若干个用于分别封闭各个透明取样管（204）底端开口的闭管盖（601），且闭管盖（601）的下端安装有转动杆（602），转动杆（602）的另一端通过翻转座（603）安装于下环道（104）的底壁上，转动杆（602）的中部开设有条形槽，且条形槽内竖向插设有底端固定有限位凸起（605）的竖向滑动杆（604），竖向滑动杆（604）的上端贯穿垂直设置的固定杆套（606）并安装有手动球套（608），固定杆套（606）通过三角座（616）固定于下环道（104）的顶壁上，竖向滑动杆（604）位于固定杆套（606）上侧的一段上套设有用于闭管盖（601）维持闭合的弹性伸缩弹簧（607）；

所述转动杆（602）的底壁上通过底拉环（610）安装有闭管钢索（611），闭管钢索（611）的另一端依次绕过第一定滑轮（612）和第二定滑轮（613）并连接有销柱（614），中机架（103）的侧壁上开设有若干个用于销柱（614）插接以打开闭管盖（601）的固定销孔（615）。

6.如权利要求5所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述限位凸起（605）为端面大于条形槽宽的球状、椭球状或半球状。

7.如权利要求1所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述自动触发模块（70）包括若干个设置于固定销孔（615）底端的触发柱（703），且若干个触发柱（703）均固定于水平设置的触发环（701）上，触发环（701）的上端通过若干个推进气缸（702）安装于中机架（103）的底端。

8.如权利要求1所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述中机架（103）上安装有用于深海内设备定位和导航的导航定位模块（30）和用于深海沉积物探测以分辨采样区域的声学释放模块（40）。

9.如权利要求1所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述中机架（103）上安装有用于防止海底障碍物碰撞取样设备的避碰雷达模块（50）和用于控制取样设备自动取样的控制模块。

10.如权利要求1所述的深海可视液压驱动多管取样器，其特征在于：所述中机架（103）上安装有信标模块（90），信标模块（90）包括铱星信标和灯信标，用于取样设备报告GPS位置信息和灯光位置。

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