CN114002000B - 一种用于深海的移动勘探装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于深海的移动勘探装置，包括移动箱、电动万向轮、取样机构以及爆破机构，取样机构包括电动推杆、密封筒以及取样钻，爆破机构包括储气囊、气泵以及爆破气囊，电动万向轮带动移动箱移动到不同的位置处进行淤泥取样，在进行取样时，电动推杆带动取样钻下降，并使取样钻伸入到淤泥中，当取样钻全部伸入到淤泥中后，气泵将储气囊中的空气抽入到爆破气囊中，爆破气囊充气发生膨胀，并从取样钻侧壁的取样槽伸出到外部，当爆破气囊达到充气极限时会发生爆炸，从而对取样钻周围的淤泥进行振动，使淤泥冲散，最终淤泥可以从取样槽掉落到取样钻内部的存储腔中，实现淤泥的取样，可以快速获取淤泥样本，为海洋工程建设提供试验依据。

Description

一种用于深海的移动勘探装置

技术领域

本发明涉及海洋勘探技术领域，特别涉及一种用于深海的移动勘探装置。

背景技术

海洋岩土工程包括近岸工程以及离岸工程，近岸工程包括海堤、海塘、港口、码头、船坞等，离岸工程则包括建设于浅海、半深海的各种平台、海底管线等，而无论是近岸工程还是离岸工程，均需要在建设前对海洋环境进行勘探，包括洋流的监测、海底淤泥以及海水的取样等，在建设跨海大桥以及海上平台等工程时，均需要向海底打入桩基，为此，需要对海底淤泥性质进行分析，海底淤泥的取样均是通过取样器进行的，目前的取样器大多是通过取样钻伸入到淤泥中进行搅动，使淤泥落入到取样钻的取样腔中进行取样，而由于海底淤泥黏性较强，取样钻对淤泥的搅动效果并不是很好，导致淤泥取样所耗费的时间较长，并且，目前的取样器不具备移动功能，若需要取样多个地点的淤泥时，需要投放多个取样器或采用单个取样器依次取样，导致使用成本以及时间成本增加。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种用于深海的移动勘探装置，可以移动到不同地点进行淤泥的取样，取样过程通过空气爆破的形式使淤泥松动，提高取样效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于深海的移动勘探装置，包括移动箱、电动万向轮、取样机构以及爆破机构，所述电动万向轮设置在移动箱底部，所述取样机构以及爆破机构设置在移动箱内部；所述移动箱内部通过隔板分成上腔体以及下腔体，其底面设置有若干穿行口，所述取样机构设置在下腔体中，其包括电动推杆、密封筒以及取样钻，所述密封筒顶部与隔板底面连接，所述取样钻以及电动推杆设置在密封筒内部，所述电动推杆输出轴与取样钻顶面连接，所述取样钻内部设置有存储腔，其侧壁上设置有若干个与存储腔连通的取样槽，所述穿行口位于取样钻下方；所述爆破机构包括储气囊、气泵以及爆破气囊，所述爆破气囊设置在存储腔中，并贴紧存储腔内壁，所述储气囊以及气泵设置在隔板上表面，所述气泵的进气端与储气囊连接，其出气端经取样钻顶面与爆破气囊连接。

优选的，还包括主控单元，所述主控单元设置在上腔体中，其分别与电动万向轮、电动推杆以及气泵电连接。

优选的，所述取样机构还包括第一旋转电机，所述第一旋转电机设置在密封筒内部，用于驱动电动推杆以及取样钻转动，所述主控单元与第一旋转电机电连接。

优选的，所述取样机构还包括转动板，所述转动板设置在密封筒内部，所述电动推杆设置在转动板底面，所述第一旋转电机输出轴与转动板顶面连接。

优选的，还包括洋流监测机构以及借力机构，所述洋流监测机构与移动箱顶面连接，所述借力机构包括曲面板以及电动转台，所述电动转台设置在移动箱顶面，所述曲面板设置在电动转台顶面，所述主控单元分别与洋流监测机构以及电动转台电连接。

优选的，所述洋流监测机构包括支撑杆、底箱、旋转筒、朝向调节机构、固定柱以及流速监测机构，所述支撑杆连接移动箱顶面以及底箱底面，所述固定柱设置在底箱上表面，所述旋转筒转动设置在底箱上表面，并罩在固定柱外部，所述朝向调节机构设置在旋转筒顶面，所述流速监测机构设置在固定柱上；所述旋转筒外表面竖直阵列式设置有第一通槽以及第二通槽，所述第一通槽、第二通槽以旋转筒竖直轴线对称，所述固定柱侧壁设置有若干穿行槽，所述穿行槽由上至下呈阶梯式设置；所述流速监测机构包括扇叶、旋转杆、固定板、线圈、磁铁对以及电流互感器，所述固定板设置在穿行槽中，所述旋转杆一端与固定板转动连接，另一端设置有所述扇叶，所述线圈套设在旋转杆上，所述磁铁对设置在旋转杆两侧，所述电流互感器套设在线圈引出线上，所述主控单元与电流互感器电连接；所述朝向调节机构包括固定杆以及受力板，所述固定杆底端与旋转筒顶面连接，其顶端与所述受力板连接。

优选的，所述底箱上表面设置有环形槽，所述旋转筒底端嵌入到环形槽中。

优选的，所述洋流监测机构还包括电磁铁，所述电磁铁设置在底箱内部，并位于旋转筒下方，所述旋转筒底端设置有金属块，所述金属块嵌入到环形槽中，所述主控单元与电磁铁电连接。

优选的，所述流速监测机构还包括轴承，所述轴承设置在固定板侧壁上，所述旋转杆端部与轴承连接。

优选的，所述洋流监测机构还包括洋流垃圾清除机构，所述洋流垃圾清除机构包括超声波雷达、第二旋转电机以及清除杆，所述超声波雷达设置在旋转筒侧壁上部，并位于第一通槽和第二通槽上方，所述第二旋转电机设置在底箱内部，其输出轴伸出到底箱外部，所述第二旋转电机呈环形阵列设置，所述清除杆与第二旋转电机输出轴连接，所述主控单元分别与超声波雷达以及第二旋转电机电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种用于深海的移动勘探装置，可以对海底的淤泥进行取样，其中移动箱通过电动万向轮可以移动到各个地点进行淤泥采样，避免使用多个取样设备进行取样造成成本的提高，而在进行取样时，将取样钻下降并伸入到海底淤泥中，然后通过气泵向取样钻中的爆破气囊进行充气，爆破气囊充气后，部分会从取样槽处膨胀到外部，当爆破气囊达到膨胀极限后会发生爆破，从而对淤泥进行震动，最终松散的淤泥可以从取样槽落入到存储腔中，实现淤泥的取样，可以快速的获得海底淤泥样本，为海洋工程建设提供实验用样本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种用于深海的移动勘探装置的结构示意图；

图2为本发明的一种用于深海的移动勘探装置的取样机构的结构示意图；

图3为本发明的一种用于深海的移动勘探装置的流速监测机构的结构示意图；

图中，1为移动箱，2为电动万向轮，3为隔板，4为上腔体，5为下腔体，6为穿行口，7为电动推杆，8为密封筒，9为取样钻，10为存储腔，11为取样槽，12为储气囊，13为气泵，14为爆破气囊，15为主控单元，16为第一旋转电机，17为转动板，18为曲面板，19为电动转台，20为支撑杆，21为底箱，22为旋转筒，23为固定柱，24为第一通槽，25为第二通槽，26为穿行槽，27为扇叶，28为旋转杆，29为固定板，30为线圈，31为磁铁对，32为电流互感器，33为固定杆，34为受力板，35为环形槽，36为电磁铁，37为金属块，38为轴承，39为超声波雷达，40为第二旋转电机，41为清除杆。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图3，本发明提供的一种用于深海的移动勘探装置，包括移动箱1、电动万向轮2、取样机构以及爆破机构，所述电动万向轮2设置在移动箱1底部，所述取样机构以及爆破机构设置在移动箱1内部；所述移动箱1内部通过隔板3分成上腔体4以及下腔体5，其底面设置有若干穿行口6，所述取样机构设置在下腔体5中，其包括电动推杆7、密封筒8以及取样钻9，所述密封筒8顶部与隔板3底面连接，所述取样钻9以及电动推杆7设置在密封筒8内部，所述电动推杆7输出轴与取样钻9顶面连接，所述取样钻9内部设置有存储腔10，其侧壁上设置有若干个与存储腔10连通的取样槽11，所述穿行口6位于取样钻9下方；所述爆破机构包括储气囊12、气泵13以及爆破气囊14，所述爆破气囊14设置在存储腔10中，并贴紧存储腔10内壁，所述储气囊12以及气泵13设置在隔板3上表面，所述气泵13的进气端与储气囊12连接，其出气端经取样钻9顶面与爆破气囊14连接。

本发明的一种用于深海的移动勘探装置，用于对海底淤泥进行取样，通过所设置的电动万向轮2可以带动移动箱1移动到不同的位置处，例如移动到待打桩的位置进行淤泥的取样，在进行取样时，通过爆破机构对淤泥进行爆破，使海底淤泥松散，方便进行取样，相比于传统的取样器而言，本发明可以移动到不同的位置进行取样，提高取样的效率。

对于爆破取样过程而言，在进行取样时，电动推杆7带动取样钻9下降，使取样钻9从穿行口6处移动到移动箱1底部之下，并逐渐伸入到海底淤泥中，当取样钻9完全伸入到淤泥中后，通过气泵13对取样钻9内部的爆破气囊14进行充气，爆破气囊14充气膨胀时，其部分会从取样钻9上的取样槽11处伸出到外部，当爆破气囊14达到膨胀极限后会发生爆破，从而对取样钻9周围的淤泥进行振动，使淤泥被冲散，然后在重力的滑动下，冲散的淤泥可以从取样槽11处流入到存储腔10中，实现淤泥的取样，最后电动推杆7带动取样钻9上升，使取样钻9移动到密封筒8内部，密封筒8可以对取样槽11外侧进行密封，防止移动箱1在移动的过程中出现淤泥掉落等情况。

具体的，取样钻9和密封筒8的数量可以设置为多个，以便于多个不同地点的淤泥取样，在移动箱1中设置的储气囊12所存储的空气体积较大，可以足够供应多个爆破气囊14的爆破，而将爆破气囊14设置成紧贴存储腔10内壁的作用是防止取样钻9伸入到淤泥的过程中有部分淤泥掉落到存储腔10中，阻碍到爆破气囊14的完全膨胀。

优选的，还包括主控单元15，所述主控单元15设置在上腔体4中，其分别与电动万向轮2、电动推杆7以及气泵13电连接。

所设置的主控单元15可以根据预设的规则控制电动推杆7带动移动箱1移动到待取样的地点，同时控制电动推杆7和气泵13的工作。

优选的，所述取样机构还包括第一旋转电机16，所述第一旋转电机16设置在密封筒8内部，用于驱动电动推杆7以及取样钻9转动，所述主控单元15与第一旋转电机16电连接，所述取样机构还包括转动板17，所述转动板17设置在密封筒8内部，所述电动推杆7设置在转动板17底面，所述第一旋转电机16输出轴与转动板17顶面连接。

为进一步提高淤泥取样的效率，本发明将取样钻9设置为可以转动的形式，在电动推杆7带动取样钻9下降与淤泥表面接触时，主控单元15可以控制第一旋转电机16带动转动板17旋转，从而电动推杆7与取样钻9会同步转动，方便取样钻9快速伸入到淤泥中。

优选的，还包括洋流监测机构以及借力机构，所述洋流监测机构与移动箱1顶面连接，所述借力机构包括曲面板18以及电动转台19，所述电动转台19设置在移动箱1顶面，所述曲面板18设置在电动转台19顶面，所述主控单元15分别与洋流监测机构以及电动转台19电连接。

由于海洋中洋流的流向时刻发生变化，为了充分利用洋流的推力，本发明对洋流方向进行监测，然后通过借力机构可以将洋流的流动转化为移动箱1的推力，洋流监测机构监测到洋流流向后，主控单元15控制电动转台19带动曲面板18旋转，使曲面板18可以受到洋流的推动，从而可以节省移动箱1的电能。

优选的，所述洋流监测机构包括支撑杆20、底箱21、旋转筒22、朝向调节机构、固定柱23以及流速监测机构，所述支撑杆20连接移动箱1顶面以及底箱21底面，所述固定柱23设置在底箱21上表面，所述旋转筒22转动设置在底箱21上表面，并罩在固定柱23外部，所述朝向调节机构设置在旋转筒22顶面，所述流速监测机构设置在固定柱23上；所述旋转筒22外表面竖直阵列式设置有第一通槽24以及第二通槽25，所述第一通槽24、第二通槽25以旋转筒22竖直轴线对称，所述固定柱23侧壁设置有若干穿行槽26，所述穿行槽26由上至下呈阶梯式设置；所述流速监测机构包括扇叶27、旋转杆28、固定板29、线圈30、磁铁对31以及电流互感器32，所述固定板29设置在穿行槽26中，所述旋转杆28一端与固定板29转动连接，另一端设置有所述扇叶27，所述线圈30套设在旋转杆28上，所述磁铁对31设置在旋转杆28两侧，所述电流互感器32套设在线圈30引出线上，所述主控单元15与电流互感器32电连接；所述朝向调节机构包括固定杆33以及受力板34，所述固定杆33底端与旋转筒22顶面连接，其顶端与所述受力板34连接。

本发明除了对洋流进行方向监测以借力外，还可以采集不同方向洋流的流速，为海洋工程建设提供理论依据，在旋转筒22的两侧设置了第一通槽24和第二通槽25，第一通槽24和第二通槽25均是竖直排列的多个，每一个第一通槽24对应的位于一个第二通槽25的对侧，在固定柱23上设置了多个穿行槽26，穿行槽26沿着固定柱23的圆周面呈阶梯式设置，旋转筒22在转动的过程中，第一通槽24和第二通槽25可以与穿行槽26连通，从而洋流可以进入到穿行槽26中，在穿行槽26中设置了流速监测机构，可以监测洋流流速，而由于穿行槽26设置有多个，第一通槽24和第二通槽25为多组，当旋转筒22转动时，会使不同的穿行槽26与第一通槽24、第二通槽25连通，因此，洋流会进入不同的穿行槽26中进行流速的检测，对于旋转筒22的转动而言，其受到洋流的控制，在旋转筒22的顶部设置了受力板34，洋流方向发生改变时，会推动受力板34转动，受力板34会带动固定杆33以及旋转筒22同步转动，从而使不同高度的穿行槽26与第一通槽24、第二通槽25接通，最终可以实现针对不同方向洋流的流速监测，为海洋岩土工程建设提供基础。

当洋流流经穿行槽26时，会使扇叶27发生转动，扇叶27会带动旋转杆28同步发生转动，在旋转杆28上套设了线圈30，同时在旋转杆28两侧设置了磁铁对31，因此旋转杆28在转动时会带动线圈30在磁铁对31形成的磁场中旋转，线圈30切割磁感线后产生电流，通过电流互感器32检测线圈30产生的电流大小，并发送给主控单元15，主控单元15根据电流值大小可以判断出洋流的流速大小，而主控单元15与所有的穿行槽26中的电流互感器32连接，通过判断产生电信号的电流互感器32可以判断出洋流的方向，实现洋流方向和洋流流速的同时监测，在洋流监测完成后，工作人员可以回收本发明的勘探装置，然后读取主控单元15中存储的洋流方向和大小数据，并回收取样钻9中的淤泥进行检测，为海洋岩土工程的检测提供理论依据。

优选的，所述底箱21上表面设置有环形槽35，所述旋转筒22底端嵌入到环形槽35中。

通过所设置的环形槽35，可以保证旋转筒22转动时不会发生偏离。

优选的，所述洋流监测机构还包括电磁铁36，所述电磁铁36设置在底箱21内部，并位于旋转筒22下方，所述旋转筒22底端设置有金属块37，所述金属块37嵌入到环形槽35中，所述主控单元15与电磁铁36电连接。

当移动箱1在进行移动时，可以通过电磁铁36对旋转筒22底部的金属块37进行磁吸，防止移动的过程中旋转筒22发生脱落以及转动。

优选的，所述流速监测机构还包括轴承38，所述轴承38设置在固定板29侧壁上，所述旋转杆28端部与轴承38连接。

所设置的轴承38可以供旋转杆28转动。

优选的，所述洋流监测机构还包括洋流垃圾清除机构，所述洋流垃圾清除机构包括超声波雷达39、第二旋转电机40以及清除杆41，所述超声波雷达39设置在旋转筒22侧壁上部，并位于第一通槽24和第二通槽25上方，所述第二旋转电机40设置在底箱21内部，其输出轴伸出到底箱21外部，所述第二旋转电机40呈环形阵列设置，所述清除杆41与第二旋转电机40输出轴连接，所述主控单元15分别与超声波雷达39以及第二旋转电机40电连接。

洋流在发生流动时，会带动海洋中漂浮的垃圾同步移动，为防止海洋垃圾堵住第一通槽24或第二通槽25，本发明设置了洋流垃圾清除机构，在第一通槽24和第二通槽25的顶部均设置了超声波雷达39，超声波雷达39可以检测第一通槽24和第二通槽25外部是否有垃圾的存在，若有垃圾随着洋流移动到旋转筒22附近时，第二旋转电机40带动清除杆41转动半圈，将漂浮垃圾带动到第一通槽24或第二通槽25下方，防止发生堵塞。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，包括移动箱、电动万向轮、取样机构以及爆破机构，所述电动万向轮设置在移动箱底部，所述取样机构以及爆破机构设置在移动箱内部；所述移动箱内部通过隔板分成上腔体以及下腔体，其底面设置有若干穿行口，所述取样机构设置在下腔体中，其包括电动推杆、密封筒以及取样钻，所述密封筒顶部与隔板底面连接，所述取样钻以及电动推杆设置在密封筒内部，所述电动推杆输出轴与取样钻顶面连接，所述取样钻内部设置有存储腔，其侧壁上设置有若干个与存储腔连通的取样槽，所述穿行口位于取样钻下方；所述爆破机构包括储气囊、气泵以及爆破气囊，所述爆破气囊设置在存储腔中，并贴紧存储腔内壁，所述储气囊以及气泵设置在隔板上表面，所述气泵的进气端与储气囊连接，其出气端经取样钻顶面与爆破气囊连接；

还包括洋流监测机构和主控单元，所述洋流监测机构包括支撑杆、底箱、旋转筒、朝向调节机构、固定柱以及流速监测机构，所述支撑杆连接移动箱顶面以及底箱底面，所述固定柱设置在底箱上表面，所述旋转筒转动设置在底箱上表面，并罩在固定柱外部，所述朝向调节机构设置在旋转筒顶面，所述流速监测机构设置在固定柱上；所述旋转筒外表面竖直阵列式设置有第一通槽以及第二通槽，所述第一通槽、第二通槽以旋转筒竖直轴线对称，所述固定柱侧壁设置有若干穿行槽，所述穿行槽由上至下呈阶梯式设置；所述流速监测机构包括扇叶、旋转杆、固定板、线圈、磁铁对以及电流互感器，所述固定板设置在穿行槽中，所述旋转杆一端与固定板转动连接，另一端设置有所述扇叶，所述线圈套设在旋转杆上，所述磁铁对设置在旋转杆两侧，所述电流互感器套设在线圈引出线上，所述主控单元与电流互感器电连接；所述朝向调节机构包括固定杆以及受力板，所述固定杆底端与旋转筒顶面连接，其顶端与所述受力板连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，所述主控单元设置在上腔体中，其分别与电动万向轮、电动推杆以及气泵电连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，所述取样机构还包括第一旋转电机，所述第一旋转电机设置在密封筒内部，用于驱动电动推杆以及取样钻转动，所述主控单元与第一旋转电机电连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，所述取样机构还包括转动板，所述转动板设置在密封筒内部，所述电动推杆设置在转动板底面，所述第一旋转电机输出轴与转动板顶面连接。

5.根据权利要求2所述的一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，还包括借力机构，所述洋流监测机构与移动箱顶面连接，所述借力机构包括曲面板以及电动转台，所述电动转台设置在移动箱顶面，所述曲面板设置在电动转台顶面，所述主控单元分别与洋流监测机构以及电动转台电连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，所述底箱上表面设置有环形槽，所述旋转筒底端嵌入到环形槽中。

7.根据权利要求6所述的一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，所述洋流监测机构还包括电磁铁，所述电磁铁设置在底箱内部，并位于旋转筒下方，所述旋转筒底端设置有金属块，所述金属块嵌入到环形槽中，所述主控单元与电磁铁电连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，所述流速监测机构还包括轴承，所述轴承设置在固定板侧壁上，所述旋转杆端部与轴承连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于深海的移动勘探装置，其特征在于，所述洋流监测机构还包括洋流垃圾清除机构，所述洋流垃圾清除机构包括超声波雷达、第二旋转电机以及清除杆，所述超声波雷达设置在旋转筒侧壁上部，并位于第一通槽和第二通槽上方，所述第二旋转电机设置在底箱内部，其输出轴伸出到底箱外部，所述第二旋转电机呈环形阵列设置，所述清除杆与第二旋转电机输出轴连接，所述主控单元分别与超声波雷达以及第二旋转电机电连接。