CN114624051A - 一种沉积物柱状采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉积物柱状采样装置，涉及水体采样的技术领域，括主体、线缆、推进器、摄像头、限位机构、驱动机构、采样机构、夹持机构及遮挡机构，主体为长方体的壳体件；线缆设有一根并密封插装于主体的侧面；推进器设有一对并对称连接于主体的侧面；摄像头设有一个并居中固定于主体的底部；限位机构设于主体的底部并用于限制采样机构的空间姿态调整范围；驱动机构设于主体的内部并用于调整限位机构的空间姿态；采样机构设于限位机构的外侧并用于竖直采集水体中沉积物；夹持机构设于采样机构的上方并用于夹持固定住采样机构，以避免采样机构意外脱离主体；遮挡机构设于采样机构的旁侧并用于遮挡住采样机构，以避免样品被水流冲击损耗。

Description

一种沉积物柱状采样装置

技术领域

本发明涉及水体采样的技术领域，具体涉及一种沉积物柱状采样装置。

背景技术

在一个完整的水体环境中，水底沉积物是其一重要组成部分。水底沉积物中包含了微生物、无机污染物、有机污染物和放射性污染物等，是影响水质的重要因素，同时对水生生态系统构成直接或间接的威胁。获取具有代表性的水体沉积物样本，对研究水体环境及其治理具有重要的意义。

在水体沉积物采样工作中，传统的方式是依靠人力潜入水中采集沉积物，或使用抓斗采集，这些方法存在着风险较大，样本质量差、成本较高等问题。为了更加高效的采样，国内和国外相关工作者设计了沉积物采样器，其多为抓斗，箱式采样器和重力式管状取芯器，且都存在着较多的弊端。例如，采集到的样本无法进行分层分析，或者装置较为笨重，价格较为昂贵，无法在小型水域进行使用等。针对以上现有采样装置的问题，亟需提出一种沉积物柱状采样装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沉积物柱状采样装置，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

一种沉积物柱状采样装置，包括主体、线缆、推进器、摄像头、限位机构、驱动机构、采样机构、夹持机构及遮挡机构，其中：

所述主体为长方体的壳体件；

所述线缆设有一根并密封插装于主体的侧面；

所述推进器设有一对并对称连接于主体的侧面；

所述摄像头设有一个并居中固定于主体的底部；

所述限位机构设于主体的底部并用于限制采样机构的空间姿态调整范围；

所述驱动机构设于主体的内部并用于调整限位机构的空间姿态；

所述采样机构设于限位机构的外侧并用于竖直采集水体中沉积物；

所述夹持机构设于采样机构的上方并用于夹持固定住采样机构，以避免采样机构意外脱离主体；

所述遮挡机构设于采样机构的旁侧并用于遮挡住采样机构，以避免样品被水流冲击损耗。

优选的，所述限位机构包括第一齿条、旋转块、第一转轴、扇形齿轮、限位滑块、第一凸块及第二凸块，所述主体的前后内壁上对称设有第一滑槽，所述第一齿条设有一对并对应安装于前后的第一滑槽内，所述旋转块为/圆盘结构并贯通设于主体的底部，所述旋转块设于第一滑槽及第二滑槽之间，所述第一转轴同轴固定于旋转块的90度拐角处，所述扇形齿轮设有一对并对应安装于第一转轴的前后两端，位于同一侧的第一齿条与扇形齿轮之间相啮合，所述限位滑块设有一对并对应安装于第一转轴的前后两段，位于同一侧的限位滑块滑动连接于第一滑槽内，所述第一凸块设有一对并对称固定于旋转块的上部，所述第二凸块设有一对并对称固定于旋转块的下部，所述第二凸块滑动连接于第一滑槽内。

优选的，所述驱动机构设有一对并前后对称分布于主体的内部，所述驱动机构包括杠杆、拉簧、舵机、凸轮及抵触滚轮，所述杠杆设于主体的内部并转动连接于主体的侧壁上，所述杠杆的下段设有矩形的滑装槽，位于同一侧的第一凸块对应设于滑装槽之中，所述拉簧连接于杠杆的中段与主体的侧壁之间，所述舵机设于杠杆的上方并固定于主体的侧壁上，所述凸轮键连接于舵机的输出轴上，所述抵触滚轮转动连接于凸轮的悬伸端。

优选的，所述采样机构包括连接管、亚克力管、第一电机、转盘、第一活塞块、第二活塞块、撞击块及第一弹簧，所述连接管垂直连接于旋转块的下部，所述亚克力管同轴连接于连接管的悬伸端，所述第一电机水平固定于旋转块的内部，所述转盘键连接于第一电机的输出轴上，所述第一活塞块滑动连接于连接管的内部，所述连杆铰接于转盘与第一活塞块之间，所述第二活塞块同轴固定于第一活塞块的外端部，所述撞击块滑动连接于连接管的悬伸端，所述第一弹簧同轴套装于撞击块的外侧，所述第一弹簧的外伸端固定于连接管的悬伸端。

优选的，所述夹持机构包括夹持杆、端球、抵触杆、扭簧及第二转轴，所述夹持杆设有一对且前后对称分布于亚克力管的悬伸端，所述夹持杆为圆弧状结构并通过第二转轴转动连接于主体的底部，所述端球设有一对并对应连接于两个夹持杆的下端部，所述抵触杆设有一对并对应连接于两个夹持杆的上端部，所述扭簧套装于第二转轴上且其两端对应扭紧于两个夹持杆上。

优选的，所述遮挡机构包括第一齿杆、第二弹簧、第二齿杆、联动齿轮及橡胶挡板，所述第一齿杆及第二齿杆均竖直分布于亚克力管的悬伸端，所述第一齿杆及第二齿杆均滑动连接于主体的底部，所述第二弹簧竖直连接于第一齿杆的上端部，所述联动齿轮设于第一齿杆和第二齿杆之间并转动连接于主体的底部，所述联动齿轮分别与第一齿杆和第二齿杆相啮合，所述橡胶挡板竖直连接于第二齿杆的下端部，当所述亚克力管平行设于主体的下方时，所述第一齿杆能够抵紧于亚克力管的悬伸端的上侧，所述第二齿杆能够遮挡于亚克力管的悬伸端的端口。

与现有技术相比，本发明中的沉积物柱状采样装置具有以下优点：

1、本发明中的采样机构的空间姿态通过驱动机构及限位机构可以调整至竖直状态，以便于竖向分层获取到沉淀物。

2、本发明中的采样机构在完成采样后，通过拉簧驱动折叠到主体的底端，当亚克力管偏转进入到两个夹持杆之间，两个夹持杆在扭簧的作用下实现对亚克力管的夹持效果更好，避免主体在回收时，亚克力管脱离主体。

3、本发明中的采样机构在贴靠主体的底侧时，同时抵触第一齿杆，第一齿杆被动收缩到主体内部时通过联动齿轮驱动第二齿杆滑出，则第二齿杆底端所连接的橡胶挡板覆盖遮挡亚克力管的取样管口位置，避免样品被水流冲击损耗，提高取样样品的完整性。

附图说明

图1为本发明整体三维的结构示意图。

图2为本发明整体剖视的结构示意图。

图3为图2所示的A部放大示意图。

图4为图2所示的采样机构的结构示意图。

图5为图2所示的B部放大示意图。

图6为图5所示的夹持机构的结构示意图。

其中：

1-主体；

2-线缆；

3-推进器；

4-摄像头；

5-限位机构；51-第一滑槽；53-第一齿条；54-旋转块；55-第一转轴；56-扇形齿轮；57-限位滑块；58-第一凸块；59-第二凸块；

6-驱动机构；61-杠杆；62-拉簧；63-舵机；64-凸轮；65-抵触滚轮；

7-采样机构；71-连接管；72-亚克力管；73-第一电机；74-转盘；75-连杆；76-第一活塞块；77-第二活塞块；78-撞击块；79-第一弹簧；

8-夹持机构；81-夹持杆；82-端球；83-抵触杆；84-扭簧；85-第二转轴；

9-遮挡机构；91-第一齿杆；92-第二弹簧；93-第二齿杆；94-联动齿轮；95-橡胶挡板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示，一种沉积物柱状采样装置，包括主体1、线缆2、推进器3、摄像头4、限位机构5、驱动机构6、采样机构7、夹持机构8及遮挡机构9，其中：

所述主体1为长方体的壳体件；

所述线缆2设有一根并密封插装于主体1的侧面；

所述推进器3设有一对并对称连接于主体1的侧面；

所述摄像头4设有一个并居中固定于主体1的底部；

所述限位机构5设于主体1的底部并用于限制采样机构7的空间姿态调整范围；

所述驱动机构6设于主体1的内部并用于调整限位机构5的空间姿态；

所述采样机构7设于限位机构5的外侧并用于竖直采集水体中沉积物；

所述夹持机构8设于采样机构7的上方并用于夹持固定住采样机构7，以避免采样机构7意外脱离主体1；

所述遮挡机构9设于采样机构7的旁侧并用于遮挡住采样机构7，以避免样品被水流冲击损耗。

在本实施例中，所述限位机构5包括第一齿条53、旋转块54、第一转轴55、扇形齿轮56、限位滑块57、第一凸块58及第二凸块59，所述主体1的前后内壁上对称设有第一滑槽51，所述第一齿条53设有一对并对应安装于前后的第一滑槽51内，所述旋转块54为1/4圆盘结构并贯通设于主体1的底部，所述旋转块54设于第一滑槽51及第二滑槽52之间，所述第一转轴55同轴固定于旋转块54的90度拐角处，所述扇形齿轮设有一对并对应安装于第一转轴55的前后两端，位于同一侧的第一齿条53与扇形齿轮56之间相啮合，所述限位滑块57设有一对并对应安装于第一转轴55的前后两段，位于同一侧的限位滑块57滑动连接于第一滑槽51内，所述第一凸块58设有一对并对称固定于旋转块54的上部，所述第二凸块59设有一对并对称固定于旋转块54的下部，所述第二凸块59滑动连接于第一滑槽51内。当旋转块54受力向上移动时，由于扇形齿轮56与第一齿条53相互啮合，使得旋转块54在移动过程中，还同步发生90度的偏转。

在本实施例中，所述驱动机构6设有一对并前后对称分布于主体1的内部，所述驱动机构6包括杠杆61、拉簧62、舵机63、凸轮64及抵触滚轮65，所述杠杆61设于主体1的内部并转动连接于主体1的侧壁上，所述杠杆61的下段设有矩形的滑装槽，位于同一侧的第一凸块58对应设于滑装槽之中，所述拉簧62连接于杠杆61的中段与主体1的侧壁之间，所述舵机63设于杠杆61的上方并固定于主体1的侧壁上，所述凸轮64键连接于舵机63的输出轴上，所述抵触滚轮65转动连接于凸轮64的悬伸端。当采样装置移动到水底时，通过启动舵机63带动凸轮64发生转动，使得凸轮64上的抵触滚轮65向下压动杠杆61的上端部，进而带动杠杆61的下端部向上运动，进而通过第一凸块58带动旋转块54向上移动。

在本实施例中，所述采样机构7包括连接管71、亚克力管72、第一电机73、转盘74、第一活塞块76、第二活塞块77、撞击块78及第一弹簧79，所述连接管71垂直连接于旋转块54的下部，所述亚克力管72同轴连接于连接管71的悬伸端，所述第一电机73水平固定于旋转块54的内部，所述转盘74键连接于第一电机73的输出轴上，所述第一活塞块76滑动连接于连接管71的内部，所述连杆75铰接于转盘74与第一活塞块76之间，所述第二活塞块77同轴固定于第一活塞块76的外端部，所述撞击块78滑动连接于连接管71的悬伸端，所述第一弹簧79同轴套装于撞击块78的外侧，所述第一弹簧79的外伸端固定于连接管71的悬伸端。当采样机构7调整至竖直状态时，通过启动第一电机73带动转盘74发生转动，再经过连杆75带动第一活塞块76向第一电机73的方向移动，第二活塞块77在其两侧压差作用下跟随第一活塞块76进行移动，同理，当第一活塞块76向第二活塞块77的方向移动时，第二活塞块77在其两侧压差作用下跟随第一活塞块76进行移动，第二活塞块77在移动中撞击到撞击块78，撞击块78通过第一弹簧79弹性滑动，驱动亚克力管72振动中插入到沉积物内，获得的沉积物样品效果更好。

在本实施例中，所述夹持机构8包括夹持杆81、端球82、抵触杆83、扭簧84及第二转轴85，所述夹持杆81设有一对且前后对称分布于亚克力管72的悬伸端，所述夹持杆81为圆弧状结构并通过第二转轴85转动连接于主体1的底部，所述端球82设有一对并对应连接于两个夹持杆81的下端部，所述抵触杆83设有一对并对应连接于两个夹持杆81的上端部，所述扭簧84套装于第二转轴85上且其两端对应扭紧于两个夹持杆81上。亚克力管72在完成采样后，通过拉簧62驱动折叠到主体1的底端，当亚克力管72偏转进入到两个夹持杆81之间，两个夹持杆81在扭簧84的作用下实现对亚克力管72的夹持效果更好，避免主体1在回收时，亚克力管72脱离主体1。

在本实施例中，所述遮挡机构9包括第一齿杆91、第二弹簧92、第二齿杆93、联动齿轮94及橡胶挡板95，所述第一齿杆91及第二齿杆93均竖直分布于亚克力管72的悬伸端，所述第一齿杆91及第二齿杆93均滑动连接于主体1的底部，所述第二弹簧92竖直连接于第一齿杆91的上端部，所述联动齿轮94设于第一齿杆91和第二齿杆93之间并转动连接于主体1的底部，所述联动齿轮94分别与第一齿杆91和第二齿杆93相啮合，所述橡胶挡板95竖直连接于第二齿杆93的下端部，当所述亚克力管72平行设于主体1的下方时，所述第一齿杆91能够抵紧于亚克力管72的悬伸端的上侧，所述第二齿杆93能够遮挡于亚克力管72的悬伸端的端口。亚克力管72贴靠主体1的底侧时，同时抵触第一齿杆91，第一齿杆91被动收缩到主体1内部时通过联动齿轮94驱动第二齿杆93滑出，则第二齿杆93底端所连接的橡胶挡板95覆盖遮挡亚克力管72的取样管口位置，避免样品被水流冲击损耗，提高取样样品的完整性。

这种沉积物柱状采样装置在实际应用时，包括以下操作步骤：

步骤1：在进行沉积物取样作业前，首先往主体1上安装上新的亚克力管72，之后释放主体1，同时释放线缆2，为推进器3和摄像头4供电以及传输信号，启动推进器3将主体1移动到水底；

步骤2：通过启动舵机63带动凸轮64发生转动，使得凸轮64上的抵触滚轮65向下压动杠杆61的上端部，进而带动杠杆61的下端部向上运动，进而通过第一凸块58带动旋转块54向上移动；当旋转块54受力向上移动时，由于扇形齿轮56与第一齿条53相互啮合，使得旋转块54在移动过程中，还同步发生90度的偏转；

步骤3：当采样机构7调整至竖直状态时，通过启动第一电机73带动转盘74发生转动，再经过连杆75带动第一活塞块76向第一电机73的方向移动，第二活塞块77在其两侧压差作用下跟随第一活塞块76进行移动，同理，当第一活塞块76向第二活塞块77的方向移动时，第二活塞块77在其两侧压差作用下跟随第一活塞块76进行移动，第二活塞块77在移动中撞击到撞击块78，撞击块78通过第一弹簧79弹性滑动，驱动亚克力管72振动中插入到沉积物内，获得沉积物样品；

步骤4：通过拉簧62驱动折叠到主体1的底端，当亚克力管72偏转进入到两个夹持杆81之间，两个夹持杆81在扭簧84的作用下实现对亚克力管72的夹持；

步骤5：亚克力管72贴靠主体1的底侧时，同时抵触第一齿杆91，第一齿杆91被动收缩到主体1内部时通过联动齿轮94驱动第二齿杆93滑出，则第二齿杆93底端所连接的橡胶挡板95覆盖遮挡亚克力管72的取样管口位置。

因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种沉积物柱状采样装置，其特征在于：包括主体(1)、线缆(2)、推进器(3)、摄像头(4)、限位机构(5)、驱动机构(6)、采样机构(7)、夹持机构(8)及遮挡机构(9)，其中：

所述主体(1)为长方体的壳体件；

所述线缆(2)设有一根并密封插装于主体(1)的侧面；

所述推进器(3)设有一对并对称连接于主体(1)的侧面；

所述摄像头(4)设有一个并居中固定于主体(1)的底部；

所述限位机构(5)设于主体(1)的底部并用于限制采样机构(7)的空间姿态调整范围；

所述驱动机构(6)设于主体(1)的内部并用于调整限位机构(5)的空间姿态；

所述采样机构(7)设于限位机构(5)的外侧并用于竖直采集水体中沉积物；

所述夹持机构(8)设于采样机构(7)的上方并用于夹持固定住采样机构(7)，以避免采样机构(7)意外脱离主体(1)；

所述遮挡机构(9)设于采样机构(7)的旁侧并用于遮挡住采样机构(7)，以避免样品被水流冲击损耗。

2.根据权利要求1所述的一种沉积物柱状采样装置，其特征在于：所述限位机构(5)包括第一齿条(53)、旋转块(54)、第一转轴(55)、扇形齿轮(56)、限位滑块(57)、第一凸块(58)及第二凸块(59)，所述主体(1)的前后内壁上对称设有第一滑槽(51)，所述第一齿条(53)设有一对并对应安装于前后的第一滑槽(51)内，所述旋转块(54)为1/4圆盘结构并贯通设于主体(1)的底部，所述旋转块(54)设于第一滑槽(51)及第二滑槽(52)之间，所述第一转轴(55)同轴固定于旋转块(54)的90度拐角处，所述扇形齿轮设有一对并对应安装于第一转轴(55)的前后两端，位于同一侧的第一齿条(53)与扇形齿轮(56)之间相啮合，所述限位滑块(57)设有一对并对应安装于第一转轴(55)的前后两段，位于同一侧的限位滑块(57)滑动连接于第一滑槽(51)内，所述第一凸块(58)设有一对并对称固定于旋转块(54)的上部，所述第二凸块(59)设有一对并对称固定于旋转块(54)的下部，所述第二凸块(59)滑动连接于第一滑槽(51)内。

3.根据权利要求2所述的一种沉积物柱状采样装置，其特征在于：所述驱动机构(6)设有一对并前后对称分布于主体(1)的内部，所述驱动机构(6)包括杠杆(61)、拉簧(62)、舵机(63)、凸轮(64)及抵触滚轮(65)，所述杠杆(61)设于主体(1)的内部并转动连接于主体(1)的侧壁上，所述杠杆(61)的下段设有矩形的滑装槽，位于同一侧的第一凸块(58)对应设于滑装槽之中，所述拉簧(62)连接于杠杆(61)的中段与主体(1)的侧壁之间，所述舵机(63)设于杠杆(61)的上方并固定于主体(1)的侧壁上，所述凸轮(64)键连接于舵机(63)的输出轴上，所述抵触滚轮(65)转动连接于凸轮(64)的悬伸端。

4.根据权利要求2所述的一种沉积物柱状采样装置，其特征在于：所述采样机构(7)包括连接管(71)、亚克力管(72)、第一电机(73)、转盘(74)、第一活塞块(76)、第二活塞块(77)、撞击块(78)及第一弹簧(79)，所述连接管(71)垂直连接于旋转块(54)的下部，所述亚克力管(72)同轴连接于连接管(71)的悬伸端，所述第一电机(73)水平固定于旋转块(54)的内部，所述转盘(74)键连接于第一电机(73)的输出轴上，所述第一活塞块(76)滑动连接于连接管(71)的内部，所述连杆(75)铰接于转盘(74)与第一活塞块(76)之间，所述第二活塞块(77)同轴固定于第一活塞块(76)的外端部，所述撞击块(78)滑动连接于连接管(71)的悬伸端，所述第一弹簧(79)同轴套装于撞击块(78)的外侧，所述第一弹簧(79)的外伸端固定于连接管(71)的悬伸端。

5.根据权利要求4所述的一种沉积物柱状采样装置，其特征在于：所述夹持机构(8)包括夹持杆(81)、端球(82)、抵触杆(83)、扭簧(84)及第二转轴(85)，所述夹持杆(81)设有一对且前后对称分布于亚克力管(72)的悬伸端，所述夹持杆(81)为圆弧状结构并通过第二转轴(85)转动连接于主体(1)的底部，所述端球(82)设有一对并对应连接于两个夹持杆(81)的下端部，所述抵触杆(83)设有一对并对应连接于两个夹持杆(81)的上端部，所述扭簧(84)套装于第二转轴(85)上且其两端对应扭紧于两个夹持杆(81)上。

6.根据权利要求5所述的一种沉积物柱状采样装置，其特征在于：所述遮挡机构(9)包括第一齿杆(91)、第二弹簧(92)、第二齿杆(93)、联动齿轮(94)及橡胶挡板(95)，所述第一齿杆(91)及第二齿杆(93)均竖直分布于亚克力管(72)的悬伸端，所述第一齿杆(91)及第二齿杆(93)均滑动连接于主体(1)的底部，所述第二弹簧(92)竖直连接于第一齿杆(91)的上端部，所述联动齿轮(94)设于第一齿杆(91)和第二齿杆(93)之间并转动连接于主体(1)的底部，所述联动齿轮(94)分别与第一齿杆(91)和第二齿杆(93)相啮合，所述橡胶挡板(95)竖直连接于第二齿杆(93)的下端部，当所述亚克力管(72)平行设于主体(1)的下方时，所述第一齿杆(91)能够抵紧于亚克力管(72)的悬伸端的上侧，所述第二齿杆(93)能够遮挡于亚克力管(72)的悬伸端的端口。

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