CN116679022B - 复杂土壤与地下水环境多层位探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下环境的探测领域，特别是一种复杂土壤与地下水环境多层位探测系统。其中，包括至少两个三棱锥体，位于最前端的三棱锥体的顶点处设有螺旋桨，其一侧面处设有变向转换器，位于最后端的三棱锥体的侧面处设有推动涡轮；所述三棱锥体内设有蓄电池、样品收集机构、机械手、钻杆和水环境监测装置，三棱锥体的一个顶点处设有用于充电的充能插头；三棱锥体的数个顶点处固定设有拨动锥尖，三棱锥体的棱边处设有滑动路径。其结构简单，动作灵活，运动自主性高，可以用于复杂水环境的探测和监测。

Description

复杂土壤与地下水环境多层位探测系统

技术领域

本发明涉及水下环境的探测领域，特别是一种复杂土壤与地下水环境多层位探测系统。

背景技术

随着我国环保事业与海洋事业的不断发展，水环境探测监测在生产应用中的作用越来越重要，对此现阶段也逐渐出现了一系列的水环境巡回探测监测装备。水环境探测监测设备多采用航行器的结构形式，现有的水下航行器在复杂条件下存在着行进困难、作业方式局限等缺陷，在许多紧急情况下系统容易被卡住，从而导致系统无法正常运行从而导致探测工作前功尽弃。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其结构简单，动作灵活，运动自主性高，可以用于复杂水环境的探测和监测。

本发明的技术方案是：一种复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其中，包括至少两个三棱锥体，

位于最前端的三棱锥体的顶点处设有螺旋桨，其一侧面处设有变向转换器，位于最后端的三棱锥体的侧面处设有推动涡轮；

所述三棱锥体内设有蓄电池、样品收集机构、机械手、钻杆和水环境监测装置，三棱锥体的一个顶点处设有用于充电的充能插头；

三棱锥体的数个顶点处固定设有拨动锥尖，三棱锥体的棱边处设有滑动路径。

本发明中，所述相邻的两个三棱锥体之间通过连接部和纳米纤维部连接；

纳米纤维部的一端和三棱锥体的滑动路径连接，纳米纤维部的另一端和相邻三棱锥体的拨动锥尖固定连接。

所述螺旋桨包括螺旋头和沿螺旋头的周向间隔设置的数个桨叶，螺旋头与首端部之间转动连接，桨叶与螺旋头之间转动连接，位于最前端的三棱锥体内设有电机，螺旋头与电机的输出轴固定连接。

所述变向转换器设置在三棱锥体的一侧侧面的凹槽内；

所述变向转换器包括：

转动把手，其一端与凹槽转动连接另一端固定有挡水板；

挡水板，呈圆板状，其中心设有通孔。

所述样品收集机构包括样品收集器和样品收集舱，三棱锥体的一侧侧面处固定有样品收集舱，样品收集器位于样品收集舱；

所述样品收集器包括：

中心导柱，滑动插入样品收集舱的中心孔内；

收集槽，沿中心导柱的周向间隔设置，滑动插入样品收集舱的收集孔内；

挡块，固定在收集槽和中心导柱的外端，挡块的尺寸大于样品收集舱的开口处的尺寸。

所述连接部包括：

两轴承，轴承分别与相邻两三棱锥体转动连接；

导电记忆金属，两轴承之间通过两根对称的导电记忆金属连接，每根导电记忆金属分别包括第一段导电记忆金属和第二段导电记忆金属；

连接球，第二段导电记忆金属的一端与一侧的轴承固定连接，其另一端固定设有连接球；

连接卡扣，第一段导电记忆金属的一端与另一侧的轴承固定连接，第一段导电记忆金属的另一端固定设有连接卡扣，连接卡扣包括数个沿周向间隔设置的扣片，扣片与第一段导电记忆金属转动连接，扣片包覆在连接球的外侧。

所述纳米纤维部包括：

纳米纤维，其一端与吸附圆头连接，另一端与三棱锥体的拨动锥尖固定连接；

吸附圆头，滑动设置在相邻三棱锥体的滑动路径内。

该系统包括五个三棱锥体，从前至后依次为首端部、第一部件、第二部件、第三部件和尾端部，相邻两三棱锥体的拨动锥尖之间通过连接部连接；

所述首端部和第一部件内均设有控制舱，控制舱内设有控制部件；

所述首端部、第一部件和第二部件内均设有蓄电池。

所述首端部的顶点处设有螺旋桨；

所述尾端部的一侧侧面处设有推进涡轮，其他的三侧侧面均设有导流孔，导流孔贯穿其所在的侧面与推进涡轮的底面。

所述第一部件的一个顶点处设有承重端头，对应的首端部的底端能够折叠，承重端头插入折叠底端的中心孔内时，实现对首端部的推动、以及首端部的飞升。

本发明的有益效果是：

(1)其结构简单，包括数个三棱锥体，数个三棱锥体之间可以自由组合、连接和变形；

(2)相邻三棱锥体之间可以通过连接部和纳米纤维部连接，因此相邻两三棱锥体之间的连接灵活性很高，使整个系统可以在较大的角度范围、向任意方向运动；

(3)该系统具有推动涡轮、蓄电池和螺旋桨，因此该系统可以自主运动；

(4)当该系统运行至周围环境比较复杂的水域时，可以通过该系统各部件之间的变形、以及该系统中的拨动锥尖、机械手和螺旋桨，对周围的环境进行清障和开凿，保证了该系统能够顺利前进；

(5)该系统还具有采样等功能，可以满足复杂水环境探测、监测的需求，为水体监测、污水处理、海洋探索提供一种新的手段。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是首端部的第一结构示意图；

图3是首端部的第二结构示意图；

图4是第一部件的结构示意图；

图5是第二部件的结构示意图；

图6是第三部件的结构示意图；

图7是尾端部的结构示意图；

图8是水底为平坦底质时锥尖探杆的工作示意图；

图9是水底为倾斜底质时锥尖探杆的工作示意图；

图10是连接部的结构示意图；

图11是纳米纤维部的结构示意图。

图中：1首端部；2第一部件；3第二部件；4第三部件；5尾端部；6连接部；601轴承；603连接卡扣；604连接球；605扣片；606第一段导电记忆金属；607第二段导电记忆金属；7纳米纤维部；8螺旋桨；801螺旋头；802桨叶；9拨动锥尖；10摄像头；11第一GPS；12变向转换器；1201转动把手；1202挡水板；13承重端头；14样品收集器；1401中心导柱；1402收集槽；1403挡块；15充能插头；16水面充能缆；17波浪蓄能器；18机械手；19推进涡轮；20导流孔；21锥尖探杆；22滑动路径。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

本申请所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统包括至少两个三棱锥体，也就是说该系统只要两个三棱锥体即可满足所有的功能需求。

其中位于最前端的三棱锥体的顶点处设有螺旋桨，螺旋桨动作过程中，一方面，可以对开发区域进行开凿；另一方面，当螺旋桨位于三棱锥体的顶端时，可以实现三棱锥体的向上飞升。位于最后端的三棱锥体的一侧侧面处设有推进涡轮，利用流动动力实现推进涡轮的正反转，从而可以为整个系统提供小幅度的推力。

上述两个三棱锥体内可以设置蓄电池，其中一个三棱锥体的顶点处设有用于充电的充能插头，充能插头与外部的水面充能缆连接，对蓄电池起到了充电作用，蓄电池内可以为螺旋桨的转动提供电能。三棱锥体的其他顶点处均可以固定有拨动锥尖。

充能插头、样品收集机构、机械手、锥尖探杆和水环境监测系统设置可以根据需求设置在两个三棱锥体上。其中，样品收集机构用于复杂水环境的样品收集，包括样品收集舱和可滑动设置在样品收集舱内的样品收集器，其中样品收集舱位于三棱锥体的一侧面处。水环境监测系统用于采集水环境中的各种参数值。初始状态下，样品收集器位于样品收集舱内，机械手和锥尖探杆均设置在三棱锥体的侧面凹槽内，以保证三棱锥体的表面呈平面状态。

上述两个三棱锥体可以为没有任何连接关系的各自独立的两个部件，也可以通过连接部和纳米纤维部实现连接。

本申请中，除了可以包括两个三棱锥体外，还可以包括更多数量的三棱锥体，当包括五个三棱锥体时，整个系统的结构设置相对比较合理。其中顶点处设有螺旋桨的三棱锥体位于该系统的最前端，设有推进涡轮的三棱锥体位于该系统的最后端。充能插头、样品收集机构、机械手、锥尖探杆和水环境监测装置等可以根据实际使用需求分布在各三棱锥体上。下面根据实际的使用情况，对包括五个三棱锥体的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统进行详细描述。

实施例1

本发明所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统包括首端部1、第一部件2、第二部件3、第三部件4和尾端部5，上述五个部的主体均为正三棱锥体，即各三棱锥体的各侧面均为边长相等的正三角形。上述各个部件之间相互独立又能够彼此连接，具有较好的相关联动性与自主作业能力。

图1为本发明所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统处于初始状态时的结构示意图，此时整个系统处于灵活探测状态。此时该系统为一个整体，首端部1、第一部件2、第二部件3、第三部件4和尾端部5之间依次连接，且相邻的两部件之间分别通过连接部6和纳米纤维部7连接。纳米纤维部6由纳米纤维素基导电复合材料制成，具有导电性能，能够实现相邻两部件之间的电力传输。首端部1和第二部件3内均设有控制舱，控制舱内设有控制部件，控制部件可以采用控制电路。

如图2所示，首端部1的三棱锥体的一个顶点处设有螺旋桨8，其他的三个顶点处分别设有拨动锥尖9，通过设置拨动锥尖9，能够以复杂地形为支点施加各向作用力，通过该力可以实现整个系统的前进，另外三棱锥体可以以该播种锥尖9为圆点进行转动，因此可以使三棱锥体实现更多和更精确的姿态调节。本实施例中，拨动锥尖9与三棱锥体呈一体式结构。

螺旋桨8包括螺旋头801和沿螺旋头的周向间隔设置的桨叶802，螺旋头801与三棱锥体之间转动连接，桨叶802与螺旋头之间转动连接。首端部的三棱锥体的空腔内设有电机，螺旋头801与电机输出轴固定连接。

初始状态下，桨叶呈收缩状态。电机动作时，带动螺旋头801转动，同时控制部件控制桨叶802摆动，使螺旋头上的桨叶展开，螺旋头801转动过程中带动桨叶802转动，从而可以实现首端部的向上运动。

首端部的腔体内设有第一蓄电池，通过第一蓄电池对电机进行供电。与设置螺旋桨的顶点相对的三角形侧面中部设有通孔，通孔与三角形表面的三个顶点之间设有折叠线，通过折叠线可以实现该三角形侧面的折叠。

首端部1的三棱锥体的表面上还设有摄像头10、第一GPS11和变向转换器12，本实施例中，摄像头10、第一GPS11和变向转换器12分别位于三棱锥体的三个表面上。其中摄像头10用于拍摄水下环境，第一GPS11用于该系统的水下导航。

如图3所示，首端部1的的一侧侧面上设有凹槽，变向转换器12可折叠的设置在凹槽内。变向转换器12包括转动把手1201和挡水板1202，转动把手1201的一端与凹槽内壁转动连接，转动把手1201的另一端与圆形的挡水板1202固定连接。转动把手1201呈T形，T形转动把手的两端与凹槽内壁转动连接，挡水板1202的中心设有圆孔。转动把手1201带动挡水板1202转动过程中，实现了变向转换器的打开和折叠收起。通过变向转换器12改变水流的方向，通过改变变向转换器的转动角度来实现不同的水流方向。

如图4所示，第一部件2的三棱锥体的一个顶点处设有承重端头13，承重端头13与三棱锥体固定连接，三棱锥体13的其他顶点处分别固定有拨动锥尖9。与承重端头13对应的三角形侧面的两个顶点处的拨动锥尖分别与首端部和第二部件连接。

第一部件2的三棱锥体的侧面上分别设有第二GPS、可以搭载的各类水文监测仪器和样品收集器14。其中，水文监测仪器用于探测水中的环境参数，包括姿态仪、水听器、浊度计等。在设置样品收集器14的三棱锥体侧面处固定连接有样品收集舱，样品收集器14滑动设置在样品收集舱内，样品收集舱位于第一部件的腔体内。

样品收集舱包括中心孔和位于中心孔外侧的数个收集孔，中心孔与收集孔连通。对应的样品收集器14包括中心导柱1401和数个收集槽1402，沿中心导柱1401外侧的圆周方向间隔设置数个收集槽1402，中心导柱1401滑动设置在中心孔内，收集槽1402可滑动的设置在收集孔内，收集槽与收集孔之间呈对应设置。收集槽1402的一端可滑动的插入收集孔内，收集槽1402的另一端固定有挡块1403，挡块1403同时与中心导柱1401固定连接。挡块1403的尺寸大于样品收集舱的开口处的尺寸，挡块1403无法插入样品收集舱内，因此挡块1403始终位于样品收集舱的外侧，挡块1403对样品收集舱起到了密封作用。本实施例中，样品收集器包括四个收集槽1402。

收集样品的过程中，先将样品收集器14从样品收集舱内拉出，将收集到的样品放置在样品收集器的收集槽1402内，样品填装完毕后，将样品收集器14推入样品收集舱内，样品收集器端部的挡板1403位于样品收集舱的外部，对样品收集舱起到了密封作用，此时采集到的样品被密封放置在样品收集舱内。

第一部件的三棱锥体的一侧侧面上设有三个折叠线，三条折叠线相交于该三角形侧面的中点，折叠线的另一端分别与三角形侧面的三个顶点连接，通过三条折叠线实现了该侧面的可折叠性。

第一部件内设有第二蓄电池。

如图5所示，第二部件3的三棱锥体的腔体内设有第三蓄电池，第二部件3主要用于储存电能。该三棱锥体的一个顶点处设有充能插头15，充能插头可与提前布设于水体表面的水面充能缆16连接，进行充电。本实施例中，充能插头15的外表面设有不光滑的凸棱，通过不光滑的凸棱，可以使充能插头15与水面充能缆16更好的固定连接。第二部件3的其他三个顶点处分别固定有拨动锥尖9。

第二部件3的一侧侧面处设有波浪蓄能器17，该侧面处设有凹槽，波浪蓄能器17可折叠的设置在凹槽内。初始状态下，波浪蓄能器隐藏在第二部件3的凹槽内，此时该侧面呈三角形平面。当需要对第二蓄电池进行充电时，通过控制部件将波浪蓄能器17从凹槽内伸出。在充能插头15与水电充能缆16相对固定连接的情况下，波浪蓄能器17能够在水中将波浪能转化为电能，从而利用波浪能或者水流动完成能量积蓄的过程，对整个系统的电能起到了补充的作用。

第三蓄电池内充电后，第三蓄电池内的电能通过纳米纤维部传递至安装于第二部件滑轨中的导电元件处，第二蓄电池与导电元件之间具有电路通透性，以此完成向第二蓄电池供电。第二蓄电池内的电能以上述同样的方式传递并储存在首端部的第一蓄电池内，通过第一蓄电池，实现了对首端部1的螺旋桨进行供电。

第二部件3的三棱锥体的一侧侧面上设有三条折叠线，三条折叠线相交于该三角形侧面的中点，三条折叠线的另一端分别与三角形的三个顶点连接，通过三条折叠线实现了该侧面的可折叠性。

如图6所示，第三部件4的三棱锥体的两侧侧面处分别设有机械手18，机械手18可折叠的设置在侧面的凹槽内。当第三部件4处于初始状态时，机械手18折叠位于凹槽内，此时第三部件的三棱锥体的外侧面均为平面，确保整个系统在前进状态下尽量少的对流场造成影响。当机械手18呈展开状态时，能够在狭窄的复杂水环境中进行相关的操作，例如清淤、取样、拨动路障等。第三部件4的三棱锥体的四个顶点处分别固定有拨动锥尖。

第三部件4的三棱锥体的一侧侧面上设有三条折叠线，三条折叠线相交于该三角形侧面的中点，三条折叠线的另一端分别与三角形的三个顶点连接，通过三条折叠线实现了该侧面的可折叠性。

如图7所示，尾端部5的一侧侧面上设有推进涡轮19，涡轮19的尾端部5的其他三侧侧面上均设有导流孔20，推进涡轮19工作过程中，水流通过导流孔20流入尾端部的三棱锥体的腔体内，流体的动能作用于涡轮19的叶片上，产生反作用力，从而使推进涡轮19旋转，从而为整个系统的前进提供了推进力。在与设置推进涡轮的侧面相对的三棱锥体的顶点处固定有拨动锥尖。

尾端部5的一侧侧面上设有锥尖探杆21，锥尖探杆21可伸缩的设置在三棱锥体内。当尾端部处于初始状态时，锥尖探杆21收缩在尾端部的三棱锥体腔体内。此时三棱锥体的该侧侧面呈平面状。

当控制部件控制锥尖探杆21从尾端部的三棱锥体内推出时，锥尖探杆21可以起到底层贯入的作用，且能够在各种坡度的地形上开展探测。本申请中，由于尾端部的运动角度可以根据实际工作需要进行灵活的调整，因此可以根据水底的位置确定锥尖探杆的合理的贯入角度。

如图8所示，当水底接近平坦底质时，锥尖探杆21竖直插入平坦底质内；如图9所示，当水底为倾斜底质时，锥尖探杆21呈倾斜设置，并垂直插入倾斜底质内，确保了各类情况下锥尖探杆的精准贯入。

尾端部的三棱锥体的一侧侧面上设有三条折叠线，三条折叠线相交于该三角形侧面的中点，三条折叠线的另一端分别与三角形的三个顶点连接，通过三条折叠线实现了该侧面的可折叠性。

如图10所示，连接部6包括位于两侧的轴承601、以及连接两轴承的导电记忆金属和连接卡扣603，其中两轴承分别设置在相邻的两个三棱锥体上，三棱锥体的锥尖处设有凹槽，轴承601可转动的设置在凹槽内。通过轴承601与三棱锥体之间的转动连接，实现了相邻两三棱椎体之间的控制姿态的变化。两轴承之间通过两侧对称设置的导电记忆金属602连接。导电记忆金属602具有在通电作用下坚硬、断电后柔软的特性，在需要进行力的作用传导时，导电记忆金属602内通过电流，此时导电记忆金属602处于刚性状态，完成作用力的传导，为复杂地形的前进提供扭转力与弯曲作用力，为狭窄复杂水环境的深入探测提供方法。

每一侧的导电记忆金属602均由两段导电记忆金属组成，其中第一段导电记忆金属的一端与一侧轴承固定连接，第一段导电记忆金属的另一端固定有连接卡扣603。第二段导电记忆金属的一端与另一侧的轴承固定连接，第二段导电记忆金属的另一端设有连接球604。连接卡扣603包括数个沿圆周方向间隔设置的扣片605，扣片605与第一段导电记忆金属的端部可转动的连接，当扣片605向内合拢的过程中，即可将连接球604包覆在扣片605内时，从而实现第一段导电记忆金属606和第二段导电记忆金属607的之间连接，此时连接部处于连接状态。当相邻两三棱锥体之间无需连接时，扣片605向外张开，连接卡扣603与连接球604之间呈分离状态，从而实现了第一段导电记忆金属606和第二段导电记忆金属607之间的分离，此时连接部处于断开状态。

如图11所示，纳米纤维部7包括纳米纤维701和吸附圆头702，纳米纤维701的一端与拨动锥尖固定连接，纳米纤维的另一端701与吸附圆头702固定连接。纳米纤维701与吸附圆头702之间的连接为可控式连接，即当相邻两三棱锥体之间需要呈连接状态时，纳米纤维701与吸附圆头702之间固定连接；当相邻两三棱锥体之间需要断开时，则需要控制纳米纤维701与吸附圆头702之间呈断开状态。

本申请中，三棱锥体的棱边处均设有圆柱形的滑动路径22，吸附圆头702可滚动且可转动的设置在滑动路径22内。吸附圆头702与纳米纤维701之间呈连接状态时，当吸附圆头702在滑动路径22内滑动时，即可通过纳米纤维带动与其相邻的三棱锥体沿滑动路径22运动，从而实现了三棱锥体的移动方向可控。通过设置纳米纤维部7和三棱锥体上的多条滑动路径22，保证了三棱锥体可以沿与其相邻的三棱锥体的多个棱边方向的自由移动性，为相邻两三棱锥体之间相对位置的调整提供角度变化支持。

本实施例中，吸附圆头702呈球形，圆柱形滑动路径22的直径大于吸附圆头702的直径，且圆柱形滑动路径22上设有开口，且开口处的宽度小于吸附圆头22的直径，从而保证吸附圆头702能够始终在圆柱形滑动路径22内滑动，且不会从圆柱形滑动路径22内脱落。

当通过纳米纤维部对三棱锥体的相对位置进行调整时，首先使连接部处于断开状态，通过控制部件控制吸附圆头702在滑动路径22内滑动，配合以三棱锥以自身锥尖为圆心的转动调整姿态，实现纳米纤维701带动三棱锥体沿其相邻三棱锥体的滑动路径22运动与相对位置调整。

当该系统处于灵活探测状态时，该系统中的五个部分独立展开，各部分之间通过纳米纤维部7连接，并辅以连接部6进行稳定，确保了相邻两三棱锥体之间的关联性与独立性。通过三棱锥体的拨动锥尖9沿与其相邻的三棱锥体的滑动路径22滑动，给予了相邻两三棱锥体之间极大的相对位置自由性。

各个三棱锥体的顶点处的拨动锥尖9能够以复杂地形为支点施加各向作用力，其中连接部6用于传导作用力，为整个系统在复杂地形的前进过程中提供扭转力与弯曲变形力，为狭窄复杂水环境的深入探测提供可能性。在复杂环境航行过程中，如遇到需要开发的地形，可以通过首端部1的螺旋桨8在拨动锥尖8的支点作用下对开发区域进行开凿，确保前进探测导通的畅通，在此过程中可以借助连接部的刚性结构进行作用力的传导。

与此同时，该系统借助摆动的流体动力学前进，尾端部5的推进涡轮19会正反向旋转，为整个系统提供小幅度的推力。

另外，该实施例中的各个三棱锥体可以变形为进行多种形式的变形组合。上述五个三棱锥体可以变形组合成一个整体的飞碟形，此时相邻三棱锥体之间的连接部断开，相邻两三棱锥体之间通过纳米纤维部连接，飞碟型系统的体积较小，在水中阻力较小，因此可以实现全速前进。

将相邻三棱锥体之间的连接部和纳米纤维部断开，五个三棱锥体之间上下叠置组合，其中首端部位于最顶端，尾端部位于最低端，此时该系统处于坐底姿态，可以完成水下长期原位监测任务。

另外，将首端部和第一部件脱离其他的三棱锥体，此时第一部件插入首端部可折叠侧面的中部通孔内，第一部件对首端部施加向上的推力，同时由于首端部的螺旋桨处于顶端，在第一部件的向上推动以及螺旋桨的升空力作用下，实现了该系统的升空发射信号动作。

本实施例中，样品收集机构并不限于设置在本实施例中的第一部件的三棱锥体上，也可以设置在该系统其他的三棱锥体上。同样的，充能插头、波浪蓄能器并不限于设置在本实施例中的第二部件的三棱锥体上，也可以设置在该系统其他的三棱锥体上。机械手并不限于设置在本实施例中的第三部件的三棱锥体上，也可以设置在该系统的其他三棱锥体上。锥尖探杆并不限于设置在本实施例中的尾端部的三棱锥体上，也可以设置在该系统的其他三棱锥体上。

以上对本发明所提供的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其特征在于，包括至少两个三棱锥体；

位于最前端的三棱锥体的顶点处设有螺旋桨，其一侧面处设有变向转换器，位于最后端的三棱锥体的侧面处设有推动涡轮；

所述三棱锥体内设有蓄电池、样品收集机构、机械手、钻杆和水环境监测装置，三棱锥体的一个顶点处设有用于充电的充能插头；

三棱锥体的数个顶点处固定设有拨动锥尖，三棱锥体的棱边处设有滑动路径；

相邻的两个三棱锥体之间通过连接部和纳米纤维部连接；

纳米纤维部的一端和三棱锥体的滑动路径连接，纳米纤维部的另一端和相邻三棱锥体的拨动锥尖固定连接；

所述连接部包括：

两轴承，轴承分别与相邻两三棱锥体转动连接；

导电记忆金属，两轴承之间通过两根对称的导电记忆金属连接，每根导电记忆金属分别包括第一段导电记忆金属和第二段导电记忆金属；

连接球，第二段导电记忆金属的一端与一侧的轴承固定连接，其另一端固定设有连接球；

连接卡扣，第一段导电记忆金属的一端与另一侧的轴承固定连接，第一段导电记忆金属的另一端固定设有连接卡扣，连接卡扣包括数个沿周向间隔设置的扣片，扣片与第一段导电记忆金属转动连接，扣片包覆在连接球的外侧；

所述纳米纤维部包括：

纳米纤维，其一端与吸附圆头连接，另一端与三棱锥体的拨动锥尖固定连接；

吸附圆头，滑动设置在相邻三棱锥体的滑动路径内。

2.根据权利要求1所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其特征在于，

所述螺旋桨包括螺旋头和沿螺旋头的周向间隔设置的数个桨叶，螺旋头与首端部之间转动连接，桨叶与螺旋头之间转动连接，位于最前端的三棱锥体内设有电机，螺旋头与电机的输出轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其特征在于，

所述变向转换器设置在三棱锥体的一侧侧面的凹槽内；

所述变向转换器包括：

转动把手，其一端与凹槽转动连接另一端固定有挡水板；

挡水板，呈圆板状，其中心设有通孔。

4.根据权利要求1所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其特征在于，

所述样品收集机构包括样品收集器和样品收集舱，三棱锥体的一侧侧面处固定有样品收集舱，样品收集器位于样品收集舱；

所述样品收集器包括：

中心导柱，滑动插入样品收集舱的中心孔内；

收集槽，沿中心导柱的周向间隔设置，滑动插入样品收集舱的收集孔内；

挡块，固定在收集槽和中心导柱的外端，挡块的尺寸大于样品收集舱的开口处的尺寸。

5.根据权利要求1所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其特征在于，

该系统包括五个三棱锥体，从前至后依次为首端部、第一部件、第二部件、第三部件和尾端部，相邻两三棱锥体的拨动锥尖之间通过连接部连接；

所述首端部和第一部件内均设有控制舱，控制舱内设有控制部件；

所述首端部、第一部件和第二部件内均设有蓄电池。

6.根据权利要求5所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其特征在于，

所述首端部的顶点处设有螺旋桨；

所述尾端部的一侧侧面处设有推进涡轮，其他的三侧侧面均设有导流孔，导流孔贯穿其所在的侧面与推进涡轮的底面。

7.根据权利要求5所述的复杂土壤与地下水环境多层位探测系统，其特征在于，

所述第一部件的一个顶点处设有承重端头，对应的首端部的底端能够折叠，承重端头插入折叠底端的中心孔内时，实现对首端部的推动、以及首端部的飞升。