CN1609585A - 镖式保温保压深水海床取样系统及其取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种镖式保温保压深水海床取样系统，包括水下部件、水上部件、控制系统，所述水下部件包括取芯器和提升缆，水上部件包括收放系统、提升绞车和液压动力装置，控制系统包括水下控制、水上控制和辅助部件；所述取芯器包括由导向头、重力释放机构、保压装置、保温装置、回缩缆装置构成的功能架和由切割头、取芯管、活塞和取芯器头构成的样品取芯器；所述收放系统包括舷外滑轮、捕捉机械手、再定向系统。本发明能够通过镖式保温保压深水海床取样系统及其取样器实现深水海床的取样，并可以维系所取样品在原自然环境下的温度和压力，使样品在提取后，不改变它的物质状态，不破坏样品的各个层面，以保证它的研究价值。

Description

镖式保温保压深水海床取样系统及其取样器

技术领域：

本发明涉及一种水下沉积物取样系统，特别是涉及一种镖式保温保压深水海床取样系统及其取样器。

背景技术：

目前，世界各国所使用的重力活塞取样器，是依靠自重，在其离水底一定距离，采用铅球触底，利用脱钩释放装置自由下落，利用冲击力钻取水下沉积物。现有技术中的取样器只能适用于水下压力和温度变化不大的浅水域，而对于较深水域的海洋海床沉积物的取样，存在一些有待解决的技术问题，归纳起来有以下三个方面的情况：

1.在海洋海床浅层的水下沉积物为天然气水合物样品，在海洋海床的低温、高大气压力的自然环境下天然气水合物为固体状态，当取样提升到海面的过程中，只有在提升中不断的维系样品在原自然环境下的温度和大气压力，才能够不破坏样品样芯的各个层面，使其具有研究价值。

2.取样器在海洋海床上取样时，由于水下沉积物层较厚，要求取样深度大，则取样器自由下落到海床的距离将增大，有的可达到几百米，随着取样器自由下落的大量无序钢缆，将增大取芯阻力影响取样器的取样效果，并关系到取样的成败。

发明内容：

本发明的目的是提供一种镖式保温保压深水海床取样系统及其取样器，以弥补现有技术中存在的不足。

本发明涉及的一种镖式保温保压深水海床取样系统，包括水下部件、水上部件、控制系统，所述水下部件包括功能架、取芯器和提升缆，水上部件包括收放系统、提升绞车和液压动力装置，控制系统包括水下控制、水上控制和辅助部件。

所述取芯器包括由导向头、重力释放机构、保压装置、保温装置、回缩缆装置构成的功能架和由切割头、取芯管、活塞和取芯器头构成的样品取芯器；

所述收放系统包括舷外滑轮、捕捉机械手、再定向系统。

本发明涉及的镖式保温保压深水海床取样系统，所述保压装置分为上保压机构、下保压机构；上保压机构是通过设置在取芯器头内的取芯管头中的高压球形阀阀芯旋转90°关闭的；下保压机构是由底部保压阀重置装置、底部保压阀构成，底部保压阀重置装置和底部保压阀设置在功能架的底部向外凸出的存储仓内，取样后的样品取芯器提升到功能架内，通过电控开关对弹簧预制力的释放，保压阀重置装置的剪式机构带动保压阀作水平位移到达所需位置，将样品取芯器的切割头插入保压阀中。

本发明涉及的镖式保温保压深水海床取样系统，所述保温装置包括保温室、顶部封盖、底部封盖；所述保温室垂直设置在功能架内中间，在保温室外表面设有保温隔热层，功能架上设置有防辐隔热罩，在保温室的保温隔热层与防辐隔热罩之间形成流通空间；所述保温室顶部封盖是由取芯器头的顶部和橡胶密封垫构成，当样品取芯器回收到保温室内后，继续提升，使取芯器头的顶部抵压在橡胶密封垫上，达到密封的效果；所述保温室底部封盖通过铰链与功能架相连接，并通过电控开关对弹簧预制力的释放，弹簧给保温室底部封盖。

本发明涉及的镖式保温保压深水海床取样系统，所述回缩缆装置包括回缩缆绞盘、回缩缆存储仓和回缩缆，所述回缩缆绞盘设置在功能架上部，回缩缆存储仓设置在取芯器头内，回缩缆的一端固接在回缩缆绞盘上，回缩缆的另一端固接在样品取芯器中活塞的末端，回缩缆随样品取芯器自由下落的大量回缩缆排序后存放在回缩缆存储仓内。

本发明的镖式保温保压深水海床取样器，它包括有功能架、导向头、重力释放机构、活塞、活塞密封圈、切割头、高压球形阀，它还包括有回缩缆绞盘、回缩缆、回缩缆存储仓、保温室、密封件、底部封盖、剪式机构、保压阀、防辐隔热罩、取样器头和取芯管；所述功能架上设有防辐隔热罩、重力释放机构和回缩缆绞盘，在防辐隔热罩内设有带有保温隔热层的保温室，在保温室中的下端设有底部封盖，在保温室的下端一侧设有剪式机构和抵在其上的保压阀，在保温室中设置有由取样器头和取芯管组成的样品取芯器；所述取芯管的下端与切割头相连接，在取芯管中设有活塞和活塞密封圈，回缩缆的一端与活塞相固接；取芯管与取芯器头相连，在取芯器头的上面设有密封件，随样品取芯器自由下落的大量回缩缆排序存放在取芯器头内的回缩缆存储仓内；回缩缆的另一端固定在回缩缆绞盘上，而样品取芯器通过重力释放机构挂装在保温室内的中间。

本发明涉及的镖式保温保压深水海床取样系统，在海上取样作业时，通过收放系统释放提升缆将取芯器放入水下，当导向头触及海床，提升缆停止下降，同时重力释放机构与样品取芯器脱钩，样品取芯器落下冲向海床，当设定回缩缆预留长度后，样品取芯器切割头接触到海床时，回缩缆拉紧，取芯管继续钻入海床，与回缩缆相固接的活塞下部的取芯管内形成真空，从而将样品吸入取芯管；样品取好后，通过回缩缆和回缩缆绞盘将样品取芯器收回到功能架中，并由控制系统关闭底部封盖和高压球形阀，由于电控开关对弹簧预制力的释放，保压阀重置装置的剪式机构带动保压阀作水平位移到达所需位置，将样品取芯器的切割头插入保压阀中；回缩缆绞盘带动回缩缆将取芯器头上方的橡胶密封垫抵压在保温室的上口上，以确保样品的压力和温度与在海床时现同。

本发明镖式保温保压深水海床取样系统及其取样器的优点是：

1.在深水海床取样操作过程中，能够通过镖式保温保压深水海床取样系统及其取样器实现深水海床的取样，并可以维系所取样品在原自然环境下的温度和压力，使样品在提取后，不改变它的物质状态，不破坏样品的各个层面，以保证它的研究价值。

2.本发明的镖式保温保压深水海床取样系统及其取样器，通过回缩缆存储仓的设置，并将回缩缆随样品取芯器自由下落的大量回缩缆排序后存放在回缩缆存储仓内，降低了取芯阻力解决了样品取芯器下落时，回缩缆的干扰缠绕问题，进一步提高了取样的成功率。

附图说明：

图1  为本发明取样器的结构示意图。

图2  为图1的右视图。

图3  为本发明中保温室顶部封盖的工作状态示意图。

图4  为本发明中保温室底部封盖的工作状态示意图。

图5  为本发明中活塞的结构示意图。

图6  为本发明的系统方框图。

图中：1导向头、2底部封盖、3保压阀、4剪式机构、5保温室、6回缩缆存储仓、7密封件、8回缩缆绞盘、9功能架、10重力释放机构、11取样器头、12回缩缆、13高压球形阀、14取芯管、15切割头、16防辐隔热罩、17活塞密封圈、18活塞。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

具体实施方式：

如图6中所示，本发明涉及的镖式保温保压深水海床取样系统，包括水下部件、水上部件、控制系统，所述水下部件包括取芯器和提升缆，水上部件包括收放系统、提升绞车和液压动力装置，控制系统包括水下控制、水上控制和辅助部件。

所述取芯器包括由导向头、重力释放机构、保压装置、保温装置、回缩缆装置构成的功能架和由切割头、取芯管、活塞和取芯器头构成的样品取芯器；

所述收放系统包括舷外滑轮、捕捉机械手、再定向系统。

本发明涉及的镖式保温保压深水海床取样系统，所述保压装置分为上保压机构、下保压机构；上保压机构是通过设置在取芯器头内的取芯管头中的高压球形阀阀芯旋转90°关闭的；下保压机构是由底部保压阀重置装置、底部保压阀构成，底部保压阀重置装置和底部保压阀设置在功能架的底部向外凸出的存储仓内，取样后的样品取芯器提升到功能架内，通过电控开关对弹簧预制力的释放，保压阀重置装置的剪式机构带动保压阀作水平位移到达所需位置，将样品取芯器的切割头插入保压阀中。

本发明涉及的镖式保温保压深水海床取样系统，所述保温装置包括保温室、顶部封盖、底部封盖；所述保温室垂直设置在功能架内中间，在保温室外表面设有保温隔热层，功能架上设置有防辐隔热罩，在保温室的保温隔热层与防辐隔热罩之间形成流通空间；所述保温室顶部封盖是由取芯器头的顶部和橡胶密封垫构成，当样品取芯器回收到保温室内后，继续提升，使取芯器头的顶部抵压在橡胶密封垫上，达到密封的效果；所述保温室底部封盖通过铰链与功能架相连接，并通过电控开关对弹簧预制力的释放，弹簧给保温室底部封盖。

本发明涉及的镖式保温保压深水海床取样系统，所述回缩缆装置包括回缩缆绞盘、回缩缆存储仓和回缩缆，所述回缩缆绞盘设置在功能架上部，回缩缆存储仓设置在取芯器头内，回缩缆的一端固接在回缩缆绞盘上，回缩缆的另一端固接在样品取芯器中活塞的末端，回缩缆随样品取芯器自由下落的大量回缩缆排序后存放在回缩缆存储仓内。

如图1-图5所示，本发明的镖式保温保压深水海床取样器，它包括有功能架9、导向头1、重力释放机构10、活塞18、活塞密封圈17、切割头15、高压球形阀13，它还包括有回缩缆绞盘8、回缩缆12、回缩缆存储仓6、保温室5、密封件7、底部封盖2、剪式机构4、保压阀3、防辐隔热罩16、取样器头11和取芯管14；所述功能架9上设有防辐隔热罩16、重力释放机构10和回缩缆绞盘8，在防辐隔热罩16内设有带有保温隔热层的保温室5，在保温室5中的下端设有底部封盖2，在保温室的下端一侧设有剪式机构4和抵在其上的保压阀3，在保温室5中设置有由取样器头.11和取芯管14组成的样品取芯器；所述取芯管14的下端与切割头15相连接，在取芯管14中设有活塞18和活塞密封圈17，回缩缆12的一端与活塞18相固接；取芯管14与取芯器头11相连，在取芯器头11的上面设有密封件7，随样品取芯器自由下落的大量回缩缆12排序存放在取芯器头11内的回缩缆存储仓6内；回缩缆12的另一端固定在回缩缆绞盘8上，而样品取芯器通过重力释放机构10挂装在保温室5内的中间。

Claims (5)

1、一种镖式保温保压深水海床取样系统，包括水下部件、水上部件、控制系统，所述水下部件包括取芯器和提升缆，水上部件包括收放系统、提升绞车和液压动力装置，控制系统包括水下控制、水上控制和辅助部件，其特征在于：

所述取芯器包括由导向头、重力释放机构、保压装置、保温装置、回缩缆装置构成的功能架和由切割头、取芯管、活塞和取芯器头构成的样品取芯器；

所述收放系统包括舷外滑轮、捕捉机械手、再定向系统。

2.根据权利要求1所述的镖式保温保压深水海床取样系统，其特征在于：所述保压装置分为上保压机构、下保压机构；上保压机构是通过设置在取芯器头内的取芯管头中的高压球形阀阀芯旋转90°关闭的；下保压机构是由底部保压阀重置装置、底部保压阀构成，底部保压阀重置装置和底部保压阀设置在功能架的底部向外凸出的存储仓内，取样后的样品取芯器提升到功能架内，通过电控开关对弹簧预制力的释放，保压阀重置装置的剪式机构带动保压阀作水平位移到达所需位置，将样品取芯器的切割头插入保压阀中。

3.根据权利要求1所述的镖式保温保压深水海床取样系统，其特征在于：所述保温装置包括保温室、顶部封盖、底部封盖；所述保温室垂直设置在功能架内中间，在保温室外表面设有保温隔热层，功能架上设置有防辐隔热罩，在保温室的保温隔热层与防辐隔热罩之间形成流通空间；所述保温室顶部封盖是由取芯器头的顶部和橡胶密封垫构成，当样品取芯器回收到保温室内后，继续提升，使取芯器头的顶部抵压在橡胶密封垫上，达到密封的效果；所述保温室底部封盖通过铰链与功能架相连接，并通过电控开关对弹簧预制力的释放，弹簧给保温室底部封盖。

4.根据权利要求1所述的镖式保温保压深水海床取样系统，其特征在于：所述回缩缆装置包括回缩缆绞盘、回缩缆存储仓和回缩缆，所述回缩缆绞盘设置在功能架上部，回缩缆存储仓设置在取芯器头内，回缩缆的一端固接在回缩缆绞盘上，回缩缆的另一端固接在样品取芯器中活塞的末端，回缩缆随样品取芯器自由下落的大量回缩缆排序后存放在回缩缆存储仓内。

5.一种镖式保温保压深水海床取样装置，它包括有功能架、导向头、重力释放机构、活塞、活塞密封圈、切割头，其特征在于：它还包括有回缩缆绞盘、回缩缆、回缩缆存储仓、保温室、密封件、底部封盖、剪式机构、保压阀、防辐隔热罩、取样器头和取芯管；所述功能架上设有防辐隔热罩、重力释放机构和回缩缆绞盘，在防辐隔热罩内设有带有保温隔热层的保温室，在保温室中的下端设有底部封盖，在保温室的下端一侧设有剪式机构和抵在其上的保压阀，在保温室中设置有由取样器头和取芯管组成的样品取芯器；所述取芯管的下端与切割头相连接，在取芯管中设有活塞和活塞密封圈，回缩缆的一端与活塞相固接；取芯管与取芯器头相连，在取芯器头的上面设有密封件，随样品取芯器自由下落的大量回缩缆排序存放在取芯器头内的回缩缆存储仓内；回缩缆的另一端固定在回缩缆绞盘上，而样品取芯器通过重力释放机构挂装在保温室的中间。

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