CN202533271U - 海底无缆无主动力取样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海底无缆无主动力取样装置，包括导流机构、正压仓、配重仓和取样器，所述配重仓设于正压仓的外围，正压仓和配重仓连为一体，导流机构设于正压仓上部，取样器设于相对的底部，在导流机构内设有气囊，配重仓底部设一吊门和与吊门相配合的开锁机构，所述吊门上设过水小孔。本实用新型取样装置完全依靠自身重量与海水的动能实现整个取样过程，实现了整个取样过程无缆绳牵引，无人为外加的主动力取样回收，极大地降低了资金投入，而且可以同时多点作业；与现有的取样装置相比，不仅效率高、成本低，而且完全不受海面环境的影响。

Description

海底无缆无主动力取样装置

技术领域

本实用新型涉及一种深、浅海沉积物快速取样海洋工程装备，尤其涉及一种海底无缆无主动力取样装置。 

背景技术

天然气水合物的勘探与开采时全球性的课题，国外已经进入商业开采阶段，但我国才刚刚起步，尚处于勘探初期。利用沉积物取样器取得海底沉积物，通过后续处理与分析，可以判断海底是否有天然气水合物存在。 

国内取样技术的发展起步较晚，在这方面的研究工作主要有重力活塞式取样器和重力活塞保温保压式取样器，目前，国内使用的主要是浙江大学研制的保温保压取样器，该取样器包括重力活塞式取样机构和密封舱两个部件，其中重力活塞式取样机构包括重锤机构、吊放机构、保真取样筒、蓄能器和锁舌机构，密封舱包括密封舱本体、翻板阀、下端盖、上压盖和倒锥。该取样装置虽然能够在海底取到沉积物和水、气或天然气水合物等样品，但是，整个装置重量大、搬运不便，需要船上的地质绞车进行投放、取样，不仅操作复杂而且还必须具有缆绳吊放动力，因此，采用现有的取样装置不仅资金投入大、工作周期长，而且需要全程监控，对操作人员要求也比较高，如果是对少量样品取样且要在多个点采集样品，不仅成本太高而且周期长、经济效益不高。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种制造成本低、取样周期短、携带方便、操作简便且取样周期适当的海底无缆无主动力取样装置，解决现有技术中，海底沉积物取样器结构复杂、加工成本高、自重大不便搬运、操作复杂、取样周期长等的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。 

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现：一种海底无缆无主动力取样装置，包括导流机构、正压仓、配重仓和取样器，所述配重仓设于正压仓的外围，正压仓和配重仓连为一体，导流机构设于正压仓上部，取样器设于相对的底部，在导流机构内设有气囊，配重仓底部设一吊门和与吊门相配合的开锁机构，所述吊门上设过水小孔。 

作为一种优选方式，其中：所述吊门的一端与配重仓的外壳通过扭簧相连，另一端通过挂钩与正压仓的外壁相接触，且钩体朝向配重仓的内部。 

作为进一步优选，所述开锁机构包括上环、中环、底环和立柱，所述上环与中环接触、立柱连接于底环和中环之间，且所述上环和中环位于挂钩的钩体内，底环支出配重仓。 

作为一种优选方式，正压仓上部设一声纳发射器。 

作为一种优选方式，所述配重仓为四个。 

作为进一步优选，配重仓内设一由置空板隔成的导程，导程正对上环和中环处。 

作为进一步优选，导流机构为筐体外包裹一层薄板的结构，所述正压仓、配重仓和筐体通过连接板连为一体。 

作为进一步优选，取样器端部设一刀头，所述刀头外部为倒“八”字形，内壁为“八”字形。 

作为进一步优选，刀头的端部设一弹性薄板材料制成的半球形花瓜，所述花瓜主要由若干形如花瓣的细条组成。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型海底无缆无主动力取样装置完全依靠自身重量与海水的动能实现整个取样过程，利用沉积物的阻力将配重甩掉，装置在自身浮力作用下浮出海面，实现了整个取样过程无缆绳牵引，无人为外加的主动力取样回收；由于是无缆绳牵引、无人为外加主动力方式取样，因此整个取样过程都无需人为控制操作，也无需其它精密监控设备，只需母船工作人员将其组装好投放在目标海域即可，极大地降低了资金投入，而且可以同时多点作业；与现有的取样装置相比，不仅效率高、成本低，而且完全不受海面环境的影响。 

附图说明

图1是本实用新型海底无缆无主动力取样装置的结构示意图； 

图2为图1中开锁机构的结构示意图；

图3为图1中的P处放大示意图。

图中：正压仓-1， 配重仓-2， 连接板-3， 导流机构-4，气囊-5， 吊门-6， 过水小孔-51,  开锁机构-7， 取样器-8， 挂钩-9，扭簧-10，  置空板-11， 筐体-41， 薄板-42， 刀头-71,  导程-901,  上环-61,  中环-62,   底环-63,   立柱-64。 

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。 

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。 

如图1所示，本实用新型海底无缆无主动力取样装置包括导流机构4、正压仓1、配重仓2和取样器8，正压仓1上部设一声纳发射器（在图中未示出）；导流机构4为筐体41外包裹一层薄板42的结构，所述正压仓1、配重仓2和筐体41通过连接板3连为一体；取样器8端部设一刀头71，所述刀头71外部为倒“八”字形，内壁为“八”字形；刀头71的端部设一弹性薄板材料制成的半球形花瓜，所述花瓜主要由若干形如花瓣的细条组成。所述配重仓2设于正压仓1的外围，正压仓1和配重仓2连为一体，导流机构4设于正压仓1上部，取样器8设于相对的底部，在导流机构4内设有气囊5，所述气囊根据气体的压缩与膨胀调节整个取样装置的速度，随着取样装置的下落，海底气压的增高，不断压缩气囊调节速度。配重仓2底部设一吊门6和与吊门6相配合的开锁机构7，所述吊门6上设过水小孔51，在配重仓中放入配重珠。所述吊门6的一端与配重仓2的外壳通过扭簧10相连，另一端通过挂钩9与正压仓1的外壁相接触，且钩体朝向配重仓2的内部。 

如图2所示，所述开锁机构7包括上环61、中环62、底环63和立柱64，所述上环61与中环62接触、立柱64连接于底环63和中环62之间，且所述上环61和中环62位于挂钩9的钩体内，底环63支出配重仓2；配重仓2内设一由置空板11隔成的导程901，导程901正对上环61和中环62处。 

实施例：      

本实用新型的结构和工作原理及流程如下：

整个取样装置设计为带5kg（除去甩配重后装置自身水中重力+克服沉积物对取样器的摩擦力后，整个装置的净浮力为5㎏）以上正浮方案的取样器，其要求如下：

1、正压仓采用高强铝合金制成，根据提样力设计正浮力大小（不低于5kg正浮力）。在正压仓的上部设一声纳发射器。

2、配重仓采用L12硬铝制成，分为四个仓，且每个仓的底部配一套吊门及相应的开锁机构。 

3、开锁机构包括上环、中环、底环和四根立柱，所述上环与中环接触、立柱连接于底环和中环之间，且所述上环和中环位于挂钩的钩体内，底环支出配重仓到接近取样器端部的长度。 

4、取样器由花瓜、刀头、取样筒组成；其中刀头安装于取样筒的端部，刀头端部上装花瓜，刀头外部结构采用倒“八”字形，利于切入沉积物中，内壁采用顺“八”字，这种喇叭口形更利于沉积物被压入取样筒中；由于花瓜采用弹性薄板材料做成SR半球形，且由若干形如花瓣细条叠加组成，使其张开、复原容易，向下涨开就很困难，这样既保证了样品的顺利采收，又保证了封样而不被海水冲刷掉。 

在母船上先将正压仓1、配重仓2通过连接板3组装成一体，接着将附属装置筐体4通过螺纹连接在连接板3上，再将配重仓2底部的吊门6与开锁机构7配合好并投放配重珠于配重仓2内，配重珠的重量根据取样的深度决定，要实现该取样装置无主动力取样，就要依靠该取样装置自身重力加速来实现下插取样过程，但越往深海该取样装置表面积越大，阻力越大，因此采用圆柱型的配重仓，能够在很小的阻力下尽可能提供最大的重力，该重力由若干φ10mm配重铁球提供，通过调节配重量来实现深、浅海工作环境的转换。最后，将取样器8安装在正压仓1上，整个装置装配完成，在目标海域将本实用新型取样装置投放。 

将本实用新型海底无缆无主动力取样装置投入海中后，装置依靠配重下沉。30米后由于外压力的增大，取样装置气囊内气压被压进入正压仓内，该取样装置体积变小，加快了下插速度，下插在海底沉积物表层中取样。 

开锁机构通过吊钩在自身重力以及扭簧提供的吊门向外扩张力的作用下连接在配重仓底部吊门上，配重仓上有一段由置空板所隔开的导程901，取样器在取样的过程中，取样装置在底部配重、向上浮力以及导流板的共同作用下垂直下插，利用沉积物的阻力将花瓣顶开，同时开锁机构底环受到沉积物阻力向上运动，如图3所示，当中环圆心最高点A运动脱离挂钩最高点B处时，挂钩失去束缚，吊门在扭簧力与配重珠重力双作用下打开。 

配重仓内装满的配重钢球滑出取样装置，装置失去配重后在浮力作用下上浮，同时取样器也从沉积物中被拔出，花瓣在自身弹力作用下复原并封住样品不被海水冲刷。当上浮至海面30米后，由于外压的减小，被压入正压仓内的气体再次返冲回气囊内，装置体积增大，浮力也随着体积的增加而增大，加速装置上浮并冲出海平面，增大收索目标。 

当装置浮出海面后，正压仓内声纳发射器发出的声纳信号便于母船工作人员寻找并将其打捞回收。 

本发明利用海水动能，在导流机构的筐体外包裹上一层薄板，吊门上钻若干过水小孔51，下沉过程中海水通过吊门小孔进入配重仓，再从筐体上的空隙流出，形成尾翼效果而实现导流，实现了装置的垂直下插运动，又利用沉积物的阻力，设计一开锁机构，并与配重仓配合，实现了在无主动力的情况下装置仅依靠沉积物阻力甩掉配重的复杂运动过程，在自身浮力作用下上升，完全实现了装置在无人为外加力下取样、无缆绳牵引而能成功回收的新型取样方式。 

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

Claims (5)

1.一种海底无缆无主动力取样装置，其特征在于：包括导流机构、正压仓、配重仓和取样器，所述配重仓设于正压仓的外围，正压仓和配重仓连为一体，导流机构设于正压仓上部，取样器设于相对的底部，在导流机构内设有气囊，配重仓底部设一吊门和与吊门相配合的开锁机构，所述吊门上设过水小孔。

2.如权利要求1所述的海底无缆无主动力取样装置，其特征在于：所述吊门的一端与配重仓的外壳通过扭簧相连，另一端通过挂钩与正压仓的外壁相接触，且钩体朝向配重仓的内部。

3.如权利要求2所述的海底无缆无主动力取样装置，其特征在于：所述开锁机构包括上环、中环、底环和立柱，所述上环与中环接触、立柱连接于底环和中环之间，且所述上环和中环位于挂钩的钩体内，底环支出配重仓。

4.如权利要求1或3中任一权利要求所述的海底无缆无主动力取样装置，其特征在于：正压仓上部设一声纳发射器。

5.如权利要求4所述的海底无缆无主动力取样装置，其特征在于：所述配重仓为四个。

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