CN212568021U - 一种深海沉积物取样设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海沉积物取样设备，包括框架和安装在框架上的电子仓和取样装置，电子仓与取样装置连接，多个取样装置安装在框架内，取样装置包括取样管、驱动取样管向下伸出框架的取样管伸缩驱动件、密封取样管的上端开口的上密封组件以及密封取样管的下端开口的下密封组件。本发明通过取样管伸缩驱动件主动控制取样管取样伸缩取样作业，取样完成后自动释放机构插销脱离和管口弹簧驱动密封垫使上端管口的密封，最后进行下端管口的密封，相较于现有的取样装备，此取样装置能有效的保证取样作业的低扰动，高密封性能和成功率，同时，本发明的取样设备可以同时布设多个取样装置，进一步提高了一次取样的成功率。

Description

一种深海沉积物取样设备

技术领域

本发明涉及深海勘探技术领域，尤其涉及一种深海沉积物取样设备。

背景技术

在海洋地质和生物的科考调查中，常常需要对海底的沉积物进行取样研究，通过对海底沉积物不同深度下矿物质，微生物等分布情况以及海底表层水的微生物、温度、盐度和PH等参数进行研究；对分析大洋海水流动，生物进化等具有重要意义。

目前海洋科考调查中常用的取样装置包括多管，箱式和电视抓斗等。但是多管和箱式为被动式取样装置，存在取样扰动大、精度差、成功率低和密封性能差等缺点，而电视抓斗虽为主动控制方式，但精度和密封性能差，扰动大，难以完整的保存沉积物和上覆水；同时，现有的取样装置的取样箱或者取样管的数量通常为一个，很难一次即可取样成功，需要多次潜入海底取样，取样耗时长、成本较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种深海沉积物取样设备，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种深海沉积物取样设备，包括框架和安装在所述框架内的电子仓和取样装置，所述电子仓与所述取样装置连接，多个所述取样装置安装在所述框架内，所述取样装置包括取样管、驱动所述取样管向下伸出所述框架的取样管伸缩驱动件、密封所述取样管的上端开口的上密封组件以及密封所述取样管的下端开口的下密封组件。

进一步的，所述框架的底部设置有用于增大底部接触面积的压载座。

进一步的，所述框架为由空心管焊接的圆柱形框架结构，所述空心管上设置有连通内外的通孔。

进一步的，所述取样装置包括取样管固定管，所述取样管可拆式安装在所述取样管固定管内，所述取样管固定管与所述取样管伸缩驱动件的伸缩端连接，所述上密封组件包括上密封盖和上密封盖伸缩驱动件，所述上密封盖滑接在所述取样管固定管内，所述上密封盖驱动件驱动所述上密封盖滑动密封所述上端开口，所述下密封组件包括下密封盖和下密封盖旋转驱动件，所述下密封盖驱动件驱动所述下密封盖旋转密封所述下端开口。

进一步的，所述上密封盖伸缩驱动件包括密封弹簧、牵引绳和牵引绳释放机构，所述牵引绳的一端与所述上密封盖连接，另一端与所述牵引绳释放机构连接，所述密封弹簧设置在所述取样管固定管内且位于所述上密封盖与所述取样管固定管的上端盖之间。

进一步的，所述牵引绳释放机构包括插销、固定桩和活动挡板，所述插销活动插接在所述取样管固定管上，所述牵引绳的另一端与所述插销的端部连接，所述固定桩安装在所述取样管固定管的下方，所述活动挡板与所述固定桩的枢接的轴上设置有挡板扭力弹簧，所述固定桩上设置有限制活动挡板向上转动的限位板，所述取样管固定管向上运动时，所述活动挡板勾下插销以使所述牵引绳的另一端脱离。

进一步的，所述下密封盖旋转驱动件包括下密封盖扭转弹簧，所述下密封盖扭转弹簧设置在所述下密封盖枢接的轴上。

进一步的，所述取样管伸缩驱动件包括上安装板、下安装板、支撑杆、电机、减速箱、驱动杆和与所述驱动杆螺旋传动的杆套，所述支撑杆的两端分别与所述上安装板和下安装板连接，所述电机与所述减速箱密封传动连接且均安装在所述上安装板上，所述驱动杆的上端与所述上安装板枢接且与所述减速箱密封传动连接，下端与所述下安装板枢接，所述框架上还设置有连接板，所述连接板上设置有多个连接孔。

进一步的，所述取样管固定管上还设置有取样管固定机构，所述取样管固定机构包括相互铰接的第一半管套和第二半管套，且所述第一半管套和第二半管套之间安装有用于夹紧所述取样管的锁扣。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过取样管伸缩驱动件主动控制取样管伸缩取样作业，取样完成后自动释放机构插销脱离和密封弹簧驱动密封垫使上端管口的密封，最后进行下端管口的密封，相较于现有的取样装备，此取样装置能有效的保证取样作业的低扰动，高密封性能和成功率，同时，本发明的取样设备可以同时布设多个取样装置，进一步提高了一次取样的成功率。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明优选实施例公开的深海沉积物取样设备的轴测示意图；

图2为本发明优选实施例公开的深海沉积物取样设备的主视示意图；

图3为本发明优选实施例公开的深海沉积物取样设备的取样装置的主视图的剖视示意图；

图4为本发明优选实施例公开的深海沉积物取样设备的取样装置的第一轴测示意图；

图5为本发明优选实施例公开的深海沉积物取样设备的取样装置的第二轴测示意图；

图6为本发明优选实施例公开的深海沉积物取样设备的取样装置的取样示意示意图；

图7为本发明优选实施例公开的深海沉积物取样设备的取样装置的测试图的剖视示意图；

图8为图7的A处放大示意图；

图9为本发明优选实施例公开的深海沉积物取样设备的牵引绳释放机构的结构示意图。

图例说明：

10、取样装置；101、取样管；102、上端开口；103、取样管固定管；104、上密封盖；105、下密封盖；106、下端开口；107、密封弹簧；108、牵引绳；109、上端盖；110、固定桩；111、插销；112、活动挡板；113、挡板扭力弹簧；114、限位板；116、上安装板；117、下安装板；118、支撑杆；119、电机；120、减速箱；121、驱动杆；122、杆套；123、主动齿轮；124、从动齿轮；125、第一半管套；126、第二半管套；127、锁扣；

20、框架；201、压载座；202、空心管；203、通孔；204、连接板；205、连接孔；206、灯光摄像系统；

30、电子仓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-9所示，本发明实施例首先公开了一种深海沉积物取样设备，包括框架20和安装在框架20内的电子仓30和取样装置10，框架20为由空心管202焊接的圆柱形框架结构，对水体扰动很小，同时也能够对内部的电子仓30和取样装置10起到较好的保护作用，空心管202上设置有连通内外的通孔203，防止深海高压破话管件。框架20的底部设置有用于增大底部接触面积的压载座201，从而防止整个设备陷入海底沉积物中，当然，为了增大浮力，框架20上还可以设置固体浮力材料。电子仓30与取样装置10连接，从而控制取样装置10各个部件工作，多个取样装置10均匀安装在框架20内，从而该设备可以同时布设多个取样装置10，可以对待取样的区域进行多位点取样，进一步提高了一次取样的成功率。取样装置10包括取样管101、驱动取样管101向下伸出框架20的取样管伸缩驱动件、密封取样管101的上端开口102的上密封组件以及密封取样管101的下端开口106的下密封组件，在取样前，取样管101的上端开口102和下端开口106均为密封，当取样管101向下伸出取样后，上密封组件密封上端开口102，缩回进入框架20的过程中，通过下密封组件密封下端开口106，从而实现取样装置10的取样。

在本实施例中，取样装置10包括取样管固定管103，取样管101可拆式套接安装在取样管固定管103内，从而可以采样完成后取出取样管101，取样管固定管103与取样管伸缩驱动件的伸缩端连接，进而带动取样管101上下移动，上密封组件包括上密封盖104和上密封盖伸缩驱动件，上密封盖104滑接在取样管固定管103内，上密封盖驱动件驱动上密封盖104滑动密封上端开口102，即堵上端开口102，下密封组件包括下密封盖105和下密封盖旋转驱动件，下密封盖旋转驱动件包括下密封盖扭转弹簧，下密封盖扭转弹簧设置在下密封盖105枢接的轴上。下密封盖驱动件驱动下密封盖105旋转密封下端开口106。使用前，手动转动下密封盖105到取样管101的一侧，然后控制取样管伸缩驱动件驱动取样管固定管103带动取样管101向下运动，然后松手，在下密封盖扭转弹簧的弹性扭力作用下，下密封盖105会抵靠到取样管101的外侧壁上，当取样完成后，取样管伸缩驱动件带动取样管101向上运动，当越过下密封盖105后，下密封盖105会自动复位(在此之前上密封盖104已经密封上端开口102)，转动到取样管101的下端开口106的正下方，然后取样管伸缩驱动件带动取样管101向下运动抵靠到下密封盖105上，实现完全密封。在本实施例中，下密封盖105和上密封盖104均采用柔软材质的橡胶制成，从而能够对取样管101起很好的密封作用。

具体的，为了实现上端开口102的密封，上密封盖伸缩驱动件包括密封弹簧107、牵引绳108和牵引绳释放机构，牵引绳108的一端与上密封盖104连接，另一端与牵引绳释放机构连接，密封弹簧107设置在取样管固定管103内且位于上密封盖104与取样管固定管103的上端盖109之间。而牵引绳释放机构包括插销111、插销111为U型构件，固定桩110和活动挡板112，插销111活动插接在取样管固定管103上，牵引绳108的另一端与插销111的端部连接，当插销111向下运动时，插销111与取样管固定管103插接的孔的边缘会将牵引绳108推出与插销111的套接，固定桩110安装在取样管固定管103的下方，活动挡板112与固定桩110的枢接的轴上设置有挡板扭力弹簧113，固定桩110上设置有限制活动挡板112向上转动的限位板114，取样管固定管103向上运动时，活动挡板112勾下插销111以使牵引绳108的另一端脱离，具体参见附图9，当取样管固定管103向下运动时，插销111经过活动挡板112时，活动挡板112向下转动，即插销111可以向下过活动挡板112，而取样管固定管103向上运动时，由于限位板114的作用，活动挡板112无法继续向上转动，插销111在限位板114的作用下脱落，进而牵引绳108释放密封弹簧107，进而驱动上密封盖104向下运动封闭上端开口102。

在本实施例中，取样管伸缩驱动件包括上安装板116、下安装板117、支撑杆118、电机119、减速箱120、驱动杆121和与驱动杆121螺旋传动的杆套122，上安装板116、下安装板117和支撑杆118形成取样装置10的机架，两个驱动杆121设置在取样管固定管103的两侧，其中，上安装板116和下安装板117上设置有用于安装到框架20上的螺纹孔，支撑杆118的两端分别与上安装板116和下安装板117连接，电机119与减速箱120密封传动连接且均安装在上安装板116上，减速箱120内设置有一个主动齿轮123和两个从动从动齿轮124，主动齿轮123与电机119的输出轴连接，主动齿轮123同时驱动从动齿轮124，从动齿轮124固接在驱动杆121的端部，驱动杆121的上端与上安装板116枢接且与减速箱120密封传动连接，下端与下安装板117枢接。其中，电机119和减速箱120的动力输入和输出位置均采用端盖和密封圈密封，不在一一赘述。

在本实施例中，取样管固定管103上还设置有取样管固定机构，取样管固定机构包括采用荷叶铰链相互铰接的第一半管套125和第二半管套126，通过摩擦力夹紧取样管101，且第一半管套125和第二半管套126之间安装有用于夹紧取样管的锁扣127。

在本实施例中，框架20上还设置有连接板204、定位信标、高度计、深度计、惯导和灯光摄像系统206等附属智能控制部件，连接板204上设置有多个连接孔205，通过连接孔205可以连接起重设备、电缆的转接，通过定位信标、高度计、深度计、惯导和灯光摄像系统206可以实现设备的智能化控制，也安装了用于姿态调整的驱动叶轮，便于定点准确投放。

然后，本发明实施例公开了一种深海沉积物取样方法，包括上述方案的深海沉积物取样设备，包括如下步骤：

S1、取样装置10布放前，安装取样管101，打开取样管101的下密封盖105，控制取样装置10整体往下运动，使取样管101下端略微超过下密封盖105下方，下密封盖105抵靠在取样管101的外侧壁上，使密封弹簧107处于压缩状态，此时牵引绳108一端与插销111相连；

S2、待设备接近海底后，根据取样管101需要的沉积物取样深度，控制取样管101往下运动的距离，此时，插销111经过释放机构位于活动挡板112下方，取样管101延伸到设备下方，设备着底即完成了取样管101的沉积物取样；

S3、将设备布放至海底，此时取样管101完成了取样作业，通过电机119控制驱动杆121旋转，使取样管101整体往上运动，插销111经过固定桩110后脱落，牵引绳108释放密封弹簧107，上密封盖104在密封弹簧107的作用下密封，此时取样管101内的水及沉积物不再移动，待取样管101下端移动至高于下密封盖105时，停止移动，此时下密封盖105在下密封盖扭转弹簧的作用转动到下端开口106的下方；

S4、控制取样管101下移，使取样管101下端与下密封盖105贴合紧密，完成取样管101的上端开口102、下端开口106密封，此时即完成沉积物的取样工作；

S5、重复步骤S2-S4，多个取样装置10可实现多个位置的沉积物取样。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种深海沉积物取样设备，其特征在于，包括框架(20)和安装在所述框架(20)内的电子仓(30)和取样装置(10)，所述电子仓(30)与所述取样装置(10)连接，多个所述取样装置(10)安装在所述框架(20)内，所述取样装置(10)包括取样管(101)、驱动所述取样管(101)向下伸出所述框架(20)的取样管伸缩驱动件、密封所述取样管(101)的上端开口(102)的上密封组件以及密封所述取样管(101)的下端开口(106)的下密封组件。

2.根据权利要求1所述的深海沉积物取样设备，其特征在于，所述框架(20)的底部设置有用于增大底部接触面积的压载座(201)。

3.根据权利要求1所述的深海沉积物取样设备，其特征在于，所述框架(20)为由空心管(202)焊接的圆柱形框架结构，所述空心管(202)上设置有连通内外的通孔(203)。

4.根据权利要求1-3任一所述的深海沉积物取样设备，其特征在于，所述取样装置(10)包括取样管固定管(103)，所述取样管(101)可拆式安装在所述取样管固定管(103)内，所述取样管固定管(103)与所述取样管伸缩驱动件的伸缩端连接，所述上密封组件包括上密封盖(104)和上密封盖伸缩驱动件，所述上密封盖(104)滑接在所述取样管固定管(103)内，所述上密封盖驱动件驱动所述上密封盖(104)滑动密封所述上端开口(102)，所述下密封组件包括下密封盖(105)和下密封盖旋转驱动件，所述下密封盖驱动件驱动所述下密封盖(105)旋转密封所述下端开口(106)。

5.根据权利要求4所述的深海沉积物取样设备，其特征在于，所述上密封盖伸缩驱动件包括密封弹簧(107)、牵引绳(108)和牵引绳释放机构，所述牵引绳(108)的一端与所述上密封盖(104)连接，另一端与所述牵引绳释放机构连接，所述密封弹簧(107)设置在所述取样管固定管(103)内且位于所述上密封盖(104)与所述取样管固定管(103)的上端盖(109)之间。

6.根据权利要求5所述的深海沉积物取样设备，其特征在于，所述牵引绳释放机构包括插销(111)、固定桩(110)和活动挡板(112)，所述插销(111)活动插接在所述取样管固定管(103)上，所述牵引绳(108)的另一端与所述插销(111)的端部连接，所述固定桩(110)安装在所述取样管固定管(103)的下方，所述活动挡板(112)与所述固定桩(110)的枢接的轴上设置有挡板扭力弹簧(113)，所述固定桩(110)上设置有限制活动挡板(112)向上转动的限位板(114)，所述取样管固定管(103)向上运动时，所述活动挡板(112)勾下插销(111)以使所述牵引绳(108)的另一端脱离。

7.根据权利要求5所述的深海沉积物取样设备，其特征在于，所述下密封盖旋转驱动件包括下密封盖扭转弹簧，所述下密封盖扭转弹簧设置在所述下密封盖(105)枢接的轴上。

8.根据权利要求1-3任一所述的深海沉积物取样设备，其特征在于，所述取样管伸缩驱动件包括上安装板(116)、下安装板(117)、支撑杆(118)、电机(119)、减速箱(120)、驱动杆(121)和与所述驱动杆(121)螺旋传动的杆套(122)，所述支撑杆(118)的两端分别与所述上安装板(116)和下安装板(117)连接，所述电机(119)与所述减速箱(120)密封传动连接且均安装在所述上安装板(116)上，所述驱动杆(121)的上端与所述上安装板(116)枢接且与所述减速箱(120)密封传动连接，下端与所述下安装板(117)枢接，所述框架(20)上还设置有连接板(204)，所述连接板(204)上设置有多个连接孔(205)。

9.根据权利要求4所述的深海沉积物取样设备，其特征在于，所述取样管固定管(103)上还设置有取样管固定机构，所述取样管固定机构包括相互铰接的第一半管套(125)和第二半管套(126)，且所述第一半管套(125)和第二半管套(126)之间安装有用于夹紧所述取样管(101)的锁扣(127)。

Images