WO2013022233A2 - 복합식 시료 채취 장치 - Google Patents

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WO2013022233A2
WO2013022233A2 PCT/KR2012/006196 KR2012006196W WO2013022233A2 WO 2013022233 A2 WO2013022233 A2 WO 2013022233A2 KR 2012006196 W KR2012006196 W KR 2012006196W WO 2013022233 A2 WO2013022233 A2 WO 2013022233A2
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sample
weight
unit
seabed
sample collection
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이근창
함동진
지상범
김경홍
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한국해양연구원
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/02—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by mechanically taking samples of the soil
    • E21B49/025—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by mechanically taking samples of the soil of underwater soil, e.g. with grab devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1087—Categories of sampling
    • G01N2001/1093—Composite sampling; Cumulative sampling

Definitions

  • the present invention relates to a sampling device, and more particularly to a complex sampling device that can simultaneously sample a sample in the same region of the seabed in free fall and box form.
  • Free Fall Grab (FFG) is used to shorten the sampling time and to improve statistical analysis and sample analysis accuracy.
  • Free-dropping samplers are dropped without a wire connected to the research vessel, allowing multiple FFGs to be used simultaneously at one vertex, and the sampling time is shorter than that of a box corerator (BC).
  • BC box corerator
  • the FFG recovers only manganese nodules scattered on the surface, and manganese nodules mixed in the sediment cannot be collected.
  • box-type sampling devices have been used to save sampling time. It acquires manganese nodules present in the sediments because the sediments as well as manganese nodules distributed on the sea floor are obtained without disturbing.
  • An object of the present invention is to provide a complex sampling device capable of simultaneously taking samples such as manganese nodules by simultaneously using a free fall type and a box type in the same area of the seabed.
  • Another object of the present invention is to provide a complex sampling device capable of simultaneously or independently using a free fall type or a box type when sampling a seabed.
  • Still another object of the present invention is to provide a complex sampling device that can compensate for the disadvantages of free-falling and box-type in terms of sampling results from the seabed.
  • the present invention provides a complex sampling device.
  • the composite sampling device has a predetermined weight and penetrates into the seabed, and is inserted into the seabed terrain and collects a sample including deposits;
  • One or a plurality of sub-samplers disposed on the side of the main sample collector and collecting a predetermined amount by scraping a sample of the surface of the undersea terrain by recognizing that the seabed terrain is reached;
  • an image acquisition unit installed in the main sampling unit and acquiring an image of the seabed terrain.
  • the main sample collection unit the weight body is connected to the wire wound by an external force
  • the sample box is installed at the lower end of the weight body, the opening is downward
  • the manganese nodules and deposits temporarily stored therein A spreading hinge hinged to the weight body, one end of which is connected to the wire, the other end of which seals the opening of the sample box, and the supporting frame supporting the weight body and the lower end of which is seated on the seabed terrain. desirable.
  • the said sub sample collection part is arrange
  • An extension frame extending to the side of the support frame, one end is hinged to the extension frame, the ends are meshed with each other, a pair of grabs formed in the form of a plate, and the pair of grabs are collected together
  • a resilient member providing an elastic force in a direction, a hinge member connected to the extension frame, a fixing member for fixing the grab so that each of the grabs are open to each other, an upright arrangement to be able to move up and down in the extension frame, and a lower end of the seabed It is preferable to have a trigger for releasing the fixing member using a wire when the external force is transmitted to the contact.
  • the fixing member may include a fixing protrusion fitted to a fixing groove formed around one of the grabs.
  • the trigger may have a roller that is rotated at the top.
  • the roller may be connected through the fixing protrusion and a wire.
  • the sub-sampler may be detachable, and an auxiliary weight storage unit for storing a predetermined weight may be installed.
  • the auxiliary weight storage unit includes a rotation opening / closing door which opens and closes the interior in cooperation with the lifting operation of the trigger.
  • the said extension frame is removable from the said support frame.
  • the extension frame may be a multi-stage pipe capable of length adjustment along the side.
  • the weight is composed of a plurality of different unit weights, it is preferable that the weight is adjusted by controlling the number of each unit weight.
  • the present invention has the effect of simultaneously taking samples such as manganese nodules by simultaneously using the free-falling and box-type in the same area of the seabed.
  • the present invention has the effect of allowing the free fall type or the box type to be used simultaneously or independently when taking samples of the seabed.
  • the present invention has the effect of complementing the disadvantages of the free-falling type and the box-type in terms of the result of taking a sample from the seabed.
  • FIG. 1 is a view showing a composite sampling device of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a complex sampling device seated on the surface of the seabed terrain.
  • FIG 3 is a view showing a driving operation of the sub-sampler according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a driving operation of the main sampling unit according to the present invention.
  • FIG 5 is another view showing the driving operation of the main sample collection unit according to the present invention.
  • FIG. 6 is yet another view showing a driving operation of the main sampling unit according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a state before the operation of the grab according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a state after the operation of the grab according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a complex sampling device of the present invention.
  • the complex sampling device includes a main sampling part 100, a sub sampling part 200, and an image acquisition part 300.
  • the main sample collection unit 100 is a box sampler.
  • the main sample collection part 100 includes a weight body 110, a sample box 120, a spread 130, and a support frame 140.
  • the weight body 110 has a predetermined length up and down and has a predetermined weight or more.
  • the upper end of the weight body 110 is a wire (W) of a predetermined length is connected.
  • the wire W is connected to a winding device inside the bus bar located on the sea surface.
  • the sample box 120 is installed at the lower end of the weight body 110.
  • the sample box 120 provides a space in which a certain amount of sample can be stored, and the lower end thereof is opened.
  • the lower edge of the sample box 120 is preferably formed sharply, that is, sharply along the lower end.
  • the spread 130 is composed of a rotation bar 131 and an opening and closing member 132 having an area that is provided at an end of the rotation bar 131 to seal the opening of the sample box 120.
  • the rotating bar 131 is hinged to the weight body (110).
  • One end of the rotating bar 131 is provided with the opening and closing member 132.
  • the other end of the rotation bar 131 may be connected to the wire (W) connected to the upper end of the weight body (110).
  • the roller (R) is installed on the upper end of the weight body 110, the wire (W) is guided through the roller (R) is connected to the other end of the rotary bar (131).
  • the rotation bar 131 is rotated in a predetermined direction according to the pulling operation of the wire W, and the opening / closing member 132 opens and closes the opening of the sample box 120 according to the rotation operation of the rotation bar 131. do.
  • the support frame 140 supports the weight body 110, and the lower end of the support frame 140 is seated on the surface of the seabed terrain.
  • the support frame 140 extends downward from both ends of the first support frame 141 supporting the weight body 110 and the first support frame 141, and is mounted on the surface of the seabed terrain. It may be composed of two support frames (142).
  • the sub sample collection unit 200 is disposed at the side of the main sample collection unit 100.
  • the sub sample collection unit 200 may be disposed at both sides of the main sample collection unit 100.
  • the sub-sampler 200 may be installed in a circumference of the main sampler 100 in a space that does not interfere with the rotation of the spread 130.
  • the sub sample collection part 200 includes an extension frame 210, a pair of grabs 220, an elastic member 230, a fixing member 240, and a trigger 250.
  • the extension frame 210 extends a predetermined length to the side of the support frame 140.
  • the pair of grabs 220 form one hinge axis with each other, and are configured to open or close.
  • Ends of the pair of grabs 220 are connected by a mesh 220a.
  • One end of the pair of grabs 220 forms the hinge axis in the extension frame 210.
  • the hinge shaft is provided with the elastic member 230 capable of maintaining the closed or closed state of the pair of grabs 220 at all times.
  • the elastic member 230 may be a torsion spring.
  • the fixing member 240 is hinged to the extension frame 210 and rotated.
  • a fixing protrusion 241 having a curved shape is formed.
  • the fixing protrusion 241 is inserted into and fixed to the fixing hole 221 formed around the outer circumference of any one of the pair of grabs 220.
  • the fixing protrusion 241 is inserted into the fixing hole 221 to be fixed, and the open or open state of the pair of grabs 220 is forcibly maintained.
  • the trigger 250 is supported by the extension frame 210 and is arranged to be elevated in a standing state.
  • the roller R1 is installed at the upper end of the trigger 250.
  • the roller R1 and the fixing protrusion 241 of the fixing member 240 are connected by a wire W1.
  • the pair of grabs 220 are closed by the elastic restoring force of the elastic member 230.
  • the image acquisition unit 300 is a device such as a camera, and acquires a still image or a moving picture for collecting a sample from the main sampling unit 100 and the sub-sample collection unit 200, it is installed on a bus line connected by an electric wire To the storage unit, or visually displayed on the display.
  • FIG. 2 shows a sampling device before being introduced into the seabed.
  • the complex sampling device of the present invention may be introduced into the seabed.
  • the sample collection device since the weight body 110 of the main sample collection part 100 constitutes a predetermined weight or more, the sample collection device may be easily lowered into the water.
  • the main sample collection unit 100 maintains a state that does not fall, and each of the grabs 220 of the sub sample collection unit 200 maintains an open state.
  • 3 and 4 shows a state in which the sampling device is placed on the surface of the seabed topography and the state of collecting the sample is put into the seabed.
  • the sampling device is mounted on the surface of the seabed terrain.
  • the lower end of the support frame 140 of the main sample collection unit 100 is seated on the seabed terrain surface.
  • the trigger 250 of the sub-sample collection part 200 flows upward while being seated on the surface of the seabed terrain.
  • the wire W1 connected to the upper roller R1 of the trigger 250 may be pulled upward by the upward flow of the trigger 250.
  • the fixing protrusion 241 of the fixing member 240 may be separated from the fixing hole 221 of the grab 220.
  • the open state of the pair of grabs 220 may be released.
  • the pair of grabs 220 may be closed by the elastic restoring force of the elastic member 230 installed on the hinge shaft.
  • the pair of grabs 220 which are closed to each other may scrape a sample such as manganese nodules present on the surface of the seabed terrain.
  • the scraped sample is collected inside the mesh 220a connecting the pair of grabs 220.
  • each of the one or a plurality of sub-sample collection unit 200 can be scraped and stored a certain amount of the sample present on the seabed topography surface as soon as it reaches the seabed topography surface.
  • the main sampling device 100 when the main sampling device 100 according to the present invention reaches the surface of the seabed terrain, by the load of the weight body 1100 itself, the sample box 120 installed at the bottom of the weight body can be inserted into the seabed terrain have.
  • the present invention by forming the lower edge of the opening of the sample box 120 to be pointed, it can be easily introduced into the seabed terrain.
  • FIG. 6 shows an operation in which a sample is collected and raised by the main sampling unit.
  • the sample box 120 forms a state inserted into the seabed terrain.
  • the wire W is moved upward again by the driving of the winding apparatus.
  • the opening / closing member 132 rotated downward seals the bottom opening of the sample box 120.
  • Samples such as manganese nodules and deposits are stored in the sample box 120, and the received samples are sealed by the opening / closing member 132.
  • a sample can be simultaneously obtained from a main sampling unit and a plurality of sub-sample collection units on a research ship which is a mother ship.
  • the embodiment which concerns on this invention does not need a separate weight in the sub sample collection part which is a free fall type sampling machine, it is easy in structure and can be attached easily to the side part of a main sample collection part.
  • the weight of the main sampling unit according to the present invention may include unit weights.
  • the plurality of sub-samples according to the present invention may be detachable from the side of the main sample collection.
  • the extension frame of the sub-sampler may be detachable from the support frame of the main sampler through coupling means such as bolts and nuts.
  • the number of sub-sample collection sections can be variably adjusted around the main sample collection section.
  • the present invention can efficiently adjust the interval between the sub-sample collection section and the main sample collection section.
  • the extension frame of the said sub sample collection part is comprised by a multistage pipe.
  • the multi-stage pipe is a pipe of a multi-stage extension type to be adjustable in length, and the position is fixed to the bolt at a predetermined position.
  • the present invention can selectively adjust the sampling position of the main sampling unit and the sub-sample collection unit according to the research purpose.
  • the sub-sampler according to the present invention may be detachable, the auxiliary weight storage unit for storing a predetermined weight may be installed.
  • the auxiliary weight storage unit may include a rotation opening / closing door that opens and closes the interior in association with a lifting operation of the trigger.
  • the auxiliary weight storage unit may be selectively provided in each sub-sample collection unit. That is, it is removable.
  • the removable method may be a coupling method using a bolt and a nut.
  • the present invention when the sub sampling unit is removed from the main sampling unit, the present invention can be independently reduced to a condition that allows sampling from the seabed.
  • a sample such as manganese nodules can be simultaneously taken by simultaneously using the free-falling type and the box type in the same area of the seabed.
  • the embodiment according to the present invention can be used at the same time or independently of the free-falling or boxed type when sampling the seabed.
  • the embodiment according to the present invention in terms of the result of taking the sample from the seabed, can complement the disadvantages of the free-falling and box-type.
  • the embodiment according to the present invention can accurately collect the sample in the same region of the seabed without errors in the sampling point due to factors such as current flow changes and weather conditions.
  • the embodiment according to the present invention can reduce the time consumed for sampling by using a combination of the free-falling type and the box type.
  • the embodiment according to the present invention can measure the sampling efficiency of the free-fall-type sampling equipment through the comparison of the samples collected from each other.
  • the embodiment according to the present invention uses two free-fall type samplers attached to both sides of the box-type sampler, it is possible to reduce the error range by measuring the amount of sample taken from each grab.
  • the present invention has the effect of simultaneously taking samples such as manganese nodules by simultaneously using the free-falling and box-type in the same area of the seabed.
  • the present invention has the effect of allowing the free fall type or the box type to be used simultaneously or independently when taking samples of the seabed.
  • the present invention has the effect of complementing the disadvantages of the free-falling type and the box-type in terms of the result of taking a sample from the seabed.
  • extension frame 220 grab

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Abstract

본 발명은 복합식 시료 채취 장치를 제공한다. 상기 복합식 시료 채취 장치는 일정의 중량을 구비하여 해저에 침투되며, 상기 해저 지형 내부에 삽입되어 퇴적물을 포함하는 시료를 채취하는 메인 시료 채취부와; 상기 메인 시료 채취부의 측부에 배치되며, 상기 해저 지형에 도달함을 인지하여 상기 해저 지형 표면의 시료를 긁어 일정량 채취하는 하나 또는 다수의 서브 시료 채취부; 및 상기 메인 시료 채취부에 설치되며, 상기 해저 지형의 영상을 취득하는 영상 취득부를 포함한다.

Description

복합식 시료 채취 장치
본 발명은 시료 채취 장치에 관한 것으로서, 해저의 동일 영역에서의 시료를 자유 낙하 및 박스 식으로 동시에 채취할 수 있는 복합식 시료 채취 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 망간단괴의 탐사를 위해서 특별한 종류의 시료채취기가 널리 사용된다.
망간단괴는 심해저의 넓은 지역에 분포되기 때문에, 시료 채취 시간을 단축하고 통계적인 해석과 시료분석의 정확성을 기하기 위해 자유낙하식 시료채취기(Free Fall Grab, FFG)가 사용된다.
자유낙하식 시료채취기는 연구선과 연결된 와이어가 없이 투하되므로 한 정점에서 여러 개의 FFG를 동시에 사용할 수 있으며, 상자형 시료채취기(Box Corer, BC)에 비해 시료 채취시간이 짧다.
그러나, 상기 FFG는 표층에 산재된 망간단괴만 회수할 뿐, 퇴적물 내에 섞여있는 망간단괴는 채취할 수 없는 문제점을 갖는다.
또한 표층의 망간단괴를 채취할 때에도 FFG의 망간단괴 회수 시 작동되는 기계적인 문제점으로 인해 크기가 큰 망간단괴가 획득되거나, FFG의 시료채취 부분인 망의 가장자리에 망간단괴가 걸리면 망이 완전히 닫혀 지지 않기 때문에, 획득되는 작은 크기의 망간단괴들은 FFG가 해수면으로 회수되는 사이에 분실될 수 있는 가능성이 있다.
이와 관련되는 배경 기술로는 대한민국 등록특허 제10-1046577호(2011.06.29.)가 있으며, 상기 배경 기술에는 해저면 부근의 저층해수를 각 층별로 정확한 고도에서 채취할 수 있는 채취 장치가 개재된다.
근래에는 시료 채취 시간을 절감하고자 박스 타입 시료 채취 장치를 사용한다. 이는, 해저면에 분포하는 망간단괴는 물론 퇴적물도 교란 없이 함께 획득하므로 퇴적물 속에 존재하는 망간단괴를 채취한다.
따라서 상기 FFG를 이용한 방법보다 실제에 가까운 부존밀도를 계산할 수 있다.
그러나, 두 장치를 사용하여 같은 정점에서 시료를 채취 할 경우, 해류변화 및 기상현황 등의 요인으로 인하여 정확히 동일한 지점에서 시료채취가 불가능한 문제점이 있다.
또한, 시료 채취시의 시간이 상당하게 증가되는 문제점이 있다.
또한, 상호 채취된 시료의 비교를 할 수 없고, 자유낙하식 시료채취장비의 채취효율을 측정할 수 없다.
본 발명의 목적은, 해저의 동일 영역에서 자유 낙하식과 박스식을 동시에 사용하여 망간 단괴와 같은 시료를 동시에 채취할 수 있는 복합식 시료 채취 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 해저의 시료를 채취하는 경우에 자유 낙하식 또는 박스식을 동시에 또는 독립적으로 사용하도록 할 수 있는 복합식 시료 채취 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 해저에서의 시료를 채취 결과 측면에서, 자유 낙하식과 박스식의 단점을 서로 보완할 수 있는 복합식 시료 채취 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 복합식 시료 채취 장치를 제공한다.
상기 복합식 시료 채취 장치는 일정의 중량을 구비하여 해저에 침투되며, 상기 해저 지형 내부에 삽입되어 퇴적물을 포함하는 시료를 채취하는 메인 시료 채취부와; 상기 메인 시료 채취부의 측부에 배치되며, 상기 해저 지형에 도달함을 인지하여 상기 해저 지형 표면의 시료를 긁어 일정량 채취하는 하나 또는 다수의 서브 시료 채취부; 및 상기 메인 시료 채취부에 설치되며, 상기 해저 지형의 영상을 취득하는 영상 취득부를 포함한다.
여기서, 상기 메인 시료 채취부는, 외력에 의하여 권취되는 와이어가 연결되는 중량체와, 상기 중량체의 하단에 설치되고, 하방이 개구되며, 내부에 상기 망간 단괴 및 퇴적물이 일시 저장되는 시료 박스와, 상기 중량체에 힌지 연결되며, 일단이 상기 와이어와 연결되고, 타단이 상기 시료 박스의 개구를 밀폐하는 스프레드와, 상기 중량체를 지지하고, 하단이 상기 해저 지형에 안착되는 지지 프레임을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 서브 시료 채취부는, 상기 메인 시료 채취부의 양측부에 배치된다.
상기 지지 프레임의 측부로 연장되는 연장 프레임과, 일단이 상기 연장 프레임에 힌지 연결되며, 단부가 서로 그물망으로 연결되고, 판 상으로 형성되는 한 쌍의 그랩과, 상기 한 쌍의 그랩이 서로 모아지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재와, 상기 연장 프레임에 힌지 연결되고, 상기 각 그랩이 서로 벌어지도록 상기 그랩을 고정하는 고정 부재와, 상기 연장 프레임에서 승강 가능하도록 직립 배치되며, 하단이 상기 해저 지형에 닿아 외력을 전달 받으면, 와이어를 사용하여 상기 고정 부재의 고정을 해제하는 트리거를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 고정 부재는, 상기 각 그랩 중 어느 하나의 둘레에 형성되는 고정홈에 끼워지는 고정 돌기를 구비할 수 있다.
상기 트리거는, 상단에서 회전되는 롤러를 구비할 수 있다.
상기 롤러는, 상기 고정 돌기와 와이어를 통하여 연결될 수 있다.
상기 서브 시료 채취기에는, 탈착 가능하고, 일정의 중량물이 저장되는 보조 중량체 저장부가 설치될 수 있다.
상기 보조 중량체 저장부는, 상기 트리거의 승강 동작과 연동되어 내부를 개폐하는 회전 개폐 도어를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 연장 프레임은, 상기 지지 프레임으로부터 탈착 가능한 것이 바람직하다.
상기 연장 프레임은 측방을 따라 길이 조절이 가능한 다단의 파이프일 수도 있다.
상기 중량체는, 서로 다른 다수의 단위 중량체로 구성되며, 상기 각 단위 중량체의 개수 조절을 통하여 중량이 조절되는 것이 바람직하다.
본 발명은 해저의 동일 영역에서 자유 낙하식과 박스식을 동시에 사용하여 망간 단괴와 같은 시료를 동시에 채취할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 해저의 시료를 채취하는 경우에 자유 낙하식 또는 박스식을 동시에 또는 독립적으로 사용하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 해저에서의 시료를 채취 결과 측면에서, 자유 낙하식과 박스식의 단점을 서로 보완할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 복합식 시료 채취 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 해저 지형의 표면에 안착된 복합식 시료 채취 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따르는 서브 시료 채취부의 구동 동작을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따르는 메인 시료 채취부의 구동 동작을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따르는 메인 시료 채취부의 구동 동작을 보여주는 다른 도면이다.
도 6은 본 발명에 따르는 메인 시료 채취부의 구동 동작을 보여주는 또 다른 도면이다.
도 7은 본 발명에 따르는 그랩의 동작 전 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따르는 그랩의 동작 후 상태를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 복합식 시료 채취 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 복합식 시료 채취 장치를 보여준다.
메인 시료 채취부(100)
도 1을 참조 하면, 상기 복합식 시료 채취 장치는, 메인 시료 채취부(100)와, 서브 시료 채취부(200)와, 영상 취득부(300)로 구성된다.
상기 메인 시료 채취부(100)는 박스(BOX) 타입의 시료 채취기이다.
상기 메인 시료 채취부(100)는 중량체(110)와, 시료 박스(120)와, 스프레드(130)와, 지지 프레임(140)으로 구성된다.
상기 중량체(110)는 상하로 일정 길이를 갖고 일정 이상의 중량을 갖는다.
상기 중량체(110)의 상단은 일정 길이의 와이어(W)가 연결된다. 상기 와이어(W)는 해수면 상에 위치되는 모선 내부의 권취 장치와 연결된다.
상기 시료 박스(120)는 상기 중량체(110)의 하단에 설치된다.
상기 시료 박스(120)는 내부에 일정량의 시료가 수납될 수 있는 공간을 제공하고, 그 하단은 개구된다.
바람직하게, 상기 시료 박스(120)의 하단 테두리는 하단을 따라 뾰족하게 즉, 날카롭게 형성되는 것이 좋다.
상기 스프레드(130)는, 회전 바(131)와, 상기 회전 바(131)의 단부에 설치되어 상기 시료 박스(120)의 개구를 밀폐할 수 있는 면적을 갖는 개폐 부재(132)로 구성된다.
상기 회전 바(131)는 상기 중량체(110)에 힌지 연결된다.
상기 회전 바(131)의 일단에는 상기 개폐 부재(132)가 설치된다.
상기 회전 바(131)의 타단은 상기 중량체(110)의 상단에 연결되는 와이어(W)와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 중량체(110)의 상단에는 롤러(R)가 설치되고, 상기 와이어(W)는 롤러(R)를 통하여 안내되어 상기 회전 바(131)의 타단에 연결된다.
따라서,상기 와이어(W)의 당김 동작에 따라 회전 바(131)는 일정 방향으로 회전되고, 개폐 부재(132)는 상기 회전 바(131)의 회전 동작에 따라 시료 박스(120)의 개구를 개폐한다.
상기 지지 프레임(140)은 상기 중량체(110)를 지지함과 아울러, 상기 지지 프레임(140)의 하단은 해저 지형의 표면에 안착된다.
상기 지지 프레임(140)은, 상기 중량체(110)를 지지하는 제 1지지 프레임(141)과, 상기 제 1지지 프레임(141)의 양단으로부터 하방을 따라 연장되어 해저 지형의 표면에 안착되는 제 2지지 프레임(142)으로 구성될 수 있다.
서브 시료 채취부(200)
도 1, 도 7을 참조 하면, 상기 서브 시료 채취부(200)는 상기 메인 시료 채취부(100)의 측부에 배치된다.
상기 서브 시료 채취부(200)는 상기 메인 시료 채취부(100)의 양측부에 배치될 수 있다.
물론, 상기 서브 시료 채취부(200)는 상기 스프레드(130)의 회전에 간섭되지 않는 공간에서, 상기 메인 시료 채취부(100)의 둘레에 다수로 설치될 수도 있다.
상기 서브 시료 채취부(200)의 구성을 설명하도록 한다.
상기 서브 시료 채취부(200)는 연장 프레임(210)과, 한 쌍의 그랩(220)과, 탄성 부재(230)와, 고정 부재(240)와, 트리거(250)로 구성된다.
상기 연장 프레임(210)은, 상기 지지 프레임(140)의 측부로 일정 길이 연장된다.
상기 한 쌍의 그랩(220)은 서로 하나의 힌지축을 이루고, 벌어지거나 닫혀지도록 구성된다.
상기 한 쌍의 그랩(220)의 단부는 그물망(220a)으로 연결된다.
상기 한 쌍의 그랩(220) 일단은 상기 연장 프레임(210)에서 상기 힌지축을 이룬다.
상기 힌지축에는 상기 한 쌍의 그랩(220)이 항상 오므려지는 또는 닫힌 상태를 유지할 있는 상기 탄성 부재(230)가 설치된다.
상기 탄성 부재(230)는 토션 스프링일 수 있다.
상기 고정 부재(240)는, 상기 연장 프레임(210)에 힌지 연결되어 회전된다.
상기 고정 부재(240)의 단부에는 굽은 형상의 고정 돌기(241)가 형성된다.
상기 고정 돌기(241)는 상기 한 쌍의 그랩(220) 중 어느 하나의 외측 둘레에 형성되는 고정홀(221)에 끼워져 고정된다.
여기서, 상기 고정 돌기(241)가 고정홀(221)에 끼워져 고정되는 상태는, 상기 한 쌍의 그랩(220)이 벌어진 또는 열린 상태가 강제로 유지되는 상태이다.
상기 트리거(250)는 상기 연장 프레임(210)에 지지되되, 세워진 상태로 승강 가능하도록 배치된다.
상기 트리거(250)의 상단에는 롤러(R1)가 설치된다.
상기 롤러(R1)와 상기 고정 부재(240)의 고정 돌기(241)는 와이어(W1)로 연결된다.
여기서, 상기 트리거(250)가 상승되면, 와이어(W1)는 고정 돌기(241)를 잡아 당기고, 고정 돌기(241)는 고정홀(221)로부터 이탈된다.
따라서, 한 쌍의 그랩(220)은 탄성 부재(230)의 탄성 복원력에 의하여 닫히게 된다.
영상 취득부(300)
상기 영상 취득부(300)는 카메라와 같은 장치로서, 메인 시료 채취부(100) 및 서브 시료 채취부(200)에서 시료를 채취하는 정지 영상 또는 동영상을 취득하여, 이를 전선으로 연결되는 모선에 설치되는 저장부로 전송하거나, 또는 디스플레이를 통하여 가시적으로 표출한다.
다음은, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 복합식 시료 채취 장치의 작동을 설명하도록 한다.
도 2는 해저로 투입되기 이전의 시료 채취 장치를 보여준다.
도 2를 참조 하면, 모선의 권취 장치를 사용하여 와이어(W)를 풀면, 본 발명의 복합식 시료 채취 장치는 해저로 투입될 수 있다.
여기서, 메인 시료 채취부(100)의 중량체(110)가 일정 이상의 중량을 이루기 때문에, 시료 채취 장치는 수중으로 용이하게 하강될 수 있다.
이때, 메인 시료 채취부(100)는 하강되지 않는 상태를 유지하고, 서브 시료 채취부(200)의 각 그랩(220)은 벌어진 상태를 유지한다.
도 3 및 도 4는 해저로 투입되어 시료 채취 장치가 해저 지형의 표면에 안착된 상태 및 시료를 채취하는 상태를 보여준다.
도 3을 참조 하면, 시료 채취 장치는 해저 지형의 표면에 안착된다.
메인 시료 채취부(100)의 지지 프레임(140)의 하단은 해저 지형 표면에 안착된다.
이때, 서브 시료 채취부(200)의 트리거(250)는 해저 지형 표면에 안착되면서, 상방으로 유동된다.
도 7, 도 8에 도시되는 바와 같이, 상기 트리거(250)의 상방으로의 유동에 의하여 트리거(250) 상단 롤러(R1)에 연결된 와이어(W1)는 상방을 따라 당겨질 수 있다.
이와 동시에, 와이어(W1) 타단과 연결되는 고정 부재(240)의 고정 돌기(241)는 회전 동작된다.
즉, 고정 부재(240)의 고정 돌기(241)는 그랩(220)의 고정홀(221)로부터 이탈될 수 있다.
이에 따라, 한 쌍의 그랩(220)의 벌어진 상태는 해제될 수 있다.
상기 한 쌍의 그랩(220)은 그 힌지축에 설치되는 탄성 부재(230)의 탄성 복원력에 의하여 닫혀질 수 있다.
이때, 서로 닫혀지는 한 쌍의 그랩(220)은 해저 지형 표면에 존재하는 망간 단괴와 같은 시료를 긁어 모을 수 있다.
또한, 상기 긁어 모아지는 시료는 한 쌍의 그랩(220)을 연결하는 그물망(220a) 내부에 모아진다.
상기와 같은 동작에 의하여, 하나 또는 다수의 서브 시료 채취부(200) 각각은 해저 지형 표면에 당도하는 즉시, 해저 지형 표면에 존재하는 시료를 일정량 긁어 모아 보관할 수 있다.
도 5는 메인 시료 채취부에 의하여 시료가 채취되는 것을 보여준다.
한편, 본 발명에 따르는 메인 시료 채취 장치(100)는 해저 지형 표면에 당도하면, 중량체(1100) 자체의 하중에 의하여, 중량체 하단에 설치된 시료 박스(120)는 해저 지형 내부로 삽입될 수 있다.
본 발명에서는 시료 박스(120)의 하단 개구 테두리를 뾰족하게 형성함으로써, 해저 지형으로 용이하게 투입되도록 할 수 있다.
도 6은 메인 시료 채취부에 의하여 시료가 채취되어 상승되는 동작을 보여준다.
도 6을 참조 하면, 시료 박스(120)는 해저 지형 내부로 삽입된 상태를 이룬다.
이어, 와이어(W)는 권취 장치의 구동에 의하여 상방으로 다시 이동된다.
이때,중량체 상단에 설치되는 롤러(R)를 통하여 와이어(W)에 연결되는 회전 바는 중량체(110)에 형성되는 힌지축을 중심으로 상방으로 회전된다.
따라서, 회전 바(131)의 단부에 설치되는 개폐 부재(132)는 하방으로 회전된다.
상기 하방으로 회전되는 개폐 부재(132)는 시료 박스(120)의 하단 개구를 밀폐한다.
상기 시료 박스(120) 내부에는 일정량의 망간 단괴 및 퇴적물과 같은 시료가 수납되고, 상기 수납되는 시료는 개폐 부재(132)에 의하여 밀폐된다.
본 발명에 따르는 실시예는, 모선인 연구선 상으로 메인 시료 채취부 및 다수의 서브 시료 채취부로부터 시료를 동시에 획득할 수 있다.
본 발명에 따르는 실시예는, 자유 낙하식 시료 채취기인 서브 시료 채취부에 별도의 웨이트를 필요로 하지 않기 때문에, 구성상 용이하며, 메인 시료 채취부의 측부에 용이하게 부착할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따르는 메인 시료 채취부의 중량체는 단위 중량체들을 포함할 수도 있다.
해저 지형으로 투입되는 웨이트 역할을 하는 중량체를 다수의 단위 중량체로 구성함으로써, 요구되는 웨이트를 가변적으로 설계할 수 있도록 안내할 수 있다.
또 한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따르는 다수의 서브 시료 채취부는 메인 시료 채취부의 측부에서 탈착 가능할 수 있다.
즉, 서브 시료 채취부의 연장 프레임은 메인 시료 채취부의 지지 프레임에 볼트 및 너트와 같은 결합 수단을 통하여 탈착 가능할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 메인 시료 채취부를 중심으로 서브 시료 채취부의 개수를 가변적으로 조절할 수 있다.
또 한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명은 서브 시료 채취부와 메인 시료 채취부와의 간격을 효율적으로 조절할 수 있다.
상기 서브 시료 채취부의 연장 프레임을 다단의 파이프로 구성한다.
상기 다단의 파이프는 길이 조절이 가능하도록 다단 연장형으로 구성되고, 일정 위치에서 볼트로 위치가 고정되는 방식의 파이프이다.
따라서, 본 발명은 메인 시료 채취부 및 서브 시료 채취부의 시료 채취 위치를 연구 목적에 따라 선택적으로 조절할 수 있다.
또 한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따르는 상기 서브 시료 채취기에는 탈착 가능하고, 일정의 중량물이 저장되는 보조 중량체 저장부가 설치될 수 있다.
상기 보조 중량체 저장부는, 상기 트리거의 승강 동작과 연동되어 내부를 개폐하는 회전 개폐 도어를 구비할 수 있다.
상기 보조 중량체 저장부는 각 서브 시료 채취부에 선택적으로 구비될 수 있다. 즉, 탈착 가능하다. 상기 탈착 방식은 볼트 및 너트를 사용한 결합 방식일 수 있다.
따라서, 본 발명은 서브 시료 채취부를 메인 시료 채취부에서 탈거하는 경우, 독립적으로 해저에서 시료 채취가 가능한 조건으로 환원시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 실시예는, 해저의 동일 영역에서 자유 낙하식과 박스식을 동시에 사용하여 망간 단괴와 같은 시료를 동시에 채취할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는, 해저의 시료를 채취하는 경우에 자유 낙하식 또는 박스식을 동시에 또는 독립적으로 사용하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는, 해저에서의 시료를 채취 결과 측면에서, 자유 낙하식과 박스식의 단점을 서로 보완할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 해저의 동일 영역에서 해류변화 및 기상현황 등의 요인에 의한 시료 채취 지점의 오류 없이 정확 시료를 채취할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 자유 낙하식과 박스 타입을 복합적으로 사용함으로써, 시료 채취에 소모되는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 상호 채취된 시료의 비교를 통해 자유낙하식 시료채취장비의 채취효율을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 자유낙하식 시료채취기를 박스 타입 시료채취기의 양 측부에 2개를 부착하여 사용하므로 각 그랩에서 채취되는 시료의 양을 측정하여 오차범위를 줄일 수 있다.
본 발명은 해저의 동일 영역에서 자유 낙하식과 박스식을 동시에 사용하여 망간 단괴와 같은 시료를 동시에 채취할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 해저의 시료를 채취하는 경우에 자유 낙하식 또는 박스식을 동시에 또는 독립적으로 사용하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 해저에서의 시료를 채취 결과 측면에서, 자유 낙하식과 박스식의 단점을 서로 보완할 수 있는 효과를 갖는다.
<부호의 설명>
100 : 메인 시료 채취부 110 : 중량체
120 : 시료 박스 130 : 스프레드
140 : 지지 프레임 200 : 서브 시료 채취부
210 : 연장 프레임 220 : 그랩
230 : 탄성 부재 240 : 고정 부재
250 : 트리거 300 : 영상 취득부

Claims (8)

  1. 일정의 중량을 구비하여 해저에 침투되며, 상기 해저 지형 내부에 삽입되어 퇴적물을 포함하는 시료를 채취하는 메인 시료 채취부;
    상기 메인 시료 채취부의 측부에 배치되며, 상기 해저 지형에 도달함을 인지하여 상기 해저 지형 표면의 시료를 긁어 일정량 채취하는 하나 또는 다수의 서브 시료 채취부; 및
    상기 메인 시료 채취부에 설치되며, 상기 해저 지형의 영상을 취득하는 영상 취득부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합식 시료 채취 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 시료 채취부는,
    외력에 의하여 권취되는 와이어가 연결되는 중량체와,
    상기 중량체의 하단에 설치되고, 하방이 개구되며, 내부에 상기 망간 단괴 및 퇴적물이 일시 저장되는 시료 박스와,
    상기 중량체에 힌지 연결되며, 일단이 상기 와이어와 연결되고, 타단이 상기 시료 박스의 개구를 밀폐하는 스프레드와,
    상기 중량체를 지지하고, 하단이 상기 해저 지형에 안착되는 지지 프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 복합식 시료 채취 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 서브 시료 채취부는, 상기 메인 시료 채취부의 양측부에 배치되되,
    상기 지지 프레임의 측부로 연장되는 연장 프레임과,
    일단이 상기 연장 프레임에 힌지 연결되며, 단부가 서로 그물망으로 연결되고, 판 상으로 형성되는 한 쌍의 그랩;
    상기 한 쌍의 그랩이 서로 모아지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재와,
    상기 연장 프레임에 힌지 연결되고, 상기 각 그랩이 서로 벌어지도록 상기 그랩을 고정하는 고정 부재와,
    상기 연장 프레임에서 승강 가능하도록 직립 배치되며, 하단이 상기 해저 지형에 닿아 외력을 전달 받으면, 와이어를 사용하여 상기 고정 부재의 고정을 해제하는 트리거를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합식 시료 채취 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 고정 부재는, 상기 각 그랩 중 어느 하나의 둘레에 형성되는 고정홈에 끼워지는 고정 돌기를 구비하고,
    상기 트리거는, 상단에서 회전되는 롤러를 구비하고,
    상기 롤러는, 상기 고정 돌기와 와이어를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 복합식 시료 채취 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 서브 시료 채취기에는,
    탈착 가능하고, 일정의 중량물이 저장되는 보조 중량체 저장부가 설치되되,
    상기 보조 중량체 저장부는,
    상기 트리거의 승강 동작과 연동되어 내부를 개폐하는 회전 개폐 도어를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합식 시료 채취 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 연장 프레임은,
    상기 지지 프레임으로부터 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 복합식 시료 채취 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연장 프레임은 측방을 따라 길이 조절이 가능한 다단의 파이프인 것을 특징으로 하는 복합식 시료 채취 장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 중량체는,
    서로 다른 다수의 단위 중량체로 구성되며,
    상기 각 단위 중량체의 개수 조절을 통하여 중량이 조절되는 것을 특징으로 하는 복합식 시료 채취 장치.
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