海洋调查取样器及其取样方法

摘要

海洋调查取样器，其特征在于：包括主框，所述主框外壁四周均布安装有取水器，主齿轮安装在主框的顶部，所述主齿轮上安装有摆动臂，压轮连接在摆动臂顶部，所述主齿轮侧边啮合有电机一带动旋转的副齿轮，所述主框内侧安装有取泥装置；与现有技术相比，本发明的优点在于：1、在液压对取土器进行加压使其下压取土的时候，整个装置海底的底面固定牢固，可确保取样成功；2、除了进行取土样之外，还能再进行取水样，功能得到增加；3、取土器的挡泥板工作稳定，通过弹簧自动回弹，挡住取土器。

说明书

技术领域

本发明属于海洋环境工程领域，特别涉及一种海洋调查取样器及其取样方法。

背景技术

地球上连成一片的海和洋的总水域，包括海水、溶解和悬浮于水中的物质、海底沉 积物，以及生活于海洋中的生物。因此海洋环境是一个非常复杂的系统。人类并不生活在海 洋上，但海洋却是人类消费和生产所不可缺少的物质和能量的源泉。随着科学和技术的发 展，人类开发海洋资源的规模越来越大，对海洋的依赖程度越来越高，同时海洋对人类的影 响也日益增大。随着人类开发海洋资源的规模日益扩大，海洋已受到人类活动的影响和污 染。

海底表层沉积物的物理性质参数，如沉积物天然含水量及天然密度，对于海底管 道、电缆等直接坐落于海底表层的工程构筑物的设计和施工是不可缺少的重要参数。

目前这些沉积物的物理性能指标通常通过以下方式获得：1、锚式沉积物土壤采集 装置，通过利用抛锚的形式将采集装置落入海洋底部，在启动拖船将海底沉积土壤拉入装 置内部，再取上岸运送到实验室进行测试，但是这种方法极易产生失水扰动，造成室内测试 结果和实际结果出现偏差；2、采用原位测试，将高精度原位测试仪器直接打入沉积土内部， 直接进行测试，但是这种方法测量的沉积土壤参数很少，且仪器费用很高，对仪器的操作要 求也很高。

如专利公告号CN203452779U公开了一种液压式海底沉积土壤采集装置，包括保护 架主体，吊钩和钢丝绳，所述吊钩设置在保护架主体顶部，钢丝绳连接在吊钩上面，其特征 是，所述保护架主体整体呈圆柱状，四周焊接有用于来保护保护架主体内部器材的圆钢，所 述液压缸设有分为第一压油室和第二压油室，第一压油室和第二压油室中间隔有活塞，液 压缸下方利用螺丝一密封连接有取土器。本实用新型具有结构简单，价格低廉，操作方面等 优点，具有广阔的市场前景。

又如CN203669088U公开了一种带有可升降淤泥梭的淤泥收集箱，属于城市窨井淤 泥清理设备技术领域。技术方案是：淤泥梭(7)设在淤泥梭运动架(11)内，且与淤泥梭运动 架(11)滑动连接，淤泥梭运动架(11)内还设有与淤泥梭(7)相配合的淤泥梭盖板(9)，淤泥 梭运动架(11)上端与淤泥收集箱(1)上端铰接，淤泥梭运动架(11)下端通过淤泥梭转动油 缸(5)与淤泥收集箱(1)下端铰接，倾倒油缸(2)设在淤泥收集箱(1)内，一端与淤泥收集箱 (1)箱体铰接，另一端与淤泥收集箱底板(4)铰接。通过淤泥梭在淤泥梭运动架内的运动，可 使清淤过程高效，通过淤泥梭运动架的转动，扩大窨井内部的作业范围。

专利公开号CN203452779U和本申请的技术领域相同，解决的技术问题相同，公开 的技术特征最多，可作为本申请最接近的现有技术，但其具有的缺点如下：1、在液压对取土 器进行加压使其下压取土的时候，由于整个装置并没有和海底的底面固定牢固，往往取土 器插入泥土中会将整个装置撑起，这样会导致取得的土样很少或者取样失败；2、功能单一， 只能进行取土，不能再进行取水样；3、取土器的挡泥板工作不稳定，在取土器取土完成后挡 土片受到淤泥黏在上面而不能准确下落，如果取土器内的土样不密实，往往会在回收过程 中土样会从取土器内脱离，导致取样失败。因此，提供一种性能可靠的取样器使目前急需解 决的问题。

发明内容

本发明提供一种性能可靠的取样器来解决现有取样器的不足。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

海洋调查取样器，其特征在于：包括主框，所述主框外壁四周均布安装有取水器，主齿 轮安装在主框的顶部，所述主齿轮上安装有摆动臂，压轮连接在摆动臂顶部，所述主齿轮侧 边啮合有电机一带动旋转的副齿轮，所述主框内侧安装有取泥装置；

所述取水器包括外壳，底盖安装在外壳的底端面，所述外壳内安装有弹簧一，放水活塞 安装弹簧一顶部并凸出到外壳的外部，所述弹簧一内放置有取样杯；

所述取泥装置包括外罩，所述外罩的内壁面布设有螺旋槽道；取泥罐布设在外罩内，其 外壁设有在螺旋槽道运动的导轨球，取泥罐顶部安装有轴承，所述外罩上方安装有液压活 塞杆，所述液压活塞杆顶端与轴承连接；所述液压活塞杆连接有油压管穿过主框与外部液 压控制装置连接。

优先地，所述取泥罐与轴承的外环焊接固定，液压活塞杆与轴承的内环焊接固定。

优先地，所述外罩底端面设有活动挡板，所述活动挡板与外罩外侧边采用铰接连 接。所述活动挡板外侧边还设有弹簧二与连接外罩的加长条连接。

优先地，所述主框四角还安装有底座，所述底座上还安装有电机二带动的钻头。

优先地，所述主框内侧还安装有红外线摄像头。

基于上述装置，本发明还提供了一种海洋调查取样器进行深海取样方法，其特征 在于，包括如下步骤：

1）确定土样取样点和水体取样的间隔深度，通过起吊设备下放海洋调查取样器进入各 取样水层；

2）到达取样水层后，通过电机带动副齿轮旋转带动主齿轮旋转使摆动臂运动使压轮对 放水活塞进行顺次下压，使外壳内侧出现间隙，此时该水层深度的水样顺着间隙流入取样 杯内；

3）通过红外线摄像头进行成像使海洋调查取样器在着路之前进行最后的水层取水，取 水作业完成，取样器着路；

4）通过电缆信号线控制电机二正转，使钻头打入淤泥内；

5）控制液压控制装置对油压管进行加压使液压活塞杆下压，由于取泥罐外部设有导轨 球，取泥罐在液压活塞杆伸长下压作用下顺着螺旋槽道旋转下压顶开活动挡板打入海底淤 泥内切取土样；

6）取样之后再次控制液压控制装置对油压管进行加压使液压活塞杆收缩回位，带动取 泥罐收回外罩内，取土作业完成；

7）再次通过电缆信号线控制电机二反转，使钻头在淤泥内反转，同时通过起吊设备拉 动海洋调查取样器上浮；

8）将海洋调查取样器起吊到船上，取出土样和水样，进行仪器清洗，取样作业完成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、在液压对取土器进行加压使其下压取土 的时候，整个装置海底的底面固定牢固，可确保取样成功；2、除了进行取土样之外，还能再 进行取水样作业，功能得到增加；3、取土器的挡泥板工作稳定，通过弹簧自动回弹，挡住取 土器；4、可视化取样可以强化对海底情况的了解，更加直观化的帮助确定与海底的距离，客 服了其它方法最底层水质样品容易被取样器搅起的泥沙污染的问题。

附图说明

图1是本发明海洋调查取样器的结构示意图；

图2是本发明海洋调查取样器的仰视结构示意图；

图3是本发明取泥装置的结构示意图；

图4是本发明取泥装置的内部结构示意图；

图5是本发明取水器的内部结构示意图；

图6是图4的进一步细化结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

如图所示，海洋调查取样器，包括主框7，所述主框7外壁四周均布安装有取水器1， 主齿轮5安装在主框7的顶部，所述主齿轮5上安装有摆动臂3，压轮2连接在摆动臂3顶部，所 述主齿轮5侧边啮合有电机一带动旋转的副齿轮6，所述主框7内侧安装有取泥装置24。

取水器1包括外壳101，底盖105安装在外壳101的底端面，所述外壳101内安装有弹 簧一104，放水活塞103安装弹簧一104顶部并凸出到外壳101的外部，所述弹簧一104内放置 有取样杯106。

在进行取水作业时，放水活塞103通过弹簧一104顶住使外壳101处于密封状态，主 齿轮5被副齿轮6带动可做360度旋转对放水活塞103进行顺次加压，使放水活塞103下压漏 出缺口，使水流入取样杯106内。

取泥装置24包括外罩11，所述外罩11的内壁面布设有螺旋槽道17；取泥罐16布设 在外罩11内，其外壁设有在螺旋槽道17运动的导轨球19，取泥罐16顶部安装有轴承18，所述 外罩11上方安装有液压活塞杆20，所述液压活塞杆20顶端与轴承18连接；其中：取泥罐16与 轴承18的外环焊接固定，液压活塞杆20与轴承18的内环焊接固定，采用这种设计在液压活 塞杆20下压的时候，液压活塞杆20连接的是轴承18内环，因此不会转动，而取泥罐16与轴承 18的外环焊接固定，这样受到压力之后会顺着螺旋槽道17旋转打入淤泥内取样，这样打入 的速度快。液压活塞杆20连接有油压管4穿过主框7与外部液压控制装置连接。

液压控制装置对油压管4控制进行加压使液压活塞杆20进行伸缩，使取泥罐16进 行取样作业。外罩11底端面设有活动挡板13，所述活动挡板13与外罩11外侧边采用铰接连 接。所述活动挡板13外侧边还设有弹簧二15与连接外罩11的加长条连接。取泥罐16中心设 有中心柱161，收泥槽162均布布设在中心柱161上，采用此种设计，在取泥罐16完成取泥退 回原位的时候，土样被截留在收泥槽162内不会掉落。在取样完成后，为了防止淤泥土样掉 落，活动挡板13将取泥罐16挡住，确保取样成功。

主框7四角还安装有底座10，所述底座10上还安装有电机二8带动的钻头9。在进行 取样时，为了防止取泥罐16取样时候将整个装置撑起，在进行取样之前，利用电机二8带动 钻头9进行下钻，使装置在取样的时候稳定。为了防止最深层的水体被取样器着路时掀起的 污泥所污染，主框7内侧还安装有红外线摄像头25，用来进行成像，使操作人员可以在着路 之前停止进行下降，并进行取水，确保取得的水样不被污染。

基于上述装置，本发明还提供了一种海洋调查取样器进行深海取样方法，其特征 在于，包括如下步骤：

1）确定土样取样点和水体取样的间隔深度，通过起吊设备下放海洋调查取样器进入各 取样水层；

2）到达取样水层后，通过电机带动副齿轮6旋转带动主齿轮5旋转使摆动臂3运动使压 轮2对放水活塞103进行顺次下压，使外壳101内侧出现间隙，此时该水层深度的水样顺着间 隙流入取样杯106内；

3）通过红外线摄像头25进行成像使海洋调查取样器在着路之前进行最后的水层取水， 取水作业完成，取样器着路；

4）通过电缆信号线控制电机二8正转，使钻头9打入淤泥内；

5）控制液压控制装置对油压管4进行加压使液压活塞杆20下压，由于取泥罐16外部设 有导轨球19，取泥罐16在液压活塞杆20伸长下压作用下顺着螺旋槽道17旋转下压顶开活动 挡板13打入海底淤泥内切取土样；

6）取样之后再次控制液压控制装置对油压管4进行加压使液压活塞杆20收缩回位，带 动取泥罐16收回外罩11内，取土作业完成；

7）再次通过电缆信号线控制电机二8反转，使钻头9在淤泥内反转，同时通过起吊设备 拉动海洋调查取样器上浮；

8）将海洋调查取样器起吊到船上，取出土样和水样，进行仪器清洗，取样作业完成。