一種水下運載器搭載深海沉積物取樣器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深海沉積物取樣裝置，尤其涉及載人或無人運載器搭載的一體深海沉積物取樣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]深海沉積物是海洋沉積作用形成的海底物質(zhì)，包含大量的地質(zhì)、生物信息，開展深海沉積物的類型與分布、搬運與動力過程、土工特性、微生物群落等調(diào)查研究，對于深海礦產(chǎn)資源環(huán)境評估和后期資源開采具有重要意義。傳統(tǒng)的沉積物獲取主要通過船舶地質(zhì)絞車釋放取樣裝置，在重力作用下觸底后，回收至海面，整個過程無法監(jiān)控且結(jié)構(gòu)笨重。通過搭載深海運載器進行海底采樣，能夠讓科學(xué)家通過高清鏡頭或觀察窗身臨其境地對取樣區(qū)域和數(shù)量進行選擇，提高樣品獲取效率。專利CN201010200316.7和CN200910155798.6都涉及沉積物取樣過程中的密封性和低擾動性，但未考慮不同水底沉積物類型差異和樣品到達水面后的無擾動性提取與保存。此外，深海取樣還需考慮從底部到海面過程中由于運載器運動和海水沖洗造成的樣品損失，以上兩種取樣器均無法滿足搭載運載器深海取樣要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種水下運載器深海沉積物取樣裝置，可以根據(jù)不同海底底質(zhì)的沉積物種類進行阻力調(diào)節(jié)，能夠在機械手的操作下無擾動地獲取科學(xué)家所需的沉積物底質(zhì)與表層水樣，在運載器返回水面過程中保持密封良好。到達甲板后，通過逐步拆解的方式，無擾動地抽取表層水樣，提取沉積物樣品；通過更換取樣管和底座的方式，滿足樣品無擾動封存要求。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種水下運載器搭載深海沉積物取樣器，包括:取樣裝置和存放裝置；所述取樣裝置主要包括取樣管部件和長度調(diào)節(jié)部件，取樣管部件與長度調(diào)節(jié)部件之間設(shè)置有阻力調(diào)節(jié)部件；所述取樣管裝置活動插入存放裝置內(nèi)，可以實現(xiàn)在海底一體無干擾取樣，同時保證樣品保存的完整性。
[0006]進一步的，所述長度調(diào)節(jié)部件包括導(dǎo)向螺桿，以及設(shè)置在導(dǎo)向螺桿上部的導(dǎo)向螺母，以及T型操作手柄，固定連接在導(dǎo)向螺母上方；以及與導(dǎo)向螺桿下方緊固連接的取樣端蓋，取樣端蓋上開有排水孔；通過長度調(diào)節(jié)和阻力調(diào)節(jié)部件使該取樣器能夠適用于不同水下運載器和不同深海沉積物底質(zhì)。
[0007]進一步的，取樣管部件采用無底蓋的取樣管，通過螺栓與取樣端蓋固定連接。
[0008]進一步的，在所述的取樣端蓋上方設(shè)置有阻力調(diào)節(jié)部件，包括止動塊，固定于取樣端蓋上方，止動塊與取樣端蓋之間設(shè)置有橡膠墊片；
[0009]以及止動螺母，固定于導(dǎo)向螺母與導(dǎo)向螺桿之間；
[0010]以及阻力調(diào)節(jié)彈簧，穿在導(dǎo)向螺桿上，在止動塊和止動螺母之間；阻力調(diào)節(jié)部件為單向閥，將取樣管與外界隔離，在水下作業(yè)時既能高效獲取深海沉積物底質(zhì)，又能有效保存表層水樣，且不會破壞沉積物分布空間。
[0011]進一步的，所述存放裝置包括通過螺紋結(jié)構(gòu)連接的存放筒體和底座；存放筒體下部設(shè)有可拆卸底座，可保持取樣管脫離存放管部件前始終處于豎直狀態(tài)，避免了樣品提取和保存處理時對取樣管內(nèi)沉積物的擾動；以及導(dǎo)向端蓋通過固定螺釘固定于存放筒體上部；以及密封橡膠塊通過底部螺栓固定于底座上部；底座上部設(shè)有密封橡膠塊，運載器由海底上浮至水面過程中，取樣管與密封橡膠塊能夠始終緊密接觸，保證樣品密封儲存良好。
[0012]進一步的，存放筒體靠近底部開有排水孔；底座上設(shè)有固定孔。
[0013]進一步的，所述導(dǎo)向端蓋表面涂以鮮艷顏色，增加了機械手操作者取樣結(jié)束后保存取樣管時的位置感。
[0014]有益效果
[0015]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、拆裝方便；操作手柄的長度能夠靈活調(diào)整，適應(yīng)不同地質(zhì)地形；操作阻力可以根據(jù)不同沉積物底質(zhì)進行調(diào)整，采樣效率高；取樣完成后在提取或保存樣品前，能使取樣管始終處于垂直位置且密封良好，保證了表層水樣與沉積物樣品的無擾動狀態(tài)，提高樣品有效性；取樣管內(nèi)徑和長度可隨時更換，互換性高。
[0016]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)可靠性高、搭載條件靈活，通過阻力可調(diào)的單向閥結(jié)構(gòu)能夠在不同海底底質(zhì)獲取到高質(zhì)量的深海沉積物樣品與水樣；采用透明度高的PC材料，使操作人員能夠直觀地對樣品進行初步評估；采用分段裝配方式，實現(xiàn)了沉積物樣品無擾動提取與保存；適用于水下有纜潛水器、載人潛水器等搭載作業(yè)。
【附圖說明】
[0017]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。
[0018]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的取樣管整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的存放部件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中，1-取樣端蓋；2_螺釘；3_取樣管；4_導(dǎo)向螺桿；5_橡Jj父墊片；6_止動塊；7-阻力調(diào)節(jié)彈黃；8_止動螺母；9_T型操作手柄；10_導(dǎo)向螺母；11-導(dǎo)向端蓋；12_固定螺釘；13_存放筒體；14_底座；15_底部螺栓；16_密封橡膠塊。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
[0023]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明的水下運載器搭載深海沉積物取樣裝置，包括長度調(diào)節(jié)部件、阻力調(diào)節(jié)部件、取樣管部件和存放管部件共同組成沉積物取樣管。
[0024]取樣前準(zhǔn)備工作:將取樣端蓋I安裝至取樣管3上部，導(dǎo)向螺桿4安裝至取樣端蓋I上部，沿取樣端蓋I依次安裝橡膠墊片5、止動塊6、阻力調(diào)節(jié)彈簧7、止動螺母8，并根據(jù)作業(yè)海區(qū)底質(zhì)沉積物情況調(diào)整止動螺母8與止動塊6間的距離，達到阻力調(diào)整的作用。將導(dǎo)向螺母10安裝在導(dǎo)向螺桿4上部，T型操作手柄9安裝在導(dǎo)向螺母10上方，根據(jù)運載器采樣籃高度及機械手高度調(diào)整T型手柄9與導(dǎo)向螺母10之間的距離。導(dǎo)向端蓋11安裝于存放筒體13上部，并用黑色記號筆將導(dǎo)向口涂黑，便于水下操作者放置取樣管，密封橡膠塊16通過底部螺栓15與底座14固定后，將底座14旋鈕在存放筒體13下部。調(diào)整好的取樣管3整體放置在存放筒體內(nèi)，整體安裝至運載器采樣籃，通過取樣端蓋I上方的孔給取樣管內(nèi)注入部分淡水。
[0025]取樣過程:運載器到達海底后，通過機械手抓住T型手柄9，將取樣管3插入沉積物層，在壓力的作用下，取樣端蓋I頂部的阻力調(diào)節(jié)彈簧7受到壓縮，海水沿取樣端蓋I頂部的排水孔排出，實現(xiàn)沉積物存入取樣管3。
[0026]采樣完畢后，在機械手提起T型手柄9的瞬間，在阻力調(diào)節(jié)彈簧7的作用下，止動塊6與橡膠墊片5迅速落下，關(guān)閉取樣端蓋I頂部多孔結(jié)構(gòu)，并在取樣管7頂部形成一定負壓，保證沉積物吸附在取樣管3內(nèi)部不會掉落。操作機械手將取樣管整體沿導(dǎo)向口插入存放筒體13，取樣管3在重力作用下與留有楔形接口的密封橡膠塊16緊密接觸，實現(xiàn)密封，取樣結(jié)束。
[0027]運載器工作結(jié)束，該沉積物取樣裝置返回甲板后，依次拆除T型手柄9、導(dǎo)向螺母10、止動螺母8、阻力調(diào)整螺母7、止動塊6、橡膠墊片5，此時能夠通過針管能夠從取樣端蓋I開設(shè)的孔中抽取沉積物上方表層水樣。水樣保存后，拆除螺釘2，將取樣端蓋I從取樣管3上方移除，拆除固定螺釘12，將導(dǎo)向端蓋11從存放筒體13上方移除，通過固定孔將底座14固定，將存放筒體13沿螺紋結(jié)構(gòu)從底座14上旋出，得到取樣管3、密封橡膠塊16、底座14一體的沉積物樣品。至此，沉積物樣品從海底完成取樣至樣品直接處理，始終保持垂直取樣狀態(tài)，密封良好，操作者可以根據(jù)需求進行無擾動提取或整體保存。
[0028]上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種水下運載器搭載深海沉積物取樣器，其特征在于包括:取樣裝置和存放裝置；所述取樣裝置主要包括取樣管部件和長度調(diào)節(jié)部件，取樣管部件與長度調(diào)節(jié)部件之間設(shè)置有阻力調(diào)節(jié)部件；所述取樣管裝置活動插入存放裝置內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種水下運載器搭載深海沉積物取樣器，其特征在于，所述長度調(diào)節(jié)部件包括導(dǎo)向螺桿(4)，以及設(shè)置在導(dǎo)向螺桿⑷上部的導(dǎo)向螺母(10)，以及T型操作手柄(9)，固定連接在導(dǎo)向螺母(10)上方；以及與導(dǎo)向螺桿(4)下方緊固連接的取樣端蓋(I)，取樣端蓋(I)上開有排水孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種水下運載器搭載深海沉積物取樣器，其特征在于，取樣管部件采用無底蓋的取樣管(3)，通過螺栓與取樣端蓋(I)固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種水下運載器搭載深海沉積物取樣器，其特征在于，在所述的取樣端蓋(I)上方設(shè)置有阻力調(diào)節(jié)部件，包括止動塊(6)，固定于取樣端蓋(I)上方，止動塊(6)與取樣端蓋(I)之間設(shè)置有 橡膠墊片(5)； 以及止動螺母(8)，固定于導(dǎo)向螺母(10)與導(dǎo)向螺桿(4)之間； 以及阻力調(diào)節(jié)彈簧(7)，穿在導(dǎo)向螺桿(4)上，在止動塊(6)和止動螺母(8)之間。5.按照權(quán)利要求1所述的水下運載器搭載式深海沉積物取樣器，其特征在于，所述存放裝置包括通過螺紋結(jié)構(gòu)連接的存放筒體(13)和底座(14)； 以及導(dǎo)向端蓋(11)通過固定螺釘(12)固定于存放筒體(13)上部； 以及密封橡膠塊(16)通過底部螺栓(15)固定于底座(14)上部。6.按照權(quán)利要求5所述的水下運載器搭載深海沉積物取樣器，其特征在于，存放筒體(13)靠近底部開有排水孔；底座(14)上設(shè)有固定孔。7.按照權(quán)利要求5所述的水下運載器搭載深海沉積物取樣器，其特征在于，所述導(dǎo)向端蓋(11)表面涂以鮮艷顏色。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水下運載器搭載深海沉積物取樣器，包括：取樣裝置和存放裝置；所述取樣裝置主要包括取樣管部件和長度調(diào)節(jié)部件，取樣管部件與長度調(diào)節(jié)部件之間設(shè)置有阻力調(diào)節(jié)部件；所述取樣管裝置活動插入存放裝置內(nèi)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)可靠性高、搭載條件靈活，通過阻力可調(diào)的單向閥結(jié)構(gòu)能夠在不同海底底質(zhì)獲取到高質(zhì)量的深海沉積物樣品與水樣；采用透明度高的PC材料，使操作人員能夠直觀地對樣品進行初步評估；采用分段裝配方式，實現(xiàn)了沉積物樣品無擾動提取與保存；適用于水下有纜潛水器、載人潛水器等搭載作業(yè)。
【IPC分類】G01N1/02
【公開號】CN105181376
【申請?zhí)枴緾N201510594966
【發(fā)明人】李德威, 楊磊, 楊雷, 任玉剛, 劉慶亮
【申請人】國家深?；毓芾碇行?br>【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月18日