一种海洋污损生物取样结构及其取样方法与流程

1.本发明涉及海洋淤泥清理技术领域，具体涉及一种海洋污损生物取样结构。


背景技术：

2.海洋污损生物也称海洋附着生物，是附着丛生在水下人工设施表面并导致其损坏或产生不良影响的动物、植物和微生物的总称。污损生物对海洋设施或构筑物的危害主要体现在以下两个方面：一是造成海洋结构物的防护涂层破坏和基底材料的腐蚀，影响设施的正常使用；二是危害管道系统，影响设备正常工作。
3.海洋污损生物种类繁多，包括细菌、藻类以及自原生动物至脊椎动物的多种门类生物。船舶底部长期处于海水中，特别是停靠时间较长的船舶，船底会附着大量的海生物，对船体表面及船舶阻力均有很大的影响。为了减少污损生物的附着或使其不能生长繁殖，形成了机械法、物理法、化学法等多种防除方法，在采取防除方法之前，需要对污损生物进行取样研究。现有的取样方法通常是潜水员潜入水下人工取样，费时费力，同时为了保证研究的充分性，需要扩大取样范围，多点取样，获取污损生物的分布情况，从而造成人工取样的工作强度和难度大大增加。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种海洋污损生物取样结构，包括支撑座，安装在支撑座上且用于升降的辅助装置，安装在辅助装置上且用于调节取样面积的伸展装置，安装在伸展装置上且用于收集船底样品的采样装置，其特征在于：
5.所述辅助装置包括安装在支撑座一侧且沿y方向分布的第一固定座、第二固定座，两端通过滚动轴承转动安装在第一固定座、第二固定座上的主轴，安装在第一固定座上且输出轴与主轴连接的辅助电机，安装在第一固定座上的第一升降组件，安装在第二固定座上且与第一升降组件关于主轴前后对称的第二升降组件；
6.所述伸展装置包括两端分别安装在第一固定座、第二固定座上的支撑板，安装在支撑板上且沿y方向分布的多个伸展组件。
7.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，所述支撑座底部转动安装有多个万向轮，安装在支撑座底部的且沿y方向分布的多个支撑气缸，安装在支撑气缸上的真空吸盘。
8.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，所述第一升降组件安装在主轴上的滚轮a，安装在第一固定座上的支撑柱，移动地安装在支撑柱上且位于支撑柱远离主轴一侧的主升降柱，移动地安装在主升降柱上且位于主升降柱远离支撑柱一侧的副升降柱，转动安装在支撑柱上顶部的滚轮b，安装在支撑柱底部的固定块a，转动安装在主升降柱顶部的滚轮c，安装在主升降柱底部的固定块b，安装在副升降柱下部的固定块c，一端安装在滚轮a上且另一端穿过滚轮b、安装在固定块b上的主钢丝绳，主钢丝绳在滚轮a上缠绕多圈，一端安装在固定块a上且另一端穿过滚轮c、安装在固定块c上的副钢丝绳。
9.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，所述支撑柱、主升降柱、副升降柱的宽度均为l1，滚轮a与滚轮b之间的距离为l1，固定块b与固定块c之间的距离为l1，固定块a与固定块b之间的距离为l2，固定块a与固定块c之间的距离为l3，l2＝(l3
‑
l1)/2；
10.所述滚轮a、滚轮b、滚轮c完全相同。
11.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，所述支撑柱上安装滑轨a，主升降柱安装在滑轨a上；主升降柱上安装有滑轨b，副升降柱安装在滑轨b上。
12.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，所述伸展组件包括呈正六边形分布的六根立柱，相邻两根立柱之间通过第一伸缩件、第二伸缩件连接，第一伸缩件位于第二伸缩件上方，立柱上移动地安装有平移环；
13.第一伸缩件包括两端相互铰接且呈“x”形分布的转杆a与转杆b，转杆a 远离转杆b的一端与距离最近的立柱铰接，转杆b远离转杆a的一端与距离最近的立柱铰接；
14.第二伸缩件包括中间位置处铰接且关于铰接点对称、呈“x形”分布的转杆 c与转杆d，转杆c上端与距离最近的平移环铰接且另一端与距离最近的立柱铰接，转杆d上端与距离最近的平移环铰接且另一端与距离最近的立柱铰接。
15.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，位于最右端的立柱上设有一对通槽，平移环内圆柱面上安装有一对与通槽相互配合的插块，插块插入通槽内；
16.位于最右端的立柱安装在支撑板上，位于最右端的立柱底部安装有伸展气缸，伸展气缸的伸缩杆穿入立柱内且与插块连接。
17.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，所述采样装置安装在除最右端以外的立柱顶部；
18.采样装置包括安装在立柱顶部的固定板，安装在固定板上且围绕固定板中心轴线环形阵列的多个采样件，安装在固定板上且围绕固定板中心轴线环形阵列的多个采样瓶，一端与采样件连通且另一端与采样瓶连通的采样管，安装在采样管上的真空泵，安装在采样管上的阀门。
19.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，所述采样件包括安装在固定板上的第一电动推杆，安装在第一电动推杆伸缩杆上的采样筒，安装在采样筒底部且位于采样筒内的第二电动推杆，移动地安装在采样筒内且底部与第二电动推杆伸缩杆连接的平移板，安装在平移板上的采样电机，安装在采样电机输出轴上的采样刀。
20.本发明公开的一种优选的海洋污损生物取样结构，其特征在于，所述采样筒内安装有一对滑柱，平移板上设有与滑柱相互配合的滑槽，滑柱插入滑槽内。
21.本发明具有有益效果：本发明克服了现有技术的不足，提供了一种海洋污损生物取样结构，该结构解决了现有船底污损生物取样费时费力、多点取样工作强度大的问题。
附图说明
22.图1为本发明主视图；
23.图2为本发明俯视图；
24.图3为本发明支撑座结构示意图；
25.图4为本发明第一升降组件主视图；
26.图5为本发明第一升降组件俯视图；
27.图6为本发明伸展组件俯视图；
28.图7为本发明伸展组件主视图；
29.图8为本发明伸展气缸与插块连接示意图；
30.图9为本发明采样件主视方向剖视图；
31.图10为本发明采样装置俯视图；
32.图11为本发明正六边形取样区示意图。
33.图中标记如下：
34.100
‑
支撑座，101
‑
万向轮，102
‑
支撑气缸，103
‑
真空吸盘。
35.200
‑
辅助装置，201
‑
第一固定座，202
‑
第二固定座，203
‑
主轴，204
‑
辅助电机，205
‑
第一升降组件，206
‑
第二升降组件，207
‑
滚轮a，208
‑
支撑柱，209
‑
主升降柱，210
‑
副升降柱，211
‑
滚轮b，212
‑
固定块a，213
‑
滚轮c，214
‑
固定块b， 215
‑
固定块c，216
‑
主钢丝绳，217
‑
副钢丝绳。
36.300
‑
伸展装置，303
‑
支撑板，304
‑
伸展组件，305
‑
立柱，306
‑
第一伸缩件， 307
‑
第二伸缩件，308
‑
平移环，309
‑
转杆a，310
‑
转杆b，311
‑
转杆c，312
‑
转杆 d，313
‑
通槽，314
‑
插块，315
‑
伸展气缸。
37.400
‑
采样装置，401
‑
固定板，402
‑
采样件，403
‑
采样瓶，404
‑
采样管，405
‑ꢀ
真空泵，406
‑
阀门，407
‑
第一电动推杆，408
‑
采样筒，409
‑
第二电动推杆，410
‑ꢀ
平移板，411
‑
采样电机，412
‑
采样刀。
38.500
‑
船舶。
具体实施方式
39.下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。
40.如图1、图2所示，一种海洋污损生物取样结构，包括支撑座100，安装在支撑座100上且用于升降的辅助装置200，安装在辅助装置200上且用于调节取样面积的伸展装置300，安装在伸展装置300上且用于收集船底样品的采样装置 400。
41.如图3所示，支撑座100底部转动安装有多个万向轮101，安装在支撑座100底部的且沿y方向分布的多个支撑气缸102，安装在支撑气缸102上的真空吸盘103。
42.通过万向轮101移动取样结构，使取样结构可以对船舶500整个长度方向进行采样；同时利用支撑气缸102带动真空吸盘103与船舶500地面抵接，真空吸盘103吸附船舶500地面，保证取样结构取样过程中的稳定性，避免倾覆。
43.辅助装置200包括安装在支撑座100一侧且沿y方向分布的第一固定座201、第二固定座202，两端通过滚动轴承转动安装在第一固定座201、第二固定座202 上的主轴203，安装在第一固定座201上且输出轴与主轴203连接的辅助电机 204，安装在第一固定座201上的第一升降组件205，安装在第二固定座202上且与第一升降组件205关于主轴203前后对称的第二升降组件206；
44.如图4、图5所示，第一升降组件205安装在主轴203上的滚轮a207，安装在第一固定座201上的支撑柱208，支撑柱208上安装滑轨a，安装在滑轨a 上且位于支撑柱208远离主轴
203一侧的主升降柱209，主升降柱209上安装有滑轨b，安装在滑轨b上且位于主升降柱209远离支撑柱208一侧的副升降柱 210，转动安装在支撑柱208上顶部的滚轮b211，安装在支撑柱208底部的固定块a212，转动安装在主升降柱209顶部的滚轮c213，安装在主升降柱209底部的固定块b214，安装在副升降柱210下部的固定块c215，一端安装在滚轮a207 上且另一端穿过滚轮b211、安装在固定块b214上的主钢丝绳216，主钢丝绳216 在滚轮a207上缠绕多圈，一端安装在固定块a212上且另一端穿过滚轮c213、安装在固定块c215上的副钢丝绳217。整个过程中的主钢丝绳216与副钢丝绳 217均处于绷紧状态。
45.支撑柱208、主升降柱209、副升降柱210的宽度均为l1，滚轮a207与滚轮b211之间的距离为l1，固定块b214与固定块c215之间的距离为l1，固定块a212与固定块b214之间的距离为l2，固定块a212与固定块c215之间的距离为l3，l2＝l3
‑
l1/2；滚轮a207、滚轮b211、滚轮c213完全相同。
46.通过辅助装置200带动采样装置400向水下运动，为船底污损生物的取样做好准备通过辅助电机204带动滚轮a207转动，主钢丝绳216变长，主升降柱 209向水下运动，随着主升降柱209的运动，带动副钢丝绳217运动，由于副钢丝绳217的长度不变，使副升降柱210向水下运动，从而使采样装置400位于船舶500底部。
47.伸展装置300包括两端分别安装在第一固定座201、第二固定座202上的支撑板303，安装在支撑板303上且沿y方向分布的多个伸展组件304。
48.如图6、图7所示，伸展组件304包括呈正六边形分布的六根立柱305，相邻两根立柱305之间通过第一伸缩件306、第二伸缩件307连接，第一伸缩件 306位于第二伸缩件307上方，立柱305上移动地安装有平移环308；
49.第一伸缩件306包括两端相互铰接且呈“x”形分布的转杆a309与转杆b310，转杆a309远离转杆b310的一端与距离最近的立柱305铰接，转杆b310远离转杆a309的一端与距离最近的立柱305铰接；
50.第二伸缩件307包括中间位置处铰接且关于铰接点对称、呈“x形”分布的转杆c311与转杆d312，转杆c311上端与距离最近的平移环308铰接且另一端与距离最近的立柱305铰接，转杆d312上端与距离最近的平移环308铰接且另一端与距离最近的立柱305铰接。
51.位于最右端的立柱305上设有一对通槽313，平移环308内圆柱面上安装有一对与通槽313相互配合的插块314，插块314插入通槽313内；其余立柱305 均与平移环308形状配合。
52.如图8所示，位于最右端的立柱305安装在支撑板303上，位于最右端的立柱305底部安装有伸展气缸315，伸展气缸315的伸缩杆穿入立柱305内且与插块314连接。
53.通过伸展装置300实现多点、多范围采样，保证了研究的充分性，充分扩大了取样范围。通过伸展气缸315为伸展组件304提供动力，伸缩气缸伸缩杆的伸缩带动位于最右端的平移环308上下运动，第一伸缩件306、第二伸缩件 307与相邻立柱305之间形成平行四边形结构平稳传递运动，从而使其他平移环 308上下运动，第一伸缩件306、第二伸缩件307发生变形，伸缩组件展开或缩小。
54.如图11所示，当需要取样时，伸缩气缸带动位于最右端的平移环308向下运动，第一伸缩件306、第二伸缩件307与相邻立柱305之间形成平行四边形结构平稳传递运动，第一伸缩件306、第二伸缩件307展开，六边形的边长逐渐变长；在实际使用中，以位于最右端的
立柱305为定点，正六边形的边长不断变大，根据需要形成多组正六边形取样区，采样范围大大增加，在宽度上覆盖船底。
55.采样装置400安装在除最右端以外的立柱305顶部；
56.如图9、图10所示，采样装置400包括安装在立柱305顶部的固定板401，安装在固定板401上且围绕固定板401中心轴线环形阵列的多个采样件402，安装在固定板401上且围绕固定板401中心轴线环形阵列的多个采样瓶403，一端与采样件402连通且另一端与采样瓶403连通的采样管404，安装在采样管404 上的真空泵405，安装在采样管404上的阀门406。
57.通过采样装置400完成采样工作，多个采样件402配合多组正六边形取样区工作，每个采样点的样本独立使用一组采样件402进行采样，避免不同采样点之间的样本相互混合发生干扰。通过真空泵405将采样瓶403内采集好的样本转移到采样瓶403内。
58.采样件402包括安装在固定板401上的第一电动推杆407，安装在第一电动推杆407伸缩杆上的采样筒408，安装在采样筒408底部且位于采样筒408内的第二电动推杆409，移动地安装在采样筒408内且底部与第二电动推杆409伸缩杆连接的平移板410，平移板410上设有多个通孔，安装在平移板410上的采样电机411，安装在采样电机411输出轴上的采样刀412。
59.采样筒408内安装有一对滑柱，平移板410上设有与滑柱相互配合的滑槽，滑柱插入滑槽内。
60.通过第一电动推杆407带动采样筒408与船底抵接，第二电动推杆409带动采样刀412与船底样本抵接，采样电机411带动采样刀412转动将样本刮下。
61.本技术的控制系统采用性能稳定的可编程数控系统plc作为控制系统。控制系统实现辅助装置200、伸展装置300、采样装置400等的自动控制，并根据实际情况与设置：辅助电机204的转速与转动圈数，伸展气缸315带动平移环308 每次移动的距离，第一电动推杆407带动采样筒408每次移动的距离，第二电动推杆409带动平移板410每次移动的距离等参数。控制系统具有示校功能、断点记忆功能、断弧保护功能。
62.本发明的工作方法如下：
63.s1：启动支撑气缸102，真空吸盘103下降，真空吸盘103吸附船舶500地面；
64.s2：启动辅助装置200，主升降柱209、副升降柱210下降，带动伸展装置 300下降到船舶500底部；
65.s3：启动伸展装置300，第一伸缩件306、第二伸缩件307展开，立柱305 形成的六边形边长逐渐变长；在变形过程中，根据需要形成多组正六边形取样区；
66.s4:每形成一个正六边形取样区时，其中一个采样件402工作，第一电动推杆407带动采样筒408升高抵接船舶500底部，第二电动推杆409带动平移板 410升高使采样刀412抵接船舶500底部，采样电机411带动采样刀412转动，将船舶500底部的污损生物刮下，真空泵405工作，阀门406打开，将样本转移到采样瓶403中。
67.不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。