一种浅海海滩的多功能取样装置及取样方法与流程

1.本发明涉及海洋勘探技术领域，具体涉及一种浅海海滩的多功能取样装置及取样方法。


背景技术：

2.随着科技的进步，对海洋资源的开发与保护越来越受到人类的关注，人们对海洋资源的勘探需求也愈加强烈，对近海及海岸带的探索研究也迅猛发展起来。
3.浅海海滩一般是指陆地到海洋的过渡带，滩浅海地区有海岸、潮间带和浅海，具有重要的科研、经济与环保价值，其中海洋生态保护修复工程多处于此区域。海洋生态保护修复项目、海洋碳汇项目的建设，需要对滩浅海滩的水体、沉积物等进行取样研究，如沙滩周边浅海的沉积物与水体，但是现有的采样设备功能单一，只能进行单一单点取样，即只能分别对水样或沉积物进行采集，一次下水操作只能完成一点的取样，不能完成多点的取样，需要重复下水操作，从而取样效率低，费时费力。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种浅海海滩的多功能取样装置，包括支撑台，位于支撑台上方且用于采集不同深度水样品的第一采集结构，用于采集不同点沉积物样品的第二采集结构，其特征在于：
5.所述第一采集结构包括与支撑台同轴设置的固定架，安装在固定架上且围绕固定架中心轴线圆周分布的多个驱动组件，安装在固定架上且与驱动组件一一对应的多个第一采样组件，第一采样组件在驱动组件的作用下完成水取样；
6.所述第二采集结构包括安装在支撑台上的调节组件，在调节组件作用下可转动且可沿支撑台径向方向移动的采样台，安装在采样台的多个第二采样组件，用于平衡重量且保证垂直下落的配重组件，配重组件与调节组件之间的夹角为180
°
。
7.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述第一采样组件包括安装在固定架上且顶部设有通孔a的外筒，安装在通孔a上的内筒，一端与内筒顶部铰接的盖板a，安装在外筒顶部的过渡筒，移动地安装在过渡筒内的活塞，活塞上设有通孔b，一端与通孔b铰接的盖板b，下端通过支架安装在活塞上且另一端穿出过渡筒的过渡杆，安装在固定架上且通过输送管与过渡筒连通的存样筒。
8.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述固定架上设有用于安装外筒的多个固定孔。
9.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述过渡筒顶部设有泄压口，泄压口上安装有第一阀门，输送管上安装有第二阀门，存样筒上设有出样口，出样口上安装有第三阀门。
10.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述驱动组件包括转动安装在固定架顶部且与固定架垂直的皮带轮a，转动安装在固定架顶部且与固
定架平行的皮带轮b，安装在固定架顶部的辅助件a，通过支柱安装在固定架上且位于辅助件a下方的辅助件b，辅助件a与辅助件b垂直，辅助件b与过渡杆连接，一端安装在辅助件a上且另一端依次穿过皮带轮b、皮带轮a后安装在辅助件b上的缆绳，安装在固定架顶部且伸缩杆与辅助件a连接的驱动电动推杆。
11.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述辅助件a与辅助件b结构相同；
12.辅助件a包括安装在固定架上的支撑框，移动地安装在支撑框内的平移块，安装在平移块上且位于平移块远离缆绳一端的主杆，主杆远离平移块的一端穿过支撑框且移动地安装在支撑框上，安装在平移块上且位于平移块靠近缆绳一端的副杆，副杆远离平移块的一端穿过支撑框且移动地安装在支撑框上，套设在副轴上且一端安装在平移块上、另一端安装在支撑框的弹簧；
13.缆绳的两端分别与副杆连接。
14.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述调节组件包括通过竖杆安装在固定架底部的支撑板，一端通过滚动轴承转动安装在支撑板上且另一端通过滚动轴承转动安装在支撑台上的转杆，安装在转杆上的传动齿轮a，安装在支撑板上的调节电机，安装在调节电机输出轴上且与传动齿轮a啮合的传动齿轮b，通过固定环安装在转杆上的固定框，通过滚动轴承转动安装在固定框内的调节杆，采样台与调节杆螺纹连接且移动地安装在固定框内，安装在转杆上的调节齿轮a，安装在调节杆上且与调节齿轮a啮合的调节齿轮b。
15.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述固定框内安装有一对导轨，采样台安装在导轨上。
16.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述第二采样组件包括安装在采样台底部的保护筒，安装在保护筒内的升降电动推杆，安装在升降电动推杆伸缩杆上的升降板，安装在升降板底部的采样电机，安装在采样电机输出轴上的螺旋采样刀。
17.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述配重组件包括安装在转杆上且位于第二采样组件下方的支撑环，安装在支撑环上的平板，移动地安装在平板上的配重块。
18.本发明公开的一种优选的浅海海滩的多功能取样装置，其特征在于，所述平板底部安装有一对滑轨，配重块安装在滑轨上，平板上安装有配重电动推杆，配重电动推杆伸缩杆与配重块连接。
19.本发明的取样步骤如下：
20.s1：将卷扬机上的钢丝绳与挂环连接，通过卷扬机将装置放入水体内；
21.s2：到达需要的深度时，启动其中一个第一采样组件，驱动组件带动活塞做升降运动，将进入过渡筒内的水压入存样筒内；
22.s3：重复步骤s2，完成多个不同深度的水取样；
23.s4：支撑台着陆后，启动调节组件，调节组件带动采样台到达需要的位置，启动其中一个第二采样组件，采集该处的沉积物；
24.s5：重复步骤s4，完成多个不同点的沉积物取样。
25.本发明具有有益效果：本发明克服了现有技术的不足，提供了一种专门用于滩浅海的取样结构，该结构解决了现有采样设备功能单一，只能分别对水样或沉积物进行采集，不能一次操作多点取样，费时费力的问题。
附图说明
26.图1为本发明主视图；
27.图2为本发明俯视图；
28.图3为本发明第一采集结构主视方向剖视图；
29.图4为本发明驱动组件俯视图；
30.图5为本发明第二采集结构主视方向部分剖视图；
31.图6为本发明第二采样组件主视方向部分剖视图。
32.图中标记如下：
33.100
‑
支撑台。
34.200
‑
第一采集结构，201
‑
固定架，202
‑
驱动组件，203
‑
第一采样组件，204
‑
挂环，205
‑
外筒，206
‑
内筒，207
‑
盖板a，208
‑
过渡筒，209
‑
活塞，210
‑
盖板b，211
‑
过渡杆，212
‑
存样筒，213
‑
泄压口，214
‑
输送管，215
‑
出样口，216
‑
皮带轮a，217
‑
皮带轮b，218
‑
辅助件a，219
‑
辅助件b，220
‑
缆绳，221
‑
驱动电动推杆，222
‑
支撑框，223
‑
平移块，224
‑
主杆，225
‑
副杆，226
‑
弹簧。
35.300
‑
第二采集结构，301
‑
调节组件，302
‑
采样台，303
‑
第二采样组件，304
‑
配重组件，305
‑
支撑板，306
‑
转杆，307
‑
传动齿轮a，308
‑
调节电机，309
‑
传动齿轮b，310
‑
固定框，311
‑
调节杆，312
‑
调节齿轮a，313
‑
调节齿轮b，314
‑
保护筒，315
‑
升降电动推杆，316
‑
升降板，317
‑
采样电机，318
‑
螺旋采样刀，319
‑
支撑环，320
‑
平板，321
‑
配重块，322
‑
配重电动推杆。
具体实施方式
36.下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。
37.如图1、图2所示，一种浅海海滩的多功能取样装置，包括支撑台100，位于支撑台100上方且用于采集不同深度水样品的第一采集结构200，用于采集不同点沉积物样品的第二采集结构300。
38.如图3所示，第一采集结构200包括与支撑台100同轴设置的固定架201，固定架201上设有用于安装外筒205的四个固定孔，安装在固定架201上且围绕固定架201中心轴线圆周分布的四个驱动组件202，安装在固定架201上且与驱动组件202一一对应的四个第一采样组件203，第一采样组件203在驱动组件202的作用下完成水取样。
39.固定架201顶部安装有一对用于安装钢丝绳的挂环204。
40.第一采样组件203包括安装在固定架201上且顶部设有通孔a的外筒205，安装在通孔a上的内筒206，一端与内筒206顶部铰接的盖板a207，安装在外筒205顶部的过渡筒208，移动地安装在过渡筒208内的活塞209，活塞209上设有通孔b，一端与通孔b铰接的盖板b210，下端通过支架安装在活塞209上且另一端穿出过渡筒208的过渡杆211，安装在固定架201上且通过输送管214与过渡筒208连通的存样筒212。
41.过渡筒208顶部设有泄压口213，泄压口213上安装有第一阀门，输送管214上安装有第二阀门，存样筒212上设有出样口215，出样口215上安装有第三阀门。
42.第一采样组件203通过活塞209、过渡筒208、盖板a207、盖板b210之间形成密闭空间，第一采样组件203在驱动组件202作用下，带动活塞209上下运动，使密闭空间内的压强发生变化，从而将该位置的水引入过渡筒208内，并压入存样筒212内，完成取样工作。
43.如图4所示，驱动组件202包括转动安装在固定架201顶部且与固定架201垂直的皮带轮a216，转动安装在固定架201顶部且与固定架201平行的皮带轮b217，安装在固定架201顶部的辅助件a218，通过支柱安装在固定架201上且位于辅助件a218下方的辅助件b219，辅助件a218与辅助件b219垂直，辅助件b219与过渡杆211连接，一端安装在辅助件a218上且另一端依次穿过皮带轮b217、皮带轮a216后安装在辅助件b219上的缆绳220，安装在固定架201顶部且伸缩杆与辅助件a218连接的驱动电动推杆221。
44.辅助件a218与辅助件b219结构相同；辅助件a218包括安装在固定架201上的支撑框222，移动地安装在支撑框222内的平移块223，安装在平移块223上且位于平移块223远离缆绳220一端的主杆224，主杆224远离平移块223的一端穿过支撑框222且移动地安装在支撑框222上，安装在平移块223上且位于平移块223靠近缆绳220一端的副杆225，副杆225远离平移块223的一端穿过支撑框222且移动地安装在支撑框222上，套设在副轴上且一端安装在平移块223上、另一端安装在支撑框222的弹簧226；缆绳220的两端分别与副杆225连接。辅助件b219的主杆224与过渡杆211连接。
45.支撑框222内设有供主杆224穿过的主孔，主杆224与主孔形状配合；支撑框222内设有供副杆225穿过的副孔，副杆225与副孔形状配合；支撑框222内设有一对滑柱，平移块223上设有与滑柱形状配合的滑槽，滑柱插入滑槽内。
46.通过驱动组件202带动活塞209上下运动，利用两个垂直设置的皮带轮a216、皮带轮b217，改变运动方向，将驱动电动推杆221伸缩杆的水平运动转变为辅助件b219内副杆225、平移块223、主杆224的垂直运动，从而带动活塞209上下运动；同时避免整个驱动组件高度过高，使整个装置在水内下降时易倾倒。通过辅助件a218、辅助件b219内的弹簧226保证缆绳220始终处于绷直状态。
47.当到达合适深度时，第一阀门、第二阀门打开，启动驱动组件202，驱动电动推杆221运动，带动辅助件b219的主杆224、平移块223、副杆225做升降运动，将水引入过渡筒208内，活塞209做下降运动时，盖板a207关闭，盖板a207打开，活塞209做上升运动时，盖板a207打开，盖板b210关闭，从而将过渡筒208内水压入存样筒212内。
48.如图5所示，第二采集结构300包括安装在支撑台100上的调节组件301，在调节组件301作用下可转动且可沿支撑台100径向方向移动的采样台302，安装在采样台302的多个第二采样组件303，用于平衡重量且保证垂直下落的配重组件304，配重组件304与调节组件301之间的夹角为180
°
。
49.通过调节组件301带动采样台302运动，采样台302运动轨迹是以竖杆为中心轴的螺旋线，第二采样组件303随采样台302运动，从而可以实现多点沉积物取样。
50.调节组件301包括通过竖杆安装在固定架201底部的支撑板305，一端通过滚动轴承转动安装在支撑板305上且另一端通过滚动轴承转动安装在支撑台100上的转杆306，安装在转杆306上的传动齿轮a307，安装在支撑板305上的调节电机308，安装在调节电机308
输出轴上且与传动齿轮a307啮合的传动齿轮b309，通过固定环安装在转杆306上的固定框310，安装在固定框310内的一对导轨，通过滚动轴承转动安装在固定框310内的调节杆311，采样台302安装在导轨上且与调节杆311螺纹连接，安装在转杆306上的调节齿轮a312，安装在调节杆311上且与调节齿轮a312啮合的调节齿轮b313。
51.通过调节电机308带动竖杆转动，固定环、固定框310、调节齿轮b313、采样台302随竖杆转动，调节齿轮b313与调节齿轮a312啮合，带动调节杆311转动，采样台302沿竖杆径向方向移动，从而就到达不同的取样点，为取样做好准备。
52.如图6所示，第二采样组件303在采样台302上沿采样台302长度方向分布；第二采样组件303包括安装在采样台302底部的保护筒314，安装在保护筒314内的升降电动推杆315，安装在升降电动推杆315伸缩杆上的升降板316，安装在升降板316底部的采样电机317，安装在采样电机317输出轴上的螺旋采样刀318。
53.通过第二采样组件303对海底沉积物进行取样，升降电动推杆315带动螺旋采样刀318靠近海底沉积物，采样电机317带动螺旋采样刀318转动，从而完成采样。采样完成后，升降电动推杆315带动螺旋采样刀318回到保护筒314内。
54.配重组件304包括安装在转杆306上且位于第二采样组件303下方的支撑环319，安装在支撑环319上的平板320，安装在平板320底部的一对滑轨，安装在滑轨上的配重块321，安装在平板320底部且伸缩杆与配重块321连接的配重电动推杆322。
55.通过配重组件304来平衡整个装置，保证整个装置中心的稳定，保证整个装置可以垂直向下运动。通过配重电动推杆322带动配重块321沿竖杆径向方向运动，配合采样台302的移动，保证平衡。
56.本发明通过取样装置解决了现有采样设备功能单一，只能分别对水样或沉积物进行采集，一次下水操作只能完成一点的取样，不能完成多点的取样，取样效率低，费时费力的问题。
57.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，实现第一采样结构、第二采样结构的全自动控制，并根据实际情况与设置：驱动电动推杆221行程、升降电动推杆315行程、采样电机317转速等参数。控制系统具有示校功能、断点记忆功能、断弧保护功能。
58.本发明浅海海滩的多功能取样装置的工作原理如下：
59.s1：将卷扬机上的钢丝绳与挂环204连接，通过卷扬机将装置放入水体内；
60.s2：到达需要的深度时，启动其中一个第一采样组件203，驱动组件202带动活塞209做升降运动，将进入过渡筒208内的水压入存样筒212内；
61.s3：重复步骤s2，完成多个不同深度的水取样；
62.s4：支撑台100着陆后，启动调节组件301，调节组件301带动采样台302到达需要的位置，启动其中一个第二采样组件303，采集该处的沉积物；
63.s5：重复步骤s4，完成多个不同点的沉积物取样。
64.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。