一种多功能可控的水下取样装置

1.本发明涉及海洋探测技术领域，尤其是，本发明涉及一种多功能可控的水下取样装置。


背景技术：

2.在研究海洋生物种类时，为了更加全面的了解海洋生物，往往需要对不同深度，不同区域海域的生物进行取样调查。也因此，海底取样是是进行海洋研究工作的一种重要手段。
3.但是现有的水下探测取样装置功能单一，只能简单的对海水进行取样，然后取出之后再次下探进行取样。例如中国专利发明专利cn113029692a公开了一种水下取样装置，包括：壳体；第一取样装置，设置于所述壳体内，用于对水体进行取样；第二取样装置，设置于所述壳体内，用于对水底的泥沙进行取样；以及控制模块，设置于所述壳体内，分别与所述第一取样装置和所述第二取样装置进行连接，用于根据外部指令对所述第一取样装置和所述第二取样装置进行控制，以对应进行水下取样。上述发明中既可以对水体进行取样，又可以对水底的泥沙进行取样，极大地增加了水下取样装置的实用性；同时本发明还具有体积小、外观简洁且便于携带的特点。
4.但是上述水下取样装置依然存在以下缺点：不适合应用于大深度的海底水样探测，大深度取样时，提起和下探耗时较长，取样效率太低，且该装置无法对海底气压水压进行有效的实时探测。
5.因此为了解决所述问题，设计一种合理高效的多功能可控的水下取样装置对我们来说是很有必要的。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种结构简单，一物多用，可以针对不同的用途设置不同的功能膜，从而达到探测水体实时压力或取样水体气液两相的目的，还可以自由在水下移动，从而进行实时的探测取样，适用于大深度的海底水下取样探测的多功能可控的水下取样装置。
7.为达到所述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：
8.一种多功能可控的水下取样装置，包括下探杆和设置于所述下探杆端部的取样部，所述取样部包括取样腔，所述取样腔远离所述下探杆的一端设置有取样口，所述取样口外侧的两侧均设置有基准板，两块所述基准板的一端通过第一板连接，两块所述基准板的另一端通过第二板连接，所述取样腔内侧设置有感应器，还包括在所述取样部探测水体实时压力时设置于所述第二板和第一板之间的第一防水透气膜以及设置于所述取样腔内用于将所述感应器和取样口分割在两个空间的不透气膜，还包括在所述取样部取样水体气液两相时设置于所述第二板和第一板之间的单向膜以及设置于所述取样腔内用于将所述感应器和取样口分割在两个空间的第二防水透气膜。
9.作为本发明的优选，两块所述基准板平行设置，所述基准板侧壁设置有用于方便所述第二板滑动的第一滑槽。
10.作为本发明的优选，所述第二板靠近所述基准板的一端设置有倾斜面，所述第一板与倾斜面之间设置有限位柱，所述限位柱通过限位弹簧与所述基准板连接。
11.作为本发明的优选，所述第一板上设置有用于方便所述限位柱滑动的第二滑槽，所述倾斜面上设置有用于方便所述限位柱滑动的第三滑槽。
12.作为本发明的优选，所述限位弹簧为形状记忆合金件。
13.作为本发明的优选，所述限位弹簧的数量至少为一个。
14.作为本发明的优选，所述倾斜面的数量至少为一个，且所述第一板与所述倾斜面之间的距离随着靠近所述基准板而变大。
15.作为本发明的优选，所述第二板的厚度不大于所述第一板的厚度。
16.作为本发明的优选，所述第二板和第一板均为一体成型件。
17.作为本发明的优选，所述取样部为圆柱形件。
18.本发明一种多功能可控的水下取样装置的有益效果在于：结构简单，一物多用，可以针对不同的用途设置不同的功能膜，从而达到探测水体实时压力或取样水体气液两相的目的，还可以自由在水下移动，从而进行实时的探测取样，适用于大深度的海底水下取样探测。
附图说明
19.图1为本发明一种多功能可控的水下取样装置的整体结构示意图；
20.图2为图1的仰视结构示意图；
21.图3为本发明一种多功能可控的水下取样装置中基准板处的右视放大示意图；
22.图4为本发明一种多功能可控的水下取样装置的另一个实施例时的整体结构示意图；
23.图5为本发明一种多功能可控的水下取样装置的另一个实施例时的基准板处的右视放大示意图；
24.图中：1、取样部，11、取样腔，111、感应器，12、取样口，13、基准板，131、第一滑槽，14、第一板，141、限位柱，142、限位弹簧，143、第二滑槽，15、第二板，151、倾斜面，152、第三滑槽，16、第一防水透气膜，17、不透气膜，18、单向膜，19、第二防水透气膜，2、下探杆。
具体实施方式
25.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
26.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和步骤的相对布置和步骤不限制本发明的范围。
27.同时，应当明白，为了便于描述，附图中的流程并不仅仅是单独进行，而是多个步骤相互交叉进行。
28.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
29.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为授权说明书的一部分。
30.实施例一：如图1至5所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，一种多功能可控的水下取样装置，包括下探杆2和设置于所述下探杆2端部的取样部1，所述取样部1包括取样腔11，所述取样腔11远离所述下探杆2的一端设置有取样口12，所述取样口12外侧的两侧均设置有基准板13，两块所述基准板13的一端通过第一板14连接，两块所述基准板13的另一端通过第二板15连接，所述取样腔11内侧设置有感应器111，还包括在所述取样部1探测水体实时压力时设置于所述第二板15和第一板14之间的第一防水透气膜16以及设置于所述取样腔11内用于将所述感应器111和取样口12分割在两个空间的不透气膜17，还包括在所述取样部1取样水体气液两相时设置于所述第二板15和第一板14之间的单向膜18以及设置于所述取样腔11内用于将所述感应器111和取样口12分割在两个空间的第二防水透气膜19。
31.在本发明中，下探杆2向水下延伸设置，下探杆2的上端连接至水上船只、水上平台、水下探测器或者水下基座，取样部1则设置于下探杆2的下端，用于进行水下探测取样，取样部1为空腔设置，内部形成取样腔11，以便于取样探测，取样部1的取样腔11内部上端设置有感应器111。
32.在本实施例中，取样腔11的下端设置有开口即取样口12，取样口12外侧的左右两侧分别设置有一块基准板13，取样口12外侧的前后两侧分别设置有第一板14和第二板15，使得第一板14、第二板15以及两个基准板13围绕取样口12一周设置。
33.接下来就是具体的取样设置，设置的重点在于取样腔11的中部以及取样口12的开口处，取样腔11的中部是设置用于将取样腔11分隔成两个空间的第一膜，取样口12的开口处是设置用于封堵取样口12的第二膜。
34.其中第一膜将取样腔11分割成上部腔体和下部腔体，所述感应器111位于上部腔体，取样口12一侧位于下部腔体。
35.另外，第二膜设置于第一板14和第二板15之间，第二膜的左右两侧最好也与基准板13连接，确保第二膜可以封堵取样口12，也就是确保海水物质必须经过第二膜才能进入至取样腔11内。
36.这样，第一膜的上侧是上部腔体，第一膜和第二膜之间是下部腔体，海水中需要取样的物体，从第二膜处进入至下部腔体，也可以再穿过第一膜进入上部腔体。
37.当需要使用取样部1探测水体实时压力时，第二膜是防水透气膜即第一防水透气膜16，第二膜是不透气膜17，如图1至3所示，这样当取样时，海水以及海水中的杂质都被第一防水透气膜16阻隔，只有空气能够穿过第二膜即第一防水透气膜16到达至下部腔体内，直至下部腔体内气压与海水压力相同，但是下部腔体中的空气无法穿过第一膜即不透气膜17到达上部腔体中，此时会造成不透气膜17在两侧气压不同下发生弯曲，从而造成感应器111的感应，感应器111获取到不透气膜17的弯曲，计算得到当前探测气压值，通过内置的信号发出器将探测数据发回至水上。
38.当然，所述取样部1为圆柱形件，那么取样部1在水下位移时，受到阻力小一些。
39.需要注意的是，没有实质性的物体(水、杂质和空气)穿过第一膜，但是有气压这一性质穿过了第一膜。
40.另外，针对水体实时压力探测这一点，可以使得通过带动下探杆2的方式带动取样部1在水下进行移动，从而实时的观测不同水域的实时压力，即感应器111反馈的数据是时间-压力曲线，结合移动轨迹，可以绘制水下的水压分布图。
41.还有一种方法，当需要使用取样部1取样水体气液两相时，第二膜是单向膜18，如图4、5所示，即只可以从取样腔11外侧穿过第二膜进入至下部腔体，但是下部腔体内的物质无法穿过第二膜流出，并且可以过滤大颗粒杂质和防止海底鱼类进入至下部腔体内，那么只有海水以及小结构物质穿过第二膜进入至下部腔体，便于对海水进行取样，第一膜是第二防水透气膜19，海水中的气体可以穿过第一膜到达上部腔体，最终，下部腔体和上部腔体的气压平衡，下侧液体取样，上侧气体取样。
42.本发明一种多功能可控的水下取样装置的结构简单，一物多用，可以针对不同的用途设置不同的功能膜，从而达到探测水体实时压力或取样水体气液两相的目的，还可以自由在水下移动，从而进行实时的探测取样，适用于大深度的海底水下取样探测。
43.实施例二：仍如图1至5所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，在实施例一的基础上，本发明一种多功能可控的水下取样装置中，两块所述基准板13平行设置，所述基准板13侧壁设置有用于方便所述第二板15滑动的第一滑槽131，也就是说，第二板15可以进行滑动，从而改变第一板14和第二板15之间的距离，从而改变取样口12的开口大小。
44.在这里，所述第二板15靠近所述基准板13的一端设置有倾斜面151，所述第一板14与倾斜面151之间设置有限位柱141，所述限位柱141通过限位弹簧142与所述基准板13连接；并且所述倾斜面151的数量至少为一个，且所述第一板14与所述倾斜面151之间的距离随着靠近所述基准板13而变大，如图2所示。
45.那么，当第二板15受压靠近第一板14时，倾斜面151挤压限位柱141，使得限位柱141向靠近基准板13的方向位移从而挤压限位弹簧142；第二板15受压结束之后，限位弹簧142的回弹会使得限位柱141远离基准板13，从而推动第二板15远离第一板14。
46.当然，所述第一板14上设置有用于方便所述限位柱141滑动的第二滑槽143，所述倾斜面151上设置有用于方便所述限位柱141滑动的第三滑槽152。
47.当取样部1位移时，第二板15位于前方，此时在水下液态阻力等力的作用下，基于第二板15一个压力向第一板14靠近；而且取样部1位移越快，第二板15越靠近第一板14，这样一来降低第二膜的绷紧程度，防止水流压力过大撕毁第二膜，二来防止过多空气进入至下部腔体造成压力失衡损坏第一膜。
48.需要注意的是，所述第二板15的厚度不大于所述第一板14的厚度，可以使得第二膜设置于第一板14外侧和第二板15外侧之间时，第二膜有一个向前向下的倾斜，方便对移动前方的海水物体进行取样。
49.还有一个用法，所述限位弹簧142为形状记忆合金件(shape memoryalloys)，最好是，所述限位弹簧142为双程记忆效应的形状记忆合金件，即加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，且所述限位弹簧142的数量至少为一个，所述基准板13上设置有用于为所述限位弹簧142加热的电热丝，电热丝通电时，限位弹簧142温度升高呈现高温相形状进行收缩，取样口12开口变小；电热丝断电之后，限位弹簧142温度降低呈现低温相形状进行伸出，取样口12开口变大，这样可以控制取样口12的开口大小。
50.当然，电热丝的控制器与感应器111电连接，根据当前水压数据，改变取样口12的
开口大小，防止第二膜和第一膜损坏。
51.最后，所述第二板15和第一板14均为一体成型件，保证第二板15和第一板14的结构强度。
52.本发明一种多功能可控的水下取样装置的结构简单，一物多用，可以针对不同的用途设置不同的功能膜，从而达到探测水体实时压力或取样水体气液两相的目的，还可以自由在水下移动，从而进行实时的探测取样，适用于大深度的海底水下取样探测。
53.本发明不局限于所述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。