專利名稱：一種海底沉積物取樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測量、測試領(lǐng)域的取樣裝置，具體地說是一種海底沉積物 取樣器。
背景技術(shù)：
目前用于水下沉積物取樣的柱狀取樣器多為重力活塞取樣器和振動活塞取 樣器。重力活塞取樣器是靠設備的自重，利用活動吊掛脫落而產(chǎn)生的沖力，使
取樣管鉆進水下沉積物中取樣，多用于常規(guī)沉積物的采樣；振動活塞取樣器是 采用托架使取樣管垂直于海底，利用電力驅(qū)動振動器產(chǎn)生振動效果，可以獲取 特殊結(jié)構(gòu)的樣品，如鐵板砂、硬粘土等。振動活塞取樣器除取樣鋼纜外，必須 附加托架和一根與振動器連接的供電電纜，其設計復雜，體積大，使用起來比 較麻煩，遠不如重力活塞取樣器實用方便，但是在實際工作中又經(jīng)常遇到重力 取樣器無法取得特殊結(jié)構(gòu)樣品的情況，需要更換振動活塞取樣器來獲取樣品， 既費時又費力，為保證成功取樣，通常需配備兩種取樣器。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型就是為了克服上述技術(shù)中的缺陷，提出一種當利用重力無法取 得特殊結(jié)構(gòu)樣品時，不需要更換取樣器，無需附加供電電纜，不需要托架的海 底沉積物取樣器。
本實用新型的技術(shù)問題是由下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種海底沉積物取樣器，
包括導向尾翼5、配重組合6，帶有取樣刀口7的取樣管8，配重組合6上部裝 有空氣儲存室9，氣流通道12連接空氣儲存室9和氣振動器1，氣振動器1的 出氣孔10與垂直調(diào)節(jié)器3連通；閥門操控系統(tǒng)控制氣流通道12上的閥門19。配重組合6在具有浮力作用的空氣儲存室9下部，取樣器重心低，能保持 垂直，取樣器依靠自身重量，可以像現(xiàn)有重力取樣器一樣完成海底沉積物取樣; 閥門操控系統(tǒng)控制閥門19開啟，空氣儲存室9向氣振動器1提供氣振動源，使 氣振動器l振動時，可以像現(xiàn)有電振動取樣器一樣完成海底沉積物取樣，這時 出氣孔10排出的氣體進入垂直調(diào)節(jié)器3，垂直調(diào)節(jié)器3隨時糾正取樣器產(chǎn)生的 傾斜，以保持取樣器垂直，無需附加供電電纜，不需要托架。
垂直調(diào)節(jié)器3的調(diào)節(jié)器頂罩34罩住調(diào)節(jié)器浮體32,調(diào)節(jié)器浮體32可以自 動轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)器頂罩34的周邊有調(diào)節(jié)器氣體噴出口 35。當取樣器產(chǎn)生傾斜時， 調(diào)節(jié)器浮體32保持水平狀態(tài)，遮擋了傾斜相反方向上的調(diào)節(jié)器氣體噴出口 35， 而傾斜方向的調(diào)節(jié)器氣體噴出口 35更加通暢，由出氣孔10進入垂直調(diào)節(jié)器3 的氣體從調(diào)節(jié)器氣體噴出口 35噴出，在反作用力作用下，取樣器恢復垂直。
調(diào)節(jié)器頂罩34與調(diào)節(jié)器底罩33固定連接在一起，調(diào)節(jié)器浮體32在兩者圍 成的空間里，可以自由轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)器底罩33周邊有調(diào)節(jié)器氣體入口 36。出氣孔 10排出的氣體由調(diào)節(jié)器氣體入口 36進入垂直調(diào)節(jié)器3，從調(diào)節(jié)器氣體噴出口 35 噴出。
調(diào)節(jié)器浮體32下方固定連接調(diào)節(jié)器垂體31。調(diào)節(jié)器浮體32連接調(diào)節(jié)器垂 體31后增加了穩(wěn)定性。
調(diào)節(jié)器底罩33和調(diào)節(jié)器頂罩34外形呈球冠狀。
調(diào)節(jié)器氣體噴出口35、調(diào)節(jié)器氣體入口 36是均勻分布的孔，可以是圓孔、
長條孔、橢圓孔等多種形狀的孔。
垂直調(diào)節(jié)器3安裝在調(diào)節(jié)器底座2里；垂直調(diào)節(jié)器3、氣振動器1安裝在取 樣管8的軸線上。調(diào)節(jié)器氣體噴出口 35露在外面；垂直調(diào)節(jié)器3糾正傾斜效果 好，振動力量傳遞效率高，結(jié)構(gòu)簡單氣振動器1安裝在振動器倉4內(nèi)，振動器倉4在導向尾翼5中心，調(diào)節(jié)器 底座2在振動器倉4上方，兩者固定連接。結(jié)構(gòu)緊湊，氣振動器l受到振動器 倉4和導向尾翼5的雙重保護。
閥門操控系統(tǒng)的控制開關(guān)11和傳感器26相連接，控制開關(guān)11安裝在取樣 器上，傳感器26位置可調(diào)的安裝在取樣管8上；閥門19是電控閥，控制開關(guān) ll是接觸式電路開關(guān)；控制開關(guān)ll與開關(guān)控制機構(gòu)配合。開關(guān)控制機構(gòu)作用于 控制開關(guān)ll，能接通或斷開傳感器26的工作電路；傳感器26收集、傳遞取樣 長度的信息控制閥門19開啟或關(guān)閉。傳感器26可調(diào)的固定安裝在取樣管8外 壁的滑槽或?qū)к壔虿劭字小?br> 開關(guān)控制機構(gòu)包括安裝在取樣器上的固定支架22、與固定支架22上的定向 孔滑動配合的連桿21、套裝在連桿21上的彈簧23、固定在連桿21上的弧面控 制滑板25，彈簧23下端接觸弧面控制滑板25，弧面控制滑板25的弧面與控制 開關(guān)11配合，連桿21上端鋼纜20連接取樣鋼纜。取樣器吊起過程中，在鋼纜 20拉力作用下，彈簧23被壓縮，連桿21在固定支架22上的定向孔中上移，弧 面控制滑板25隨連桿21移動，弧面壓下控制開關(guān)ll觸頭，此時控制開關(guān)ll 斷開傳感器26的工作電路；取樣器到達海底，鋼纜20拉力消失，彈簧23的彈 力使弧面控制滑板25下移復位，弧面脫離控制開關(guān)11觸頭，此時控制開關(guān)11 接通傳感器26的工作電路，傳感器26收集、傳遞取樣長度的信息。
控制開關(guān)ll、開關(guān)控制機構(gòu)位于振動器倉4外壁與導向尾翼5之間?？刂?開關(guān)ll、開關(guān)控制機構(gòu)得到保護。
使用時空氣儲存室9充灌壓縮空氣，當取樣器到達海底時，閥門操控系統(tǒng) 的傳感器26工作電路接通，傳感器26開始收集、傳遞取樣長度的信息。如果 取樣器利用自重獲取的樣品長度符合設計要求，傳感器26收集、傳遞的取樣長度符合設計要求的信息使閥門19繼續(xù)關(guān)閉，氣振動器1不工作，取樣鋼纜收起， 鋼纜20被拉起，弧面控制滑板25上移，弧面壓下控制開關(guān)ll觸頭，控制開關(guān) 11斷開傳感器26的工作電路，取樣器以重力取樣的方式完成了取樣；如果取樣 器利用自重獲取的樣品長度沒有達到設計要求，傳感器26收集、傳遞的取樣長 度沒有達到設計要求的信息使閥門19開啟，氣振動器l開始工作，繼續(xù)進行振 動取樣，當取樣長度符合設計要求，傳感器26收集、傳遞的取樣長度符合設計 要求的信息使閥門19關(guān)閉，氣振動器l停止工作，取樣鋼纜收起，鋼纜20被 拉起，弧面控制滑板25上移，弧面壓下控制開關(guān)11觸頭，控制開關(guān)11斷開傳 感器26的工作電路，取樣器以重力和振動取樣的方式完成了取樣。向海底投放 一次取樣器，取樣器根據(jù)海底沉積物的特性自動完成重力或重力與振動方式結(jié) 合取樣，極大地提高了取樣作業(yè)效率。在適于重力取樣的海域取樣時，空氣儲 存室9也可不充灌壓縮空氣，單純以重力取樣方式完成取樣。
開關(guān)控制機構(gòu)的連桿21上設有保險裝置18。當要取樣器以重力方式取樣時， 鎖住保險裝置18，阻擋了連桿21下移，在空氣儲存室9內(nèi)充灌壓縮空氣或沒有 充灌壓縮空氣都可以實現(xiàn)重力方式取樣。
本實用新型的優(yōu)點是取樣器的配重組合上部裝有空氣儲存室、氣振動器、 垂直調(diào)節(jié)器，具有重力和電振動兩種取樣器的取樣功能，振動取樣時，利用氣 振動器排出的氣體通過垂直調(diào)節(jié)器糾正取樣器的傾斜，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可靠， 不需要托架，無需供電電纜。 一次投放取樣器，取樣器根據(jù)海底沉積物的特性 自動完成重力或重力與振動相結(jié)合的方式取樣，極大地提高了取樣作業(yè)效率。


圖1是本實用新型一個實施例在吊起狀態(tài)的示意圖； 圖2是圖1實施例在到達海底時的示意圖；圖3是圖1實施例的局部分解圖4是本實施例開關(guān)控制機構(gòu)的放大示意圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖說明。
圖中所示帶有取樣刀口 7的取樣管8上端通過法蘭盤與配重組合6連接， 配重組合6與空氣儲存室9固定連接，空氣儲存室9的上端連接導向尾翼5，垂 直調(diào)節(jié)器3位于導向尾翼5的上方。圖3所示是調(diào)節(jié)器底座2和振動器倉4部 位的分解圖，垂直調(diào)節(jié)器3由調(diào)節(jié)器底罩33、固定連接在一起的調(diào)節(jié)器垂體31 和調(diào)節(jié)器浮體32、調(diào)節(jié)器頂罩34組成，調(diào)節(jié)器頂罩34和調(diào)節(jié)器底罩33的外形 呈蘑燕傘狀，其周邊分別有均勻分布的豎條狀的調(diào)節(jié)器氣體噴出口 35和調(diào)節(jié)器 氣體入口36，調(diào)節(jié)器頂罩34和調(diào)節(jié)器底罩33固定連接在調(diào)節(jié)器底座2上，調(diào) 節(jié)器垂體31和調(diào)節(jié)器浮體32在調(diào)節(jié)器頂罩34和調(diào)節(jié)器底罩33圍成的空間里， 可以自由轉(zhuǎn)動，為了說明清晰，圖3中沒有畫出控制開關(guān)11、開關(guān)控制機構(gòu)。 氣振動器1是具有防水功能的等比牌QJQ5-60型活塞式振動器(帶緩沖)，安裝 在振動器倉4內(nèi)，振動器倉4在導向尾翼5中心。調(diào)節(jié)器底座2在振動器倉4 上方，兩者由法蘭盤固定連接。氣振動器1上端的出氣孔10連通垂直調(diào)節(jié)器3， 氣振動器I工作排出的空氣經(jīng)出氣孔IO、調(diào)節(jié)器氣體入口36、調(diào)節(jié)器氣體噴出 口35噴出。氣振動器l、垂直調(diào)節(jié)器3和取樣管8在同一條軸線上。氣流通道 12連接空氣儲存室9和氣振動器1，氣流通道12上的閥門19是電控閥門，非 工作時關(guān)閉，閥門19安放在空氣儲存室9上端的閥門倉內(nèi)。空氣儲存室9是圓 柱形的壓力罐體。閥門操控系統(tǒng)的控制開關(guān)11和傳感器26相連接，傳感器26 是光電傳感器，安裝在取樣管8外壁的滑槽中，由螺栓固定，傳感器26與取樣 刀口 7的距離與設計要求的取樣長度相同，例如l. lm、 1.6m、 2. lm、 3.0m等，本實施例中設計要求的取樣長度是3.1m，控制開關(guān)ll是接觸式電路開關(guān)，開關(guān) 控制機構(gòu)作用于控制開關(guān)11能接通傳感器26的工作電路，傳感器26收集、傳 遞取樣長度的信息控制閥門19，閥門操控系統(tǒng)的電池安放在配重導管13內(nèi)，控 制開關(guān)ll、開關(guān)控制機構(gòu)位于振動器倉4外壁與導向尾翼5之間，保護其不易 損壞。開關(guān)控制機構(gòu)包括固定在振動器倉4外壁上的兩個固定支架22、與固定 支架22上的定向孔滑動配合的連桿21、套裝在連桿21上的彈簧23、固定在連 桿21上的弧面控制滑板25，彈簧23上端接觸上固定支架22的下面，下端接觸 彈簧墊片24，彈簧墊片24連接弧面控制滑板25,連桿21上端鋼纜20連接取 樣鋼纜，固定支架22上的定向孔橫截面呈兩端半圓的長孔，連桿21只能在定 向孔中移動，不能轉(zhuǎn)動，參見圖4。取樣器吊起過程中，在鋼纜20拉力作用下， 彈簧23被壓縮，連桿21在固定支架22上的定向孔中上移，弧面控制滑板25 隨連桿21移動，弧面壓下控制開關(guān)ll觸頭，此時控制開關(guān)11斷開傳感器26 的工作電路；取樣器到達海底，鋼纜20拉力消失，彈簧23的彈力使弧面控制 滑板25下移復位，弧面脫離控制開關(guān)11觸頭，此時控制開關(guān)11接通傳感器26 的工作電路，傳感器26收集、傳遞取樣長度的信息。開關(guān)控制機構(gòu)的連桿21 上設有保險裝置18，保險裝置18最簡單的結(jié)構(gòu)方式是位于下固定支架22上方 的連桿21上的圓孔與圓銷配合，當要取樣器以重力方式取樣時，插入連桿21 上圓孔的圓銷阻擋了連桿21下移，這樣在空氣儲存室9內(nèi)充灌了壓縮空氣也可 以實現(xiàn)重力方式取樣，而當允許取樣器以振動方式取樣時，拔掉圓銷，連桿21 可以在固定支架22上的定向孔中移動。在收起時，保險裝置18始終處于斷電
狀態(tài)，保證取樣器安全操作。
使用時空氣儲存室9充灌40個大氣壓力壓縮空氣，當取樣器到達海底時， 閥門操控系統(tǒng)的傳感器26工作電路接通，傳感器26開始收集、傳遞取樣長度的信息。如果取樣器利用自重獲取的樣品長度達到3. lm的設計要求，傳感器26 收集、傳遞的取樣長度符合設計要求的信息使閥門19繼續(xù)關(guān)閉，氣振動器l不 工作，取樣鋼纜收起，鋼纜20被拉起，弧面控制滑板25上移，弧面壓下控制 開關(guān)11觸頭，控制開關(guān)11斷開傳感器26的工作電路，取樣器以重力取樣的方 式完成了取樣;如果取樣器利用自重獲取的樣品長度沒有達到3. lm的設計要求， 傳感器26收集、傳遞的取樣長度沒有達到設計要求的信息使閥門19開啟，氣 振動器l開始工作，繼續(xù)進行振動取樣，當取樣長度達到3. lm的設計要求，傳 感器26收集、傳遞的取樣長度符合設計要求的信息使閥門19關(guān)閉，氣振動器l 停止工作，起到保真作用，取樣鋼纜收起，鋼纜20被拉起，弧面控制滑板25 上移，弧面壓下控制開關(guān)11觸頭，控制開關(guān)11斷開傳感器26的工作電路，取 樣器以重力和振動取樣的方式完成了取樣。向海底投放一次取樣器，取樣器根 據(jù)海底沉積物的特性自動完成重力或重力與振動方式結(jié)合取樣，極大地提高了 取樣作業(yè)效率。在適于重力取樣的海域取樣時，空氣儲存室9也可不充灌壓縮 空氣，單純以重力取樣方式完成取樣。
本實用新型取樣器特別適用于海上調(diào)查，可以利用船載絞車或龍門吊將取 樣器吊起釋放，取樣器依靠自身的重力或重力與空氣驅(qū)動振動相結(jié)合的作用鉆 進海底地層中獲取沉積物柱狀樣品，然后將取樣器從海底吊回取出獲樣。
根據(jù)技術(shù)要求，可以在取樣管8上安裝多個傳感器26，完成不同設計要求 的取樣長度。也可以在取樣管8上安裝多個測試探頭，在完成重力取樣的同時， 對其它參數(shù)進行實時探測。上述技術(shù)方案均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種海底沉積物取樣器，包括導向尾翼(5)、配重組合(6)，帶有取樣刀口(7)的取樣管(8)，其特征在于配重組合(6)上部裝有空氣儲存室(9)，氣流通道(12)連接空氣儲存室(9)和氣振動器(1)，氣振動器(1)的出氣孔(10)與垂直調(diào)節(jié)器(3)連通；閥門操控系統(tǒng)控制氣流通道(12)上的閥門(19)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于垂直調(diào)節(jié)器 (3)的調(diào)節(jié)器頂罩(34)與調(diào)節(jié)器底罩(33)固定連接在一起，調(diào)節(jié)器浮體(32)在兩者圍成的空間里，可以自由轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)器頂罩(34)的周邊有調(diào)節(jié)器氣體 噴出口 (35)，調(diào)節(jié)器底罩(33)周邊有調(diào)節(jié)器氣體入口 (36)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于調(diào)節(jié)器浮體(32) 下方固定連接調(diào)節(jié)器垂體(31)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于調(diào)節(jié)器底罩(33) 和調(diào)節(jié)器頂罩(34)外形呈球冠狀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于垂直調(diào) 節(jié)器(3)安裝在調(diào)節(jié)器底座(2)里；垂直調(diào)節(jié)器(3)、氣振動器(1)安裝在 取樣管(8)的軸線上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于氣振動器(l) 安裝在振動器倉(4)內(nèi)，振動器倉(4)在導向尾翼(5)中心，調(diào)節(jié)器底座(2) 在振動器倉(4)上方，兩者固定連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于閥門操控系 統(tǒng)的控制開關(guān)(11)和傳感器(26)相連接，控制開關(guān)(11)安裝在取樣器上， 傳感器(26)位置可調(diào)的安裝在取樣管(8)上；閥門(19)是電控閥，控制開 關(guān)(11)是接觸式電路開關(guān)；控制開關(guān)(11)與開關(guān)控制機構(gòu)配合。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于開關(guān)控制機 構(gòu)包括安裝在取樣器上的固定支架(22)、與固定支架(22)上的定向孔滑動配 合的連桿(21)、套裝在連桿(21)上的彈簧(23)、固定在連桿(21)上的弧 面控制滑板(25)，彈簧(23)下端接觸弧面控制滑板(25)，弧面控制滑板(25) 的弧面與控制開關(guān)(11)配合，連桿(21)上端鋼纜(20)連接取樣鋼纜。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于控制開 關(guān)(11)、開關(guān)控制機構(gòu)位于振動器倉(4)外壁與導向尾翼(5)之間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種海底沉積物取樣器，其特征在于開關(guān)控制 機構(gòu)的連桿(21)上設有保險裝置(18)。
專利摘要一種海底沉積物取樣器，包括導向尾翼、配重組合，帶有取樣刀口的取樣管，配重組合上部裝有空氣儲存室，氣流通道連接空氣儲存室和氣振動器，氣振動器的出氣孔與垂直調(diào)節(jié)器連通；閥門操控系統(tǒng)控制氣流通道上的閥門。取樣器的配重組合上部裝有空氣儲存室、氣振動器、垂直調(diào)節(jié)器，具有重力和電振動兩種取樣器的取樣功能，振動取樣時，利用氣振動器排出的氣體通過垂直調(diào)節(jié)器糾正取樣器的傾斜，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可靠，不需要托架，無需供電電纜。一次投放取樣器，取樣器根據(jù)海底沉積物的特性自動完成重力或重力與振動相結(jié)合的方式取樣，極大地提高了取樣作業(yè)效率。
文檔編號G01N1/08GK201340347SQ200920018199
公開日2009年11月4日 申請日期2009年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月17日
發(fā)明者軍 任, 軍 杜 申請人:國家海洋局第一海洋研究所