机械手持式海底沉积物低扰动取样器的制作方法

本实用新型涉及一种机械手持式海底沉积物低扰动取样器。

背景技术：

获取高质量海底沉积物样品是开展海洋地质与环境科学研究的前提和基础，而利用海底沉积物取样装备对海底沉积物进行地质取样是获取海底沉积物样品的重要技术手段。随着如“蛟龙号”载人潜水器、“深海勇士号”载人潜水器、“海马号”rov等海洋装备的研制并广泛应用于海底科学考察中，利用上述潜水器或rov上配备的机械手，抓取作业工具对海底沉积物实施地质取样已经变得十分便利。然而，目前与上述潜水器或rov所配套的海底沉积物取样器要么底部为完全敞开式结构，要么底部为花瓣刀头结构。对于底部为完全敞开式结构的海底沉积物取样器而言，虽然样品进入取样管时受到的扰动较小，但是当驱动机械手将取样管从海底沉积物中拔出时，取样管内的沉积物样品极易从取样管中滑落，致使取样成功率和取样率降低；对于底部为花瓣刀头的海底沉积物取样器而言，虽然可解决样品从取样管滑落的问题，但是样品在进入取样管的过程中将受到花瓣刀头的挤压，对样品造成扰动，影响样品质量。因此，为了获取高质量的海底沉积物样品。亟待研制一种可以与潜水器或rov机械手配套使用，结构简单、操作方便、机械手持式海底沉积物低扰动取样器。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、紧凑，操作方便，可有效提高取样成功率和取样率，降低对样品的扰动的机械手持式海底沉积物低扰动取样器。

本实用新型采用的技术方案是：一种机械手持式海底沉积物低扰动取样器，包括环形刀头、多个叶形密封板、取样管、活塞及把手；所述的环形刀头固定安装在取样管的下端，所述的活塞置于取样管内，取样管的顶板上设有若干泄水孔和一把手杆孔，把手的把手杆下端穿过把手杆孔与活塞的上端连接；所述的把手杆上设有环形凸缘，环形凸缘的直径不小于把手杆孔外接圆的直径；叶形密封板位于环形刀头内，与环形刀头铰接，多个叶形密封板位于同一截面为，且多个叶形密封板能够对环形刀头的内孔密封；活塞上设有若干泄水孔ⅱ。

上述的机械手持式海底沉积物低扰动取样器中，所述的取样管的顶板上设有一个弹簧套筒，所述的把手杆孔位于弹簧套筒内；所述的把手杆上要有一弹簧，弹簧的两端分别与环形凸缘和取样管的顶板连接。

上述的机械手持式海底沉积物低扰动取样器中，所述的把手杆的截面为方形，所述的把手杆孔为方孔。

上述的机械手持式海底沉积物低扰动取样器中，所述的叶形密封板包括密封板、连接板和铰耳，所述的密封板为圆锥形板，密封板的背部设有连接板，连接板的端部设有铰耳；所述的环形刀头上部插装在取样管下端内孔内，环形刀头与取样管间隙配合，所述的环形刀头侧壁上部设有多个腰型孔ⅰ，所述的取样管下端侧壁上设有多个腰型孔ⅱ，腰型孔ⅱ与腰型孔ⅰ一一对应；铰耳通过销轴与对应的腰型孔ⅱ铰接；所述的铰耳的两端分别为圆弧面，所述的腰型孔i顶部为斜面，连接板背向铰耳的一端为与腰型孔i顶部斜面配合的斜面。

上述的机械手持式海底沉积物低扰动取样器中，所述的活塞上端固定有橡胶垫，活塞与取样管之间设有密封圈；活塞和橡胶垫上分别设有若干泄水孔ⅱ、泄水孔ⅲ，泄水孔ⅱ和相对应的泄水孔ⅲ同轴；泄水孔ⅱ与取样管的顶板上的泄水孔相互错开。

上述的机械手持式海底沉积物低扰动取样器中，所述的环形刀头的下部为上大下小的圆锥形结构；圆锥形结构的上端直径大于环形刀头上部的直径。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单、紧凑、体积小、便于机械手操作，本实用新型可有效提高取样成功率和取样率，降低对样品的扰动。而且本实用新型还可根据不同的取样要求制作不同深度、孔径的取样管，或通过取样管拼接的方式调整取样深度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2是图1中i处放大图。

图3是图1中ⅱ处放大图。

图4为本实用新型的剖面图。

图5是图4中ⅲ处放大图。

图6是图4中ⅳ处的放大图。

图7为本实用新型的叶形密封板结构示意图。

图8为本实用新型的活塞结构示意图。

图9为本实用新型的环形刀头结构示意图。

图10为本实用新型的叶形密封板处于全开状态时的结构图。

图11为本实用新型的叶形密封板处于封闭状态时的结构图。

图中：1-把手，2-环形凸缘，3-弹簧，4-弹簧套筒，5-顶板，501-顶盖板泄水孔，6-橡胶垫，7-密封圈，8-活塞，801-泄水孔ⅱ，9-取样管，901-腰型孔ⅰ，10-叶形密封板，1001-连接板，1002-铰耳，1003-密封板，11-环形刀头，1101-腰型孔ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图6所示，本实用新型包括环形刀头11、多个叶形密封板10、取样管9、活塞8及t形把手1。所述的环形刀头11固定安装在取样管9的下端，所述的活塞8置于取样管9内，所述的活塞8上端固定有橡胶垫6，活塞8与取样管9之间设有密封圈7。活塞8和橡胶垫6上分别设有五个泄水孔ⅱ801、泄水孔ⅲ，泄水孔ⅱ801和相对应的泄水孔ⅲ同轴。

所述的取样管9的顶板5上设有若干泄水孔501、一弹簧套筒4和一把手杆孔，泄水孔ⅱ801与泄水孔501相互错开。所述的弹簧套筒4位于顶板5的中心处，所述的把手杆孔位于弹簧套筒4中心处，所述的把手杆孔为方孔。把手的把手杆截面为方形；把手杆下端穿过把手杆孔与活塞8的上端连接。所述的把手杆上设有环形凸缘2，环形凸缘2的直径不小于把手杆孔外接圆的直径。所述的把手杆上套装有弹簧3，弹簧位于弹簧套筒4内，弹簧的两端分别与顶板5和环形凸缘2连接。

如图4、7所示，所述的叶形密封板包括密封板1003、连接板1001和铰耳1002，所述的密封板1003为圆锥形板，密封板1003的背部设有连接板1001，连接板1001的端部设有铰耳1002。所述的环形刀头11上部插装在取样管9下端内孔内，环形刀头11与取样管9间隙配合，使得环形刀头11在重力作用下可自然向下滑动。环形刀头11侧壁上部设有多个腰型孔ⅰ1101，所述的取样管9下端侧壁上设有多个腰型孔ⅱ901，腰型孔ⅱ901与腰型孔ⅰ1101一一对应。铰耳1002通过销轴1004与对应的腰型孔ⅱ901铰接。所述的铰耳1002的两端均为圆弧面，所述的腰型孔i1101顶部为斜面，连接板1001背向铰耳1002的一端为与腰型孔i顶部斜面配合的斜面，方便提动取样管9时，使得密封板1003落下。多个密封板1003落下时拼合成圆锥面，对环形刀头的内孔密封，如图11所示。所述的环形刀头11的下部为上大下小的圆锥形结构，圆锥形结构上端的直径大于环形刀头11上部直径，形成一定位台阶面。

取样器下压过程中，取样管9下端面逐渐抵住环形刀头11中部的定位台阶面，连接板1001的弧形面与腰型孔i1101下壁相互作用，使叶形密封板10逐渐抬起，至叶形密封板10完全打开，连接板1001倾斜端面与腰型孔ⅱ1101倾斜上壁贴合，方便样品进入取样管9；如图10所示。取样完成后，随着取样管9上拉，连接板1001根部随着上移，在重力作用下，环形刀头11相对于取样管9下移，腰型孔i1101顶部斜面压迫连接板1001斜面，使得叶形密封板10逐渐闭合，至连接板弧形面与取样管腰型孔ⅰ下端面完全接触，叶形密封板10完全闭合，剪断并拖动取样管9内样本上移，完成一次取样。

取样时，活塞8下压，与取样管9的顶板5分离，自底部进入取样管9的海水，通过活塞泄水孔801、顶盖板泄水孔501排出。取样完成后，在弹簧3作用下，活塞8上移与取样管9的顶板5紧密贴合，在橡胶垫6作用下，取样管9上部形成真空环境，减少上提取样过程中样品的泄露。

本实用新型使用时，操作过程如下：

1、将本实用新型固定于潜水器指定位置，随潜水器下潜至指定位置后，由潜水器机械手加持取样器把手1，利用潜水器机械手的灵活性，调整至合适的取样角度。

2、下放机械手至环形刀头11抵住海床后，在把手1的压力作用下逐渐压缩弹簧3，使活塞8与取样管9顶盖板分离，活塞8上的泄水孔ⅱ801与顶板上的泄水孔501形成泄水通路；同时，在海床作用下，环形刀头11相对取样管9上移，连接板1001与腰型孔ⅱ1101下壁相互作用，使叶形密封板10逐渐抬起，至叶形密封板10完全打开，如图10所示。随着取样器的下移，待取样品进入取样管9，同时挤压上部的海水通过相互错开的两排泄水孔排出取样管9。

3、到达预定取样深度后，机械手夹持把手1上拉本实用新型，同时在弹簧3作用下，使活塞8相对取样管9上移，直至与取样管9顶盖板紧密贴合，相间的活塞泄水孔801、顶盖板泄水孔501贴合密闭，取样管9上部形成真空环境，减少上提取样器过程中样品的泄露；同时，在重力作用下，环形刀头11相对于取样管9下移，腰型孔ⅱ1101倾斜上壁迫使与之贴合的连接板1001向下倾斜，叶形密封板10逐渐闭合，直至叶形密封板10完全闭合（如图11所示），剪断多余样本的同时，拖动取样管9内样本上移，完成一次取样。

4、将保有样本的取样器安放于指定位置后，机械手可更换其他取样器循环步骤1-3实现单次下水多次取样。