一种海洋地质调查用钻孔取样装置

1.本实用新型涉及海洋地质调查领域，尤其涉及一种海洋地质调查用钻孔取样装置。


背景技术：

2.海洋能源、资源的开发与利用，海洋与全球变化、海洋环境与生态的研究是人类维持自身的生存与发展，拓展生存空间，充分利用地球上这块最后的资源丰富的宝地的最为切实可行的途径。海洋开发，需要获取大范围、精确的海洋环境数据，需要进行海底勘探、取样、水下施工等，要完成上述任务，需要一系列的海洋开发支撑技术，包括深海探测、深潜、海洋遥感、海洋导航等。无论是研究海底地质构造，还是进行海洋勘探，或从事大陆架工程地质勘察都离不开海底取样。
3.例如，专利公开号为“cn209802727u”公开了一种一种海洋地质调查用岩土取样装置，包括取样器外壳，所述取样器外壳的顶端通过后盖密封安装，所述取样器外壳中安装有电伸缩杆和驱动电机，所述电伸缩杆的底座安装在后盖上，所述电伸缩杆的伸缩端与驱动电机的机座固定连接，所述驱动电机的输出轴通过联轴器连接转筒，所述转筒转动插接在取样器外壳的底部，该装置通过缓冲支架将取样器稳定支撑在取样区域上，在进行缓冲支架下降放置以及取样时，减震器均可进行振动的缓冲，减少设备的冲击，通过水下照明灯和摄像机均可对取样环境进行观测，通过电伸缩杆带动取样管伸长，驱动电机使得取样管旋转，可对海底较为坚硬的岩石进行快速取样。但是，由于海底具有较大的浮力，该装置在取样时海底对取样装置存在反向的作用力，使得该装置在取样过程中对海底的压力较小，使得该装置取样时的取样效率较低，因此，我们提出了一种海洋地质调查用钻孔取样装置。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种海洋地质调查用钻孔取样装置，以解决现有技术中海洋地质调查取样效率低的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种海洋地质调查用钻孔取样装置，包括防水外壳和安装在防水外壳上的至少三组支撑单元，所述支撑单元的底部为尖头，支撑单元的上端固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴上固定连接有第一螺旋桨，所述支撑单元通过连接杆铰接在防水外壳上，所述连接杆和防水外壳之间还连接有带动连接杆在防水外壳上转动的伸缩杆，所述防水外壳的底部转动连接有取样管，所述取样管的沿其轴线固定连接有用于固定样品的固定杆，所述防水外壳内还固定连接有带动取样管转动的驱动单元和用于切断样品的切割单元，所述切割单元包括固定连接在防水外壳内的高压水泵和设置在取样管内壁上的高压水管，所述高压水管在取样管的底部设置有喷水孔；所述防水外壳内还固定连接有控制单元和电池组，所述电池组与控制单元、第一电机、驱动单元和切割单元电性连接。
7.作为本实用新型进一步的方案，所述支撑脚和第一电机的连接处填充有防水胶，
且第一电机的表面设置有防水层。
8.作为本实用新型进一步的方案，所述伸缩杆为液压泵，所述伸缩杆的进液口和出液口均通过电磁阀连接到高压水泵上。
9.作为本实用新型进一步的方案，所述取样管为两端设置有开口的筒状，所述取样管的内壁上设置有水管槽，所述高压水管固定连接到水管槽上，所述取样管靠近高压水管上喷水孔的一端设置有绕取样管的轴线均布的切割齿。
10.作为本实用新型进一步的方案，所述驱动单元包括固定连接到防水外壳内的驱动电机、设置在驱动电机的输出轴上的第一齿轮和固定连接在取样管上的第二齿轮，所述防水外壳内固定连接有第一隔板，所述驱动电机固定连接到第一隔板上，所述第二齿轮固定连接到位于取样管远离切割齿的一端，所述第一齿轮与第二齿轮啮合。
11.作为本实用新型进一步的方案，所述防水外壳内还设置有第二隔板，所述第一隔板和第二隔板分别设置在第二齿轮的两侧，所述第二隔板与取样管的侧壁之间设置有止推轴承，所述第二隔板与安装法兰之间设置有端面轴承，所述第一隔板与第二齿轮之间设置有端面轴承。
12.作为本实用新型进一步的方案，所述固定杆固定连接到第二齿轮上，所述固定杆的外侧壁均布有固定齿，所述固定齿为尖头凸起，所述固定杆靠近远离防水外壳的一端设置有钻头。
13.作为本实用新型进一步的方案，所述高压水管为两段互相连接的高压管，所述取样管上固定连接有水管座，所述水管座为两端设置有开口的筒状，位于取样管上的高压水管固定连接到水管座上，与高压水泵连接的高压水管固定通过密封轴承转动连接有转接头，所述转接头为两端设置有开口的筒状，所述转接头固定连接到水管座上。
14.作为本实用新型进一步的方案，所述防水外壳远离取样管的一端还第二电机，所述第二电机的输出轴穿过防水外壳的侧壁并在防水外壳的外侧固定连接有第二螺旋桨。
15.综上所述，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
16.1、本实用新型在取样过程中能够对取样管加压，从而增大对海底的压力，提高取样效率。
17.2、本实用新型还能够切割岩层和固定取样管内的样品，防止样品脱落。
18.3、本实用新型还能够减小上浮的阻力，使得取样装置便于上浮。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图。
20.图2为图1中a处的局部放大图。
21.图3为图1中b处的局部放大图。
22.图4为图1中c处的局部放大图。
23.图5为本实用新型中取样管的结构示意图。
24.图6为图5中d处的局部放大图。
25.附图标记：1
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防水外壳，11
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第一隔板，12
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第二隔板，2
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支撑单元，21
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支撑脚，22
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第一电机，23
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第一螺旋桨，3
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连接杆，4
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伸缩杆，5
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取样管，51
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水管槽，52
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切割齿，6
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固定杆，7
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驱动单元，71
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驱动电机，72
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第一齿轮，73
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第二齿轮，8
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切割单元，81
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高压水管，82
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水管座，83
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转接头，84
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高压水泵，9
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第二电机，91
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第二螺旋桨。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.由图1～图4所示，一种海洋地质调查用钻孔取样装置，包括防水外壳1和安装在防水外壳1上的至少三组支撑单元2，所述支撑单元2的底部为尖头，支撑单元2的上端固定连接有第一电机22，所述第一电机22的输出轴上固定连接有第一螺旋桨23，所述支撑单元2通过连接杆3铰接在防水外壳1上，所述连接杆3和防水外壳1之间还连接有带动连接杆3在防水外壳1上转动的伸缩杆4，所述防水外壳1的底部转动连接有取样管5，所述取样管5的沿其轴线固定连接有用于固定样品的固定杆6，所述防水外壳1内还固定连接有带动取样管5转动的驱动单元7和用于切断样品的切割单元8，所述切割单元8包括固定连接在防水外壳1内的高压水泵84和设置在取样管5内壁上的高压水管81，所述高压水管81在取样管5的底部设置有喷水孔；所述防水外壳1内还固定连接有控制单元和电池组，所述电池组与控制单元、第一电机22、驱动单元7和切割单元8电性连接；
28.在使用时，将本装置沉入海底，控制第一电机22正转，当第一电机22正转时，第一电机22推动支撑脚21压向海底，从而防止支撑脚21在钻孔时浮起，所述驱动单元7控制取样管5转动，取样管5转动时带动固定杆6转动，所述伸缩杆4控制防水外壳1下降，防水外壳1在下降时能够将取样管5和固定杆6旋入海底，取样管5和固定杆6旋入海底预设深度时启动切割单元8，切割单元8抽取海水并将海水加压后从高压水管81上的喷水孔喷出，加压后的海水将取样管5内的样品切换，从而防止样品存留在海底，然后通过伸缩杆4控制防水外壳1升起，反向转动第一电机22，第一电机22能够带动支撑脚21向上，从而减小防水外壳1上升的阻力；
29.所述防水外壳1为密封的盒体；
30.所述支撑脚21为圆杆，第一电机22通过过盈配合固定连接到支撑脚21远离尖头的一端，所述支撑脚21和第一电机22的连接处填充有防水胶，且第一电机22的表面设置有防水层；
31.所述连接杆3为两端设置有连接孔的方杆，所述连接杆3的两端分别与支撑脚21和防水外壳1铰接；
32.所述伸缩杆4为液压泵，所述伸缩杆4的进液口和出液口均通过电磁阀连接到高压水泵84上，高压水泵84工作时，高压水泵84将海水充入伸缩杆4内或将伸缩杆4内的海水抽出，从而控制伸缩杆4伸缩；
33.如图5和图6所示，所述取样管5为两端设置有开口的筒状，所述取样管5的内壁上设置有水管槽51，所述高压水管81固定连接到水管槽51上，所述取样管5靠近高压水管81上喷水孔的一端设置有绕取样管5的轴线均布的切割齿52，当取样管5转动时，切割齿52切割岩层，所述取样管5远离切割齿52的一端设置有安装法兰；
34.所述驱动单元7包括固定连接到防水外壳1内的驱动电机71、设置在驱动电机71的
输出轴上的第一齿轮72和固定连接在取样管5上的第二齿轮73，所述防水外壳1内固定连接有第一隔板11，所述驱动电机71固定连接到第一隔板11上，所述第二齿轮73固定连接到位于取样管5上的安装法兰上，所述第一齿轮72与第二齿轮73啮合，当驱动电机71通电转动时，驱动电机71带动第一齿轮72转动，第一齿轮72带动第二齿轮73转动，第二齿轮73带动取样管5转动；
35.所述防水外壳1内还设置有第二隔板12，所述第一隔板11和第二隔板12分别设置在位于取样管5上的安装法兰的两侧，所述第二隔板12与取样管5的侧壁之间设置有止推轴承，所述第二隔板12与安装法兰之间设置有端面轴承，所述第一隔板11与第二齿轮73之间设置有端面轴承，从而减小取样管5与防水外壳1之间的磨损；
36.所述固定杆6固定连接到第二齿轮73上，所述固定杆6的外侧壁均布有固定齿，所述固定齿为尖头凸起，所述固定杆6靠近远离防水外壳1的一端设置有钻头，当固定杆6转动时，固定杆6在岩层钻出小孔，所述固定齿在小孔内旋转处螺旋形凹槽，取样管5带动取样管5内岩石上升时，固定杆6上固定齿卡设在螺旋形凹槽内，从而防止取样管5内岩石滑落；
37.如图3所示，所述高压水管81为两段互相连接的高压管，所述第二齿轮73上固定连接有水管座82，所述水管座82为两端设置有开口的筒状，位于取样管5上的高压水管81固定连接到水管座82上，与高压水泵84连接的高压水管81固定通过密封轴承转动连接有转接头83，所述转接头83为两端设置有开口的筒状，所述转接头83通过螺栓固定连接到水管座82上，所述水管座82通过螺栓固定连接到第二齿轮73上，所述水管座82和转接头83的设置能够防止高压水管81缠绕；
38.所述高压水管81通过电磁阀与高压水泵84连接；
39.所述控制单元为微处理器；
40.作为本实用新型一种优选的方式，所述防水外壳1远离取样管5的一端还第二电机9，所述第二电机9的输出轴穿过防水外壳1的侧壁并在防水外壳1的外侧固定连接有第二螺旋桨91，所述第二电机9和第二螺旋桨91便于控制本装置上升和增加取样管5对海底的压力。
41.综上所述，本实用新型的工作原理是：
42.在使用时，将本装置沉入海底，控制第一电机22正转，当第一电机22正转时，第一电机22推动支撑脚21压向海底，从而防止支撑脚21在钻孔时浮起，所述驱动单元7控制取样管5转动，取样管5转动时带动固定杆6转动，所述伸缩杆4控制防水外壳1下降，防水外壳1在下降时能够将取样管5和固定杆6旋入海底，取样管5和固定杆6旋入海底预设深度时启动切割单元8，切割单元8抽取海水并将海水加压后从高压水管81上的喷水孔喷出，加压后的海水将取样管5内的样品切换，从而防止样品存留在海底，然后通过伸缩杆4控制防水外壳1升起，反向转动第一电机22，第一电机22能够带动支撑脚21向上，从而减小防水外壳1上升的阻力。
43.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。