專利名稱：海底無纜無主動力取樣裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種深、淺海沉積物快速取樣海洋工程裝備，尤其涉及一種海底無纜無主動力取樣裝置。
背景技術：
天然氣水合物的勘探與開采時全球性的課題，國外已經進入商業(yè)開采階段，但我國才剛剛起步，尚處于勘探初期。利用沉積物取樣器取得海底沉積物，通過后續(xù)處理與分析，可以判斷海底是否有天然氣水合物存在。國內取樣技術的發(fā)展起步較晚，在這方面的研究工作主要有重力活塞式取樣器和重力活塞保溫保壓式取樣器，目前，國內使用的主要是浙江大學研制的保溫保壓取樣器，該取樣器包括重力活塞式取樣機構和密封艙兩個部件，其中重力活塞式取樣機構包括重錘機構、吊放機構、保真取樣筒、蓄能器和鎖舌機構，密封艙包括密封艙本體、翻板閥、下端蓋、上壓蓋和倒錐。該取樣裝置雖然能夠在海底取到沉積物和水、氣或天然氣水合物等樣品，但是，整個裝置重量大、搬運不便，需要船上的地質絞車進行投放、取樣，不僅操作復雜而且還必須具有纜繩吊放動力，因此，采用現有的取樣裝置不僅資金投入大、工作周期長，而且需要全程監(jiān)控，對操作人員要求也比較高，如果是對少量樣品取樣且要在多個點采集樣品，不僅成本太高而且周期長、經濟效益不高。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種制造成本低、取樣周期短、攜帶方便、操作簡便且取樣周期適當的海底無纜無主動力取樣裝置，解決現有技術中，海底沉積物取樣器結構復雜、加工成本高、自重大不便搬運、操作復雜、取樣周期長等的技術問題，從而能有效的解決上述現有技術中存在的問題。本實用新型的目的是通過下述技術方案來實現一種海底無纜無主動力取樣裝置，包括導流機構、正壓倉、配重倉和取樣器，所述配重倉設于正壓倉的外圍，正壓倉和配重倉連為一體，導流機構設于正壓倉上部，取樣器設于相對的底部，在導流機構內設有氣囊，配重倉底部設一吊門和與吊門相配合的開鎖機構，所述吊門上設過水小孔。作為一種優(yōu)選方式，其中所述吊門的一端與配重倉的外殼通過扭簧相連，另一端通過掛鉤與正壓倉的外壁相接觸，且鉤體朝向配重倉的內部。作為進一步優(yōu)選，所述開鎖機構包括上環(huán)、中環(huán)、底環(huán)和立柱，所述上環(huán)與中環(huán)接觸、立柱連接于底環(huán)和中環(huán)之間，且所述上環(huán)和中環(huán)位于掛鉤的鉤體內，底環(huán)支出配重倉。作為一種優(yōu)選方式,正壓倉上部設一聲納發(fā)射器。作為一種優(yōu)選方式，所述配重倉為四個。作為進一步優(yōu)選，配重倉內設一由置空板隔成的導程，導程正對上環(huán)和中環(huán)處。作為進一步優(yōu)選，導流機構為筐體外包裹一層薄板的結構，所述正壓倉、配重倉和筐體通過連接板連為一體。、[0012]作為進一步優(yōu)選，取樣器端部設一刀頭，所述刀頭外部為倒“八”字形，內壁為“八”字形。作為進一步優(yōu)選，刀頭的端部設一彈性薄板材料制成的半球形花瓜，所述花瓜主要由若干形如花瓣的細條組成。與現有技術相比，本實用新型的有益效果本實用新型海底無纜無主動力取樣裝置完全依靠自身重量與海水的動能實現整個取樣過程，利用沉積物的阻力將配重甩掉，裝置在自身浮力作用下浮出海面，實現了整個取樣過程無纜繩牽引，無人為外加的主動力取樣回收；由于是無纜繩牽引、無人為外加主動力方式取樣，因此整個取樣過程都無需人為控制操作，也無需其它精密監(jiān)控設備，只需母船工作人員將其組裝好投放在目標海域即可，極大地降低了資金投入，而且可以同時多點作業(yè)；與現有的取樣裝置相比，不僅效率高、成本低，而且完全不受海面環(huán)境的影響。
圖I是本實用新型海底無纜無主動力取樣裝置的結構示意圖；圖2為圖I中開鎖機構的結構示意圖；圖3為圖I中的P處放大示意圖。圖中正壓倉-1，配重倉-2，連接板-3，導流機構_4，氣囊-5，吊門_6，過水小孔-51，開鎖機構-7,取樣器-8,掛鉤-9,扭簧-10,置空板-11,筐體-41,薄板-42，刀頭-71，導程-901，上環(huán)-61，中環(huán)-62， 底環(huán)-63， 立柱-64。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特質和/或步驟以外，均可以以任何方式組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個特征之一系列等效或類似特征中的一個實施例而已。如圖I所示，本實用新型海底無纜無主動力取樣裝置包括導流機構4、正壓倉I、配重倉2和取樣器8,正壓倉I上部設一聲納發(fā)射器(在圖中未不出);導流機構4為筐體41外包裹一層薄板42的結構，所述正壓倉I、配重倉2和筐體41通過連接板3連為一體；取樣器8端部設一刀頭71，所述刀頭71外部為倒“八”字形，內壁為“八”字形；刀頭71的端部設一彈性薄板材料制成的半球形花瓜，所述花瓜主要由若干形如花瓣的細條組成。所述配重倉2設于正壓倉I的外圍，正壓倉I和配重倉2連為一體，導流機構4設于正壓倉I上部，取樣器8設于相對的底部，在導流機構4內設有氣囊5，所述氣囊根據氣體的壓縮與膨脹調節(jié)整個取樣裝置的速度，隨著取樣裝置的下落，海底氣壓的增高，不斷壓縮氣囊調節(jié)速度。配重倉2底部設一吊門6和與吊門6相配合的開鎖機構7，所述吊門6上設過水小孔51，在配重倉中放入配重珠。所述吊門6的一端與配重倉2的外殼通過扭簧10相連，另一端通過掛鉤9與正壓倉I的外壁相接觸，且鉤體朝向配重倉2的內部。如圖2所示，所述開鎖機構7包括上環(huán)61、中環(huán)62、底環(huán)63和立柱64，所述上環(huán)61與中環(huán)62接觸、立柱64連接于底環(huán)63和中環(huán)62之間，且所述上環(huán)61和中環(huán)62位于掛鉤9的鉤體內，底環(huán)63支出配重倉2 ;配重倉2內設一由置空板11隔成的導程901，導程901正對上環(huán)61和中環(huán)62處。實施例本實用新型的結構和工作原理及流程如下整個取樣裝置設計為帶5kg (除去甩配重后裝置自身水中重力+克服沉積物對取樣器的摩擦力后，整個裝置的凈浮力為5 kg)以上正浮方案的取樣器，其要求如下I、正壓倉采用高強鋁合金制成，根據提樣力設計正浮力大小(不低于5kg正浮力)。在正壓倉的上部設一聲納發(fā)射器。2、配重倉采用L12硬鋁制成，分為四個倉，且每個倉的底部配一套吊門及相應的開鎖機構。 3、開鎖機構包括上環(huán)、中環(huán)、底環(huán)和四根立柱，所述上環(huán)與中環(huán)接觸、立柱連接于底環(huán)和中環(huán)之間，且所述上環(huán)和中環(huán)位于掛鉤的鉤體內，底環(huán)支出配重倉到接近取樣器端部的長度。4、取樣器由花瓜、刀頭、取樣筒組成；其中刀頭安裝于取樣筒的端部，刀頭端部上裝花瓜，刀頭外部結構采用倒“八”字形，利于切入沉積物中，內壁采用順“八”字，這種喇叭口形更利于沉積物被壓入取樣筒中；由于花瓜采用彈性薄板材料做成SR半球形，且由若干形如花瓣細條疊加組成，使其張開、復原容易，向下漲開就很困難，這樣既保證了樣品的順利采收，又保證了封樣而不被海水沖刷掉。在母船上先將正壓倉I、配重倉2通過連接板3組裝成一體，接著將附屬裝置筐體4通過螺紋連接在連接板3上，再將配重倉2底部的吊門6與開鎖機構7配合好并投放配重珠于配重倉2內，配重珠的重量根據取樣的深度決定，要實現該取樣裝置無主動力取樣，就要依靠該取樣裝置自身重力加速來實現下插取樣過程，但越往深海該取樣裝置表面積越大，阻力越大，因此采用圓柱型的配重倉，能夠在很小的阻力下盡可能提供最大的重力，該重力由若干Φ IOmm配重鐵球提供，通過調節(jié)配重量來實現深、淺海工作環(huán)境的轉換。最后，將取樣器8安裝在正壓倉I上，整個裝置裝配完成，在目標海域將本實用新型取樣裝置投放。將本實用新型海底無纜無主動力取樣裝置投入海中后，裝置依靠配重下沉。30米后由于外壓力的增大，取樣裝置氣囊內氣壓被壓進入正壓倉內，該取樣裝置體積變小，加快了下插速度，下插在海底沉積物表層中取樣。開鎖機構通過吊鉤在自身重力以及扭簧提供的吊門向外擴張力的作用下連接在配重倉底部吊門上，配重倉上有一段由置空板所隔開的導程901，取樣器在取樣的過程中，取樣裝置在底部配重、向上浮力以及導流板的共同作用下垂直下插，利用沉積物的阻力將花瓣頂開，同時開鎖機構底環(huán)受到沉積物阻力向上運動，如圖3所示，當中環(huán)圓心最高點A運動脫離掛鉤最高點B處時，掛鉤失去束縛，吊門在扭簧力與配重珠重力雙作用下打開。配重倉內裝滿的配重鋼球滑出取樣裝置，裝置失去配重后在浮力作用下上浮，同時取樣器也從沉積物中被拔出，花瓣在自身彈力作用下復原并封住樣品不被海水沖刷。當上浮至海面30米后，由于外壓的減小，被壓入正壓倉內的氣體再次返沖回氣囊內，裝置體積增大，浮力也隨著體積的增加而增大，加速裝置上浮并沖出海平面，增大收索目標。當裝置浮出海面后，正壓倉內聲納發(fā)射器發(fā)出的聲納信號便于母船工作人員尋找并將其打撈回收。本發(fā)明利用海水動能，在導流機構的筐體外包裹上一層薄板，吊門上鉆若干過水小孔51，下沉過程中海水通過吊門小孔進入配重倉，再從筐體上的空隙流出，形成尾翼效果而實現導流，實現了裝置的垂直下插運動，又利用沉積物的阻力，設計一開鎖機構，并與配重倉配合，實現了在無主動力的情況下裝置僅依靠沉積物阻力甩掉配重的復雜運動過程，在自身浮力作用下上升，完全實現了裝置在無人為外加力下取樣、無纜繩牽引而能成功回收的新型取樣方式。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種海底無纜無主動力取樣裝置，其特征在于包括導流機構、正壓倉、配重倉和取樣器，所述配重倉設于正壓倉的外圍，正壓倉和配重倉連為一體，導流機構設于正壓倉上部，取樣器設于相對的底部，在導流機構內設有氣囊，配重倉底部設一吊門和與吊門相配合的開鎖機構，所述吊門上設過水小孔。
2.如權利要求I所述的海底無纜無主動力取樣裝置，其特征在于所述吊門的一端與配重倉的外殼通過扭簧相連，另一端通過掛鉤與正壓倉的外壁相接觸，且鉤體朝向配重倉的內部。
3.如權利要求2所述的海底無纜無主動力取樣裝置，其特征在于所述開鎖機構包括上環(huán)、中環(huán)、底環(huán)和立柱，所述上環(huán)與中環(huán)接觸、立柱連接于底環(huán)和中環(huán)之間，且所述上環(huán)和中環(huán)位于掛鉤的鉤體內，底環(huán)支出配重倉。
4.如權利要求I或3中任一權利要求所述的海底無纜無主動力取樣裝置，其特征在于正壓倉上部設一聲納發(fā)射器。
5.如權利要求4所述的海底無纜無主動力取樣裝置，其特征在于所述配重倉為四個。
專利摘要本實用新型公開了一種海底無纜無主動力取樣裝置，包括導流機構、正壓倉、配重倉和取樣器，所述配重倉設于正壓倉的外圍，正壓倉和配重倉連為一體，導流機構設于正壓倉上部，取樣器設于相對的底部，在導流機構內設有氣囊，配重倉底部設一吊門和與吊門相配合的開鎖機構，所述吊門上設過水小孔。本實用新型取樣裝置完全依靠自身重量與海水的動能實現整個取樣過程，實現了整個取樣過程無纜繩牽引，無人為外加的主動力取樣回收，極大地降低了資金投入，而且可以同時多點作業(yè)；與現有的取樣裝置相比，不僅效率高、成本低，而且完全不受海面環(huán)境的影響。
文檔編號G01N1/04GK202533271SQ201220115609
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權日2012年3月26日
發(fā)明者俞祖英, 姜正陸, 徐著華, 李康健, 陳濤 申請人:成都歐迅海洋工程裝備科技有限公司