本發(fā)明涉及水利測量領域，具體是一種自重作用下旋轉進占式河床淤積物采樣裝置。

背景技術：

隨著三峽水庫的運行，其河床上存在大量的淤積物，對淤積物基本特性研究尤為重要。如淤積物干容重與水庫淤積量的計算直接相關；依附于泥沙的氮、磷等污染物質的變化與長江中下游水生態(tài)關系密切；庫區(qū)泥沙是否存在絮凝沉降是改變庫區(qū)淤積物級配的重要因素；浮泥的流變特性將直接影響通航。對水庫河床淤積物的高保真取樣是研究其干容重等基本特性的前提。

目前，對于深水取樣主要采用重力式取樣器，其基本原理是取樣器靠自身重力作用貫入河床，得到近似貫入深度的水底淤積物樣品。重力式取樣器由于高速貫入河床，取樣筒和河床淤積物之間將產(chǎn)生很大的剪切力使淤積物樣品變形，達不到保真的效果，而且其采樣深度難以控制。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明提供一種自重作用下旋轉進占式河床淤積物采樣裝置,該采樣裝置能高精度、安全可靠的對河床淤積物進行取樣，并使取得的淤積物樣品能保持原狀，同時具有拆卸簡單的優(yōu)點。

一種自重作用下旋轉進占式河床淤積物采樣裝置，包括可升降操作平臺、動力系統(tǒng)、傳動桿和取樣筒系統(tǒng)，可升降操作平臺固定在測量船的側面，動力系統(tǒng)安裝在可升降操作平臺上，傳動桿上端通過方補心安裝在動力系統(tǒng)的孔內且與動力系統(tǒng)驅動連接，下端與采樣筒系統(tǒng)連接，動力系統(tǒng)通過傳動桿給取樣筒系統(tǒng)傳輸剪切力，并以傳動桿和取樣筒系統(tǒng)自重作為鉆壓鉆進至采樣位置，最后吊裝整體取樣筒系統(tǒng)到測量船上完成采樣工作。

進一步的，可升降操作平臺包括操作平臺、帶滑軌側板、操作平臺推桿、鏈輪、鏈條、液壓推桿以及帶導軌門架；其中，所述的帶導軌門架固定在測量船側面，鏈輪安裝在帶導軌門架上方，鏈條一端連接液壓推桿，另一端繞過鏈輪后連接帶滑軌側板帶滑軌側板可沿帶導軌門架的導軌上下滑動，操作平臺一端鉸連接于帶滑軌側板，下部用操作平臺推桿支撐，操作平臺推桿另一端鉸連接于帶滑軌側板。

進一步的，動力系統(tǒng)包括帶上下平臺的框架、軸承、轉盤、離合器和電機；其中，軸承嵌在上平臺凹槽內，轉盤固定在下平臺上，電機輸出軸連接皮帶輪系統(tǒng)，皮帶輪系統(tǒng)另一端通過離合器連接轉盤的主動軸，主動軸通過斜齒輪傳輸動力至從動軸。

進一步的，傳動桿由多根方鉆桿連接而成，其上端用方補心安裝在動力系統(tǒng)內，下端連接取樣筒系統(tǒng)，用以傳遞剪切力。

進一步的，取樣筒系統(tǒng)包括異徑接頭、內筒、外筒和鉆頭；其中，異徑接頭上端連接動桿系統(tǒng)，下端外部連接外套筒，中間用心軸連接內筒，外筒下部連接鉆頭，鉆頭內部有環(huán)形空腔作為液壓油腔。

進一步的，異徑接頭上部設有方鉆桿接頭，通過扣型連接傳動桿，下端通過螺紋連接外套筒，心軸通過一對滾子軸承、一對推力軸承和套定位安裝在外套筒內，外套筒的兩端分別安裝有上端蓋和下端蓋；取樣筒接頭螺紋連接于外套筒，內筒通過內筒套和螺母固定連接在心軸上，內筒之間通過內筒接頭連接，內筒為半合管形式；外筒螺紋連接在取樣筒接頭上，外筒之間通過外筒接頭連接，鉆頭螺紋連接在外筒上。

進一步的，外筒內有道通孔作為液壓油路，最上端一節(jié)外筒有液壓油管接頭通過油管接測量船上的液壓泵，鉆頭內有環(huán)形油腔和鑲在腔內的橡膠環(huán)，環(huán)形腔上有一環(huán)形開口，待鉆進結束后開啟液壓泵向內注入液壓油，橡膠環(huán)由于液壓油的注入而向外滲出，從而夾住淤積物樣品，最后提升取樣筒系統(tǒng)完成采樣。

進一步的，內筒由PVC管沿軸線劈開的兩個半圓組成。

本發(fā)明的特點及效果：

(1)本發(fā)明采樣裝置的工作原理為借助取樣筒系統(tǒng)的自重和轉盤提供的低速旋轉剪切力共同作用取樣，即取樣器在轉動剪切樣品的同時取樣系統(tǒng)的重力克服取樣器與樣品的摩擦力向下運動，克服傳統(tǒng)的“靠重力貫入式”和“沖擊式”取樣技術不足，研究“平穩(wěn)式”進占工藝及其取樣技術。因為依靠重力來取代鉆壓，無需額外設備來提供鉆壓，減少了鉆機動力頭的設計與安裝，簡化了取樣過程。

(2)傳動桿采用數(shù)根方鉆桿連接而成，采樣深度范圍廣，可根據(jù)不同水深選擇合適規(guī)格和數(shù)量的方鉆桿連接組成。

(3)取樣筒系統(tǒng)向下鉆進時，內筒隨外筒一起向下運動但是不旋轉，淤積物樣品直接進入內筒，保證淤積物樣品在鉆進過程中不受外力的影響。

(4)內筒由PVC管沿軸線劈開的兩個半圓組成，方便取樣完成后取出樣品，保證了樣品不受人工擾動的影響從而得到原樣樣品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種自重作用下旋轉進占式河床淤積物采樣裝置剖面工作示意圖；

圖2為圖1中可升降操作平臺結構示意圖；

圖3為圖1中動力系統(tǒng)的俯視圖；

圖4為圖1中動力系統(tǒng)的剖面示意圖；

圖5為圖1中取樣筒系統(tǒng)的剖面示意圖。

圖中：1—可升降操作平臺，1-1—帶導軌門架，1-21—鏈輪，1-22—鏈條，1-23—液壓推桿，1-3—帶滑軌側板，1-41—操作平臺，1-42—操作平臺推桿；2—動力系統(tǒng)，2-1—上平臺，2-11—上平臺凹槽，2-12—軸承，2-13—上平臺方補心，2-2—下平臺，2-21—電機，2-22—轉盤，2-221—主動軸，2-222—離合器，2-223—箱體，2-224—從動軸，2-225—下平臺方補心，2-23—皮帶輪系統(tǒng)，2-3—爬梯，2-4—方鉆桿；3—傳動桿；4—取樣筒系統(tǒng)，4-1—異徑接頭，4-11—方鉆桿接頭，4-12—上端蓋，4-13—外套筒，4-14—心軸，4-15—下端蓋，4-16—取樣筒接頭，4-17—滾子軸承，4-18—套，4-19—推力軸承，4-21—內筒套，4-22—螺母，4-23—內筒，4-24—內筒接頭，4-3—外筒，4-31—外筒接頭，4-4鉆頭；5—測量船；6—淤積物。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種自重作用下旋轉進占式河床淤積物采樣裝置，包括可升降操作平臺1、動力系統(tǒng)2、傳動桿3和取樣筒系統(tǒng)4；可升降操作平臺1安裝在測量船5上，傳動桿3上端通過方補心安裝在動力系統(tǒng)2的孔內，下端與采樣筒系統(tǒng)3連接，依靠取樣筒系統(tǒng)4自重和電機帶動轉盤所提供的剪切力共同作用下鉆進取樣。

如圖2所示，可升降操作平臺1固定在測量船5的側面并用外設支桿連接框架使其穩(wěn)定，可升降操作平臺1包括帶導軌門架1-1、帶滑軌側板1-3，帶導軌門架1-1上部安裝鏈輪1-21，鏈條1-22的一端連接固定在測量船5上的液壓推桿1-23，另一端繞過鏈輪1-21后連接帶滑軌側板1-3，操作平臺1-41一端鉸連接在帶滑軌側板1-3上，下部用操作平臺推桿1-42支撐，操作平臺推桿1-42另一端則鉸連接在帶滑軌側板1-3上?？缮挡僮髌脚_1可通過測量船5上液壓油泵控制液壓推桿1-23的運動，并通過鏈條1-22帶動帶滑軌側板1-3的上升與下降，從而實現(xiàn)操作平臺1-41的升降。此外，可控制操作平臺推桿1-42的運動保證操作平臺1-41保持水平位置。

如圖3和圖5所示，動力系統(tǒng)2為框架式結構，整體吊裝到操作平臺1-41上，并用地腳螺釘固定。動力系統(tǒng)2包括上平臺2-1、下平臺2-2，上平臺2-1上設有上平臺凹槽2-11，其內裝有軸承2-12。下平臺2-2上固定有電機2-21，電機2-21輸出軸連接皮帶輪系統(tǒng)2-23，皮帶輪系統(tǒng)2-3另一端通過離合器2-222連接轉盤2-22的主動軸2-221，主動軸2-221通過斜齒輪傳輸動力至從動軸2-224，最后安裝箱體2-223。

吊裝方鉆桿2-4至上平臺2-1和下平臺2-2的孔內直至鉆桿系統(tǒng)底部觸及河床，調整測量船5的位置重新錨定，使方鉆桿2-4處于豎直位置，裝入上平臺方補心2-13和下平臺方補心2-225，啟動電機2-21，閉合離合器2-222開始鉆進取樣。爬梯2-3可供操作人員爬至上平臺進行操作。方鉆桿2-4可根據(jù)取樣水深不同選擇不同的規(guī)格型號。動力系統(tǒng)2采用上平臺2-1和下平臺2-2可以使鉆進過程鉆桿不偏離豎直方向，保證取樣質量，使用離合器2-222可隨時控制鉆進的啟閉。

如圖5所示，取樣筒系統(tǒng)4包括異徑接頭4-1、多個內筒4-23、多個外筒4-3和鉆頭4-4。異徑接頭4-1上部的方鉆桿接頭4-11通過扣型連接傳動桿2，下端通過螺紋連接外套筒4-13，心軸4-14通過一對滾子軸承4-17、一對推力軸承4-19和套4-18定位安裝在外套筒4-13內，外套筒4-13的兩端分別安裝有上端蓋4-12和下端蓋4-15，取樣筒接頭4-16螺紋連接于外套筒4-13，整個異徑接頭4-1起到單動雙管的作用，也能防止泥沙進入破壞軸承。內筒4-23通過內筒套4-21和螺母4-22固定連接在心軸4-14上，內筒4-23內筒4-23可由PVC管沿軸線劈開的兩個半圓組成。內筒4-23之間通過內筒接頭4-34連接，內筒為半合管形式，即將圓管沿軸線切開成兩半。外筒4-3螺紋連接在取樣筒接頭4-16上，外筒4-3之間通過外筒接頭4-31連接，鉆頭4-4螺紋連接在外筒4-3上，外筒4-3內有4道通孔作為液壓油路，最上端一節(jié)外筒有液壓油管接頭通過油管接測量船5上液壓泵，鉆頭4-4內有環(huán)形油腔和鑲在腔內的橡膠環(huán)，環(huán)形腔上有一環(huán)形開口，待鉆進結束后開啟液壓泵向內注入液壓油，橡膠環(huán)由于液壓油的注入而向外滲出，從而夾住淤積物樣品，最后提升取樣系統(tǒng)完成采樣。該取樣筒系統(tǒng)4采用單動雙管結構，外筒4-3和鉆頭4-4鉆進淤積河床，內筒4-23不轉動用于保護淤積物樣品，保證樣品不受擾動

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。