[發明專利]一種附加螺旋槳導流罩的重力式采樣器

在審

• 申請號: 201910083660.3
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109632373A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 馬哲;徐宏;王胤;曾穩
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種附加螺旋槳導流罩的重力式采樣器，屬于海洋工程領域。該重力式采樣器還包括螺旋槳式導流罩，導流罩位于驅動鉛盤上部的尾舵上。螺旋槳導流罩位于提管頭下方，固接在尾舵上。螺旋槳導流罩包括薄壁圓筒、螺旋槳葉片、槳轂。螺旋槳葉片與槳轂采用軸承式連接，并通過槳轂固定在尾舵上，螺旋槳葉片外圍與薄壁圓筒內側面固接，用于防止槳葉與釋放纜繩接觸纏繞，防止“絞纜”現象，螺旋槳葉片傾斜角不大于50°。本發明可保持重力式采樣器在流體中下落時的整體穩定性，減小采樣器的傾斜角，從而更加適用于深海勘測作業。本發明具有結構簡單、造價低廉、便于安裝及拆卸、可操作性強等優點，適用于深海采樣、實驗等作業。

技術領域

本發明屬于海洋工程領域，涉及一種附加螺旋槳式導流罩的重力式采樣器，適用于深海勘測采樣作業。

背景技術

當前，國內外學者的目光逐漸聚焦到海洋工程，對于海底土質的研究越來越成為一個熱點科研問題。因此，在復雜的海況下，研究如何高效率獲取海底土樣具有非常重要的意義。獲取海底土樣的方法很多，其中重力式采樣器因為具有結構簡單、操作方便以及取樣成本較低等優點，成為獲取海底土樣的常用方法。

重力式采樣器即取樣器主要用于海底沉積物的取樣，其基本原理是取樣器依靠自身的重力作用貫入海底，取得近似于貫入深度的海底沉積物樣品，貫入深度取決于海底的硬度和取樣器的結構形狀及配重。隨著國家對海底探測力度加大和重力取樣的技術推廣，因此有必要對重力式采樣器的結構進行優化。

各類取樣器工作原理基本一致，作業時首先在甲板上對取樣器進行組裝，然后讓測量船處于漂泊狀態，開啟門吊和絞車，掛上取樣器，門吊吊臂伸出船外，操縱絞車，釋放纜繩將取樣器放置海底，待取樣器貫入海底后，回收纜繩，收回取樣器。

但是在取樣過程中，海流及船舶漂移對取樣器下落姿態影響較大，從而影響取樣效果。由于海況的不可預測性，從業人員一直努力探索一種促使重力式采樣器下落姿態更加穩定的結構，從而逐漸把目光聚焦到重力式采樣器的結構優化上。

發明內容

本發明針對上述重力式采樣器在下落過程中遇到的不利情況，提供一種附加螺旋槳式導流罩的重力式采樣器。其中導流罩原理在于會使水流沿槳葉的流線均勻分流，改善導流罩附近流場分布，目的在于促進重力式采樣器取樣過程更加穩定，從而提高取樣效率。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種附加螺旋槳導流罩的重力式采樣器，包括采樣管7、驅動鉛盤5、尾舵3、接管頭6、螺旋槳導流罩4。

所述的采樣管7屬于土樣采取設備，采樣管7頂端與接管頭6連接，采取無透水措施處理；采樣管7底部設有刀口9，刀口9用于切割泥土，減小入土阻力。

所述的驅動鉛盤5為層片狀圓環結構，作為施重主體，可通過調節鉛盤數量調節配重以滿足不同的采樣需求。驅動鉛盤5下部通過接管頭6與采樣管7連接，連接處采取無縫處理。

所述的尾舵3屬于傳統平衡器，呈圓柱狀，其頂部通過提管頭2與鋼纜卡具1連接，通過鋼纜與船舶上動力設備相連，底部與驅動鉛盤5連接。所述尾舵3宜采用剛度大，密度小的材料制成，避免觸底重錘使之變形。

所述的螺旋槳導流罩4位于提管頭2下方，固接在尾舵3上(具體位置可根據鉛盤配重調節)，用于減小水流的擾動影響，從而保持采樣器的穩定性。所述的螺旋槳導流罩包括薄壁圓筒10、傾斜設置的螺旋槳葉片11、槳轂12；所述螺旋槳葉片11與槳轂12采用軸承式連接，并通過槳轂12固定在尾舵3上，螺旋槳葉片11外圍與薄壁圓筒10內側面固接，用于防止槳葉與釋放纜繩接觸纏繞，在水流作用下螺旋槳葉片11可自由旋轉，從而產生自升力保持采樣器的穩定性。

所述的螺旋槳葉片11的傾斜角不大于50°，薄壁圓筒10的直徑為0.2m～0.5m，高度為10cm～25cm，側斜設置對復合材料螺旋槳水動力性能具有較大影響，充分發揮導流罩在流場中抗擾動的優勢，維持采樣器整體穩定性。