[發明專利]一種海洋底泥采樣系統及采樣方法

有效

• 申請號: 202110795334.2
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113567175B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 宋為威;李軼;牛麗華;張煥軍;王龍飛;張文龍
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張艷

1.一種海洋底泥采樣系統，其特征在于：包括支撐定位系統、采樣系統和升降系統，所述升降系統設置于采樣系統的上方，用于下降將采樣系統按壓進入海洋底泥，采樣完畢后升起，將采樣系統提升出海洋底泥，所述支撐定位系統圍在采樣系統四周，用于穩固采樣系統和升降系統；

所述升降系統包括多根穿過定位板（4）的重力式壓桿（9），所述重力式壓桿（9）的頂部設置有壓桿連板（10），所述壓桿連板（10）的頂部設置有扣環（11），所述重力式壓桿（9）的底部設置有受壓鋼板（12），所述受壓鋼板（12）的下方設置有垂向壓管板（13）；

當按壓或提拉壓桿連板（10）時，垂向壓管板（13）同步下移或上移；

所述采樣系統包括圍繞在垂向壓管板（13）外部一圈的多個豎直設置的采樣管（14），所述采樣管（14）的側壁靠近頂部的位置通過連接桿（15）與垂向壓管板（13）固定連接；

所述采樣管（14）的頂部設置有上蓋（20），底部設置有下蓋（29），所述采樣管（14）的外部套設有能夠上下移動的移動環（28），所述上蓋（20）靠近垂向壓管板（13）通過扭力鉸鏈與采樣管（14）的頂部連接，其相對側連接上蓋連接繩（18），所述垂向壓管板（13）側壁設置有鉤扣（16），所述上蓋連接繩（18）端部連接鉤子（17），所述鉤子（17）鉤住鉤扣（16），上蓋連接繩（18）繃緊，上蓋（20）處于向上翻轉、半打開狀態，扭力鉸鏈此時產生將上蓋（20）蓋合的力；

所述上蓋（20）與移動環（28）之間設置有一根或對稱設置兩根拉簧（21），所述拉簧的上端與上蓋（20）邊緣、遠離扭力鉸鏈的位置連接，拉簧（21）的下端與移動環（28）連接；

所述下蓋（29）通過下蓋連桿（27）與移動環（28）連接，所述下蓋（29）與下蓋連桿（27）連接的位置還連接有下蓋連接繩（24），所述下蓋連接繩（24）的上端繃緊連接上蓋（20）傾斜向上的一端，所述下蓋連接繩（24）拉著下蓋（29）處于傾斜狀態；

所述采樣管（14）的外部豎直設置有縱向桿（22），縱向桿（22）的底部與移動環（28）固定，所述采樣管（14）的頂部外側固定設置有彈簧上端穿孔板（30），縱向桿（22）的頂部豎直延伸穿過彈簧上端穿孔板（30），且縱向桿（22）的頂端設置有重力球，所述縱向桿（22）套設有彈簧（23），所述縱向桿（22）靠近下端位置固定設置有彈簧下端固定板（25），所述彈簧（23）位于彈簧上端穿孔板（30）和彈簧下端固定板（25）之間；

所述下蓋連桿（27）與彈簧下端固定板（25）之間設置有扭力彈簧（26），所述扭力彈簧（26）的扭力驅動著下蓋連桿（27）向下旋轉直到豎直。

2.根據權利要求1所述的海洋底泥采樣系統，其特征在于：所述支撐定位系統包括主支架（1），所述主支架（1）包括多個底部呈圓形分散排布、頂部靠近、且連接于一個定位板（4）上的支架桿，所述主支架靠近下部位置設置有主橫梁（2），主橫梁（2）包括順次連接相鄰兩個支架桿的桿子，所述主支架靠近上部位置設置有次橫梁（3），次橫梁（3）包括順次連接相鄰兩個支架桿的桿子；

所述次橫梁與主支架之間的連接點采用槽契式連接，所述主橫梁與主支架之間的連接點采用碗扣式連接。

3.根據權利要求2所述的海洋底泥采樣系統，其特征在于：每個所述支架桿的底部均設置有平腳托（6）。

4.基于權利要求3所述的海洋底泥采樣系統的底泥采樣方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：下海前準備：將采樣管（14）調整為準備狀態，上蓋連接繩（18）拉著上蓋處于向上翻轉打開狀態，鉤子（17）鉤掛在鉤扣（16）上，拉簧（21）對移動環（28）有著向上的拉力，彈簧（23）對移動環（28）有著向下的壓力，最終平衡狀態為移動環（28）處于采樣管（14）靠近下端位置，所述下蓋連接繩拉著下蓋（29）位于采樣管（14）旁邊，此時扭力彈簧（26）對下蓋連桿（27）向下壓力；

步驟2：下海：通過繩索穿過扣環（11），將其懸于下海設備的下方，將海洋底泥采樣系統豎直下放入海，直到平腳托（6）接觸海底底泥，調整海洋底泥采樣系統的豎直方位，使主支架（1）豎直，所有平腳托（6）均平鋪于海底底泥上；

步驟3：通過下海設備的施壓臂向下壓定位板（4），將所有平腳托（6）均穩定站立在底泥上，海洋底泥采樣系統穩定固定于海底底泥中；

步驟4：下壓壓桿連板（10），重力式壓桿（9）向下移動，帶著所有的采樣管（14）向下移動，移動過程中，采樣管（14）的底部插入海底底泥中，海底底泥進入到采樣管（14）中，當海底底泥填滿采樣管（14）時，移動環（28）被底泥推動向上移動，且海底底泥頂著上蓋（20），上蓋（20）被底泥頂著向上翻轉，上蓋連接繩（18）松垮，鉤子（17）從鉤扣（16）中松脫，此時，上蓋（20）在扭力鉸鏈的作用下，發生蓋合移動，上蓋（20）在蓋合的過程中，下蓋連接繩（24）對下蓋（29）的拉力變小，下蓋（29）在扭力彈簧（26）的作用下，發生向下移動；

步驟5：在采樣管（14）中采集滿底泥后，整體設備上提，當采樣管（14）離開底泥面時，下蓋旋轉蓋合到采樣管（14）的下端口，將底泥封閉在采樣管（14）；

步驟6：將海洋底泥采樣系統移出海面，取出采樣管（14）中的采樣底泥。