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申请/专利权人：湖南科技大学

摘要：本发明公开了一种手持式海底沙层保压保温取样装置及其使用方法，装置包括手柄、振动发生装置、滑阀、取样管和保压盖，所述手柄下端与振动发生装置的上端连接，振动发生装置的下端与取样管的上端连接，取样管的下端设有保压盖；滑阀置于振动发生装置的侧壁上，振动发生装置底部设有定位凸台及连通取样管的排水孔，排水孔的上方和下方分别设有一O形密封圈；所述手柄上设有橡胶套和用于橡胶套定位的手柄凸台，橡胶套内设有振动发生装置开关；振动发生装置开关能够控制振动发生装置启停；手柄上套装有弹簧。本发明结构紧凑、操作简便、可靠性高，而且具有取样效率和取样成功率高的优点。

主权项：1.一种手持式海底沙层保压保温取样装置，其特征在于：包括手柄、振动发生装置、滑阀、取样管和保压盖，所述手柄下端与振动发生装置的上端连接，振动发生装置的下端与取样管的上端连接，取样管的下端设有保压盖；所述的滑阀置于振动发生装置的侧壁上，振动发生装置底部设有定位凸台及连通取样管的排水孔，排水孔的上方和下方分别设有一O形密封圈；所述手柄上设有橡胶套和用于橡胶套定位的手柄凸台，橡胶套内设有振动发生装置开关；所述的振动发生装置开关包括设置在橡胶套内侧壁上的铜环及设置在手柄外侧壁上的两个触点，两个触点具有高度差，铜环能够连通两个触点使得振动发生装置开启；手柄上套装有弹簧，弹簧两端分别与橡胶套和振动发生装置连接；所述保压盖包括保压盖体、钢球、套筒及密封弹簧；所述保压盖体侧壁上部设有多个位于同一水平面的钢球孔，钢球孔内分别设有钢球；所述保压盖体内壁上还设有密封槽，密封槽内设有密封圈；所述套筒套装在保压盖体外壁上，套筒内壁与保压盖体外壁之间设有密封弹簧，套筒内壁上设有可收纳钢球的弧形凹槽；所述取样管下端外壁上对应于钢球孔处设有环形凹槽。

全文数据：手持式海底沙层保压保温取样装置及其使用方法技术领域[0001]本发明涉及一种手持式海底沙层保压保温取样装置及其使用方法。背景技术[0002]海底沙层中蕴藏着大量的微生物等生命群落，利用水下机器人采集海底沙层保压保温样品，为人类认识和研宄海洋生命演化、海底环境变化等提供技术支撑。目前，大多数水下机器人用的机械手持式海底取样装置主要面向海底沉积物底质的取样作业，由于海底沉积物底质较软且具有较好的粘度，只需机械手持式海底取样装置以纯压入方式插入海底沉积物中，即可获得良好的取样效果，但是对于海底沙层，由于海底沙层硬度较高且非常松散基本上没有粘度），若依然采用传统的纯压入方式进行海底沙层取样作业，取样装置的取样管将无法插入海底沙层中，极大降低海底沙层的取样率和取样成功率。在机械手持式海底取样装置的保压结构设计方面，目前的机械手持式海底取样装置通常使用球阀或翻板阀结构对取样装置进行保压密封，这种球阀或翻板阀结构对球阀或翻板阀的阀体的加工制造和装配精度的要求极高，且这种取样装置的结构也较为复杂，整体质量较重、体积较大，操作不太方便。发明内容[0003]为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑，操作方便、可靠，取样率和取样成功率高的手持式海底沙层保压保温取样装置及其使用方法。[0004]本发明采用的技术方案是：一种手持式海底沙层保压保温取样装置，包括手柄、振动发生装置、滑阀、取样管和保压盖，所述手柄下端与振动发生装置的上端连接，振动发生装置的下端与取样管的上端连接，取样管的下端设有保压盖;所述的滑阀置于振动发生装置的侧壁上，振动发生装置底部设有定位凸台及连通取样管的排水孔，排水孔的上方和下方分别设有一0形密封圈;所述手柄上设有橡胶套和用于橡胶套定位的手柄凸台，橡胶套内设有振动发生装置开关;所述的振动发生装置开关包括设置在橡胶套内侧壁上的铜环及设置在手柄外侧壁上的两个触点，两个触点具有高度差，铜环能够连通两个触点使得振动发生装置开启;手柄上套装有弹簧，弹簧两端分别与橡胶套和振动发生装置连接。[0005]上述的手持式海底沙层保压保温取样装置中，取样管内孔下端设有花瓣刀头。[0006]上述的手持式海底沙层保压保温取样装置中，所述的振动发生装置包括耐压筒、电机、电池及转轴，所述的耐压筒上端开口处设有端盖，端盖通过0形密封圈密封;所述的端盖中心处设有一线缆孔，线缆孔的两端分别设有一个水密接头;耐压筒内设有隔板，电池安装在隔板上，转轴通过两支撑法兰安装在耐压筒底部，转轴上设有偏心块;所述的电机的输出轴与转轴连接，电机安装在一支撑法兰上;所述的电池的一电极连接水密电缆线I的一端，水密电缆线I的另一端穿过水密接头与手柄外侧壁上的一个触点连接，另一触点与水密电缆线n的一端连接，水密电缆线n的另一端穿过水密接头和隔板与电机的一电极连接，电机的另一电极通过水密电缆线m与电池的另一电极连接。[0007]上述的手持式海底沙层保压保温取样装置中，所述保压盖包括保压盖体、钢球、套筒及密封弹簧;所述保压盖体侧壁上部设有多个位于同一水平面的钢球孔，钢球孔内分别设有钢球;所述保压盖体内壁上还设有密封槽，密封槽内设有密封圈;所述套筒套装在保压盖体外壁上，套筒内壁与保压盖体外壁之间设有密封弹簧，套筒内壁上设有可收纳钢球的弧形凹槽;所述取样管下端外壁上对应于钢球孔处设有环形凹槽。[0008]上述的手持式海底沙层保压保温取样装置中，所述取样管采用屈服强度不小于200MPa的透明材料制成。[0009]上述的手持式海底沙层保压保温取样装置中，所述的耐压筒底部、取样管内壁和保压盖内腔均涂有保温涂层。[0010]一种上述的手持式海底沙层保压保温取样装置的使用方法，具体操作步骤如下：1将手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管与保压盖分离，利用水下机器人的一只机械手抓取未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置的手柄外部的橡胶套，然后将未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置移动到垂直于海底沙层表面的位置；2将未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管按压在海底沙层表面上，利用水下机器人的机械手施加向下压力，橡胶套克服弹簧的弹力沿手柄向下运动，直至与手柄凸台接触为止，使得橡胶套内的铜环将两个触点连通，开启振动发生装置产生振动，使得未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置以振动取样的方式插入海底沙层中，同时，取样管内的海水通过排水孔向外排水；3待未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管全部插入海底沙层后，利用水下机器人的机械手将未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管从海底沙层中拔出，橡胶套沿手柄向上运动，从而断开两触点，停止振动发生装置；4利用水下机器人的另一只机械手握紧滑阀，并带动滑阀沿耐压筒向下运动直至与定位凸台接触为止，滑阀处于关闭状态，配合耐压筒侧壁上的排水孔的上方和下方所设的〇形密封圈，完成手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管上端部的保压密封；5利用水下机器人的机械手握紧保压盖的套筒并带动套筒沿保压盖体向下运动，然后将取样管插入保压盖体内，并松开水下机器人的机械手，使得钢球扣紧取样管下端外侧的凹形槽，完成手持式海底沙层保压保温取样装置取样管的下端部的保压密封。[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设有振动发生装置，手持式海底沙层保压保温取样装置可以以振动取样方式对海底沙层进行取样作业，取样效率和取样成功率高;本发明设有滑阀和保压盖，当手持式海底沙层保压保温取样装置完成海底沙层取样作业后，只需关闭滑阀和对接保压盖即可实现对所取样品的保压密封;本发明还具有结构紧凑，操作简便、可靠性高的优点，特别适合于载人潜水器、无人潜水器、R0V等水下机器人的机械手操控。附图说明[0012]图1是本发明的手持式海底沙层保压保温取样装置的结构示意图。[0013]图2是本发明的手柄与橡胶套位置关系的放大图。[0014]图3是本发明的振动发生装置的结构示意图。[0015]图4是本发明的保压盖的结构示意图。[0016]图5是本发明的手持式海底沙层保压保温取样装置保压状态的结构示意图。[0017]图中：1-手柄，101-0形密封圈，102-手柄凸台，2-橡胶套，201-铜环，3-弹簧，4-振动发生装置，401-水密电缆线1，4〇2_水密电缆线n，403-水密接头，404-端盖，405-0形密封圈，406-耐压筒，407-蓄电池，408-水密电缆线m，409-隔板，410-电机，41卜偏心块，412-支撑法兰，413-转轴，414-0形密封圈，415-排水孔，416-定位凸台，5-滑阀，6-取样管，601-环形凹槽，7-花瓣刀头，8-保压盖，801-保压盖体，802-钢球安装孔，803-钢球，804-密封圈，8〇5-套筒，806-弧形凹槽，807-密封弹簧。具体实施方式[0018]下面结合附图对本发明作进一步的说明。[0019]如图1所示，本发明包括手柄1、振动发生装置4、滑阀5、取样管6和保压盖8,如图2所示，所述手柄1为空心结构，手柄1的一端与振动发生装置4的一端连接，振动发生装置4的另一端与取样管6的后端连接，所述取样管6采用屈服强度不小于200MPa的透明材料制成。取样管6的下端设有花瓣刀头7,并安装有保压盖8。所述的滑阀5置于振动发生装置的侧壁上，振动发生装置4底部设有定位凸台416及连通取样管的排水孔415,排水孔415的上方和下方分别设有一〇形密封圈414。所述手柄1上设有橡胶套2和用于橡胶套2定位的手柄凸台102，橡胶套2内设有振动发生装置开关;所述的振动发生装置开关包括设置在橡胶套2内侧壁上的铜环201及设置在手柄外侧壁上的两个触点，两个触点有高度差，铜环201能够连通两个触点使得振动发生装置4开启。手柄1上套装有弹簧3,弹簧3两端分别与橡胶套2和振动发生装置4连接。[0020]如图3所示，所述的振动发生装置4包括耐压筒406、电机410、电池407及转轴412，所述的耐压筒406上端开口处设有端盖404,端盖404通过0形密封圈405密封。所述的端盖404中心处设有一线缆孔，线缆孔404与手柄1的内孔连通，线缆孔404的两端分别设有一个水密接头403。耐压筒4〇6内设有隔板409，电池4〇7安装在隔板409上，转轴412通过两支撑法兰413安装在耐压筒406底部，转轴412上设有偏心块413,转轴412转动时，偏心块413转动产生振动。所述的电机410的输出轴与转轴412连接，电机410安装在一支撑法兰413上。所述的电池407的一电极连接水密电缆线1401的一端，水密电缆线1401的另一端穿过水密接头403与手柄1外侧壁上的一个触点连接，另一触点与水密电缆线n402的一端连接，水密电缆线II402的另一端穿过水密接头403和隔板409与电机410的一电极连接，电机410的另一电极通过水密电缆线HI408与电池407的另一电极连接。所述的耐压筒4底部、取样管6内壁和保压盖8内腔均涂有保温涂层。[0021]如图4所示，所述保压盖8包括保压盖体801、钢球803、套筒805及密封弹簧807;所述保压盖体801侧壁上部设有多个位于同一水平面的钢球孔802,钢球孔802内分别设有钢球803。所述保压盖体801内壁上还设有密封槽，密封槽位于钢球孔802下方，密封槽内设有密封圈804。所述套筒805套装在保压盖体801外壁上，套筒8〇5内壁与保压盖体801外壁之间设有密封弹簧807,套筒805内壁上设有可收纳钢球的弧形凹槽806。所述取样管6下端外壁上对应于钢球孔802处设有环形凹槽601，钢球803能够扣紧取样管6下端的环形凹形槽601，实现取样管6与保压盖8的连接。[0022]本发明的手持式海底沙层保压保温取样装置的使用方法，包括如下步骤：1将手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管6与保压盖8分离，利用水下机器人的一只机械手抓取未带保压盖8的手持式海底沙层保压保温取样装置的手柄1外部的橡胶套2,然后将未带保压盖8的手持式海底沙层保压保温取样装置移动到垂直于海底沙层表面的位置；2将未带保压盖8的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管6按压在海底沙层表面上，利用水下机器人的机械手施加向下压力，橡胶套2克服弹簧3的弹力沿手柄丨向下运动，直至与手柄凸台102接触为止，使得橡胶套2内的铜环201将水密电缆线1401和水密电缆线II402连通，蓄电池407给电机410供电，电机410带动转轴413和偏心块411转动，并产生振动，使得未带保压盖8的手持式海底沙层保压保温取样装置以振动取样的方式插入海底沙层中，同时，取样管6内的海水通过排水孔415向外排水；3待未带保压盖8的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管6全部插入海底沙层后，利用水下机器人的机械手将未带保压盖8的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管6从海底沙层中拔出，橡胶套2沿手柄1向上运动，从而断开水密电缆线1401和水密电缆线II402之间的电路，振动发生装置4停止振动；4利用水下机器人的另一只机械手握紧滑阀5并带动滑阀5沿耐压筒406向下运动直至与定位凸台416接触为止，滑阀5处于关闭状态，配合耐压筒406侧壁上的排水孔415的上方和下方的0形密封圈414,完成手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管6上端部的保压密封；5利用水下机器人的机械手握紧保压盖8的套筒805并带动套筒805沿保压盖体8〇1向下运动，然后将取样管6插入保压盖体801内，并松开水下机器人的机械手，使得钢球8〇3扣紧取样管6下端外侧的环形凹槽601，完成手持式海底沙层保压保温取样装置取样管6的下端部的保压密封。

权利要求：1.一种手持式海底沙层保压保温取样装置，其特征在于:包括手柄、振动发生装置、滑阀、取样管和保压盖，所述手柄下端与振动发生装置的上端连接，振动发生装置的下端与取样管的上端连接，取样管的下端设有保压盖;所述的滑阀置于振动发生装置的侧壁上，振动发生装置底部设有定位凸台及连通取样管的排水孔，排水孔的上方和下方分别设有一0形密封圈；所述手柄上设有橡胶套和用于橡胶套定位的手柄凸台，橡胶套内设有振动发生装置开关;所述的振动发生装置开关包括设置在橡胶套内侧壁上的铜环及设置在手柄外侧壁上的两个触点，两个触点具有高度差，铜环能够连通两个触点使得振动发生装置开启;手柄上套装有弹簧，弹簧两端分别与橡胶套和振动发生装置连接。2.根据权利要求1所述的手持式海底沙层保压保温取样装置，其特征在于:取样管内孔下端设有花瓣刀头。3.根据权利要求1所述的手持式海底沙层保压保温取样装置，其特征在于:所述的振动发生装置包括耐压筒、电机、电池及转轴，所述的耐压筒上端开口处设有端盖，端盖通过0形密封圈密封;所述的端盖中心处设有一线缆孔，线缆孔的两端分别设有一个水密接头;耐压筒内设有隔板，电池安装在隔板上，转轴通过两支撑法兰安装在耐压筒底部，转轴上设有偏心块;所述的电机的输出轴与转轴连接，电机安装在一支撑法兰上;所述的电池的一电极连接水密电缆线I的一端，水密电缆线I的另一端穿过水密接头与手柄外侧壁上的一个触点连接，另一触点与水密电缆线n的一端连接，水密电缆线n的另一端穿过水密接头和隔板与电机的一电极连接，电机的另一电极通过水密电缆线m与电池的另一电极连接。4.根据权利要求1所述的手持式海底沙层保压保温取样装置，其特征是:所述保压盖包括保压盖体、钢球、套筒及密封弹簧;所述保压盖体侧壁上部设有多个位于同一水平面的钢球孔，钢球孔内分别设有钢球;所述保压盖体内壁上还设有密封槽，密封槽内设有密封圈；所述套筒套装在保压盖体外壁上，套筒内壁与保压盖体外壁之间设有密封弹簧，套筒内壁上设有可收纳钢球的弧形凹槽;所述取样管下端外壁上对应于钢球孔处设有环形凹槽。5.根据权利要求1所述的手持式海底沙层保压保温取样装置，其特征是:所述取样管采用屈服强度不小于200MPa的透明材料制成。6.根据权利要求1所述的手持式海底沙层保压保温取样装置，其特征是:所述的耐压筒底部、取样管内壁和保压盖内腔均涂有保温涂层。7.—种利用权利要求1-6中任一权利要求所述的手持式海底沙层保压保温取样装置的使用方法，具体操作步骤如下：1将手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管与保压盖分离，利用水下机器人的一只机械手抓取未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置的手柄外部的橡胶套，然后将未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置移动到垂直于海底沙层表面的位置；2将未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管按压在海底沙层表面上，利用水下机器人的机械手施加向下压力，橡胶套克服弹簧的弹力沿手柄向下运动，直至与手柄凸台接触为止，使得橡胶套内的铜环将两个触点连通，开启振动发生装置产生振动，使得未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置以振动取样的方式插入海底沙层中，同时，取样管内的海水通过排水孔向外排水；3待未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管全部插入海底沙层后，利用水下机器人的机械手将未带保压盖的手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管从海底沙层中拔出，橡胶套沿手柄向上运动，从而断开两触点，停止振动发生装置；4利用水下机器人的另一只机械手握紧滑阀，并带动滑阀沿耐压筒向下运动直至与定位凸台接触为止，滑阀处于关闭状态，配合耐压筒侧壁上的排水孔的上方和下方所设的〇形密封圈，完成手持式海底沙层保压保温取样装置的取样管上端部的保压密封；5利用水下机器人的机械手握紧保压盖的套筒并带动套筒沿保压盖体向下运动，然后将取样管插入保压盖体内，并松开水下机器人的机械手，使得钢球扣紧取样管下端外侧的凹形槽，完成手持式海底沙层保压保温取样装置取样管的下端部的保压密封。

百度查询： 湖南科技大学 手持式海底沙层保压保温取样装置及其使用方法